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礦床學研究內容和方法!

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礦床學研究內容和方法
學研究內容通常可概括為研究礦床的特征形成條件、形成作用程時空分布及其控制因素 。前者即闡明礦床的成因，后者即查明礦床的分布規律 。礦床學正是圍繞著這些問題的提出和解決不斷發展起來的 。
現代礦床學已包括以下一些相對獨立而又互有聯系的研究領域 。成因礦床學或稱礦床地質學討論礦床成因和分布的基本理論問題 。金屬礦床究各種金屬富集成礦條件及礦床類型 。非金屬礦床學研究各類非金屬礦產形成條件和礦床類型 。礦相學在顯微鏡下研究金屬礦石的礦物組成和微觀組構 。區域成礦學主要是通過分析區域成礦背景，闡釋成礦作用演化和礦床分布規律 。還有礦床地球化學是礦床學與地球化學的邊緣學科，從 20世紀30～40年代開始把地球化學理論和方法應用到礦床研究以來，顯著地擴展了礦床研究的廣度和深度 。
礦床研究工作一般是結合著礦床的發現、勘查與開采過程而進行的 。研究一個具體礦床的工作內容大體包括以下方面：①區域地質特征，礦床在區域地質構造分區中的位置，該地區的沉積作用、巖漿作用，構造發展和成礦的有利背景 。②礦區地質特征，區內的巖石、構造類型和特點，礦床的產出條件及分布 。③礦體的產狀和形態及其空間位置的控制，礦體內外礦化特征變化的查明 。④礦石的類型，礦石的組成和組構，有用組分的存在形式，影響礦石質量的因素 。⑤綜合研究，礦床成因和類型的確定，礦床的評價 。在不同工作階段中研究的內容有所側重，在礦床尋找和發現初期，著重研究區域和礦區與成礦有關的基礎地質問題，對該地區成礦條件作出遠景評價 。在礦床勘查階段，研究工作更多地圍繞寬緩礦床本身 。通過詳細的地質工作和各項勘探工程所取得的資料數據的整理分析，總結礦床的特點并作出對礦床的工業評價 。在勘查工作進程中以及開采過程中也常常需要針對生產中遇到的問題進行某些專題性研究工作 ?？偟膩碚f，礦床研究始終是圍繞這兩個中心，一是盡可能獲取礦床成因信息，二是取得充分的礦床評價的資料和數據 。
礦床研究內容的多層次性和綜合性，要求多種礦床研究方法的相互配合與補充 。礦床研究要應用礦物學、巖石學、地層學、構造地質學等各基礎學科的理論和方法 。當然，更要應用和發展礦床地質學、礦相學這些礦床學自身的理論和方法 。隨著礦床地球化學已成為研究礦床不可缺少的內容，許多借助現代分析測試技術進行分析對比的礦床地球化學研究方法已得到迅速發展和廣泛應用 。下面對野外現場地質研究和實驗室研究重要方法及特點作一概略介紹 。
野外或現場地質觀察研究：在收集和研究前人工作成果資料的基礎上進行工作區地質路線和重點地段的踏勘調研，實際了解區域地質宏禪特點及成礦條件 。對礦區內地表露頭和揭露礦體的各種勘探工程、鉆孔巖心進行全面的觀察和描述，同時采集各類標本、樣品，并作系統的編錄，為進一步實驗室研究準備材料 。
【礦床學研究內容和方法!】地質填圖是區域和礦區地質研究的基本方法，一般區域地質圖采用中比例尺，礦區地質圖采用大比例尺 。隨著礦床類型的不同，進行中大比例尺填圖時都帶有專門地質測量的性質 。如針對沉積巖區、火山巖區、侵入巖區、構造簡單或構造復雜地區都有相應的巖石學研究和構造測量與解析等不同研究內容和方法特點 。
