矿床学的研究方法

矿床学的研究方法

矿床是在地壳长期发展过程中形成的，而人们的观察却不能不受到时间和空间的限制。在目前的科学技术条件下，人们只能看到现代的某些成矿作用，而不能直接观察过去地质时代中的成矿作用；只能观察成矿作用的某一片段，不能观察成矿作用的全过程；只能观察地表和地壳浅部的矿床特征，很难观察地壳深处的成矿特征。由于这种观察的局限性，很容易导致对矿床认识的片面性。因此，在研究矿床时，必须全面观察各种地质矿化现象，掌握大量的实际资料，对矿床进行具体研究分析、比较和综合，以便对矿床成因获得较为客观的认识。同时，由于绝大多数矿床是在地壳长期发展过程中形成的，今天所能见到的成矿作用不能与以往地质时期的成矿作用简单的加以比拟，因此必须从历史唯物主义的观点出发，正确运用将今论古的方法。

矿床学的研究必须与找矿、勘探和采矿生产实践紧密结合，使之成为实践、认识、再实践，再认识、反复循环并不断提高的过程。生产实践过程类似于医学上的“临床解剖”，是进行全面、深入观察与研究矿床的最理想场所。通过现场研究，了解矿床（或矿体）在水平、垂直方向上的具体变化特征和变化规律，可以为成矿规律的总结提供最直接的证据。我国钨矿床的“五层楼”分带规律、鞍山式铁矿的“向斜”控矿规律、北美的斑岩型铜（钼）矿矿化模式，以及通过在太平洋洋中脊直接观察到的正在进行的现代洋底成矿作用（黑、白烟囱）而提出的热水喷流成矿模式等都是在生产实践基础上研究和总结得出的科学结论。当前，找矿勘探工作已经积累了极其丰富的资料，这些资料一方面不断检验已有的矿床理论是否正确，对某些传统的矿床成因观点进行重新评价；另一方面通过总结、概括新的理性认识，形成新的成矿理论，为成矿预测、找矿勘探和矿山生产工作提供科学依据。

一、矿床研究的一般方法

在长期的实践过程中，人们逐步总结出一套对矿床进行研究的方法，主要包括野外（现场）观察、室内研究和综合分析3个阶段：

1. 野外（现场）观察

野外（现场）工作是一切矿床研究工作的基础，它主要包括下列内容：

（1）在系统研究和总结区域地质、矿区地质和矿床地质资料基础上，在矿床范围内进行详细的观察和编录，测制各种地质图、剖面图和素描图等，查明矿床范围内的地质情况，即地层、岩浆岩、构造活动等情况。这是最基本的工作，是进行矿床研究的基础。

（2）利用槽探、井探和坑道等手段，查明矿体在空间上的具体位置和形状、大小、产状特征。

（3）对矿体和围岩进行系统的取样和分析，了解矿体和围岩的物质成分及其在空间上的变化规律。

用地球化学方法从岩石、土壤等介质中系统采样，进行化学分析，找出各种介质中成矿元素和伴生元素的地球化学异常，从而确定矿床分布的可能范围。按照取样的目的，一般把取样分为4种：化学取样、矿物取样、物理取样、工艺取样。

化学取样：用于确定矿床中有用组分和有害杂质的含量和分布规律，进而根据化学分析结果圈定出矿体界线，划分出矿石的自然类型和工业品级。

矿物取样：系统地或有选择地采集矿石和近矿围岩的岩矿标本，做初步的肉眼鉴定，并在以后的实验室研究中，进一步研究矿石的矿物成分、共生组合、结构构造、矿物世代和矿

物的生成顺序及次生变化等。

物理取样：研究矿石和围岩的各种物理性质，为矿床开采提供技术数据。

工艺取样：了解矿石的选冶性能，确定合理的加工技术和条件，为矿山设计提供加工技术指标，并对矿床作经济评价。

（4）应用地球物理勘探技术方法，了解矿体在空间上的分布和延伸情况。

地球物理勘探方法很多，包括①航空物探：主要有航空磁测、航空电磁法、航空放射性测量等；②地下物探：主要有地下电磁波法、井中瞬变电磁法、井中声波法、综合测井等；

③地面物探：主要有谱分析面波技术、高精度重力测量、多功能电法测量、瞬变电磁法、抗干扰高分辨率地震技术、浅层地震测量等。针对不同的矿种，不同的矿化类型，选择有效的方法对矿体可能埋藏的位置、规模和产状作出必要的判断。

