Question

矿床变化与保存的研究内容

Answer 1

矿床变化与保存的研究内容很广阔，包括矿床形成后控制其发生变化的因素、发生了哪些变化、变化的作用过程、变化后的结果等。

（一）导致矿床发生变化的地质因素

矿床形成后经历的变化受到各种地质作用的控制和影响，包括内力、外力和不同圈层间相互运动的影响。例如，区域构造运动控制矿床所在环境和空间位置的变动；地壳隆升导致隐伏矿床被抬升、遭受风化剥蚀；区域沉降，则地表的矿床被后期沉积物覆盖而深埋。矿床受小型构造（断层、褶皱……）的改造，使矿体的形态、产状、结构和物质组成等复杂化。岩浆活动可吞蚀、肢解、同化混染原有矿体，也使矿体和围岩发生热变质、交代，或使矿石品位贫化或加富。各类地质流体（地表水、地下水或其他）使矿床受到冲蚀、溶解、交代和氧化、还原作用等，使矿体组成和结构发生显著变化。区域变质作用使矿床发生整体性改变，矿质可发生明显的转移，甚至分散。地貌、气候、生物、水文等因素是改造浅表环境中矿床的主要动力因素。

图3-16 矿床形成——演变的基本模型

（二）矿床受变化和改造的主要方面

（1）矿体形态、产状和结构的变化：主要受构造变形影响，矿体发生弯曲、错动、破碎、碾压及其他变化。前寒武纪层控多金属矿床的矿体变形常很复杂。

（2）矿石构造、结构的变化：受构造、流体、温压变动的影响，矿石的原生构造、结构被改造、破坏，并产生新的组构，如块状构造→角砾状构造，晶质结构→胶体结构等。

（3）矿石矿物成分和化学成分的变化：如磁铁矿氧化为赤铁矿、菱锰矿氧化为软锰矿；矿石经硅化后SiO₂增多而其他组分减少等。

（4）矿石品位的变化：金属硫化物矿床在地表氧化带中Cu、U等常被溶解、使矿石贫化；这些金属又在地下水面附近沉淀，使铜矿石品位增高。

（5）矿床规模的变化：矿床规模以其中矿产储量为标志。如矿体的一部分或大部分被剥蚀或溶解流失，则矿床储量缩小，原来的大型矿床被损坏后只达到中型，甚至小型规模。因此，现今所查定的矿床规模的大小，不一定都等于矿床形成时的规模，对露头矿来说，更是如此。矿床规模大小是一个受制于矿床被改造程度的动态参量。

（6）矿床类型的变化：矿床经显著变动，其基本特征发生变化而转变为其他成因类型，如矽卡岩型金矿变为铁帽型金矿，原生金刚石矿床转变为金刚石砂矿等。

（7）矿床地质异常的变化：矿床生成时相伴发生的种种异常，包括地质、地球物理和地球化学异常，也随矿床（体）及所在环境的变化而产生次生的异常，如原生矿体伴有的磁铁矿化和硫化物矿化异常，受到显著的氧化还原作用时，可分别变为褐铁矿与硫酸盐类，从而使得这些蚀变矿化带的磁性和导电性减弱或消失，削弱了某些地球物理异常。对这类原生异常到次生异常的形态、产状和物质组成的具体的分析辨认，对于复杂矿化异常的评价是十分重要的。

（8）矿床所在环境和空间位置的变化：矿床生成时环境与现有环境有时一致，如第四纪早期形成的砂金矿，成矿后到现在并无多大的改变；有时并不一致，尤其是历经沧桑的古老矿床，如在中、下地壳形成的岩浆铜镍矿床可经构造作用而被抬升到地表附近（如甘肃金川镍-铜矿床），因而进入一个全新的物理化学环境。在研究含矿区域地史演变的基础上，识别矿床原生环境与现存环境的差别，是区域成矿学的重要研究内容。

（三）矿床受变化和改造的作用过程

矿床形成后经历的种种变化和改造，总体上是一种成矿物质由富集到分散，矿物岩石由原生演变为后生与次生，矿床（体）结构由简单、完整到复杂、破损的变化过程；是多种地质-地球化学作用各自之间和相互之间耦合过程；是使矿床原有的物质、时间和空间结构更加复杂化过程。

