地球科学概论B 第十二章 地球的资源.ppt

1 第十二章地球的资源 2 自然资源人类从自然界直接获得的各种用于生活和生产的物质和能量 我们所依赖的全部自然资源取自于地球 除太阳能外 地球资源的种类很多 其中按形成原因和主要成分特征等分为 矿产资源 能源 土地资源 水资源和生物资源 3 可再生资源不可再生资源 4 第一节矿产资源一 矿产资源与矿床二 矿产资源的种类 分布与前景 5 矿产 资源 泛指自然界里一切埋藏于地下 或分布于地表 的可供人类利用的矿物或岩石资源 矿产在地壳中的集中产地 矿床 一 矿产资源与矿床 6 矿床指地壳中由地质作用形成的 其中所含某些物质成分的质和量符合一定的经济技术条件的要求 能为国民经济所利用的综合地质体 7 矿床的概念包括地质和经济技术条件两方面的涵义 随着经济的发展和技术的进步 将来有可能作为矿产加以利用 即现今不是矿床的地质体未来可能成为矿床 8 矿体 指占有一定的空间位置并具有一定形状 产状和大小的矿石堆积体 是矿床的主要组成部分 一个矿床由一个或多个矿体组成 矿体内部不符合工业要求的岩石称为夹石 9 10 矿石 是从中可提取有用组分 元素 化合物或矿物 的矿物集合体 是矿体的主要组成部分 一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成 11 矿石矿物是指可被利用的金属或非金属矿物 如铜矿石中的黄铜矿 斑铜矿和孔雀石 脉石矿物是指现阶段不能利用的矿物 如铜矿石中的石英 绢云母 绿泥石等 12 13 14 品位 矿石中有用组分的含量 大多数金属矿石以其中所含金属元素或氧化物的质量百分数表示 大多数非金属矿石以其中有用矿物或化合物的质量百分数表示 贵金属以 g t 表示 砂矿以 g m3 表示 15 母岩 指提供主要成矿物质的岩石 如形成纯橄榄岩和辉长岩过程中可分别结晶分异出铬铁矿和钒钛磁铁矿 这样形成的纯橄榄岩和辉长岩就分别是该铬铁矿和钒钛磁铁矿矿体的母岩 16 围岩 指矿体周围的岩石 矿体与围岩的界线通常是清楚的 但有时逐渐过渡 这时只能依靠取样和化学分析数据 按工业指标的要求来圈定矿体边界 17 18 成矿作用在地球演化过程中使分散在地壳和上地幔中的元素相对富集而形成矿床的作用 19 成矿作用是地质作用的一部分 按作用性质和能量来源不同 可分为内生成矿作用 外生成矿作用和变质成矿作用三大类 相应形成的矿床分别称为内生矿床 外生矿床和变质矿床 20 内生成矿作用主要由地球内部能源的影响而产生的各种形成矿床的作用 岩浆在活动过程中携带本身及围岩中的成矿物质向地壳浅部运移侵入 随着温度 压力逐渐降低 在不同温度 不同压力和不同地质构造条件下 由岩浆分异作用产生的或由岩浆分泌出来的气液物质逐渐冷凝沉淀 使有用元素富集而形成内生的各类矿床 包括岩浆矿床 伟晶岩矿床 夕卡岩矿床 热液矿床和火山矿床等 21 内生矿床理想综合示意图1 岩浆矿床 2 伟晶岩矿床 3 夕卡岩矿床 4 热液矿床 5 次火山岩矿床 22 外生成矿作用主要由太阳能的影响 在岩石圈上部 水圈 大气圈和生物圈的相互作用过程中导致在地壳表层形成矿床的作用 外生矿床的成矿物质主要来源于地表的矿物 岩石和矿床 其次是生物有机体和火山喷出物 在各种外营力作用下 地表的岩石或矿床发生物理 化学变化 结果有用物质或在原地聚集成矿或被介质搬运至适当环境富集成矿 外生矿床包括风化矿床和沉积矿床 23 变质成矿作用在变质作用条件下形成矿床的作用 由于地质环境的改变 温度和压力的增高 内生矿床 外生矿床以及某些岩石的矿物成分 化学成分 物理性质 结构构造以及矿体的形状和产状等发生一系列的变化 最后使有用物质富集或进一步富集而形成各种矿床 即变质矿床 变质矿床包括接触变质矿床 区域变质矿床和混合岩化矿床 24 二 矿产资源的种类 分布与前景 一 矿产资源的种类及分布目前 世界上已知矿产1150多种 