第十一章：可燃有机矿床第十二章_变质矿床(精品)

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1、第十一章：可燃有机矿床主要内容：一、煤二、石油及天然气三、思考题11.1 煤（一）基本概念及特点1、煤及其分类a、煤的成分（a）化学成分：有用组分为C、H；无用组分为N、H2O及无机矿物；有害组分主要是S、P。（b）煤岩成分：镜煤、亮煤、暗煤、丝炭（反光强度及凝胶化合物依次降低）b、煤的成因分类：（a）腐植（类）煤：由高等植物形成的煤，（b）腐泥（类）煤：由低等（浮游）生物形成的煤。c、腐植煤分类：（a）褐煤（挥发组分40），光泽暗（b）烟煤（挥发组分=4010），依挥发分递减和光泽递增分为长焰煤不粘结煤弱粘结煤气煤肥煤焦煤瘦煤贫煤。（c）无烟煤（挥发组分10），光泽强。2、煤层（矿体）：呈层

2、状、似层状或凸镜状，顶、底板为粉砂岩、粘土岩，色暗，富有机质和植物化石。3、煤系 即含有煤层的沉积岩系（含煤建造），特点如下：a、沉积环境（相） 为陆相（煤系）或海陆交互相（煤系），含煤段均为沼泽相。b、岩性为黑色及灰色碎屑岩系，可夹有碳酸盐岩（海陆交互相）。c、岩系具有明显的旋回结构。d、富含植物化石。e、常伴有铝土矿、高岭土、耐火粘土、硫铁矿、菱铁矿等矿4、聚煤盆地 即形成煤系的沉积盆地。按成因可分为：a、非构造成因（山间）剥蚀盆地。（见图11-1）图11-1 云南某侵蚀盆地煤田地质剖面图b、构造成因坳陷盆地，可分为波状坳陷盆地和断陷盆地。（见图11-2）（a）波状坳陷盆地基底较连续，煤系

3、分布广。图11-2 波状坳陷盆地示意图（b）断陷盆地基底不连续，煤系沿同生断裂带状分布。（见图11-3）图11-3 断裂坳陷盆地示意图5、煤田 一个聚煤盆地形成的煤系经构造升降和剥蚀作用可分解为几个保留区域，这些煤系的保留区域称为煤田。因此一个聚煤盆地形成的煤系可构成一个或多个煤田。（二）煤的形成与变质1、高等植物死亡覆盖经泥炭化作用形成泥炭经煤的成岩作用形成褐煤经煤的变质作用形成烟煤及无烟煤（煤系经深变质后，煤破坏形成石墨）。（见图11-4）图11-4 成煤作用示意图2、浮游生物（藻类）覆盖经腐泥化作用形成腐泥经成岩作 用形成藻煤或油页岩变质为石墨。（见图11-5）图11-5 腐泥类成煤作用

4、示意图（三）煤的形成条件1、时代（植物演化）条件 腐泥类自寒武纪至现代均可能形成；腐植类形成于泥盆纪之后。2、古气候条件：温暖潮湿（有利植物生长）3、构造条件 由于煤一般仅形成于沼泽环境，沼泽以上的陆地不具备及时埋藏条件，沼泽以下的深水不具备高等植物生长条件，故而都不能形成煤矿层。因此同沉积期的构造对煤的形成具有重要的控制作用。盆地沉降速度与沉积速度达到平衡时则煤的沉积环境不变，因而形成单一的厚煤层，否则形成薄煤层，沉降速度震荡性变化则形成多个薄煤层。成煤后构造影响煤层的保存和开采条件。4、我国重要的聚煤期（成煤时代） 北方为C3、P1、J、（R）；南方为C1、P2、J、R。11.2 石油及天

5、然气（一）石油及天然气的性状与成分1、石油的成分 包括如下成分：a、烃类物质：烷烃、环烷烃及芳香烃有用组分。b、非烃类物质：包括有机类：(a)脂肪酸、环烷酸等；(b)其他挥发组分：CO2、N2、H2S等；(c)微量金属元素：V、Ni、Cu、Pb、Zn、Fe、Mo、Au等。2、石油的性状a、颜色：绿色、棕色、黑色等；b、比重水（0.77-0.98g/cm3）；c、电阻率高；d、萤光特征：轻馏分天蓝色、轻胶质黄色、沥青质褐色。3、天然气的成分：包括a、烃类：主要是甲烷（CH4）、已烷(C2H6)有用组分。b、非烃类：主要是CO2、N2、H2S。4、天然气的类型a、气田气：独立的天然气矿藏，主要是甲

