Khoáng sản, quặng. Phân biệt khoáng sản, đá và khoáng vật.

Khoáng sản, quặng. Phân biệt khoáng sản, đá và khoáng vật.

Câu 1: Khoáng sản, quặng Phân biệt khoáng sản, đá và khoáng vật Phân loại khoáng sản Mỏ khoáng, điểm khoáng và biểu hiện khoáng.

Trả lời:

- Khoáng sản: là các đá hoặc các thành tạo của khoáng vật phát sinh

từ những quá trình địa chất nhất định có thể đem sử dụng trực tiếp hoặc từ

đó lấy ra những kim loại,hợp chất hay khoáng vật dung trong nền kinh tế quốc dân

- Quặng: là những tập hợp khoáng vật trong đó chứa tổ phần có ích

đủ để thu hồi công nghiệp

- Khoáng vật là những vật thể kết tinh đồng nhất về lý học và hóa

học, được thành tạo từ những quá trình lý hóa tự nhiên

- Đá: là tập hợp của 1 hoặc nhiều khoáng vật tạo nên 1 thể địa chất

độc lập trong tự nhiên

* Phân loại khoáng sản: có 4 nhóm

- Khoáng sản kim loại: từ chúng có thể lấy ra các kim loại khác nhau hoặc các hợp chất của chúng có thể sử dụng trong công nghiệp Chúng được chia thành: kim loại đen, kim loại màu, kim loại quý, kim loại hiếm…

- Khoáng sản không kim loại (khoáng sản phi kim):có thể được sử dụng toàn bộ (đá xây dựng, đá vôi, muối mỏ…), ở dạng khoáng chất (kim cương, mica, ngọc…), được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, nông nghiệp, luyện kim, kỹ thuật và vật liệu xây dựng

- Khoáng sản cháy: bao gồm dầu mỏ, khí đốt, than đá và đá phiến cháy

- Nước dưới đất: gồm nước sinh hoạt, nước kỹ thuật, nước khoáng nước nóng

*Mỏ khoáng, điểm khoáng và biểu hiện khoáng:

- Mỏ khoáng:là nơi tập trung tự nhiên các khoáng sản về mặt số lượng,chất lượng và điều kiện kinh tế kỹ thuật đáp ứng nhu cầu khai thác và

sử dụng trong công nghiệp

- Điểm khoáng: là những tích tụ về khoáng sản, quy mô thường không lớn nhưng về chất lượng thì hầu như đáp ứng được yêu cầu công nghiệp

- Biểu hiện khoáng (biểu hiện quặng): là những tích tụ khoáng sản chưa được đánh giá về quy mô cũng như chất lượng và trong diều kiện hiện nay chưa được xem là đối tượng công nghiệp

- Điểm khoáng hóa: là nơi có biểu hiện khoáng hóa, quy mô nhỏ, chất lượng thấp

Câu 2: Các phương thức kết đọng khoáng vật trong quá trình tạo khoáng

Trả lời:

1 Kết tinh từ các chất khí (thăng hoa): Cùng với quá trình phun trào của dung nham tại các ống núi lửa và lỗ phun khí thường có nhiều chất hơi bốc ra Gặp vách đá lạnh chất khí đó bị thăng hoa và kết tinh thanh các khoáng vật rắn như lư huỳnh tự sinh, muối boảt…

2 Kết tinh từ magma nóng chảy: Khi chất nóng chảy magma nguội dần các khoáng vật có nhiệt độ nóng chảy khác nhau sẽ lần lượt kết tinh Như olivine, pyroxen, plagiocla kết tinh trực tiếp từ magma

3 Kết tinh từ dung dịch nước do sự bay hơi và quá bão hòa: khi nước

bị bay hơi nồng độ nước trong các dung dịch tăng dần, các muối khoáng lần lượt kết tủa khi nồng độ của chúng đạt tới độ bão hòa: halit, siavin, thạch cao

4 Phản ứng dung dịch rắn: nhiều khoáng vật hòa tan đều với nhau ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ cao Khi nguội đến nhiệt độ nhất định

chúng tách ly thành những tinh thể riêng biệt, cộng sinh với nhau: vàng và bạc tự sinh, magnetit và ilmenet

