Question

成矿过程中的变化

Answer 1

成矿作用延续时间越长，成矿期内的各种变化就相对更明显，从而造成成矿系统的复杂性和多变性，其结果造成矿床(矿体)构造结构、矿物组成的复杂多样。

1.成矿期的构造活动

成矿期构造为矿石沉淀过程中发生的构造变动，从时间上讲，应包括从矿化作用开始到矿化作用全部结束之间所发生的构造活动。成矿期构造经常是直接控制矿体的构造。它的多次脉动活动使得矿石沉淀具有断续的性质，造成矿体内部结构的复杂性。成矿期构造包括成矿期间发生的断层、裂隙、角砾岩化等，可使含矿溶液流通的构造通道反复地张开和闭合，造成不同阶段的矿化在同一断裂裂隙中重叠，因而更易于形成富矿体或富矿段。

对于海底和湖盆中的沉积或热水沉积矿床来说，在成矿过程中，同生断层或生长断层有着重要意义，它们既可作为矿液运移的通道，又可作为矿液的排泄口和矿石堆积地。这对于SEDEX型和VMS型矿床的产生有至关重要的意义。又如，在一些沉积赤铁矿床的形成过程中，同生褶皱的发育，促使在向斜的低凹部位堆积较厚的矿层，而在背斜部位则矿体较薄。关于同生构造(同沉积构造)对成矿的控制作用，笔者有专门的论述(翟裕生等，1998)。

鉴别成矿期构造有多种标志，在不同矿床类型中的表现形式也不同。最直接的标志是它们既切割(或包裹或破碎或其他形式)早期的矿体，又被比它更晚的矿体(石)所交切或充填。

成矿期构造常常是继承成矿前构造，尤其是在第一个矿化阶段最为明显，但也可以是新生的断层裂隙，其规模一般比成矿前的断裂裂隙规模要小。

2.成矿期间的岩石生成

成岩、成矿作用常是相伴或相继产生，它们是物质分异作用表现不同的两个侧面。在与岩浆活动有关的矿床中，经常发现火成岩以岩脉、岩枝、岩株等形式侵入，有的就是成岩、成矿系统中的组成部分。例如，著名的柿竹园矿床，就是与千里山复式花岗岩体有关的多次成岩、成矿的产物。已知该岩体由四次侵入(172～63Ma)作用形成，最后形成的辉绿岩脉代表了深源岩浆分异的最后产物。四次侵入活动，每次都伴有一定程度的矿化。其中，第二次和第三次花岗岩侵位后都伴有大量矿石生成，前者生成矽卡岩型钨-锡矿石，后者生成云英岩型钨-锡-铋-钼矿石。

在一些沉积矿床中，经常见到多层矿体中夹有砂岩、泥岩和石灰岩等岩层。它们的厚度一般不大，有的作为薄的夹层产在厚大矿层中。这表明，在成矿过程中，源区物源种类发生变化，有些变化具有周期性，反映在矿层与围岩的韵律性更替。

很多热液矿床中，经常有脉岩产出，它们或早于成矿，或晚于成矿，有些是与成矿基本同时。这种紧密相伴，形影不离的伴生关系有其特定的成因含义，也可作为找矿的重要标志。

成矿作用期内有关岩石的生成，视其环境不同而有不同的意义。对沉积矿床来说，由于在沉积过程中，物源成分的改变，以及表生控矿因素如温度、介质条件、大气成分、生物和气候等因素的变化，导致沉积物类型和沉积作用机制的变更，因而在矿层内部和多个矿层间形成沉积岩层。

在内生矿床中，成岩与成矿作用常有密切成因联系，对于多种矿床来说(如岩浆分凝矿床、岩浆热液矿床等)，一个有规模的岩浆房的活动经常是朝着金属矿质向硫化物、氧化物浓集方向演变。在这个过程中，岩浆分异作用也在持续进行，如果所处的构造环境不稳定，则有岩浆的多次侵入、多次分异，并使矿质逐步浓集，主要矿体一般形成在成岩的晚期或末期阶段。

3.成矿物质(含流体)供应情况的变化

成矿作用过程中，成矿元素和化合物供应情况的变化直接影响着成矿过程是否能持续进行。如果矿源供应一时中断(由于源岩中无矿部分被剥露，或由于构造变形阻断矿源输运通路等)，则成矿暂时停止，而形成矿化地段内的无矿部分。一旦克服了这些障碍，矿源供应恢复，则成矿作用仍可持续进行。