6、烷（90-99）。b、伴生气：（a）油田气，油气藏中游离状态的和石油减压释放出来的天然气；（b）凝析气，高压下溶解了石油的天然气。c、煤成气：煤变质过程中形成的天然气。（二）石油及天然气的形成石油和天然气的形成可用下图表示：（见图11-6）图11-6 石油及天然气形成作用示意图 图11-7 油气生成条件示意图 （三）油（气）藏的形成条件油气藏：指地下具有相当规模的石油和（或）天然气聚集（体）单位，可分为油藏，气藏和油气藏。形成油气藏必须具备如下四个条件：（见图11-7）1、须有较厚的生油（气）层：生油（气）层一般是富含有机质的暗色泥（页）岩及碳酸盐岩，起提供石油和天然气的作用。2、在生油层上下

7、及其中须有储集层（岩）：通常是孔隙度大、渗透性好的岩层，常为砂岩、碳酸盐岩及其他裂隙发育的岩石。储集层起油气运移通道和聚集场所的作用。3、储集层之上必须有不透水的盖层，一般是泥岩（页岩）、泥灰岩、石膏层等，起封闭石油和天然气的作用。4、必须有圈闭：圈闭是能够容纳石油和天然气并使其富集的封闭或半封闭的场所。圈闭的类型包括：（见图11-8）a、构造圈闭：（a）背斜圈闭，（b）断裂圈闭，（c）裂隙圈闭，（d）穿刺构造圈闭。b、岩性圈闭：（a）倾向尖灭圈闭，（b）凸镜体圈闭，（c）生物礁圈闭。c、地层圈闭：（a）不整合面圈闭，（b）潜伏剥蚀凸起圈闭（古潜山式）。图11-8 圈闭的类型5、影响油气藏规模

8、的因素 包括储集层的厚度、圈闭影响的面积、圈闭的高度和供给圈闭的油气量（四）含油气盆地1、盆地类型：a、大陆内部的坳陷盆地湖泊。 b、大陆边缘的坳陷盆地海湾、泻湖、三角洲。2、盆地特征 一般具如下特征：a、长期下降接受巨厚的富有机质沉积物（即生油层）。b、盆地沉降过程中速度不均一（有震荡），由此引起沉积环境的变化有利于形成生油层、储集层和盖层的良好地层组合。c、不同区域沉降不均；有利于形成圈闭构造。d、蒸发强烈的咸水及半咸水盆地有利于油气的形成。原因是硫酸盐的还原和初期生气阶段处于同一生物化学带，但硫酸盐的存在和较高的ph值对甲烷菌的繁殖起抑制作用,因而推迟大量天然气的形成时间，有利于天然气的

9、保存。思考如下问题1、腐植煤的形成需要具备哪些条件？2、何谓聚煤盆地？可分为哪些类型？3、煤系可分为哪些类型？有何共同特征？煤层主要形成于何种沉积环境？4、聚煤盆地、煤系、煤田及煤层等概念有何区别与联系？5、含油（气）盆地有哪些类型？一般具有哪些特征？6、何谓油（气）藏？形成油（气）藏需具备哪些条件？7、生油层有何特征？常为何种岩层？8、储油层有何特征？常为何种岩层？9、盖层有何特征？常为何种岩层？10、何谓圈闭（构造）？有哪些类型？在油气藏的形成和勘查中有何意义？第十二章：变质矿床主要内容：一、概念、成矿作用及工业意义二、变质矿床的形成条件三、变质成矿作用及变质矿床分类四、思考题与单元实习1

10、2.1 概念、成矿作用及工业意义（一）概念1、受变质矿床：原矿床经变作用后矿体形态、矿物组合及结构构造发生了一定变化但工艺性能和用途没有改变的矿床。例如，变质铁矿床、变质磷灰石矿床等均属受变质矿床。2、变成矿床：经变质作用改变了工艺性能和用途的矿床或岩石经变质作用后形成的矿床。前者如煤经变质后形成的石墨矿床；后者如变质硅灰石矿床、蓝晶石类（红柱石、蓝晶石及矽线石）矿床等。3、变质矿床：受变质矿床和变成矿床统称变质矿床，即经变质作用后改变了矿体形态、矿石结构构造、矿物组合及工艺性能的矿床和经变质作用形成的矿床均称为变质矿床。（二）变质成矿作用的方式1、脱水作用：如水锰矿（MnO2.Mn(OH)2