利用各種類型勘探工程成果補充地面地質觀察研究是礦床地質研究的重要特點和優點 。經過合理選擇和精心布置的探槽、淺井、坑道及鉆孔，揭露和控制了礦體的分布和產狀形態變化 。在山地工程的工作面上和對鉆蔽巧塵孔的巖心進行詳細觀察、素描和描述，并系統采樣分析，確定礦體邊界，并獲得對礦石類型、特征與質量變化的了解 。整理各項工程資料，編制出適當比例尺的坑道平面圖，勘探線剖面圖，以及縱剖面圖等地質圖件，這些圖件是獲得對礦床從局部到整體的認識和客觀反映礦體特征以及正確進行礦床評價的基本依據 。
實驗室研究：包括傳統的巖石學、礦相學方法和有了很大發展的包裹體研究方法以及在現代分析測試技術基礎上發展起來的礦床地球化學研究方法 。
巖石學和礦相學：在透射光和反射光顯微鏡下研究礦區巖石和礦石的類型、礦物組成和組構特點，確定礦物共生組合和生成順序，劃分成礦階段，查明一些礦物的賦存狀態，以及測量礦物顆粒大小和交生關系等影響礦石加工工藝的性質 。顯微鏡下觀察一方面彌補了肉眼觀察尺度的限制，另一方面又為作進一步微區、微量組分研究指示方向，它是一個重要的中間環節 。
礦物包裹體研究：包裹體研究是在礦床研究中早已應用的方法之一，近年來有了很快的發展，這里包裹體指的主要是礦石中某些礦物內部的氣液相包裹體，它們是當礦物形成時被捕獲在其晶體缺陷中的少量成礦流體 。這類包裹體多數＜100μm，在顯微鏡和冷、熱臺上研究改變溫度時氣液相包裹體的變化可測得或計算出成礦時的溫度、壓力，也可以測定其鹽度、密度、PH值、氧化還原指標等 。借助新的技術也已能夠進行包裹體內微區微量成分分析和流體的穩定同位素組成的分析，而獲取到更多的成因信息，包裹體研究是現在研究成礦流體最直接有效的方法之一 。
現代分析測試技術方法的應用：在一般巖礦鑒定基礎上，針對某些特殊需要還可以選擇應用光譜（發射光譜、吸收光譜、拉曼光譜）、極譜（汞電極極譜）、質譜（氣體質譜和固體質譜）、色譜（氣相色譜、液相色譜）、能譜分析（如中子活化法），確定有關巖石和礦物的化學成分，包括微量成分和礦物微區的成分 。也可以選擇利用 X射線分析、熱分析、電子顯微鏡分析（透射電鏡、反射電鏡及掃描電鏡即電子探針）和礦物譜學（紅外、核磁共振、穆斯堡爾譜等）研究其結構和原子價態，有的也涉及礦物成分 。
現代分析測試應用到研究地球化學以來已經積累了大量的各類數據，對這些數據進行了整理研究和統計計算，已經大大豐富和深化了對各種地球物質的化學組成、化學作用和化學演化規律的認識 。礦床地球化學研究方法主要就是通過分析測試取得研究對象分析測試的結果后與已有數據、已建立起來的規律性進行對照和比較，作出有關成礦物質來源、成礦物理化學條件等的判別與解釋 ?，F在應用最多的是微量元素研究和同位素研究 。
