Question

成矿动力作用过程

Answer 1

（一）成矿作用的发生

根据对大量矿床成因研究的资料，可将发生成矿的条件概括为两方面：多因耦合与临界转换。多因耦合是指多种有利成矿因素在一定时-空域中的耦合，而临界转换则包括：①突变成矿（转变成矿）——各种控制因素和成矿参量的突变；②界面成矿（边缘成矿、临界成矿）——指成矿作用发生在各种地质体界面，如岩体边缘、地层界面、岩相界面、地下水界面、氧化还原界面及其他各种临界面。突变成矿和界面成矿二者相辅相成，是物质运动从量变转变到质变的不同表现形式。突变成矿和界面成矿都包括时间和空间因素，突变是在一定时-空条件下发生，界面也存在于一定时-空条件。

在一个地区具备各项成矿要素时，一旦（短暂的）出现了突变、突发、质变、临界状态或事件（如岩石破裂、地质体崩塌、流体沸腾、火山爆发等），强大能量突然释放，含矿流体被激发起来，突然大量地运动，而流体内部也有明显的相转变，这相当于一个成矿机器的启动。以断裂带中的热液充填型矿床为例（这类矿床常见），岩石发生断裂前，是地应力逐步积累、增强的阶段，其附近的含矿溶液缓慢地渗流，以这种速度和强度，只能形成矿化。而当地应力积累到相当大，超过其所在岩石的抗应力强度时，则突然发生断裂，产生真空或较大的自由空间，岩石中粒间溶液突然释压，获得自由流动空间，能够快速大量地运移，在断裂空间中停积和沉淀成矿物质，从而形成矿脉，如果断裂反复发生多次，热液充填多次，则可形成有更大规模的复合矿脉。因此，成矿作用的发生是具备各成矿要素，且它们之间互相耦合处在临界状态，并有突发运动（事件、作用）使之进入显著的成矿运动状态的结果。

（二）成矿过程持续

成矿作用是一种复杂的动力学过程，经历或长或短的地质时间，其时间长短因不同的成矿系统而有差异。但多数成矿系统都有一个漫长的作用过程，可达几万年到上百万年。有的成矿系统如火山成矿系统则可能在较短暂的时间内完成。在漫长的成矿过程中，有的是渐变成矿，有的则因为发生突变而显示出成矿阶段性。如一个大的岩浆热液成矿系统可分出岩浆自交代、超临界流体、热液等几个成矿阶段。这一渐变到突变的过程可以不同阶段生成的矿体间的穿插或矿物流体包裹体、微量元素等的明显差别作划分标志，也可以用同位素测年方法求得同一系统中不同矿化阶段或矿床类型的年龄差别来作为划分标志。

形成较大规模的矿床多是成矿作用稳定持续进行的结果。这需要矿质、流体和能量源源不断地供应；也要求成矿系统本身具有优化结构，具有良好的自组织功能。即对于环境的干扰或系统内部各要素间不协调而造成的成矿“故障”、“停顿”，成矿系统具有非线性反馈的动力学机制，即自组织、自调节的能力，能自发地针对出现的干扰作出必要的调整，以维持成矿作用的继续进行。以热液充填矿床为例，当一股含矿热液进入一个裂隙，矿物沉淀结晶充满裂隙，裂隙被封闭，后续热液无法进入时，则持续的构造运动又开启相邻的平行裂隙，使后一股热液得以流入并充填，在一个裂隙带中充填作用反复进行则成矿功能可以完成。又例如，当上升炽热流体因受岩性圈闭、过高围压而受阻无法前进时，持续汇集的流体的内能增加，当具备强大动能时，足以发生隐蔽爆发作用，使围岩破碎，能量释放，自由孔隙增大，后续含矿热液得以大量涌入，由于温、压突降，导致矿质的大量沉淀而成矿。在有些矿床中，可见到多种复成分蚀变-矿化角砾，显示隐爆作用不只是一次，而是多次。这也说明，一个结构优化的成矿系统，具有反复的自组织功能以保持较强的聚矿能力。

（三）成矿过程结束

在一个成矿过程中，成矿物质消耗殆尽而没有新的补给时，成矿过程即告结束。例如，在热液成矿系统中，成矿作用结束后仍会有后期热液矿物组合，如碳酸盐矿物、石英、镜铁矿、玉髓等生成；有些成矿系统则以成矿后大量脉岩的出现作为成矿结束的标志。

成矿过程的结束还有另外一种形式，即成矿物质仍具备，但成矿的能量过大，或自组织功能减退，使系统发生过度的振荡或涨落，由有序状态进入“混沌”的无序状态，从而中止了成矿过程。