发布时间：
2011年一季度，中国煤炭工业经济运行情况平稳。全国原煤产量完成亿t，同比增长％；煤炭销量亿t，同比增长％；煤炭价格波动不大，安全生产状况稳定好转。中国煤炭工业发展的前景展望 在今后相当长的时间内，煤炭仍然是中国的主要能源 煤炭是中国的主要能源。中国能源资源条件的特点是富煤、少油、缺气，这就决定了在未来较长时期内，煤炭在中国能源结构中仍将居主体地位。今后五年，我国明确提出要合理控制能源消费总量，明确总量控制目标和分解落实机制。通过严格控制能源消费总量达到加快转变经济发展方式的目的。随着经济结构的战略性调整以及水电、核电、风电等新能源和可再生能源的发展，非化石能源消费比例提高将从％提高到％，提高个百分点，煤炭消费比重将下降，增幅将回落，但煤炭总量仍将保持一定幅度的增长。煤炭在中国主体能源的地位很难改变。根据国民经济"十二五"规划，在全国GDP增长7％的条件下，预计到2015年中国煤炭生产量将达到38亿t以上，年煤炭净进口量2亿t左右，煤炭消费量将达到40亿t左右。 "十二五"（2011-2015）时期是中国煤炭工业由量的增长向质的提升转型发展的关键时期 "十二五"时期，中国仍然处在经济社会发展的重要战略机遇期，也是中国煤炭工业转型发展的关键时期。随着中国工业化、城市化、市场化和国际化快速发展，能源需求将继续增长，对煤炭工业发展提出了新的更高的要求。中国煤炭行业高度关注和顺应世界经济和能源工业发展的大趋势，在总结以往煤炭工业发展经验的基础上，将选择适合自己国情和时代特征的科学发展道路。 中国政府高度关注和支持煤炭工业发展，确立了"煤为基础，多元发展"能源发展方针，颁布了《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》，发布了《煤炭产业政策》，制定了《"十二五"煤炭工业发展规划（2011-2015）》，为今后一个时期煤炭工业的发展指明了方向。展望未来，在世界经济发展的大背景下，生态环境保护、发展非化石能源和低碳经济、节能减排、资源综合开发和利用等已成为了国际社会普遍关注的焦点之一。中国煤炭工业发展依然面临着资源约束强化、环境压力加大、转变发展方式任务繁重、安全生产难度增加等挑战。坚持科学发展，转变经济发展方式，走新型工业化道路，加快推进煤炭工业由量的增长向质的提高转变，实现节约发展、清洁发展、安全发展和可持续发展，显得尤为重要。"十二五"时期中国煤炭工业发展的总体要求是：坚持发展先进生产力，提高劳动者素质，坚持规模化、现代化，走工业化和信息化相融合的发展道路；把增强科技进步和组织创新能力，建设资源节约型、环境友好型、安全有保障、经济效益好、健康可持续发展的新型煤炭工业体系，真正摆在煤炭工业发展战略的核心位置。 中国煤炭工业总体开发布局将大规模地由中东部地区向西部地区转移 "十二五"时期中国煤炭工业发展的重点要求是：按照科学布局、集约发展、安全生产、清洁利用、保护环境的发展方针，以转变发展方式为主线，以科技进步为支撑，以改革开放为动力，发展具有国际竞争力的大型煤炭企业集团，建设大型煤炭基地，建设大型现代化煤矿（露天），保障煤炭稳定供应，改善矿区生态面貌，提高矿工生活水平，促进煤炭工业可持续发展。"十二五"期间，中国将合理控制能源消费总量，坚持节约优先、立足国内、多元发展、保护环境、加强国际互利合作、调整优化能源发展战略，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。统筹规划全国能源开发布局和建设重点，建设山西。鄂尔多斯盆地、内蒙古东部地区、西南地区和新疆五大国家综合能源基地。按照"控制东部、稳定西部、开发西部"的指导思想，从今年起，煤炭开发向西部地区转移的趋势更加明显。西部陕、蒙、宁和新疆等省区煤炭资源丰富，开发潜力大，主要运煤大通道正在建设或规划建设，为西部大规模开发布局创造了条件。一大批现代化矿井（露天）将重点在西部地区动工，将加快陕北、黄陇、神东、蒙东、宁东煤炭基地建设，稳步推进晋北、晋东、云贵煤炭基地建设，启动新疆煤炭基地建设，依托以上煤炭基地建设若干个大型煤电基地。"十二五"期间中国煤炭工业转型发展的基本路径是努力实现"五个"转变 由产量速度型向质量效益型转变。抓住结构调整、转变发展方式的有利时机，大力推进煤炭企业兼并重组和资源整合，创新发展模式、大力减少煤矿和工作面个数，提高单井产量，合理集中生产，努力实现煤炭行业由产量速度型向质量效益型转变，提高科学发展能力。 实现由粗放的煤炭开采向以高新技术为支撑的安全高效开采转变。加大煤炭行业重大安全基础理论和关键性技术研究，推动煤矿由传统的生产方式向大型化、现代化、自动化、信息化的方向转变，大型煤矿形成安全高效集约化发展模式，中小煤矿机械化水平明显提高。煤炭企业管理由经验决策转向信息化、系统化、科学化决策上来，推动煤炭生产向安全高效，集约化方向发展。 煤矿安全实现由控制伤亡事故向职业安全健康转变。坚持以安全生产为前提，把煤炭工业发展建立在煤矿安全状况不断改善、全行业职业安全健康水平不断提高的基础上，实现煤矿安全生产的明显好转并向根本好转迈进。 实现由单一煤炭生产向煤炭资源综合利用、深加工方向转变。结合我国煤炭资源开发与消费布局特点，以资源开发为龙头，发展新兴产业，推动煤炭清洁高效利用，提升煤炭价值空间，推动煤炭上下游产业一体化发展，特别是推进煤电一体化发展，推进煤炭深加工转化，促进煤炭产业升级。 实现由资源环境制约向生态环境友好型转变。坚持循环经济发展理念，推动资源综合利用和节能减排工作，加快科技创新和新技术研发，推进煤矿绿色开采，建立矿区生态环境修复与治理机制、以最少的资源和环境消耗，支撑国民经济又好又快发展。
煤层气是保留在生气母质——煤层中的气体，其成分以甲烷为主，是一种自生自储式的天然气。这种气体大多未经运移而分散在煤层中，部分聚集成“瓦斯包”，成为采煤中瓦斯突出的根源。长期以来，煤层气被视为灾害，以往很多工作都从煤矿安全的角度出发，开展瓦斯赋存和运移规律研究及相应的排放工程试验，在世界能源问题日趋严重的今天，煤层气作为一种新型能源受到许多国家的高度重视。如俄罗斯已将煤矿床看作“煤－甲烷”矿床，把甲烷视同煤一样进行开发利用。世界上74个发现有煤炭资源的国家中，35个国家开展了煤层气研究工作，其中约一半的国家开展了煤层气专门探井和生产参数测试等工作（图）。美国在煤层气研究开发方面一直处于世界领先地位，自20世纪70年代以来，美国能源部（DOE）制定了“非常规天然气回采计划”，从煤层气资源的基础地质研究到钻探、试采、强化和集输等方面投入了大规模研究工作，建立了煤层甲烷情报中心、煤层数据库和用于模拟煤层甲烷生产和水力压裂的数字模型，取得了控制煤层甲烷产能的地质因素及煤层的储集性能等方面的重大突破。1998年，美国的煤层气年产量就达到324×108m3。2005年全美17个含煤盆地，有圣胡安、黑勇士、尤因塔、阿巴拉契亚、汾河和拉顿等13个盆地开展了煤层气资源评价，煤层气生产井达到8万多口，年产量达到490×108m3。加拿大的煤层气开发试验始于1978年，2002年煤层气产量达到1×108m3，2004年猛增到×108m3；加拿大煤层气商业化开发高潮是2002～2004年，2002～2003年增加了1000口煤层气井，产量达到×108m3/a，2004年煤层气井总数达1900口，产量达到×108m3/a；澳大利亚煤层气总资源量（8～14）×1012m3，1996年以来到2004年，年产煤层气×108m3，单井产量3000～7000m3/d；俄罗斯煤层气抽放始于1951年，1990年达到巅峰，当年有48处煤矿抽放煤层气，年抽放量×108m3，之后，抽放量下降。英国目前有9口煤层气抽采井，主要用于发电。德国煤层气总资源量3×1012m3，1998年的煤层气年抽放量就达到×108m3，1998年和1999年修建了2座煤层气发电厂。印度煤层气资源较丰富，但勘探程度低，目前试验井的单井产量可达5000～6000m3/d。波兰下西里西亚、上西里西亚和卢布林盆地煤层气资源量约3×1012m3，政府将煤层气开发作为减少天然气进口的主要手段，今后五年计划在上西里西亚煤田开采煤层气50×108m3，下西里西亚煤田开采3×108m3。
图 世界煤层气研发现状图
（据贾承造等，2007）
全世界的煤估计含有3500×1012～9500×1012ft3的煤层气
我国煤层气工业起步较晚，大致可分为三个阶段：新中国成立后到20世纪70年代末，主要是以煤矿安全为中心的瓦斯抽放和利用阶段；从70年末到90年代初，是资源调查与评价、地面勘探开发试验和井下抽放利用阶段，韩城矿区煤层气地面勘探就是从90年代初开始的；90年代以来，煤层气进入大规模勘探、开采试验和商业化开发利用阶段。预计2050年全国煤层气年产量将达到500×108m3。
“七五”期间，我国设立了“中国煤层甲烷的富集条件和资源评价”科技攻关研究项目，对中国煤层气资源远景进行了分类，提出了选区意见，估算埋藏深度2000m以浅的煤层气资源量31×1016m3。“八五”期间设立了“煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术”和“有利区块煤层吸附气开发研究”攻关项目，从生产角度在山西柳林，安徽淮南等地施工十余口地面勘探井，进行了测试、压裂和排采试验。1989年开始，我国陆续开展了煤层气勘探井或试生产井的实践工作，从1992年开始，原煤炭工业部在联合国开发计划署的资助下，实施“中国煤层气资源开发项目”，原地矿部、原石油部开展的“八五”国家攻关课题“85－102项目”，联合国资助的“深层煤层气勘探项目”、2002年国家“973”“煤层气成藏机制及经济开采基础研究”等课题以及许多外国公司的投资咨询都为我国深入开展储层特性研究、开采技术试验研究以及经济可行性研究积累了丰富的经验。据国家新一轮油气资源评价办公室2008年8月18日的消息，最新评价资料显示，我国42个含煤盆地，煤层气资源总量达37×1016m3，可采资源量11×1016m3。
进入21世纪以来，煤层气开发迎来了快速发展时期，2006年底全国登记煤层气探矿权区块98个，总面积×104km2。在沁水、铁法探明煤层气地质储量1130×108m3，经济可采储量523×108m3。2007年设立了20多个煤层气专项试验区（图），截至2005年底，全国施工煤层气地面抽采井615口，仅2005年就施工330口。山西潞安、晋城，安徽淮南等进入商业化开采，2006年全国煤层气产量超过1×108m3，2007年地面产能达到10×108m3，产量5×108m3。2007年仅山西沁水盆地产能达到×108m3/a。辽宁煤田地质局在阜新施工8口煤层气生产井，2003年5月开始向阜新市供气，日供气量×104m3。山西晋城潘庄煤层气地面开发项目，施工了175口煤层气井，日产气约10×104m3；山西沁南潘河先导性试验工程，计划施工900口煤层气井，到2005年底完成钻井100口，日产气约8×104m3。2005年以来，港联公司在陕西韩城矿区登记了煤层气采矿权，开始进行井网开采，但由于种种原因，只施工了一口煤层气井。2004～2006年中联煤层气有限公司在韩城矿区板桥一带施工了煤层气专门勘探井11口，单井煤层气产量达到500～2000m3/d，2007年提交了储量报告。
图 全国煤层气试验区分布图
（据贾承造等，2007）
我国煤矿井下瓦斯抽采始于20世纪50年代初，1952年在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了首次井下抽放试验并获得成功，随后，逐步推广到全国高瓦斯矿井。1957年山西阳泉矿务局四矿试验成功了临近层瓦斯抽放，本煤层长水平井抽放是目前的最新技术。据统计，20世纪50年代，全国有抚顺、阳泉、天府、北票等矿区的6对矿井进行瓦斯抽放，年抽放量×108m3；60年代，焦作、淮南、中梁山、南桐、松藻、包头、峰峰等矿区的20对矿井抽放瓦斯，年抽放量达到×108m3；70年代增加到83对，年抽放量×108m3；80年代111对，年抽放量×108m3。2002年全国20个主要瓦斯抽放矿区95对矿井抽放瓦斯，年抽放量×108m3。经过50年的发展，煤矿井下瓦斯抽采，已由最初为保障煤矿安全生产到安全能源环保综合开发型抽采；抽采技术由早期的对高透气性煤层进行本煤层抽采和采区抽采单一技术，逐渐发展到针对各类条件适合于不同开采方法的瓦斯综合抽采技术。据统计，截止到2007年底，全国煤矿高瓦斯矿井4462处，煤与瓦斯突出矿井911处，在615处国有重点矿井中，煤与瓦斯突出矿井近200处，高瓦斯矿井152处，装备地面固定瓦斯抽采系统308套。2005年，全国井下抽采煤矿瓦斯近23×108m3，阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城、抚顺等7个矿区年抽采量超过1×108m3。2007年全国国有重点煤矿已有283处高瓦斯、瓦斯突出矿井建立了抽采系统，年瓦斯抽采量达×108m3，利用量×108m3，利用率，年抽采量超过1×108m3的有9个矿区。陕西彬长矿区大佛寺煤矿、铜川陈家山煤矿、下石节煤矿等开展了煤层气地面抽采，2006年陕西省26处高瓦斯矿井抽出的煤层气总量达×108m3，但利用率很低，进一步开发利用的潜力较大。
根据《全国煤层气规划》，2010年，全国煤层气（煤矿瓦斯）产量将达100×108m3，其中，地面抽采煤层气50×108m3，利用率100%；井下抽采瓦斯50×108m3，利用率60%以上。新增煤层气探明地质储量3000×108m3，逐步建立煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。国家级重点项目及示范工程有：①山西沁水盆地煤层气试验示范工程项目。包括三个子项，一是沁南国家高技术产业化示范工程，2004年国家批准立项，设计钻井900口，产能达到7×108m3/a；二是端氏煤层气战略选区示范工程，该项目计划施工5口多分支水平井、17个单分支水平井，建成年产能1×108m3规模；三是大宁先采气、后采煤示范工程，该项目是我国成功实施的第一口多分支水平井，现稳定日产量2×104m3，“十一五”期间，施工2～5口多分支水平井，建成先采气、后采煤的示范性工程。②鄂尔多斯盆地东缘煤层气试验示范项目。该区具有适合煤层气开发的优越地质条件，“十一五”期间，建成产能16×108m3，产量11×108m3的煤层气商业化工程。
当前合成氨、尿素等传统煤化工行业产能过剩愈演愈烈，市场竞争不断加剧，煤化工企业必须要进一步掌握新型煤化工及精细化工的最新方向，探索现代煤化工产业高端化的可行路径，才能在未来的市场竞争中占有一席之地。目前，传统煤化工出现了有技术没市场、产能过剩的状况，DMM(聚甲氧基二甲醚)、MTA(甲醇制芳烃)是有市场没技术，而煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇等新型煤化工既有技术又有市场，发展空间广阔。节能减排、低碳环保是我国的基本国策，发展现代煤化工也要遵循这一国策。面对传统煤化工市场产能过剩、竞争激烈的形势，发展现代煤化工是煤化工企业的必由之路。将结合当前各煤化工下游产品的市场、技术成熟度与工艺可靠性等情况，通盘考虑晋煤煤化工产业未来的发展方向。根据前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国煤炭行业发展前景与投资战略规划分析报告 前瞻》分析：现代煤化工必须坚持绿色、低碳、高新精细化的发展路线，才能提升行业和企业核心竞争力，实现可持续发展。无论是传统煤化工还是现代煤化工，都必须符合国家煤化工产业绿色发展的要求，必须加大综合治理力度，减少污染物排放;调整优化产业结构，推动产业转型升级;加快企业技术改造，提高科技创新能力;严格节能环保准入，优化产业空间布局，真正实现煤化工产业全面的绿色可持续发展。
