Question

成矿过程的复杂性

Answer 1

1.成矿强度的演变

在一个区域成矿系统中，成矿作用过程有长有短，可以根据直接定年法与地质推断法结合获得的各个矿化阶段的年龄进行排序，提出成矿过程的时间表。现以研究工作较系统的安徽沿江地区铜、金、铁、硫矿床为例，说明其成矿强度和成矿物质组成随时间的变化情况。据唐永成等（1998）分析，该区与岩浆活动有关的铜、金、铁、硫成矿作用集中在中生代燕山期（170～90 Ma）的构造-岩浆-热事件中。区内铜-金成矿系列集中于137 ± 5 Ma，为主要成矿期；在晚白垩世初期约100～90 Ma，仅形成个别铜-金矿床，代表金-铜成矿的尾声。铁-硫成矿系列的成矿起止时间与铜-金系列大体相同，但成矿高峰期偏晚，主要集中在135～120 Ma时段，形成了著名的产于中生代火山岩盆地内的“玢岩铁（硫）矿”，是该区铁、硫矿床最主要的成矿期（图5-6，5-7）。从图中可以看出，铜、金系列和铁、硫系列虽都有150～90 Ma的较长形成过程，但主成矿期的间隔是狭窄而短暂的。

图5-6 矿化强度随时间变化

（据唐永成等，1998）

1—强烈；2—较强；3—弱

图5-7 不同地质环境中矿化强度与时间分布

（据唐永成等，1998）

Ⅰ—块断隆起区；Ⅱ—过渡区；Ⅲ—断陷火山盆地

成矿强度随时间的变化，与系统内部各要素耦合状况和外部环境的扰动程度有关。当各种成矿要素开始耦合形成造矿功能时，多是微量、渐变的成矿过程，表现为较轻微或一般强度的变化。当系统内部成矿的持续涨落发展到进入混沌状态边缘时，成矿功能突然进入最强烈状态，形成成矿的高峰，也即大型矿床甚至超大型矿床形成阶段（於崇文，1999）。所以，成矿过程中成矿强度的变化与各成矿要素耦合状态的变化、系统自组织能力的变化以及外界环境干扰状态的变化等因素都有一定关系。

2.成矿组分的演变

除成矿作用过程中成矿强度随时间的变化外，成矿物质组分也有随时间变化的趋势。仍以安徽沿江地区为例（唐永成等，1998），在不同的矿床系列中，主要成矿元素和伴生成矿元素（组合）也呈现出一定的演变趋势（图5-8）。例如，在铁-硫成矿系列中，Fe为主要成矿元素，早期伴生V、Ti、P，中期主要伴生S，到晚期主成矿元素则转化为Cu、Au，间有Pb、Zn和Ag。从安徽沿江地区控矿要素分析，可以认为成矿组分随时间的变化与该区岩浆-热液的成分变化及流体的温度、压力、浓度等的演变有密切关系。

3.矿床类型随时间的演变

成矿系列的形成过程中，成矿方式和矿床类型并非一成不变。如前述的安徽沿江地区铜-金矿床系列形成早期，有层控矽卡岩型、矿浆熔离-贯入型、矽卡岩型等矿床，而其后形成的矿床类型有斑岩型、热液充填-交代型等，最后为单一的脉型。在铁-硫矿床系列中，形成较早的矿床类型有矿浆贯入型、气液伟晶型、玢岩型等，其后为热液交代-充填型和沉积-热液叠加-改造型，最后为单一的脉型。上述两个成矿系列中，矿床类型由早到晚有由复杂到较简单，再到单一的变化趋势。

图5-8 铁、硫矿床系列成矿元素组合随时间变化示意图

（据唐永成等，1998）

Ⅰ—主成矿期；Ⅱ—晚成矿期

4.控矿要素随时间的演变

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、时而轻微，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（鄂东南和宁芜地区的富铁矿浆等）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（如大冶灵乡铁矿）。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。

总之，由于成矿组分，成矿方式和成矿强度以及控矿因素随时间的显著变化，一个统一的成矿过程显示出阶段性，下一节专门讨论这一问题。