成礦作用與有關(guān)成礦理論

1、成礦作用與有關(guān)成礦理論第1頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四第2頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、元素遷移與富集成礦的控制因素 元素的分布量元素的地球化學(xué)性質(zhì)地質(zhì)-地球化學(xué)熱力學(xué)條件第3頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四一、元素在地殼中的分布、遷移與富集規(guī)律1、元素在地殼中的分布特點及其地質(zhì)意義元素在地殼中的分布特點，受元素地殼中的分布量或稱“豐度”及元素地球化學(xué)的活動性控制。元素在地殼（或巖石圈）的平均含量，與礦床的形成有一定的內(nèi)在聯(lián)系。第4頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四1、分布特點及其地質(zhì)意義（

2、1）元素在地殼中的分布極不均勻，含量差別很大。O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na、H、Ti等10種元素占地殼總成分的99.8%，加上P、Mn、F、S、Cl 15種元素占地殼總成分的99.9%以上。周期表中其余90種元素實際含量微不足道大多數(shù)有用元素只有高于地殼豐度幾十-幾百，甚至百萬倍時，才能成為礦石，一般的造巖、成巖作用難于富集成礦，只有多次復(fù)雜的成礦作用才可成礦。第5頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四1、分布特點及其地質(zhì)意義元素豐度制約： 高豐度元素如Si、Fe、Mg 等只需12個地質(zhì)一地球化學(xué)過程； 低豐度元素如貴金屬、稀有、有色金屬等則需要多個地質(zhì)一地球化

3、學(xué)過程反復(fù)濃集。元素豐度、成礦強度、成礦期次三者耦和的區(qū)域應(yīng)是大礦富礦形成的理想地區(qū)。第6頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四1、分布特點及其地質(zhì)意義2）元素分布量會影響元素成礦幾率的高低，一般情況是地殼豐度高的元素容易形成礦床，因而世界上探明的礦床儲量也較多，如Fe, Mn, Al等。有些有用元素豐度很低，不易形成獨立礦床，而呈分散形式伴生于其它礦床中，如Ga、Ge、In、Cd等。第7頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四1）元素分布量（1）影響到工業(yè)品位要求的高低，地殼中平均含量越高的元素，通常其最低工業(yè)品位要求也較高。（2）元素分布量還影響到構(gòu)成礦床

4、時元素所需富集倍數(shù)的大小，一般情況是，元素的平均含量越高，則構(gòu)成礦床所需富集倍數(shù)越小，成礦可能性較大。第8頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四1）元素分布量（3）影響礦床規(guī)模劃分的標(biāo)準(zhǔn)，元素的平均含量越高，構(gòu)成大型礦床時對其儲量的要求也較高，形成獨立礦床的過程也越簡單，如克拉克值高的元素，如Al, Fe, Mn, P通過沉積作用即可形成克拉克值低的元素，如Au, W, Sn,Mo, Be, Li, B的礦床，通常需要長期反復(fù)的地質(zhì)過程，在更特殊的條件下才能形成礦床，克位克值低的元素通常成礦時代也較新，大多在古生代和中、新生代（如Hg, Sb, W, Sn,Mo, Nb, T

5、a)，而克拉克值高的元素成礦時代較早，如Fe, Mn, Ni等在寒武紀(jì)和前寒武紀(jì)。第9頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四第10頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、元素地球化學(xué)性質(zhì)分類（V.M.戈爾德施密特） 元素地球化學(xué)性質(zhì)是影響元素分散與集中的內(nèi)因。在成礦過程中地球化學(xué)性質(zhì)相近（原子或離子的電子殼層構(gòu)型、離子半徑、電價、電負(fù)性等地球化學(xué)參數(shù)相近）的元素或由于其源區(qū)相同、或由于其遷移形式相似，或由于其沉出條件相近，而在礦床中常表現(xiàn)出程度不同的共生關(guān)系。第11頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四元素地球化學(xué)性質(zhì)分類親石元素：又稱親

6、氧元素，集中于巖石圈，構(gòu)成地殼的主要元素，包括：Na、K、Mg、Ca、Al、Si、Li、Be、B、C、O、P、W、TR、Rb、Sr、Zr、Hf等其離子最外電子層多具8個電子，呈惰性氣體型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，主要形成含氧鹽、氧化物，少數(shù)形成鹵化物。親銅元素：又稱親硫元素，多形成與巖漿作用晚期和熱液作用階段，包括S、Cu、 Zn、Pb、Hg、Sb、Au、Bi、Ga、Ge、In、Cd、Se、Te、As等，離子最外電子層有18個電子，與硫的親和力較強，多呈硫化物、硒化物和碲化物形成出現(xiàn)，一部分以自然元素狀態(tài)產(chǎn)出。第12頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四元素地球化學(xué)性質(zhì)分類親鐵元素：與Fe

