新大矿床学讲义03成矿作用总论

第三章成矿作用总论主要内容：一、元素的分布与成矿的关系二、元素迁移富集与成矿三、成矿作用分类与矿床成因分类四、思考题3.1元素的分布与成矿的关系矿床是地壳的一个组成部分，虽然近期的一些研究认为，部分成矿物质可能来自下地幔及核-幔边界附近的地幔流体，但是主要成矿物质还是来自地壳和上地幔。成矿元素在地壳、地幔以及地壳内不同岩石中的丰度是不同的，了解元素的分布规律及其与成矿的基本关系对研究成矿地质背景条件和矿床分布规律具有重要意义。元素的丰度是指某元素在某地质体中的平均含量。克拉克值：是指某元素在地壳中的丰度，即某元素在地壳中的平均含量。（一）元素在地壳和上地幔中的分布特征元素在地壳和地幔中分布有如下三个最基本的特征：1、不同元素在地壳和上地幔中的丰度差异很大。如O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg七种元素占地壳的99.4%，在上地幔中占99.11%，其余85种元素在地壳和上地幔中丰度的总和均低于1%。在上述7种元素中O在地壳和地幔中的丰度分别约为K的27倍和186倍（据李彤，1976）。2、一些成矿元素在地壳和上地幔中的丰度差异很大。如铁族元素（Fe、Cr、Co、Ni）、铂族元素（Pt、Ru、Rh、Pd、Os、Ir）和Mg在上地幔中的丰度约为相应元素克拉克值的几倍至十几倍。相反，地壳中稀有元素（Li、Be、Nb、Ta）、稀土元素及放射性元素（U、Th、Ra）的克拉克值是在上地幔丰度的几倍至十几倍；挥发组分（S、P、F、Cl、B）的克拉克值是其上地幔丰度的2-4倍。3、同种成矿元素在不同类型岩石中的丰度差异很大一些元素在一些岩石中丰度较大，而另一些岩石中则可能很小。如Cr、Ni、Mg、Fe、Co、PGE等元素在超基性岩中的丰度最大；V、Ti、Cu、Zn、Sb、Mo等元素在基性岩中的丰度最大；U、Th、Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Pb等元素在酸性岩中的丰度最大；S、B、C、Hg、Sn、Mo、Pb、W、Cu、Zn等元素在沉积岩中的丰度也很大。（二）元素丰度与成矿的关系地质体中元素的丰度与成矿的关系大致表现如下：1、地质体中元素的丰度与成矿往往有密切的相关性，即元素丰度高的地质体具有这些高丰度元素成矿的物质基础，易于成矿。从地壳、地幔等最大地质单元到局部地质体中这一规律均有体现，例如，地壳中克拉克值大的元素易成矿、易成规模大的矿床。以Fe为例，Fe的克拉克值很大，所以铁的矿床类型很多，而且储量常可达数亿吨至百亿吨以上；Au的克拉克值很低（4ｘ10-7），虽然也可形成矿床，大储量达百吨以上者极为少见。如前所述，Cr、Ni、Co、PGE等元素在超基性岩中的丰度最大，所以这些元素最易在幔源的基性-超基性岩中成矿；Li、Be、Nb、Ta、W、Sn等元素在酸性岩中的丰度最大，因而上述元素矿床的形成常与花岗岩有关。相反，Li、Be、Nb、Ta、W、Sn等元素的矿床一般不会产于丰度很低的基性、超基性岩中，而原生铬铁矿矿床一般仅产于丰度高的超基性岩中。2、地质体与成矿的关系并不完全取决于其中元素的丰度，还与其他因素有关。例如，Sb的克拉克值为0.00006可形成10万吨以上的大矿床；相反，Ga的克拉克值为0.0018却很少形成独立的矿床，这是由元素的地球化学特性决定的，一些元素易于富集成矿（如Au、Sb等），而（如Ga等）分散元素则不易富集成矿。另外还与元素在地质体中的赋存状态有关，如果某种元素在地质体中不易活化迁移和再富集，则该元素虽有较高的丰度但还是不易成矿。3.2元素迁移富集与成矿浓度克拉克值：是指一个地质体中某元素的平均含量与其在地壳中平均含量的比值，即地质体中某元素的丰度与其克拉克值的比值（丰度/克拉克值）。某地质体中该值＞1表示相应元素在该地质体内集中，＜1则表示分散。浓度系数：为元素的工业品位与该元素克拉克值的比值。显然，浓度系数表示地壳中元素成矿时必须达到的最低富集程度。例如，Cr的浓度系数为274，即要形成铬的矿床就必须富集到其克拉克值的274倍以上，Cr在丰度最高的超基性岩中浓度克拉克值达20已显示强烈集中，然而距构成矿体还相差甚远。由此可见，元素迁移是新矿床的形成和老矿床破坏的前提，矿床的形成是元素富集的结果。影响元素迁移富集的因素可分为内因和外因，内因取决于元素的地球化学性质；外因即环境温度、压力、PH、Eh及流体成分和动力等条件的变化。（一）元素迁移方式元素迁移的方式是多种多样的，可大致归纳如下4种：1、以熔融状态迁移，如幔源岩浆中的Cr、Ni、Cu、Co、PGE等元素。2、以溶液状态迁移，如地下热液中的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo等元素。地表水中的K、Na、Ca、Mg等元素。3、以矿物碎屑形式迁移，如地表流水携带的自然金、金刚石、锡石等重矿物碎屑。4、以气态迁移，如S及Fe、Au等元素的氯化物等元素及化合物。（二）元素富集与成矿作用的方式1、冷凝结晶作用：包括岩浆中的结晶、溶液中的结晶及凝华结晶。2、无机化学作用：包括：a、气体间的反应，如火山喷气中2H2S+O2=2S↓+2H2Ob、气体与固体间的反应，如高温条件下长石与水蒸气反应形成白云母。c、液体与固体间的反应，如风化作用中下渗地表水与岩石的反应和热液与岩石发生的交代作用。交代作用：指气液流体与其所流经的矿物及岩石之间的物质交换作用。d、液体间的反应，如含不同化学成分的流体混合时往往产生难溶化合物。3、胶体化学作用：因温度变化、电解质加入等因素引起的凝胶作用。4、生物及生物化学作用：如生物对C、H、P等元素的吸收富集作用。3.3

