非金属矿产勘查阶段

2024-05-10 22:15

1. 非金属矿产勘查阶段

非金属矿产勘查是对矿产地质体进行调查研究和获取信息的过程,是查明矿产资源或矿产储量以及其他基础地质信息的过程。这个过程不可能一次完成,是一个由粗到细,由面到点,由表及里,由浅入深,由已知到未知,通过逐步缩小勘查靶区,最后找到矿床并对其进行工业评价的过程。为了提高勘查工作及矿山生产建设的成效,避免在地质依据不足或任务不明的情况下进行矿产勘查、矿山建设或生产所造成的损失,必须依据地质条件、对矿床的研究和控制程度,以及采用的勘查方法和手段等,将矿产勘查分为若干阶段,这种工作阶段称为矿产勘查阶段。1999 年,我国首次颁布了 《固体矿产资源/储量分类》( GB/T17766—1999) 国家标准,其中把矿产勘查阶段划分为预查、普查、详查、勘探 4 个阶段。每个阶段开始前都要求立项、论证、设计、施工,而且在工程施工程序上,一般也应遵循由表及里,由浅入深,由稀而密,先行铺开,而后重点控制的顺序。每个阶段结束时都要求对研究区进行评价、决策、提出下一步工作的建议。
一、矿产勘查阶段的划分
矿产勘查阶段的划分是由勘查对象的性质、特点和勘查实践需要决定的。阶段划分的合理与否,将影响矿产勘查和矿山设计以及矿山建设的效率与效果。
1. 预查
这是通过对区内资料的综合研究、类比及初步野外观测、极少量的工程验证,初步了解预查区内矿产资源远景,提出可供普查的矿化潜力较大地区,并为发展地区经济提供参考资料。
2.普查
这是通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和取样工程,以及可行性评价的概略研究,对已知矿化区做出初步评价,大致查明普查区内地质、构造概况;大致掌握矿体(层)的形态、产状、质量特征;大致了解矿床开采技术条件;对矿产的加工选矿性能进行类比研究。对有详查价值地段圈出详查区范围,为发展地区经济提供基础资料。
3.详查
这是对普查圈出的详查区通过大比例尺地质填图及各种勘查方法和手段,进行系统的工作和取样,基本查明地质、构造、主要矿体形态、产状、大小和矿石质量,基本确定矿体的连续性,基本查明矿床开采技术条件,对矿石的加工选矿性能进行类比或实验室流程试验研究,并通过预可行性研究,做出是否具有工业价值的评价,圈出勘探区范围,为勘探提供依据,并为制定矿山总体规划、项目建议书提供资料。
4.勘探
这是对已知具有工业价值的矿区或经详查圈出的勘探区,通过应用各种勘查手段和有效方法,加密各种采样工程,详细查明矿床地质特征,确定矿体的形态、产状、大小和矿石质量特征,详细查明矿床开采技术条件,对矿石的加工选矿性能进行实验室流程试验或实验室扩大连续试验研究,必要时进行半工业试验,进行可行性研究,为矿山建设在确定矿山生产规模、产品方案、开采方式、开拓方案、矿石加工选矿工艺、矿山总体布置、矿山建设设计等方面提供依据。
二、矿产勘查各阶段的要求
1.矿产预查阶段
根据中国地质调查局工作标准《固体矿产预查暂行规定》(DD2000—01),预查阶段分为区域矿产资源远景评价和成矿远景区矿产资源评价两种类型。
区域矿产资源远景评价是指对工作程度较低地区,在系统收集和综合分析已有资料基础上进行的野外踏勘、地球物理勘查、地球化学勘查、三级异常查证,圈定可供进一步工作的成矿远景区的预查工作。条件具备时,估算经济意义未定的预测资源量(3342)。其工作内容包括:全面收集预查区内各类地质资料,编制综合性基础图件;全面开展区域地质踏勘工作,测制区域性地质构造剖面,实地了解成矿地质条件;全面开展区域矿产踏勘工作,实地了解矿化特征,并开展区域类比工作;择优开展物探、化探异常三级查证工作;运用GIS技术开展综合研究工作,对区域矿产资源远景进行预测和总体评估,圈定成矿远景区;条件具备时对矿化地段估算3342资源量;编制区域和矿化地段的各类图件。
成矿远景区矿产资源评价是指对工作程度具有一定基础的地区或工作程度较高地区,运用新理论、新思路、新方法,在系统收集和综合分析已有资料基础上,对成矿远景区所进行的野外地质调查、地球物理和地球化学勘查、三级至二级异常查证、重点地段的工程揭露,圈出可供普查的矿化潜力较大地区的预查工作。条件具备时,估算经济意义未定的预测资源量(3341)。其工作内容包括:全面收集成矿远景区内的各类资料,开展预测工作,初步提出成矿远景地段; 全面开展野外踏勘工作,实际调查已知矿点、矿化线索,蚀变带以及物探、化探异常区,了解矿化特征,成矿地质背景,进行分析对比并对成矿远景区资源潜力进行总体评价; 在全面开展野外踏勘工作的基础上,择优对物探、化探异常进行三级至二级查证工作,择优对矿化线索开展探矿工程揭露; 提出成矿远景区资源潜力的总体评价结论; 提出新发现的矿产地或可供普查的矿产地; 估算矿产地 3341和 3342预测资源量; 编制远景区及矿产地各类图件。
预查阶段的勘查程度要求全面收集区内的地质、矿产、物探、化探、遥感、重砂、探矿工程等各种有关信息及研究成果,并运用新理论、新方法进行深入的综合分析研究。对有希望的地区,应选择几条路线,进行比例尺为 1 ∶ 5 万或 1 ∶ 2. 5 万的路线地质踏勘,辅以有效的物探、化探方法,并选择有代表性的异常进行Ⅱ ~ Ⅲ级查证,圈出可供普查的矿化潜力较大地区。对发现的矿 ( 化) 点或经类比认定为矿引起的异常及有意义的地质体进行研究,与地质特征相似的已知矿床从基本特征、成矿地质条件等方面进行类比、预测,必要时可投入极少量工程进行追索、验证,采集测试样品。寻找的矿产与地表 ( 下)水关系密切时,应收集、分析区域水文地质、工程地质资料,为开展下步工作提供设计依据。应圈出预测矿产资源范围,当有估算资源量的必要参数时,可以估算预测的资源量。
2. 矿产普查阶段
矿产普查的目的是对预查阶段提出的可供普查的矿化潜力较大地区和地球物理、地球化学异常区,通过开展面上的普查工作、已发现主要矿体 ( 点) 的稀疏工程控制、主要地球物理、地球化学异常及推断的含矿部位的工程验证,对普查区的地质特征、含矿性和矿体 ( 点) 做出评价,提出是否进一步详查的建议及依据。其任务是在综合分析、系统研究普查区内已有各种资料基础上,进行地质填图,露头检查,大致查明地质、构造概况,圈出矿化地段; 对主要矿化地段采用有效的地球物理、地球化学勘查技术方法,用数量有限的取样工程揭露,大致控制矿点或矿体的规模、形态、产状,大致查明矿石质量和加工利用可能性,顺便了解开采技术条件,进行概略研究,估算推断的内蕴经济资源量( 333) 等。必要时圈出详查区范围。
通过 1 ∶ 2. 5 万 ~1 ∶ 5 万比例尺的地质填图和露头检查,对区内地质特征的查明程度应达到相应比例尺的精度要求,成矿地质条件达到大致查明程度。对矿化明显的局部地段,可填制1 ∶ 1 万 ~1 ∶ 2000 比例尺地质简图,并通过有效的物探、化探、重砂等方法手段及数量有限的取样工程,大致控制主要矿体特征,地表要用取样工程稀疏控制,深部要有工程证实,不要求系统工程网度; 大致查明矿石的物质组成、矿石质量,并进行相应的综合评价。对物探、化探异常进行Ⅰ ~ Ⅱ级验证。
大致了解开采技术条件,包括区域和测区范围内的水文地质、工程地质、环境地质条件,为详查工作提供依据。对开采条件简单的矿床,可依据与同类型矿山开采条件的对比,对矿床开采技术条件做出评价; 对水文地质条件复杂的矿床,应进行适当的水文地质工作,了解地下水埋藏深度、水质、水量以及近矿围岩强度等。
对已发现的矿产,应与邻区同类型已开采矿山,从矿石物质组成、主要矿石矿物、脉石矿物、结构构造、嵌布特征、粒度大小、有害组分及影响选矿条件等因素进行全面的对比,并就矿石加工选矿的性能做出概略评述。对无可类比的或新类型矿石应进行选性试验或实验室流程试验,为是否值得进一步工作提供依据。对饰面石材还应做出 “试采”检查。
在矿产普查阶段的可行性评价工作要求为开展概略研究,研究有无投资机会,是否值得转入详查,并采用一般工业指标估算资源量,是对矿床开发意义的概略评价。通常是在收集分析该矿产资源在国内、外市场供需状况的基础上,分析已取得的地质资料,类比已知矿床,推测矿床规模、矿产质量和开采利用的技术条件,结合矿区的自然经济条件、环境保护等,以我国类似企业的技术经济指标或按扩大指标对矿床做出技术经济评价。从而为矿床开发有无投资机会、是否进行详查阶段工作、制定长远规划或为工程建设规划的决策提供依据。
3. 矿产详查阶段
经过普查阶段的勘查工作后,其中大部分异常和矿点 ( 或矿化区) 由于成矿地质条件差、工业远景不大而被否定,只有少数矿点或矿化区被认为成矿远景良好,值得进一步研究。也只有通过揭露研究,肯定了所勘查的靶区具有工业远景后,才能转入勘探。因此,勘探之前针对普查中发现的少数具有成矿远景的异常、矿点或矿化区进行比较充分的地表工程揭露以及一定程度的深部揭露,并配合一定程度的可行性研究的勘查工作阶段,称为详查。其目的是确认工作区内矿化的工业价值、圈定矿床范围。
详查阶段通过1 ∶ 1 万 ~1 ∶ 2000 地质填图,基本查明成矿地质条件,描述矿床的地质模型。通过系统的取样工程、有效的物探、化探工作,控制矿体的总体分布范围,基本控制主矿体的矿体特征、空间分布,基本确定矿体的连续性; 基本查明矿石的物质组成、矿石质量; 对可供综合利用的共、伴生矿产,进行相应的综合评价。
对矿床开采可能影响的地区 ( 矿山疏排水水位下降区、地面变形破坏区、矿山废弃物堆放场及其可能污染区) ,开展详细水文地质、工程地质、环境地质调查,基本查明矿床的开采技术条件。选择代表性地段对矿床充水的主要含水层及矿体围岩的物理力学性质进行试验研究,初步确定矿床充水的主 ( 次) 要含水层及其水文地质参数、矿体围岩岩体质量及主要不良层位,估算矿坑涌水量,指出影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题; 对矿床开采技术条件的复杂性做出评价。
对矿石的加工选矿性能进行试验和研究,易选的矿石可与同类矿石进行类比,一般矿石进行可选性试验或实验室流程试验,难选矿石还应做实验室扩大连续试验。饰面石材还应有代表性的试采资料。直接提供开发利用时,试验程度应达到可供设计的要求。
在详查区内,依据系统工程取样资料,有效的物探、化探资料以及实测的各种参数,用一般工业指标圈定矿体,选择合适的方法估算相应类型的资源量,或经预可行性研究,分别估算相应类型的储量、基础储量、资源量,为是否进行勘探决策、矿山总体设计、矿山建设项目建议书的编制提供依据。
详查阶段应根据矿床特点对矿床开发经济意义进行概略评价或预可行性评价。预可行性评价是对矿床开发经济意义的初步评价。通过国内、外市场调查和预测资料,综合矿区资源条件、工艺技术、建设条件、环境保护以及项目建设的经济效益等各方面因素,从总体上、宏观上对矿山建设的必要性,建设条件的可行性以及经济效益的合理性做出评价,为是否进行勘探阶段地质工作以及推荐项目和编制项目建议书提供依据。预可行性研究需要比较系统地对国内外该种资源、储量、生产、消费进行调查和初步分析; 还需对国内外市场的需要量、产品品种、质量要求和价格趋势做出初步预测。根据矿床规模和矿床地质特征以及矿区地形地貌,借鉴类似企业的实践经验,初步研究并提出项目建设规模、产品种类,矿区总体建设轮廓和工艺技术的原则方案; 参照价目表或类似企业开采对比所获数据估算的成本,初步提出建设总投资、主要工程量和主要设备等,进行初步经济分析,并估算不同的矿产资源/储量类型。
4. 矿产勘探阶段
通过 1 ∶ 5000 ~1 ∶ 1000 ( 必要时可用 1 ∶ 500) 比例尺地质填图,加密各种取样工程及相应的工作,详细查明成矿地质条件及内在规律,建立矿床的地质模型。
详细控制主要矿体的特征、空间分布; 详细查明矿石物质组成、赋存状态、矿石类型、质量及其分布规律; 对破坏矿体或划分井田等有较大影响的断层、破碎带,应有工程控制其产状及断距; 对首采地段主矿体上、下盘具工业价值的小矿体,应一并勘探,以便同时开采; 对可供综合利用的共、伴生矿产,应进行综合评价,共生矿产的勘查程度应视该矿种的特征而定。异体共生的应单独圈定矿体,同体共生的需要分采分选时也应分别圈定矿体或矿石类型。
对影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题要详细查明。通过试验,获取计算参数,结合矿山工程计算首采区、第一开采水平的矿坑涌水量,预测下一开采水平的涌水量; 预测不良工程地段和问题; 对矿山排水、开采区的地面变形破坏、矿山废水排放与矿渣堆放可能引起的环境地质问题做出评价; 未开发过的新区,应对原生地质环境做出评价; 老矿区则应针对已出现的环境地质问题 ( 如有害气体、各种不良自然地质现象的展布及危害性) 进行调研,找出产生和形成条件,预测其发展趋势,提出治理措施。
在矿区范围内,针对不同的矿石类型,采集具有代表性的样品,进行加工选矿性能试验。可类比的易选矿石应进行实验室流程试验,一般矿石在实验室流程试验基础上,进行实验室扩大连续试验,难选矿石和新类型矿石应进行实验室扩大连续试验,必要时进行半工业试验。
勘探时未进行可行性研究的,可依据系统工程及加密工程的取样资料、有效的物探、化探资料及各种实测的参数,用一般工业指标圈定矿体,并选择适合的方法,详细估算相应类型的资源量; 进行了预可行性研究或可行性研究的,可根据当时的市场价格论证后所确定的、由地质矿产主管部门下达的正式工业指标圈定矿体,详细估算相应类型的储量、基础储量和资源量,为矿山初步设计和矿山建设提供依据。探明的可采储量应满足矿山返本付息的需要。
勘探阶段应根据矿床特点对矿床开发经济意义进行概略评价、预可行性评价或可行性研究。可行性评价是对矿床开发经济意义的详细评价。可行性研究首先需要认真对国内外该矿种资源、储量、生产和消费进行调查、统计和分析; 对国内外市场的需要量、产品品种、质量要求、价格、竞争能力进行分析研究和预测。工作中对资源 ( 或原料) 条件要认真进行分析研究; 充分考虑地质、工程、环境、法律和政府的经济政策的影响,对企业生产规模、开采方式、开拓方案、选矿工艺流程、产品方案、主要设备的选择、供水供电、总体布局和环境保护等方面,进行深入细致的调查研究、分析计算和多方案进行比较,并依据评价当时的市场价格、确定投资、生产经营成本、销售收入、利润和现金流入、流出等。项目的技术经济数据能满足投资有关各方的审查、评价需要,从而得出拟建工程是否应该建设以及如何建设的基本认识。
通过可行性研究的论证和评价,为上级机关或主管部门投资决策,确定工程项目建设计划等提供依据。

