地质学 第13,14章
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第一章绪论地质学的研究对象:地球,研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层各种作用、各种现象及其成因的学问。
内容:1.地球的物质组成2.地球的结构和构造3.地球的动力地质作用4.地球的形成和演化历史5.与社会经济发展相适应的工程技术方法;研究特点:时间漫长,空间广阔,现象复杂,无法再现。
研究方法:搜集资料,调查研究,归纳分析,实验模拟验证,总结推导提出假说,反复验证和修正假说,最终形成规律性和理论性的认识第二章地球1、球粒陨石:由1-2mm直径的玻璃质小球粒所组成。
放射性同位素方法获得其形成时代为45亿年。
重力异常:把地球作为一个均匀球体,以海平面为基准计算出来的各地重力值,称理论值,当实测重力值与理论计算的重力值不一致时,称重力异常。
地温梯度:单位深度里温度的变化量。
每深度增100m,增加的地温值,一般地区为3℃/100m。
磁偏角:地磁北极与地理北极之间的夹角。
磁倾角:磁针的空间位置与水平面之间夹角叫磁倾角。
磁场强度:使磁针偏和倾的磁力大小的绝对值叫磁异常:当实测磁场与正常磁场不一致时岩石圈:软流圈以上的部分,均为固态物质,具有较强的刚性2、陨石的概念及其分类:天外星体的残骸称陨石,即流星超高速冲入地球大气层后未被烧尽,到达地表的残骸。
可分石陨石、铁陨石、石-铁陨石等。
3、地磁场三要素:磁偏角、磁倾角、磁砀强度4、地球的外部圈层:大气圈、水圈、生物圈5、地球内部的圈层构造及其分界面:莫霍面以上的部分称为地壳,以下为地幔。
古登堡面是具有高密度的固体地幔与具有液体性质的外核之间的界面(核幔界面)。
康拉德面(此界面将地壳划分为上、下两个不同密度的层圈,上部为花岗质上地壳,下部为玄武质下地壳。
上下地幔界面此界面将地幔分为上下两部分,分别称为上地幔和下地幔。
上地壳——康拉德面——下地壳——莫霍面——地幔——岩石圈与软流圈界面——软流圈上地幔——上下地幔分界面——下地幔——古登堡面——地核外核——内外核过渡带——内核——6371km(地心)6、地球表面形态特征:陆地地形(山地,丘陵,平原,高原,盆地,,洼地)、海底地形(大陆边缘,大洋盆地,洋中脊)第三章地壳的物质组成1、克拉克值:元素在地壳中相对平均重量的百分含量。
《地质学》课程笔记第一章:地质学简介1.1 什么是地质学地质学是研究地球的科学,包括地球的物质组成、结构、演变历程以及各种地质作用。
地质学的研究对象包括岩石、矿物、土壤、山脉、地震、火山、地下水等。
1.2 地质学的任务和意义地质学的任务包括:研究地球的演变历程、探讨地球内部的构造和作用、分析各种地质现象的形成机制、预测和防治地质灾害、评估和开发地质资源等。
地质学的研究对于了解地球的历史、保护地球环境、促进人类社会的可持续发展具有重要意义。
1.3 科学方法地质学的研究方法包括野外考察、实验室分析、数值模拟、理论计算等。
在研究过程中,地质学家需要遵循科学方法,即观察现象、提出假设、设计实验、收集数据、分析结果、得出结论。
1.4 地质学问题的特点地质学问题具有以下特点:(1)复杂性:地球系统是由多个相互作用的子系统组成的复杂系统,地质学问题往往涉及多个因素的相互作用。
(2)长期性:地球的演变历程长达数十亿年,地质学问题往往需要考虑很长时间尺度的过程。
(3)不确定性:由于地质过程的复杂性和不完全可知性,地质学问题往往存在一定的不确定性。
(4)区域性:地球表面的地质现象和过程往往具有明显的地域特征,地质学问题需要考虑地理位置和地形地貌等因素。
第二章:地球的物质组成2.1 地壳中的元素地壳是地球最外层的固体壳层,包括陆地和海底。
地壳中的元素可以分为两类:金属元素和非金属元素。
金属元素包括铁、铝、钙、钠、镁等,非金属元素包括氧、硅、氢、碳、氮等。