11、）褐锰矿Mn2O3；褐铁矿赤铁矿。2、还原作用：如赤铁矿磁铁矿；软锰矿、硬锰矿褐锰矿。3、结晶及重结晶作用：如磷块岩（变晶）磷灰石；铝土矿刚玉；含有机质的岩石及煤石墨。4、重组合作用：如粘土矿物红柱石等矿物；含钙、铁的粘土岩石榴子石。5、交代作用：变质热液及混合岩化岩浆的交代作用，如白云石菱镁矿，白云石滑石。（三）工业意义1、受变质矿床：除盐类矿床、可燃有机矿床外其他矿床经变质作用均可能成为受变质矿床。其中工业意义最大的应属变质铁矿床，是铁矿的最重要的矿床工业类型，占有世界铁矿的绝大部分的储量2、具有重要工业意义的变成矿床有石墨矿床、蓝晶石类矿床、硅灰石、石榴石、滑石、菱镁矿、刚玉、蓝石棉及硼

12、的矿床等。12.2 变质矿床的形成条件 （一）物理化学条件 1、温度：是决定变质程度（变质相）和变质矿床类型的主导因素。例中压条件下：2、压力：a、影响变质反应的温度和变质相及矿物的形成 一般压力升高变质反应反应所需温度也会相应升高；一些变质相如蓝闪石片岩相、榴辉岩相仅形成于高压环境；蓝晶石类矿物种类的形成均取决于压力。b、促进元素和流体的迁移。c、产生定向构造（片理及片麻理等）。3、流体（水溶液）：a、起介质作用，促进重组合及交代反应的进行。b、水分压升高可降低受变质岩石发生部分的熔融温度，促进混合岩化作用。（二）地质构造条件构造岩浆活动强烈，热流值高是发生区域变质作用的原因，因此变质作用及

13、变质岩变质矿床的分布受构造岩浆活动的控制。如：1、中-新生代变质岩及变质矿床集中分布于裂谷、洋中脊和岛弧等大地构造单元板块增生边缘和消亡边缘，变质岩及受变质矿床已经和正在形成，变质程度可达绿片岩相。2、古生代变质岩和变质矿床分布于古板块碰撞缝合带及岛弧等构造单元（地槽褶皱带）。变质成矿作用可能发生在碰撞前、碰撞造山期及造山晚期。变质程度多属角闪岩相，形成相应的变成矿床及受变质矿床。3、元古代及太古代的变质岩及变质矿床分布于大陆板块内部这些老地层分布区（地轴、地盾）。此种构造单元中变质岩分布普遍，变质程度可达麻粒岩相，可形成相应的变质矿床。（三）原岩建造条件原岩建造是变质矿床成矿的物质基础，决定

14、矿种、变质含矿建造及矿体的分布规律。1、沉积型含矿原岩建造 a、识别标志：（a）具有代表沉积岩的岩性组合如大理岩、石英岩、石墨及云母片岩。（b）矿体成层状、似层状、凸镜状并且产状与围岩中不同岩性的界面一致。（c）矿石成分简单、多可见残余沉积结构构造，如层理、条带、结核、波痕等。（d）矿体中矿物的分带和品位的变化与构造无关。b、有关的变成矿床及含矿建造：（a）煤系、炭质泥（页）岩及灰岩建造变质后形成石墨片岩、片麻岩及石墨大理岩建造。（b）硅质灰岩建造变质后形成硅灰石大理岩建造。（c）镁质碳酸盐岩建造经变质和变质热液交代形成菱镁矿（滑石）大理岩建造、金云母大理岩及含硼大理岩建造。（d）富铝粘土岩建

