首页 > 文章中心 > 矿物学基础

矿物学基础

矿物学基础

矿物学基础范文第1篇

关键词:矿床学;矿石学;教学联系;资源勘查工程

P61-4;G642

矿产资源是人类社会发展不可或缺的生产要素和物质基础,矿产资源的供给制约着人类社会的可持续发展。改革开放以来,我国经济一直处于高速发展阶段,矿产资源的可持续保障始终处于十分重要的战略地位。资源勘查工程是我国地质类院校培养从事地质矿产基础研究、矿产资源调查-勘查-评价及管理等方面工作复合型工程技术人才的重要专业,矿床学和矿石学是资源勘查工程专业的两门重要的专业主干课程。矿床学是研究矿床在地壳中的形成条件、成因和分布规律的科学[1]。该课程以矿床为研究对象,主要研究各类矿床的地质特征、形成条件和过程,查明矿床的成因;在弄清矿床演化特征的基础上,查明不同类型矿床在地壳的分布规律,进而为找矿勘查提供理论指导。矿石学也称为矿相学,是以矿石为研究对象的一门基础地质科学[2]。矿石学通过研究矿石的矿物组成、结构造、共生关系及生成顺序等,揭示矿石和矿石矿物的形成条件及形成机制,为深入理解成矿作用提供理论依据,同时为矿产勘查、矿石选冶等提供有用信息。从整体来看,矿床学侧重于对形成矿床的各个地质要素的分析和归纳,而矿石学侧重于利用反光显微镜对矿石中各类矿物(尤其是矿石矿物)的鉴定及矿石组构的研究。笔者在从事矿床学和矿石学教学过程中发现,有些学生谈起某个矿床类型的矿化特征时头头是道,但在识别矿石中的具体矿物时出现明显错误;有些学生能够熟练利用显微镜鉴定矿石光片中的矿物组成,但拿到矿石手标本时却找不到对应的矿物。显然,相对宏观的矿床学和相对微观的矿石学之间缺乏一个很好的教学对接。笔者试图从矿床学和矿石学教学过程及实验室建设方面提出建议,以期加强二者之间的教学联系。

一、加强矿床学与矿石学课程教学联系的几点建议

1.矿床学教学过程中增加矿石和矿物的内容

矿床学课程主体内容是依照矿床的成因分类对每个矿床类型进行详细的介绍,这些成因大类主要包括岩浆矿床、伟晶岩矿床、热液矿床、风化矿床、沉积矿床、变质矿床;每一个成因大类又可包含数个矿床小类,例如岩浆矿床包括分结矿床、熔离矿床、爆发矿床、凝结矿床四类。不同类型的矿床,其矿石的主要矿物一般存在较大差异;同一种矿物出现在两个不同类型的矿床中,其形态特征和微量元素组成也可能有比较大的差异。例如,热液脉型金矿床中的黄铁矿一般呈自形粒状,而卡林型金矿床中的黄铁矿常出现草莓状;草莓状黄铁矿往往比自形粒状黄铁矿更富集微量元素。鉴于此,矿床学教学过程中在讲述某一类型矿床的地质特征时,应该适当增加矿石、矿物学的内容,着重展示主要矿物的镜下照片及典型特征。这样同学们不仅可以从宏观上掌握该类型矿床的矿体特征,也能从微观上了解矿石和矿物特征。此外,在矿床学实习课程中,在同学们初步观察后,教师要对手标本中出现的主要矿物进行系统的讲解,并辅以对应的镜下鉴定照片。

2.矿石学教学过程中强化对矿石手标本的介绍和描述

现阶段矿石学课程的教学过程,主要是借助反光显微镜来学习矿物的物理性质(反射率、反射色、双反射及发射多色性、均质性及非均质性、内反射、显微硬度),并基于物理性质开展矿物鉴定。此外,在矿物鉴定的基础上,研究矿石的组构及矿物生成顺序。矿石学课程具有很强的实践性,同学们在学习完某一章节的理论知识后,随即在实验室利用显微镜观察矿物来巩固所学知识。矿石学实习课程使用的对象是教学光片,这些光片一般直径为2.5cm,不能够提供全面的矿石手标本信息。矿石学课程中矿石构造部分,应该用肉眼来观察矿石手标本中矿物集合体的特征。但现有的矿石学课程并没有全套的教学标本供学生们来使用,缺乏直观的教学实践体验。针对这一现状,建议收集常见金属矿物标本和具有典型矿石构造的标本,完善矿石学实习资料库。在矿石学课程最后的综合作业部分,可尝试选取典型矿床的一套矿石手标本,在制片室为学生示范切割标本、磨制矿石光片的整个流程,并提供矿石标本和对应光片给学生观察,实现标本肉眼观察和光片镜下观察的无缝对接。

3.建立矿床学-矿石学联合样品库和数据库

笔者所在学校的矿床学和矿石学实验室属于国家固体矿产勘查实验教学示范中心[3],目前两个实验室各有侧重。矿床学实验室以矿床为基本对象,按照矿床成因类型收集了数十个矿床的典型标本。这些标本以矿石为主,也涉及矿区内的地层、岩浆岩等相关地质体;矿石学实验室则以矿物为主要对象,配备了矿床中常见金属和非金属矿物的光片,也有关于矿石结构和矿物生成顺序的光片。建议利用现有实验室样品情况,对矿床学实验室每个矿床选取典型标本进行系统制样,分门别类制作教学光片,建立矿床学-矿石学联合样品库。对矿床学教学样品进行系统描述,包括样品颜色、主要矿物组成、矿石构造等信息;对教学光片进行系统镜下观察并拍照,鉴定主要矿石矿物和脉石矿物,描述矿物共生关系及矿石结构特征。在此基础上,将手标本和对应光片的信息数字化,建立矿床学-矿石学联合数据库。联合样品库和数据库不仅能够为矿床学和矿石学授课教师提供详实而丰富的教学实物和数据素材,也为学生提供了全面而系统学习资料,从而实现了矿床学和矿石学教学过程的精准衔接。

