下载文档原格式
矿床成因与成矿作用机制矿床是地球表层或地下富集的矿产资源的集合体，是地球长期地质作用的结果。
矿床的成因和成矿作用机制是地质学家长期研究的核心问题。
本文将从矿床成因和成矿作用机制两个方面进行探讨。
矿床成因矿床成因是指矿床形成的各种原因和条件。
矿床成因的研究是矿床学的基础，主要包括以下几个方面：1.地质构造条件：地质构造是影响矿床形成的重要因素。
构造运动可以产生地壳的变形和断裂，从而为矿质元素的迁移和富集提供了条件。
2.岩石类型：不同的岩石类型具有不同的矿物组成和化学成分，对矿床的形成具有不同的控制作用。
例如，火成岩与变质岩常常是金属矿床的重要容矿岩石。
3.地球化学条件：地球化学条件是指地壳中元素的分布、丰度和迁移规律。
地壳中元素的富集和迁移是矿床形成的关键过程。
4.气候条件：气候条件对矿床的形成也有重要影响。
例如，雨水冲刷和淋滤作用可以促进矿物质的迁移和富集。
5.生物作用：生物作用在矿床形成过程中也起到了一定的作用。
生物可以促进矿物质的溶解和沉积，或者通过生物化学作用形成特定的矿物。
成矿作用机制成矿作用机制是指矿床形成过程中，矿质元素从原始来源到富集成矿床的物理化学过程。
成矿作用机制的研究是矿床学的核心，主要包括以下几个方面：1.矿物质来源：矿物质来源是成矿作用的基础。
矿物质可以来源于地壳内部，也可以来源于地幔或宇宙空间。
2.矿质迁移：矿质迁移是指矿质元素从原始来源到矿床形成地点的过程。
迁移方式包括离子迁移、气体迁移和机械迁移等。
3.矿质富集：矿质富集是指矿质元素在特定地点积累并达到形成矿床的浓度的过程。
富集可以通过物理作用、化学作用和生物作用实现。
4.成矿作用类型：成矿作用可以根据其物理化学条件分为热液成矿作用、沉积成矿作用、变质成矿作用和岩浆成矿作用等。
不同类型的成矿作用具有不同的特征和形成机制。
矿床成因和成矿作用机制的研究对于我们认识地球的地质过程、寻找和评价矿产资源具有重要意义。
通过对矿床成因和成矿作用机制的研究，我们可以更好地理解矿床的形成过程，为矿产资源的勘查和开发提供科学依据。
名词解释：第二章岩浆矿床岩浆矿床（正岩浆矿床）：指岩浆在分异、结晶演化过程中,使分散在岩浆中的成矿物质聚集而形成的矿床，在成因上主要与来自地幔的基性、超基性岩和部分碱性岩有密切联系。
岩浆成矿作用：在岩浆分异演化过程中，通过各种分异结晶作用致使成矿元素富集形成有工业价值的矿床的作用，称为岩浆成矿作用；又分为三类：结晶分异作用、熔离作用和残余熔融作用。
结晶分异作用：指在岩浆分异演化过程中，不同成分矿物先后分别结晶，并导致成矿物质富集的作用。
由这类作用形成的矿床称为岩浆分结（凝）矿床。
在岩浆分异演化早期由岩浆分异形成的矿床称之早期岩浆矿床。
岩浆熔离作用：在岩浆演化过程中，当物理化学变化时，一种岩浆分离成二种或二种以上互不混熔的熔融体的作用称为岩浆熔离作用。
如果熔离出一种金属硫化物或氧化物的溶体，这种熔体称为“矿浆”，由矿浆形成的矿床称为岩浆熔离矿床；Cu-Ni硫化物矿床最为典型。
残余熔融作用：岩浆中有些成矿物质在部分矿化剂，如H2O、CO2以及碱金属的影响下，使其结晶温度降低，因而在各种硅酸盐矿物结晶过程中，以及在局部熔离作用下，逐渐在岩体的内部形成成矿物质较富的残余含矿熔体或矿浆的作用，称残余熔融作用，所形成的矿床称晚期岩浆矿床。
