nature:我推荐一本《矿床学》

1979年,nature杂志推荐了一本矿床学书籍

什么样的书籍竟能登上科学的巅峰期刊,不禁勾起了小编的读书欲望

经过几十分钟的寻寻觅觅,我找到了这本出版于1979年的矿床学图册pdf文件

nature说:

具有经济级别的矿床在所有情况下都代表所含元素由于地质作用的不寻常组合而异常集中。不管这些矿床是金属矿还是工业矿物,这都是一样的,而且这些矿床在地球的外壳中很薄地分布着。它们的体积与与它们有关的岩石相比通常是小的。

这些基本观点隐含在柯林·迪克森的原版和有趣的地图集中,但它们可能会得到更具体的强调,他的书涉及固体,非易燃的矿藏,并仅在铀矿物中涉及能源。然而,与他有关的矿藏提供了大部分人工制品的原材料,而人工制品的制造正是大部分工业的目的。该地图集是作为大学课程的参考书目和描述材料的来源。地质学的学生,他们的课程包括(很遗憾!)没有讨论有用的矿物。同时也要发现这是一篇值得阅读的好文章。

迪克森以三栏的形式介绍了这一主题的概括性,包括起诉、开采、选矿,以及最重要的商业经济学;还有包括岩石学、形态学和分布在内的科学方面,对成因解释的历史进行了简明的总结。

一些地质学家可能会忍不住归纳出更多关于矿脉构造控制的内容——在这个领域,地质推理的应用对工业的贡献最大——但在下文的详细描述中,这已经足够好了。

另外,本书对40个有代表性的主要矿产地进行了说明和总结,对这两个方面都有较好的介绍。

话不多说,我们还是领略一下上个世纪的矿床学图册是怎么个神奇的样子?

1,世界贵金属矿床

贵金属;金、银、铂、钯、铑、钌、锇和铱是极其罕见的,但它们的化学性质使它们能够作为天然金属或与硫、砷、硒或碲的简单化合物存在于各种环境中。克拉克(clarkes)的浓度在103至104之间。这些金属密度高、耐用、外观吸引人。从冶金文化的黎明开始,它们就一直保持着作为货币基础的价值(比如金和银),下图为世界范围内贵金属矿床的分布图。

2,世界轻金属矿床

铝的地壳丰度仅次于氧和硅,平均约为8%。然而,到目前为止,这种元素的最大比例是复杂的硅酸盐,从硅酸盐中提取它需要花费很大的成本。

铝土矿是氢氧化铝矿物三水铝石、薄铝石和一水硬铝石的混合物,含有大量赤铁矿、针铁矿、二氧化硅和粘土矿物。铝只能在极酸或极碱的条件下溶于自然水中,而在地球表面的正常自然条件范围之外,铝仍是一种不溶性残留物。相比之下,岩石中的其他主要元素,碱金属和碱土,就像二氧化硅一样,很容易被浸出,尽管速度较慢。只要存在还原剂,铁和镁就可以从表面浸出;它们是由有机物分解产生的。因此,只要有合适的化学条件,任何含铝岩石都可能形成铝土矿。铝土矿发育有两种主要的地质环境。

3,世界铅锌矿的分布

世界铅锌矿资源分布广泛,目前已知在50多个国家均有分布。据美国地调局(USGS)Mineral Commodity Summaries(2007~2016年)统计数据显示,截至2015年底,世界已查明的铅(Lead)资源量超过20亿t,铅储量为8900万t;锌(Zinc)资源量有19亿t,锌储量为20000万t。世界铅锌矿主要分布在大洋洲、亚洲、北美及南美洲,铅锌储量较多的国家有美国、澳大利亚、玻利维亚、中国、秘鲁、墨西哥、印度、哈萨克斯坦、加拿大、俄罗斯、爱尔兰等,它们合计占2015年世界铅锌储量基础80%左右。其中,澳大利亚是世界上铅锌矿资源最丰富的国家,铅储量3500万t,占世界铅总储量的39.32%,锌储量6300万t,占世界锌总储量的31.50%,铅锌合计占世界总储量的33.91%。