二、结束语

针对目前地质类院校矿床学和矿石学教学联系较为薄弱的现状,本文从矿床学教学过程、矿石学教学过程以及矿床学-矿石学联合标本库-数据库建设三个方面给出具体建议,有助于强化资源勘查工程专业学生的矿床学和矿石学基础,为国家培养理论研究和实践基础扎实的矿业人才。

参考文献:

[1]翟裕生,姚书振,蔡克勤. 《矿床学》[B]. 地质出版社,2011:413.

矿物学基础范文第2篇

矿物加工工程学科隶属于矿业工程一级学科,河南理工大学矿物加工工程专业的人才培养包括煤、金属矿和非金属矿的选矿及深加工等方向[1]。生物技术在矿物加工工程中应用是矿物加工工程专业的主要选修课程。该课程的开设可以拓宽矿物加工工程专业学生的知识面,提高学生的就业面和增加考研高校的选择,促使学生了解矿物加工工程的国际前沿现状,具有重要的意义。

1 生物技术在矿物加工工程中应用的课程意义

1.1 生物技术在矿物加工工程中应用的课程简介

煤炭是我国的主要能源,大规模开发利用和高硫含量也带来了严重的环境问题。金属、非金属等矿产资源的日益匮乏,低品位矿产资源的开采加工利用对环境造成了巨大的破坏。因此,生物技术作为一种环保型生产工艺得到了国内外企业、高校和学者们的广泛关注。对于特贫、特细、特杂的矿石或尾矿,向物理选矿提出严峻的挑战,化学浸出和生物技术显得越来越重要。

该课程主要讲述生物技术在矿物加工中的应用现状、原理、工艺及应用现状等内容,难点是微生物选矿工艺的选取、影响因素和作用原理的分析。通过本课程的教学,可以让学生掌握目前国内外先进的选矿技术、生物选矿原理及相应的选矿设备、典型的生物选矿工艺流程及应用实例,为拓宽学生专业知识、培养其国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力奠定基础。

1.2 开设生物技术在矿物加工工程中应用的课程意义

生物技术在矿物加工中的应用是化学选矿的拓展,与金属矿和煤的物理选矿紧密结合。学生通过学习选矿学后,对煤和金属矿的物理选矿有一定的基础。对于稀贵金属如金、铀、镧等,其经过常规选矿后,尾矿中依然含有部分贵金属;此外煤经过洗选以后,通常灰分得到了有效降低,但其中的硫较难脱除,这是大气污染的根源。生物技术主要是利用含有氧化铁硫杆菌浸出废石中金、铜、铀等有价元素;利用氧化铁硫杆菌有效脱除煤中的硫,降低环境污染。微生物药剂对人体无害,又可被生物降解,无二次污染,能耗少,因而具有广阔的发展前途[2]。矿物加工工程专业人才培养过程中,该课程是选矿学的延续,可以拓宽学生的专业知识面,开设生物技术在矿物加工中的应用课程具有重大意义。

2 生物技术在矿物加工工程中应用的课程教学方法

高等学校工科院系是培养工程师的摇篮,要求学生具有扎实的基础理论和解决实际工程问题的能力。经过几年的摸索,在教学过程中,作者主要采用以下三种教学方法相结合,取得了良好的教学效果。

2.1 理论教学

理论教学是本科生思维能力培养的重点,也是教师教学和学生学习的难点。该课程的基础理论涉及微生物学的部分,如果教师只是按照课本内容讲授,学生将不能完全理解和掌握此部分基础理论,因此,教师改变教学思路和教学方法是必需的。生物技术在矿物加工工程中应用的课程难点和重点包括微生物基础理论、生物浸出机理和各种矿石贵金属提取与煤炭微生物脱硫。在讲授这些机理过程中,加入相关视频和模型的讲解,使得学生更加充分的掌握该工艺过程和理解相关理论的精髓。

2.2 试验分析

学习该课程的细菌培养和驯化时,同步带领学生参观实验室和现场讲解。对氧化铁硫杆菌的采集、分离与培养进行了重要讲授和分析,有利于学生更好的掌握微生物的生长繁殖和驯化机理。带领学生取含有细菌的酸性坑水,将细口瓶、洗净并配好胶塞,用牛皮纸包扎好瓶口,置于烘箱灭菌,冷却后可作为细菌取样瓶。学生在实验室将配好的培养基用蒸汽灭菌,在无菌操作下分装于数个已洗净并灭菌的三角瓶中。将培养基和水样加到三角瓶中静置培养。细菌生长繁殖使三角瓶中培养基的颜色由浅绿变为红棕色,最后在瓶底出现高铁沉淀。选择变化最快,颜色最深的三角瓶,在瓶中取1 mL培养液,接种到装有新培养基的三角瓶中,同样培养。培养液将比头一次更快的变红棕色。按同样办法反复转移培养10次以上。学生在学习基础理论之后,再到实验室进行相关的操作,有利于学生加深对微生物的基础理论的理解和掌握

