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萤石(Fluorite)
概述:萤石也叫氟化钙,是一种常见的卤化物矿物 ,它是一种化合物,它的成分为氟化钙,是提取氟的重要矿物。萤石有很多种颜色 ,也可以是透明无色的 。透明无色的萤石可以用来制作特殊的光学透镜。萤石还有很多用途,如作为炼钢、铝生产用的熔剂,用来制造乳白玻璃、搪瓷制品 、高辛烷值燃油生产中的催化剂等等。萤石一般呈粒状或块状 ,具有玻璃光泽,绿色或紫色为多 。萤石在紫外线或阴极射线照射下常发出蓝绿色荧光,它的名字也就是根据这个特点而来。
化学成分: CaF2
晶体结构:晶胞为面心立方结构 ,每个晶胞含有4个钙离子和8个氟离子。
结晶状态:晶质体
晶系:等轴晶系
晶体习性:常呈立方体、八面体、菱形十二面体及聚形,也可呈条带状致密块状集合体 。
常见颜色:绿 、蓝、棕、黄 、粉、紫、无色等。
光泽:玻璃光泽至亚玻璃光泽。
解理:四组完全解理 。
摩氏硬度: 4 。
密度: 3.18( + 0.07 ,- 0.18)g/cm 3 。
光性特征:均质体 。
多色性:无。
折射率: 1.434( ± 0.001) 。
双折射率:无。
紫外荧光:随不同品种而异,一般具很强荧光 ,可具磷光 。
吸收光谱:不特征,变化大,一般强吸收。
放大检查:色带 ,两相或三相包体,可见解理呈三角形发育。
特殊光学效应:变色效应 。
优化处理:
热处理:常将黑色 、深蓝色热处理蓝色,稳定 ,避免 300 ℃以上的受热,不易检测。
充填处理:用塑料或树脂充填表面裂隙,以保证加工时不裂开。
辐照处理:无色的萤石辐照成紫色 ,但见光很快褪色,很不稳定 。
萤石萤石又称氟石,是一种天然的矿石 ,萤石和光学玻璃相比,萤石有低折射率,低色散等优点,但在实际的运用上因为有其困难度跟经济因素存在 ,所以不可能使用。然而在光学上所使用的所谓光学玻璃都是以二氧化硅(Silica)为主要原料并且加入氧化钡(Barium)或镧(Lanthanum)之类的添加物,于熔炉中以高于1300度的高温溶解后,再以极慢的降温方式使其由液体凝固为固体。
古代印度人发现 ,有个小山岗上的眼镜蛇特别多,它们老是在一块大石头周围转悠 。其一的自然现象引起人们探索奥秘的兴趣。原来,每当夜幕降临 ,这里的大石头会闪烁微蓝色的亮光,许多具有趋光性的昆虫便纷纷到亮石头上空飞舞,青蛙跳出来竞相捕食昆虫 ,躲在不远处的眼镜蛇也纷纷赶来捕食青蛙。于是,人们把这种石头叫作“蛇眼石 ” 。后来才知道蛇眼石就是萤石。