在我国的能源工业中，煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70％左右，预计到2050年还将占50％以上，因此，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。2002年全国煤炭总量为13．9亿吨，2003年为16．0亿吨，2004年煤炭产量尽管达到了19．60亿吨，2005年达到21亿吨，仍不能完全满足需求[1_2]。当前，我国经济的快速增长，对煤炭工业发展提出了更高的要求。为此，必须确保煤炭工业*文章编号：1003—3033(2006)05—0042—05；收稿日期：2006—02—10；修稿日期：2006—04—12万方数据第5期林柏泉等：我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析·43·持续、稳定、健康的发展。2当前煤矿安全生产形势我国95％的煤矿开采是地下作业，煤矿安全生产形势仍十分严峻，具体表现为：1)煤矿事故的死亡人数占工矿企业一次死亡10人以上特大事故的死亡人数的72．8％～89．6％(2002--2005年)；2)煤矿企业一次死亡10人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的71％。煤矿所面临的重大灾害事故是相当严峻的，造成的损失是极其惨重的。例如：2004年10月20日发生在郑州大平煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡148人；2004年11月28 Et发生在铜川陈家山煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡166人；2005年2月14 El发生在阜新孙家湾矿的瓦斯爆炸事故，死亡214人；2005年11月27 El发生在七台河东风煤矿的煤尘爆炸事故，死亡171人[3-51。3)由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下，与先进采煤国家的差距很大。20(K卜_2004年我国煤矿的百万吨死亡率为6～3，而国外先进采煤国家煤矿百万吨死亡率非常低。如2000年，南非煤矿的百万吨死亡率为0．13，印度为0．42，波兰为0．26，俄罗斯为0．46。2002年美国煤矿百万吨死亡率只有0．025。由此可见，我国煤矿安全生产水平与国外先进采煤国家相比，还有很大差距蚓6。4)煤矿特大及特别重大瓦斯(煤尘)灾害事故的频发不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且严重地影响了我国的国际声誉。在以人为本、关爱生命、建立和谐社会的背景条件下，我国煤矿必须大幅度减少和控制特大以上瓦斯事故的发生。5)实际上，煤矿瓦斯事故的发生不是偶然的，它是以往煤矿生产过程中存在问题的集中暴露，涉及许多方面，既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人为的条件以及国家的体制、管理、经济政策，社会的传统观念，煤矿企业的文化素质等等。3煤矿生产中存在的主要问题[7]1)我国煤层自然赋存条件复杂多变，影响煤矿安全生产的因素多，是造成事故的客观因素。我国煤矿开采的煤层大多属于石炭二迭纪的煤层，其中瓦斯含量大、煤层透气性低，地质构造复杂，不易在开采前抽放瓦斯，但在采掘时，瓦斯放散量大，再加上开采煤层地质条件复杂和开采规模的扩大、开采集约化程度的提高，导致采动诱发的应力场、煤岩体裂隙场及瓦斯流动场的变化更加复杂多变，原有安全技术及理论基础已难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。在一定条件下容易诱发煤与瓦斯突出和瓦斯的突然涌出现象，造成瓦斯事故。中国的煤矿都是瓦斯矿，且高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占48％，突出灾害的发生次数为世界之最，每年达数百次。突出的规模为几百吨、几千吨，甚至超过万吨，需要解决的技术难题多。而美国、澳大利亚的煤矿多为露天矿，煤层的赋存条件相对简单，有突出灾害的煤矿所占比例小，所采取的措施往往是停产关闭。但是，我国的情况不同，在目前的能源供应条件下，对高瓦斯矿井和突出矿井，不可能采取停产关闭的措施。为此，只能是自主开发与之相应的安全技术相结合，以确保高瓦斯矿井和突出矿井的安全生产。
底板突水机理研究
(1)底板相对隔水层
尽管岩溶地层的分布面积占世界大陆面积的1/4，但由于地质条件及煤层赋存状态的差异性，世界上一些产煤大国(如美国、加拿大、澳大利亚、德国、英国等)一般都不存在煤矿开采过程中的底板突水问题，只有一些少数国家在煤矿开发中不同程度地受到底板岩溶水的影响。由于国外煤矿开采已有100多年的历史，因此对底板突水的研究也是率先进行的。早在20世纪初，欧洲的一些学者就注意到煤矿开采过程中底板隔水层的作用，并从若干次底板突水资料中认识到，只要煤层底板有隔水层，突水次数就少，突水量也小，隔水层越厚则突水次数及突水量越少。
20世纪40～50年代，匈牙利韦格弗伦斯第一次提出“底板相对隔水层”的概念。他指出，煤层底板突水不仅与隔水层厚度有关，而且还与水压力有关。突水条件受相对隔水层厚度的制约。相对隔水层厚度是等值隔水层厚度与水压力值之比。同时提出，在相对隔水层厚度大于的情况下，开采过程中基本不突水，而80%～88%的突水都是相对隔水层厚度小于此值。由此，许多承压水上采煤的国家引用了相对隔水层厚度大于2m/atm就不会引起煤层底板突水的概念。这期间苏联学者B·斯列萨列夫将煤层底板视作两端固定的承受均布载荷作用的梁，并结合强度理论，推导出底板理论安全水压值的计算公式。
20世纪60～70年代，匈牙利国家矿业技术鉴定委员会将相对隔水层厚度的概念列入《矿业安全规程》，并对不同矿井条件做了规定和说明。苏联、南斯拉夫等国的学者也开始研究相对隔水层的作用，包括采空区引起的应力变化对相对隔水层厚度的影响，以及水流和岩石结构关系等。
20世纪70～80年代末期，很多国家的岩石力学工作者在研究矿柱的稳定性时，研究了底板的破坏机理。其中最有代表性的是桑托斯、宾尼威斯基。他们基于改进的Hoek-Brown岩体强度准则，引入临界能量释放点的概念分析了底板的承载能力。
(2)“下三带”理论
“下三带”的理论观点最早是在20世纪80年代初由山东科技大学(原山东矿业学院)荆自刚、李白英在实践中提出的，并由以李白英为代表的一批科研人员在实践中进行应用和发展。该理论认为，开采煤层底板也像采动覆岩一样存在着三带(图)，即:采动底板破坏带(Ⅰ)，完整岩层带(Ⅱ)，承压水导高带(Ⅲ)。
图开采煤层底板“三带”划分模型示意图
第Ⅰ带:“采动底板破坏带”(h1)是指由于采动矿压的作用，底板岩层连续性遭到破坏，导水性发生明显改变的层带。该带的厚度即为“底板破坏深度”。底板破坏带包含有层向裂隙带和竖向裂隙带，它们相互穿插无明显界线。层向裂隙主要是底板受矿压作用，底板经压缩膨胀压缩，产生反向位移所致;竖向裂隙主要是剪切及层向拉力破坏所致。该带的厚度受多种因素影响，但主要受采面斜长的影响，并给出了经验公式。
第Ⅱ带:“完整岩层带(或保护层带)”(h2)是指底板岩层保持采前的完整状态及其阻水性能的部分。它包含以前所谓“采动底板破坏影响带”中的下部影响带以及未变形部分，其共同特点是保持采前岩层的连续性，其阻水性能未发生变化。
第Ⅲ带:“承压水导高带(或隐伏水头带)”(h3)是指含水层中的承压水沿隔水底板中的裂隙或断裂破碎带上升的高度(即由含水层顶面到承压水导升上限之间的部分)。有时受采动影响，采前原始导高还可再导升，但上升值很小，由于裂隙发育的不均匀性，故导高带的上界是参差不齐的。不同的矿区，因其底部岩层性质及地质构造差异，承压水原始导高大小不一，有的矿区也许无原始导高带存在。
(3)原位张裂与零位破坏理论
由煤炭科学研究总院北京开采所王作宇、刘鸿泉等人于20世纪90年代初提出。该理论认为，矿压、水压联合作用于工作面对煤层的影响范围可分为三段:超前压力压缩段(Ⅰ段)、卸压膨胀段(Ⅱ段)和采后压力压缩稳定段(Ⅲ段)(图)。
超前压力压缩段在其上部岩体自重力和下部水压力的联合作用下整个结构呈现出上半部受水平挤压、下半部受水平引张的状态，因而在中部附近的底面上的原岩节理、裂缝等不连续而产生岩体的原位张裂。在底板承压水的作用下，克服岩体结构面阻力而扩大，并沿着不连续面发展或形成新的张裂，从而形成底板岩体的原位张裂。煤层底板结构岩体由Ⅰ段向Ⅱ段过渡引起其结构状态的质变，处于压缩的岩体应力急剧卸压，围岩的储存能大于岩体的保留能，便以脆性破坏的形式释放残余弹性应变能以达到岩体能量的重新平衡，从而引起采场底板岩体的零位破坏，并且认为顶板自重应力场的支撑压力是引起底板产生破坏的基本前提，煤柱煤体的塑性破坏宽度是控制底板最大破坏深度的主要参数，底板岩体的摩擦角是影响零位破坏的基本因素，并进一步用塑性滑移线理论分析了采动底板的最大破坏深度。该理论综合考虑了采动效应及承压水运动，阐明了底板岩体移动发生、发展、形成和变化的过程，揭示了矿井突水的内在原因，对承压水上采煤实践具有重大的指导意义，但对于原位张裂发生发展过程缺乏深入研究，其发育高度(厚度)难以确定，限制了其在实际中的应用。
图 底板岩体的原位张裂与零位破坏示意图
(4)薄板模型理论
煤炭科学研究总院北京开采所刘天泉、张金才等从力学分析角度出发，于20世纪90年代提出了底板岩体“两带”的模型，即底板岩体由采动导水裂隙带及底板隔水带组成。该理论引用断裂力学工型裂纹的力学模型，求出采场边缘应力场分布的弹性能，并应用Comulomb-Mohr破坏准则及Griffith破坏准则，求出矿山压力对底板的最大破坏深度。而对隔水带的处理是看作四周固支受均布载荷作用下的弹性薄板，然后采用弹塑性理论分别得到了底板岩层抗剪及抗拉强度为基准的预测底板所能承受的极限水压的计算公式。这种模型前半部分，即对导水裂隙带的处理，尽管十分简化，但所得的弹性解还是能揭示矿压对底板破坏规律的，如果将岩体损伤特征考虑进去就会较为接近底板岩体的实际情况。模型的后半部分对隔水带的处理不仅在理论上立足点不对，而且与工程实际相差甚远。首先，薄板理论的前提是厚宽之比小于1/5～1/7，模型中的底板隔水带一般是不能满足这一条件的。其次，模型中认为煤层底板除了采动导水裂隙带，剩余的岩层便是隔水带，与现实不符。因此，这种模型在实际生产中很难推广和应用。
(5)“强渗通道”说
由中国科学院地质研究所于20世纪90年代提出。该理论认为底板是否发生突水关键在于是否具备突水通道。这分为两种情况:其一，底板水文地质结构存在与水源勾通的固有突水通道，当其被采掘工程揭穿时，即可产生突破性的大量涌水，构成突水事故;其二，底板中不存在这种固有的突水通道，但在工程应力、地壳应力以及地下水共同作用下，沿底板岩体结构和水文地质结构中原有的薄弱环节发生形变、蜕变与破坏，形成新的贯穿性强渗通道而诱发突水。前者属于原生通道突水，后者属于再生或次生通道突水。该理论重视了地质构造(包括断层和节理)这一薄弱面对突水的影响，但对采动和水压对其产生的影响，尤其采动矿压的作用缺乏应有的研究。
(6)“岩水应力关系”说
该学说由煤炭科学研究总院西安分院于20世纪90年代提出。该学说认为底板突水是岩(底板砂页岩)、水(底板承压水)、应力(采动应力和地应力)共同作用的结果。采动矿压使底板隔水层出现一定深度的导水裂隙，降低了岩体强度，削弱了隔水性能，造成了底板渗流场重新分布，当承压水沿导水破裂进一步浸入时，岩体则因受水软化而导致裂缝继续扩展，直至两者相互作用的结果增强到底板岩体的最小主应力小于承压水水压时，便产生压裂扩容，发生突水。其表达式为:I=Pw/z(式中:I为突水临界指数，Pw为底板隔水岩体承受的水压;z为底板岩体的最小主应力)。当I<1时不会发生突水，反之则发生突水。该学说综合考虑了岩石、水压及地应力的影响，揭示了突水发生的动态机理，但对采动导水裂隙带及承压水的再导生以及岩体的抗张强度等问题却未得出定量结论。
(7)关键层理论
中国矿业大学钱鸣高院士根据底板岩层的层状结构特征，于20世纪90年代中期建立了采场底板岩体的KS理论。该理论认为，煤层底板在采动破坏带之下，含水层之上存在一层承载能力最高的岩层，称为“关键层”(图)。
图 采场结构和关键层示意图
在采动条件下，将关键层作为四边固支的矩形薄板，然后按弹性理论和塑性理论分别求得底板关键层在水压等作用下的极限破断跨距，并分析了关键层破断后岩块的平衡条件，建立了无断层条件下采场底板的突水准则和断层突水的突水准则。该理论抓住了底板岩体具有层状结构的特点，并注意到了底板中的强硬岩层在抑制突水中的作用，揭示了在采动条件和承压水作用下采场底板的突水机理。但将煤层底板破裂突水仅仅归结为“关键层”的破断似乎有些过于简化，忽略软弱岩层在底板突水中的作用显然是不妥的;而且在底板为多层岩性层的情况下，究竟应将哪一层岩层作为关键层，在实践中往往不易掌握。此外底板突水与否决不仅由关键层所控制，而且还由一些承载能力不很强，但阻水性能好的岩层所控制，理论模型与实际地质环境相差较远。
(8)“下四带”理论
该理论于21世纪初由山东科技大学施龙青提出。图所示为开采煤层底板“四带”划分理论，即“下四带”理论的模型，它将开采煤层底板自开采煤层底板的顶到含水层之间的岩层划分出4个组成带:矿压破坏带(Ⅰ)、新增损伤带(Ⅱ)、原始损伤带(Ⅲ)、原始导高带(Ⅳ)。下面从力学性质和隔水能力方面阐明各带的基本特征。
图 开采煤层底板“四带”划分模型图
第Ⅰ带(h1):“矿压破坏带”是指矿山压力对底板的破坏作用显著，底板岩石的弹性性能遭到明显伤失的层带。其特点为:岩石处于黏弹性状态;各种裂隙不仅交织成网，而且贯通性好、导水性能很强;岩层的连续性彻底破坏，完全丧失了隔水能力;承压水沿该带突出所消耗的能量仅仅用于克服突水通道中的沿程阻力。
第Ⅱ带(h2):“新增损伤带”是指受矿山压力破坏的影响作用明显，岩石弹性性能发生了明显改变的层带。其特点为:底板岩层的原有抗压强度明显降低，但岩层的弹性性能尚未完全丧失，即岩石仍处于弹性状态;岩层的原有裂隙得到了明显地扩展，但尚未相互贯通;岩层具有一定的连续性和隔水能力;承压水要沿该带突出，其消耗的能量主要用于贯通裂隙。
第Ⅲ带(h3):“原始损伤带”是指不受矿山压力破坏作用的影响或影响甚微，岩石弹性性能保持不变的层带。其特点为:岩石保持原有弹性性能;岩层内的裂隙保持原先的非相互贯通状态;岩层的连续性和隔水能力良好;底板水要沿该带突出，其消耗的能量主要用于破坏岩石及贯通裂隙。
第Ⅳ带(h4):“原始导高带”是指不受矿山压力作用的影响，并发育有承压水的原始导高的层带。其特点为:因水化学作用，岩石处于弹塑性、塑性状态;裂隙发育参差不齐，并已成为突水通道;岩层的连续性差;底板水从该带突出只需克服沿程阻力。
该理论的力学基础是损伤力学与断裂力学理论，在各带厚度计算公式推导方面采用了较为复杂的理论研究，因此在一定程度上限制了所得公式的现场推广与应用。如何进一步提高该理论的实用性还有待于不断探索和研究。
底板突水预测评价
(1)突水系数法
从1964年焦作矿区水文地质大会战中煤炭科学研究总院西安分院提出突水系数的概念后，一直以其作为预测评价底板突水与否的标准。即:
煤矿底板岩溶水水害防治的理论与实践
式中:Ts为突水系数;P为含水层水压，MPa;M为隔水层厚度，m。
20世纪70～80年代，突水系数的表达式经两次修改后确定为:
煤矿底板岩溶水水害防治的理论与实践
式中:Mi为隔水层第i层厚度，m;ai为隔水层第i层等效厚度的换算系数;CP为矿压对底板的破坏深度，m。
公式()于1984年被煤炭工业部写入《矿井水文地质规程》，2000年被国家煤炭工业局编入《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，成为指导现场技术人员评价底板突水的依据。
由于当煤层底板与承压水含水层水头的空间位置确定后，突水系数就是一个定值，它与隔水层的阻水性能、岩性、地层结构、采煤方法、矿床充水、含水层的富水性和水动力学特征等重要的因素没有直接关系，也就是说，突水系数所包含的和反映的地质、水文地质及其他有关的信息量不够，在利用突水系数临界值判别底板突水与否，所得结果尚欠缺完整性。
(2)多元信息耦合法
根据多年来大量突水案例的分析，煤矿带压开采煤层底板突水的主控因素有充水含水层、底板隔水岩段防突性能、地质构造、矿压破坏发育带和导升发育带等。为此，更加有效地利用多元信息，提出具有复杂形成机理的非线性动力现象的数学模型和评价方法，是提高底板突水的危险性预测的关键所在。
随着地理信息系统(GIS)技术的发展，其强大的空间数据统计分析处理功能线性、非线性数学方法的耦合技术成为了近年来底板突水的危险性预测的主要方法。
该方法以多源信息集成理论为指导，以GIS为操作平台，在煤层底板突水主控因素分析确定基础上，经过数据采集、分析和处理，建立各主控因素的子专题层图;应用多源地学数据复合叠加原理，采用泛决策分析方法(如ANN、证据权重法、Logistic回归、AHP等)，通过模型的反演识别或学习训练，确定出煤层底板突水的各主控因素对复杂突水过程的“贡献”或“权重”，建立煤层底板突水预测预报评价模型;然后根据研究区各单元计算的突水脆弱性指数频率直方图分析，合理确定突水脆弱性分区阈值，最终对煤层底板突水脆弱性作出科学的区划和预测预报评价。
(3)数值模拟方法
数值模拟方法是利用刻画地下水系统空间结果和水力特征的数学模型作为工具，以数字模拟方法为手段定量分析、评价、预测地下水系统的水文地质条件、参数结构、行为规律及其在扰动条件下的变化与响应。
数值模拟方法较其他评价方法来说，能比较全面地刻画含水层的内部结构特点和模拟处理比较复杂含水层系统边界及其他一般解析法难以处理的水文地质问题。
国内有许多学者运用数值方法来研究底板采动应力分布。凌荣华等(1991)在此基础上进一步研究了煤层底板突水机理，他们通过对底板岩层的三维应力数值模拟，分析了底板岩层的采动效应，总结出底板应力变化的一系列规律，为煤层底板突水机理的研究提供了新的方法。
底板突水防治措施
自20世纪70年代以来，国外矿井防治水技术有了很大发展。含水层预先疏干降压法逐渐代替了被动排水，在矿井防治水发展中占主导地位。围绕疏干降压防治水方法，相相继发展了相应的钻探、排水新技术，如潜水泵的扬程可达35～1000m，排水量达126～5000m3/h。值得称道的是国外疏干工作正在逐渐采用计算机自动控制，这使疏干的效果大大提高了一步。另外，由于矿井排水成本越来越高，一些国家开始试用堵水截流的防治水措施。
总之，国外矿井防治水方法比较单一，主要采用地面管井疏干降压，堵水截流只作为一种辅助措施。学者及专家普遍认为，在生产阶段，注浆堵水不能代替排水。如美国认为，即使在岩溶矿区，也只有少数矿井可采用堵水截流的防治水方法，多数仍需疏干降压。
我国的矿层埋藏条件复杂，针对不同类型矿井的防治水方法多种多样，有疏有堵，在一定条件下可疏、堵结合。疏干降压的方式有地表疏干，也有井下疏干。某些条件下，地表和井下可联合疏干降压。在注浆堵水方面，既有矿山局部工程处理和淹井事故处理，也有大型防渗帷幕注浆工程。根据近几年研究成果，排水、供水、环境保护三位一体结合不仅可以解决排、供、环保三者之间日益严重的矛盾和冲突，而且也是一项十分有效的矿井防治水技术。
但是，究竟在什么条件下应采用疏干降压，什么条件下应采用堵水截流，什么条件下应采用排、供、环保三位一体结合?以往的回答都建立在定性分析的基础上。一般认为，充水通道对矿井涌水量影响较小时，直接采用疏干降压;若矿井涌水量主要受充水通道的控制，则应堵截充水通道。然而，如何定量研究充水通道的具体空间展布和充水强度，以及充水通道对矿井某开采水平的总涌水量影响大小等问题，一直未能得到较好的解决。结果造成有时堵的通道不准，花费巨资，收效甚微;有时所堵通道充水量不大，效果不明显。
随着超化煤矿开采水平的延深，煤层底板承受的水压不断增大，只有密切结合生产，开展高压水上开采技术研究，加强防治水专项科学技术研究，才能不断提高防治水技术水平和效率，保证煤矿安全生产。