2.3 实践讲解

在讲授该课程时,笔者通过介绍湖南省常宁县柏坊铜铀矿和广西平南县六岭金矿等国内大型稀贵金属提取工艺的现状、特色以及存在的问题,使得学生更好的理解和掌握生物技术在矿物加工工程中的应用。比如:作者举例柏坊铜铀矿的微生物浸出工艺,经过视频和照片等渠道介绍了该工艺的处理原料特点,其为选别尾矿、冶炼炉渣和井下大量贫矿;菌种取自安徽省铜官山铜矿的醉性矿坑水中,为氧化亚铁硫杆菌;待浸出过程稳定以后,则用置换沉淀铜以后的母液经细菌氧化再生,然后送回渗滤浸出池;铜和铀采用离子交换法分离,回收铀以后的尾液再用废铁置换法回收铜。教学过程中,学生的学习兴趣浓厚,踊跃发言,甚至积极联系生产单位咨询生产现状,并考虑去该工作单位实习就业。

矿物学基础范文第3篇

1 地球物理学专业开设矿物岩石学的必要性与存在问题

地球物理学专业目标在于培养具备地球物理学和地质学的基础理论、基础知识和基本技能,具有扎实的数学物理基础和很强的计算机能力,能够在科研机构、学校、以及地震、石油、矿产资源、环境和基础工程等方面从事地球物理研究、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。地球物理学专业的主要研究对象仍是地球,矿物岩石是组成地球最重要的物质,学生掌握相关矿物岩石知识,对于地球物理相关专业课的学习和工作具有重要意义。

矿物岩石学课程涵盖内容多、理论性较强,开设该课程以来,一直是任课教师和学生重点关注课程之一。矿物岩石学是资源勘查工程专业的学科基础课程,具有较为完整的课程体系[1,2]。在我校,矿物岩石学课程体系被分为结晶学与晶体光学及实验(理论课24,实验课24)、矿物岩石学及实验(理论课32学时,实验课36学时)。如此多的教学内容在地球物理学专业中仅仅有40个学时。因此,对于地球物理专业的矿物岩石学,课程内容设计十分困难。如果设计的内容较多,教学时间不够,学生学起来比较吃力,如果设计内容少,学生又感觉到没什么价值。怎样抓住这几门课程的内在联系,以某一个主线把各门课程的基本知识整合在一起是这门课程的重中之重。这就需要对原有的教学内容进行合理的取舍,构筑起正确的课程结构和框架。合理安排矿物岩石学中结晶学、矿物学、晶体光学以及岩石学的内容,不仅有利于学生的掌握,而且对于后续课程的安排也具有指导意义。

2 地球物理学专业矿物岩石学课程内容设置

矿物岩石学是一个较为庞大的课程体系,包括结晶学、矿物学、晶体光学、岩浆岩、变质岩多个核心内容。根据地球物理学专业特点,以矿物岩石学基本知识为主线,对课程内容、学时分配等进行相应整合。把总共40个学时的矿物岩石学分为32个学时理论课和8个学时实验课。结晶学部分主要讲授晶体和晶体的基本性质、晶体的对称、晶体的定向、单形和聚形分析、晶体的规则连生等与矿物学密切相关的内容。晶体光学部分只讲授晶体的光性分类、光性均质体和非均质体的光波传播特点、偏光显微镜的原理及应用,不再涉及具体矿物的光学特征。结晶学和晶体光学部分重点讲述基本理论,为矿物和岩石的学习奠定一定基础即可,总共安排6个学时。矿物学部分重点放在总论上,重点介绍矿物的形态、矿物的物理性质、矿物的化学成分和矿物的分类命名,总共安排12个学时。矿物的各论部分放到实验课进行学习。岩浆岩部分重点介绍岩浆及岩浆作用、岩浆岩的化学成分特征、矿物组合规律、岩浆岩的结构、构造、产状,岩浆岩各论部分主要安排在实验课学习,总共8个学时。变质岩部分重点介绍变质岩与变质作用、变质岩的化学成分、矿物成分、变质岩的结构构造,变质岩各论部分也安排在实验课学习,总共6个学时。

矿物岩石学课程的突出特点为实验教学内容较多,实验教学环节是培养和锻炼学生动手能力和显微镜基本操作技能的重要组成部分。学生通过对手标本和显微镜下薄片的观察,将理论教学内容应用到实践中,有效培养了学生综合分析的能力。因此无论是理科还是能源类工科院校都把实验作为这类课程的非常重要的环节,多数课程的实验学时约占整个课程学时的一半,甚至更多。受学时限制,跨专业课程的实验安排存在较大困难,地球物理学矿物岩石学的实验课只有8个学时。在有限的时间里既要保证教学内容,又要保证教学效果。矿物学安排2个学时,主要讲解常见的浅色矿物(玉髓、石英、钾长石、斜长石、条纹长石、方解石、白云母、萤石等)和暗色矿物(橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、石榴子石、电气石等),使学时能通过手标本的颜色、形态、解理、硬度等认识这些矿物。岩浆岩安排2个学时,使学生掌握常见的超基性岩(橄榄岩)、基性岩(辉长岩、辉绿岩、玄武岩)、中性岩(闪长岩、闪长玢岩、安山岩)、酸性岩(花岗岩、花岗斑岩、流纹岩)。变质岩安排2个学时,主要观察糜棱岩、蛇纹石大理岩、云英岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、混合岩。使学生在实验室通过对手标本颜色、结构、构造、矿物组成方面的学习,掌握岩石的基本鉴定技能。剩下的2个学时,凭借中国石油大学(华东)及周边地区的天然露头优势,如,学校内花岗岩、片麻岩、混合岩、大理岩等石材众多,在教师指导下,学生自选观察点,进行详细观察、描述,使学生明白实验室标本和野外标本存在一定差异。