非金属矿产勘查阶段

2. 非金属矿产勘查阶段

非金属矿产勘查是对矿产地质体进行调查研究和获取信息的过程,是查明矿产资源或矿产储量以及其他基础地质信息的过程。这个过程不可能一次完成,是一个由粗到细,由面到点,由表及里,由浅入深,由已知到未知,通过逐步缩小勘查靶区,最后找到矿床并对其进行工业评价的过程。为了提高勘查工作及矿山生产建设的成效,避免在地质依据不足或任务不明的情况下进行矿产勘查、矿山建设或生产所造成的损失,必须依据地质条件、对矿床的研究和控制程度,以及采用的勘查方法和手段等,将矿产勘查分为若干阶段,这种工作阶段称为矿产勘查阶段。1999年,我国首次颁布了《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766—1999)国家标准,其中把矿产勘查阶段划分为预查、普查、详查、勘探4个阶段。每个阶段开始前都要求立项、论证、设计、施工,而且在工程施工程序上,一般也应遵循由表及里,由浅入深,由稀而密,先行铺开,而后重点控制的顺序。每个阶段结束时都要求对研究区进行评价、决策、提出下一步工作的建议。
一、矿产勘查阶段的划分
矿产勘查阶段的划分是由勘查对象的性质、特点和勘查实践需要决定的。阶段划分的合理与否,将影响矿产勘查和矿山设计以及矿山建设的效率与效果。
1.预查
这是通过对区内资料的综合研究、类比及初步野外观测、极少量的工程验证,初步了解预查区内矿产资源远景,提出可供普查的矿化潜力较大地区,并为发展地区经济提供参考资料。
2.普查
这是通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和取样工程,以及可行性评价的概略研究,对已知矿化区做出初步评价,大致查明普查区内地质、构造概况;大致掌握矿体(层)的形态、产状、质量特征;大致了解矿床开采技术条件;对矿产的加工选矿性能进行类比研究。对有详查价值地段圈出详查区范围,为发展地区经济提供基础资料。
3.详查
这是对普查圈出的详查区通过大比例尺地质填图及各种勘查方法和手段,进行系统的工作和取样,基本查明地质、构造、主要矿体形态、产状、大小和矿石质量,基本确定矿体的连续性,基本查明矿床开采技术条件,对矿石的加工选矿性能进行类比或实验室流程试验研究,并通过预可行性研究,做出是否具有工业价值的评价,圈出勘探区范围,为勘探提供依据,并为制定矿山总体规划、项目建议书提供资料。
4.勘探
这是对已知具有工业价值的矿区或经详查圈出的勘探区,通过应用各种勘查手段和有效方法,加密各种采样工程,详细查明矿床地质特征,确定矿体的形态、产状、大小和矿石质量特征,详细查明矿床开采技术条件,对矿石的加工选矿性能进行实验室流程试验或实验室扩大连续试验研究,必要时进行半工业试验,进行可行性研究,为矿山建设在确定矿山生产规模,产品方案,开采方式、开拓方案、矿石加工选矿工艺、矿山总体布置、矿山建设设计等方面提供依据。
二、矿产勘查各阶段的要求
1.矿产预查阶段
根据中国地质调查局工作标准《固体矿产预查暂行规定》(DD 2000-01),预查阶段分为区域矿产资源远景评价和成矿远景区矿产资源评价两种类型。
区域矿产资源远景评价是指对工作程度较低地区,在系统收集和综合分析已有资料基础上进行的野外踏勘、地球物理勘查、地球化学勘查、三级异常查证,圈定可供进一步工作的成矿远景区的预查工作。条件具备时,估算经济意义未定的预测资源量(3342)。其工作内容包括:全面收集预查区内各类地质资料,编制综合性基础图件;全面开展区域地质踏勘工作,测制区域性地质构造剖面,实地了解成矿地质条件;全面开展区域矿产踏勘工作,实地了解矿化特征,并开展区域类比工作;择优开展物探、化探异常三级查证工作;运用GIS技术开展综合研究工作,对区域矿产资源远景进行预测和总体评估,圈定成矿远景区;条件具备时对矿化地段估算334:资源量;编制区域和矿化地段的各类图件。
成矿远景区矿产资源评价是指对工作程度具有一定基础的地区或工作程度较高地区,运用新理论、新思路、新方法,在系统收集和综合分析已有资料基础上,对成矿远景区所进行的野外地质调查、地球物理和地球化学勘查、三级至二级异常查证、重点地段的工程揭露,圈出可供普查的矿化潜力较大地区的预查工作。条件具备时,估算经济意义未定的预测资源量(3341)。其工作内容包括:全面收集成矿远景区内的各类资料,开展预测工作,初步提出成矿远景地段;全面开展野外踏勘工作,实际调查已知矿点、矿化线索,蚀变带以及物探、化探异常区,了解矿化特征,成矿地质背景,进行分析对比并对成矿远景区资源潜力进行总体评价;在全面开展野外踏勘工作的基础上,择优对物探、化探异常进行三级至二级查证工作,择优对矿化线索开展探矿工程揭露;提出成矿远景区资源潜力的总体评价结论;提出新发现的矿产地或可供普查的矿产地;估算矿产地3341和3342预测资源量;编制远景区及矿产地各类图件。
预查阶段的勘查程度要求全面收集区内的地质、矿产、物探、化探、遥感、重砂、探矿工程等各种有关信息及研究成果,并运用新理论、新方法进行深入的综合分析研究。对有希望的地区,应选择几条路线,进行比例尺为1:5万或1:2.5万的路线地质踏勘,辅以有效的物探、化探方法,并选择有代表性的异常进行Ⅱ~Ⅲ级查证,圈出可供普查的矿化潜力较大地区。对发现的矿(化)点或经类比认定为矿引起的异常及有意义的地质体进行研究,与地质特征相似的已知矿床从基本特征、成矿地质条件等方面进行类比、预测,必要时可投入极少量工程进行追索、验证,采集测试样品。寻找的矿产与地表(下)水关系密切时,应收集、分析区域水文地质、工程地质资料,为开展下步工作提供设计依据。应圈出预测矿产资源范围,当有估算资源量的必要参数时,可以估算预测的资源量。
2.矿产普查阶段
矿产普查的目的是对预查阶段提出的可供普查的矿化潜力较大地区和地球物理、地球化学异常区,通过开展面上的普查工作、已发现主要矿体(点)的稀疏工程控制、主要地球物理、地球化学异常及推断的含矿部位的工程验证,对普查区的地质特征、含矿性和矿体(点)做出评价,提出是否进一步详查的建议及依据。其任务是在综合分析、系统研究普查区内已有各种资料基础上,进行地质填图,露头检查,大致查明地质、构造概况,圈出矿化地段;对主要矿化地段采用有效的地球物理、地球化学勘查技术方法,用数量有限的取样工程揭露,大致控制矿点或矿体的规模、形态、产状,大致查明矿石质量和加工利用可能性,顺便了解开采技术条件,进行概略研究,估算推断的内蕴经济资源量(333)等。必要时圈出详查区范围。
通过1:2.5万~1:5万比例尺的地质填图和露头检查,对区内地质特征的查明程度应达到相应比例尺的精度要求,成矿地质条件达到大致查明程度。对矿化明显的局部地段.可填制1:1万~1:2000比例尺地质简图,并通过有效的物探、化探、重砂等方法手段及数量有限的取样工程,大致控制主要矿体特征,地表要用取样工程稀疏控制,深部要有工程证实,不要求系统工程网度;大致查明矿石的物质组成、矿石质量,并进行相应的综合评价。对物探、化探异常进行Ⅰ~Ⅱ级验证。
大致了解开采技术条件,包括区域和测区范围内的水文地质、工程地质、环境地质条件,为详查工作提供依据。对开采条件简单的矿床,可依据与同类型矿山开采条件的对比,对矿床开采技术条件做出评价;对水文地质条件复杂的矿床,应进行适当的水文地质工作,了解地下水埋藏深度、水质、水量以及近矿围岩强度等。
对已发现的矿产,应与邻区同类型已开采矿山,从矿石物质组成、主要矿石矿物、脉石矿物、结构构造、嵌布特征、粒度大小、有害组分及影响选矿条件等因素进行全面的对比,并就矿石加工选矿的性能做出概略评述。对无可类比的或新类型矿石应进行选性试验或实验室流程试验,为是否值得进一步工作提供依据。对饰面石材还应做出“试采”检查。
在矿产普查阶段的可行性评价工作要求为开展概略研究,研究有无投资机会,是否值得转入详查,并采用一般工业指标估算资源量,是对矿床开发意义的概略评价。通常是在收集分析该矿产资源在国内、外市场供需状况的基础上,分析已取得的地质资料,类比已知矿床,推测矿床规模、矿产质量和开采利用的技术条件,结合矿区的自然经济条件、环境保护等,以我国类似企业的技术经济指标或按扩大指标对矿床做出技术经济评价。从而为矿床开发有无投资机会、是否进行详查阶段工作、制定长远规划或为工程建设规划的决策提供依据。
3.矿产详查阶段
经过普查阶段的勘查工作后,其中大部分异常和矿点(或矿化区)由于成矿地质条件差、工业远景不大而被否定,只有少数矿点或矿化区被认为成矿远景良好,值得进一步研究。也只有通过揭露研究,肯定了所勘查的靶区具有工业远景后,才能转入勘探。因此,勘探之前针对普查中发现的少数具有成矿远景的异常、矿点或矿化区进行比较充分的地表工程揭露以及一定程度的深部揭露,并配合一定程度的可行性研究的勘查工作阶段,称为详查。其目的是确认工作区内矿化的工业价值、圈定矿床范围。
详查阶段通过1:1万~1:2000地质填图,基本查明成矿地质条件,描述矿床的地质模型。通过系统的取样工程、有效的物探、化探工作,控制矿体的总体分布范围,基本控制主矿体的矿体特征、空间分布,基本确定矿体的连续性;基本查明矿石的物质组成、矿石质量;对可供综合利用的共、伴生矿产,进行相应的综合评价。
对矿床开采可能影响的地区(矿山疏排水水位下降区、地面变形破坏区、矿山废弃物堆放场及其可能污染区),开展详细水文地质、工程地质、环境地质调查,基本查明矿床的开采技术条件。选择代表性地段对矿床充水的主要含水层及矿体围岩的物理力学性质进行试验研究,初步确定矿床充水的主(次)要含水层及其水文地质参数、矿体围岩岩体质量及主要不良层位,估算矿坑涌水量,指出影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题;对矿床开采技术条件的复杂性做出评价。
对矿石的加工选矿性能进行试验和研究,易选的矿石可与同类矿石进行类比,一般矿石进行可选性试验或实验室流程试验,难选矿石还应做实验室扩大连续试验。饰面石材还应有代表性的试采资料。直接提供开发利用时,试验程度应达到可供设计的要求。
在详查区内,依据系统工程取样资料.有效的物探、化探资料以及实测的各种参数,用一般工业指标圈定矿体,选择合适的方法估算相应类型的资源量,或经预可行性研究,分别估算相应类型的储量、基础储量、资源量,为是否进行勘探决策、矿山总体设计、矿山建设项目建议书的编制提供依据。
详查阶段应根据矿床特点对矿床开发经济意义进行概略评价或预可行性评价。预可行性评价是对矿床开发经济意义的初步评价。通过国内、外市场调查和预测资料,综合矿区资源条件、工艺技术、建设条件、环境保护以及项目建设的经济效益等各方面因素,从总体上、宏观上对矿山建设的必要性.建设条件的可行性以及经济效益的合理性做出评价,为是否进行勘探阶段地质工作以及推荐项目和编制项目建议书提供依据。预可行性研究需要比较系统地对国内外该种资源、储量、生产、消费进行调查和初步分析;还需对国内外市场的需要量、产品品种、质量要求和价格趋势做出初步预测。根据矿床规模和矿床地质特征以及矿区地形地貌,借鉴类似企业的实践经验,初步研究并提出项目建设规模、产品种类,矿区总体建设轮廓和工艺技术的原则方案;参照价目表或类似企业开采对比所获数据估算的成本,初步提出建设总投资、主受工程量和主要设备等,进行初步经济分析,并估算不同的矿产资源/储量类型。
4.矿产勘探阶段
通过1:5000~1:1000(必要时可用1:500)比例尺地质填图,加密各种取样工程及相应的工作,详细查明成矿地质条件及内在规律,建立矿床的地质模型。
详细控制主要矿体的特征、空间分布;详细查明矿石物质组成、赋存状态、矿石类型、质量及其分布规律;对破坏矿体或划分井田等有较大影响的断层、破碎带,应有工程控制其产状及断距;对首采地段主矿体上、下盘具工业价值的小矿体,应一并勘探,以便同时开采;对可供综合利用的共、伴生矿产,应进行综合评价,共生矿产的勘查程度应视该矿种的特征而定。异体共生的应单独圈定矿体,同体共生的需要分采分选时也应分别圈定矿体或矿石类型。
对影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题要详细查明。通过试验,获取计算参数,结合矿山工程计算首采区、第一开采水平的矿坑涌水量,预测下一开采水平的涌水量;预测不良工程地段和问题;对矿山排水、开采区的地面变形破坏、矿山废水排放与矿渣堆放可能引起的环境地质问题做出评价;未开发过的新区,应对原生地质环境做出评价;老矿区则应针对已出现的环境地质问题(如有害气体、各种不良自然地质现象的展布及危害性)进行调研,找出产生和形成条件,预测其发展趋势,提出治理措施。
在矿区范围内,针对不同的矿石类型,采集具有代表性的样品,进行加工选矿性能试验。可类比的易选矿石应进行实验室流程试验,一般矿石在实验室流程试验基础上,进行实验室扩大连续试验,难选矿石和新类型矿石应进行实验室扩大连续试验,必要时进行半工业试验。
勘探时未进行可行性研究的,可依据系统工程及加密工程的取样资料、有效的物探、化探资料及各种实测的参数,川-般工业指标圈定矿体,并选择适合的方法,详细估算相应类型的资源量;进行了预可行性研究或可行性研究的,可根据当时的市场价格论证后所确定的、由地质矿产主管部门下达的正式工业指标圈定矿体,详细估算相应类型的储量、基础储量和资源量,为矿山初步设计和矿山建设提供依据。探明的可采储量应满足矿山返本付息的需要。
勘探阶段应根据矿床特点对矿床开发经济意义进行概略评价、预可行性评价或可行性研究。可行性评价是对矿床开发经济意义的详细评价。可行性研究首先需要认真对国内外该矿种资源、储量、生产和消费进行调查、统计和分析;对国内外市场的需要量、产品品种、质量要求、价格、竞争能力进行分析研究和预测。工作中对资源(或原料)条件要认真进行分析研究;充分考虑地质、工程、环境、法律和政府的经济政策的影响,对企业生产规模、开采方式、开拓方案、选矿工艺流程、产品方案、主要设备的选择、供水供电、总体布局和环境保护等方面,进行深入细致的调查研究、分析计算和多方案进行比较,并依据评价当时的市场价格、确定投资、生产经营成本、销售收入、利润和现金流入、流出等。项目的技术经济数据能满足投资有关各方的审查、评价需要,从而得出拟建工程是否应该建设以及如何建设的基本认识。
通过可行性研究的论证和评价,为上级机关或主管部门投资决策,确定工程项目建设计划等提供依据。