在矿井当前生产的块断，即-100～-300m之间，地质构造相对简单，远离大型断裂构造，有利于进行必要的防治水技术研究，以便取得经验，推广应用于后续块断。根据超化煤矿矿井水文地质条件研究现状和矿井防治水需要，应尽快开展“超化煤矿高压水上综合防治水安全开采技术研究”。主要研究内容包括：
1）太原组薄层灰岩含水层的渗流场研究，包括含水层的富水性；含水层的渗流场分析；薄层灰岩水与奥陶系灰岩水的水力联系。目标是了解太原组薄层灰岩含水层的水文地质条件。
2）超化煤矿二1煤层底板隔水层阻水性能研究，包括底板隔水层有效厚度变化规律；底板隔水层的阻水系数确定；底板隔水层的强度分析。目标是确定隔水层的有效厚度及阻抗强度。
3）超化煤矿二1煤层底板突水机理研究，包括渗流场和应力场耦合作用（岩水耦合作用）；煤层底板应力场分析及其对底板岩体的破坏作用；底板突水机理的相似材料模拟。目标是建立底板突水模型。
4）超化矿深部采区煤层底板突水的预测和预防技术研究，包括煤层底板突水前兆的监测方法；煤层底板突水的预测预报方法；煤层底板突水的预防措施。目标是探索底板突水的预测预报和预防方法。
防治水专项技术研究最终目标是形成一套适合超化煤矿二1煤层开采的水害防治、探测及治理综合技术，确保矿井生产安全、高产、高效，并为矿井深部受水威胁煤炭资源开采形成水害防治综合配套技术，即矿井、采区和工作面水文地质条件探查配套技术；带（水）压安全开采和疏干降压综合配套技术；工作面底板突水监测和预报综合配套技术；注浆堵水以及改进开采方法，减少底板破坏综合配套技术。
廖立兵
1 材料科学与工程学简介
基本概念
材料（Material）：人类用以制成用于生活和生产的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质。
材料是物质，但不是所有的物质都可以称为材料，如燃料、化学原料、工业化学品、食物和药物，一般不算是材料。
材料是科学技术发展水平的标志，是国家现代化程度的标志。
材料科学、能源科学、信息科学是现代科学技术的三大支柱。
新材料、信息和生物技术是新技术革命的主要标志。材料科学（Material Science）是以晶体学、固体物理学、热力学和动力学、冶金学和化工等学科为基础，对材料的内在规律和应用进行探讨的科学。材料工程学（Material Engineering or Technology）是根据材料应用中所需要的性能，应用已知的规律和理论，从成分、结构、性质等直到工程中的具体应用进行设计和实施的科学。
材料科学与工程（Material Science and Technology）是研究和应用材料的成分、组织、结构、制备工艺与材料性能和用途之间关系的一门学科。
材料的分类
（1）根据材料的成分、显微结构和性质划分：无机非金属材料（Inorganic Nonmetallic Materials）、有机高分子材料（Organic Polymers）、金属材料（Metals and Alloys，Metallic Materials）和复合材料（Composites）。
（2）根据材料的性质和用途划分：①工程（结构）材料（Structural Materials）。由其结构特点而决定材料的强度、硬度等力学性能能够满足工程技术结构上的需要，主要应用于工程技术方面的一类材料。包括金属材料、陶瓷材料、高聚物材料、复合材料。②功能材料（Functional Materials）。具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料；是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料；同时对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。在全球新材料领域中，功能材料约占85%。特种功能材料对高技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是新世纪生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为各国新材料领域发展的重点，是各国高技术发展中的战略竞争热点。功能材料按使用性能分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料、机敏（智能）材料。
（3）纳米材料（Nano-Materials）：是关于原子团簇、纳米颗粒、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。原子团簇：包含几个到数百个原子或尺度小于1nm的粒子，是介于原子与固体之间的原子集合体。纳米颗粒：尺寸大于原子团簇，小于通常的微粒，一般尺寸为1～100nm。纳米薄膜：指含有纳米粒子和原子团簇的薄膜、纳米尺寸厚度的薄膜、纳米级第二相粒子沉积镀层、纳米粒子复合涂层或多层膜。具有准三维结构与特征，性能异常。纳米固体：由纳米尺度水平的晶界、相界或位错等缺陷的核中的原子排列来获得具有新原子结构或微结构性质的固体。纳米晶体材料（有高密度缺陷核，超过50%的原子位于缺陷核内），纳米结构材料（由弹性畸变结晶区所分隔的许多缺陷核心区所组成），纳米复合材料（O-O复合：不同种类纳米粒子复合；O-2复合：纳米粒子分散到二维薄膜材料中；O-3复合：纳米粒子分散到三维固体中）。纳米微粒的基本性质：电子能级不连续（准连续能级离散化）、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应。由于纳米粒子具有特殊性质，导致纳米材料具有一系列特殊性质。
（4）多孔材料（Porous Materials）：具有高比表面积、高吸附性、离子交换性等性质。在吸附、分离、催化、纳米技术、分子识别、石油化工、精细化工和分子电子器件等领域广泛应用。根据国际纯粹与应用化学学会（IUPAC）的分类方案，将多孔材料依孔径大小分为：微孔材料（d＜2nm）、介孔材料（2nm＜d＜50nm）、宏孔材料（d＞50nm）。
（5）材料研究的四要素：性质与性能（Property and Performance）、成分（Composi-tion）、结构（Structure）和合成与加工（Process）
2 矿物材料学简介
基本概念
矿物材料（Mineral Material）：以天然矿物或岩石为主要原料，经不以提纯金属和化工原料为目的的加工、改造所获得的材料或者能直接应用其物理、化学性质的矿物或岩石。矿物材料学（Mineral Material Science）：是研究矿物材料的成分、结构、性质、性能、加工制备工艺及相互间的关系和矿物材料的工程应用技术的一门综合性边缘学科。
矿物材料学的研究内容
基础理论研究：矿物材料的性质与其矿物成分、非晶质成分、化学成分、微量元素等物质组分的关系；矿物材料的性质与其所含矿物的晶体结构、晶体化学、多型、结晶度、有序度等以及岩石结构、构造等的关系；矿物材料的性质与其晶界、表面、粒度等的关系；矿物材料的性质与其使用的原料种类、矿石类型、原料产地等的关系；矿物材料的性质与其加工改造温度、压力、气氛、矿化剂、黏结剂、乳化剂、偶联剂等加工工艺条件的关系；等等。
生产技术和应用研究：矿物材料的生产工艺路线、流程、设备、最佳配方等工程技术问题，以及矿物材料的应用领域、适用条件和保存方法等。
矿物材料的分类
按矿物材料的成分、结构和性质划分（一元系、二元系……）；
按矿物材料的用途划分（陶瓷、玻璃、耐火材料……）；
按矿物材料的状态划分（单晶、多晶、非晶、复合、分散）；
按加工工艺特点划分：天然矿物材料、深加工矿物材料、复合及合成矿物材料；
综合分类：熔浆型材料（熔注结晶、玻璃釉料纤维等）、烧结型材料（耐火材料、陶瓷等）、保温材料、胶凝型材料、其他材料（建筑石材、粉体材料等）；
建议的分类方案（按材料性质和用途划分）：结构矿物材料（石材、结构陶瓷、矿物增强聚合物复合材料等）、功能矿物材料（环境矿物材料、纳米矿物材料、生物医用矿物材料、特种功能矿物材料等）。
矿物材料研究的意义
非金属矿产在国民经济中具有十分重要的作用，几乎应用于国民经济的各个领域，随着科学技术的不断发展，非金属矿产的应用领域还在不断扩大。在经济发达国家，非金属矿产的总产值大于金属矿产的总产值，因此一些学者把非金属矿产值是否大于金属矿产值作为衡量一个国家是否达到工业化国家的标志，并预言21世纪将进入“新石器时代”。非金属矿产的开发应用不仅在于是否掌握有非金属矿产资源，更在于是否掌握了非金属矿产开发应用的先进技术。我国非金属矿产资源非常丰富，已探明储量的就有87种，产地6000多处。但由于我国非金属矿产开发应用技术落后，大多数非金属矿产均为粗加工制品，因此总产值很低。
开展并加强矿物材料学研究对提高我国非金属矿物资源利用水平，提高人民生活质量，推动经济和社会发展具有重要意义。
3 我国矿物材料学研究现状
非金属矿物原料深加工研究
研究主要朝着超细粉碎、精细分级、提纯改性和多品种方向发展。由于在粉碎技术、超细粉碎和分级设备研制方面取得进展，我国目前已能进行多种粒度的粉碎和分级，个别矿种的粉碎分级水平已达国际先进水平。提纯研究也取得很大进展，主要表现在：针对新矿种的提纯新工艺大量涌现，传统非金属矿提纯工艺有了改进，微细粒提纯及高纯加工工艺设备有显著发展。
总之，在理论、方法、设备、选矿工艺、选矿药剂的应用研究方面都取得了可喜的成果。我国目前已基本具备成熟的加工高纯石墨、石英、硅藻土、高岭石、膨润土、金红石等的技术。
矿物孔道或层间域的离子、分子交换、插入有关的研究
已成为矿物材料研究的热点。研究对象主要是沸石等具孔道结构的矿物、岩石和以蒙脱石为主的各种粘土矿物和石墨等层状结构矿物。研究内容包括：孔道或层间离子交换技术及其应用；粘土矿物层间“柱撑”、插层技术及其应用等。目的是利用这些矿物孔道或层间域中的物质可交换性和层间域的可膨胀性质，或通过对这些性质加以改造，使其具有新的可利用的优异特性。比如通过对粘土矿物、沸石或膨胀石墨进行改性处理，使其具有吸附不同有害组分的性能，制备可用于各种环境治理的吸附剂。这方面的研究和应用领域很广，除在污水治理方面的应用外，改性过的孔道结构和层状结构矿物岩石还广泛用作催化剂载体、肥料增效剂、防水剂、膨胀剂、防沉降剂、凝胶剂、黏结剂、增塑剂、增稠剂、悬浮剂、脱色剂、导电材料、快离子导体材料、染色剂、干燥剂、过滤剂等。
矿物表面改性技术及其应用研究
即利用物理、化学方法对矿物表面进行处理，改变其表面性质，如表面原子结构和功能团、表面疏水性、电性、化学吸附和反应特性等，达到改善或提高矿物应用性能的目的。主要是为将矿物作为填料加到各种有机聚合物中时，使矿物与聚合物间有好的相容性，同时也提高矿物填料在聚合物中的分散效果。研究内容主要包括：表面改性剂的选取，不同表面改性剂对不同矿物的作用效果，表面改性工艺，表面改性效果等。
表面改性剂分有机和无机两类：①有机表面改性剂：偶联剂（硅烷类、钛酸酯类、锆类和络合物类等）、高级脂肪酸及其盐类、聚烯烃低聚物、不饱和有机酸、有机胺；②无机表面改性剂：氧化钛、氧化钠、氧化铁、氧化锆、氧化铝、氧化硅等金属氧化物。
目前应用最广泛的表面改性剂是偶联剂，其中又以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂应用最多。硅烷偶联剂对表面有活性羟基的矿物作用效果较好，对硼、铁、碳的氧化物作用效果次之，对表面不含羟基的碳酸盐、碱金属氧化物几乎无效。
钛酸酯类偶联剂对矿物适用范围广，对表面有活性羟基的石英以及表面呈中性或碱性的碳酸钙、二氧化钛、长石、角闪石等大多数非金属矿物都有较好的偶联效果。
以非金属矿物为原料的新型建材研究
非金属矿物作为建材原料是矿物材料最传统的研究领域。随着科学技术的发展，这一领域的研究水平也随之提高，新技术不断涌现，仍然是矿物材料研究的一个重要领域。
研究内容主要集中在三个方面：传统原料矿物的应用新工艺研究、新原料矿物的发现和代替传统原料矿物的研究、新型建材开发研究。
应用领域极为广泛，涉及各种涂料、耐火材料、水泥、玻璃、陶瓷制品等。
非金属矿物中有用元素综合利用研究
一般而言，非金属矿产开发利用不以提取和利用其中的某种元素为目的，这是与金属矿产最大的区别。
由于资源紧缺和一些非金属矿物、岩石具有特殊的成分、结构，综合利用非金属矿物中某些元素的研究越来越受重视。
例如，由于我国钾资源严重短缺，已成为影响我国农业发展的一大因素，而很多非金属矿物岩石又富含钾元素，因此开发利用非金属矿物岩石中的钾，引起矿物材料研究者的关注，钾长岩、含钾页岩、伊利石等富钾矿物岩石相继被进行过活化、制备成矿物钾肥。
合成矿物材料研究
合成矿物材料的研究包括两个方面：利用某种天然矿物合成另一种矿物；用化学试剂合成矿物。
主要新成果：用凹凸棒石与磷酸反应生产活性二氧化硅、用天然沸石生产超轻硅酸钙、用叶蜡石合成沸石、人工合成金刚石、人工合成皂石、人工合成黄铜矿型太阳电池材料、以石英、粉煤灰等为原料，合成氮化硅、sialon等。
环境矿物材料研究
环境矿物材料是指以天然矿物岩石为主要原料，在制备和使用过程中能与环境相容和协调或在废弃后可被环境降解或对环境有一定净化和修复功能的材料。
利用天然矿物开发研制环境矿物材料具有得天独厚的条件，因为：矿物材料原料是天然矿物，与环境有很好的相容性；矿物材料生产能耗小、成本低；矿山尾矿综合利用本身即属于环境材料学研究内容；很多矿物材料有很好的环境修复、环境净化的功能。
因此，大力开展和加强矿物环境材料研究符合矿物材料的特点，建立环境矿物材料学科分支是时代的要求，是矿物材料的重要发展方向。
根据矿物材料的特点和在环保领域的应用情况，环境矿物材料的主要发展方向是：①环境工程矿物材料——即具有环境修复（如大气、水污染治理等）、环境净化（如杀菌、消毒、过滤、分离等）和环境替代功能（如替代环境负荷大的材料）的矿物材料；②环境相容矿物材料——即与环境有很好相容协调性的矿物材料（如生态建材等）。
矿物材料用于环保目的很早以前就开始，近年来更是备受关注，新技术、新材料、新应用成果层出不穷。
矿物材料除了在传统的污水处理、大气吸附、过滤脱色等方面应用水平不断提高外，在生态建材（如低温快烧陶瓷，具有保温、隔热、吸音、调光等功能的建材等）、杀菌、消毒剂、矿山尾矿综合利用等方面有新的应用技术和产品。
纳米矿物材料研究
这是矿物材料研究新领域，与以上很多研究领域相关。例如，非金属矿物深加工中的超细粉碎，正向纳米级方向发展，已制备出一些纳米级非金属矿制品；通过柱撑，将层状结构硅酸盐矿物剥离至纳米级颗粒用于橡塑制品增强等已成为层状结构矿物改性应用的新方向；微孔、介孔矿物材料的合成、充填（自组装）也将越来越受到人们的重视，等等。
生物医用矿物材料研究
包括生物医学材料和矿物药。
生物医学材料：用于和生物系统接合，以诊断、治疗或替换生物机体中的组织、器官或增进其功能的材料。又称生物材料。
矿物药：以天然矿物为原料或原料之一制备的各种药材。
特种矿物功能材料研究
例如发现光子晶体具有蛋白石型结构、有序方石英用于制备非线性光学晶体或作为制备光子晶体的模板、改性蒙脱石用于制备复合电极，具有高稳定性、可重复性和催化性的特点、纤维状海泡石作为增强材料用于制备摩擦材料。
矿物材料的其他应用研究
矿物材料研究还包括宝石加工和改善、矿物材料的基础理论研究等诸多方面，很难简单概括。宝石加工和改善已发展成一个专门领域，不作重点介绍。
4 矿物材料的重要发展方向
重要非金属矿物在不同物理场和化学环境中的各种效应研究
金属矿产主要是以应用它的某一元素为主，而非金属矿产主要是应用它的物化性质与工艺特性。工艺特性又主要取决于非金属矿物的化学组成、结构、构造和它的光学性、电性、热学性、磁性、声学性以及溶解、吸附、催化、扩散等物化特性。
因此，非金属矿物开发应用的基础是对非金属矿物的成分、结构及各种物化性能的研究。开展非金属矿物场效应及应用基础研究，将可获得重要非金属矿物完整的物化性能参数并查清这些参数与矿物成分、结构、外界环境间的关系，可建立起非金属矿物数据库，有利于开展矿物材料设计研究等。对改进已有的选矿工艺、改进现有的以这些矿物为原料的材料制备工艺、开拓这些非金属矿物新的应用途径和新的应用领域、开展矿物材料设计研究等都有十分重要的意义。
研究内容：在电场、磁场、光波、声波等作用下，或在各种化学环境中，对非金属矿物的各种参数（即非金属矿物的物化性能）进行测试；探讨这些参数与矿物成分、结构的关系，与外界条件的关系。
目的是获取重要非金属矿物全面的物理化学参数，为其有效应用或开拓其应用新领域奠定基础。
非金属矿物表面及界面学研究
矿物表面是指矿物和真空或气体的界面，表面有很多活跃的化学性质以及与体内不同的物理性质。
矿物材料界面是指矿物材料中相与相之间的接触表面。界面对多相矿物材料的性能起着极其重要的作用，甚至控制作用。表面与界面既有区别又有联系。矿物原料的表面是矿物材料界面的基础，对矿物材料界面有重要影响。因此矿物表面和界面的研究不能截然分开。矿物材料的表面及界面问题尚未获得足够的重视。随着矿物材料学的发展和研究的深入，表面、界面及其工程学研究将会成为矿物材料学研究的一个前沿领域。比如矿物超细、超纯加工、纳米矿物材料研制等都离不开表面、界面及其工程学。研究内容利用高分辨电子显微术、衍射衬度电子显微术、扫描隧道电子显微术、X射线能谱、电子能量损失谱、同步辐射连续X射线能量色散衍射等先进的分析测试技术，对矿物、矿物材料的表面、界面的层相组成及成分变化、位错类型及分布、残余应力等进行研究，在各种微观尺度上揭示表面、界面成分、结构细节及其与材料性能间的关系；重点研究架状、层状矿物的孔道结构特征、层间结构特征、孔道与层间域的各种化学、物理学特性等；研究各种产状、各种粒级矿物粉体的表面特性及与加工工艺间的关系。重点探讨矿物的超纯、超细工艺及其对矿物粉体表面、界面特性的影响；利用对矿物表面、界面的研究成果，利用已有的表面与界面工程学手段，研究开发以层状矿物为主的一系列重要非金属矿物的深加工新工艺技术，研制出一系列具优异性能的新型矿物材料。