5 Tái kết tinh và tái tập hợp vật chất: Khi nhiệt độ và áp suất tăng cao nhiều loại đá và quặng ở trạng thái vô định hình, dạng keo và ẩn tinh sẽ bị tái kết tinh, không qua trạng thái nóng chảy lỏng:đá vôi kết tinh thành đá hoa…song song với quá trình này có thể tái tập hợp và tạo thành những khoáng vật mới:sét kết và đá phiến sét biến chất thành đá phiến kết tinh chứa andalusil,kianit…

6 Khoáng vật sinh thành do các phản ứng hóa học:

- Giữa chất khí với chất khí (tại những điểm có núi lửa hoạt động mạnh) tạo thanh: lưu huynh, hematite, pyrite

- Giữa chất khí và dung dịch lỏng: covelin

- Giữa chất khí với chất rắn: khí thoát ra từ lò magma tác dụng lên đá cacbonat

- Giữa dung dịch lỏng với nhau: những dung dịch có thành phần, độ

PH, t, nguồn gốc khác nhau gặp nhau có thể phản ứng với nhau

- Giữa dung dịch lỏng với chất rắn: xảy ra pư thay thế khi dung dịch tiếp xúc với đá hay quặng có trước

- Giữa các chất tan trong dung dịch với nhau: pư oxi hóa khử

7 Kết đọng khoáng vật do hóa lý của môi trường thay đổi và do đá vây quanh là chất xúc tác: khi P,T của dung dịch tạo khoáng thay đổi, tính chất hóa học của môi trường thay đổi một số khoáng vật sẽ kết đọng trên thành của khe nứt hoặc lỗ hổng dẫn đến sự hình thành khoáng vật

8 Kết đọng từ dung dịch keo: dung dịch keo là hệ phân tán gômg có

Dung dịch keo được duy trì khi các phần tử nhỏ của chất bị phân tán mang điện tích cùng dấu và nằm lẳng lơ, rải rác trong dung môi

9 Sự hấp thụ nguyên tố kim loại của một số vật chất rắn cũng là một nguyên nhân sinh thành khoáng vật:kaolin hấp thụ đồng tạo crizocol

10 Hoạt động của vi khuẩn và sinh vật có ý nghĩa rất lớn trong việc tạo nhiều nỏ khoáng trầm tích như mỏ:lưu huỳnh, sắt , đồng, mangan…

Câu 3: Hình thái các thân khoáng Cấu trúc bên trong của thân khoáng

Trả lời:

* Thân khoáng: là tích tụ khoáng sản có ranh giới rõ rang hoặc

chuyển tiếp dần với đá vây quanh

*Cấu trúc bên trong của thân khoáng:

- Các thân khóang có cấu trúc bên trong đồng nhất hoặc không đồng nhất Thân khóang có cấu trúc đồng nhất khi thành phần, hàm lượng tổ phần

có ích, cấu tạo, kiến trúc của quặng tương đối đồng đều trong toàn bộ thân khoáng Thuộc loại nay chúng có các thấu kính quặng cromit đặc sít hoặc xâm tán đều, nguồn gốc magma thật sự, các mạch pegmatit dạng vừa, các ổ quặng sắt trầm tích có cấu tạo trứng cá,các lớp đá hoa màu trăng sạch có kiến trúc hạt đều…

- Phần lớn các thân khoáng có cấu trúc bên trong không đồng nhất Cấu trúc phân đới ddooms, dăm kết, xuyên cắt, phân lớp…Trong đó cấu trúc phân lớp là dạng phổ biến

- Đặc điểm cấu trúc bên trong của thân khoáng phản ánh tính chất đơn giản và phức tạp của quá trình tạo khoáng, sự ổn định hoặc biến đổi về điều kiện và môi trường khoáng hóa ở mỏ khoáng hoặc than khoáng cũng như trong suốt thời gian tạo khoáng Cấu trúc bên trong của thân khoáng khác với cấu tạo quặng: cấu trúc bên trong của thân khoáng là đặc điểm hình thái

của các đới khoáng hóa,cấu trúc bên trong của than khoáng có tính vĩ mô hơn so với cấu tạo quặng

*Hình thái các thân khoáng: có hình dạng rất đa dạng Dựa trên sự

phát triển theo các chiều trong không gian có thể phân chia các dạng than khoáng làm 3 dạng chính:

1) Dạng đẳng thước: phát triển theo cả 3 chiều trong không gian, có chiều dài, chiều rộng, chiều cao xấp xỉ bằng nhau Thuộc dạng này có các bướu, ổ, bướu mang mạch xâm nhiễm