成矿作用分类与矿床成因分类（一）成矿作用及其分类：成矿作用就是使地壳及地幔中分散的元素在特定的环境中富集形成矿床的地质作用。因此，与地质作用分类相同，首先按照成矿作用的性质和能量来源可将其分为内生成矿作用、外生成矿作用、变质成矿作用和叠生成矿作用。叠生成矿作用是指在不同地质时期以不同地质作用使有用组分多次叠加富集形成矿床的复合成矿作用。例如“层控矿床”一般是地层沉积期一些成矿物质由沉积作用得到先期富集，在后期热液的作用下又使有用组分进一步集中、富集形成的。

以上个各一级成矿作用再进一步分为二级、三级成矿作用，大致分类如上：(二)矿床类型

1、矿床成因类型

按照矿床成因划分的矿床类型称为矿床成因类型。矿床成因涉及面较宽，分类依据不同则产生不同的分类系统，如依据成矿作用划分的矿床成因类型和依据成矿物质来源划分的矿床成因类型。我们采用以成矿作用为主要依据、适当考虑成矿地质环境和尽量能反映成矿物质来源的原则，划分的矿床成因类型如下：这些类型中，接触交代矿床按成矿作用应属热液矿床，考虑到成矿地质环境和矿床特征而划分为独立的内生矿床类型。同样，可燃有机矿床按成矿作用应属生物沉积矿床，考虑其特殊性划分为一个独立的沉积矿床类型。

2、矿床工业类型

矿床工业类型是在矿床成因类