（5）应用地球化学勘探技术方法，主要任务是研究地壳中元素的分布及其运动规律，其目的是通过发现与矿化有关的地球化学元素异常，寻找有经济价值的矿床。

地球化学勘探方法很多，包括①岩石测量法（原生晕）；②土壤测量法；③水系沉积物测量法（分散流）；④水化学测量法（水化学）；⑤生物测量法；⑥气体测量法；等。

2. 室内研究

（1）用反光和透射光显微镜鉴定、研究透明与不透明矿物的种类、结构构造、生成顺序和形成方式。

（2）用各种化学分析方法、发射和原子吸收光谱、X光荧光分析、中子活化、电子探针和离子探针等分析方法，确定有关岩石和矿物的化学成分及矿物微区的化学成分。

（3）利用差热分析、X光分析、电子显微镜、红外光谱、顺磁共振、穆斯鲍尔谱及其他谱学方法，研究有关矿物的结构、种类和原子价态。

（4）对包裹体进行分析，研究成矿温度、压力、pH、Eh以及含矿流体成分等。利用冷热台、热台测定或根据矿物平衡组合估算出成矿温度；利用气相色谱仪、原子吸收分光光度仪、紫外\可见分光光度仪、激光拉曼光谱仪测定含矿流体成分；在此基础上，估算或计算成矿压力和成矿深度；利用离子选择性电极测定流体的pH值；通过包裹体成分计算流体Eh值。

（5）用同位素地质学方法确定成矿时代、成矿物质来源，成矿的物理化学条件等。主要方法包括：钾-氩法，铀-铅法，铷-锶法，钐-钕法，铼-锇法，碳、氢、氧同位素等。

（6）对有关成矿、成岩过程进行模拟实验。随着高温高压技术的发展和实验方法的不断完善，如控制水的分压与总压力之比，控制氧逸度、硫逸度和二氧化碳逸度等，使实验研究的范围不断扩大，而且也使实验趋于复杂并更接近自然。过去的实验研究多限于简单组分的干体系，现在扩大到各种含挥发组分的多元复杂体系，如含各种金属元素的硅酸盐体系、硅酸盐-水-氯化钠的岩浆体系、硫化物体系以及含二氧化碳的变质岩体系等。

3. 综合分析

在野外和实验室工作基础上，对各种数据、资料、信息进行综合分析与对比，编制综合性的图件和专题性图件，如地质图、岩相古地理图、构造裂隙系统图、岩浆岩及岩相图、围岩蚀变图，成矿阶段与矿物生成顺序图，以及各种辅助图件，总结矿床成因、矿床和矿体的时空分布规律，对找矿勘探工作提出建议。

还要综合地质勘探、水文地质及其他经济技术资料准确评定矿床的工业价值及其利用的可能性。

二、矿床学的研究任务

矿床学以矿床为研究对象，其基本任务是：

第一，正确认识各类矿床的地质特征、形成条件和形成过程，查明矿床的成因。

第二，查明矿床在时间上和空间上的演化特征，认识矿床在地壳中的分布规律，预测在何种地质环境中，可以期望找到何种矿产和矿床类型。

为了完成上述两项基本任务，矿床学需要研究以下具体内容：

（1）研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，并了解矿石的形成条件，确定矿产的质量和加工工艺性质；

（2）测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模、产出位置和开采条件；

（3）研究矿床与地层、构造、岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用、生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；

（4）研究矿床形成的物理、化学、生物等作用和演化过程，阐明矿床的成因；

（5）研究矿床所在区域的大地构造、地球化学和地球物理特征及其对矿床分布的控制作用；研究矿床形成和分布与地壳发展演化的关系，阐明矿床的时间、空间分布规律。

由上述可见，矿床学的研究内容是多方面的，它是一门综合性的直接用于生产实践的地质科学。它的研究成果直接用于矿产预测、找矿、勘探、评价和采矿、选矿、冶炼等工作，因此是国家建设很需要的一门科学。