3. 金属与非金属矿产资源

据《中国矿产资源图》的统计资料,在云贵川三江地区的研究区范围内,共有金属矿种21种(其中单类矿种16种,非单一矿种5种)、矿产地92处(地质出版社等,1992);其中,大型矿床35处、中型矿床57处(小型矿床及矿点未列入)。非金属矿种14种,矿产地65处;其中,大型矿51处,中型矿14处。
该图表明,在区域地层体系中,元古宙地层在本区出露较广。在古元古界多富含火山岩,产出有铁、铜矿;中元古界在含少量火山岩的喷出-沉积岩系中产出有铅、锌、铁、铜及稀土矿;新元古界主要为碎屑沉积岩,形成较多的磷矿床。上古生界的石炭系和二叠系是铁、铝等矿产的主要赋存岩系。中生界三叠系在金沙江以西广布有火山-沉积建造,赋存有块状硫化物多金属矿床。该图还表明不同岩性的侵入岩类与成矿关系密切。如金属矿床多与花岗岩类有成因上的联系,如钨、锡、钼矿床,斑岩铜矿床和一些稀有金属矿床等。超基性-基性侵入岩类岩浆岩具有明显的成矿专属性,如富铁质基性超基性岩形成了攀枝花大型钒钛磁铁矿矿床。
总之,该图为分析各类矿产资源产出与分布的规律和了解该地区矿产资源远景提供了重要信息,是本章研究矿产资源分布规律与探讨资源远景的基础资料。

金属与非金属矿产资源

4. 非金属矿产资源

中国非金属矿产品种很多,资源丰富,分布广泛。已探明储量的非金属矿产有88种,全国现有探明储量的非金属矿产产地5000多处。大多数非金属矿产资源探明储量丰富,其中菱镁矿、石墨、萤石、滑石、石棉、石膏、重晶石、硅灰石、明矾石、膨润土、岩盐等矿产的探明储量居世界前列;磷、高岭土、硫铁矿、芒硝、硅藻土、沸石、珍珠岩、水泥灰岩等矿产的探明储量在世界上占有重要地位;大理石、花岗石等天然石材,品质优良,蕴藏量丰富;钾盐、硼矿资源短缺。另外,一些非金属矿产分布不平衡,特别在沿海和经济发达地区,探明储量尚不能满足本地区经济发展的需求。

5. 非金属矿产资源

我国探明储量的非金属矿产有125种(含亚种),其中化工原料25种、建材和其他非金属矿产100种。
我国化工非金属矿产资源丰富,品种齐全。硫、磷、重晶石、芒硝、钠盐的探明储量居世界前列,仅钾盐短缺。我国冶金辅助原料资源十分丰富,配套齐全,菱镁矿、萤石、耐火粘土等探明储量居世界前列,质量上乘,为出口的优势矿产。建材和其他非金属矿产种类多、质量好、分布广,在国际市场上具有较强的竞争力,其中石墨、滑石、石棉、大理石、花岗石、水泥原料、玻璃硅质原料的矿产品或加工品均有大量出口。硅灰石、蛭石、硅藻土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、累托石等新兴非金属矿,均发现特大型矿区,开发潜力很大。
(一)磷矿
我国磷矿资源比较丰富,矿石总保有储量居世界第2位。探明储量主要集中于西南和中南地区的鄂、滇、黔、湘、川5省,合计储量占全国总量的77.53%。
矿床类型以沉积磷块岩型为主,储量约占80%,内生磷灰石矿床、沉积变质型磷矿床次之,鸟粪型磷矿探明储量极少。成矿时代主要为震旦纪和早寒武纪,前寒武纪、古生代也有磷矿产出。
(二)硫矿
我国硫矿资源相当丰富,总保有储量居世界第2位。主要为硫铁矿,其次为自然硫和伴生硫,伴生硫多赋存于以铜、铅、锌、钼、锡等有色金属为主矿的矿床中。我国硫铁矿中含硫大于35%的富矿很少,仅占3.6%。矿产地几乎遍布全国各省(区、市),储量最为丰富的省份是四川、安徽、广东、内蒙古和云南,以大中型矿产地为主,其储量约占硫铁矿总储量的95%。伴生硫储量江西位居第一,自然硫主要产于山东。
矿石含硫品位较低,平均为17.94%。矿床类型有沉积型、沉积变质型、火山型、矽卡岩型和热液型,以沉积型和沉积变质型最为重要,分别占全国总储量的41%和19%,成矿时代主要为古生代,其次为前寒武纪和中生代,新生代也有大型自然硫矿床形成。
(三)硼矿
我国硼矿资源比较丰富,总保有储量居世界第5位。产地广布14个省(区),90%以上集中在辽宁、青海、湖北和西藏4省(区)。辽宁省储量最为丰富,勘查程度高,占全国总储量的57.3%。青海省储量位居第2位,占总量的26%。
矿床类型以元古代沉积变质型为主,矿石储量占总量的51%,其次为现代盐湖沉积型。我国硼矿储量就目前的开发利用经济技术水平衡量,可利用程度不高,大约有90%的储量因矿石难选或外部条件差,近期难以利用。
(四)菱镁矿
我国是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家,总保有储量位居世界第一。主要特点是储量相对集中,大型矿床多。矿床集中分布于9个省(区),以辽宁省储量最大,占全国的85.6%。营口大石桥菱镁矿以规模大、质量好闻名于世界;山东、西藏、新疆、甘肃次之。
矿床类型以沉积变质—热液交代型最为重要,沉积型、热液脉型和基性—超基性岩型不具重要意义。从成矿时代来看,矿床主要形成于前震旦纪和震旦纪,少数形成于古生代和中新生代。
(五)萤石
我国是世界上萤石资源最丰富的国家之一,总保有储量居世界第1位。矿产分布于全国25个省(区),以湖南省储量最大,占全国的38.9%,内蒙古、浙江次之,分别占16.7%和16.6%。
我国萤石矿床以热液充填型、沉积改造型为主,伟晶岩等类型不具重要意义。矿床主要形成于古生代和中生代,以中生代燕山期为最重要。
(六)石墨
我国石墨资源相当丰富,总保有储量居世界第1位。全国20个省(区)有石墨矿产出,以黑龙江省为最多,储量占全国的64.1%,山东和四川石墨矿也较丰富。
矿床类型有区域变质型、接触变质型和岩浆热液型3种,以区域变质型为最重要,不仅矿床规模大、储量多,而且质量好。成矿时代有太古宙、元古宙、古生代和中生代,以元古宙石墨矿最为重要。
(七)滑石
我国滑石资源比较丰富,总保有储量居世界第3位,以江西最多,储量占全国的30%,辽宁、山东、青海、广西次之。
滑石矿类型主要有碳酸岩型和岩浆热液交代型,以碳酸岩型为最重要,占全国储量的55%。成矿时代主要为前寒武纪,古生代、中生代次之。
(八)高岭土
我国高岭土矿资源丰富,总保有储量居世界第7位。以广东最多,陕西次之,分别占全国储量的30.8%和26.7%,福建、广西、江西探明储量也较多。
高岭土矿类型有风化壳型、热液蚀变型和沉积型3种,以风化壳型为最重要。成矿时代主要为新生代和中生代后期,晚古生代也有矿床形成。
(九)水泥灰岩
我国水泥灰岩资源相当丰富,除上海市,以及香港特别行政区外,全国各省(区、市)均有产出。储量以陕西最多,占10%;安徽次之,占6.7%。广西、四川、山东水泥灰岩资源也较丰富。
矿床成因类型分为化学或生物化学沉积型、机械碎屑沉积型、生物沉积型和重结晶型。自太古宙到新生代各时代地层中几乎都有矿床形成,但用于生产水泥的主要是古生代形成的石灰岩。
(十)玻璃硅质原料
我国玻璃硅质原料资源非常丰富。玻璃用石英岩以青海为最多,占全国总储量的42.4%,石英砂以海南为最多,玻璃用石英砂岩,山东则居于首位。就矿床成因类型分,以沉积变质石英岩、沉积石英砂岩和海相沉积石英砂为主,热液型石英脉不具重要意义。玻璃硅质原料自太古宙到新生代均有形成。
(十一)硅藻土
我国硅藻土资源丰富,矿石总保有储量仅次于美国,居世界第2位。在地区分布上,以吉林最多,占全国储量的54.8%,云南、福建、河北等地次之。矿床类型主要为火山物源沉积型矿床和陆源沉积型,成矿时代集中在第三纪和第四纪,以第三纪为主。
(十二)膨润土
我国膨润土矿资源丰富,分布广泛,总保有储量矿石居世界第1位。地区分布上以广西、新疆、内蒙古为多,分别占全国储量的26.1%、13.9%和8.5%。矿床类型有沉积型、热液型和残积型3种,以沉积(含火山沉积)型为最重要,储量占全国储量的70%以上。成矿时代主要为中新生代,在晚古生代也有少量矿床形成。就矿石成分看,钠基膨润土和钙基膨润土在总储量中分别占约27%和31%。
(十三)大理石
我国大理石品种繁多,资源丰富,以广东、河北储量最多,各占16.6%。矿床成因类型有区域变质型、沉积型和接触变质型3类,以区域变质型为主,储量占全国总储量的50%以上。大理石矿自太古宙至中生代均有形成,以太古宙和元古宙为主,古生代、中生代次之。

