Question

成矿系列的物质结构

Answer 1

成矿系列物质结构研究的主要问题是：

1.成矿物质来源和供应

区域成矿的前提与基础是有充足的矿质来源。一般将矿质来源地称为矿源场，它包括有相当大体积的矿源层（如黑色岩系、基性火山岩系等）、矿源岩（如花岗岩类）以及富含矿质的热卤水库和海洋、湖泊等。矿源场可由单一矿源体组成，也可包含多个矿源体。

区域地球化学场（省、区、块体等）的查定是研究矿源场的一项基础工作，包括采用区域水系沉积物测量、区域基岩地化测量、区域岩石圈地化测量等方法，用以查明可能矿源场的位置、面积（体积）、矿质含量（总量）、矿质赋存状态、矿质活化迁出途径、对成矿的贡献即参与成矿的矿质量以及该矿源场的成矿率等（图5-1）。

图5-1 从矿源场到矿体成矿物质量的变化

示意剖面，未考虑中介场围岩中加入的矿质

在研究矿源场时，成矿元素的化学性质（惰性的、中间的、活泼的）与赋存状态在很大程度上决定它们能否从矿源场析出并参与成矿。例如，在含铀花岗岩中，铀如果产在矿物晶格中，则难以析出；铀以吸附状态或以晶质铀矿形式存在，则相对地易于被萃取出来参与成矿。当然，铀是否能成矿，还与成矿流体的溶解萃取能力、微细构造发育程度和矿源场所处的构造-热状态以及热液作用时间等因素密切相关。

2.矿化强度与矿床规模

矿化强度或称成矿强度，一般是指由成矿物质的富集度（矿石品位）、矿床规模（吨位）和矿床数量所综合体现的成矿作用的发育程度。在一个成矿区带中，由一个成矿事件所形成的矿床规模大、矿石品位高，矿床数量多，则表示有很大的成矿强度。显示矿化强度的标志有：①矿床规模；②矿石品位；③矿床数量（单位面积内的矿床数量）；④矿石矿物及伴生矿物的数量；⑤矿石/矿化岩石/岩石的比例；⑥成矿区带的规模（三维的）；⑦其他。

3.成矿系列中矿床（化）类型的多样性

成矿系列中，有的只有1～2种矿床类型，如砂矿床；有的则有多个矿床类型，如岩浆热液型矿床系列中常有矽卡岩型、斑岩型、脉型、层控型等多种类型。

在一个成矿系列中矿床成因类型的多寡，涉及资源潜力和找矿工作部署，应加以研究。以铜矿为例，同是由于燕山期花岗岩类的热液成矿作用，铜陵地区的矿床类型就比较多，而德兴铜厂矿田的矿床类型就只有斑岩铜矿一种。造成这种差别的一个重要原因是铜厂地区的矿化围岩只有双桥山群的千枚岩、板岩和变质沉凝灰岩，且厚度大（＞4000 m），适于斑岩铜矿的产出；而铜陵地区的含矿岩系从上泥盆统碎屑岩到石炭、二叠直到三叠纪的石灰岩、白云岩、页岩、砂岩及硅质岩等，岩性多样，且一些岩层中已初步富含FeS₂等成矿物质（矿源层、矿层）。各层间的破裂、滑脱等小构造又发育。因此，当含矿岩浆就位时，就形成了矽卡岩型、沉积改造型、斑岩型、热液脉型等多种矿床类型。可见，控矿因素的多样性是导致一个成矿系列中矿床类型较多的一个重要原因。

4.成矿系列中矿床类型的过渡性

在一个成矿系列形成过程中，矿床类型随着具体地质条件的有序变化而发生递变，成矿系列内各端元矿床之间常出现过渡型矿床。过渡型矿床有不同的情况，一是矿种间的过渡，如矽卡岩型铜矿与矽卡岩型金硫矿之间的过渡型矿床，实例有铜金硫矿床（如大冶鸡冠嘴）；二是成矿流体间的过渡，如介于矿浆型铁矿和热液型铁矿之间的矿浆-热液过渡型铁矿（如大冶灵乡脑窖）；三是成矿方式间的过渡，如介于晚期岩浆熔离型和矿浆贯入型之间的伟晶岩型磷灰石-阳起石-磁铁矿矿石（如承德大庙-黑山和宁芜大东山）。过渡性矿床都具有“亦此亦彼”性质，记录了成矿作用的连续演化过程。