3 地球物理学矿物岩石学课程考核方式

目前的教育管理体制,考试扮演着关键的角色。考试像是指挥棒,很多时候,考试考什么,学生就学什么。要想培养创新型人才,对学生进行科学而有效的评价、激励极其重要。课程考试不应简单的以闭卷考试方式,而应将部分考核放在平时,以课堂讨论、读书报告、实验考核等形式完成,成绩也不能一刀切以期末为主,应多重复合。⒖际苑绞椒治课上、课后、实验、期末四个部分。前三部分总共占30%,期末占70%。① 课上部分包括考勤、回答问题和课堂研讨环节。考勤占5%。回答问题以抢答形式进行,设置5%的成绩,每次课前提问,每人两次机会,都回答对的,给予全部成绩,这样方式极大的督促了学生课下复习的积极性。除了包括必要的考勤外,还将实施课堂研讨环节。将选课学生划分为若干个小组,每个小组自选或者教师指定矿物岩石学课程中重要的知识点,通过查阅资料、讨论、制作ppt等方式准备报告,采用课堂讨论或者报告形式进行汇报,计入课上考核成绩,占5%。② 课后部分,占总成绩5%。针对理论课程中需要学生自学或者相对比较深入的知识点,可以通过课后作业,书写报告的形式考察学生。比如,课程中岩浆的成因及多样性、岩浆岩结构成因、变质相及变质带等问题。这些问题需要学生以教材为基础,通过查阅相关参考教材、文献、专著等,总结相关观点,书写报告,培养学生书写读书报告的能力。③实验课程考试方式将按照课堂内考核、课堂外考核和延伸考核进行,共占10%。课堂内考核主要包括学生平时听课及回答问题的专注情况、实验报告撰写情况以及期末阶段学生鉴定未知矿物岩石的能力。课堂外考核依据学生学校内花岗岩、片麻岩、混合岩、大理岩等石材的考察,撰写报告。延伸考核主要是针对某些学习兴趣较高的学生,结合相关教师的科研项目或者大学生创新创业计划项目进行科学研究工作,针对其研究思想及效果给予成绩,培养具有一定科研潜力的学生。④ 期末考试。期末考试将针对课程中重要的概念、定义、理论等采取灵活多变的题型,考察学生对知识点以及应用知识解决问题的能力。涉及理论知识部分:选用课程知识体系中核心概念、理论进行考核;知识的灵活运用部分:与传统的“死记硬背”题目相比,灵活考查知识题目更能体现学生对知识点的掌握程度,可以采用地质素描图、选择等方式。比如:侵入岩的产状包括整合侵入和不整合侵入,整合侵入又包括岩床、岩盆、岩盖等,不整合侵入包括岩墙、岩脉、岩基、岩株等。以往考试都是以填空题形式进行考核,考生死记硬背,甚至不知道岩床或者岩墙是什么,有什么区别。按照灵活运用知识点要求,可以采用看图填空的形式,利用模式图或者野外地质素描图、照片等,要求学生看图填写各个地质体的名称,这样学生不但掌握了分类,还掌握的各个地质体概念、区别等;综合分析部分:对于期末考试题目中可以设置一些综合题,即两个或者两个以上知识点的综合归纳、分析或者运用,避免了大部分同学只记住了课程的知识点,但缺乏归纳总结的能力。如花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩区别,只考核了岩浆岩中相似岩石的区别。改革后的题目可变为花岗岩、钾长片麻岩、花岗岩闪长岩、斜长片麻岩区别?这样的题目将岩浆岩与变质岩融合在一起,这样就将课程内两个具有联系的重要知识点放在一起,考查了学生归纳总结的能力。

4 地球物理学专业矿物岩石学课程建设效果

本课程体系和考核方式通过对两届地球物理学专业学生实施,取得了良好的教学效果,学生在各个方面的能力都有所提高。具体包括:① 学生上课积极性明显提高。通过课前学生团体汇报、学生点评等方式,使全体学生能参与到教学过程中,充分调动学生听课、提问、回答问题的积极性。② 查阅资料、书写读书报告能力提高。通过学生课后作业、课上报告等环节训练,使学生真正掌握如何快速、准确查阅相关知识点资料并总结归纳的能力,具备针对某一科学问题书写读书报告的本领,为学生毕业设计奠定一定基础。③ 分析解决问题能力提高。通过理论考试中知识点运用、综合分析考题比例的提高,使学生在平时养成总结归纳、分析解决问题的习惯。

5 结束语

高等院校跨专业授课的课程较多,不同专业的培养目标差别较大,同一门课程在不同专业方向所起的作用差别较大,这就要求教师有针对性的对教学内容进行调整以适合不同专业的要求。中国石油大学(华东)地球物理学专业矿物岩石学的课程内容设置和考核方式符合其专业基本要求,建立了新的课程体系,完善了考试制度,使学生对跨专业课程更感兴趣,培养了学生实践动手能力和查阅资料能力,为将来的学习工作奠定了良好基础。