- Bướu khoáng có dạng méo mó trên bình đồ cũng như trên mặt cắt thẳng đứng Kích thước mỗi chiều từ vài chục đến vài trăm mét

- Túi khoáng: có kích thước tương đương với bướu, được thành tạo theo kiểu lấp đày các hố karato có đáy hình long chén hoặc hình phễu, mỏ phong hóa tàn dư

- Ổ khoáng: thực chất là các bướu khoáng nhỏ có kích thước từ vài met thậm chí vài chục centimet

- Bướu mạng mạch-xâm nhiễm (stovec): là những khối đá dạng đẳng thước, méo mó chứa nhiều mạch quặng dày và mỏng đan xen nhau thành mạng lưới

2) Các thân khoáng dạng ống: chỉ phát triển theo một trục trong không gian Trục kéo dài của ốngcos thể khá thẳng hoặc đôi khi hơi uốn lượn, gẫy khúc Thiết diện của ống có hình tròn, hình bầu dục, thấu kính dẹp hoặc các hình méo mó khác Chiều sâu của ống khoáng thẳng đứng thường tư vài trăm đến vài nghìn mét Thân khoáng dạng ống có thể sinh thành trong các ống phun nổ núi lửa Điển hình là các ống kimbeclit chứa kim cương, vàng (Pháp), chì, kẽm (châu phi, Nam Phi)

3) Cỏc thõn khoỏng dạng tấm: phỏt triển theo 2 chiều trong khụng gian(chiều dai, chiếu rộng),chiờu dày cú kớch thước nhỏ hơn hẳn Cú cỏc vỉa khoang, mạch khoỏng

- Vỉa khoỏng: đặc trưng cho mỏ trầm tớch than và khoỏng sản phi kim Những thõn khoỏng thay thế trao đổi phỏt triển theo những vỉa đỏ trầm tớch riờng biệt mang tớnh chất hàm khoỏng dạng vỉa Vỉa khoỏng đụi khi cũn tỏch thành tập cỏch biệt nhau bởi những phõn lớp đỏ Cú 2 loại: Vỉa đơn giản (khụng cú phõn lớp đỏ xen kẹp) và vỉa phức tạp (cú ) đường phương, hướng dốc, gúc dốc, chiều dài theo đờng phơng và hớng dốc, độ dầy

Vỉa dốc >45o và vỉa thoải <45o

+ Các chỉ tiêu: độ dầy công tác, độ dầy khai thác, độ dầy hữu ích, hệ số sản phẩm

- Mạch khoáng: đơn giản (khe nứt độc nhất chứa KH, dạng tấm) và phức tạp (chùm khe nứt, đới dập vỡ và tách phiến)

Các loại mạch phức tạp: dạng thấu kính, dạng xâu chuỗi, dạng đăng ten, gắn buồng, bậc thang, tách lá, lông chim, cành cây, đuôi ngựa, dạng lới, dạng yên ngựa

Cõu 4: Thành phần khoỏng vật của quặng

Trả lời:

1 Kộm phổ biến hơn (Clark thấp), chủ yếu tạo thành cỏc loại quặng

và mỏ khoỏng kim loại

2 Vành điện tử ngoài cựng của ion cú 16 e đối với cỏc nguyờn tố kim loại điển hinh

3 Cú khuynh hớng phõn tỏn trong điều kiện ngoại sinh (riờng Fe, Mn, U, cú thể tạo thành những mỏ trầm tớch lớn) Một số nguyờn tố kim loại cú thể tớch tụ trong đới ụxi hoỏ

4 Dễ tập trung cao trong điều kiện nội sinh (VD: trong các mỏ chi-kẽm hàm lợng Pb, Zn cao gấp hàng nghin lần số clark)

5 Thờng tạo thành các sunfua, arsenua, antimonua Riêng Fe, Mn, Cr,

U, Sn, có thể tạo thành các oxit Các kim loại khác ở đới biểu sinh có thể tạo thành các ôxit, cacbonat, sunfat Au, ag, Pt, Ir, Pd, Cu, Bi, As, s có thể xuất hiện dới dạng tự sinh

6 Các Kv do các nguyên tố tạo quặng tạo thành thuộc các hệ tinh thể

có độ đối xứng cao, ô mạng tinh thể có liên kết yếu, độ cứng nhỏ, không trong suốt, ánh cao (kim loại và bán kim) và tỷ trọng cao