地壳中元素的丰度和分布规律对地球的物质组成和地质作用具有重要意义。
2.2 什么是矿物矿物是自然界中具有一定化学成分和晶体结构的无机物质。
矿物是构成岩石的基本单元,也是地质学研究的基础。
矿物可以根据其化学成分、晶体结构和物理性质进行分类。
2.3 矿物的物理性质矿物的物理性质包括颜色、硬度、光泽、透明度、断口、比重等。
这些物理性质是鉴定矿物的重要依据。
例如,钻石具有高硬度和强的光泽,而石膏则具有柔软性和特有的颜色。
地貌学与第四季地质学重点复习大纲中国地质大学出版主编曹伯勋第一章绪论一、简答题1、地貌学及第四纪地质学的联系及其与其他学科关系?答:地貌学是研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。
第四纪地质学是研究距今二三百万年内第四纪的沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科。
二者都以地表自然环境的重要组成部分及其演变历史为研究对象,都是研究地表环境的重要科学,常从不同的角度研究同一问题。
研究结果互相补充,关系十分密切。
本课程主要学科第四纪地质学与地貌学都是从地质学和地理学发展起来的。
地貌学是介于自然地理学和地质学之间的一门边缘学科第二章第四纪、地貌和地球环境变化动因概述一.名词概念解释:1、第四纪:指约2.6Ma BP以来地球发展的最新阶段2、地貌:地球表面各种形态的总称,也称为地形3、夷平面: 是规模较大的残留地貌,它是在地壳处于长期相对稳定和气候比较湿润条件下,风化剥蚀作用的结果,致使岩性地质构造的地貌差异逐渐缩小,形成向海洋水准面趋近的平缓(或波状)地形二.问答题与讨论题:1、第四纪的特点?答:(1)急剧的寒暖气候变化和大规模冰川活动在短暂的地质时期内多次发生( 2)人类及其物质文明的形成发展(3)显著的地壳运动(4)广泛堆积陆相沉积物和矿产资源(5)急剧和缓慢发生的各种灾害不断改变人类生存环境(6)人类活动的范围与强度与日俱增2、第四纪分期?答:按第四纪生物演变和气候变化,通常把第四纪分为4个时间尺度不等的时期:早更新世(Q1)、中更新世(Q2)、晚更新世(Q3)、全新世(Q4).相应的地层分别称为下更新统(Q1)、中更新统(Q2)、上更新统(Q3)、全新统(Q4)3、第四纪沉积物基本特征?答:(1)岩性松散(2)成因多样(3)岩性岩相变化快(4)厚度差异大(5)不同程度地风化(6)含哺乳动物化石和古人类4、第四纪沉积物成因分类?答:(1)沉积学标志:岩性、结构、构造、产状、沉积体形状(2)地貌学标志:①直接标志:河流——阶地、洪流——洪积扇②间接标志:相关沉积物(3)环境标志:①有机环境标志:海相化石、淡水化石、其他陆相生物化石②无机气候标志:a、黄土、岩盐、石膏——干旱b、红土风化壳——温暖、潮湿 c、粘土矿物5、地貌形态特征?答:地貌形态: 主要是由形状和坡度不同的地形面、地形线(地形面相交)和地形点等形态基本要素构成一定几何形态特征的地表高低起伏。
第十四章矿产预测和勘查评价矿产预测、勘查与评价是地质学的应用与实践,是矿床学理论与国民经济建设之间的桥梁,也是矿床学学科向外拓宽,与经济科学、管理科学、信息技术和勘查工程技术的交叉领域。
近年来矿产预测、勘查和评价三方面都已成为内容相当深广、方法技术性较强、发展很快的学科领域,本章从矿床学知识拓宽的角度,简要介绍其中的一些最基本的概念和方法。
第一节矿产预测一、矿产预测有关基本概念矿产资源(Mineral resources)是指在地壳内部或表面天然形成的固态、液态或气态堆积体,它们现在能够、或潜在地可以成为有经济价值的开采对象。
与第一章所论述的矿床概念比较而言,矿产资源是矿床的“超集”,是矿床概念向“潜在地可以成为有经济价值的开采对象”的拓宽,这一拓宽在一定程度上强调了矿产的经济属性。
矿产资源概念的明确,密切了矿床学、成矿规律和矿产预测研究与社会济经发展之间的联系,丰富了这些学科的研究内容,扩大了其应用范围。
