更新时间：2022-08-25 13:42
砂矿是指存在于砂砾石 沉积物中的矿床。这是由于岩石或矿床在地表环境下遭受风化和侵蚀，其中一些具有较高化学稳定性的矿物被保留下来，并经一定距离的搬运，和砂砾一起堆积在低洼处，形成可开采的砂矿。砂矿分布广，在许多国家的沿海和陆架区都有广泛的分布。中国海滨砂矿丰富，辽东半岛、山东半岛、广东和台湾沿岸均有分布，砂矿是由岩石或扣L床在地表风化、侵蚀 和搬运过程中，分离出来的稳定，机 械碎屑物堆积而成的矿床。与砂矿有关的矿产有:金、锡、金刚石、金红石等。它们在国防、冶金、和尖端科学上都占有重要地位。因此不少国家都比较重视砂 矿的勘探和开发工作。
在太阳辐射，大气，水，生物的作用下，岩石和矿物在原地发生崩解，破碎，分解等一系列物理化学变化的过程。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：
地壳表面的岩石和矿石，在大气、水、生物等营力的机械和化学作用影响下，发生物理的、化学的以及生物化学的变化，使有用物质重新组合、调整、富集起来形成矿床的地质作用叫风化成矿作用，由这种作用形成的矿床叫风化矿床。
A.气候条件：
1.温暖湿润-风化作用强、水系发育（为砂矿的形成提供了丰富的物质和介质条件）
2.大陆性气候-昼夜气温变化大、夏季多暴雨、风化侵蚀强、季节性水流或冰川流动的作用可使有用的矿物集中
B.地形地貌：
最有利的地区是中低山区及丘陵地区的河流系统和海湖、滨岸地区，
河流中上游是形成砂矿的重要地带-下游属于沉降区 水流速度微弱、物质颗粒细小、利于有用矿物的搬运分选富集
C.时间：
风化时间越长越有利于形成细小颗粒、越有利于富集
D.岩石种类：
风化产物只有在各种介质的搬运下，才能发生机械沉积分异作用。
介质有水（包括地表各种水流、波浪）、风、冰川等
A.水流搬运---搬运能力强 但分选性好 作用范围广 深度大 时间长
B.冰川搬运---搬运能力强 分选性差
C.风力搬运---搬运和分选性好 但深度不大
总：水流是形成砂矿床的最重要的地质营力
从动力观点出发，砂矿形成过程可划分为下列三个阶段：
由于风化作用使原岩中的有用矿物部分或全部被解脱出来．风化产物或以残积物、土壤风化壳的形式留在原地或遭受流水的侵蚀而被带走，易溶的和活动性强的元素随之析出， 难溶而稳定的矿物残存下来并得到进一步集中． 因此，本阶段也是有用矿物从母岩中分离出来的阶段。
在水流和重力作用下，风化剥蚀产物被搬运和迁移．被水流携带的固体颗粒的活动性，在许多情况下取决于水动力条件．当水流的推动力超过颗粒停留在原地的重力和摩擦力时，颗粒就运动起来，不同颗粒的冲刷、搬运和沉积的海流临界速度不同。 砂粒很容易搬动不容易沉积，但水动力往往是复杂的．有时是各种水动力方向一致，动力作用强，颗粒处于搬运状态，有时互相抵消，动力作用弱，颗粒便沉积。
分选是指碎屑物质在水、风等动力作用下，按粒度、形状或密度的差别发生分别富集的现象，表示颗粒大小的均一性。这种分选主要在搬运过程中完成。碎屑岩中粒度的分选性或分选好坏，可用粒度参数中的分选系数、标准偏差、第二矩来表示。当粒度集中在某一范围较狭窄的数值间隔内时，就可以大致定性地说它是分选较好。 又称选分、选别。用一定的选矿方法，使矿石(或经过破碎、磨矿之后的矿粒)中的有用矿物与脉石矿物及不同的有用矿物彼此分离，并使之分别富集的作业。具体搬运过程：岩屑重砂矿物冲入溪流湖盆中，重的沉入水底轻的带走，逐步淘汰富集，经河流系统，在海岸等地集中形成有开采价值的砂矿床。
指存在于砂砾石沉积物中的矿床。这是由于岩石或矿床在地表环境下遭受风化和侵蚀，其中一些具有较高化学稳定性的矿物被保留下来，并经一定距离的搬运，和砂砾一起堆积在低洼处，形成可开采的砂矿。许多宝石矿物因具有高的化学稳定性，故易于形成砂矿。由于砂矿中的有用矿物不是在原地形成的，所以也称次生矿床。
滨海砂矿是富集于现代海岸带和古海岸带松散沉积物中的砂矿，多为表层沉积矿产。在定义上有别于集于浅海海底松散沉积物中的表层沉积矿产和埋藏于近代沉积物之下的古沉积砂矿的浅海砂矿。