5.成矿系列中成矿元素和成矿强度在不同矿床类型中的分配和互补性

指一个成矿系列中成矿元素种类和矿化强度在不同矿床类型中的分配是不均衡的，具有“此多彼少”和“此强彼弱”的关系。例如，在鄂东南铁铜钼金成矿系列中，铁钴主要产于矿浆型矿床中，铜钼主要产于斑岩型矿床中，铜金主要产于矽卡岩型矿床中，表现出各成矿元素在不同矿床类型中分配的不均匀性。成矿作用强度在不同矿床类型中的不均衡性也是一种普遍现象。如在铜陵地区的Cu-Fe-S成矿系列中，矽卡岩型铜矿和层控型铜矿的铜储量占有主导地位，而热液脉型铜矿则居次要地位（表5-1）。产生这种互消长、互补性的一个重要原因，在于一个成矿区带的一次成矿事件中，参与成矿的物质的种类和数量具有常量性质，而由于岩石、构造、地球化学、含矿流体和矿化时间长短等控矿因素的差异，从而造成成矿元素和矿化强度在各矿床类型之间的分配是不均衡的。

表5-1 安徽铜陵地区不同铜矿化类型

注：斑岩型矿石已发现，但量较少，未计入。储量数据由安徽321地质队提供。

6.成矿系列中矿化强度和矿床类型数量的控制因素

成矿系列中各类矿床的发育完整程度，关系到一个区域中矿产资源潜力的评估和找矿对象——矿床类型的确定。例如，在热液成因铜矿系列中，包括斑岩型、矽卡岩型、脉型和角砾岩型等矿床成因类型。但具体到某一个成矿地域中，有时只产有其中的一、两种类型，而在另一地域中，则可能多数矿床类型都有产出。这就涉及在一个成矿系列中不同矿床类型出现的多寡是受哪些因素控制的。另外，一个系列中有的类型成大矿，有的类型只是小规模矿，为什么成矿强度不一？根据对若干个成矿系列的实际研究和成矿理论的推理分析，可以认为，控制成矿系列中各矿床类型发育完整程度的因素有：

1）矿质供应充分，有利于形成多种矿床类型。例如，有巨厚的矿源层或巨大的矿源岩体作为成矿物源基础背景，就可提供形成多种类型矿床的可能性。反之，则成矿强度较小，类型也少。

2）有巨量的含矿流体参与成矿，流体的对流系统规模较大，且保持长期、稳定的态势，这有利于形成大矿和多种矿床类型。反之，则成矿强度不大。

3）成矿的驱动机制和持续能力，主要是构造-热动力的强度、广度和持续性，即成矿能量大小及其稳定存在程度。

4）储矿构造、储矿岩石（层）的类型多种多样有利于形成多种矿床类型。反之则形成单一类型。如花岗岩与碳酸盐岩接触带易于形成白钨矿矿床，而花岗岩类与碎屑岩接触则易形成脉型黑钨矿矿床。

5）控矿参数多样，包括物理的、化学的、生物的等。如成矿的温度、压力、深度等均有较大区间，则可能形成多种矿床类型。

6）成矿后未遭受显著的破坏和改造，地表剥蚀也适度，各矿床类型基本得到保存。如遭受强烈破坏，则只有数或个别矿床类型保存下来。

这些控制因素，随具体地区的地质构造环境而异。在实际工作中，要紧密结合区域地质构造背景及演变过程，来深入探讨成矿系列的内部结构，包括各类矿床发育的完整程度。

成矿系列的物质结构概括于表5-2。

表5-2 成矿系列的物质结构（各矿种、矿床类型的物质关联）