第三章热液矿床热液矿床：又称气化——热液矿床，指由含矿流体或成矿溶液（包括气相、液相、超临界流体）与围岩相互作用而生成的后生矿床称为热液矿床。
热液成矿作用：由流体作用而形成矿床的过程称热液成矿作用。
热液成矿作用的方式：充填作用和交代作用充填作用：成矿溶液在化学性质不活泼的围岩中流动时，因物理化学条件改变，使溶液中的成矿物质沉淀在各种裂隙和空隙中形成矿床的过程叫充填成矿作用，所形成的矿床叫充填矿床。
交代作用：当流体在岩石中运动时，由于物理化学条件改变，致使岩石与流体发生水岩反应，使围岩中原来的某些矿物消失，而产生新的矿物组合，这种作用称交代作用，由交代作用形成的矿床称之为交代矿床。
第二章矿床学基本概念矿物—元素在各种地质作用的影响下，通过结晶作用、升华作用、化学（反应）作用等途径形成矿物（mineral）岩石—矿物以集合体形式出现，即构成为岩石，其可以由单一矿物或两种以上不同的矿物集合体组成。
矿石—如果岩石中含有经济上有价值，技术上可利用的元素、化合物或矿物，即称矿石（ore）矿石（ore）—从矿体中开采出来的，从中可提取有用组分（元素、化合物或矿物）的矿物集合体。
由矿石矿物和脉石矿物构成。
矿石矿物—矿石中可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物。
脉石矿物—矿石中不能被利用的矿物，也称无用矿物。
脉石（gangue, veinstone）-------泛指矿体中的无用物质,包括围岩的碎块、夹石和脉石矿物，它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。
夹石（horsestone, rock gangue）----—指矿体内部不符合工业要求的岩石，它的厚度超过了允许的范围，就得从矿体中剔除。
共生组分：是指矿石（或矿床）中与主要有用组分在成因上相关，空间上共存，品位上达标可供单独处理的组分。
在一定的经济技术条件下，这些组分的工业意义小于主要有用组分。
伴生组分：指矿石（或矿床）中虽与主要有用组分相伴，但不具有独立工业价值的元素、化合物或矿物，其存在与否和含量的多寡常影响着矿石质量。
●矿石结构（ore texture）—矿石中矿物颗粒的形态、相对大小及空间上的相互结合关系所反映的形态特征。
矿石结构之等粒结构:颗粒比较匀称、大小比较相等的单矿物和复矿物集合体组成的矿石结构。
包括：半自形粒状结构、他形粒状结构、海绵陨铁结构等。
矿石结构之不等粒结构:较细的基质里发育着较大的矿物颗粒，或反之包括：斑状结构、嵌晶结构、乳浊结构等矿石结构之片状结构:单矿物或多矿物矿石基质中全部或绝大部分颗粒为片状矿石结构之维状结构:组成矿石的矿物集合体为纤维状组织矿石结构之环带状结构:矿物析出物由于依次沉淀，或由于较早的矿物被较晚的矿物所交代而形成交替出现的环带矿石结构之交代结构:晚期矿物沿着早期矿物的范围交代发育而成矿石结构之胶状结构:在胶体成矿时析出矿物变化的各个阶段中产生的●矿石构造（ore structure）—组成矿石的矿物集合体的形态、相对大小及空间上的相互组合关系所反映的形态特征。
第二章成矿作用和矿床成因分类矿床种类繁多，一种金属或非金属矿产可由不止一类成矿作用形成矿床。
一类成矿作用又能形成多种金属或非金属矿产的矿床。
这些情况下，矿床既有相同的特点，又有一些差异，并有不同的利用价值。
矿床的形成及其所具有的特点都与矿床的形成作用和条件有关，因此，深入研究成矿作用不论从理论研究还是从实际工作的需要都有重要意义。