萤石的成分是氟化钙,又称氟石、砩石等 ,因含各种稀有元素而常呈紫红、翠绿 、浅蓝色,无色透明的萤石稀少而珍贵。晶形有立方体、八面体或菱形十二面体。如果把萤石放到紫外线荧光灯下照一照,它会发出美丽的荧光 。
萤石及其加工品的用途已涉足30多个工业部门。炼钢铁加入萤石,能提高熔液的流动性 ,除去有害杂质硫和磷。
世界萤石产量的一半用以制造氢氟酸,进而发展制造冰晶石,用于炼铝工业等 。电冰箱里的冷却剂(氟利昂)要用萤石;1986年 ,我国第一代人造血液也要用萤石。近年,科学家正在研制氟化物玻璃,有可能制成新型光导纤维通讯材料 ,能传过2万公里宽的太平洋而不设重发站。
世界各地均有产出 。
萤石萤石又称为氟石,化学成分为CaF2,晶体属等轴晶系的卤化物矿物。在紫外线、阴极射线照射下或加热时发出蓝色或紫色萤光 ,并因此而得名。晶体常呈立方体、八面体或立方体的穿插双晶,集合体呈粒状或块状 。浅绿 、浅紫或无色透明,有时为玫瑰红色 ,条痕白色,玻璃光泽,透明至不透明。八面体解理完全。摩氏硬度4,比重3.18 。 萤石主要产于热液矿脉中。无色透明的萤石晶体产于花岗伟晶岩或萤石脉的晶洞中。世界萤石总储量约10亿吨 ,中国是世界上萤石矿产最多的国家之一,并且占世界储量的35%.据考古发掘得知,七千年前的浙江余姚河姆渡人 ,已选用萤石作装饰品。河姆渡之南确有萤石矿存在 。主要产于浙江、湖南、福建等地。世界其他主要产地有南非 、墨西哥、蒙古、俄罗斯 、美国、泰国、西班牙等地。萤石在冶金工业上可用作助熔剂,在化学工业上是制造氢氟酸的原料 。
特别提示:萤石因其产品较大,色彩丰富 ,所以经常被制作成各种饰品,但是其硬度较低,佩戴时请勿与天然水晶一起 ,水晶会刮划萤石!直接从矿上采下来的萤石有一定辐射,不能摆放在卧室!
萤石与夜明珠:萤石发光有荧光和磷光两种,荧光是指在光源照射后扯去光源仍然能短暂发光(所有萤石都可以) ,而发磷光属于稀土离子引起的内能量发光,无需外光源补充就能持续发光。能发磷光的夜明珠很稀少珍贵,因此才具有收藏价值(这种含磷萤石自然界却非常稀少),只有用这种萤石经过细致打磨加工后才能制成夜明珠。萤石发荧光很正常 ,并不代表这就算是真正的夜明珠,因此导致市场上是个萤石球就做个鉴定当夜明珠卖 。夜明珠发光(指磷光)机理同稀土元素的掺入有关,即“三价稀土元素进入晶格 ,形成发光中心和电子捕获中心”,电子受热或光激发,晚间电子回到原位释放出光能 ,即矿物学中所说的“磷光”。
工业上用萤石(氟化钙 CaF2)和浓硫酸来制造氢氟酸。
加热到250摄氏度时,这两种物质便反应生成氟化氢 。反应方程式为:
CaF2 + H2SO4 → 2 HF + CaSO4
这个反应生成的蒸气是氟化氢 、硫酸和其他几种副产品的混合物。在此之后氟化氢可以通过蒸馏来提纯。
用浓H2SO4!