矿物新材料设计研究
材料设计是近年来迅速形成和发展起来的一门材料学分支学科，是材料学理论和现代计算机技术相结合的产物，是社会经济发展对材料学研究提出的要求，因为传统的“试错”法已无法制备出能满足时代要求的新材料，只有在理论指导下进行“理性设计”，即根据对材料的具体要求，对材料配方、制备工艺、材料性能和行为机理进行预测。
矿物材料设计还未有人明确提出，但与此有关的工作已有一些报道。可以预料，随着矿物材料设计的开展，矿物材料研制水平将会提高到新的层次，矿物新材料也将不断出现。这项工作应注意吸引材料化学、材料物理学和计算机专业的专家学者广泛参与。
环境矿物材料学研究
近年来，环境矿物材料虽然发展迅猛，成果丰硕，但是环境矿物材料学作为一门学科分支还没有建立，环境矿物材料、环境工程矿物材料、环境相容矿物材料、环境降解矿物材料、环境负担性评估、生命周期评估（LCA）等概念尚未被广泛接受。
今后应进一步加强环境矿物材料学研究，提高环境矿物材料的研究和应用水平，扩大环境矿物材料的应用领域，发展环境矿物材料的相关理论（生态设计、生态加工、生态评价），扩大环境矿物材料在学术界、产业界的影响。
因此，发展环境矿物材料学仍然任重而道远。
农用矿物资源的高效应用理论及应用工艺研究
我国是人口大国、农业大国，面临着用少量土地养活众多人口的巨大压力。解决的途径只能是依靠科学种田，提高产量，保持生态平衡。天然非金属矿物在这些方面均可发挥重要作用。非金属矿物在农业上的应用主要包括：生产化肥，包括氮、磷、钾肥；微量元素化肥；稀土元素化肥、有机肥等；作饲料原料或添加剂；作为药剂矿物和载体矿物用于生产农药或直接用作农药；用于土壤改良。
以上应用均已有所开展，但应用技术水平低，范围窄，远远不能满足农业发展的需要，也远远没有充分发挥非金属矿物在这方面的应用潜力。比如我国是钾肥资源紧缺的国家，对含钾矿物岩石中的不可溶钾进行开发研究，可解决我国钾肥资源紧缺的问题。但目前这方面研究仍没有大的突破，主要问题是尚未寻找到高效、低成本、环境负担小的工艺技术。
研究内容包括：含钾矿物岩石钾元素活化、提取和综合利用新工艺研究；非金属矿物中微量元素、稀土元素和其他有用元素的综合利用研究；非金属矿物岩石在水土改良、生态环境改善方面的应用研究。
纳米矿物材料研究
由于纳米材料具有独特的成分、结构、性能及制备方法，这方面的研究仍将是材料学的前沿领域。纳米矿物材料与其他纳米材料相比，研究深度、广度均需提高。因此，除其他纳米材料所面临的共性问题外，纳米矿物材料更应加强以下方面研究：纳米矿物材料制备新技术、新型纳米矿物材料研制、纳米矿物材料有关理论研究。
参考文献
廖立兵.2004.从32届国际地质大会看矿物材料研究进展.现代地质，18（4）：487～492
杨瑞成，蒋成禹，初福民主编.2002.材料科学与工程导论.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社
韩敏芳.2004.非金属矿物材料制备与工艺.北京：化学工业出版社
周馨我.2002.功能材料学.北京：北京理工大学出版社
曹茂盛，关长斌，徐甲强.2001.纳米材料导论.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社
翁端.2001.环境材料学.北京：清华大学出版社
徐国财，张立德.2002.纳米复合材料.北京：化学工业出版社
漆宗能，尚文宇.2002.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践.北京：化学工业出版社
廖立兵.1998.我国矿物材料研究现状及几个应该重视的发展方向.见：中国矿物岩石地球化学学会第五届全国会员大会暨第六届学术交流会论文集.北京：经济出版社
倪文等.1998.矿物材料学导论.北京：科学出版社
邱克辉.1996.材料科学概论.成都：电子科技大学出版社
斑岩型钼矿床系指与斑岩体（高位侵入体）有关的单独Mo矿床或以Mo为主的多金属矿床，是热液矿床或岩浆-热液矿床的组成部分（芮宗瑶等，1984，2006）；斑岩型钼矿床可以产出在不同的构造环境（Sillitoe，1972；Cooke et al.，2005；Hou et al.，2003，2004；安三元等，1984；罗照华等，2007），其成因与大规模流体活动和中酸性岩浆活动（Sillitoe，1972；Dilles，1987；Cline et al.，1991）有关，岩体多为复式侵入体，形态多为小岩株，出露面积近于1 km2或小于1 km2，岩石常具有斑状结构（卢欣祥等，1989，2002）；常伴生有萤石或黄玉等矿物（Keith et al.，1992；Kula，2000；Seedorff et al.，2004a，b），低品位、贫F斑岩钼矿床（如Logtung，Endako，Quartz Hill）一般与钙碱性岩浆有关，而高品位、富F斑岩钼矿床（如Climax，Henderson，Questa）与富硅的花岗质组分侵入杂岩体有关（Carten et al.，1993）；斑岩型钼矿床的典型特征是伴随有同心（环）带状蚀变及相应的细脉状和（或）浸染状金属矿化（Lowell et al.，1970），蚀变分带一般自斑岩体中心向外，依次发育钾化带→石英-绢云母化带→泥化带→青磐岩化带；矿体全部或部分产于中酸性（斑）岩体内，矿石具典型的浸染状或细网脉状构造，辉钼矿呈星散浸染状分布于蚀变岩石中或石英、碳酸盐类矿物等组成的微细脉中（罗铭玖等，1991；薛春纪等，2006）；国外斑岩型钼矿床成矿流体以富含子矿物多相包裹体和富气、富液相包裹体为特征，包裹体均一温度、盐度较高，温度主要集中在300～400℃之间，盐度w（NaCl eq）＞30%，流体成分以H2O和CO2为主，还含有少量的H2S，CO，CH4，N2及，成矿过程中早期流体发生过“二次”沸腾作用或不混溶作用，晚期流体又显示出与大气降水混合的特点（Kamilli，1978；Bloom，1981；White et al.，1981；Cline et al.，1994；Kula，2000）。
表1-2 国外已发现的主要巨型钼矿床
有关钼矿床研究取得的进展（以斑岩型钼矿床为主）主要有：
1.成矿年代学取得实质性进展
成矿时代的确定和成矿期次的划分是区域成矿规律研究的基础和主要内容之一。随着同位素测试技术的发展，特别是辉钼矿Re-Os同位素定年技术的不断发展和完善，钼矿床及伴生有钼的矿床成矿时代的确定取得了长足的进步（杜安道等，2009）。由于辉钼矿Re-Os同位素体系的封闭温度较高，不易受到后期热液、变质和构造事件的影响（Stein et al.，2001），所以辉钼矿Re-Os年龄能够精确地代表硫化物的形成时代，其测年方法被广泛应用到如今矿床年代学研究当中。王登红等（2010）报道了2005年6月至2009年7月间“全国重要矿产和区域成矿规律研究项目”完成的145处矿产地同位素年代学测试数据400个，其中，SHRIMP和TIMS锆石U-Pb年龄78个，云母和长石等Ar-Ar年龄161个，Re-Os同位素定年数据86个（辉钼矿Re-Os数据77个），石英Rb-Sr年龄53个，其他年龄（Sm-Nd）22个。U-Pb和Ar-Ar等方法多是对相关岩体形成时代的限定，对矿床成矿年龄限定的数据中辉钼矿Re-Os同位素数据约占50%（矿床为独立钼矿床或者矿床中必须伴生有辉钼矿），凸显了辉钼矿Re-Os同位素定年技术在矿床年代学研究中的地位。
在辉钼矿Re-Os同位素测年技术成熟以前，对矿床形成时代的约束往往通过与成矿有一定关系的亲石矿物的定年来间接推断成矿时代。而辉钼矿Re-Os同位素测年法是基于放射性187Re通过β衰变成为187Os而引起的Os同位素异常来计算地质年龄的，是一种直接测定金属矿床成矿年龄的方法（杜安道等，1994）。Herr等（1955）第一次对辉钼矿的Re-Os同位素体系进行了测定，将其应用到对成矿年代学的研究始于20世纪60年代初（Hirt et al.，1963），但当时辉钼矿的年代学研究较为局限，直到20世纪后期才获得具有地质意义的年龄值（Luck et al.，1982；McCandless et al.，1993）。随着等离子体质谱、负离子热电离质谱等技术的发展，促使辉钼矿Re-Os同位素定年的研究日趋活跃（杜安道等，1994），在20世纪90年代末到21世纪初达到成熟（杜安道等，2001，2003；Stein et al.，1997，2001；屈文俊等，2003；Du et al.，2004；梁树平等，2004；Selby et al.，2004），并进一步将Re-Os同位素测年技术拓展到其他低Re，Os含量硫化物和岩石的定年，甚至难熔岩石矿物和黑色页岩的Re-Os同位素定年（杜安道等，2009；李超等，2011a，b；陈郑辉等，2011）。关于中国钼矿床年代学的详细讨论见第六章。
表1-3 中国钼矿床成因分类及其主要特征
2.矿床成因、成矿构造背景和成岩成矿模式研究进一步充实
由于斑岩型铜钼矿床在世界范围内的广泛分布及其所蕴藏的巨大经济价值，已经被越来越多的学者所重视，关于斑岩型铜钼矿床的理论和研究成果也不断涌现（Nielsen，1968；Lowell et al.，1970；Sillitoe，1972，1993；Burnham et al.，1979，1980；芮宗瑶等，1984；Lowestern，1994；Hedenquist et al.，1998；Harris et al.，2002；Hou et al.，2003，2004；Seedorff et al.，2008；罗照华等，2009；杨志明等，2009；侯增谦等，2010；孙卫东等，2010）。这些成果集中探讨了斑岩型铜钼矿床的定义、时空分布、大地构造背景、矿床成因模式及蚀变分带模式、成矿及蚀变机制、成矿流体及成矿物质来源、斑岩岩浆的性质及起源等问题，前人也对斑岩型铜钼矿床研究的某些方面的新进展进行了评述（高合明，1995；陈文明，2002；Richards，2003，2005，2009；侯增谦，2004；芮宗瑶等，2004，2006；Cooke et al.，2005；姚春亮等，2007；李晓峰等，2009），在成矿过程的精细化研究方面已经取得了一些研究进展（李晓峰等，2009），如石英的单向固结结构（Shannon et al.，1982；杨志明等，2008）。
（1）斑岩型钼矿的构造背景
Sillitoe（1972）认为斑岩型矿床可能形成于俯冲作用引起的挤压环境，因为往往聚集在长而窄的带，并且斑岩型矿床的形成时代与岩石圈板块快速会聚的时间相吻合，并指出在现代的活动消减带上，仍在形成斑岩矿床。Hodder等（1972）则强调了破坏板块边缘张性构造对斑岩型矿床形成的控制作用，即认为典型的斑岩型矿床应该形成于拉张环境。Lowell（1974）和Hollister（1974）进一步论证了区域性拉张环境是斑岩型矿床形成的重要条件。新的研究表明，典型斑岩型矿床不仅仅形成于单纯的挤压或拉张（Richards.，2001），只要符合①上地壳处于较长时期挤压状态后的应力松弛期；②成矿域存在早期深大断裂，而且这些断裂在应力松弛期活化张开（Richards.，2001）就可产生斑岩型矿床，即斑岩型矿床常形成于构造机制的转化阶段，特别是挤压向伸展环境的转变（Mao et al.，2008）。因此，斑岩型矿床不仅产生于岛弧及陆缘弧环境（Hedenquist et al.，1998；Richards，2003），成矿作用与大洋板片的俯冲有关（Sillitoe，1972），也可以产出于碰撞造山环境（Hou et al.，2003，2004）及板内造山环境（安三元等，1984；罗照华等，2007）。后者是我国学者根据中国大陆自身成矿环境的复杂性和特殊性提出的适用于我国斑岩型铜钼矿床的新型矿床构造背景（侯增谦等，2007），具有自己的独特性（罗铭玖等，1991；侯增谦等，2007，2010）。陆陆碰撞造山环境下，更加强调强烈的挤压构造背景（杨志明等，2009）。
（2）斑岩岩浆的性质及成因
与斑岩型钼矿床密切相关的斑岩体一直是斑岩型矿床研究的基本问题之一，有人认为小岩体与大型超大型矿床的形成密切相关（卢欣祥等，1980；马开义，1984；邵克忠等，1986；汤中立等，2002，2006）。近年来，国内与斑岩型铜钼矿床相关岩体的岩石地球化学研究已经取得较多的新成果（如，芮宗瑶等，1984；罗铭玖等，1991；卢欣祥等，2006），研究的重点基本上集中在斑岩体的岩石地球化学特征及在此基础上的岩石成因和构造环境（蒋少涌等，2008；杨泽强，2009；冯京等，2009），这为我们理解斑岩型矿床的成因奠定了岩石学基础。
我国在20世纪七八十年代，在对东秦岭钼成矿带的研究中，就对与钼矿相关小斑岩体的成因进行了大量的探讨，但未能取得统一的认识，主要观点有三种：一是认为斑岩体是大岩体派生或伸向浅部的岩株，向下变大与大岩体相连，为同源岩浆演化的产物（如，郑延力，1983；黄典豪等，1984，1987）；二是认为斑岩体为地幔岩浆同熔地壳物质或直接由地幔派生或大洋地壳在B型俯冲中发生部分熔融而成（如，乔怀栋等，1986）；三是认为斑岩体是地壳深部物质在A型俯冲条件下部分熔融而成（安三元和卢欣祥，1984）。卢欣祥等（1989）进一步明确提出东秦岭地区小岩体和相临大岩基为两种不同的花岗岩类型，可能为不同源岩浆分别侵位而成。根据目前研究现状来看，多数学者接受斑岩体高度结晶分异的观点（如，Lowestern，1994；Richards，2003；叶会寿等，2006；包志伟等，2009）。
不同构造环境下斑岩岩浆的性质和成因不同。Sillitoe（1972）在总结斑岩铜钼矿的分布规律和岩浆岩地球化学特征后认为，俯冲环境下斑岩铜钼矿主要与钙碱性中酸性火成岩有关，岩性变化于石英闪长岩、石英二长岩、花岗闪长岩、花岗岩之间（Misra，2000）。板内造山环境下，主要与高钾钙碱性岩石有关（Hou et al.，2003，2004）。俯冲的大洋板片直接熔融（Sillitoe，1972）或俯冲大洋板片在一定深度发生相变，大规模脱水交代上地幔楔部分熔融（Richards，2003）及板内造山带环境下，区域地质发展末期软流圈上涌诱发新生下地壳的部分熔融（安三元等，1984；杨志明等，2008）可能是斑岩岩浆形成的主要机制。如弧岩浆成因理论在解释俯冲环境下斑岩体的成因方面功不可没（Peacock，1993；Winter，2001；Richards，2003），即热的、含水的、相对氧化的、富硫的镁铁质岩浆（主要是玄武岩浆）产生在俯冲大洋板块之上的交代地幔楔内，由于密度差异，浮力上升，储集在上覆地壳的底部。这些岩浆发生分离并与地壳物质相互作用（如MASH过程，这些岩浆开始结晶释放的热量可以导致地壳岩石的部分熔融），产生更演化的、低密度的岩浆上升到上地壳水平形成原始的斑岩体。陆陆碰撞背景下，斑岩体通常具有埃达克岩的地球化学亲和性（侯增谦等，2004；2005；Hou et al.；2004；杨志明等；2009），岩浆起源于加厚的新生下地壳，板块断离或岩石圈拆沉诱发的软流圈物质上涌，以及斜向碰撞导致的挤压-伸展的构造机制转换通常是引发岩浆源区发生部分熔融的外部条件（杨志明等，2009），区域尺度的构造控制了斑岩体的定位。
近年来，在成矿斑岩中基性深源包体（王晓霞等，1986）或暗色微粒包体（成中梅等，2003；曹殿华等，2009）的发现，为斑岩岩浆起源较深提供了有利的直接证据。即斑岩岩浆可以直接来自下地壳或下地壳底部，甚至发生过与来自幔源基性岩浆的混合作用，因而斑岩型铜钼矿床的相关斑岩岩浆具有深源浅成的特点（卢欣祥等，2002），即与斑岩铜钼矿有关的斑岩体通常被认为是一定构造环境中花岗质岩浆晚阶段的演化产物或是它们高侵位的衍生物（芮宗瑶等，1984）。关于高位侵入体（high-level intrusions）三维形态的研究也已经取得了一定的进展（Johnson，1970；Cruden et al.，2001；Breitkreuz et al.，2004；Corazzato et al.，2004），证实了侵入岩体的出露长度与厚度之间存在有幂律关系（Cruden et al.，2001），这为找寻斑岩型铜钼矿床的成矿宏观标志提供了参考（罗照华等，2009；曾云川等，2011）。随着一些新证据的发现（黄凡等，2009；杨宗锋等，2009），斑岩岩体被赋予了新的成因解释，但是由于资料的有限性，其成因还有待进一步探讨。
（3）成岩成矿及蚀变分带模式
斑岩型矿床的成因模式通常包括斑岩岩浆侵位后所发生的结晶演化与热液（流体）蚀变矿化作用（高合明，1995）。20世纪后半叶至本世纪初，斑岩型矿床的研究在成因理论方面取得了很大的进展（如Titley，1970；Sillitoe，1972，1976；Burnham et al.，1979，1980；芮宗瑶等，1984，2004，2006；Hedenquist et al.，1998；Oyarzun，2001；张旗等，2002；Richards，2003，2005，2009；Hou et al.，2003，2004；Harris et al.，2004；侯增谦，2007，2010；罗照华等，2009；孙卫东等，2010）。各国地质学家主要依据斑岩岩浆形成的深部过程、成矿金属在深部的富集机制、岩浆侵位过程中的构造控制以及斑岩岩浆浅成侵位过程、岩浆-热液过程、水-岩反应过程、成矿矿物质沉淀过程等方面提出了关于斑岩型矿床形成的多种成因模式，存在着较大的认识分歧。目前主要的斑岩型矿床成因模式有正岩浆模式（Nielsen，1968）、对流成因模式（Sheppard，1971）、混合成因模式（Henley，1978）、脉动成因模式、板块构造成矿模式（Sillitoe，1972）、活动转移说（White，1968）、三源表成热液矿说（季克俭等，1982）、变质岩浆成矿说（黎诺，1993）、透岩浆流体成矿模式（罗照华等，2009）、洋脊俯冲模式（孙卫东等，2010）等。其中，正岩浆模式被多数国内外学者所接受（如，Nielsen，1968；Lowell et al.，1970；朱训等，1983；芮宗瑶等，1984；马鸿文，1990；唐仁鲤等，1995；Richards，2003，2005；Harris et al.，2002，2004；叶会寿等，2006 等），认为成矿物质及含矿流体均来源于斑岩岩浆下伏的大花岗岩基岩浆（Lowestern，1994），含矿流体在岩浆期后热液阶段出溶，由斑岩顶部向外运移，由于温度、压力等物理化学条件的改变，成矿元素在有利部位沉淀而成矿。