矿产资源形势分析、矿产资源潜力评价和矿产资源规划,已成为成矿规律研究和成矿预测的新的服务领域。
成矿预测(Metallogenic prognosis)和矿产预测(Mineral resources prognosis)含义相似。
前者主要将矿产资源(或矿产地)作为地质实体,较强调从地质成因上研究矿床的形成、分布规律,通过研究成矿地质条件、找矿标志来评价一个地区或地段未知矿产资源的存在状况,包括潜在矿产资源的质量(矿种、矿床类型、开发利用条件)、数量(资源潜力-各级资源量乃至低级储量)和空间位置(找矿远景区或找矿靶区),故更多地属于地质学范畴;后者除了考虑矿产资源的上述地质属性,同时较多考虑其技术经济属性,即开发利用的可能性和可行性,故较多地具有经济内涵。
从对矿产资源勘查和预测的本质意义上讲,将二者分开使用更合适。
矿产资源评价(Mineral resources assessment)的含义与矿产预测有较大重叠,主要差别是前者更多用于小比例尺情况下,更强调矿产资源“量、质”的估计或评价;后者可指各种比例尺的预测,“位、质、量”并重。
第四篇矿产勘查与矿山地质工作矿产勘查与矿山地质工作是地质科学理论联系矿业实际的桥梁,通过本篇学习,要求能读懂、评审和应用地质资料,能与地质工作者密切合作,并掌握部分地质工作方法。
本篇将重点介绍矿产勘查中矿床的揭露工作、矿床地质调查资料的综合及研究、矿山地质工作以及地质资料的评审及应用等内容。
第十三章矿产地质调查研究概述地质调查是指对某一地区的岩石、地层、构造、矿产、水文地质、工程地质等地质特征进行的地质调查研究工作。
矿产地质调查是为寻找、评价和开发国民经济发展需要的矿产而进行的地质调查研究工作。
这是一个长期而连续的过程,贯穿于整个矿床的发现、基建和开采的全过程。
一、矿产地质调查研究的阶段性按我国目前实际的地质工作情况,矿产地质调查全过程大致分为区域地质调查、矿产勘查和矿山地质工作三个时期,其中,按国家标准《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766—1999)规定,矿产勘查工作又分为预查、普查、详查和勘探4个阶段。
1. 区域地质调查简称区调,是在选定地区的范围内进行全面系统的综合性地质调查研究。
它既是地质工作的先行又是基础研究工作,具有重要的战略意义。
21世纪我国开展的新一轮国土资源调查即属此种性质。
区调的主要任务是通过详细的地质填图为经济和国防建设、科学研究和进一步普查找矿提供基础地质资料,其工作详细程度一般为小比例尺(1∶100万,1∶50万)、中比例尺(1∶20万,1∶10万)和大比例尺(1∶5万,1∶2.5万)。
近年来开展的1∶5万区域矿产地质调查(简称矿调)是针对矿产资源的区调,目的性更为明确。
2. 矿产勘查工作按国家标准《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766—1999)规定,矿产勘查工作分为预查、普查、详查和勘探4个阶段。
该标准定义:(1)预查:依据区域地质和( 或) 物化探异常研究结果、初步野外观测、极少量工程验证结果、与地质特征相似的己知矿床类比、预测,提出可供普查的矿化潜力较大地区。
有足够依据时可估算出预测的资源量,属于潜在矿产资源。
(2)普查:是对可供普查的矿化潜力较大地区、物化探异常区,采用露头检查、地质填图、数量有限的取样工程及物化探方法,大致查明普查区内地质、构造概况;大致掌握矿体( 层) 的形态、产状、质量特征:大致了解矿床开采技术条件;矿产的加工选冶性能已进行了类比研究。
最终应提出是否有进一步详查的价值,或圈定出详查区范围。
(3)详查:是对普查圈出的详查区通过大比例尺地质填图及各种勘查方法和手段,比普查阶段密的系统取样,基本查明地质、构造、主要矿体形态、产状、大小和矿石质量,基本确定矿体的连续性,基本查明矿床开采技术条件,对矿石的加工选冶性能进行类比或实验室流程试验研究,做出是否具有工业价值的评价。