萤石的各种选矿工艺方法:
1 萤石除钙选矿工艺 CN99114389
本发明公开了一种萤石除钙选矿工艺,它是由一次粗选、多次精选作业组成 ,以油酸或其代用品作为捕收剂进行粗选,以硫酸与酸性水玻璃的混合物作为含钙矿物的抑制剂,硫酸与酸性水玻璃的比例为1∶0.5~1∶2 ,联合用量为0.5~1.5kg/t原矿 。本发明提供的萤石除钙选矿工艺具有除钙效率高、工艺简单 、成本低廉的优点,可从高钙型萤石矿中选出碳酸钙含量很低的特级萤石精矿。
2 天然萤石的荧光涂料
一种天然 萤石 光涂料的加工工艺,其工艺是选矿-粉碎-配制-混合-烧结。本发明具有工艺简单、成本低可满足工艺美术用涂料和各种具有荧光效应要求物品的需要。
3 一种萤石浮选剂的制备方法
本发明公开了一种制备萤石浮选捕收剂的制备方法,以油酸生产的中间产品粗脂肪酸或混合脂肪酸为原料 ,向其加入重量为脂肪酸重量3%~15%的浓硫酸,使之发生硫酸化反应,再向反应生成物中加入重量为脂肪酸重量0.4%~3%的选矿起泡剂即成产品 。本发明提供的方法生产成本低廉 ,所生产的萤石浮选用捕收剂捕收能力强,水溶性、分散性好,适于在常温及低温下浮选 萤石 。
4 萤石浮选调整剂的组合物
本发明是一种浮选 萤石 矿的工艺方法 ,它是对87105202号获批专利的改进。现有技术中浮选 萤石 矿采用酸加套加增效剂作调整剂 。本发明则用水玻璃加酸及与该酸组成的一种或多种可溶性盐混合而成的组合物作调整剂,并形成组合物系列,即可用硫酸、盐酸 、硝酸、草酸、醋酸中任何一种酸及相应的盐 ,组合比例范围为水玻璃·酸·盐=1~2∶1~5∶0.5~1。本发明适应性强,稳定性好,精矿优质 ,回收率高,成本低。
5 碳酸盐-萤石矿浮选分离方法
本发明提供了一种碳酸盐—— 萤石 矿经济有效的浮选分离方法,特别适用于碳酸盐含量高的 萤石 矿的浮选分离 。其关键在于选择有效的碳酸盐矿物的抑制剂——酸化水玻璃和加药措施,在常规工艺条件下 ,使碳酸盐与 萤石 实现高纯分选。
6 浮选萤石的方法
本发明涉及用调整剂浮选 萤石 矿的方法。本发明采用由酸,碱和增效剂组成的混合剂作为调整剂,采用油酸或橡油酸钠作为捕收剂 ,工艺流程为复合回路,在近乎中性和常温条件下进行 萤石 矿的浮选,获得的 萤石 精矿回收率高 ,产品质量好,含杂低,药剂消耗少 ,成本低,适于各类 萤石 选矿厂应用 。
参考资料:
成矿演化的制约因素
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质 ,由于地壳的变动煤炭不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素 ,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。 一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚 ,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢 ,植物遗骸堆积的薄,这座煤矿的煤层就薄 。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方 ,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄 ,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。 煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿,煤层很厚 ,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大 。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的,它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原 ,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶 、根茎腐烂变成腐植质 ,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中 ,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。 