4,牙买加的铝土矿

早期的英国地质学家(尤其是亨利·德拉·贝歇爵士)注意到了牙买加石灰岩丘陵地带的红土,但直到1869年巴林顿·布朗在第一次政府全面地质调查中发现了它们的高铝含量。1938年,农业化学家r·f·英尼斯(R. F. Innes)对该岛进行了土壤调查,发现了这些材料作为铝矿的潜力。阿尔弗雷德·德·科斯塔爵士(Sir Alfred D'Costa)是一名著名的土地所有者,在第二次世界大战早期就开始推广采矿的想法。此时,岛的总督宣布铝土矿为皇家财产,并允许一些开采权,并在1943年试运了未加工的铝土矿。在战争后期和之后的几年里,在解决了从牙买加铝土矿中提取铝的某些问题后,几个露天矿场被开了起来,氧化铝精炼厂也建了起来。

5,新喀里多尼亚的镍矿床

超大型红土镍矿床。一种由超铁镁质岩经风化淋滤而形成的镍矿。位于新喀里多尼亚岛,含矿的蛇纹石化橄榄岩分布很广,约占全岛面积的三分之一,达5957平方千米。形成了很厚的风化壳,有1500多个红土镍矿。已新发现的矿床:科尼阿姆博矿,含镍2.58%、储量达390万吨;纳凯蒂矿,含镍1.42%~1.53%、储量178万~192万吨,含钴0.11%~0.12%、储量13.8万~15.1万吨;戈罗矿,含镍1.6%、储量592万吨,含钴0.17%、储量63万吨。规模大,埋藏浅,品位稳定,适于露采。上述三个矿区已探明镍金属储量1174万吨,基础储量1500万吨;钴金属储量78万吨。

6,南非的帕拉博拉矿

帕拉博拉是已知的最大的带有碳酸岩心的碱性环复合体。除了富含磷灰石的岩石、铁矿石和这些复合物通常包括的放射性矿物的痕迹外,帕拉博拉的独特之处在于在碳酸盐岩中含有一个主要的硫化铜矿体,以及大量富含蛭石的岩石。它可能不是最典型的碳酸岩复合体,但它肯定是最重要的经济。

矿化带的界限以金云母-黑云母辉石岩的内界限为标志。其中主要为磷云母,由粗粒蛇纹橄榄石、含钛、磁铁矿、氟磷灰石、副云母、方解石组成。矿物的比例变化很大,但一般有35%的磁铁矿,25%的磷灰石和18%的碳酸盐;局部有相当大的纯蛇纹石和方解石透镜体。橄榄石富含镁元素。

7,加拿大的塞特福德石棉矿

石棉有两种,有些类似石棉的矿物(如角闪石)在工业上有专门用途;还有温石棉,它的储量更丰富,价格更便宜,使用更广泛。在后者的储量中,加拿大东部的储量最大。这些矿床具有一定的地质意义,因为它们是在一个主要冲断带附近的超基性岩石中发现的,在这个冲断带上,阿巴拉契亚带的褶皱岩石与圣劳伦斯地台重叠。近年来,对这些岩石的成因的解释已成为了解造山带的关键。

一组超基性岩体大致沿考德威尔-布西维尔接触带排列,但其中的石棉矿床主要集中在三组;在西南部的石棉,中部的塞特福德-布莱克湖,以及东北所谓的彭宁顿岩墙。石棉的含矿岩石通常是带有纯橄榄石斑块的哈尔茨伯氏岩,虽然有时是新鲜的,但通常有网状的蛇纹石细脉穿过,或在某些地方普遍地变成蛇纹石。