自板块构造理论问世以后，板块构造就与成矿作用紧密联系起来（Pereira et al.，1971；Wright，1982）。Mitchell等（1969）就根据不同类型的板块边缘环境提出了地槽的分类，并据此做出了重要的成矿推断（Dewey，1969）。Pereira等（1971）在此基础上，给出了主要的金属矿床类型与板块边缘环境联系的不同方式，认为安第斯式板块边缘环境与斑岩型矿床的形成密切相关。Sillitoe（1972）建立了斑岩型矿床成因的板块构造模型，认为斑岩型矿床来自会聚板块边缘安山质和英安质层状火山岩之下磁铁矿系列钙碱性岩浆作用，并被广泛接受成为现今斑岩型矿床的构造基础（Richards，2003）。
Schwartz（1947）较早系统地描述性总结了有关斑岩型矿床的热液蚀变。Lowell等（1970）较早建立了斑岩型矿床的蚀变分带模式，他们在研究美国西南部亚利桑那州的San Manuel-Kalamazoo矿床时提出了一个建立在岛弧-陆缘弧环境下适用于与钙碱性中酸性斑岩（花岗闪长斑岩-二长斑岩）有关的斑岩型矿床的蚀变经验模式。这种分带模式以斑岩体为中心向外依次为连续的钾化带（石英、黑云母、钾长石±绢云母、绿泥石、钠长石、硬石膏、磁铁矿等）、绢云母化带（石英、绢云母、黄铁矿±绿泥石）、泥化带（石英、高岭石、蒙脱石）和青磐岩化带（绿泥石、绿帘石、碳酸盐）。并划分出与之相应的矿化分带，由内向外是：与蚀变带等间距的黄铜矿-辉钼矿-黄铁矿组合到方铅矿-闪锌矿组合。之后，各国学者在此基础上，发展了多个斑岩型矿床的蚀变分带模式（如，Rose，1970；Sheppard et al.，1971；Sillitoe，1972；Hollister，1974；Drummond et al.，1976；芮宗瑶等，1984；Harris et al.，2002，2004，2005；Hou et al.，2003，2004；侯增谦等，2003；孟祥金等，2004），并对蚀变分带机制做了较详细的探讨（Beane et al.，1981；Beane，1994），认为矿物的稳定性在蚀变作用中是最关键的因素，取决于矿物的组成、温压条件、流体组成等。如当岩石更富镁铁质时，钾质蚀变的主要产物为黑云母（Hollister，1978），而绢云母化带和泥化带不发育或弱发育（Hollister et al.，1974；Hollister，1978）。大陆碰撞造山型斑岩型矿床（侯增谦，2010）的蚀变分带模式与岛弧环境类似（Hou et al.，2003；孟祥金等，2004；侯增谦等，2007），出现不连续的环状蚀变分带（Hou et al，2003），由岩体中心向外依次为：强硅化带、含钾硅酸盐蚀变带、云英岩化带、粘土岩化带、角岩化带以及矽卡岩-大理岩化带等，如青藏高原的玉龙斑岩铜（钼）矿床和冈底斯斑岩铜（钼）矿床（Hou et al.，2003，2004）。
（4）蚀变分带机制
Schwartz（1947）较早系统地论述了有关斑岩型铜钼矿床的热液蚀变，但只是描述性的总结。随着研究的深入，开始有学者讨论矿床热液蚀变的形成机理（如，张荣华，1974）。矿物的稳定性关系在蚀变作用中是最关键的因素（如，Beane，1994；Beane et al.，1995），主要取决于矿物的组成、温压条件、流体组成等。我们首先必须清楚矿物的稳定共生关系，特别是蚀变矿物与成岩矿物的共生次序（表1-4）。
多个体系下的矿物稳定性关系已被讨论过，为蚀变分带的机制解释提供了实验依据，如CaO-MgO-SiO2-H2O-HCl体系、K2O-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-HCl体系、K2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O-HCl 体系、K2O-Al2O3-SiO2-H2O-HCl体系、Na2O-Al2O3-SiO2-H2O-HCl体系等（Beane，1994）。高合明（1995）曾引用Hemley（1957）K2O-Al2O3-SiO2-H2O-HCl 体系（图1-1）来说明斑岩型铜矿的蚀变分带机制。如图1-1可以看出：当温度较高、K/H值较大时，出现钾化带代表矿物钾长石，反映钾化带的形成；当温度和K/H值适中时，出现白云母，代表绢云母化带的形成；当温度和K/H值较低时，出现高岭石，代表泥化带的形成。如果体系中富含Na，Ca，Mg，Fe等组分时，便可以出现黑云母、蒙脱石及青磐岩化带，代表矿物绿泥石和绿帘石的形成。所以斑岩铜钼矿床蚀变分带可以主要受温度控制，即斑岩体侵位后可以形成以近岩体到远离岩体、温度由高到低的温度场，这种温度场导致由岩体到远离岩体依次形成钾化带、绢英岩化带和泥化带的蚀变分带现象；亦可以是因为斑岩体侵位后可以形成由近岩体到远离岩体、温度由高到低的温度场，而从岩浆中逃逸的流体在不同的物理化学条件下不断与岩石发生反应（水-岩反应）而产生由外向内依次出现泥化带、绢英岩化带和钾化带的蚀变分带现象。
表1-4 斑岩型铜（钼）矿蚀变矿物与成岩矿物共生关系
图1-1 K2O-Al2O3-SiO2-H2O-HCl体系矿物共生组合
下面分别简要讨论斑岩型铜钼矿床常见的几种主要蚀变的形成反应过程。
钾质蚀变（potassic alteration）：也称钾硅酸盐化（钾化），是原生铝硅酸盐矿物发生钾质交代的结果，并可能伴随钙和钠的丢失（Beane et al.，1981）。钾质蚀变常发生在斑岩型铜钼矿床的中心，是相对高温（550～640℃，42 wt%NaCl，40 wt%KCl，18wt%H2O，Harris et al.，2002）的蚀变类型。典型的蚀变矿物为钾长石和黑云母，也可伴有一定量的磁铁矿产生。当蚀变矿物主要为黑云母时，反映岩石更富镁铁质（Hollister，1978）。钾化可以发生在岩浆完全固结之前或固结之后，常呈脉状或浸染状产出。主要蚀变反应如下：
中国东部中生代典型钼矿研究
经由以上反应，体系中不断消耗K+，K/H值将减小，体系将逐渐向白云母区域靠近（图1-1）。流体中将更富Ca2+、Na+，相对富集H+。当体系钾质蚀变很强烈时，酸度会变得较大，钾质蚀变将产生绢云母或绿泥石、绢云母、石英、赤铁矿等矿物的叠加，显示中度泥质蚀变的特征。
绢英岩化蚀变（phyllic alteration）：形成石英绢云母化带，主要是成岩硅酸盐矿物大规模被石英、绢云母、黄铁矿或绿泥石以及少量的电气石、黄玉等矿物所取代，常指示酸性环境。这种蚀变在石英闪长岩中缺失或不发育，通常出现在钾质蚀变带的外围，能对钾质蚀变带造成叠加，成脉状或浸染状产出。
一直以来，多数学者根据稳定同位素的研究认为绢英岩化蚀变是岩浆流体和大气流体混合的结果（如，Lowell et al.，1970；Beane et al.，1985；Taylor，1997），但据Harris等（2002）的研究，发现绢英化蚀变可能主要为高温含盐岩浆流体（550～600℃，35 wt%NaCl，38wt%KCl，27 wt%H2O）成因，与传统的认识相冲突。
绢云母主要来自长石的分解：
斜长石→白云母，钾长石→白云母，黑云母→白云母或绿泥石，角闪石→白云母或绿泥石。
中国东部中生代典型钼矿研究
经由上述反应，体系中将消耗更多的H+和少量的K+，K/H值将增大，随体系温度的下降，反应将沿钾长石域和白云母域界线向下进行（图1-1），可能同时出现钾长石和白云母的共生，但是在石英绢云母化带中，很少出现钾长石，可能指示还存在有其他的控制因素（Rose，1970）。
中度泥质蚀变（Intermediate argillic alteration）：中度泥质蚀变带的出现常常指示酸性环境，主要矿物为蒙脱石、伊利石、水云母、绢云母、绿泥石或高岭石、石英等。其中以高岭石和蒙脱石类矿物占优势。它们主要是斜长石的蚀变产物，通常呈带状，向外可过渡为青磐岩化，向内过渡为绢云母化。中度泥质蚀变较难识别，常常叠加在岩体顶部钾硅酸盐矿物组合（钾质蚀变）之上，而出露的斑岩体的顶部往往会被剥蚀掉。
斜长石→粘土矿物，黑云母→绿泥石，角闪石→绿泥石
中国东部中生代典型钼矿研究
青磐岩化蚀变（propylitic alteration）：相对其他蚀变而言，青磐岩化所要求的温度较低，主要产在安山岩、玄武岩、英安岩及部分流纹岩中。主要特征蚀变矿物为绿泥石、绿帘石、钠长石和碳酸盐（方解石、白云石等）等矿物。由于蚀变矿物的颜色多为绿色，导致岩石也常呈绿色。这些蚀变矿物常来自含镁铁矿物的分解，如黑云母、角闪石或辉石，有时它们也取代长石。
中国东部中生代典型钼矿研究
斜长石也可蚀变成绿帘石、方解石、钠长石。
高级泥质蚀变（advanced argillic alteration）：尽管开始的时间不确定（Sillitoe，1993），但通常是热液活动晚期的产物，可以叠加早期的钾质蚀变、绢英化蚀变和青磐岩化蚀变，产于斑岩系统的上部。特征蚀变矿物主要为地开石、高岭石、叶蜡石和石英，常伴有绢云母、明矾石、黄铁矿、电气石、黄玉、氟黄晶和非晶质的粘土矿物。高级泥质蚀变是一种蚀变比较强烈的类型。当岩石中的铝被大量淋出，蚀变就过渡为次生石英岩化；随着绢云母含量的增加，则过渡为绢云母化。
斜长石、钾长石、黑云母和角闪石均可蚀变成粘土或叶蜡石。
中国东部中生代典型钼矿研究
钠长石化（钠长石）：这种蚀变是一种相对高温的蚀变，形成钠长石或钠质斜长石，指示一个富钠的环境。
硅化（石英）：硅化是次生硅的堆积，二氧化硅一般是由热液（流体）带入，也可由长石或其他矿物经蚀变后形成。硅化也是最常见的一种蚀变，几乎在任何岩石中都有发育，发生在一个较宽广的温度范围内。主要表现为岩石中石英或隐晶质二氧化硅含量增加，主要有以下两种形式：岩石被微晶石英完全取代，硅化常在岩体边缘形成硅化壳。由于硅化可以在广泛的环境中由热液作用形成，因此硅化常与其他蚀变，如绢云母化、绿泥石化、泥化、钾长石化等共生。如果硅化十分强烈，蚀变岩全由石英所组成，形成次生石英岩。
3.在成矿流体和成矿物质来源方面的研究取得新进展（争议）
最近的研究表明，辉钼矿可呈副岩浆相（accessory magmatic phase）出现在一些与板内岩浆作用有关的长英质岩石中，形成辉钼矿饱和的岩浆。这些辉钼矿一般很小（<20 μm），呈三角形的或六边形片状被包裹在石英斑晶中。LA-ICP MS熔体包裹体分析显示，Mo含量一般为1～13 ppm（Audétat et al.，2011）。这可能暗示了长英质岩浆可以有较强的携带金属Mo的能力。但是这种发现在世界范围内是很稀少的。而钼矿床广泛的热液蚀变说明热液流体活动在成矿过程中起着决定性作用（芮宗瑶等，1984；罗铭玖等，1991），刘英俊等（1984）给出了由于热液活动而形成的与钼有关的不同交代岩矿化元素和矿物共生组合（表1-5）。因此，成矿流体的来源成为内生金属矿床研究中的最关键问题（季克俭等，1993），但一直以来却又尚未完全解决的问题（高合明，1995）。
就目前的研究成果而言，存在三种主要的成矿流体：①来自岩浆本身（正岩浆模型），包括两种途径，一是传统的观点，流体来自岩浆期后由岩浆本身出溶的热液（Nielsen，1968）；二是直接来自深部的流体（杜乐天，1998；毛景文等，2005）或透岩浆流体（罗照华等，2009）；②来自变质事件中的变质水。随着变质温度压力的增加，早期形成的低温含水矿物将发生脱水反应，当这种水在围岩中循环时有可能萃取围岩的金属组分到特殊的位置成矿。因此，围岩变质水也可作为含矿流体来源之一；③近地表围岩中的地下水或天水。目前矿床学研究中，不同同位素判别方法往往赋予同一矿区成矿流体具多源性（黄凡，2009），未能指示具体的源区，说明一个矿床中成矿流体来源可能是复杂多源的。
表1-5 不同交代岩中钼矿化的元素和矿物组合
碳氢氧同位素判别体系对成矿流体来源的研究功不可没。在斑岩矿床蚀变系统中，钾化带内的黑云母氢氧同位素组成相当稳定，并指示成矿流体主要为岩浆流体；蚀变系统外部的绢英岩化带、泥化带、青磐岩化带内以及晚期叠加的其他蚀变带内含水矿物的氢氧同位素组成指示流体的雨水来源（Sheppard，1971）。但纵观近年来的研究成果，根据氢氧同位素判别，与岩浆活动有关的热液矿床几乎都有大气降水的参与。但不能据此说大气降水是成矿物质的主要来源，更可能是其在成矿晚期或成矿期后对整个成矿体系产生了重要影响，改变了成矿作用的边界条件，更有利于成矿物质的沉淀富集。
一般斑岩型钼矿体的形成温度主要在200～450℃之间（矿床内常出现早期温度较高的矿物组合），而钼矿体的产出部位一般在地表以下浅部，这就要求成矿系统必须有额外的热源供给，以保证成矿流体的活跃性和有利于成矿物质沉淀的环境，因此与斑岩型钼矿密切相关的斑岩浆/下伏岩浆房被看做主要的热源和成矿物质的供给者（Lowestern，1994；Ulrich et al.，1999，2001；Campos et al.，2002），或者由异常富集金属的母岩浆直接产生（Core et al.，2006），并且不同构造环境中成矿流体及成矿物质来源不同（Richards，2003）。
Condela等（1986）曾通过计算指出，形成一个大型斑岩钼矿所需的金属量需要一个几百平方千米的下伏岩浆库才足以提供；陈松乔（1990）通过钼的高温高压实验研究，认为一个上千平方千米的大型花岗质岩浆（含Mo浓度为 ppm）结晶分异流体只有在流体pH＞时才足以形成一个中小型钼矿床，而一个大型钼矿床的形成则需要原始花岗质岩浆中钼要预富集到原来的40倍以上。类似的，Cline等（1991）认为体积为50 km3或更小的小花岗质岩株能含有足够的金属和水来形成一个储量为250百万公吨的典型斑岩铜矿床（平均含铜），如果要形成像Bingham这样的超大型矿床就要求熔体中含有10多倍高的金属量（Hollings et al.，2004）。但是，在岩浆结晶过程最多只有65%的挥发分的丢失（Yang et al.，2005），且硅酸盐熔体中硫的溶解度也极其有限（Wallace et al.，1994；Gerlach et al.，1996；Backnaes et al.，2011），熔体中硫的溶解度除与熔体成分、压力、温度、氧逸度、硫逸度相关外，还与熔体中与水含量呈现反比关系，与FeO含量呈正相关，并且S2-常优先与熔体中的Fe2+结合形成熔体相FeS（朱永峰等，1998；Baker et al.，2011及其引文），而不是铜钼的硫化物。这对目前流行的正岩浆成矿模型提出了挑战，即是何种独特的岩浆-热液循环系统将如此大体积熔体中分散的铜钼等金属萃取并聚集到一起（Cloos，2002），除非岩浆中能异常富集成矿元素。
实际上，更多的地质事实是大型或超大型钼矿床常常与小斑岩体共生，而斑岩浆及大的岩浆房往往不是含金属元素异常高的岩浆（卢欣祥等，2002），并且直接起源于正常的古老下地壳部分熔融的长英质岩浆不具备成矿能力，除非有幔源物质以不同方式参与斑岩浆的形成并贡献成矿物质（侯增谦等，2007）。近年来的研究表明，越来越多的学者接受成矿物质直接来自深源的认识（卢欣祥等，2008；Solomon，1990；Sillitoe，1997；Mungall，2002；Robb，2005）。在原位测定巨型Bingham Canyon Cu-Au-Mo矿床矿脉中流体包裹体Pb同位素和总结Rocky Mountains东部主要斑岩钼矿床的Pb同位素数据基础上，Pettke等（2010）认为这些矿床中的金属Mo起源于古老的交代岩石圈地幔；Mathur等（2000）研究了智利地区斑岩型矿床金属硫化物的Re-Os同位素体系，认为矿床的金属储量与其Os初始比值具有负相关性，这就意味着巨型大型矿床中硫化物具有低的Os初始比值，暗示地幔组分广泛参与了成矿作用。所以，来自深部的流体在成矿作用中扮演着重要角色，并且要求形成大型矿床的流体中有异常高的金属含量（Wilkinson et al.，2009），即大量的深部流体应对金属的运移和沉淀成矿起重要的作用。因此，如何界定成矿流体成为一个关键问题。现阶段，通常对成矿流体的性质和矿石矿物沉淀条件的确定主要是根据共生脉石矿物中圈闭的包裹体的性质来推测的（Wilkinson et al.，2009），而据此给出的结构观察和同位素证据往往不足以说明它们是同时形成的（Wilkinson，2001），这又造成了相关侵入体与成矿过程成因关系的不确定性。近年来，热液矿床脉体中熔融包裹体和气液包裹体中含金属硫化物子晶的发现（Core et al.，2006；吴华英等，2010）或者金属硫化物中包裹体的研究（Wilkinson et al.，2009）似乎为成矿流体和成矿物质来源提供了确凿的证据。但成矿作用本身是一个复杂的非平衡演化过程（张荣华等，1998），包裹体中所能保存的信息仅仅是成矿过程最后阶段的物理化学条件（Wilkinson et al.，2009），不能有效反映成矿流体在成矿之前的性质（陈天虎等，2001）。
溶解度实验表明，在T=300～360℃，P=～ MPa 条件下，水蒸气（流体）中MoO3的溶解度介于1～29 ppm 之间（Rempel et al.，2006）。这个实验结果证明，对于斑岩型钼矿床来说，成矿元素以气相形式迁移可能在成矿过程中，特别是在成矿前的运移过程中占有重要的地位（Canadela，1997；Williams-Jones et al.，2002，2005；Rempel et al.，2006，2008；包志伟等，2007）。Hannah等（2007）从辉钼矿中Mo同位素角度证明了Mo的气相运移和快速沉淀重要性，只有这样才能解释窄范围的Mo同位素分馏。