但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的 ,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造 ,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石 。值得探讨的是它为何形成得如此集中,而且又是那么如此的优质呢? 记得上小学的时候 ,我家住在离城不远的乡村,每当盛夏雨季来临时,一场暴雨过后 ,村子中央就会出现一条湍急的“小溪流 ”,我们许多小朋友就会跑到那里面去嬉戏,那小溪流也会因暴雨停止时间的延长 ,而变得越来越小,最后干涸。但在没有断流之前你会发现,很多水流处却被冲下来的木棍儿、杂草等漂浮物堵塞 ,形成一个个小的水坎儿。为了能让水流通畅,我们不时地把那些小水坎扒开,有的时候也会借此筑起一道小溪上的“堤坝” 。既便是现在居住在城里,一场暴雨过后 ,街道上很多地方也会出现各种各样的漂浮物截住了水流,堵塞了下水道口,而且很多漂浮物又被集中地滞留在一个地方的现象。 小巫见大巫 ,由此我们便可以推断出煤炭的形成可能与洪水有直接关系。如果没有洪水那样强大的力量煤炭和搬运的功能,煤炭的形成绝对不会那么集中,也不会那么优质 。 我们可以设想一下 ,在千百万年前的地质历史期间,由于气候条件非常适宜,地面上生长着繁茂高大的植物 ,在海滨和内陆沼泽地带,也生长着大量的植物,那时的雨量又是相当的充沛 ,当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时,就会淹没了草原、淹没了大片森林,那里的大小植物就会被连根拨起,漂浮在水面上 ,植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净,这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起,顺流漂浮而下 ,一旦被冲到浅滩 、湾叉就会搁浅,它们就会在那里安家落户,并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里 ,很快这里就会形成一道屏障,并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸(也会有许多动物的残骸)的地方。当洪水消退后,这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭 ,再经过长期的地质变化,这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下,最后演变成今天的煤矿。 那么也许有人会问 ,1998年中国遭受的一场罕见的水灾,为何没有出现这样的情况呢?我认为,那是因为中国目前的森林覆盖率很低,而且有森林的地方多在高海拔地区 ,在平原到处是粮田,几乎到了没有什么森林可淹的境地,只不过是淹没了一些农田的防护林 ,并且农田防护林的树木很稀少,而且树木的根须又十分的发达,抓地抓得十分牢固 ,短时间的浸泡、冲击不会造成多大危害 。而森林中的树木就不同了,很多树木都挤在一起生活,它们为了吸食太阳的能量 ,拼命地往上长,根须并不发达,一旦一处树木被洪水连根拨起 ,就会连带成片的树木被洪水毁掉,就如同放木排一样,顺流漂浮而下,势不可挡 ,最后全部堆积在一个地方。 另外,由于人类对大自然认识的增强,抵御突发性自然灾害的能力不断提高 ,兴修水利,筑起坚固的堤坝,加固江堤、河堤 ,大大地减缓了凶猛洪水的冲击力,泛滥的现象少了,甚至乖乖地听从人类的召唤 ,并把凶猛的洪水变成了电能 、动能、热能,造福于人类,服务于人类社会。 不仅洪水有搬运动植物这样的能力 ,而且潮汐、台风 、海啸也具备这样的能力。由于地震、火山喷发等因素引起的海啸,可以使海浪掀起三、四十米还高,并且在顷刻之间把一个岛屿上的动植物扫荡一空;把海岸线附近的一切生物全部洗劫 。 再者,地球表面上的物质不可能永久的一成不变地等待着地球进行沉降运动的 ,而且地球表面上的物质煤炭是在不断地循环流动着的。