[参考文献]

[1]桑树勋.矿物岩石学课程体系教学改革的理论与实践. 煤炭高等教育.1999,第3期,74-78

[2]郗爱华,唐洪明,刘小洪,何 江,王振宇.石油院校“矿物岩石学”精品课程建设与改革.中国地质教育.2012年第3期,23-25

矿物学基础范文第4篇

建国之初,同志就写下了“开发矿业”,为地质工作指明了道路。长期以来,地质部以此作为指导思想,在全国掀起几次找矿勘探高潮,取得众多成绩,基本保证了国民经济建设对矿产资源的需求,也使我国的地质工作得到发展。改革开放以来,我国经济建设高速发展,必然对矿产资源提出更多、更高的要求。但是,由于地质勘探长期投入不足,以致矿产资源呈现萎缩,使得经济建设对矿产资源的需求处于“等米下锅”或“寅吃卯粮”的不可持续发展的境地。尤其严重的是,全国415座大中型金属矿山中,有230座已沦为“资源危机型矿山”,预计到2010年将有227座矿山关闭。应该说,如何使我国矿产资源走出危急困顿的状态,是当前的一项重要任务。

方克定同志1正确地指出,“扶危解困路径:开源和节流。”“开源之道一是找矿,二是买矿,三是控源;节流之道,一是集约开发,二是节约利用,三是循环利用”。我们十分赞成建立节约型社会,全国上下都励行节约,杜绝浪费,认真依靠科学技术,努力提高效能,以最低的消耗换取尽可能高的效益。但是,更积极的,也更重要的是开源。要在励行节约的同时,大力发展地质找矿事业,应用现代科学技术攻深探盲,寻找大矿富矿,为满足经济建设的需求,提供多种矿产资源保证。

矿产资源是经济建设与社会发展的物质基础,其重要性与紧迫性都已显现出来。为此,必须使地质找矿工作在科学发展观的统率下,与时俱进,以符合中国实际情况的地质理论为指导,充分发挥地球物理与地球化学的作用,探索矿产资源的时空分布规律,多快好省地发现并开发各种矿产资源。既要立足国内,对我国960万平方公里的大陆和近300万平方公里的海域进行地质、地球物理场与地球化学场的综合研究,探索各种矿产资源的时空展布规律,以指导找矿勘探;也要逐步走向世界,至少应尽快开展古亚洲成矿域(东段有我国大兴安岭与俄蒙毗邻地区,西段为新疆与中亚诸邻国)矿产资源的比较地质学研究,以深入学习邻国矿产勘探经验,加深有关矿产资源时空分布规律的认识,开阔我们找矿勘探的思路,同时也为统筹国内外两种资源,两个市场提供依据。

2到何处去找矿?

地质学家根据地表出露的岩石露头、矿点及各种构造现象来推断矿产的赋存情况。地球物理学家在岩石物性差异的基础上根据地球物理场及其异常来预测矿体的空间位置。地球化学家则根据元素的富集与演化来研究矿产。但是,地球是一个复杂的巨系统,必须分层次地来认识其形成演化的历史,进而判断矿产资源的时空分布,而在每个层次的研究中都必须进行地质、地球物理与地球化学相互结合、相互补充的综合研究,只有这样才可能对地下未知取得比较全面的认识。

如何找矿?到何处去找矿?这是一个科学技术问题,应运用现代地球科学理论对矿产资源进行预测研究。当前国民经济建设提出了数量众多的课题,需要根据具体情况,创造性地给予解决。在矿产资源的找矿勘探中,我们必须在现代地球科学理论的指导下,大力应用地球物理和地球化学的各种技术方法,分层次地实现“攻深探盲,寻找大矿富矿”。根据多年勘探实践经验,“区域约束局部,深层制约浅层”是矿产资源分布的基本规律,即在矿产资源勘探中,要从基础出发,用基础研究的理论指导实践,学以致用。我们在国家科委攀登计划B第34项工作中,对中国大陆的地球物理场进行了综合研究。根据地磁异常能为断层和岩浆活动提供信息,布格重力异常给出大陆地壳厚度与断层的展布,而地震反射成像则给出地壳中的地层层序、断层的空间位置,地震层析成像则给出岩石层中速度的分布。以此为基础,我们编绘了中国大地构造格架及其演化历史。

作为宏观研究(比例尺1∶5兆),中国大地构造格架(图1)可以概括为“三横、两竖、两个三角”2。三横是组成中国大陆诸块体(华北、扬子、华南、塔里木)之间的结合带,即天山-阴山-燕山、昆仑-秦岭-大别和南岭;两竖在重力场中表现为密集的梯度带,反映出中国大陆地壳厚度的剧烈变化,它们是贺兰山-龙门山、大兴安岭-太行山-雪峰山;两个三角则是柴达木-祁连山和松藩-甘孜地区,它们在青藏高原隆升的过程中遭受到强烈的挤压、改造。