矿床的变化过程包括物理学的、力学的、化学的、生物的以及复合的作用，如氧化与还原、化合与分解、溶解与沉淀、沸腾与液化、压挤、裂开与剪切、生物有机质的吸附、络合、还原与降解等。

矿床的变化、改造过程时间有长有短，变化方式有渐变、也有突变；变化改造过程有连续的（一次性）、断续的（多次性）、多次重大变化的叠加等。矿床变化与改造作用的动力学机理是此类研究的核心内容。

（四）矿床受变化和改造的结果

根据大量的矿产勘查和矿山地质研究，可将矿床经过变化、改造的结果概括为以下几个方面（图3-17）：

（1）矿床变化轻微，其地质特征和矿石量被保存下来。

（2）矿床受较明显的变化、改造，矿体和围岩部分被保存，一部分已被破坏，矿床规模缩小；可根据保存部分识别其矿床类型和原生环境。

图3-17 矿床变化改造的不同结果（以金矿为例）

（3）矿床经受强烈改造，原有矿床被解体，有用矿物或元素可重新堆积在原有矿床附近的低洼区，形成砂矿床或表生沉积型矿床，即矿床经改造后转化为其他成因类型，成矿物质以另一种方式聚集。也有的是矿床经表生变化后、矿质进一步富集，如西澳的风化壳型富铁矿床。

（4）矿床（体）遭受强烈破坏，矿质从富集转为分散，即原有矿床消失，完全失去其经济价值。

（五）各类矿床的变化和改造

矿床的改造作用和改造结果既取决于矿床所处的地质环境和控制因素，也取决于矿床自身的地质特征所决定的抗拒改造的能力，即物理化学的稳定性。不同矿种（如铜、金、萤石、花岗石）、不同的矿床类型（如岩浆矿床、沉积矿床、热液矿床），由于其产出环境、物质组成和产状、结构等到方面的明显差异，在经受后来的改造作用时，表现出不同的变化趋势和变化轨迹。分门别类地研究各种矿床的变化和改造特征，对比它们的总体一致性和具体特殊性对于矿产预测和评价有重要意义。

（六）不同时代矿床的变化和改造

地史上从太古宙至今有多个成矿时代，有多种矿床形成。古老矿床如前寒武纪生成的矿床一般都经历过多个地质事件，遭受变化和改造的几率较大，相对而言，矿床的“存活率”不高；而较年轻矿床，如中、新生代产生的矿床，其经历的历史较短，较简单，相对较容易保存。但也不能一概而论，在一些长期稳定的克拉通（如南非、西澳）中就发现不少古老的巨型矿床，而在一些构造运动强烈、频繁的年轻地体中，大型矿床被保留的几率就较小。因此，矿床被改造程度既与成矿时代的早晚有关，也受矿床所处地体构造活动性所制约。

（七）不同地质-地理环境中矿床的变化和改造

矿床所处的地质-地理环境不同，其所经受的改造作用也不相同。矿床所处的环境既包括地壳较深部位的高温高压环境，也包括地壳浅表的低温低压环境，还有复杂多变的地理-地貌景观和不同气候带。在热带和亚热带的湿润炎热地区，化学作用和生物作用活跃，对岩石和矿石的改造速率快，改造也较彻底，是巨大风化壳矿床的产出带。而在高纬度的荒漠区，降雨量少，对矿床改造则以物理作用为主，如剥蚀、裂解、风蚀等，化学改造作用微弱。同样，不同的地貌景观，有不同类型的风化作用，矿床被改造的方式和路径也不尽相同。

（八）矿集区形成后的变化和改造

以上所述是从各个侧面研究矿床形成后的变化与改造，这对于单个矿床的找寻和评价是必要的。区域成矿预测和评价则不仅要研究区域成矿条件和成矿作用过程，还要研究成矿后区域所受的地质变动及其对矿床改造、保存情况的控制。这就涉及更多的地质—地球化学因素，包括矿床所在地质环境、构造—岩石单元、区域地热、区域水文、区域构造等对区内矿床组合的后期变化和改造的影响。在一个矿集区，以及更大的成矿区（带）中，成矿系统不同，矿床类型不同，区域内各地段的地质改造因素也不同，因此，区内各个矿床的改造、保存程度也不尽一致，这是一个复杂的、但是有应用前景的新的研究领域。