如果矿源继续供应，但矿质数量减少，矿质浓集减低，成矿虽可持续进行，但只能生成较小规模矿体或低品位矿石。

如果矿源继续供应，但矿石组成发生变化，如多金属矿床中铅、锌等的金属供应量可互为消长，则可形成此多彼少的矿石，或是形成不同金属组分的矿石。如果矿源供应中成矿介质如挥发分、阴离子或配阴离子团发生变化，则可形成同一金属的不同化合物，如氧化物、硫化物、硫盐类矿物及碳酸盐类矿物等。

除了矿源供应的有无变化、数量变化、浓度变化、组分变化外，在成矿期间，含矿流体性质和类型的变化也是值得注意的问题。流体性质的变化直接影响成矿作用机理、成矿矿物类型乃至成矿作用是否持续进行等。对于多数与岩浆作用有关的矿床，其含矿流体在作用早期多为岩浆热液，以后常有循环大气降水的加入，成为混合流体，到成矿晚期，则以大气降水为主。在斑岩铜矿系统中，成矿流体的这种变化比较明显。

4.成矿期间物理化学条件及成矿机制的变化

上述成矿强度、成矿组分和矿床类型随时间前进而发生的种种变化，都与成矿系统中的成矿要素和控矿条件随时间的变化有关。前已说明，成矿系统是一个动态的开放系统，系统与环境之间一直进行着物质和能量的交换作用，这个作用时而强烈、时而微弱，视各成矿要素间的耦合程度而变化。成矿过程中，如矿源场的组成和供应数量、供应速度发生变化，或流体中加入某些成矿物质，或溶液中p，t，E_h，pH等参量变化导致某些伴生组分的相对浓集等，都可能使成矿物质组分发生变化。成矿过程中，成矿流体的状态或赋矿围岩发生明显变化，如由较高温，密度较大的富矿熔浆(宁芜地区的铁矿浆等)转变为温度较低、密度较小、挥发分增多的富铁气液时，则形成的矿床类型相应由矿浆型铁矿转化为热液交代-充填型铁矿。当围岩为碳酸盐岩时易被含矿流体交代而形成矽卡岩型矿床，而后来的矿液再上升在碎屑岩中就位时，则易形成裂隙充填型矿脉。

物理化学条件的变化还直接影响到成矿作用机制的变化，如温度降低可导致矿石矿物的沉淀，压力降低可导致高压热流体的沸腾，促进矿质的分馏集中。地表风化条件下温度的升高有利于化学风化作用的加快，地表水流速的变化可导致密度不同矿物的分别沉淀，促进重矿物富集成砂矿等。

这些物理化学条件的变化对矿质浓度、矿质组分等都有明显的控制和影响，在时间上表现为不同的矿化阶段，如对矽卡岩矿床来说，按先后顺序常表现为:硅酸盐阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段等。物理化学因素在空间上的变化则表现为矿化的分带性，如对斑岩铜矿来说，在斑岩顶缘内核处自内向外依次为:钾化带、石英-绢云母化带、泥化带和青磐岩化带等，其中，斑岩型铜(钼)矿石主要产在钾化带和石英-绢云母化带中，后者的蚀变强度和影响范围直接关系到矿化的规模。

5.成矿期间所在地质环境的变化

成矿期间成矿系统所在地质环境的变化，如地质构造、成岩作用乃至环境背景和热场变化等，也会直接、间接影响成矿系统中物理化学条件包括p，t，pH，E_h，f_S2，f_O2等的变化，这些变化影响到成矿系统与所在环境的相互作用状态，是否达到相对平衡或不平衡，是否有利于成矿作用的持续发生，是加快或延缓成矿速率，是保持还是改变矿化产物的化学类型，还是导致成矿作用的中断或最后终结。

成矿期间物理化学条件变化的趋向、方向、变化的速率、变化的持久性和脉动性等都与所在的地质环境密切相关。这些环境类型有:

逐渐升温的环境:如正在上侵的岩浆或热流体;

逐渐降温的环境:如冷却中的岩体;

压力增大的环境:如正在受挤压的地质体;

压力减小的环境:如在伸展构造下的地质体;

f_O2增大的环境:如趋向接近地表的环境;

f_O2减小的环境:如趋向地壳深处的环境。

研究成矿环境的变化对于时间漫长的成矿系统(例如沉积成矿系统)，更显得重要。此外，对于处在复杂地质环境的成矿系统，也应注意研究其成矿过程中的地质微环境的变化。