必要时,圈出勘探范围,并可供预可行性研究、矿山总体规划和作矿山项目建议书使用。
对直接提供开发利用的矿区,其加工选冶性能试验程度,应达到可供矿山建设设计的要求。
(4)勘探:是对已知具有工业价值的矿床或经详查圈出的勘探区,通过加密各种采样工程,其间距足以肯定矿体( 层) 的连续性,详细查明矿床地质特征,确定矿体的形态、产状、大小、空间位置和矿石质量特征,详细查明矿体开采技术条件,对矿产的加工选冶性能进行实验室流程试验或实验室扩大连续试验,必要时应进行半工业试验,为可行性研究或矿山建设设计提供依据。
3. 矿山地质工作是矿山基建和生产过程中对矿床继续进行勘探、研究和生产管理的地质工作。
其基本任务是为矿山的生产和建设服务。
矿山地质工作内容包括两部分:开发勘探和矿山地质管理。
其中开发勘探从时间上讲又分为两个阶段,即基建勘探和生产勘探。
习惯上,矿山地质工作主要包括生产勘探和矿山地质管理工作。
因此,在矿山地质工作时期也226有勘探工作,通常将矿产勘查工作和矿山地质工作时期的勘探统称为矿床勘探。
上面几个阶段的划分不是绝对的,随着经济政策的变动,具体操作都可能有变化。
例如2005年开始的危机矿山接替资源外围和深部找矿,就是为了扩大生产矿山远景而开展的普查找矿和勘探工作,这种工作是建立在长期的矿山地质工作上基础开展的。
在当前我国的矿业政策情况下,不少国营和民营企业在地质勘探期间开展采矿活动,这种情况下很难区分地质勘探和生产勘探。
二、矿床勘查的基本步骤在以上矿产地质调查研究的四个阶段中,对矿业开发工作者而言应重点了解二、三时期的工作,即矿产勘查和矿山地质工作时期的工作内容。
矿产勘查中的勘探阶段和矿山地质时期的生产勘探阶段,即矿床勘探的技术方法和工作过程,有很多相似的地方,基本上按以下三个步骤的工作进行。
1) 矿床的揭露工作:利用各种勘查工程手段(包括钻探和坑探),布置一定的勘查工程揭露矿体、近矿围岩和有关的地质构造,以便地质人员进行现场地质调查。
2) 现场地质调查工作:对已被揭露的矿体(矿化体)、围岩、地质构造等进行现场考察,以获取各种原始资料。
现场地质调查工作包括各种原始地质编录(观测、记录各种地质现象,并绘制原始地质图件),以及不同用途的矿产取样。
3)地质调查资料的综合及研究工作:对原始地质编录和矿产取样获得的第一手资料进行综合分析、整理和研究,其主要内容包括综合地质编录(编制综合地质图件资料等)、矿产储量计算和综合地质研究等,最终为矿山开发提供必要的图、文、表资料。
三、矿床地质调查阶段和矿山开发阶段之间的关系矿床地质调查和研究是矿山开发的基础,在进行地质调查研究过程中所积累的地质资料是矿山设计的依据。
在矿产勘查的预查、普查阶段,通过初步地质调查工作,找到质和量上符合国家需要的矿产,为详查和勘探提供基地和设计资料。
详查和勘探阶段则是通过多种手段对矿床的揭露和了解,获得一定资料,移交工业部门作为矿山企业技术设计的资料依据。
矿山投入基建后,直到投产和开采结束,这一整个过程都要进行矿山地质工作。
矿山的基建阶段,在地质条件不太复杂的矿山,矿山地质工作的主要内容一方面是熟悉地质勘探资料,确定今后生产勘探手段和工程布置、工程密度以及储量计算等方法,准备原图等;另一方面则要对基建井巷、基建硐室等工程开展地质调查和编录工作。
在地质条件复杂的矿山,除了同样要进行上述工作外,还要开展基建勘探工作,即对已有地质勘探资料,尚未能满足开采设计要求的首期投产地段,进行进一步的勘探,以满足开采设计的需要(对于是否一定要有“基建勘探”这个专门的地质调查研究阶段,有关部门尚有争论)。
在矿山基建基本结束投入生产后,应立即开展生产勘探工作,但这项工作也不是一次完成,而是分阶段进行的。
对于大型矿山和资源危机的矿山,深部和外围找矿工作一直在持续进行,矿山生产找矿、详查和勘探阶段不是截然可分的。
还必须指出,在以上整个过程中,矿山地质部门对于不起探矿作用的所有采掘工程,都要进行地质调查和编录工作。