第一节元素的富集和成矿现有的矿床多数产于地壳内，且多在地壳较上部。
成矿的物质主要来自地壳，部分也来自上地幔。
因此了解地壳和上地幔的组成与元素分布的状况，对于认识成矿作用有着重要作用。
地球化学家们计算了地壳中各种元素所占的相对份额，即元素的丰度值或克拉克值。
地壳中O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K八种元素含量就占了地壳组成的99.2%，其余几十种元素的总和约近1%。
各种元素的克拉克值相差悬殊，O（46%）、Si（29%）为n·10%，Al、Fe、Ca、Mg、Na、K为n%，克拉克值＞0.1%的其余元素还有H、Ti、C、Cl、P、S、Mn等。
人们最关心的大多数成矿金属元素如Cu、Zn克拉克值为n·10-3、稀有金属为n·10-4 ~ n·10-5、稀土元素为n·10-5 ~ n·10-6、金和铂族元素为n·10-6 ~ n·10-7，大小相差近10个数量级。
上地幔也以上述8种元素为主，约占99.01%，与地壳不同的是铁和镁高，Fe为9.60%，Mg为21%，铁族元素和铂族元素高出地壳几倍到几十倍，而另一些稀有元素如Li、Be、Nb、Ta和稀土元素等，则比地壳少几到十几倍，挥发性元素S、P、F、Cl、B 等也少几倍。
这8种元素组成了各类岩石的主要造岩矿物，它们也可单独富集形成较大的矿床，如铁矿床、铝矿床、钙、镁碳酸盐矿床、钠、钾盐类矿床等。
元素的聚集程度与克拉克值的高低不完全一致，克拉克值相近的元素聚集程度也不一定相同。
例如Pb和Ga的克拉克值相近，分别为0.0012%和0.0018%，但Pb能富集到形成品位为百分之几，规模达几十至几百万吨的矿床；而Ga则只在Pb矿石和Al矿石中分散存在，一般看不到独立矿物。
又如金、银克拉克值虽很低，但可以富集到每吨几十到上百克，形成规模达数十吨的矿床。
为表征元素富集成矿的难易提出了“浓度系数”的概念，所谓浓度系数就是指成矿金属或非金属元素的矿石工业品位与该元素克拉克值之比。
例如铁的克拉克值为5.8%，工业品位是30%，其浓度系数即约为5，说明铁元素只有比其地壳平均含量富集到5倍以上，才能成为工业矿床。
铜的克拉克值为6×10-3，工业品位是0.5%，浓度系数约为80，即铜要比平均值富集近80倍才能形成矿床。
同样，可计算出钼的浓度系数为461，Sn浓度系数为1176，贵金属Au、Ag浓度系数约为2500。
当然地壳中的元素实际上并不是以平均分散状态存在的。
相反，元素的分布非常不均第二章 成矿作用和矿床成因分类14 一，而且在不同地区各种地质体中有规律地出现相对富集或分散。
例如，从超基性、基性、中性到酸性岩浆岩中主要造岩元素有系统变化，硅的含量依次递增为19.00%→24.00%→26.00%→32.30%，铁的含量则递减，为9.85%→8.55%→5.85%→2.70%，镁的含量以超基性岩为最高25.90，中性岩最低，相差达2个数量级。
钠，钾在酸性岩中高于超基性和基性岩几十到上百倍。
沉积岩中上述元素的含量基本上在各类岩浆岩含量范围内变化，只有铝超过所有岩浆岩，为10.45%。
成矿金属元素在各类岩石中含量的差别也很显著。
Fe 、Co 、Ni ，Pt 族元素在超基性岩中平均含量最大，并从超基性岩到酸性岩急剧降低。