相对于成矿物质的液相运移而言，气相运移具有以下特点：①气体因黏度比液体小而具有更强的渗透能力，且扩散系数大，在地球深部岩石中可能具有更大的穿透岩石的能力和提取、运移成矿物质的能力；②气体具有更低的密度而受重力制约较小，而液体在地球内部其自身内压力作用较大，必须形成连续流体，才能形成稳定持续的热液成矿系统；③气体具有较大的可压缩性，在突然减压时，会有很大的爆破能力，形成如隐爆角砾岩筒的隐爆构造；④金属成矿物质在液相中的含量均受到溶解度的制约，而金属成矿物质气相迁移则不受溶解度限制，能以较高的质量分数浓度和较稳定的状态迁移（陈天虎等，2001）。所以，成矿前流体以气相迁移成矿元素对钼矿床的形成应具有重要的意义，且气相溶解金属的能力可能比通过计算预测的溶解能力大几个数量级（Williams-Jones et al.，2002），在岩浆-流体侵位演化过程中，气相组分的淋滤很容易将贫Mo岩浆（3ppm）转化成富Mo岩浆（>1000ppm），并最终形成富集Mo的成矿流体（Keith et al.，1998）。
沉积岩型铅锌矿床是指赋存于碳酸盐岩和硅质碎屑岩中，且成因与岩浆活动无关的一类铅锌矿床，是世界上铅锌资源的主要来源(Leach et al.，2005)。根据赋矿围岩岩性和成矿元素组合的不同，可细分为砂岩型(Sandstone-type，SST)铅矿、砂岩型铅锌矿、密西西比河谷型(Mississippi Valley-type，MVT)铅锌矿、沉积岩容矿块状硫化物型(Sedimentaryexhalative，SEDEX)铅锌矿4类。其中SEDEX 型矿床主要形成于陆内裂谷-裂陷环境，是对流循环的中温(220～290℃)、中低盐度(3%～13%)流体(Basuki et al.，2004)发生喷流-沉积作用形成的同生块状Pb-Zn硫化物矿体，呈层状和透镜状赋存于碎屑岩建造中(Large，1988；Sangster，1990；Huston et al.，2005)。MVT铅锌矿是指赋存于台地碳酸盐岩中成因与岩浆活动无关的浅成后生层状铅锌矿床(Leach et al.，1993)，因其代表地区位于美国中部密西西比河流域而得名(Leach et al.，2005)。MVT铅锌矿床提供了世界上约25%的铅锌资源，它们分布于全球，以北美和欧洲最为丰富(Leach et al.，2005)。MVT型矿床主要形成于陆内裂谷盆地(Clendenin et al.，1990；Sangster，1990)或造山带前陆盆地环境中(Bradley et al.，2003)，是低温(80～220℃)、高盐度(＞15%)、高氧逸度的盆地卤水长距离运移汇聚(Garven，1985，1986，1995；Leach et al.，1986；Chi et al.，1998；Nakai et al.，1990)，并在未变形的台地型碳酸盐岩建造内部淀积Pb-Zn硫化物而形成的后生矿床(Sverjensky，1986，1987，1989；Sangster，1990；Leach et al.，1993)。SST型矿床以海相石英砂岩含矿建造及铅锌矿石高Pb/Zn值(Bjorlykke et al.，1981)区别于MVT型矿床。SSC型矿床又称砂岩型Cu矿，通常产于砂岩红层内部，与富含硫酸盐的膏盐建造和还原前锋密切相关(Misra，2000)，主要含水层为红层本身(Bjor-lykke et al.，1981)，盆地卤水具有中等盐度和中性pH值，成矿物质通过盆地卤水从红层萃取而来(Misra，2000)。近年来，对这4类矿床的深入研究，有效地指导了铅锌矿床的找矿勘查。
以沉积岩为容矿围岩的铅锌矿床种类繁多，储量巨大，是世界上铅、锌资源的主要来源(杨庆坤等，2010)，一直受到广大矿床地质工作者的重视。由于这类铅锌矿床分布广泛，成因复杂，其成矿作用和成矿规律已经成为当前区域成矿学研究的前沿热点之一。
一、MVT矿床基本特点
MVT型铅锌矿是指赋存于台地碳酸盐岩中，提供了世界上约25%的铅锌资源，它们分布于全球，MVT型矿床主要形成于陆内裂谷盆地或造山带前陆盆地环境中，并在未变形的台地型碳酸盐建造内部淀积Pb-Zn硫化物而形成的后生矿床。
MVT矿床又具有以下基本特点(Leach et al.，2005)：①矿床产出于造山带边缘前陆环境或靠近克拉通一侧的沉积盆地环境；②容矿围岩以白云岩为主，仅有少数矿床产于灰岩中；③矿床具有后生特征，其形成与岩浆活动无直接联系；④可发育层控的、断层控制及受喀斯特地形控制的矿体，矿体形态变化较大，可以为层状、筒状、透镜状、不规则状等；⑤矿物组合简单，主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿、白云石、方解石和石英，仅在少数矿床/矿区发育重晶石和萤石，个别矿区发育有含银或者含铜的矿物；⑥硫化物通常交代碳酸盐岩或充填开放孔隙空间，组构变化较大，矿石由粗粒到细粒，由块状到浸染状；⑦围岩蚀变主要有白云岩化、方解石化和硅化，主要涉及围岩的溶解作用和重结晶作用等；⑧最重要的控矿因素为断层、破碎带和溶解坍塌角砾岩等；⑨成矿流体为低温中高盐度盆地流体，温度一般为50～250℃，盐度一般为10%～30%；⑩金属和硫具有壳源特征。
二、MVT矿床研究方法
型铅锌矿流体包裹体
流体包裹体：对于MVT这类低温热液矿床而言，流体包裹体的温压数据是研究成矿系统的基础，也是地球化学分析的基本方法。对不透明矿物流体包裹体观察的红外显微技术在矿床学研究中也有重要意义(张本仁，2005)。
Leach等(1993)和Basuki等(2004)对MVT矿床统计，包裹体均一温度为50～250℃，但多在90～150℃之间，这一温度通常比矿化时正常的地温梯度或估算的地层埋藏温度要高，可能与盆地下部存在热对流或者矿床下部基底岩石中有深部循环流体上升影响正常地温梯度有关(Leach et al.，2005)。包裹体的盐度在10%～30%之间(Leach et al.，2005)，许多MVT矿区，如爱尔兰Midland地区、密苏里地区、上西里西亚地区和Cevennes山脉地区，矿床的形成温度超过由地温梯度推算的温度(据埋藏的地层厚度估算)，故推断MVT矿床可能形成于高地温梯度的环境中，或与盆地深部对流热传递(密苏里地区)或基底岩石中深部循环的上升流体(波兰U per Silesia和爱尔兰Midland地区)有关(Leach et al.，2005)。包裹体的盐度在10%～30%之间(Leach et al.，2005)，与油田水组分相似，反映了MVT铅锌矿成矿流体为盆地卤水起源(Hanor et al.，1979)。Hanor等(1979)认为主要是蒸发盐溶解、同源盐卤水混入或者发生过蒸发作用的地表水渗入导致了卤水的形成。Kharaka等(1987)及kesler等(1996)利用现代盆地卤水中离子含量判断源区，基本支持Hanor等(1979)的观点。
型矿床同位素测年
氧、碳同位素：碳酸盐岩是MVT铅-锌矿的赋矿围岩，用δ18O，δ13C值可以指示碳酸盐类矿物的形成背景。应用共生矿物对的氧同位素来反演成矿温度是其重要的应用之一。在川滇黔地区从含矿方解石、白云石到近矿的碳酸盐岩围岩δ18O和δ13C值有升高的趋势，表明成矿流体应该含有富集轻18O 和13C 等同位素的大气降水，而作为围岩的沉积碳酸盐岩(灰岩、白云岩等)则富集重同位素(周朝宪，1997；张长青，2005)。
铅同位素：MVT铅-锌矿床多数情况下呈现混合型铅同位素演化。利用铅同位素的演化线可分析成矿物质的来源，铅同位素组成则可探讨其成矿物质的多源性。青藏高原东北部多数贱金属矿床的Pb同位素组成介于区域上地壳Pb组成范围内，类似于MVT型矿床，显示Pb等金属元素来源于上地壳岩石(Vaasjoki et al.，1986；Sangster，1990)。
同位素定年：目前主要的同位素定年有Rb-Sr，Sm-Nd，U-Th-Pb等。其中SmNd同位素定年法是近几年才开始应用的，某些陆壳中的热液矿床的形成过程中稀土元素内部会发生分馏，致使一些热液矿物的Sm/Nd值变化很大，甚至远高出地壳岩石的正常值(李华芹，1992；彭建堂，2003)。
3.控矿因素
MVT地区铅锌矿主要控矿因素为断层破碎带、溶解坍塌角砾岩、生物礁-生物碎屑碳酸盐组合及基底隆起等(Repetski，1996)。其中断层和破碎带是MVT地区重要的控矿因素，许多矿体集中产于张性断层带内及其附近，如爱尔兰Midland(Hitzman，1999)和Upper Silesia地区矿石集中于正断层中(Kibitlewski，1991)；Viburnum Trend矿体集中产于与扭性断层有关的张性空间中(Clendenin，1993；Clendenin et al.，1994)；密苏里地区矿体集中于张性断层内(Hudson，2000)；在Cevennes山脉地区，走滑断层之间的张裂带对矿石起着重要控制作用(Bradley et al.，2003)。矿体沉淀均与碳酸盐礁杂岩有关，如Pine Point矿体位于溶解坍塌角砾岩中，角砾岩发育于生物礁-生物碎屑碳酸盐组合中(Rhodes et al.，1984)。
型铅锌矿成矿流体运移
目前，MVT型铅锌矿成矿流体运移主要存在3 种模式，即沉积和压实作用模式、地形或重力驱动模式及热-盐对流循环模式。
沉积和压实作用模式：驱使流体发生运移的原动力为沉积压实作用和成岩过程中孔隙度变化引起的压力梯度。Cathles等(1983)认为沉积盆地发生快速沉积和压实作用，在上覆地层压力和侧向应力存在的情况下，流体迅速转移，在矿集区内形成异常高压，因此流体包裹体温度通常超过正常压力梯度下的温度。
地形或重力驱动模式：其过程为流体在重力的驱动下，在盆地边缘造山隆起区，在页岩地层的阻隔下，沿碳酸盐岩或砂岩等透水层运移。该模式可以很好地解释北美地区的Pine Point矿床流体沿Slave 湖剪切带运移的过程(Hitchon，1993)。Bethke 等(1988)模拟了Ouachita造山带流体从Arkorma盆地边缘隆起部位流动的过程，很好地解释了浅部地层经历高温和岩石中具有较高水岩比值的特征。
热-盐对流循环模式：热-盐对流循环形成于伸展环境下的流体温度和盐度的增高，裂谷盆地形成阶段是重力驱动流体系统向热-盐对流循环系统转化的开始。长时间的小规模对流循环可以形成大面积的碳酸盐化作用(Morrow，1998)。Russell(1986)提出密度驱动是爱尔兰Midland地区主要的流体运移机制，最终导致矿体主要沿后期活化的加里东构造带分布。
三、特提斯成矿域与沉积岩有关的铅锌矿床成矿特征
特提斯成矿域中与沉积岩有关的铅锌矿床分布广泛、延伸稳定，从土耳其的西南部沿Taurus带向东经伊朗的铅锌矿带，至巴基斯坦，再从青藏高原东部向南至中南半岛泰国等地。这条铅锌矿带中包含有不同成因类型、不同成矿背景的众多矿床，显示出特提斯演化的复杂性和成矿的多样性。
现有资料表明，伊朗、土耳其等地的铅锌矿床都受白垩纪末—中新世大陆碰撞挤压的影响，流体大规模运移形成。土耳其的Taurus成矿带，代表矿床有Bayindir层控铅锌矿床位于西安那托利亚的曼德列斯地块北部，含矿层位出露于南北走向的平卧褶皱的核部及两翼。铅锌成矿年龄为早奥陶世，与奥陶纪—早志留世的Sb-Hg-W组合具有相似的成因，铅锌成矿与同期海相火山活动有关(O.ÖDora.，1977)。位于土耳其中部Yahyali地区，产出有9个铅锌矿床，均为碳酸盐岩容矿，层控、构造控矿特征明显，其围岩为破碎结构及岩溶包含结构。这些矿床大多经历了风化和表生过程，矿石品位为18%～34%锌，2%～10%铅。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿、白铁矿、黄铁矿及表生矿物针铁矿、菱锌矿、铜蓝及铅矾等；脉石矿物有白云石、方解石和石英。原生矿床(如Goynuk和Celaldagi Desandre)形成于晚三叠世—早白垩世的稳定大陆边缘，而再生矿床则发生于大陆边缘块状断层的形成过程中(Osman Koptagel et al.，2005)。
伊朗Zagros造山带中的Kuh-e-Surmeh矿床、Sanandaj—Sirjan构造带中的Irankuh矿床(Ohazban et a1.，1994)、Anjireh-Vejin矿床，与Emarat及Irankuh同在Malayer-Esfahan成矿带，萨南达-锡尔詹缝合带(Sanandaj-Sirjan zone)中部。为著名的四大矿山(Reichert，2007)：Irankuh(储量20mt，品位和)，Emarat(储量10Mt，品位及)，Ahangaran(储量，品位)及 Takiyeh(Rajabi A et al.，2012)。此外，还有很多矿床正在勘探，前景十分广阔(如Anjireh-Tiran铅锌储量，品位；Robat和Kuhkolangeh铅锌储量，品位)。萨南达-锡尔詹缝合带的演化主要与二叠纪新特提斯洋的形成有关，而后者在白垩纪到第三纪(古近-新近纪)随着阿拉伯板块和伊朗板块的汇聚及陆陆碰撞而消亡(Mohajjel et al.，2003；Agard et al.，2005；Ghasemi et al.，2005)。Malayer-Esfahan成矿带内发育巨量铅锌矿床，均为白垩纪碳酸盐岩容矿。虽然硫化物矿石是该带的主要矿石类型，次生非硫化物矿石也是很常见的(如Irankuh矿区)。Irankuh Zn-Pb-Ba矿床产于早白垩世碳酸盐岩地层，成矿流体沿Irankuh断裂运移、汇聚沉淀。该矿床具层控特征，矿体为透镜状，矿石主要为开放空间的充填类型，矿物组合主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和白铁矿，非硫化矿物有重晶石、白云石、菱锌矿和少量石英。其成矿过程可解释为晚石炭世造山环境中的卤水运移到断裂引起的扩张区，与海相成因的富硫酸盐的流体混合而形成的矿床(Ghazban F et al.，1994)。
伊朗的Kuh-e-Surmeh矿床是赋存于晚二叠世层状灰岩、白云岩中，位于伊朗西南部Zagms造山带Simply前陆褶皱冲断带中，是与造山有关的MVT矿床。矿化主要充填于开放空间条件下的角砾碳酸盐岩中(Liaghat et a1.，2000)，平均含Zn 12%，Pb ，可采达矿石990000 t。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿及少量黄铁矿、白铅矿、铅矾；脉石矿物有白云石、重晶石、石膏和方解石。矿床成因可以解释为区域构造压实作用使Zard-Kuh盆地脱水，驱使盆地源流体进入多孔的Dalan组角砾状白云岩岩石中，在高盐度(15%)低温条件下(重晶石、方解石包裹体均一温度为50～150℃)沉淀成矿(Liaghat et a1.，2000)。该类矿床的形成是由于晚白垩世—古近纪弧后盆地关闭，挤压作用导致盆地卤水长距离运移，并在成矿条件好的早白垩世地台型碳酸盐岩建造内沉积成矿(Farhad Ehya et al.，2010)。
在巴基斯坦和印度地段主要表现为伸展成矿，具同生层控的特点，赋存有巴基斯坦Lasbela-Khuzdar喷流-沉积型(SEDEX)铅锌矿带。大地构造上属印度古老陆块西北缘，在侏罗纪新特提斯洋盆扩张时，该区为新特提斯洋盆南部的被动陆缘，沉积有杜达(Duddar)、苏迈(Surmai)、贡嘎(Gunga)、顿格(Dhungei)4个矿床，构成著名的巴基斯坦Lasbel Khuzdar铅锌矿带(Silitoe，1978；Turner，1992；Jankovic，2001；Leach et al.，2005b)。
进入青藏高原东部，为挤压驱动流体、后生成矿模式，但含矿建造时代、矿体赋存方式等也不尽相同。卡兰古铅锌矿床位于塔里木板块西南缘的晚古生代碳酸盐台地环境中。该矿床受卡兰古向斜控制，矿体主要产于向斜两翼的白云岩或白云岩化灰岩中，矿体形态复杂，富矿段往往赋存于多组断裂构造交汇部位。矿石根据其结构大体可分两类：一类呈角砾状构造，硫化物呈浸染状，共(伴)生赤铁矿和磁铁矿；另一类矿石中硫化物以胶状、草莓状结构为主。矿物成分主要为方铅矿；其次有黄铜矿、黄铁矿及一些次生矿物；脉石矿物主要为白云石、方解石等。在成矿作用过程中，成矿金属(铅锌)以硫氢配合物形式迁移，喜马拉雅期逆冲推覆褶皱作用所引发的大规模热卤水运移、循环，导致了矿物质的进一步富集、沉淀(匡文龙等，2002)。
青藏高原东北部许多重要的喜马拉雅期硫化物矿床，如滇西金顶巨型铅锌矿床、白秧坪超大型Ag-Cu-Pb-Zn矿集区和金满中型Cu矿床及青南莫海拉亨、东莫扎抓大型铅锌矿床和茶曲帕查铅锌矿床(超大型远景)等，均产于碰撞造山带环境。这些MVT型矿床、矿点的时空分布和矿化特征表明，在青藏高原东北部形成了一个长达1000km、受大规模逆冲推覆构造系统控制的铅锌多金属矿带(侯增谦，2008)。作者研究认为东莫扎抓铅锌矿赋存于上三叠统结扎群波里拉组灰岩中，矿体呈层状、似层状产于角砾发育灰岩中，矿石矿物以闪锌矿、方铅矿为主，脉石矿物主要为黄铁矿、白云石、方解石、石英等，矿石呈角砾状、脉状构造，胶状、粒状结构，受层间断裂控制赋存于碳酸盐岩组矿床。
赋存于由碳酸盐岩组中Pb，Zn矿床向南延续至中南半岛，泰国等地的铅锌矿床是白垩纪末—中新世受大陆碰撞挤压的影响，流体大规模运移形成。泰国的Padaeng矿床，位于泰国西部Mae Sod附近，是世界上第一个次生的非硫化物型铅锌矿(Reynolds et al.，2003)，目前的资源数量为亿t，Zn品位为。由于多雨潮湿，该矿床大部分已氧化成为非硫化物型Zn矿。该矿床产于中侏罗统碳酸盐-碎屑岩岩系中，位于NW向Padaeng断裂上盘，层控特征明显，产于NW倾向、高度风化的中侏罗世白云质砂岩。非硫化物型Zn矿石主要为菱亚铅矿，含少量菱锌矿和水锌矿，硫化物型铅锌矿化广泛发育在Padaeng矿床附近，如Pha De和Hua Lon矿床，富闪锌矿，含少量方铅矿和黄铁矿，矿体属层控型，填充于小规模的开放空间中。非硫化物型矿床形成于中新世的Mae Sod山间盆地边缘，由于硫化物矿体抬升、氧化而成。