因此,“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质,还是有一定的道理的 ,是有说服力的,也是能够令人信服的。 由于古代的在植物大量沉积,被深深的埋在地层下,受到高压和高温,经过几亿年的时间,变成煤炭 煤矿和其它矿一样,是层状的 ,且不是到处都有,如果是地表植物积聚而成,则不会那么集中 ,应该到处都有,所以我认为,书上所说的不对 。碳元素是地球故有的 ,地表的碳大部分以化合物形式存在,地心的碳以单质形式存在,地心的碳向地表喷出时,一部分为钻石 ,一部分为石墨,大部分为煤(不同条件下形成不同的物质),和其它大部分矿的成因一样。 植物当被压在地下 ,在长时间的缺氧高压的条件下便会形成煤。 石炭纪地球植物大繁盛,为煤的形成形成的强大的物质基础,后来的造山运动为煤的形成提供了外部条件 。经过长年累月 ,便有了煤。
[编辑本段]形成新说
研究过程
中国安徽宣城溪口农民李六四自发 、自费研究地震十七年(截至2010年),他认为:“地震是由地幔中核变的及时效应造成的。煤炭是石油演变产生的,石油是天然气演变产生的 。溶洞是因为液体受热转化成气体 ,其膨胀压力造成的,地球生物是在早期地球的液态有机硅中诞生并进化而来的。 ”其理论学说为《地球热核演变说》。 他的学说有可能成为后人了解地球、地震等的理论基础 。但是,由于条件、知识的局限某些内容尚在研究 、完善中。
主要内容
当碳元素由一些较轻的元素聚变形成后的一定时期里 ,它与原始大气里的氢元素反应生成甲烷,随着温度下降,氧气变得越来越活泼,它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子 ,由于长时间的氧化、聚合,石油分子越来越大,形成了大量的近似沥青的物质 ,当早期地球频繁的火山熔岩喷发在沥青上时,由于熔岩密度大,沉入石油底部对其隔绝空气加强热 ,导致碳氢键断裂,释放氢气,形成煤炭。(一部分石油分子不是甲烷经氧化 、聚合而形成的 ,它们是在地球温度较高时,由碳、氢直接形成不饱和烃聚合而成的)
[编辑本段]开采
矸石排放
煤矿生产排放量最大的固体废物, 也是中国工业固体废物中产生量和堆积量最大的固体废物, 产生量一般为煤炭产量的10%左右。中国煤矸石年排放量大约在1.5 亿~2.0 亿吨之间 。截止2002 年底, 全国煤矸石积存量约34亿吨, 占地2.6 万公顷, 是中国工业固体废物中产出量和累计积存量最大的固体废物。2004 年, 全国煤矸石综合利用量为1.35 亿吨, 利用率54%。
矿井水的排放
在煤矿建设和生产过程中, 各种类型的水源水会通过不同的途径进入巷道和工作面, 为了保证采矿安全, 防煤炭止水害发生,需将矿井涌水排出 。据不完全统计, 在采煤过程中, 2004 年全国煤矿矿井水排放约30 亿m?, 平均每吨煤涌水量约为2m?。资源化利用率仅占22%左右。
瓦斯抽放与矿井通风
在煤炭开采前和开采中抽放瓦斯气, 是保证煤矿安全的重要措施 。但将抽放的瓦斯排入大气, 会产生强烈的温室效应, 瓦斯中所含甲烷的温室效应比二氧化碳大20 倍。另外煤矿在生产过程中, 井下巷道每秒钟都需要数十万乃至数百万立方米的空气, 它们主要是通过矿井通风来完成, 矿井通风同样含有瓦斯, 并且还有大量粉尘。据近几年有关评价估算, 全国煤层瓦斯资源量为3×106 Mm? 。2002 年中国重点煤矿煤层瓦斯产生量为9773.37Mm?, 其中利用瓦斯量为517.49 Mm?, 利用率5%左右。
煤炭开采造成的生态破坏
传统煤炭开采忽略其它共生、伴生矿物的开采 、加工、利用, 造成了资源的浪费。中国煤系共生、伴生20 多种矿产, 目前绝大多数没有利用, 另外矿物的随意存放丢弃还会造成环境污染, 破坏生态环境 。 煤炭开采破坏了地壳内部原有的力学平衡状态。引起地表塌陷, 原有生态系统受到破坏。这种破坏使原有土地收益的减少或丧失, 同时也造成地表水利设施的破坏和生态环境恶化。每年因开采引起的地表塌陷面积已达40万hm2, 且平均每年以1.5 万hm2 的速度增加 。
[编辑本段]作用
煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为两大主要用途:(1)动力煤 ,(2)炼焦煤。 我国动力煤的主要用途有:
动力煤
1) 发电用煤:我国约1/3 以上的煤用来发电,目前平均发电耗煤为标准煤370g/(kW·h)左右。电厂利用煤的热值,把热能转变为电能 。 2) 蒸汽机车用煤:占动力用煤2%左右,蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨·km)左右。 3) 建材用煤:约占动力用煤的10%以上 ,以水泥用煤量最大,其次为玻璃 、砖、瓦等。 4) 一般工业锅炉用煤:除热电厂及大型供热锅炉外,一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多 ,数量大且分散,用煤量约占动力煤的30% 。 5) 生活用煤:生活用煤的数量也较大,约占燃料用煤的20%。 6) 冶金用动力煤:冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤 ,其用量不到动力用煤量的1%。
炼焦煤
我国虽然煤炭资源比较丰富,但炼焦煤资源还相对较少,炼焦煤储量仅占我国煤炭总储量27.65% 。 炼焦煤类包括气煤(占13.75%) ,肥煤(占3.53%),主焦煤(占 5.81%),瘦煤(占4.01%) ,其它为未分牌号的煤(占 0.55%);非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55 % ), 弱碱煤(占1.74%),不缴煤(占13.8%) ,长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.19%) ,未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。 炼焦煤的主要用途是炼焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成,一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢 ,是目前钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮” 。 中国是焦炭生产大国,也是世界焦炭市场的主要出口国。2003 年 ,全球焦炭产量是3.9 亿吨,中国焦炭产量达到1.78 亿吨,约占全球总产量的46%。在出口方面 ,2003 年我国共出口焦煤1475 万吨,其中出口欧盟458 万吨,约占1/3。2004 年,中国共出口焦炭1472 万吨 ,相当于全球焦炭贸易总量的56%,国际焦炭市场仍供不应求 。2008 年我国焦炭产量总计约32700 万吨,2009 年1月至9月焦炭产量25276.87万吨
前面列举的成矿演化的总趋势和阶段性 ,是受以下几种主要地质因素制约的。
1.成矿元素的地球化学性质
化学元素在地幔和地壳中的丰度和化学活性,对它们的成矿时空演化有重要影响。一些大丰度元素如Fe,Al ,Ti等,只要因地质作用将其丰度富集十倍或几十倍,即可达到矿石品位 ,且有一定规模时,即成为矿床;而一些小丰度元素,如Hg ,Sb,As,Ag等,则要富集到上万倍甚至十万倍 ,才能形成矿床 。因此,前一类元素有可能经历一两次地质浓集作用即可成矿;而后一类元素则需要多次地质作用的反复浓集才有可能成矿。以铁为例,它是大丰度元素 ,在太古宙基性火山喷发广泛发育,铁的地壳丰度值很可能高于现代(据李志鹄估算太古宙时为8.6%,1987) ,其富集比相应小于现代值,因此,就构成了前寒武纪时能形成大量铁矿 ,得以成为铁矿集中期的物质基础。与铁类似,Cr,Ti ,Co,Ni等元素也多在地史早期(元古宙—早古生代)成矿 。而W,Sn,Be ,Hg,Sb,As ,Ag,Bi等元素则多在地史上的较晚时期,如中生代—新生代 ,才形成数量多、规模大的矿床。
元素的化学活性的差异性,也明显影响不同元素的演化轨迹。稳定性元素成矿后较易保存,不易再参加到大规模的新的地球化学循环中去 。而化学活动性大的元素 ,一般易受热动力扰动,较易于参加到多种地球化学循环中去,经历多重富集作用而成矿。成矿后也较易再活化 ,而不易长期稳定地保存原状。
2.水圈、大气圈和生物圈的演化