另一些元素如V 、Ti 、Cu 、Zn 、Sb 、Mo 则以在基性岩中为最高，而U 、Th 、Li 、Be 、Nb 、Ta 、W 、Sn 、Pb 等则在酸性岩中最高，由此可见金属的富集和分散与岩浆的起源及演化是有关的。
沉积岩中也有一些元素含量高于其它岩石的含量如S 、B 、Cl 等。
此外，Sn 、Mo 、Pb 、W 、Cu 、Zn 的含量大多介于基性与酸性岩石含量之间，可能出现相对的富集。
为了表明各种地质体中元素的富集和分散情况，也引入了“浓度克拉克值”的概念，其含义为某元素在一种地质体中的平均含量与其克拉克值的比值。
浓度克拉克值大于1时，意味着相对富集，小于1时则意味着相对分散。
元素的地球化学性质决定着在各种地质作用过程中元素是表现富集还是趋于分散，元素的这种地球化学行为不仅表现在元素的分布与在各种地质体中浓度克拉克值的差异，而且也表现在一定类型地质体中元素之间的共生关系。
地球化学家很早就注意到这方面的事实，如戈尔德施密特曾划分出亲石元素、亲铁元素、亲铜元素、亲气元素和亲生物元素等。
在20世纪50年代，查瓦里茨基更全面地作了元素地球化学族的划分（表2 - 1），对我们了解成矿表2 - 1 查瓦里茨基元素地球化学分类 HLi Be B C N O F Al Si P S Cl Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Na K Mg Ca Rb Sr Cs Ba Y Zr Nb TR Hf Ta Mo Tc Ru W Re Os Rh Pd Ir Pt Cu Zn Ga Ge Ag Cd In Sn Au Hg Tl Pb As Se Sb Te Bi Po Br I At HeNeArKrXeRn Fr Ra Ac Th Pa U作用很有帮助。
他划分出以下9个族：①造岩元素族，包括Na 、Mg 、Al 、Si 、K 、Ca ，还有Li 、Be 、Rb 、Sr 、Cs 、Ba 可与它们一起存在于花岗岩和伟晶岩矿床中；②岩浆射气元素族，包括B 、C 、N 、O 、F 、P 、S 、Cl ，能形成阴离子或络阴离子，与金属阳离子结合形成易熔、易溶和易挥发络合物，有利于元素的迁移。
③铁族元素包括Ti 、V 、Co 、Mn 、Fe 、Ni ，前面几种在基性岩中呈氧化物富集，后面几种还多呈硫化物与亲铜元素一起富集。
④亲硫元素族包括Cu 、Zn 、Ga 、Ge 、Ag 、Cd 、Li 、Sn 、Au 、Hg 、Tl 、Pb 形成硫化物富集,一部分是在硫化物矿床中呈分散元素出现，Sn 具亲氧亲硫双重性质。
⑤稀有元素族包括Sc 、Y 、Zr 、Nb 、Mo 、Tc 、[TR]、Hf 、Ta 、W 、Re,其中Zr 、Nb 、Ta 、TR 、W 形成氧化物，Mo 形成硫化物独立矿床，其余只以类质同象存在于前述元素矿床的矿物中。
⑥放射性元素U 、Th 、Ra ，其中U 、Th 形成氧化物、含氧盐类、可成矿床。
⑦铂族基础矿床学15元素包括Ru、Rh、Pd、Os、lr、Pt，以自然元素和金属互化物出现，少见硫砷化物。
⑧半金属元素族，包括As、Sb、Bi、Se、Te，一般以硫化物、硫砷锑复盐出现，As、Sb形成络阴离子迁移。
⑨重卤素族，包括Br，I在蒸发盐类矿床中存在。
此外，氢性质独特，惰性气体一般不参与成岩成矿作用。
从上面的讨论中我们知道矿床是地壳中成矿元素在总体分散的背景下出现的局部富集状态。
这种富集状态是在不同的地质历史时期中形成并保存下来的。