“三横、两竖、两个三角”不仅明确地表现出现今中国大地构造的客观格架,而且蕴含着丰富的有关中国大陆形成演化的信息,因为它们都是中国大陆在地质历史演化中由多个块体拼合的结果。前寒武纪时,在特提斯洋中先后呈现出华北和扬子、南华、塔里木等陆核,并逐渐发育成较稳定的块体。到古生代末期,海水退出,形成古中国大陆,其中稳定的鄂尔多斯和四川具有45公里左右的地壳厚度。中生代期间,贺兰山—龙门山以西有羌塘自南大陆北上,使前面的特提斯关闭,与塔里木碰撞,而后面又出现新一期的特提斯,随后,冈底斯、印度又依次先后来到,形成青藏高原,其地壳厚度增加到60—70公里。侏罗纪时,太平洋板块在四条断层之间作南北向扩张,在新生代之初,太平洋板块扩张方向改变,俯冲于菲律宾海板块之下,出现马利亚纳海沟弧盆系,而菲律宾海板块在向欧亚板块聚敛过程中,形成琉球海沟琉球岛弧冲绳海槽,并使中国东部地壳减薄,从大兴安岭太行山雪峰山一线的38公里减小到冲绳海槽的18公里。

这样,从中国大陆大地构造宏观格架及其演化历史可以看出,“三横、两竖、两个三角”的结合带也是断裂作用与岩浆活动集中的地带。固体矿产的源岩大多来自地幔,而断裂为地幔岩浆物质向上涌升提供通道。因此,结合带也应是金属矿床赋存的地带。图2是中国大陆有色金属矿产分布图。比较图1和图2可以看出,有色金属矿产大多集中分布于“三横、两竖、两个三角”的结合带上。由此,我们可以将中国宏观大地构造格架作为固体矿产勘探的

第一层次,为中观研究提供依据。我们指出,“三横、两竖、两个三角”的结合带是固体矿产分布的地带,而结合带的交汇处,应该具有更有利的矿产前景。

这种宏观矿产资源研究1∶5兆,对于摸清固体矿产家底、指导区域性中观研究具有重要意义。我们根据“区域约束局部,深层制约浅层”的勘探经验总结,在宏观的基础上,可以选择各种技术方法,恰当地开展区域地质地球物理勘察工作,使第二个层次中观研究1∶50万能够深入地认识区域性矿产资源的空间分布规律,为第三个层次微观研究1∶5万对固体矿床的勘探开发提供依据。

将固体矿产资源的找矿勘探工作分为宏观、中观和微观三个层次的研究,其比例尺分别为1∶5M,1∶50万与1∶5万,是使基础研究与找矿应用联系起来,基础研究能够为找矿应用提供依据和方法,而找矿应用又能从基础研究出发,使基础研究与应用有机地结合起来。

上述宏观研究的缺点是研究范围局限于中国大陆地区。地学工作应放眼全球,象大陆漂移、海底扩张和板块构造那样,探讨全球范围内的地质规律,作为指导理论。上述我们是应用岩石层板块大地构造理论来认识中国大陆的构造与矿产资源,但是在更大范围内来认识中国矿产资源分布规律,可能会提供新的思路。特别是以下几种情况应给予充分的关注:(1)蒙古、俄罗斯已经发现8个超大型矿床,30多个大型矿床,而相邻的我国境内就只有一些中小型的矿床吗?难道相同矿带上的超大型矿床就是不过国界,还是我们存在着什么问题?(2)新疆周边国家已发现一系列超大型金属矿床,其中仅穆龙套金矿的储量就达4500吨,属超大型。为什么我们在新疆只找到一些小型矿床?此外,对我国西南部与印支半岛,乃至与马来西亚和印尼,开展固体矿产的比较地质学研究都是十分必要的。

对于区域性中观研究来说,根据宏观研究的结果,应选择“三横,两竖,两个三角”交汇的地区进行比例尺1∶50万的地质、地球物理、地球化学综合研究,探索矿产资源的时空展布规律为矿产勘探提供依据。

现仅以胶东金矿为例。在胶东地区,地质、地球物理研究表明,金矿床的分布主要与三条北东向断裂带的展布有关,从而可以指导并部署此地区金矿的找矿工作。

在这样认识的指导下,再开展矿山的微观研究(比例尺1∶5万),应用地球物理与地球化学方法探索金矿床的分布与类型,如蚀变岩型、石英脉型等,按规律性认识,集中目标钻探,不难有新矿床的发现,同时也为解决危机矿山问题提供新的思路。

应该指出,长期以来,胶东金矿主要集中在500米以上的深度范围内。根据上述三个层次的研究,特别是应用地球物理方法预测并经钻探证实,在600—1200米的范围内又有新层位的矿床出现(图3)。

这样,在国民经济建设迫切的需求下,用科学发展观来统率矿产资源工作,充分依靠科学技术,认识矿产资源形成演化的规律,大力开展普查勘探工作,积极谋求发展。而固体矿产资源的勘探,应该在地质理论指导下,充分发挥地球物理与地球化学的作用,“攻深探盲,寻找大矿、富矿”。

应该说明,这个原则要求或指导思想,也适用于当前危机矿山的救治。在地质认识指导下,在危机矿山周围,在危机矿山深部是否会有未知矿体的发现?应根据地球物理、地球化学异常,应用钻探进行找矿勘探,努力恢复这些矿山的活力。

3几点建议

矿产资源勘探工作,必须按照中央指示精神,坚决贯彻落实科学发展观。在此基本前提下,现提出下列四条建议:

(1)深化改革,建立适应于矿产资源勘探开发的体制(中央负责全国的宏观研究,省区负责区域的中观调查,矿山负责矿床的微观勘探),理顺关系,调动地质、地球物理、地球化学人员的积极性,依靠科学技术,大力开发矿业;

(2)根据国内外矿产资源的地质、地球物理、地球化学特点,来认识其时空分布规律,规划并指导找矿勘探工作,努力谋求发展;