非金属矿产资源

6.  非金属矿产

1)金刚石
世界金刚石产量50%以上来自澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯和南非5个国家。据美国地质调查局估计,1998年世界总储量9.8亿克拉(1克拉=0.2g),储量基础19.0亿克拉,宝石级储量基础估计有3亿克拉。大型和特大型金刚石矿山有澳大利亚的阿盖尔;博茨瓦纳的奥拉帕、朱瓦能、莱特拉卡内;俄罗斯的“和平”、“成功”;南非的芬什、普雷米尔、韦内齐亚,上述9个矿山金刚石产量占世界产量的70%左右。目前,世界天然金刚石产量75%来自于原生矿床(金伯利岩或钾镁煌斑岩型),25%来自于冲积矿床,世界上除澳大利亚和印度有具工业意义的钾镁煌斑岩型金刚石矿床外,其余原生矿均为金伯利岩型。
中国金刚石储量在世界总储量中所占比例很小,仅有1.02%,属急缺矿种。几十年来,自给率很低。近年来,年产金刚石只有6万~7万克拉,而需求却达70多万克拉,不足部分靠进口解决。到本世纪末,中国约需金刚石150万~200万克拉,按已有储量只能规划生产40万~50万克拉,需新增储量5000万克拉,因此勘查金刚石的任务是十分繁重和艰巨的。
1880年在南非发现的第一个原生矿床亚赫斯丰坦岩筒和1979年在澳大利亚西部阿盖尔发现的钾镁煌斑岩型矿床是世界金刚石找矿及开发史上两个最重要的里程碑。80年代以来主要有下述重大发现:俄罗斯的阿尔汉格尔斯克(Arkhangelsk)矿和萨彦岭(SayanyMountains)矿;澳大利亚的新南威尔士州科普顿(Copeton)矿和西澳大利亚州阿列什(Aries)矿;南非德兰士瓦省维尼舍(Venetia)矿;美国科罗拉多州斯隆(Sloan)矿;叙利亚霍姆斯省卡迈哈矿;加拿大西北地区耶洛奈夫波因特湖(Point Lake)矿;委内瑞拉拉萨尔瓦金(La Salvacion)金刚石矿;博茨瓦纳察邦(Tshabong)含金刚石金伯利岩田;中国湖南宁乡发现含金刚石的橄榄钾镁煌斑岩,共发现14个岩体,选样中已发现59颗金刚石,此外,还有辽宁大连-盖县、辽宁瓦房店岚崮山地区、山东平邑、江苏新沂-泗洪、安徽泗县、山西应县、湖北鄂西、贵州遵义等地区新发现一批金刚石及其指示矿物异常。但总的看,未有重大突破(张中伟,1994)。
随着同位素地质学、矿物包裹体学的迅速发展及金刚石普查勘探取得的成就,人们对金刚石及其矿床形成的认识进一步加深,对其成矿理论研究取得了显著的进展。传统认为金刚石是金伯利岩中的斑晶,最初是在地球深处从金伯利岩岩浆(熔融体)中晶出的,即金刚石是与金伯利岩同源同时期形成的。80年代初以来,由于同位素年龄测定技术的发展,其测定表明:金刚石年龄通常比金伯利岩老得多,为金刚石捕虏晶成因说提供了重要证据。捕虏晶说认为,金刚石是在地球深处在金伯利岩侵位之前就已形成,金伯利岩岩浆在从地球深处沿断裂或裂隙上升至地表的过程中捕虏了含金刚石的岩块,并一起在地壳浅处定位。但是,金刚石与金伯利岩没有成因上的联系。金刚石中同生包体的绝大多数可划归两大成因组合,即超镁铁(橄榄岩)组合和榴辉岩组合,亦称之为P型(橄榄石、顽火辉石、透辉石、含铬镁铝榴石、铬尖晶石等)和E型(绿辉石、镁铝榴石-铁铝榴石、透长石、蓝晶石、柯石英等)共生组合,含有该类型包体的金刚石分别称为P可E型金刚石。就世界范围而言,P型较E型分布更普遍,大致为3:1,这正好反映了上地幔的两种主要组成岩石类型-橄榄岩与榴辉岩及其数量关系。从未发现两种组合的包体同时共存于一个主晶中,这充分说明,金刚石形成的地质环境不是金伯利岩钾镁煌斑岩等幔源火山岩,而是陆下上地幔岩石圈,因此,金刚石不是主岩中的斑晶,而是地幔捕虏晶。中国辽宁、山东金伯利岩中金刚石包体矿物的研究也支持了上述结论,另外,金刚石P型包体矿物富含Mg、Cr、贫Ca、Ti的地球化学特点,反映了金刚石形成源区亏损玄武岩。说明含金刚石主岩的源区是地球化学上极度亏损的岩石圈底部相对冷的稳定环境,有利于金刚石的长期保存(张安棣,1994)。
金刚石成因新说具有重要意义,既然金刚石与主岩之间并无直接的成因关系,那么,对原生矿勘查优选靶区,首先不应是控岩构造,合理的做法应该是直接瞄准有可能产出金刚石的古老、稳定的克拉通,再看是不是具有地球化学亏损的前提,即:有无玄武岩广泛喷溢,这是金刚石产出的前提。金伯利岩和钾镁煌斑岩是地幔交代作用发育的产物,没有适当的构造活化(其表现有的称构造活化带或深断裂,有的则称热点、地幔柱),金伯利岩、钾镁煌斑岩岩浆无法携带金刚石到达地表,所以,断裂构造仍是重要的,但不再是第一位的。
近年来,世界金刚石勘查的经验表明:①古老克拉通仍是寻找金刚石的最佳地区。地台越老越稳定且越靠近地台中心越有希望找到金刚石,如加拿大西北地区、澳大利亚阿里什地区等发现的含金刚石金伯利岩均位于古老且稳定的地台内部。②在古老克拉通边缘活动带寻找金刚石值得重视。如80年代以来在南非、澳大利亚均发现了不仅是钾镁煌斑岩型,还有金伯利岩型金刚石矿床。③已知含金刚石的地区是金刚石勘查工作的重点。例如,俄罗斯阿尔汉格尔斯克金刚石矿床,以及澳大利亚和南部非洲许多含金刚石的金伯利岩和钾镁煌斑岩等。④含金刚石的岩石类型不断扩大。近年来在其他岩石中不断发现金刚石。例如,原苏联在变质成因和陨石冲击成因的岩石中发现金刚石,在叙利亚西北部发现金刚石产于非金伯利岩和非钾镁煌斑岩火山爆发岩筒中,在世界各地多处橄榄岩等幔源岩石中发现有金刚石。因此,在勘查中除应注意金伯利岩型是最主要的找矿岩石类型外,还应重视这些非传统的含金刚石岩石类型。⑤重砂矿物指示法得到进一步发展。经典的重砂法仍然是优选靶区的主要方法,但重砂法所依托的理论基础及技术内容发生了变化。原来,重砂指示矿物强调的是含铬镁铝榴石、铬透辉石和镁钛铁矿。近年来,强调铬尖晶石、G10(高铬低钙)石榴子石作为指示矿物的重要性。但对南非大陆以外地区不一定都能适用。近年来,澳大利亚格里芬等人提出了用质子探针分析石榴子石和铬铁矿等矿物痕量元素来评价勘查靶区的新方法较为先进。他们还认为铬铁矿的锌含量也与形成温度有关,它也能帮助区分不同条件下形成的铬铁矿。另外,铬铁矿的锆和铌含量可用来帮助区别来自金伯利岩、钾镁煌斑岩和其他一些岩石(如绿岩带的、蛇绿岩套的等)的铬铁矿。镁钛铁矿的痕量元素也能用来帮助区分是否金伯利岩来源,而且不同金伯利岩岩体中的镁钛铁矿常有其不同痕量元素“指纹”。上述指示矿物中的痕量元素方法能较好地帮助寻找金刚石矿床。⑥遥感、物探、化探、重砂矿物指示综合方法是金刚石勘查最优化方法。这些方法在金刚石勘查中都能发挥各自的作用,其中任何一种方法都能圈出有远景的岩体。但用两、三种方法结合起来使用则效果更好、效率更高。例如,加拿大西北地区含金刚石金伯利岩的发现是航磁、电磁、地质测量与重砂矿物指示法综合运用的结果。
2)硫
据美国地质调查局统计,1998年世界硫储量14×108t,储量基础35×108t,资源总量约有50×108t。世界各国生产的硫分别来自自然硫矿床(矿山硫)、天然气(回收硫)、高硫石油(回收硫)、黄铁矿和有色金属硫化物。矿山硫和回收硫也称元素硫,后二者分别称为黄铁矿硫和有色金属硫化物硫。