按矿产性质和工业用途可分为金属矿产 非金属矿产和可燃有机矿产 划归能源类型 25 1 金属矿产可提取某种金属元素的矿产资源 按工业用途分 1 黑色金属矿产 铁 锰 铬 钒 钛等 2 有色金属矿产 铜 铅 锌 铝 镁 镍 钴 钨 锡 钼 铋 锑 汞等 3 贵金属矿产 金 银 铂 钯 锇 铱 钌 铑等 4 放射性金属矿产 铀 钍 镭等 5 稀有 稀土和分散金属矿产 钽 铌 锂 铍 锆 铯 铷 锶 镧 钕 钐 钇 锗 镓 镉 硒 碲等 26 金属矿产提供工业使用的主要是金属元素 元素的克拉克值通常都比较低 必须通过成矿作用才能富集成具有工业开采价值的矿石 27 许多矿物都含有金属元素 但只有其中的某些矿物才具有工业价值 如开采铁的矿物只有磁铁矿 赤铁矿 褐铁矿 菱铁矿4种 适合开采金的矿物主要是自然金 银金矿 碲金矿3种 28 29 锡石 SnO2 氧化物 30 31 32 目前世界上已探明的金属矿产59种 应用最广泛的有铁 铜 铅 锌 金 钨等 金属矿产资源在地理上的分布不均衡 如铁矿主要分布在前苏联 巴西 加拿大 澳大利亚和美国 铜矿主要分布在智利 美国 前苏联 赞比亚和加拿大 金矿主要分布在南非 前苏联 美国和澳大利亚 33 我国已探明的金属矿产50多种 其中钨 锡储量分列世界第一 二位 我国金属矿产分布也不均衡 铁矿主要分布在辽宁 冀东 川西等地 铜矿主要分布在川滇 西藏昌都 山西中条和长江中下游等地区 铅锌矿主要分布在南岭 川滇和秦岭 祁连山 金矿主要分布在山东 青海等地 钨矿主要分布在南岭地区 34 大冶铜录山铜矿 铜录山铜矿 35 2 非金属矿产可提取非金属元素及其化合物或可直接利用的非金属矿物及其集合体的矿产资源 工业上除少数非金属矿产是用来提取某种非金属元素 如硫和磷等 之外 大多数非金属矿产是直接利用矿物或矿物集合体的某些物理 化学性质和工艺特性 36 非金属矿产是人类最早利用的一种矿产 石器时代的石刀 石斧 新石器时代仰韶文化的彩陶 现在人类对非金属矿产的需要量已远远超过同期对金属矿产的需要量 37 非金属矿产按工业用途分 1 冶金辅助原料 萤石 菱镁矿 耐火粘土 白云岩 2 化学工业及化肥工业原料 磷块岩 黄铁矿 钾盐 3 工业制造业原料 石墨 金刚石 云母 石棉 4 压电及光学原料 压电石英 冰洲石和萤石 38 非金属矿产按工业用途分 5 陶瓷及玻璃工业原料 长石 石英 高岭土 6 建筑材料及水泥原料 砂石 石灰岩 大理岩 石膏 花岗岩 7 宝石及工艺美术材料 刚玉 水晶 石榴子石 叶蜡石 蛇纹石 孔雀石 电气石 绿柱石 橄榄石 39 40 41 非金属矿产具与金属矿产不同的特点 表现为 组成非金属矿产的主要元素O Si Al Ca Na K等 克拉克值高 故矿种多 分布广 储量大 利用方式多 除少数矿种用来提取非金属元素或化合物外 大多数矿种可直接利用某些矿物 矿物集合体和岩石的某些物理 化学性质和工艺特性 一矿多用 如膨润土 高岭土等粘土矿物既可作耐火材料和陶瓷原料 又可作填充料 涂料等 石灰岩可依据其不同性能用作电石 水泥 化工 熔剂 建材等原料 42 尽管非金属矿产矿种多 分布广 但对于某些开采生产技术要求较高 工艺性质特殊的矿种在世界上的分布也有局限性 如金刚石主要分布在扎伊尔 博茨瓦纳 澳大利亚 重晶石主要分布在美国 印度和加拿大 43 我国是世界上非金属矿产种类比较齐全的少数国家之一 目前已探明储量的非金属矿产约80种 产地4500多处 其中硫铁矿 石墨 重晶石 高岭土 叶蜡石 石膏 硅藻土 玻璃原料 大理岩和花岗岩等20多种在国际上占优势 沸石 珍珠岩 硅灰石 粘土等几十种非金属矿产可望成为国际优势矿产 44 中国矿产资源 据 中国矿产资源报告 97 98 统计 到1997年底 已找到矿产153种 含209个亚矿种 矿产地达20多万处 在已开发的153种矿产中 有20多种的探明储量居世界前列 占第一位的有钨 锡 铋 锑 稀土 石墨 滑石 