能源金屬專題：礦產如何被挖出來的？

考慮到今天要去搞大宗的外貿公司報到，睡不著先看看基礎，

能源品

（煤炭石油）和

金屬品

（黑色、有色、貴金屬等）是重要的上游，也是期貨交易的熱門品種，掌握基礎對理解眾多上市公司業務至關重要，銀行、基金等機構也會招募硬核的大宗專家。

之前在xx財富實習，天天寫營銷文追熱點，有點積累但其實對行業還是淺顯認知，畢竟沒有實體的經驗，面試答辯也得不到真正機構的認可，所以淺顯的營銷文不看了，資料繁多反而牽扯精力，貌似什麼都瞭解，其實什麼都不深，先把基礎一點點讀完再說。

地質學和礦業

地質學是關於地球的科學，而

應用地質學被採礦行業廣泛運用，首先用於礦產勘探，其次是如何經濟地提取出關鍵物質。

基礎地質學

概念科普：礦物、礦藏、礦石

地殼中含量最的的5類元素是氧、矽、鋁、鐵和鈣。這些元素結合在一起，再加之其他元素，形成化合物，最終構成被稱之為

礦物

的固體結晶物。

礦物積聚在一起，數量夠多時，就可稱之為“

礦藏”

。

成礦可稱之為

礦石

，即礦物數量或噸量足夠多，而且質量（即品味）較好，具有開採經濟價值。

透過礦藏開採，可獲得銅、黃金等金屬，或煤炭等大宗商品。

金屬根據用途或性質可進行分類，下圖列出不同種類的金屬，並舉例說明

地球週期

板塊在地球表面移動，往往決定礦藏位置

地球年齡已超過 40 億年，自誕生以來地球的發展過程對礦藏如何形成以及形成位置具有重要意義。

板塊構造學

是解釋礦藏形成的重要理論之一。

板塊構造學也是大陸漂移說的基礎，即承載地表的板塊在地幔上方移動，板塊之間或分離（即

離散板塊

）或靠攏（即

碰撞或會聚板塊

）。

在離散板塊之間，新物質從地球內部噴發至地表，而在碰撞板塊之間，一個板塊可能探至另一板塊下方，形成地表褶皺。

這將導致地球內部的溫度和壓力升至極高，可能引發地震、火山活動以及在臨近板塊之間出現大量高熔岩石流體。板塊會聚也可能導致山系形成，當板塊之間擠壓或一個板塊探至另一個板塊下方，會抬高另一個板塊。

三大類岩石

地球最外一層——地殼中有三大類岩石，依成因可分為

火成岩、沉積岩

和

變質岩。

沉積岩通常生成能源礦

（煤炭和石油），而

金屬礦往往

（但並非僅僅）與

火成岩和變質岩相關

。

能源礦與金屬礦

岩漿從地殼深處湧出，形成火成岩

源於地殼深處的熾熱物質被稱為

岩漿

。隨著岩漿上升，其溫度可能下降，並固化成

火成岩

。

這個過程可能是侵入式的 (即岩漿在其它岩層下方就已固化)，也可能是噴發式的 (即岩漿升至地表並噴發出來，如透過一座火山)。

地表岩石被侵蝕後沉積固結，形成沉積岩

地質旋迴的中間階段是由

侵蝕

引起的。已形成的岩石因

物理

（如風力、水或冰）或

化學

作用（水可能分解岩石中的一些物質）可能被侵蝕。然後，被剝離的物質會被風、水或冰帶走，也可能形成鬆散的物質（例如在冰川盡頭、河岸、河床或沙灘）。隨著這些鬆散的物質聚集沉積，就構成了