自然硫是呈固体状态的元素硫,根据其形成环境分为沉积环境中自然硫矿床和火山环境中自然硫矿床,前者经济意义大,目前,世界上开采的自然硫矿床几乎全部来自这一类型。近年来,对这类矿床形成机理的研究有一定进展。沉积环境中自然硫矿床主要形成于低温成岩环境和高温成岩环境中。
高温成岩环境主要为深部酸性天然气储层中的元素硫以气液相为主,呈固相的很少。当天然气被开采或运移到较浅部环境中由于温度、压力的改变,气液相元素硫发生沉淀,形成自然硫堆积。
低温成岩环境中自然硫矿床形成温度为0℃至60~80℃,形成深度小于2000~2500m,pH值一般为4~9,自然硫(S0)均是通过非生物的(化学的)或生物的(微生物的)作用从溶解的硫酸盐(  )中转化而来的。但是,硫酸盐不是直接转化为自然硫,而是先还原成硫化氢(H2S),然后再氧化成自然硫。因此,硫化氢的形成是产生自然硫的先决条件。
低温成岩环境中硫化氢的形成是由细菌作用和生热作用引起的,前者是主要的。硫酸盐还原细菌在有机混合物参与下将硫酸盐还原为硫化氢。H.G.麦切尔归纳出6种在低温环境中硫化氢转化为自然硫的形成作用:①分子氧引起的硫化氢无机氧化作用;②高价铁化合物引起的硫化氢无机氧化作用;③复硫化合物的歧化;④无色硫细菌的微生物代谢;⑤有色硫细菌的微生物代谢;⑥某些硫杆菌的微生物代谢。其中,由第1种作用形成的无机后生自然硫矿床规模最大,最具有经济意义。主要产于盐丘冠岩、礁岩和其他层状蒸发岩。自然硫呈较粗晶胶结物,常与烃类伴生,并与活动地下水系统密切相关。
在自然硫矿床勘查方面,由于自然硫矿床的形成与烃类密切相关的理论得到进一步证实,国外对油硫兼探继续给于重视,并取得成效。例如,美国墨西哥湾北部有大量蒸发盐建造,盐丘构造发育,有良好的油气显示。同时在该区发现特大型自然硫矿床。
3)磷
据美国地质调查局统计,1998年世界磷矿储量120×108t,储量基础350×108t,世界磷资源丰富,分布广泛,但很不均匀。世界上60多个国家和地区查明有磷矿资源,但90%集中在摩洛哥、美国、原苏联(主要是俄罗斯和哈萨克斯坦)、中国、沙特阿拉伯。中国及其周边国家毗邻地区是世界第三大磷矿资源集中区。
70年代后期以来实施了国际地质对比计划(IGCP)第156项“磷块岩”,该项计划在①国际磷酸盐资源数据库;②元古宙和寒武纪磷块岩;③白垩纪-始新世磷块岩;④年轻成磷体系等方面进行了重点研究。在1991~1995年后续了IGCP第325项“古地理与磷块岩和有关自生矿物的相关关系”研究,该项目的目的是查明磷酸盐成因及其有关成矿区的古地理特征,查明有利于磷酸盐矿床形成的条件,并解释白垩、燧石、石油、海绿石和磷酸盐源岩层位上的相互关系。
世界磷矿床按其成因可分为:①海相沉积磷块岩矿床;②岩浆成因磷灰石矿床;③变质成因磷灰石矿床;④与鸟粪堆积有成因联系的鸟粪磷块岩矿床(主要产在一些大洋岛屿上),它们可统称为磷酸盐岩(Phosphate rock)矿床。其中,不论从地质意义上,还是从经济意义上讲,海相沉积磷块岩矿床都最为重要。据估计世界磷酸盐岩90%以上的资源量和约80%的产量来自这一类型,岩浆型磷灰石矿床次之,其它类型仅占资源量和产量的1%。
中国磷矿资源总量丰富,以海相沉积磷块岩矿床类型最为重要。约占已探明储量的85%,岩浆岩型(包括变质岩型)磷矿床占14.6%,其它类型仅占0.4%左右。磷矿资源分布极不平衡。云南、贵州、湖南、湖北、四川等南方5省可利用磷矿储量占全国的74.7%。北方地区只占21.9%,矿床规模小,磷肥严重短缺。故必须重视中国北方磷矿地质找矿。加强北方与南方以及邻国的含磷区地质对比,选择成磷条件较好的已知含磷区作为磷块岩的重点研究和勘查靶区,如河南(辛集)、安徽(凤台)、山西(中条山)地区、西北中天山(科古尔琴)、塔里木地块北侧(柯坪)等地区。同时,应以上升洋流成岩理论为基础的现代磷块岩成矿理论为指导,以岩相古地理分析为基础的方法在北方寻找磷块岩。此外,要重视在已知碱性岩区带寻找规模大、品位富的岩浆成因磷灰石矿床。还应该重视对已有磷矿地质资料的二次开发。
4)钾盐
据美国地质调查局统计,1998年世界钾盐储量84×108t(K2O,下同)储量基础170×108t,资源总量约2500×108t,世界钾盐的保证程度是非常高的,是大宗矿产中储量保证年限最高的一种矿产。世界钾盐资源分布极不平衡,具有工业意义的钾盐矿床仅分布在十几个国家中,其中,加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国的钾盐储量和储量基础分别占世界的93%和81%,东南亚钾盐资源比较丰富,但主要是光卤石,其资源量估计为100×108t。
通过对大型含钾盐盆地及钾盐矿床形成的地质标志(包括大地构造和古地理背景、成钾时代、含钾盐沉积剖面、岩盐分布、钾盐矿石成分、沉积环境等)进行系统分析、对比和归纳,总结其形成特点和规律如下:①含钾盆地在大地构造上具有明显的一致性。它们通常位于地壳上长期坳陷的地台活动带-台向斜、各种坳陷、凹陷等。但是,各个地质时期具体的构造位置是多种多样的。②在成矿时代上,已知钾盐矿床形成于自寒武纪以来(除奥陶纪外)的所有地质年代中,但有一半以上矿床形成于中晚泥盆世、二叠纪和第三纪。③含钾建造根据其与顶底板非盐类围岩的位置关系分成不同类型。④矿床类型主要有氯化物型和氯化物-硫酸盐型,极少数矿床为单一硫酸盐型。85%以上的钾盐矿床储量属于氯化物型。⑤大多数钾盐矿床,特别是大型-特大型钾盐矿床下伏岩盐(主要为石盐)分布范围广、沉积厚度大、韵律层数少。其分布范围和厚度与岩盐成正比。⑥80%含钾盆地含有油气层。⑦氯化物型钾盐矿体通常为层状,硫酸盐型钾盐矿体有层状和透镜状。⑧钾盐层通常产在含钾建造剖面的中上部。⑨在大多数含钾盆地中,钾盐层通常只占盐层面积的5%~10%。⑩含钾建造中分布最广泛的含钾岩石依次为光卤石岩、钾石盐-光卤石岩和含光卤石的钾石盐岩。(11)许多含钾建造中含有岩浆侵入岩、喷出岩及其分解产物。(12)许多含钾盆地中发育同沉积构造,含钾建造与盐下层同沉积构造运动密切。?绝大多数钾盐矿床形成于海相环境。
综观钾盐矿床勘查发现史,吴智慧注意到其发现大致有以下几种途径和方法:①在寻找和开采其他矿产或地质施工时“偶尔”发现,如世界上最早的德国施塔斯富特钾盐矿床是在开采石盐时发现的,中国云南勐野井钾盐矿床是在采坑的老硐中发现的。②在勘查石油天然气时发现的,据统计,一半以上的含钾盆地和钾盐矿床是这样发现的,也是发现含钾盆地和钾盐矿床的主要途径。这里有偶尔发现的,有的是有目的分析石油钻井岩屑和钻孔冲洗液样而分析的。③根据水化学研究发现,分析地下水或卤水中钾溴含量及溴氯系数变化是一种应用广泛且比较成熟的找钾方法。④通过科学预测以及有目的的研究和勘查而发现的,如俄罗斯涅帕钾盐矿床。从以上可见,钾盐矿床的发现与油气勘探密切相关。这不仅仅因为钾盐矿床经常与油气共生,而更重要的是油气勘探能提供对钾盐勘查非常丰富的有用资料。