重晶石 菱镁矿等 第二 三位的有钼 铅 锌 煤 钒 萤石 膨润土 芒硝等 45 中国矿产资源 中国已探明的矿产资源种类比较齐全 资源总量比较丰富 煤 铁 铜 铝 铅 锌等支柱性矿产都有较多的查明资源储量 煤 稀土 钨 锡 钼 锑 钛 石膏 膨润土 芒硝 菱镁矿 重晶石 萤石 滑石和石墨等矿产资源在世界上具有明显优势 46 中国人均矿产资源拥有量在世界上处于较低水平 我国的矿产资源总量占世界第3位 人均拥有量仅及世界人均拥有量的58 排名第53位 金刚石 铂 铬铁矿 钾盐等矿产资源供需缺口较大 47 二 矿产资源前景二次世界大战后矿产品种显著增加 至80年代初期元素周期表中可提取利用的元素已由40年代的30多个增加到70多个 工业上利用的矿物占已知2500种矿物的15 1976年世界开采的矿石量超过120亿吨 连废石在内总开采量达1000亿吨以上 近30年来 世界矿产开采量的增长速度显著加快 1961 1980年间 铁矿石开采量占20世纪以来80年中总产量的近55 钾盐占67 铝土矿占近80 48 矿产资源总体上属于不可再生的有限资源 矿产资源分布极不均衡 即使是国土面积居世界前列的国家 也不可能在所有矿产资源上完全自给自足 49 在目前经济技术条件下可利用的矿产资源量称为储量 许多矿产都有比储量大得多的资源量 50 随着找矿工作的继续进行和科学技术的不断进步 一些潜力资源和未经发现资源将转化为储量 而且还会发现很多新类型矿床与矿产新来源 51 新的地质理论和找矿技术寻找隐伏矿 深部矿 新类型矿床 根据开采 冶炼等方面成就重新评价已知矿床的储量与研究老矿区潜力 也具重要意义 52 减少矿床开采时的损耗 降低开采利用成本 回收利用各种金属或其它材料 也是解决矿产资源不足的重要途径 53 综合开采利用矿床的方法今后将日益普及 目前有些国家伴生产品的增长速度已超过主要产品的增长速度 综合利用是钴 银 铋 铼 镉 硒 碲 锗等矿产的主要来源 如在我国攀枝花铁矿 钒 钛伴生矿产已开始被利用 54 滨海砂矿是独居石 钛铁矿 磁铁矿 锆石 磷钇矿等的重要来源 也是优质硅砂的基地 世界上约96 的金红石 80 的独居石 75 的锡石 30 的钛铁矿都产自滨海砂矿 阿拉斯加海滩上的金和铂 南非的奥兰治河入海口沿岸浅滩的金刚石 印度尼西亚砂矿中的锡石 普通的砂和砾石 用作建筑材料 55 我国长约18000km海岸线的一半以上是砂质海岸 已发现了 多种滨海砂矿 其中形成可开采矿床的就有锆石 锡砂 独居石 钛铁矿 磷钇矿 铬铁矿 磁铁矿 铌钽铁矿 金红石 砂金 金刚石 石英砂等 种 56 各类砂矿 个 其中大型矿床 个 中型矿床 个 小型矿床 个 各类砂矿总地质储量达 万亿吨 现已探明储量 钛铁矿 万吨 锆英石 万吨 磁铁矿和 万吨 独居石 万吨 金红石 万吨 磷钇石 万 锡石 万吨 57 海底含金属软泥 锰结核与大洋中脊上的块状硫化物矿床都可能成为开采对象 海底锰结核含锰约35 铁18 5 镍和铜各1 左右 钴0 5 还含有可供利用的钛 钒 铅 锌等元素 具很高的开采价值 估计海底锰结核总量达3万亿吨 所含锰 镍 铜 钴四种金属总量分别是陆地储量的200 320 40和1000余倍 而且现在还以每年增加1000万吨结核的速度继续堆积 58 多金属结核 分布在远洋海底 含有锰 铁 铜 钴 镍 钛 钼等多种金属元素 我国从1976年开始在赤道附近的太平洋水域考察 已获得75000km2的优先开发权 59 金属硫化物 在大洋中脊海底扩张地带 由地幔的热液 黑烟囱 沉淀而成的 其含量一般已达到品位 当岩浆自海底喷出时 携带了各种有用元素的气体挥发分就可以与海水结合 迅速冷凝 堆积在海底形成富含贵金属或有色金属的 黑矿 或其它硫化物矿床 热水溶液喷出海底 常在海底构成 黑烟囱 60 61 海底还有大量磷酸盐 重晶石 沸石 海绿石 红色粘土 可提供锰 镍 铜 钼 钴等资源 可能还有铀 等