8,津巴布韦的伟晶岩矿

据记载,亨利·凯斯特里希(Henry Koestlich)在1909年发现了奈杰尔锡矿,在整个世纪上半叶,该地区零星地开采残积锡石,并被称为Bikita Tinfield。在这一时期,勘探者和政府地质学家在露头的伟晶岩中发现了丰富的其他矿物,最终在1949年和1950年试运了绿柱石和锂矿物。有系统的开采始于1953年,从那时起Bikita已经成为世界重要的锂和绿柱石生产商。

9,美国的派恩克里克钨矿

1913年,三位勘探者在圆谷的一系列山丘中发现了一处金矿,由于一种高密度的白色矿物,在清洗精矿时遇到了很大的困难。当地政府的化验师鉴定出这种令人讨厌的矿物是白钨矿。第一次世界大战期间,由于对钨的需求突然激增,主教区发现了许多矿藏,其中最大的是1916年由斯普劳和沃恩发现的派恩克里克钨矿矿藏。因为不易获取;在战后的经济衰退之前,派恩克里克钨矿并没有得到广泛的开发。在二十年代和三十年代初曾有零星的采矿活动,这至少显示了矿床的全部规模,因此,等到第二次世界大战爆发时需求增加时,就可以开采一个全规模的矿场,该矿场一直持续到今天。

该矿床由一系列不规则的矿体组成,这些矿体位于大理岩带和其中一个岩基岩体之间的接触点上。大理石是灰色或白色的,在矿区附近,几乎完全转化为方解石-硅灰石-透辉石角砾岩。直接接触的是具有更复杂矿物学意义的岩石带,在美国术语中称为“触感”。(在其他地方,它可能被称为“skarn”,但这里使用的是美式说法。)。由镁铁榴石、铁榴石和红榴石石榴石、绿帘石、榴辉石和一些方解石和硅灰石组成。

10,英格兰西南部锡矿

关于英格兰西南部锡矿开采的最早书面记录是在公元前一世纪由历史学家狄奥多鲁斯·西库勒斯(Diodorus Siculus)所作的。到18世纪初,火药和水车的发展使地下矿脉开采得以发展。1745年,威廉·库克沃西(William Cookworthy)在特雷冈宁山(Tregonning Hill)发现了一个很好的粘土沉积物;1775年,乔赛亚·韦奇伍德(Josiah Wedgwood)开始从康沃尔郡(Cornwall)将陶土运到米德兰(Midland)的陶器厂。蒸汽机的发明使矿业继续更大的深度,和该地区成为世界上最大的锡-和支流字段,而是超然的19世纪的新发现在美国铜和锡在东南亚。然而,一些地雷仍在继续。陶土加工发展起来,自第二次世界大战以来,已成为一项主要工业。

本区矿床主要由矿脉、蚀变带及其衍生的矿床组成。所发现的矿脉种类繁多,可分为五种类型。第一类是相对较小的豆荚,即脉石脉,含有长石、石英、黑钨矿、毒砂和其他硫化物,有时也含有锡石和萤石。第二类为脉温型,单个脉温较窄,边缘为greisen(一种石英白云母岩)。这些矿脉中含有绿泥石、电气石,还有一些锡石和黑钨矿,围岩呈强烈的绢云母化,通常呈高岭石化。第三种类型(大部分锡已开采)为持久型、窄型,充填石英、锡石、部分黑钨矿和硫化物,主要为砷黄铁矿、富铁闪锌矿和锡镁矿。它们的边缘是强烈的绿泥石化和电气石化带,而电气石化带的边缘则是绢云母化的围岩和泛红带。这些矿脉常逐渐进入蚀变较弱的第四类,含黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、部分萤石和赤铁矿。第五种矿脉为碳酸盐和石英脉石,其中有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、一系列次要硫化物(有些含银,有些含钴),少数为沥青混合矿。