世界钾盐资源虽丰富,但中国钾盐资源却不足,农田施用肥中氮、磷、钾比例长期失调。已探明的钾盐资源不多,主要分布在青海柴达木盆地(现代盐湖型)和云南兰坪-思茅盆地(古代固体钾盐)。根据中国实际情况对钾盐找矿应注意:①钾盐找矿是我国的一项长期战略任务,在近期内可继续对柴达木、罗布泊等地的富钾卤水开展地质找矿和综合开发的调查研究;对古代钾盐可结合国土大调查和在区域地质构造、岩相古地理研究等方面的进展,不断提高对我国钾盐成矿远景预测的认识。②油盐兼探是钾盐勘查的重要途径,钾盐不仅与油气密切共生,而且在勘查上前者对后者有很大的依赖性,油气勘查过程中所获得的各种地质资料对发现和圈定钾盐矿床具有不可估量的作用。塔里木和陕甘宁盆地等可作为重点油盐兼探区。③在我国近邻或其他钾盐矿产资源丰富的国家,通过调查评估,择优投资开发,为国内提供稳定供应的钾资源。④总结和整理世界及中国的钾盐地质资料和找钾的经验,积极发展钾盐成矿理论和找矿方法,开拓符合中国地质特点的钾盐地质工作。
5)硼
据美国地质调查局统计,1998年世界硼矿石储量1.7×108t,储量基础4.7×108t。世界硼矿资源分布很不均匀,绝大部分分布在美国、土耳其、俄罗斯和哈萨克斯坦。世界硼矿床的类型按其工业意义可依次分为:①火山-沉积型;②盐湖沉积型;③变质再造型;④夕卡岩型;⑤海相卤素型;⑥天然水溶液型;⑦火山喷发型(郑绵平1987,姜春潮1994),其中较为重要的有:
(1)火山-沉积型矿床。此类矿床大多数产于大陆主动边缘及碰撞带火山带中,是世界硼资源的最重要类型,占世界硼矿总储量的大部分,土耳其和美国所开采的硼矿床均为此类型。其特点是规模大、品位高、成矿时代较晚。所有已知火山-沉积型硼酸盐矿床都位于太平洋和阿尔卑斯-喜马拉雅构造-火山带范围内,火山沉积硼矿床按含硼岩系又可分为火山岩-粘土型(如美国克拉默硼矿床)和碳酸盐岩-粘土型(如土耳其的基尔卡、埃梅特和比加迪矿床)两个类型。
(2)盐湖沉积型矿床。通常见于新生代干旱-半干旱内陆区。深部水和火山喷气可能是大陆湖盆硼的主要来源和生盐盆地卤水富硼的来源,而地表水和地下水可能是硼的次要来源。有不少矿床在干盐湖内有含硼和含锂的卤水与固态硼酸盐同时存在,说明存在过渡型矿床,如智利的阿塔卡马干盐湖。盐类型硼矿床产于阿根廷、美国、中国、印度、伊朗和秘鲁等国。
(3)变质再造型矿床。主要产于元古宇沉积变质区。由于热变质和区域变质使原来沉积的硼矿床发生变质,而形成新的硼矿聚集体。中国辽宁和吉林后仙峪等地硼镁石-遂安石矿床和辽宁翁泉沟硼镁石-硼镁铁矿床均属该类型代表性矿床,其规模较大。矿石B2O3品位,前者10%~15%;后者5%~10%。
(4)夕卡岩型矿床。硼的工业富集在钙夕卡岩和镁夕卡岩中,如原苏联滨海地区的达尔涅戈尔斯克矿床即属钙夕卡岩型。镁夕卡岩型硼矿床多属大、中型。原苏联、罗马尼亚、中国、朝鲜、美国、意大利、法国均产有镁夕卡岩型硼矿床。
从新构造概念出发,世界绝大多数火山-沉积型和钙夕卡岩型硼矿床分布于两大全球性构造褶皱带,即环太平洋褶皱带和阿尔卑斯-喜马拉雅褶皱带,这是大陆主动边缘,而镁夕卡岩型硼矿床则产于克拉通地区,有的亦见于其他显生宙褶皱区。盐类型硼矿床赋存于大型的大陆坳陷。
6)萤石
1998年世界萤石储量和储量基础分别为2.2×108t和3.7×108t,查明的萤石资源约为4×108t,磷块岩中可回收萤石资源量约为3.3×108t。世界上有30多个国家生产萤石,中国是最大生产国,约160×104t,占世界总产量的30%~35%,此外较重要的有原苏联、蒙古、墨西哥、南非等国占35%~40%。
萤石矿床遍布世界各洲,主要集中在欧洲和亚洲,其次为非洲和北美洲。萤石形成的地质环境很广,从岩浆作用到外生作用的各种地质条件下均可形成。已发现的萤石工业矿床产于碳酸盐岩、伟晶岩、溶液沉积、夕卡岩及其他产物之中,而以热液矿床最为重要。杨越从经济角度划分出7种重要的萤石矿床类型:①火山岩、变质岩和沉积岩裂缝中的脉状萤石矿床。以这种形式赋存的萤石在世界上到处可见。如西班牙北部的奥索尔矿床,意大利北部的托尔戈拉矿床,英国和美国均有著名的萤石大矿脉矿床。②碳酸盐岩中的层状、似层状及席状交代矿床。在美国伊利诺斯州南部罗克地区,墨西哥科阿韦拉州的北部地区和南非德兰士瓦奥托斯胡普地区等均有此类层状交代萤石矿床。③碳酸盐岩与酸性火山岩的接触交代萤石矿床。这种矿床在世界上很常见,如墨西哥的圣路易斯波托西州和阿瓜恰勒、里奥贝而德地区以开采这种交代萤石矿床而闻名。④剪切带和角砾带中的网状和充填萤石矿床。南非德兰士瓦省的布法罗萤石矿床属此类型,萤石矿呈细网脉状产于布什维尔德杂岩体的花岗岩岩床中。美国西部有许多矿脉呈网状,氟化钙的含量低。⑤碳酸岩和碱性杂岩体边缘部分的萤石矿床。该类矿床萤石品级较低,通常达不到经济要求,但纳米比亚的奥科鲁斯萤石矿床例外。⑥原生矿床风化的残积矿床。这是冶金级萤石的重要来源。在西班牙的阿斯图里阿斯地区和泰国,大量开采这种强烈风化的萤石矿床。⑦富含萤石的脉状铅锌矿床。世界上许多地方的脉状铅锌矿床中含有较多量的萤石,且呈脉石矿物产出,开采时可从尾矿或废弃的矸石中作为副产品回收。如墨西哥的帕拉尔地区的铅锌矿山。除以上7种矿床之外,还有一些不常见的类型有时也具有工业价值,如在印度和南非发现有碳酸岩-碱性岩中呈浸染状产出的萤石矿床;美国犹他州、内华达州和蒙大拿州等地发现有充填在火山角砾岩和伟晶岩中的萤石矿床;意大利南部卡斯特尔-朱利亚诺地区的湖相沉积萤石矿床等。上述矿床以碳酸盐岩中的层状、似层状交代型矿床为主,其次是火山岩、变质岩、沉积岩中受构造断裂控制的充填型脉状矿床和构造破碎带中的网膜状萤石矿床。
7)重晶石
世界重晶石资源丰富,据1998年美国地质调查局统计,世界重晶石探明储量1.5×108t,储量基础4.8×108t,资源量约有20×108t。其分布很广,遍及各大洲,主要分布在中国、哈萨克斯坦、美国、印度、加拿大、摩洛哥、土耳其等20多个国家和地区。重晶石是在中低温溶液条件下和外生作用过程中形成的。无论是内生作用或是外生作用,钡的原始来源都是岩浆源。重晶石矿床有:
(1)溶液型矿床。这类矿床品位高,优质重晶石精矿主要来源于此类型矿床,这类矿床在自然界分布广泛,是世界上许多国家重晶石资源的主要来源。①脉状矿床重晶石品位高,但矿体规模一般不大。这类矿床的储量一般属小型,少数中型,个别属大型。原苏联高加索众多的脉状重晶石矿床是典型代表。此外,印度、德国、意大利、英国、法国、希腊、阿尔及利亚、摩洛哥等世界许多国家也有此类矿床。②层状溶液交代型矿床一般属大型或巨大型。如格鲁吉亚的阿普什连矿床,德国的加尔察西南重晶石矿床和法国中央地块的矿床也属此类型。
(2)层控型矿床。J.B.梅纳德等根据重晶石产出的大地构造背景和地层与地球化学特征把层状重晶石矿床划分为2种类型:①“大陆边缘型”重晶石矿床,如美国阿肯色州沃希托山脉的凡西希尔、张伯伦克里克矿床以及内华达州中部的东诺森伯兰坎宁矿床和中国湖南省的新晃矿床;②“克拉通裂谷型”重晶石矿床,这种矿床常伴生具重要意义的铅锌矿化,例如德国的麦根和拉默尔斯贝格矿床和加拿大的塞卢因矿床;③残积重晶石矿床,此类矿床形成于原生风化壳环境。易采易选是此类矿床的特点。残积矿床在美国分布广泛,是美国重晶石矿的重要来源,它们主要分布在密苏里州,宾夕法尼亚州至阿拉巴马州和阿巴拉契亚地区,田纳西州的斯韦特沃地区和佐治亚州的卡特斯维尔地区,占美国重晶石总储量近一半,占产量的60%。此外,原苏联南乌拉尔梅德韦捷夫矿床也是一典型的残积矿床,矿床规模大。