15、造变质形成红柱石（蓝晶石、矽线石）片岩及片麻岩建造、刚玉片岩及片麻岩建造。（e）钙（铁）质泥岩及泥灰岩建造变质形成石榴石片岩及片麻岩建造。 2、火山及火山碎屑岩型含矿原岩建造：a、识别标志；（a）岩性组合为绢云石英片岩、浅粒岩、片麻岩、绿泥石片岩、斜长角闪岩、石英岩。（b）变余火山岩的结构构造：如变余的斑状结构、气孔构造、杏仁构造、流纹构造。b、重要的受变质矿床：磁铁石英岩型铁矿、细碧角斑岩型块状硫化物矿床等。3、岩浆型含矿原岩建造：a、特征：常具蛇纹岩、滑石岩、辉岩、角闪岩黑云母片岩等岩性组合且多呈不规则状分布。矿体形态复杂，产状不规则。b、受变质矿床：铬铁矿矿床、铜镍硫化物矿床、钒钛磁铁矿

16、矿床。12.3 变质成矿作用及变质矿床分类变质成矿作用分为接触变质成矿作用、区域变质成矿作用和混合岩化成矿作用。形成的相应矿床是接触变质矿床、区域变质矿床和混合岩化矿床。（一）接触变质矿床1、概念：由于岩浆侵入使围岩温度升高引起围岩中有用组分重结晶及重组合而形成有用矿物的作用称为接触变质成矿作用，由此而形成的矿床即为接触变质矿床。接触变质成矿作用的能源来自侵入岩浆热能。成矿物质来自受变质的原岩，与侵入体及其热液无关。2、矿床特征：a、矿床分布于较大侵入体周围的接触变质晕圈中。b、矿体受原岩建造和变质程度控制，产于特定层位，并且由于变质温度的差异随远离接触带矿物组合及结构等常有明显的分带。c、矿

17、床规模取决于富矿质原岩建造、变质范围和变质程度。3、重要的变成矿床：常见的有重要工业意义的矿床有石墨矿床、红柱石矿床、硅灰石矿床、大理石矿床等。（二）区域变质矿床1、概念：区域变质矿床是在区域构造运动和岩浆活动引起的区域变质作用下受到强烈改造的矿床和形成的矿床。区域变质成矿作用的能源来自地热增温、构造热能和岩浆热能。成矿物质主要取决于原岩建造（可能伴有变质热液的带入和带出）。2、矿床特征：a、矿床分布于区域变质带中，不限于岩体附近或与其无直接的成因联系。b、在矿床范围内变质程度一致，不具因变质程度差异而形成的分带。c、矿石常见片理构造、片麻理构造、条带状构造及皱纹构造等特征。d、控矿因素是含矿

18、原岩建造和变质程度(相)。3、意义：属变质矿床的重要类型，大部分变质矿床均属此类。（三）混合岩化矿床1、概念：混合岩化矿床是指经混合岩化作用形成的矿床。当变质温度升高到一定程度时变质岩将发生部分熔融，其中低熔点组分如石英及钾、钠长石首先熔融形成高挥发组分的花岗质岩浆。这些富钾、钠、硅和高挥发组分的岩浆汇聚并贯入到断裂裂隙中缓慢冷凝结结晶则可形成伟晶岩及伟晶岩矿床。如果这些岩浆分散注入或渗透于变质岩中则形成混合岩及混合岩化矿床。 2、混合岩化成矿作用 可分如下两个阶段：a、主期交代重结晶阶段，即注入岩浆对围岩的（钾、钠）交代作用和使围岩发生重结晶的阶段。b、中晚期热液充填交代阶段，即随岩浆冷凝由岩浆注入交代作用转变为热液的充填交代作用，形成混合岩化热液矿床。3、矿床特征：a、矿床分布于混合岩化区。b、成矿时代大致与混合岩化时代相同。c、矿化受构造裂隙控制，常伴有明显的围岩蚀变。4、相关的矿床：包括菱镁矿、滑石、硼矿、金矿、铀矿、铜矿及稀有和稀土矿床。思考如下问题 1、何谓受变质矿床和变成矿床？2、变质矿床多形成于何种大地构造环境？变质相对成矿有何影响？3、如何识别含矿的原岩建造？研究原岩建造有何意义？4、接触变质矿床与接触交代矿床在概念及特征上有何区别？重要的矿种有哪些？5、接触变质矿床和区域变质矿床有何区别？6、混合岩化矿床有何特征？常见矿种有哪些？ 实习单元十二:变质矿床