地球表层的海平面变化 、海水化学成分、大气成分和生命活动等因素,直接制约着地表的物理化学状态,因而就影响到不同类型矿床的形成和时空分布 。可以古元古代与中元古代间的突变为例(约在1800Ma),这一间断大致相当于我国的吕梁(中条)运动时期 ,其特点是,在河流-三角洲相中,通常的碎屑状黄铁矿和沥青铀矿不再出现 ,苏必利尔型条带状铁矿的比重也明显下降,而代之以红层铜矿(如著名的扎伊尔-赞比亚铜带),而基鲁纳型海相火山-沉积铁矿和克林顿(Clinton)型铁矿也相继产出。这一新旧矿床类型的更替 ,与变价元素Fe,Mn,Cu ,U有关,也即与沉积环境的氧化-还原状态的急剧变化有关。根据矿物共生组合特征,有理由推断这一时期的气圈和水圈中自由氧的含量剧增 ,CO2相对减少,生物活动在沉积过程中开始起到较明显作用。
生物和有机质的成矿作用研究对探讨成矿演化有重要意义 。叶连俊(1993)曾精辟地指出:生物作用是“成矿时代成因的一个重要因素”。他还指出,中国和澳洲、印度 、越南的一些磷矿主要产在新元古代到早-中寒武世,可能与当时海洋中菌、藻类微生物的一次空前繁茂及小壳化石第一次出现有关。震旦纪和寒武纪的蓝藻和叠层石通过其代谢作用富集形成了优质磷块岩 。世界上工业铝土矿开始形成于晚古生代 ,可能是当时正是大陆上最早出现陆生生物的时代,有了植物及衍生的有机质,大大加强了表生风化作用 ,岩石组成包括硅也被大量淋失,最难溶的Al2O3得以残留富集在风化壳中而形成铝土矿床。晚石炭世及以后煤矿的丰富则与陆生植物的大量繁衍有关。
3.地球构造运动的演化
全球构造运动涉及核-幔作用和壳-幔作用、大陆聚散,以及大陆动力学等重大问题 ,其与地史上成矿演化的关系尚不很清晰 。但总的可以认为,陆壳演化和成矿演化基本是同步的,可以概括出以下几点:
1)太古宙的高度活动性。陆核形成 ,原始地壳薄,很高的地热流值逐步降低,镁铁质火山活动广泛而强烈 ,形成大量与火山岩和火山-沉积岩有直接和间接关系的矿床(矿源层)。
2)元古宙稳定克拉通 。在漫长的古陆形成并日趋扩大的过程中,非造山成因的富钾花岗岩提供了丰富的金属矿源,经过剥蚀风化搬运,在古陆盆地或陆缘裂谷中形成众多的铅 、锌、铜等矿床 ,而在显著增厚陆壳中由幔源岩浆上升侵位而成的层状火成杂岩体中,则分异形成巨型的铜-镍、铬-铂和铁-钒-钛矿床。
3)显生宙板块构造运动开始了大地构造演化成矿的新纪元。在聚敛板块接合部,壳幔的物质显著交换 ,发育构造-岩浆-成矿带,广泛形成火山岩型 、斑岩型、花岗岩型等矿床类型 。在离散板块的伸展构造体制下,幔源物质上涌 ,地壳增生,形成蛇绿岩套,以及海相沉积有关的成矿系统;在大陆边缘的裂谷中 ,喷流沉积成矿作用普遍而强烈,形成大量的大型SEDEX矿床。
Goldfarb等(2010)以Meyer(1988)和Barley等(1992)的图表为基础,加以改编 ,提出了克拉通汇聚边缘和克拉通内的成矿演变趋势图(图8-3),图中表示了主要矿床类型在不同地质时期的成矿强度。
图8-3 克拉通汇聚边缘和克拉通内成矿演变趋势图(据Goldfarb等,2010)
Goldfarb等(2010)强调超大陆旋回(一个旋回3亿~5亿年),不同演化阶段(汇聚阶段、稳定大陆阶段 、裂解阶段)由近陆缘到远陆缘所形成的主要矿床类型(图8-4)。
小结:成矿的演化是一个复杂、繁难但又有重要科学价值和实用意义的研究领域 。一定类型矿床是特定大地构造环境的标志物 ,深入研究成矿演化的历史轨迹所得出的丰富信息将能加深对全球历史演化过程的认识;而成矿演化研究所总结提出的矿床在时间上的分布规律能为矿产勘查指明方向。为此,笔者建议加强对成矿历史演化的研究。除系统研究成矿演化的总趋势外,还应研究矿化在时间上的突变性、继承性、节律性等;同时 ,还要注意不同矿种 、不同矿床类型在地质时间上分布的不均一性 。
图8-4 不同构造背景和超大陆旋回形成不同类型的矿床(据Goldfarb等,2010)
在我国各成矿期的研究中,当前应注重研讨元古宙成矿期及新生代成矿期。因为 ,元古宇在我国广泛出露,成矿潜力大;而对新生代成矿在过去重视不够,思路不甚开阔。在研究方法上应运用多学科交叉渗透 ,将岩石圈演化、地球表层层圈演化、大陆动力学和成矿动力学相结合,以求深入系统地认识地史上成矿作用演化的规律性 。
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