227第十四章矿产勘查中的矿床揭露前已所述,矿产勘查工作分为预查、普查、详查和勘探4个阶段。
后3个阶段都有矿床的揭露工作。
普查阶段可采用露头检查、地质填图、数量有限的取样工程及物化探方法,大致掌握矿体(层) 的形态、产状、质量特征;详查阶段通过大比例尺地质填图及各种勘查方法和手段,较密的系统取样,基本查明地质、构造、主要矿体形态、产状、大小和矿石质量,基本确定矿体的连续性;勘探阶段对已知具有工业价值的矿床,通过加密各种采样工程,详细查明矿床地质特征,确定矿体的形态、产状、大小、空间位置和矿石质量特征。
矿床揭露中采用一定的工程手段,包括在地表的一定位置挖掘探槽和浅井,布置钻孔位置向地下深部打钻,有时在矿体上部掘进一定数量的坑道,通过这些勘查工程对矿体的揭露和调查研究,主要完成以下两项基本任务:1) 查明建矿及建厂的资源条件,即查明矿产资源的数量与质量。
如矿石或金属储量、矿石中主要有用组分、伴生组分、有害杂质的含量及分布情况、矿石的结构构造、矿石的类型和品级的划分以及矿石加工技术特性等,用以确定矿山建设投资、企业规模、服务年限、选矿及冶炼工艺流程,为资源的综合利用提供依据。
2) 探清矿床开采地质条件,包括查明各主要矿体的空间位置及地质构造条件,查清矿床中矿体的形状、产状、矿石及围岩的物理机械性质、矿床水文地质等开采技术条件。
为确定开采方案(露天或地下开采)、开拓方式、采矿方法,布置地表总平面图及地下井巷硐室,正确决定矿山防排水措施等矿山设计工作提供依据,同时也为以后矿山的基建和生产提供一定的地质资料。
第一节矿床的勘查类型按勘查的难易程度对矿床所划分的类型称为矿床的勘查类型。
划分矿床勘查类型的意义在于总结矿床勘探的经验,以指导类似矿床的勘探。
如对不同类型的矿床,选用不同的勘探手段、工程密度、工程布置方式以及勘探总工作量等方面提供参考。
世界上的矿床种类繁多,很难找到两个特点完全相同的矿床。
因此,在勘查工作中,应从本矿床的实际出发,灵活地参照相似矿床勘查类型的勘探经验,切忌生搬硬套。
划分勘查类型是为了正确选择勘查方法和手段,合理确定勘查工程间距,对矿体进行有效的控制和圈定。
应根据矿体规模、矿体形态复杂程度、内部结构复杂程度、矿石有用组分分布的均匀程度、构造复杂程度等主要地质因素确定勘查类型。
(1) 矿床规模的大小矿床规模大小是划分勘查类型的依据之一,它直接影响勘探和开采方法。
不同规模的矿床,其勘查类型就不一样。
一般来说矿床规模愈大,勘探比较容易,开采也较简单。
矿床规模主要根据矿石量(Fe、Mn、Cr等)或金属量(Cu、Pb、Zn、Ag、Ag等)大小来划分的。
对于不同矿种来讲,矿床规模的划分标准也不一样。
例如,大型铁矿的矿石量要求大于1亿吨,锰矿床要求大于1000万吨,而大型铜铅锌矿床则要求金属量大于50万吨。
详细划分可参见本篇参考文献[4~6]。
(2) 矿体形态勘探与开采的实践证明,对矿体形态变化控制的准确程度,是影响勘探成果精度的主要因素。
根据形态的复杂程度可分为:1) 简单矿体:层状、似层状、透镜状、脉状等矿体。
2) 复杂矿体:矿囊、矿瘤、矿巢、矿条等。
矿体厚度变化是决定矿体形态的主要因素,矿体形态的稳定程度可用厚度变化系数(Vm)来表示:V m=(σm/M)×100%, σm=[Σ(m i-M) 2/(n-1)]1/2 (14-1)式中 σm—厚度均方差;m i—不同测点样品厚度;M—矿体平均厚度;n—参加计算矿体厚度测点个数。
228根据矿体厚度变化系数,一般将矿体稳定程度分为变化很小的、变化中等的、变化很大的和变化特大的四类。
按此顺序,黑色金属矿床厚度变化系数依次为V m=5~30;V m=30~50;V m=50~80和V m>80。
有色金属矿床厚度变化系数依次为V m=5~30; V m=30~80;V m=80~100;V m>100。
(3) 矿石中有用组分分布的均匀程度表示矿石质量变化的大小,可用品位变化系数Vc来表示。