我国水电设计企业的管理组织结构庞大,人员众多,效率低、社会负担很重,技术进步速度较慢;国外咨询业进入国内市场后,采用高薪战术吸走国内资讯企业的技术人才,采用成套的设计研究技术,组成精干高效的设计班子,对国内咨询企业造成巨大的威胁。本文在参考大量相关文献的基础上,深度探讨了当前国内外水电设计行业管理的发展现状,而后依据笔者多年工作经验,分析了我国水电设计企业管理中存在的问题,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
工厂供电的国外研究现状工厂供电主要是由机械能转化成电能，所以国外喜欢研究这种机械能转化为电能的这种实验
摘要：在工程电气设计领域中，电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求，必须将所有设备：如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验，要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行，短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多，造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件，以代替部分工作，把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。关键词：集成设计选型校验系统模型pivotalwords:IntegratedDesign,Selectandverifyequipmenttype、ConstitutePowerSystemmodel一、引言：在工程电气设计领域中，电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求，必须将所有设备：如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验，要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行，短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多，造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件，以代替部分工作，把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。二、详述：电气设计的目标我们只有了解了电气设计最终实现目标才能进行更明确的工作，为了详细说明一个变配电所的所有电气内容，通常需要出的图纸有：1．1电气主接线图或高压系统图1．2低压系统图1．3平面布置图、剖面图1．4配电柜立面图1．5电缆清册1．6设备材料表1．7电气计算书1．8二次控制原理图1．9二次外部线路图以上图纸中最复杂的图纸，工作量最大的莫过于高低压系统图，因为他们占用的计算工作量大。过去我们也提供一些计算工具软件，但大都是零散的，不系统的，比如负荷计算、电压损失计算、短路计算等，用户对整个系统的认识，一直停留在修改旧图，反复的计算-填写表格-替换设备-删除-复制等低级的劳动中，造成了劳动效率无法大幅度提高。而且由于缺乏整个供-配电系统结构的认识，往往上一级开关调整以后，没有改下一级开关，或上一级开关整定变了，没有跟着调整配线，造成许多前后不对照的错误图纸和问题工程。旧图中大量的图元各自独立并没有共性，所以难以大规模的一次性修改成功。旧图修改重复劳动特别多，反复的重复删除、复制、替换、文字、移动等命令，容易造成笔误。特别是当前工程设计周期被业主大幅度缩短，怎样提高设计、绘图效率就成为了一个关键性的问题。绘图计算软件的现状目前国内电气设计软件提供这部分的主要偏向于绘图功能。绘制高低压柜的一次方案，许多家厂商生产的软件都包含了这部分图库。我们绘图主要集中在插入相应的图块进行绘制，然后填写定货图表格。计算则是分开的。也有个别软件对高低压系统提供了部分计算，但大都是零碎的，不是对系统整体的计算，或是对其中一个回路、某一种负荷类型（如电动机）进行计算，其他回路或负荷类型无法计算，也无法作到上下级配合选型，也没有全面的综合校验电气设备所有技术参数，没有用电需求表，和实际工程需要的设计过程相差太多等等。所以在设计变配电所过程中，大部分工作仍集中在修改旧图，重新计算，选型上。计算机的辅助设计功能没有什么提高。电气设计的过程分析选型统一规定很多设计院在一个工程的协同设计过程中都采用了一种选型方案，比如高压配电柜选用KYN28，低压柜采用抽屉式MNS，主断路器采用CM1，电缆采用VV系列，等等，这个选型方案在同一工程中都是相同的。也可以应用到下一个工程中。用电需求定义水、暖、工艺等上行专业提供的用电需求,主要内容是用电设备的编号，设备名称，安装位置，额定电压，负荷等级，场所属性，负荷性质等对电气设计的要求。现在随着计算机普及，很多设计院已经使用EXCEL互提资料。负荷分配确定配电设备（配电箱、盘、柜）的位置，把每一个负荷分配到配电设备上。负荷计算对每个配电设备进行负荷计算。主要采用需要系数法。分配电中心计算选分配电中心（如某层的配电间、竖井、或机房的配电间）的配电柜供给下联的配电盘或箱。对这些配电盘、箱、柜进行选型。变配电中心计算选变配电中心对分配电中心供电。对变配电中心的所有设备包括母线、高压电缆、高压柜、低压柜、低压抽屉组件、低压出线等进行选型。短路计算选型完成以后，查表得出各组件和线缆的阻抗，并设定短路点，计算每个短路点的三相和单相短路电流。校验计算对于高低压设备进行短路校验、电压损失校验、电机启动校验以及灵敏度校验等。校验不合适的值，要重新进行选型。直到校验通过。绘制系统图根据系统模型，绘制系统图。排列柜子。根据平面情况，布置柜子。并绘制立面图、剖面图。根据柜子布置情况分别调整系统图抽屉柜位置和编号以及进线柜、母联柜位置回路库和设备库符号库高低压柜的一次方案是厂家样本提供的。在CAD绘图中要调用这些方案，必须将这些方案组织成一个回路库。每个回路都是由很多组件组成的。这些组件的电气属性（技术参数）则在设备库中定义。符号库是规定了这些组件对应的图例。以上三者在选型绘图过程中必不可少。为了应对众多的厂家和不同的型号规格产品，我们符号库、设备库、回路库都是开放的。用户可以新增设备系列，新增回路方案等等。符号库采用新国标图例。回路库和设备库也采用了最流行最先进的高低柜型号，特别是中国建筑标准所出的《统一技术措施电气设备选型卷》和电力出版社出的最新版《工厂常用电气设备手册》上下册以及上下册补充本。回路库结构中每个回路都可以设定盘内组件的型号规格和数量或额定电流、控制电机功率，这样完全按照样本提供的内容录入，对选型提供了“电子样本”。统一规定设定在做某一工程前，由电气专业项目负责人确定的设备选型的基本方案。该基本方案中将所有电气设备划分为供电、输电、配电、用电几类，用户只须对以上设备进行初步选型，确定设备的系列号以及相关参数。其它参数都可以自动选型。用电需求定义表用电需求表是用户自行录入的工程中所用到的所有用电设备列表。用户需要录入用电设备的安装位置、名称编号，设备容量，负荷性质等内容。可以从EXCEL中将水暖工艺提来的资料导入该表中，也可以将输入好的用电需求表导出到EXCEL中编辑。安装位置提供了一个很好的管理所有设备的结构，非常直观方便。系统模型的建立本软件设计宗旨和最终目标就是要实现电气设计的目标。即绘制出符合要求的图纸。而绘制图纸前就必须建立供配电系统。此前的设计软件都没有提出过集成设计的概念。 所谓集成设计，就是面向供配电系统整体的电气设计，他包括了统一规定初步选型，用电需求表定义，用电负荷的分配，负荷计算、选型计算、短路计算、校验计算等一系列综合复杂的设计过程。它可以建立供配电系统模型，并能详细的列出模型上每个供配电-输电-用电设备的工作（运行）属性、短路属性、电气属性。任何一个供配电-输电-用电设备都有三种属性，工作属性、短路属性、电气属性。工作属性是指当前选定的设备的工作电流、设备容量、工作电压、功率因数等情况。短路属性是指当前选定设备的短路阻抗、短路电流等情况。电气属性是该设备的出厂铭牌的电气型号规格和电气技术参数等。集成设计的流程是：用电负荷被人工添加到配电柜上。然后进行负荷计算，并自动选择配电柜内元件型号规格，选定短路参数可以进行短路校验。如果短路校验不通过，重新进行选型计算。系统模型的建立：要想实现对变配电所设备的整体选型校验和设计，必须建立整个工程的配电系统模型，才能够实现对所有设备的选校。一个好的系统模型首先比较直观，操作简单。上手快。组织严密。由于电气系统的树状结构和WINDOWS资源管理器的树状结构的相似性，我们完全可以利用WINDOWS资源管理器类似结构的树状系统来搭建一个模型，实现简单的配电系统。电力系统中最常用的电气连接关系就是串联和并联。所有的复杂的网络最后都可以看成是电气设备串联和并联不断组合搭建成的。从下图中可以看出，树节点上从左到右的组件名称关系就组成一个串联的电路：低压配电室(电源)à电缆à负荷开关à变压器à母线à进线柜 ……..从“3母线”节点下面所接的“3母线à抽屉柜2à抽屉柜3à抽屉柜4à抽屉柜5”是母线并联所连的若干个抽屉柜。这样搭建成的系统模型，具有形象直观、搭建简单、组织严密等特点。完全可以实现变配电所系统设计的所有功能。附图1对应的供配电系统如附图2所示。附图1附图系统模型的功能立系统模型是从工程中的配电中心（配电间、配电室）建立。 统模型可以直观看到开关柜一次方案图形。以方便选型 统模型可以对用电需求进行统一分配。确定所有用电设备的电源位置 4、系统模型可以对每个设备都能进行负荷计算。统计总负荷5、系统模型可以对电源进行全厂负荷统计，和无功补偿计算6、系统模型可以进行短路计算。短路计算包括无限大容量系统和有源系统的短路计算。搭建的任何模型都可以自动进行计算。短路阻抗数据库可以扩充。7、模型在负荷计算、短路计算、和初步选型方案基础上进行自动选型计算 8、系统模型选型计算后对参数进行校验计算，包括高低压设备、配电干线等所有设备都可以按照规范要求进行校验。统模型可以直观的看到配电中心内配电系统上任何一个设备目前的工作电流，短路点短路电流以及设备技术参数情况。 10. 可以自动输出高低压系统图，主接线图，设备材料表，电缆清册，计算书，和抽屉柜排列图等一系列图纸。完成辅助设计全过程。软件实现流程图 软件实现过程实际上就是对电气工程师设计过程的模拟和抽象。该流程深入体现了第三节所述的电气设计的全过程，模拟设计思路进行电气辅助设计。常用设备选型校验方案（部分） 压器选型:负荷分配->负荷计算->选型 低压母线选型 负荷分配->负荷计算->按正常工作电流选型效验内容如下：电机启动压降计算 电压损失计算 3、过载保护效验4、热稳定效验电缆导线选型 负荷计算->按正常工作电流选型1、效验电压损失：2、效验经济电流密度：3、效验热稳定4、效验过载保护低压开关选型 负荷计算->按照正常工作选型：1、选择壳架等级电流 2、选择脱扣器额定电流 3、根据回路保护设置要求，进行短延时，瞬时，长延时三个脱扣器额定电流的选型。1、效验极限分断能力2、效验开断电流3、效验灵敏度4、上下级配合效验5、过载保护效验高压开关选型 负荷计算->按正常工作电流选型 1、选择额定电流效验开断电流或开断容量。 效验最高工作电压、效验动稳定、效验热稳定。 10、集成设计软件的优点1．实现了真正意义上的供配电系统模型，是面向整体电力系统的电气设计软件。不同于以往零散的孤立模块，这样的好处是比较直观清楚的让电气工程师知道每个电气元件在电力系统中的位置，作用，运行状态和短路状态以及所有电气属性等。i.进行负荷计算、短路计算、选型计算和校验计算。集四大计算于一体，更加清晰明了选型结果。2．成设计便于负荷调整，回路替换，设备技术参数的修改。并提供一系列智能检测系统，保证前后上下级联关系正确，确保电气回路的参数的正确性。集成设计便于输出管理电缆表，设备表。集成设计提供了可扩充的回路库和设备库，完全仿照设备样本，全部开放。用户可增添新设备。集成设计提供给用户最方便直接的查询功能，点击任何一个系统模型上设备元件，都可以看到该设备的电压，流过的电流，功率等运行情况。也可以看到在该点短路时的短路阻抗，短路电流情况，甚至可以查询其他点短路，在该点的短路电流情况。集成设计的界面采用资源管理器式界面，只要会windows的人都可以建立一个系统模型。不需要另外增加学习时间。操作也是类似与资源管理器，极其容易上手。集成设计提供了很多常用供配电设备的选型，校验计算方法。用户可以采用某种方法进行校验，也可以都采用，根据需要进行校验。非常灵活。集成设计是面对电气设备的cad电气设计软件，不象以前那样需要一点点绘制图块，复制粘贴，电气工程师考虑的只有电气设计需要考虑内容，其他有关绘图的命令和操作和任何线条图元，一概不需要考虑。这才是真正意义上的电气设计专家系统。集成设计完全参考最新版的电气规范、设计手册、统一技术措施和强制性条文以及最新版电气设备手册。紧跟时代步伐。三、结论变配电所的负荷计算、短路计算、选型、校验计算是电气设计中最复杂的内容之一。我们应用CAM/CAD软件辅助设计实现这一专家系统，是电气设计行业一次最初步的尝试，具有重要的历史意义和广阔的实用价值。意味着国内电气设计CAD将突破原来偏重于绘图，而轻辅助设计的趋向，向着更加智能化的电气设计专家系统迈出了可喜的一步。参考书目：《工业与民用配电设计手册》第二版，中国航空工业规划设计院等编水利电力出版社《建筑电气设计实例图册》，北京照明学会设计委员会编中国建筑工业出版社《工厂常用电气设备手册》兵器部第五设计院编中国电力出版社《民用建筑电气设计手册》湖南电气情报网编中国建筑工业出版社《低压配电设计规范》GB50054-95中国计划出版社《供配电系统设计规范》GB50052-95中国计划出版社《民用建筑电气设计规范》JGJ-T16-92中国计划出版社
我国变电所设计正是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。而随着计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计也出现了一些新的趋势。首先随着制造厂生产的电气设备（如变电站中主要的电气设备断路器）质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。其次近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用6 SF 气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS 向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS 配电装置。再有变电站综合自动化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。
有条件限制，还没有分。。你是想花钱代写还是想免费的。。。