有的矿床学家通过计算一些重要矿产世界探明储量与大陆地壳中该种金属总量的比值得出了成矿作用是一种概率很低的地质作用的认识，一般富集在矿床中的金属元素只是地壳中该种金属总量的百万分之几到十亿分之几，如Fe为8.8×10-6，Cu、Pb、Zn、Mo、Au、Ag大致都为n·10-7，Ti、W为n·10-9。
应该指出的是成矿作用也决不是特殊的罕见的地质作用，多种地质作用中只要包含导致元素迁移富集机制就能成矿，另一方面，矿床的形成当然也需要多方面条件的有利配合，以使元素富集作用得以发生并得到充分发展。
第二节成矿物质的聚积方式和来源成矿元素从分散状态到成为矿床一般是经过迁移而聚集起来的。
自然界中物质在处于固态时活动性较小，在固体内的扩散、出熔等造成的物质移动规模都是十分有限的。
而当物质在处于液态或进入液相后较容易发生显著而有效的迁移。
所以绝大多数固体金属、非金属矿产都是在液相中转移而在由液相转变为固相时稳定下来的。
岩浆熔体、活动的气水热液和在地壳不同深度循环的地下水都是重要的成矿流体。
在地表大大小小的河流以及各种水体也都是物质转移和聚集的营力与介质。
成矿物质发生聚集的作用方式是多种多样的，最重要的有结晶作用、化学作用，包括置换作用即交代作用，对于少量分散的元素则以类质同像或被吸附而发生一定富集。
影响这些成矿物质聚集作用发生的因素，主要是温度压力的变化和介质化学性质的变化。
岩浆熔融体冷却过程中随着温度降低，一些矿物如铬铁矿、磁铁矿、磷灰石等从岩浆中结晶出来而可在岩浆岩内聚集起来，形成矿床。
伟晶岩中许多有用矿物，尤其是早期阶段形成的矿物也是在富含挥发组分的硅酸盐中结晶形成的。
岩浆来源和非岩浆来源的热水溶液是更为稀薄的水溶液，其中以离子、络离子和分子状态，也以胶体和悬浮态携带着成矿物质，随着热液活动过程中物理化学条件的变化，这些物质也可以直接从热液中结晶和沉淀出来，例如热液脉状矿床石英脉中的金属氧化物、含氧盐和各种硫化物都是这样。
能够引起成矿物质从溶液中析出的情况大致有三种，一是生成沉淀物。
二是物质组分间发生化学反应，其中又有三种类型：①在介质化学性质、温度压力变化时溶液中不同物质相互作用引起的化学反应，包括水解作用、交换反应、氧化还原作用等；②不同成分的溶液混合时引起的反应；③溶液和围岩物质间发生反应形成交代矿体。
三是溶液中以胶体形式携带的物质发生凝聚。
在地表水体中成矿物质也可以通过结晶和沉淀而形成聚集，例如在内陆湖和海盆地中，卤水或海水都可经蒸发浓缩而形成盐类矿物的沉积。
在地表环境中，因胶体物质的搬运和凝聚及因氧化还原反应而使成矿物质发生聚集都有更为广泛出现的条件。
生物是近地16第二章成矿作用和矿床成因分类表环境地质作用的重要营力，有些成矿物质由生物在生命活动中吸收，然后随生物遗体一起堆积起来。
细菌的存在和参与对成矿物质聚集也有重要影响，例如有的细菌可以从铁的重碳酸盐或从铁的有机酸盐中沉淀出铁。
还原硫细菌还原硫酸盐生成硫化氢对于金属元素形成硫化物富集是非常重的。
各种已形成的固体岩石和矿床在环境温度与压力发生变化时原来岩石变得不稳定，引起破坏和组分的重新组合，在这个过程中也包含着元素的迁移与分散或富集。
各种形式的水仍然是参与这些过程的一种积极因素，对物质的带出带入起着显著的作用。
当深成岩石进入地表环境后，在风化带上部因无用物质的带出有用物质相对聚集在残积场所，而在风化带下部则因有用物质带入而以淋积形式富集。