Cấu 5 : Kiến trúc và cấu tạo quặng

+ Cấu tạo quặng (texture): được quy định bởi sự sắp xếp trong không

gian của các tập hợp khoáng vật, có hình dạng, kích thước, thành phần và kiến trúc khác nhau Phân biệt:

.Cấu tạo thô (megatexture): tạo nên từ các tập hợp KV rất lớn, quan

sát đợc ngay tại vế lộ

.Cấu tạo vĩ mô: xác định bằng mắt thờng trong các mẫu cục mài láng .Cấu tạo vi mô: xác định bằng KHV.

+Kiến trúc (structure): đợc quy định bởi hình dạng, kích thớc và

ph-ơng thức kết hợp các hạt khoáng vật hoặc các mảnh KV Phân biệt:

.Kiến trúc vĩ mô: quan sát trong các tập hợp KV lớn bằng mắt thờng

và

.Kiến trúc vi mô: trong các tập hợp KV nhỏ, dới KHV.

+Như vậy, quặng được tạo nên từ các tập hợp KV, các tập hợp KV tạo nên từ các các thể KV, mảnh KV hoặc các phân tiết keo

+Kiến trúc - cấu tạo quặng phản ánh điều kiện thành tạo quặng (hoá lý

và địa chất), phương thức kết đọng KV, diễn biến quá trình tạo khoáng và các biến đổi về sau…

+Nghiên cứu KT - CT quặng cho phép:

.Xác định điều kiện thành tạo, nguồn gốc, tiến trình tạo khoáng

.Xác lập công nghệ gia công và làm giầu quặng

Câu 6: Các yếu tố quyết định sự tập trung và phân tán của các nguyên

tố hóa học( các yếu tố di chuyển)

Trả lời:

1) Các yếu tố bên trong làm di chuyển nguyên tố

a) Mối liên kết giữa các nguyên tố: ảnh hưởng đến cường độ, độ tan nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các đơn chất và hợp chất hóa học

- Mối liên kết ion hay liên kết dị cực làm chúng có độ cứng lớn và nhiệt độ nóng chảy cao Nhiều chất tan trong nước và dung môi có hằng số điện môi cao

Mối liên kết cộng hóa trị hay liên kết nguyên tử làm khoáng vật khá bền vững về cơ học thường khó di chuyển

- Mối liên kết kim loại của những khoáng vật làm chúng có khả

năng dẫn điện dẫn nhiệt tốt và có ánh kim mạnh.Nên chúng khó tan trong nước và khó di chuyển:Cu,Au,…

- Mối liên kết phân tử có sức gắn hợp yếu ớt nhất Chất có mối liên

kết phân tử thường kém bền vững,có độ cứng nhỏ,dễ nóng chảy,dễ di chuyển

b) Năng lượng ion húa: là năng lượng cần thiết tối thiểu để tỏch điện

tử vành ngoài cựng khỏi nguyờn tử trung hũa và biến nú thành cation

.Đối với mỗi nguyên tố, khi W càng cao và ri càng nhỏ thì thế ion hoá càng lớn

.Khi tỷ số rnt/ri càng giảm thì nguyên tố càng dễ kết hợp với S, Se, Te,

đồng thời ái lực của nó với O càng giảm

.Khi các điều kiện khác nh nhau, nếu ri càng lớn thì độ hoà tan của các hợp chất càng tăng, độ cứng, Tnc, Tsôi của chúng càng giảm: các hợp chất càng dễ di chuyển

.Tính tan: Sự di chuyển của các nguyên tố phụ thuộc rất nhiều vào độ hoà tan của các hợp chất của chúng Độ hoà tan phụ thuộc vào nhiều yếu tố (tính liên kết, E mạng tinh thể, bán kính, hoá trị, ), đặc biệt là thế ion (V/ri) …

.Tính chất của các hợp chất: hợp chất bền vững thì khó di chuyển;

Nhiệt lợng sinh thành hợp chất càng lớn càng kết tinh sớm và càng bền vững (các ôxit > các sunfua và halogenua)

.E ô mạng tinh thể: E cần để tách 1 phân tử gam chất kết tinh thành

các ion Hợp chất có E lớn thì bền về cơ học và hoá học, khó di chuyển (MoS2->FeS2->ZnS->PbS->HgS)