11,美国Climax 钼矿

目前,世界上最大的钼矿为美国科罗拉多州Climax钼矿,储量300余万吨。河南的栾川钼矿总储量206万吨列全球第三、亚洲第二。

19世纪在落基山脉上开辟出道路的勘探者,在丹佛以西的山脉中发现了许多矿化区,其中有著名的莱德维尔、克里普尔溪、爱达荷州斯普林斯等;有了这些活动,就不奇怪了,顶极区周围裸露的岩石至少早在1879年就被人知道了,当时查尔斯·森特从巴特利特山浸出的山顶带回了一种奇怪的灰色金属矿物的标本。这种矿物被当时的科罗拉多矿业学院教授鉴定为辉钼矿,但直到1912年人们才意识到,可以用少量的钼制成比碳锰钢更好的工具钢。在1915年至1919年间,人们曾对顶极矿进行过一次小规模的开采尝试,当时新发现的浮选法正在莱德维尔对矿物进行浓缩。1924年,一家大型采矿企业开始供应日益扩大的市场。

与成矿带伴生的四组侵入岩均为中-细粒花岗质岩石,由石英、正长石、钠长石和黑云母组成。它们在结构上有一定程度的不同,被认为是渐新世的。最早的是西南岩脉,随后是中央岩脉和被称为“Aplitic阶段”的共轴岩脉,与之相关联的岩脉群被称为“层内岩脉”(因为它们似乎是在两个主要矿化阶段之间侵入的)。最后是粗粒斑状花岗岩相,同样是与中央岩群共轴的,并与富赫岩脉群相联系。

12,美国Bingham Canyon 铜矿

Bingham Canyon 金铜矿又称肯尼哥特铜矿,是一个露天铜矿开采场地。它位于美国犹他州奥克儿山脉(Oquirrh Mountains)地区,于1906年开始生产运营,至今,该矿场已经深1200米,宽4000米,占地面积1900英亩,成为世界上最大的铜矿之一,也是地球上最深的露天矿场。

从这个全球最大的露天矿场的现状,在感受到人类的聪明才智的同时,无不感慨现代科技的及大破坏力。矿区本是一座小山,但现已挖成一个大深坑。上面大,下面小,到了底端,只剩下一个小尖底谷地。站在高处往下看,整个矿区就像一口大锅。锅口有4公里宽,深达1200米。矿区外面的植被已被破坏殆尽,让人无论如何不愿意想象此地以前是如何的绿茵成被。然而话说回来,从人家展厅展示的此矿1930——2050年十几个模型中依然看到美国人长远规划,合理开发的前瞻性,广场展示曾经的矿车和如今巨无霸运输机的3米多高地轮胎。

13,智利Chuquicamata 铜矿

丘基卡马塔铜矿是智利国家铜业公司旗下第二大铜矿,同时也是全球最大的露天铜矿之一,拥有10.28亿吨铜矿石储量,品位0.82%,每年铜产量约占全球铜供应总量的4%。但经过百年开采,该矿也面临着保持产量的挑战。

铜成矿主要赋存于楚克卡玛塔花岗闪长岩南端的蚀变破碎带中。在矿床的南端,侵入体隐藏在一厚堆胶结差、分选差的砾石、砂和粉砂之下

14,美国Homestake 金矿

直到1875年,布莱克山一直被认为是苏族印第安人的保留地,他们对开采黄金没什么兴趣,但在那一年,在政府保护下的勘探开始了。第二年,弗雷德里克和摩西·曼努尔发现了该矿藏的主要露头,并在其上钉了桩。生产开始时有几处要求,到1878年,这些要求被合并为一个单一的所有权。到了1885年,人们意识到该矿的规模很大,更有组织的开发受到了阻碍。此外,与许多其他金矿不同的是,该金矿的规模甚至超过了发现者最疯狂的梦想。

矿区内最底层为灰色千枚岩的单调序列,底部未见较穷的千枚岩,其顶部为重要的家园形成区。这个薄而持久的单元是由一种相当不寻常的石英-铁橄榄岩组成的,它富含变质程度较高的康明石。黄金大部分是在这块岩石中发现的。上覆埃利森组由混合片岩组成,包括更多但较少持久的康明石片岩和一些斑岩。

特别声明:本文内容来自1979年由Colin撰写的书籍《Atlas of economic mineral deposits》;

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