最近，2012年3月的美国报纸《纽约时报》（The New York Times）刊登了经济评论家埃杜多·波特（Eduardo Porter）的文章，标题是：收入不平等挖民主的墙角（Inequality Undermines Democracy），主要是说收入差距的严重扩大，将产生政治的两级分化（political polarization），有钱人与没有钱人之间的政治体系产生分裂，民主的政治制度就将遭到破坏。这是危言耸听吗？显然不是。那么，究竟美国的收入不平等已经到了什么程度呢？号称代表西方民主制度的美国怎么会被收入差距来挖墙角呢？这是值得研究和分析的。 应该说，美国人从来没有太关心他们收入的差距。最近几十年来，美国的贫富之差一直比其他发达国家大得多，而且这种差距一直在不断扩大。但民意测验表明，与其他发达国家的人们相比，大多数美国人却并不关心收入差距。根据去年11月美国盖洛普（Gallup Poll）民意测验，只有17%的美国人认为要求政府努力缩小收入差距和减少财富的不平等是特别重要的事；而其他80%的人关心的是如何促进美国的经济增长。政策的制定者也很少关注国民的收入差距；总统选举和国会议员竞选也很少拿缩小收入差距来说事。收入不平等并不是选民予以最优先考虑的事。即使最近30多年来，贫富的收入差距已经急剧增大，但美国政府没有做任何努力来抑制这个趋向。美国贫富差距的现状及其原因 在资本主义的发展进程中，随着资本积累的增长，无产阶级状况趋于恶化，工人阶级同资产阶级之间的贫富差别越来越悬殊，这是马克思早在一百多年前对资本主义积累的一般规律作出的科学分析。随着垄断资本主义的发展，当今资本主义国家贫富悬殊状况如何，形成目前状况的原因是什么，这是现代资本主义经济研究中的一个重要问题。 第二次世界大战结束以来，随着经济的恢复和生产的发展，西方国家各阶层的收入和财产有了显著增长，生活得到了改善。从资本主义发展历史的纵向来看，资本主义发展初期那种普遍性的赤贫和营养不良的现象已不复存在。西方国家的贫困标准也随着生产的发展和消费水平的提高而有所提高。尽管如此，70年代后半期以来贫富之间的相对差距却迅速扩大，这个严酷的现实必然引起西方国家政府和百姓的关注。美国是资本主义国家的典型代表。本文试图对美国在本世纪70年代以来的收入分配状况作一分析。 一、70年代以来美国的贫富状况 战后直到60年代，美国各阶层收入差距是趋于缩小的。按照家庭收入在国民收入中所占的比重，美国全国家庭可分为最低收入家庭、次低收入家庭、中等收入家庭、中上收入家庭和高收入家庭五大类。从下表可见，在70年代以前，占全国20％的上层家庭的收入占全国总收入的比重趋于下降，由1936年的％降到1965年的41％。而中层家庭（从次低到中上）的收入占全国总收入的比重缓慢上升，由1936年的％上升到1965年的54％。最低收入家庭的收入比重略有上升。 但进入70年代以后这种趋势发生了变化，70年代后半期收入差距开始呈现扩大倾向。对20％收入最高者和20％收入最低者的平均收入进行比较，两者的差距在1974年是倍，1992年扩大到了倍。1977 ～1992年间，美国国民收入增长的部分几乎都归入富裕阶层手中。在这15年间，美国全国60％的人的收入在不同程度上都下降了，只有40％的人的收入有不同程度的增加。其中，最穷的20％的人的税后收入绝对下降了12％，而最富的1％的人的税后收入却增长了136％，其平均收入从约20万美元增至48万美元左右。 美国不同收入家庭在全国家庭总收入中所占比重（单位：％） 1936 1944 1950 1956 1962 1965 1970 最低20% 5 次低20% 12 12 中等20% 18 中上20% 24 高的20% 41 国际上通常用基尼系数测量贫富差距程度。基尼系数为0 表示绝对平等；基尼系数为1表示全部财产集中于一人； 基尼系数的变大表示贫富差距继续加大。国际上通常认为，基尼系数在～之间为中等不平等程度。美国人口普查局的《人口现状报告》描述的美国家庭收入基尼系数的变化状况为：1950年为，1960年为，1970年保持不变，1980年为，1990年为。而《美国住户、家庭与个人收入》中描述的美国家庭收入基尼系数的变化趋势为：1970年为0. 394 ，1980年为，1990年为。无论那种计算结果，都表明70年代后半期以来美国贫富之间的相对差距在迅速扩大。 华盛顿经济政策研究所经济学家贾里德·伯恩斯坦指出：“最后造成那么大的贫富差距，因此在美国一大批工人和家庭感到愈来愈穷。这些工人照章行事，设法为自己和自己的家庭维持生活水平。然而他们却节节失败。”他指出：在1993年，收入高的5 ％的家庭获得全部收入的％，而在1989年为％，1981年仅为％。 据美国商务部普查局的资料，1993年，收入最高的20％的家庭的收入占全部收入的％，创二战以来的历史纪录。 财富分配不均的差距远大于上述收入分配的差距。财富是按一家人拥有的全部资产的现价衡量的，包括银行帐户、股票、证券、人寿保险储蓄和共同基金股票之类的金融财产，房屋和非公司企业，汽车和主要家用电器等耐用消费品，等等。 在80 年代中期， 美国财富分配中出现了所谓“三三制”的现象：1983年，占人口1％的“上上层”占有国民财富的％，占人口9％的“上层”占有国民财富的％，占人口90％的人占有国民财富的％。这个差距在90年代继续扩大。据美国最新的统计结果，1992年最富有的1％的家庭拥有美国全部财富的42％，而在1989年为39％。 这表明，美国的财富集中在少数人手中的速度正在加快，从而促成了所谓“超级富豪”的出现。据纽约大学经济学家埃德·沃尔夫计算，在1983年到1989年财富增加较多的年份中，美国净财富从万亿美元增加到万亿美元，增加的总额（万亿美元）中的万亿美元（占％）被只占美国人口％的最富的人占有。现在，占美国人口总数的％的50万个家庭，拥有全部资产的％。这使得美国在贫富悬殊方面处于发达国家的首位。 收入分配不均的扩大带来了贫困化的发展。据1992年公布的材料，1991年处于贫困线以下的美国国民达3570万人，较1990年增加了210 万人，占总人口的％。据美国人口普查局每年一度的统计结果，1993年有3930万人生活在贫困线以下，这是1961年以来的最高记录（当时有3960万人生活在贫困线以下，占总人口的％）。（历年处于贫困线下的美国国民情况统计见下 由上表可知，70年代末以来，美国的贫困人数在略有波动中呈现出上升的趋势。 从美国贫困人员的结构来看，穷人主要是生活在大城市日益衰败的老城区中的黑人、居住在穷乡僻壤的白人农民、年幼的儿童和退休的老人、以及生活在单亲家庭中或多子女大家庭中的成员。 在1991年的3570万生活在贫困线下的穷人中，按人数算，白人比黑人多一倍，白人为2370万，黑人为1020万，其余为拉美和亚裔移民；但按人口比例算，黑人贫困率最高，相当于白人的3倍 1991年美国有1360多万少年儿童（其中600万是6岁以下的儿童）生活在贫困线下，占贫困人口的％，1994年上升到40％（而在全国总人口中，儿童占27％）。1991年的统计数据还表明，在65岁以上的老年人中，有378万生活在贫困中，占当地老年人口总数的％。 大都市是美国贫困人口聚集的地方。1992年城市人口为亿，其中2737万生活在贫困线下。1989年纽约市有近20％的人生活在贫困中，底特律有％的人生活在贫困线下。芝加哥、休斯敦、亚特兰大、巴尔的摩、费城和新奥尔良等另外13个大城市也都有20％以上的人属贫困者。1994年的统计表明，大都市的贫困率为％。 人口统计数据还表明，贫困与家庭规模和结构有一定关系。美国有约一半的穷人生活在家庭成员超过5人的大家庭中， 在只有母亲的单亲家庭中，贫困率则高达％，生活在这类家庭中的穷人数目达1860万。 二、贫富差距扩大的原因 从根本上说，美国的贫富悬殊是资本主义制度所造成的。在资本主义生产方式下，资本的本性就是榨取劳动创造的剩余价值，使自身不断增殖。反映在分配领域上，劳动者总是处于受剥削的地位，而资本家则力图限制广大劳动者的生活消费，从而扩大自己的财富。虽然在一定时期里为了缓和资本主义社会中的阶级矛盾，维护资本主义制度的生存，资产阶级会在分配领域做出有限的让步，但不可能根本改变分配领域不平等的关系。 除了制度原因外，70年代末以来美国收入差距扩大，还取决于下列经济和社会因素。 （一）在经济上，科学技术的发展、产业结构的转换、资本积累的加剧以及美国的经济形势和经济政策是影响收入分配状况的重要因素。 第一，科学技术的发展需要掌握现代科学技术知识和专业技能的熟练工人、复杂劳动者，因此，缺乏专业技术、所受教育少的一般工人就业机会大大减少，收入不断降低。 战后兴起的以电子计算机为标志的新技术革命，使劳动工具和生产工艺发生了根本的变化，这一进步自70年代以来尤其明显。1971年微处理机问世，至今已发展到3万多种。微电子技术广泛应用于机器人、 机器手、电视机、录像机以及各种通讯设备等。首先，打破了企业的传统经营方式，同时也把大量工人和一部分管理人员变为剩余劳动力，使成本发生了变化。据统计，美国工作场所的平均雇员数，1990年比1980年减少了8％。 雇员人数减少最多的工业部门恰恰是信息技术费用开支最高的部门。信息技术的采用大大提高了劳动生产率，但是， 在扩大再生产进展缓慢，难以吸收剩余劳动力的情况下，失业人数会不断增加。在美国经济缓慢回升的1993年，失业率虽然有所下降，但失业人数仍超过850万，原因之一就是， 劳动生产率因信息技术的采用而提高了3％，而国内生产总值只增长了％，不足以吸收因劳动生产率提高带来的剩余劳动力。 其次，信息技术的广泛使用，使生产要素及生产过程日益趋向于智能化，因而对劳动者的知识水平有了更高的要求。在现代化、自动化工厂车间里工作的劳动者，要经过特别的训练，要掌握自动化机器体系工艺流程原理，电子计算机技术以及现代科学管理技术等等。因此，有较高知识技能的熟练工人成为各家公司的争夺对象，抬高了这部分劳动者的工资，相比之下，技术不熟练的、年轻的和受教育少的工人的工资就降低了。在美国，自70年代起直到80年代末，大学毕业生和中学毕业生的周薪差距从大约40％扩大到了大约70％，而完成中学学业所需的学费增加了30％以上。中学辍学者和其他几乎没有专业技术的雇员的实际收入不但与受过更多教育和培训的雇员相比有所下降，而且从绝对意义上讲也下降了不少。 如果美国有一套应变能力较强的合理的劳动力教育与培训的机制，那么，上述导致收入差距的原因将会大大减弱。遗憾的是，美国的基础教育和各种社会政策没能起到帮助劳动力掌握竞争所必须的技能的作用。美国的中等学校通常只泛泛地讲授一点在劳动力市场中谋职的方法，大多数专门技能的训练都在企业中进行。而企业提供的技能培训的面往往较窄，不适应企业和个人的进一步发展。结果，随着技术的发展和竞争加剧，80年代，许多企业进行了组织调整，工人的技能经常因企业的合并或吞并而变得过时，导致这段时期里约有200万工人被解雇。 其中，受害最深的是年轻人。1981年12月美国的失业率为％，而16 ～19岁青年的失业率达％。 因为家庭经济状况、种族和年龄的原因，美国人在以信息技术革命为核心的新科技革命面前受教育的机会是不平等的，这也导致一部分人难以适应技术发展对就业要求的变化。据1993年的统计，在美国，越富的家庭拥有和使用计算机的比例越大。白人家庭的电脑拥有率是黑人或西班牙裔美国人家庭的3倍，而白人的贫困率恰恰约为黑人贫困率的1/3。目前2/3的美国人还没有电脑，但在年收入在7万美元以上的富人中，74％的人拥有一个以上的电脑终端。另外，在美国条件较好的私立中学里，学生们都拥有自己的电子邮件地址，他们可以利用计算机互联网络查阅西方各国图书馆的资料，也可以和世界各地的绝大部分专家、教授通话。与此形成鲜明对照的是，在洛杉矶的一所穷人中学里，2000名学生只有30台计算机，而且其中大部分都已使用了12年到13年。“不懂电脑将会成为新的文盲。” 第二，产业结构的变化使提供较高工资水平的制造业的就业机会呈减少的趋势，呈增长势头的第三产业的平均收入偏低。 制造业生产是大规模的机械化自动化生产，同一行业中劳动条件差不多，工人的工作比较稳定，而且，制造业有较强大的工会，因此其收入水平较高。1979年，美国制造业的平均周工资为美元，高于全部门的平均水平美元。 而第三产业部门由于工人受教育和培训的程度相对较低，工人工作稳定性较差，加上工会力量的弱小，西方国家这个部门的工人工资一般比制造业部门约低5％～10％。在美国， 第三产业中发展较快的服务业的平均周工资1979年为美元，低于全部门的平均水平，比制造业部门低约％。 70年代中期以来，随着产业结构的转换进入新阶段，第三产业在国民经济中的地位显著提高。美国第三产业产值和就业人数占国民生产总值和就业总人数的比重，50年代分别为55％和52％，80年代中期则分别为70％和75％。而制造业的产值占国民生产总值则从1965 年的28％降到1987年的20％。据统计，80年代美国新增约2000万个工作岗位。但据《幸福》杂志所排列的美国500 家大公司（主要是物质生产部门）的统计，在此期间其职工实际上减少了350万人。可见， 新增就业人数多数来自低工资的服务行业。产业结构的变化使相当一部分劳动者的收入水平下降。 第三，生产与资本的集中使垄断资本家的财富迅速增长，与普通工人的收入差距拉大。 随着资本主义经济的发展，特别是70年代以来科技革命的飞速发展，劳动生产率增长的速度大大提高，垄断资本获得的利润迅速增长，资本积累越来越多，而且日益集中在少数大垄断资本手中。加之，在新技术革命条件下，一些实力雄厚的传统工业部门的大公司为了争夺新技术、增强竞争力，与一些实力有限但技术先进的公司合并，例如汽车公司大量合并计算机公司和半导体公司。同时，竞争也促使采用同一新技术新工艺的不同部门，不同公司之间的合并，例如通用汽车公司合并了休斯飞机公司，争夺米勒飞机公司，它们都采用计算机软件程序。因而，企业规模不断扩大，大公司数量不断增加。美国资产为10亿美元以上的公司在1965年有47个，1983年猛增至234个；资产为100亿美元以上的公司在1965年只有2个，到1983年发展为25个。现有大公司的资产额、 销售额和利润额大大超过以前的公司。 根据《幸福》杂志公布的世界100家最大工业公司的情况， 1990 年列为榜首的通用汽车公司的资产额为1802亿美元，相当于1983年最大公司即埃克森公司资产额630 亿美元的近3倍。 生产与资本的集中和信息技术的采用，极大地促进了劳动生产率的提高，但同时，工人的劳动报酬并没有相应提高，结果，垄断资本家的利润增长速度大大超过工人工资的增长速度 由左表可知，1970年工资增长速度比利润增长速度快3. 2 ％， 从1975年开始，二者的关系发生转变。1987年，工资增长速度比利润增长速度慢了33％。随着资本主义的发展，剩余价值率的不断提高，社会财富将日益集中在拥有巨额资产的少数垄断资本家手中，贫富差距日益扩大。 第四，70年代中期美国经济陷于“滞涨”，也使广大劳动者在国民收入分配中处于不利地位。 1974～1975年资本主义世界经济危机发生后，美国与其它资本主义国家一样，经济处于缓慢增长和停滞中，企业开工不足严重，美国的生产能力利用率一度降到64％。失业人员剧增，1982年失业率达％，失业人数高达1220万。同时，消费物价上涨严重，通货膨胀率1979年为％，1980年高达％。80年代美国的经济一直在“滞涨”的死胡同中蹒跚前进，致使劳动者的实际收入增长速度放慢，甚至绝对下降 上表表明，1981年工人实际工资甚至低于1961年的水平。另据统计，1984年与1991年相比，全部私人非农业部门的周工资从293 美元增至355美元。但以1982年不变价格计，却从275美元降至256美元，下降7％。 第五，70年代后期以来抑制经济衰退的经济政策也对收入差距的扩大起了推动作用。 战后实行的凯恩斯主义经济政策使美国在70年代陷入“滞涨”的困境中。为了走出困境，80年代，里根政府采纳了供应学派的政策主张，实行“经济复兴计划”，其核心是减税，包括将所得税税率下调，降低所得税累进额。从1981年到1988年，个人最高税率从70％减少到28％。从新税收法案规定的边际个人所得税率来看，收入愈高，税率降低的幅度愈大。因此，新税收法案被认为是对富人有利的税法。据统计，年收入在～2万的人，在1981年开始的第一阶段减税方案实施后，纳税金额反较一年前为多。因为，人们上缴的社会保险工资税增加了。在减税政策实施几年后，美国占纳税人10％的富有者1990 年比1977 年少交税931亿美元，而其余90％的人（主要是中层居民）则多交256亿美元。此外，美国政府还削减了社会福利支出，使贫穷者更贫困。 （二）在美国，种族歧视、单亲家庭增多和非婚生子女人数的上升等社会问题也对贫富差距的扩大有重要影响。 第一，种族歧视。由于美国过去长期在学校实行种族隔离，使黑人受教育程度明显不如白人。经过60年代和70年代的民权运动后，今天在美国几乎找不到有关种族歧视的法律和公共政策，但种族歧视依然存在。1992年春爆发的洛杉矶那场种族骚乱充分证明了这一点。黑人仍处在一种不被人信任，容易遭人误解和忽视的状况，白人在私下歧视黑人问题颇为普遍。 在教育系统，广大黑人青少年仍没有得到平等受教育的机会。据全美科学研究委员会的报告说，美国目前有84％的青年有中学文凭，但黑人儿童中却有40％连小学都没读完，黑人中文盲达30％。由于黑人家庭经济贫困，使黑人在中小学所受的教育水准普遍低于白人，高中升入大学的黑人学生在70年代至80年代不超过38％， 不到白人学生的一半。1986年上大学的黑人比1976年减少万，在18～24岁的黑人青年中，上大学的比例从1976年的％降至1987年的％。受教育机会的不足，必然会对黑人学生的专业知识训练和能力的提高造成很大限制，因而影响到黑人的就业和竞争能力。从60年代以来的20多年里，黑人的失业率一直是白人的2～3倍，尤其年轻黑人失业率保持在30％～35％。即使是有工作的黑人，多数也只能从事最笨重和最受轻视的低收入的劳动。 第二，单亲家庭和非婚生子女。由于离婚率高和分居人数的上升，以及大量的少女未婚先孕，美国社会中只有母亲的单亲家庭迅速增多。1993年这类家庭已占美国家庭总数的30％。在所有单亲家庭中，约80％由母亲抚养子女，但母亲或因需要在家照看孩子，无法外出谋职；或因年龄太小，不能就业；或因教育程度太低，找不到工作，她们往往只能依靠社会福利为生。美国目前约有100万13至19岁的少女未婚先孕， 其中一半的人生孩子后辍学，依靠社会救济为生。 综上所述，美国70年代后半期以来贫富差距扩大有其深刻的经济与社会原因，其中既有生产力的发展给社会带来的阵痛（如科技革命在一定条件下导致失业人数的增加），也有生产关系不适应生产力的要求所造成的恶果。生产力的发展最终会给人们带来益处，但资本主义生产关系不改变的话，资本主义社会的贫富悬殊问题就无法根除。
为什么欧美各个层次收入差不多，以上章节描述了收入差距的历史和现状。我们看到，收入差距的程度在过去三十年中一直在增长，但其形态还是有所变化。特别是近年来，收入差距的增长主要集中在顶尖的富人阶层，而90％层次以下的收入分布情况相对变化较小。在这一节，我们探讨一下收入差距产生的原因。显 然，这是一个十分困难的问题。社会的政治和经济体系是一个非常复杂的系统，特别是在目前全球化的形式下。如前节所示，收入差距在过去三十年中呈现稳步增长 的趋势，而这三十年里很多政治经济条件发生了很大变化。这也提示，收入差距的增加是很多因素共同作用的结果，其中很可能没有一个“关键因素”。下面我们列 举一些目前讨论较多的因素。应该指出，这些因素都听起来合理，有的也有定量证明。但它们对于收入差距增加的影响程度，大多没有定量的结论。“超 级明星”（又称为赢者通吃）是八十年代初提出的理论，最初是用来解释顶尖艺术和体育明星的收入增长速度远远超过行业平均值的现象。由于传播技术的发达，顶 尖明星的观众数量大大增加了。虽然顶尖明星的才能可能只是稍稍胜于次一级的明星，但既然观众能够体验前者，对后者的兴趣就大减了。既然技术的发展使得两者 在同一市场竞争，他们的收入差距也就拉开了。这个观念后来被引申到企业主管的高收入现象来【26】。因为全球化，企业的规模和市场都有所扩大。于是企业主 管的表现更加举足轻重，他们中间的顶尖人物也就价值更高。同样的说法也可用来解释顶尖银行家，律师等的收入增加：由于技术进步，他们的客户基础大大扩大 了。
欧美国家的各个层次收入都差不多，因为他们是一个资本主义国家，他们是讲究经济利益一体化，所以他们的收入都是差不多的。