微量元素研究：微量元素一般是指地殼中豐度較小、主要以類質同象或混入形式存在于主元素礦物或巖/礦石中的一些元素，各種金屬礦物內有不同的微量元素組合，例如鉛鋅礦石內有Cd、In、Ga、Ge、Se、Te、T1，鎢錫礦石內有Nb、Ta、Sc、Te、Bi、In、稀土元素等 。已知在內生和外生成礦作用過程中微量和常量元素出現一定的演化序列，微量元素與相關常量元素的比值可作為地殼物質演化與成礦作用的標志 。一些礦物或共生的礦物對微量元素的含量可用作地質溫度計 。研究地區巖石和礦石中微量元素含量與已經計算出來的地球層圈、各類巖漿巖、沉積巖中微量元素豐度值的比較可用于成巖成礦物質來源的探索和構造環境的推斷 。特別是稀土元素中14個元素的含量經標準化后作出的REE配分型式以及稀土元素總量、重稀土元素的比值、Eu 和Ce元素組成與標準的偏離（δEu，δCe）等參數都已用于判別成礦物質來源、成礦過程物理化學條件 。
同位素研究：首先穩定同位素地球化學研究能獲得許多成巖成礦信息 。應用硫化物硫同位素組成與隕石硫作標準的對比（δ34S）可以判斷硫的來源，區分出隕石硫、海相硫酸鹽型硫、生物硫或其間的過渡類型 。應用氫、氧同位素組成與大洋水標準對比（δD、δ18O）可獲得成礦流體水的類型和來源，區分出是大氣降水、盆地地下水、地層水、變質水與巖漿水等 。同樣，利用碳酸鹽礦物中的δ18O、δ13C也可以判別流體的起源與演化 。成礦系統中硫和碳同位素結合起來研究可以確定成礦流體的溫度和fo2、fs2、fco2等物理化學參數及礦石沉淀機理 。一些硫化物礦物對的同位素組成也可作為地質溫度計 。
同位素年齡測定是應用放射性同位素衰變的基本原理，確定巖石和礦物形成時間的方法 。一個計時的同位素系統包括放射性母體和穩定子體 。研究工作主要是對選送樣品分析得到的數據進行整理、計算和作圖，得出其年齡值 。要根據礦床類型選擇適合的測定對象和測定方法，如巖漿礦床可以用同時形成的含礦圍巖確定；鈾礦床可用晶質鈾礦等礦石礦物用 U-Pb法測定；稀土礦床用獨居石進行 Th-Pb或 Sm-Nd法測定得出準確成礦年齡；對硫化物礦床可用其中的黃鐵礦進行Re-Os法和40Ar-39Ar法測定；方鉛礦進行礦石鉛-鉛法測年 。有的礦床也可以用成礦期間蝕變礦物進行測年 。另外，要考慮不同成礦時代的礦床用不同的測定方法 。如元古宙以前的礦床用 Sm-Nd全巖等時線法，晚元古代至古生代礦床用Rb-Sr全巖等時線法較好，新生代以來的礦床可用40Ar-39Ar 法、K-Ar法 ?，F代成礦作用時代研究用14C法 。
在礦床研究方法中，還應該提到成礦作用實驗研究和熱力學研究，這些研究顯然更具有理論研究的意義 。礦床學文獻中早已引用了一些建立在實驗基礎上的各種熱力學相圖，用以說明成礦作用發生的物理化學條件和地質地球化學機理 ?，F在的實驗研究就內容來看，不僅研究金屬元素在巖漿和熱液中的行為，而且已研究了揮發性組分在巖漿分異作用中和非巖漿成因低溫成礦作用中的行為與成礦的關系 。由于礦床形成的復雜性和長期性，很難完全進行實驗模擬，因此實驗地球化學研究結果只是近似的，其應用是有條件的 。此外，由于成礦作用實驗研究需要特殊的實驗設備和條件，其應用受到很大的限制 。隨著成巖成礦模擬實驗的發展，礦物熱力學數據的不斷積累，可以用礦物組合的熱力學數據作為已知條件，用計算方法獲得有關礦物組合平衡溫度、壓力與逸度、酸堿度及氧化還原電位之間的函數關系式，并繪制出溫度-壓力、溫度-逸度或酸堿度-氧化還原電位的礦物平衡相圖，從而取得礦床形成物理化學條件某些定量或半定量的數據 ?，F在，熱力學研究在成礦流體性質、金屬元素遷移和沉淀條件與機理、礦物組合的平衡關系、流體-巖石相互作用等方面都已取得了很好的成果 。