7. 非金属矿产利用的发展趋势和勘查评价

一、非金属矿产利用的发展趋势
随着现代化产业的发展,非金属矿的开发利用向多样化发展。应用范围不断扩大,用途日渐广泛,附加值不断提高;可利用的非金属矿种类不断扩大,新利用的矿种常呈现出许多独特性能;早期开发的许多矿种,会不断出现新的用途。非金属矿产品与后续作业之间的联系越来越密切,对非金属矿产品的要求越来越严格,可相互替代使用的非金属矿粗加工产品供过于求,供矿品种和地区不断扩大,矿业国际化和一体化的趋势更加明显。非金属矿物原料由粗加工向精加工、功能化方向发展,由单一产品向系列化产品发展,由原料向制品方向发展,合理利用资源和保护资源得到进一步重视,环境压力的影响不断加强。合成矿物将进一步扩大市场占有率。矿山规模趋向大型化,信息技术在矿山开始应用,由生产自动控制向智能矿山转变。
非金属矿产的深加工技术是随着高科技对材料的需要而发展起来的。如高科技陶瓷产品需要粒度微米级的、纯度大于99.9%以上的非金属矿物产品;新型塑料、涂料、橡胶等要求微米级填料等。非金属矿深加工技术最初主要包括矿物的超高提纯、超细粉碎和表面改性技术。近年来,随着理论研究的深入和实用技术的发展,深加工技术不断深化、细化,并形成了较完整的技术系列。
矿物层间域离子交换技术通过阳离子交换,可以生产具有不同功能的膨润土新材料,如凝胶剂、增塑剂、乳化剂、快离子导体材料以及生物功能材料都已广泛应用于不同工业部门。许多粘土矿物表层和层间有吸附或复合有机分子的特性,形成粘土有机复合体材料,矿物有机覆盖技术用不同的有机分子覆盖生产的许多不同功能粘土有机复合材料已广泛应用于精细化工、生物工程材料、医药、电子、航天、原子能、环保、化工、轻工等领域。矿物本身的微孔结构已得到广泛应用,如用沸石、硅藻土生产的过滤剂、吸附剂、催化剂、充填剂、保温隔热材料等;目前更重视用人工方法生产微孔材料,如人工改造的微孔粘土材料不断地用于脱色剂、染色剂、吸附剂、催化剂、过滤剂以及保温材料等领域;这些可概括为微孔结构和微孔技术。粘土胶粒在水介质中能形成双电层结构,双电层结构的性态对粘土矿物的胶体性质影响很大;扩大双电层结构技术可以明显地改善粘土矿物的胶粒扩散性能,提高其吸附性;据此人们用人工改型膨润土加工成了高性能的凝胶剂、粘结剂和增塑剂等;反之,通过压缩双电层结构技术,就会破坏粘土的胶体性能而发生聚沉,由此人们用粘土胶粘作捕获剂,达到净化目的。矿物脱色技术已得到广泛应用,如膨润土制成活性白土后用于食用油和矿物油类的脱色;染色技术的应用仅有十几年的历史,染色技术原理是当某些物质,如某些有机物被吸附于粘土矿物的表面时,它能吸收水分子离解所释放出来的氢离子,结合生成新的有机化合物,而呈现不同颜色;矿物学家利用染色技术研制出大量新材料,目前广泛使用的各种无碳复写纸就是其中一种。目前已经有能力在不破坏原来矿物基本结构和性质的前提下来改变矿物的密度,从而获得预定某种性质的材料,如采用有机分子覆盖技术就可改变原来粘土矿物的密度,从而制得高悬浮性钻井泥浆。微细技术和超细矿物产品已广泛应用,目前国外更重视对微米级和纳米级超细材料性质的研究,例如对纳米材料的胶体性质、表面化学特征、表面电性及渗透性等方面的研究;目前超细技术的主要手段是机械粉碎、筛分,未来的超细粉碎技术则注重物理化学和波谱技术。用作橡胶或塑料的矿物填料经过偶联剂处理后,产品的抗折、抗拉和抗压等性能明显改善,生产出优良的增塑剂材料,这属于矿物材料表面偶联和交联技术。粘土生物材料研制技术可生产各种具有不同养分的肥效增效剂、矿物饲料、种子包衣、长效杀虫剂等。随着科学技术的发展和技术装备的不断完善,人工合成矿物材料的质量日趋完善,种类日趋繁多,人工合成金刚石、云母等已大量代替天然金刚石、云母;人工合成皂石已经实现工业化生产,它主要用于精细化工行业,是化妆品理想的载体。
非金属矿物加工技术总的趋势是多样化、系列化、标准化和功能化。
二、勘查评价要点
由于非金属矿产种类繁多,矿床成因类型多样,伴生、共生矿床普遍,且一矿多用,而不同用途矿石的工业要求差别又很大,因此,非金属矿床的找矿与评价比较复杂,工作中应注意几个要点。
寻找非金属矿床时应注意综合找矿和评价。非金属矿床虽有各自不同的成矿地质条件,但有些不同类型的矿床可产于相似或相同的地质环境,因此,应该注意综合找矿,寻找共生、伴生矿床。如在石油普查中注意寻找钾盐、自然硫等矿床;在前寒武纪变质岩分布地区注意寻找磷矿、滑石、菱镁矿、石墨、硼、高铝矿物、宝石、绢云母等多种矿床;在盐类矿床中往往伴生有碘,要注意综合评价。
应注意非金属矿床中有用矿物的工艺技术特点。与金属矿床不同,许多非金属矿物的物理性质或工艺技术特点经常成为评价其经济价值的决定因素。甚至同一种工业矿物或岩石,由于其物性的某些差别,便具有不同的用途,因而对它们的工业要求也将是极其不同的。如光彩夺目、完美的金刚石大晶体,可作为贵重宝石;具有良好半导体性能的Ⅱ型金刚石,可作为高级半导体器件及激光微波的散热片等重要元件;而普通的Ⅰ型金刚石,工业上只能利用其高硬度的性能作为研磨材料。
加强物化探方法在找矿中的应用。迄今为止,物化探方法在非金属矿床找矿中的应用远远不如在金属矿床中应用的普遍,今后必须重视找矿评价中物化探方法的利用。如用伽马测井方法寻找钾盐矿床;利用航空和地面磁法寻找石棉、金刚石、水晶等矿床;应用中子活化测井法测定萤石矿脉的厚度;利用水化学方法寻找萤石矿床等。
开展非金属矿床深部变化研究。由于某些非金属矿产的工业利用特点,决定了不能采用井探、坑探、钻探等工程手段进行深部探矿,为矿床的总体评价和勘探带来了困难。为此,需加强矿床地质研究,研究矿石的深部变化规律。采用边采边探和信息评估等方法查明深部矿石的质和量。