沉積岩

。

變質岩是在地殼內部高溫高壓情況下生成

地質旋迴的最後階段，即已形成的火成岩和沉積岩在地殼深處被加熱和加壓後，形成

變質岩

。這可能發生在會聚板塊區域，岩石在很高的溫度和壓力下被推擠在一起，也可能是地殼深處的高熱火成岩材料侵入。

地質旋迴

成巖過程和結構

沉積層變形，即褶皺

沉積物沉澱通常構成相對水平的岩層，但隨著時間推移，在壓力的作用下岩層可能變形，呈現波紋狀起伏。這就是

褶皺

。描述岩層的取向可用

走向

和

傾角

兩個指標。為便於理解，可參照斜插入水槽中的木片，木片和水面交接的線即為走向，而木片和水面的夾角就是傾角。

火成岩主要有三種形態

火成岩主要有三種形態。最簡單的形態就是

岩基

，大片岩漿在地殼深處冷卻成巖。但有小片的火成岩物質也可能從大片中分離，受高溫高壓推動侵入較老的火成岩、沉積岩和變質岩，這些

侵入體

也被稱為

巖牆

（侵入體垂直切入圍巖層面）或

岩床

（侵入體與圍巖平行）。隨著火成岩巖體冷卻，可能形成礦帶，不同的礦物冷卻時間不同，停留的岩層也不同。

變質作用可以掩蓋岩石原有的特性，形成新的礦物

變質岩是火成岩、沉積岩或其它變質岩經過極端的化學或物理變化後形成的，原來岩石的特性已難以分辨。經過高溫高壓，可以形成新的礦物，且性質穩定。

礦物通常集中在岩石裂縫附近

裂縫在岩石中很常見。如果裂縫足夠大，兩邊相對移位，可稱之為

斷層

。如果眾多的平行小裂縫構成斷層，可稱之為

剪下帶

。

礦物

通常集中在

剪下帶和斷層

中。

不同種類礦物

尾礦因礦物含量低，已不具經濟價值

礦物可分為兩大類：一是脈石礦物，如石英和長石，大多也可被稱為

尾礦

（選礦過程中的廢棄物），二是

礦石礦物

，含有具開採價值的金屬等。但不能說脈石礦物就一定不含有具開採價值的金屬，事實上有些脈石礦物的金屬含量或礦物結構均決定其具有經濟價值。

主要金屬和礦石礦物

礦床的形成

礦床可透過許多種方式形成

今天開採的大多數礦床都是幾億年或幾十億年前形成的，礦物含量比例已達到可開採的水平。

礦物勘探

近年來勘探發生了很大變化

近年來隨著衛星和電腦技術的應用，礦物勘探發生了很大變化。許多國家透過官方地質調查，已製作了區域地質地圖。這些報告和地圖可為尋找礦物提供豐富的資訊，雖然許多地區從未獲得實地勘探。

藉助衛星或飛機的遙感技術重要性大增

近年來，

遙感

技術的重要性大增。所謂遙感，就是採用衛星和飛機傳回的航空攝影或雷達影象獲取資訊。這種技術在識別斷層等大型地質結構方面非常有用。

地球物理特性，如磁場、引力場和電場等，有助於勘探

地球物理學

透過遙感地球的物理性質，關注異常之處。地球磁場、電場或引力場等物理性質會被測算，不同種類岩石的磁場、引力均不同。在一個大範圍內，感應器可以裝在飛機或船隻上，而在小範圍內，地質物理學工作人員可隨身攜帶感應器。所獲得數值即可繪出地圖，用等高線描出不同的水平，就像地形圖那樣。

水化學對勘探地質學家也有幫助

地球化學

也廣泛引用於勘探工作。地球化學調查可追蹤土壤或水面異常高的化學物質濃度。地球化學家們通常基於特定元素的相對遷移率以及導致遷移的過程，追溯金屬的來源。他們會對水、土壤、基岩等物質進行取樣，分析尋找特定元素，並繪製成圖。

不同種類的礦床

常用的地球物理學方法

採集地表附近樣本，分析岩石成分

隨著勘探隊離目標礦藏越來越近，他們會採用小規模的勘探方法。

取樣

就是其中之一，透過提取少量的物質進行分析，希望能從中找到線索，獲悉大面積區域的構成。樣本可以從地表提取，但這樣可能無法對深層狀況有清晰的瞭解。

常用的鑽探法包括

金剛石鑽探、反迴圈鑽探

以及

繩索取心鑽探

。對已開採的礦山而言，金剛石鑽探也很重要，它可以用於勘探新的礦石或繪出已知的礦石分佈，調查岩石型別和結構，以及透過斷層等板塊特徵確定礦石分佈。