.Tính phóng xạ: sản phẩm phóng xạ có thể dễ di chuyển nh He hoặc

khó nh

2.cac yeu to ben ngoai

Các yếu tố này liên quan đến các điều kiện hoá lý của môi trờng địa chất (T, P, X, pH, Eh, ) …

+T:

.Làm thay đổi trạng thái vật chất, phân dị Tnc và T sôi và ảnh hưởng

đến sự di chuyển

.T tăng làm tăng khả năng hoà trộn lẫn nhau, tăng tốc độ phản ứng

.T thay đổi làm thay đổi chiều hớng phản ứng hoá học

+P: ảnh hưởng rõ rệt đến các quá trình khoáng hoá nội sinh, quyết

có sự thay đổi thể tích các chất)

Khi P bên ngoài giảm, các dung dịch hậu magma giải phóng khỏi khối magma

+Nồng độ: Nồng độ VC càng cao thì khả năng di chuyển càng lớn (từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp)

Khi nồng độ > độ hoà tan, VC sẽ kết tủa -> pha rắn

Hiệu ứng thấm lọc: ϕ = dm/Cdv, trong đó: ϕ - hệ số thấm lọc, dm – khối lợng chất tan thấm qua; dv – khối lợng dung dịch thấm qua

Theo Corjinskij: VA = ϕ.Vo, trong, đó: VA – tốc độ di chuyển của

K = [A]α x [B]β / [C]γ x [D]δ

Eh:

.Làm thay đổi trạng thái hoá trị, làm độ tan của chúng tăng lên hoặc giảm đi, ảnh hởng đến khả năng di chuyển

.Trong những điều kiện khác nhau của vỏ Trái đất, các nguyên tố có mức độ ôxi hoá và độ ổn định khác nhau:

.Các ion hoá trị tơng đối thấp đặc trng cho điều kiện T cao (magma): Ti3+, V3+, Se2+, Te2+…

.Các ion hoá trị cao ổn định trong điều kiện biểu sinh: V5+, Mn4+, Mo6+, Cr6+, Co3+, Ni3+…

.Các ion có nhiều trạng thái hoá trị

.Thờng một nguyên tố dễ tập trung trong điều kiện ôxi hoá thì sẽ phân tán trong điều kiện khử và ngợc lại

+pH của dung dịch nớc quyết định sự kết đọng hay di chuyển của các hợp chất hoá học: Mg(OH)2 Mn(OH)2 Ni(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3

10,5 8,5 – 8,8 6,7 5,5 4,5 – 2 4,1

+Các yếu tố khác: Sức hút mặt ngoài của các hạt vật chất, hoạt động của sinh vật và vi sinh vật

Các yếu tố di chuyển bên ngoài và bên trong luôn có quan hệ tơng hỗ với nhau, cùng quyết định chiều hớng di chuyển (phân tán hay tập trung) của các nguyên tố

Cõu 7: Vật chất khoỏng hay khoỏng chất cấu thành khoỏng sản núi chung và quặng núi riờng đều cú những cấu tạo và kiến trỳc tương ứng

Cấu tạo quặng được xỏc định bởi sự phõn bố ko gian của cỏc tập hợp

kv hoặc hợp kết kv được pb với nhau về hỡnh dạng kớch thước và kiến trỳc

Kiến trỳc quặng : được xỏc định bởi kớch thước, phương thức liờn

kết cỏc kv hoặc cỏc mảnh vỡ của chỳng trong cỏc tập hợp hoặc hợp kết kv riờg biệt với nhau trong k gian

Giữa ct và kt quặng cú sự pb với nhau về nguyờn tắc Đơn vị hỡnh thỏi khi nghiờn cứu ct quặng là tập hợp kv, cũn đơn vị hỡnh thỏi khi nghiờn cứu kt quặng là cỏ thể kv hay mảnh vụn,tiểu phõn keo của khoỏng

Tập hợp kv là thể liờn kết của nhiều hạt khoỏng vật hay nhiều tiểu phõn dạng keo của kv

Cú thể coi quặng là một tập hợp lớn tương đối phức tạp,do nhiều tập hợp nhỏ cỏc kv khỏc nhau về hỡnh dạng,kớch thướcmtp,kt hoặc nhiều màu sắc kết thành

Quặng cú thể gồm một hoặc nhiều tập hợp kv