非金属矿产利用的发展趋势和勘查评价

8. 非金属矿产利用的发展趋势和勘查评价

一、非金属矿产利用的发展趋势
随着现代化产业的发展,非金属矿的开发利用向多样化发展。应用范围不断扩大,用途日渐广泛,附加值不断提高;可利用的非金属矿种类不断扩大,新利用的矿种常呈现出许多独特性能;早期开发的许多矿种,会不断出现新的用途。非金属矿产品与后续作业之间的联系越来越密切,对非金属矿产品的要求越来越严格,可相互替代使用的非金属矿粗加工产品供过于求,供矿品种和地区不断扩大,矿业国际化和一体化的趋势更加明显。非金属矿物原料由粗加工向精加工、功能化方向发展,由单一产品向系列化产品发展,由原料向制品方向发展,合理利用资源和保护资源得到进一步重视,环境压力的影响不断加强。合成矿物将进一步扩大市场占有率。矿山规模趋向大型化,信息技术在矿山开始应用,由生产自动控制向智能矿山转变。
非金属矿产的深加工技术是随着高科技对材料的需要而发展起来的。如高科技陶瓷产品需要粒度微米级的、纯度大于 99.9%以上的非金属矿物产品;新型塑料、涂料、橡胶等要求微米级填料等。非金属矿深加工技术最初主要包括矿物的超高提纯、超细粉碎和表面改性技术。近年来,随着理论研究的深入和实用技术的发展,深加工技术不断深化、细化,并形成了较完整的技术系列。
矿物层间域离子交换技术通过阳离子交换,可以生产具有不同功能的膨润土新材料,如凝胶剂、增塑剂、乳化剂、快离子导体材料以及生物功能材料都已广泛应用于不同工业部门。许多粘土矿物表层和层间有吸附或复合有机分子的特性,形成粘土有机复合体材料,矿物有机覆盖技术用不同的有机分子覆盖生产的许多不同功能粘土有机复合材料已广泛应用于精细化工、生物工程材料、医药、电子、航天、原子能、环保、化工、轻工等领域。矿物本身的微孔结构已得到广泛应用,如用沸石、硅藻土生产的过滤剂、吸附剂、催化剂、充填剂、保温隔热材料等;目前更重视用人工方法生产微孔材料,如人工改造的微孔粘土材料不断地用于脱色剂、染色剂、吸附剂、催化剂、过滤剂以及保温材料等领域;这些可概括为微孔结构和微孔技术。粘土胶粒在水介质中能形成双电层结构,双电层结构的性态对粘土矿物的胶体性质影响很大;扩大双电层结构技术可以明显地改善粘土矿物的胶粒扩散性能,提高其吸附性;据此人们用人工改型膨润土加工成了高性能的凝胶剂、粘结剂和增塑剂等;反之,通过压缩双电层结构技术,就会破坏粘土的胶体性能而发生聚沉,由此人们用粘土胶粘作捕获剂,达到净化目的。矿物脱色技术已得到广泛应用,如膨润土制成活性白土后用于食用油和矿物油类的脱色;染色技术的应用仅有十几年的历史,染色技术原理是当某些物质,如某些有机物被吸附于粘土矿物的表面时,它能吸收水分子离解所释放出来的氢离子,结合生成新的有机化合物,而呈现不同颜色;矿物学家利用染色技术研制出大量新材料,目前广泛使用的各种无碳复写纸就是其中一种。目前已经有能力在不破坏原来矿物基本结构和性质的前提下来改变矿物的密度,从而获得预定某种性质的材料,如采用有机分子覆盖技术就可改变原来粘土矿物的密度,从而制得高悬浮性钻井泥浆。微细技术和超细矿物产品已广泛应用,目前国外更重视对微米级和纳米级超细材料性质的研究,例如对纳米材料的胶体性质、表面化学特征、表面电性及渗透性等方面的研究;目前超细技术的主要手段是机械粉碎、筛分,未来的超细粉碎技术则注重物理化学和波谱技术。用作橡胶或塑料的矿物填料经过偶联剂处理后,产品的抗折、抗拉和抗压等性能明显改善,生产出优良的增塑剂材料,这属于矿物材料表面偶联和交联技术。粘土生物材料研制技术可生产各种具有不同养分的肥效增效剂、矿物饲料、种子包衣、长效杀虫剂等。随着科学技术的发展和技术装备的不断完善,人工合成矿物材料的质量日趋完善,种类日趋繁多,人工合成金刚石、云母等已大量代替天然金刚石、云母;人工合成皂石已经实现工业化生产,它主要用于精细化工行业,是化妆品理想的载体。
非金属矿物加工技术总的趋势是多样化、系列化、标准化和功能化。
二、勘查评价要点
由于非金属矿产种类繁多,矿床成因类型多样,伴生、共生矿床普遍,且一矿多用,而不同用途矿石的工业要求差别又很大,因此,非金属矿床的找矿与评价比较复杂,工作中应注意几个要点。
寻找非金属矿床时应注意综合找矿和评价。非金属矿床虽有各自不同的成矿地质条件,但有些不同类型的矿床可产于相似或相同的地质环境,因此,应该注意综合找矿,寻找共生、伴生矿床。如在石油普查中注意寻找钾盐、自然硫等矿床;在前寒武纪变质岩分布地区注意寻找磷矿、滑石、菱镁矿、石墨、硼、高铝矿物、宝石、绢云母等多种矿床;在盐类矿床中往往伴生有碘,要注意综合评价。
应注意非金属矿床中有用矿物的工艺技术特点。与金属矿床不同,许多非金属矿物的物理性质或工艺技术特点经常成为评价其经济价值的决定因素。甚至同一种工业矿物或岩石,由于其物性的某些差别,便具有不同的用途,因而对它们的工业要求也将是极其不同的。如光彩夺目、完美的金刚石大晶体,可作为贵重宝石;具有良好半导体性能的Ⅱ型金刚石,可作为高级半导体器件及激光微波的散热片等重要元件;而普通的Ⅰ型金刚石,工业上只能利用其高硬度的性能作为研磨材料。
加强物化探方法在找矿中的应用。迄今为止,物化探方法在非金属矿床找矿中的应用远远不如在金属矿床中应用的普遍,今后必须重视找矿评价中物化探方法的利用。如用伽马测井方法寻找钾盐矿床;利用航空和地面磁法寻找石棉、金刚石、水晶等矿床;应用中子活化测井法测定萤石矿脉的厚度;利用水化学方法寻找萤石矿床等。
开展非金属矿床深部变化研究。由于某些非金属矿产的工业利用特点,决定了不能采用井探、坑探、钻探等工程手段进行深部探矿,为矿床的总体评价和勘探带来了困难。为此,需加强矿床地质研究,研究矿石的深部变化规律。采用边采边探和信息评估等方法查明深部矿石的质和量。
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