(3)在地质理论指导下,大力开展物化勘探工作,攻深探盲,寻找大矿、富矿,努力为经济建设服务,作好资源保证;

(4)设立矿产资源的地质对比研究:①中国内蒙与蒙、俄邻区;②中国新疆与中亚邻国;③中国西南部与印支半岛及印马地区等。

主要参考文献

矿物学基础范文第5篇

摘要:在多金属矿的综合开采与运用中,要结合多方面的物探方式,并注重技术性、科学手段的运用,对于提升整个金属矿的整体开采将有很大的帮助。本文主要围绕综合物探方式在多金属矿中的应用进行阐述,并在结合综合物探方法的过程中,突出整体应用的难点,进而从多方面探讨综合物探在探测多金属矿中的实际运用模式。

关键词:综合物探;多金属;应用难点;创新

在当前的找矿过程中,通过建立多渠道、多方面的综合管理,尤其是利用现代化的勘探手段,对于有效的寻找隐伏矿床能提供很大的帮助。其中,通过实行综合物探的方式,可以对于深部与盲点矿体提供有力的重点方向。

1综合物探的相关概述

1.1综合物探的涵义

综合物探是当前运用相对较多的一种地球物理勘查方式,在理论运行中,基础就是物理学,主要是通过对地球相关方面的整体研究,突出在能源的勘测、探测以及地质方面的研究。在当前的运用中,物探方式主要有磁法、重力法、地震法、地温法以及电法与声波法等等。在综合运用中,最主要的就是通过应用形成磁导率、热导率以及岩石物理性质等方面的运用,在采用这些方式方法的过程中,对于国防、环境、城市建设以及各方面提出相应的技术解决办法。在当前的矿产勘查中,通过采用重要的地质勘查方式,在注重合理性与科学性的基础上,选择相应的技术方式,对于提升整个经济效益都将有很大的作用,因此,在综合物探的过程中,要结合相应的地质状况、经济条件、开采原则等使用合理的技术方式,通过综合物探的有效管理,能起到良好的推动性。

1.2多金属矿山隐伏矿找寻的预测

在对深部多金属矿的预测方式中,最主要是突出在常规性地表地质的综合调查,在围绕整个地质因素以及地质体的整体规模进行分析的基础上,对于矿产的空间与规律分布,在注重对深部矿井的预测地质图,并形成缩小深部找矿的靶区,要判断相应的地质分析与综合趋势的分析。在整个深部隐伏矿区的预测过程中,对于整个地层都有详细的分析,尤其是在沉积环境以及岩相特征的分析中,可以采取厚度与岩性分析方式,形成对隐伏矿区的空间展布、分期配套等方面的内容,并注重与地表状况的变化规律相结合,能形成对整个金属矿区的矿床位置、规模、岩性以及相应的演变都有很好的数据掌握。同时,可以预测整个矿山的产状测量方式,在整个地质与构造形态上,对于深部隐伏矿区中的构造、岩体以及地表的微弱表征等数据,进行科学化的数据准备,能起到很好的作用。

1.3控矿因素显示与分析

在决定内生金属矿矿床类型与强度的重要构造中,形成相应的矿岩体与控矿构造模式。要注重隐伏花岗岩的地表显示。其中,主要是在直接地质标志、构造作用、构造行迹等方面,对于相应的遥感信息进行整体预测。并且,在隐伏断裂构造的显示中,要形成地表构造法的综合预测模式,在进行微构造的综合方式中,对于整个矿床的区域分布,在综合研究内容上注重矿物定向、晶格错位、矿物变性、新生矿物等,并结合地球物理异常等现象,在进行地质构造整体研究的基础上,可以选择合理的测量方法,才能更好的探寻隐伏构造可能引起的各种异常。

1.4内生金属矿与大地构造的关系

在整个地壳的运动过程中,由于受到不同地质构造的影响,就会形成不同类型的矿床,在我国的南部一些地区,尤其是在与花岗岩相关的一些内生矿中,在地质条件中,形成了与低洼阶段的整体结构模式,在整个空间作用中,贯穿三个不同的性质构造层,这样就会形成各种不同类型的金属矿床。在这些金属矿床的形成中,与整个大地构造是分不开的,在整个地质构造中,会出现相应的矿床花岗岩,而形成金属矿中的一些稀有金属,铅、锌、铀、金、银、锑、汞、砷等金属矿产会产生在这些构造中,形成整体布局与整个构造地形的完整融合,都将有很大的内生作用。在目前金属矿山隐伏矿的找寻中,要与相应的地质条件相吻合进行全面的勘察与探测,在整个成矿时代,主要集中在中生代和新生代,这两个时期形成的金属矿床约占世界上已探明金属总储量的90%左右。针对这些不同的地质分布模式,在整个勘查的技术手段中,对于综合物探的全面技术创新也就提出了相应的更高要求,尤其是要突出在技术更新、数据对接、现代化手段运用等方面,才能起到更好的技术功能。