海滨砂矿的主要成矿过程可以分为5个阶段：原生赋存阶段、活化阶段、搬运阶段、富集成矿阶段和砂矿的后生变化阶段。
（1）原生赋存阶段：该阶段工业矿物呈分散的或富集的状态赋存于岩浆岩、变质岩和沉积岩等各大岩类或原生矿体中。岩石中所含工业矿物的丰度对砂矿物质的供给至关重要，是工业砂矿床形成的先决条件。岩石中含工业矿物的丰度越高，出露面积越大，则越有可能形成规模较大的砂矿床。
（2）活化阶段：由于岩石的风化剥蚀，而形成不同厚度的风化壳，从而使工业矿物松动。风化壳的厚度往往因岩性、地质构造发育程度的差异及所处的气候不同而不同，风化壳的形成即标志着砂矿形成的开始，有时在岩石表面或斜坡上形成残积和残坡积砂矿，其形成往往需要足够的切割深度，而构造隆起是风化壳形成的必要前提，气候条件是这类砂矿形成的必要条件，基岩性质决定着风化作用的强度。
（3）搬运阶段：物质的搬运和分异与地表水系作用密切相关。河流是向滨海地带输送风化产物的主要途径；而分异作用取决于动力条件的强度；被搬运的距离取决于地形的坡度和重矿物的比重、硬度和水力学、粒径等特性。比重较大的金和锡石等矿物在最初的搬运阶段首先析出和沉积，而较轻的重矿物如锆石、独居石等则可搬运较远，而耐磨性很强的金则石则可搬运数百公里，此阶段可在滨海区形成一些冲积型砂矿床。
砂矿的勘探方法国外用于砂矿勘探的方法有两种浅井法与钻探法。
浅井广泛用于矿体埋藏少含水的砂矿勘探，以及用作砂矿钻探的验证手段。但是陆地砂矿多分布在现代水系的河谷内，地下水丰富，岩石的
渗透性高，浅井施工中，诸如通风、排水、照明、支护等安全工作不易保障，加之效率低，劳动强度大，成本高，取样质量难保正，因此近年来浅井勘探砂矿日益减少。
钻探法用于砂矿勘探始于1858年，当时荷兰工程师阿克尔灵加设计了第一台砂钻，在印度尼西亚的班加岛勘探潜水层以下的砂锡矿，获得了成功，因此得名“班加钻”。
此后，世界各国都用班加钻勘探砂矿，并在实践中进一步发展和完善了它的工艺。除了班加钻外，在砂矿勘探中，其它的钻探方式还有振动回转钻进法、无冲洗液取芯回转钻进法、永冻层中潜孔锤冲击回转钻进法、大口径冲击抓斗钻进法以及空气反循环连续取样钻进法等。
这里介绍砂矿勘探中用得较多的几种钻探技术。
班加钻其基本工作原理是:用人工将4英寸或6英寸的套管打人地层，或是用人主将套管慢慢地回转钻人地层，
然后用勺形钻具、螺旋钻具、提砂筒等取样工具把进人套管内的砂样小心地分层分段取出来。取样时，一般保留套管下部的少量砂样不取，然后再继续使套管钻进又一个深度，再取其中的一部分砂样，如此循环进行，直到穿透矿层见底板，并取底板样200~300毫米为止。套管回次进尺深度0.5米左右，最多不超过1,5米。回次取样长度控制褥瞬严，按苏联规范，含矿层回次取样长度不超过0.2米，非含矿层是0.5~1.0米。如在套管下部遇到大砾石，采用冲击钻头破碎后再钻进与取样。班加钻用于砂矿勘探是可靠的。它具有设备轻便，结构简单，成本低的特点，在交通不便的地区勘探施工很受欢迎，缺点是劳动强度大，效率低，在某些复杂的砂矿地层中施工效果不很理想。因此有些国家对它进行了改进，将人力冲击回转改为钢绳吊锤冲击和机械回转，例如荷兰先锋型砂钻，苏联ysP型砂钻等。其口径一般为100^219毫米，钻深30米左右，效率可达100米/台月。
振动回转钻把岩芯钻探中的振动钻或振动回转钻用于砂矿勘探还是近年来的事。苏联乌拉尔地质局1973 ~ 1976 年用振动钻施工浅孔，平均每年达四万多米，效率达420米/台月。采用振动回转钻，平均效率可达930米l台月，最大孔深为45米。
振动回转钻多用于滨海砂矿勘探，一次提钻取样，效果较为突出。据认为，此法很有发展前途。
1955年，苏联鸟拉尔地质局首次采用无冲洗液取芯回转钻进法勘探砂矿。此法只限于在砾石少、粘土多、地层胶结性好、无需护壁的砂矿地层中使用。’
实践证明，在复杂的砂金矿地层中，小直径钻孔难于获得可靠的地质资料，用提砂筒取样无法避免砂样的扰动、分选和混层，而浅井施工又比较困难。因此在六十年代末，一种大口径冲击抓斗钻在砂矿勘探中试图代替浅井。典型的钻机有苏联的YBCP-5型砂钻和美国的约斯特抓斗钻机。