2综合物探在多金属矿中的应用

2.1磁法勘探技术的综合应用

在物探方式的综合手段中,磁法勘探技术是目前相对比较成熟、运用率相对较高的一种技术方式,这种技术的应用具有一定的优势,可以有效的对地质构造进行全方位的探查,并且还能进行地质岩石性的综合划分,这种方式具有快速、便捷、经济的整体特点,是一种相对优良的技术综合模式。在多金属矿产的综合物探过程中,对金属矿以及磁铁矿应用率较高的基础上,通过磁法勘查的方式,在对多金属矿产进行综合探寻的过程中,形成不同的磁测方式,可以根据地质性、区域性的构造地层等特征,并结合与地球化学与区域地球物理的相关特性,思考对激电中梯以及可控源音频大地电磁探测的方式,形成适合于隐伏矿物探测的综合方式,并掌握好相应的技术,可以有效的提升多金属勘查的综合效率。

2.2多金属矿深边部找矿的综合物探方式

在综合物探的技术运行中,在对整个地质状况综合了解的基础上,形成定量反演深埋矿体延伸、埋深、长度以及宽度的有效调节,因此,通过对多金属矿深边部的综合物探方式,可以对矿床的整体含量、分布状况进行相应的预估,减少盲目性。同时,在探测的过程中,通过使用电法、地震法等技术,对整个岩性与地层划分形成有效的处理,在减少低精度的情况下,采用测井方式。在对每一个不同钻孔测井进行岩性结构分析的基础上,形成一定的参数数据,可以有效的掌握好在探测氢的指数、温度、水流方向等方面,对于深边部水部的综合了解,可对矿床流向以及分布,对于矿体的延伸方向都能形成准确的辨别和判定,对于提升整个矿产勘查的综合效率,都有很大的作用。

2.3重磁法在多金属矿中的应用

在重磁法的应用中,这种勘查方式能够对整个矿区进行相应的断裂分析,在形成定量计算的基础上,对于整个定量计算的相关数据采取有效的分析,从而掌握好断裂后的磁性与密度状况,对于存在有重磁异常的现象,可以采用这种方式的应用。在综合勘查的过程中,要对重磁形成数据的综合分析,并在计算机处理的基础上,对地质磁存在异常的现象,形成定性的解释,在解释技术中,可以采用平面资料的综合分析,在对断裂位置、走向以及可能的分布状况提供合理的数据分析,并在对剖面进行主体分析的基础上,对于断裂层的倾角、延深、距离等采取合理的计算,在重磁法的计算中,对于断裂的性质以及年代等类型形成合理解释,从而形成科学有效的数据。因此,在多金属矿产的勘查中,重磁法最主要的就是对深部矿区的结构、划分等提供有效的依据,从而实现对矿床找矿进行有效的圈定,起到很好的技术支撑。

3综合物探在多金属矿应用存在的难点

3.1深部开采中相关数据的综合运用

在多金属矿床的探查过程中,综合物探的方式具有一定的优势,但是在长期深部开采的过程中,会出现一些数据的重复等难题,从而对探测的整体效果会有一定的影响,增加数据统计的难度。其中,在人文因素以及干扰区域分布范围较广的影响下,就会出现相应的数据重复与错误性,在受到不同程度的干扰过程中,对于数据的采集要全面符合整个探测技术的要求,因此,如果数据的不准确性就会产生不同程度的误导。在干扰分布范围较广的情况下,进行不同勘查技术运用中,对于矿区以及区域的勘测,不能及时的进行数据的接收。因此,在要加强对抗干扰的技术运行中,采取有效的应对方式,才能解决相应的数据重复的问题。因此,可以结合相应的技术方式,利用发射功率加大、滤波增强以及超常规多次叠加的方式进行探测,对于受到干扰的区域形成频段、时段延长的方式,这样可以增强整个数据运用的科学化效果。

3.2探测深度大的多金属矿的工作难点

在多金属矿山的探测工作中,各项勘查工作要求比较高,尤其是在已经明确的矿区内对盲矿体的寻找、已知矿体的延深勘查和对周围隐伏矿体的探查。由于对各种矿体的存在都存有未知性和探索性,同时不确定其存在的深度,所以在综合物探中需要通过一定深度的探测,通过磁场信号的搜索进行寻找。一般对已知矿区进行盲矿探测或对已知矿体进行延深探查时,深度的要求很高,需要深500~1000m,对隐伏矿体探查时的深度要在300m以外,探测深度越深临近探测信号的接收才可以进一步清晰,否则深部矿体会受到各种因素的影响或地表干扰等,影响探测数据信号出现较低的情况,这样会影响探测效率和速率,所以一般在进行深部探测前需要进行地表干扰的相应处理,尽量提高探测效率。

4结语

因此,在结合多金属矿产全面开发的基础上,尽管综合物探方式对于提升找矿效率有很大的作用,但是,在不同区域内地质差异过程中,对于综合物探技术提出了更加严格的要求,尤其是在进行技术方式调整、创新的过程中,要结合相应的技术控制要点,在多金属矿产的勘查中,形成对深部金属矿与隐伏矿的综合勘测,才能更有利于推动整个矿产的技术开采,实现有效、快速、精准的探测方式,从而提升整个技术运用的综合效率,对于促进多金属矿产的勘查将有很大的帮助。

参考文献

[1]皇健,周佃刚.综合物探方法在银铅锌多金属矿中的运用[J].安阳工学院学报.2013(6).

[2]黄宁,刘国辉,董茂干.综合物探方法在南京横溪-小丹阳示范区找矿中的研究与应用[J].工程地球物理学报,2013(3).

[3]胡绕.综合物探方法在浅基岩地区顶管工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2013(3).

[4]刘国辉,孙士辉,徐晶,王猛.综合物探方法在内蒙东部某多金属矿勘查中的应用[J].工程地球物理学报,2011(1).