7、有較強的親合能力，包括：Fe、Co、Ni、Os、Ir、Pt、Ru、Rh、Pd，其離子最外層電子數(shù)介于8-18，主要形成了巖漿作用和熱液作用階段。親生物元素：多富集在生物圈內(nèi)，包括：C、N、H、O、P、B、Ca、Cl、Na、Si。第13頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四（3）地球化學(xué)熱力學(xué)條件成礦過程總是發(fā)生在一定的地質(zhì)環(huán)境中，地質(zhì)環(huán)境對成礦過程產(chǎn)生重大影響。這種影響是通過成礦體系物理化學(xué)特征的改變顯示出來。地質(zhì)-地球化學(xué)熱力學(xué)條件變化系導(dǎo)致元素共生分異富集的重要因素之一. 物理化學(xué)條件變化對其控制體現(xiàn)在,共存于同一成礦熱液中的成礦元素由于其絡(luò)合物類型、溶解度相異及其對物理

8、化學(xué)條件的變化作出的響應(yīng)不同,從而使其沉淀在時間、空間和沉淀物種上有所差異。第14頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四隨流體物化條件變化金沉淀富集 第15頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四第16頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四4、元素富集成礦的作用方式 （1）結(jié)晶作用包括從巖漿、流體和氣體中直接結(jié)晶形成的有用礦物的聚集：巖漿結(jié)晶作用當(dāng)巖漿熔融體冷凝到一定程度，達(dá)到某種有用礦物結(jié)晶的飽和度而形成的有用元素的富集。凝華作用巖漿熱能驅(qū)使易揮物質(zhì)氣化，沿構(gòu)造通道或裂隙直接結(jié)晶形成的凝化物。蒸發(fā)作用從流體中受蒸發(fā)濃縮，有用組分直接從溶液中

9、達(dá)到飽和而結(jié)晶的作用。第17頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四（2）化學(xué)作用化合作用各種氣體、液體和固體相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成的有用礦物聚集。膠體化學(xué)作用自然界分散介質(zhì)中質(zhì)點呈懸浮狀態(tài)的膠體溶液，通過吸附作用或離子交換作用，將某些有用元素凝聚固定下來的成礦作用。生物化學(xué)作用自然界在生物或有機(jī)質(zhì)參與下的化學(xué)沉積成礦作用。第18頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四（3）交代作用也是一種化學(xué)作用，特別指溶液與巖石接觸過程中，發(fā)生一些組分的帶入和另一些組分帶出的地球化學(xué)作用。（4）離子交換及類質(zhì)同象置換作用在內(nèi)生和外生作用中廣泛存在，通過原子、分子、離子及

10、絡(luò)陰離子的交換而生成有用礦物的成礦作用，一般不改變晶體構(gòu)造類型，并保持離子正負(fù)電荷的平衡。第19頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四二、成礦作用與成礦理論系統(tǒng) 1、成礦作用是地球演化過程中，使分散在上地幔和地殼中的化學(xué)元素和有用物質(zhì)在一定地質(zhì)作用條件下，相對集中形成礦床的作用。20世紀(jì)初期以來，由于工業(yè)經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展，被開采的礦床日益增多，礦床地質(zhì)資料日趨豐富，人們用物理化學(xué)原理解釋成礦現(xiàn)象，概括成礦方式，逐步認(rèn)識到不同的礦種、不同的成礦要素在不同的成礦環(huán)境中發(fā)生不同的成礦作用。第20頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四 2、成礦作用的劃分與地質(zhì)作用一樣，

11、按成礦作用性質(zhì)、方式、能量來源、作用的物理化學(xué)條件劃分為內(nèi)生成礦作用、外生成礦作用和變質(zhì)成礦作用三大類相應(yīng)形成內(nèi)生、外生和變質(zhì)三大類型礦床。 第21頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、成礦作用的劃分（1）內(nèi)生成礦作用在地球內(nèi)部動熱能源影響下，由地幔、地殼提供成礦物質(zhì)以及攜帶它的介質(zhì)，在各種復(fù)雜地質(zhì)作用中造就礦石的堆積，稱內(nèi)生成礦作用。 相應(yīng)礦床：巖漿分凝礦床;巖漿熔離礦床；巖漿噴溢礦床; 巖漿爆發(fā)礦床；偉晶巖礦床；接觸交代礦床（矽卡巖礦床）和各類熱液礦床。第22頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四第23頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分

12、，星期四2、成礦作用的劃分（2）外生成礦作用：在地殼表層，主要在太陽能影響下在巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的相互作用過程中導(dǎo)致礦床形成的各種地質(zhì)作用。 一般是在地球表層常溫常壓下發(fā)生的，可劃分為沉積和風(fēng)化成礦作用。 對應(yīng)礦床：殘余礦床、淋積礦床、機(jī)械沉積礦床、蒸發(fā)沉積礦床、化學(xué)沉積礦床、生物化學(xué)沉積礦床。第24頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四第25頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、成礦作用的劃分（3）變質(zhì)成礦作用：內(nèi)生作用或外生作用形成的巖石或礦床，經(jīng)深埋或區(qū)域變質(zhì)與局部熱變質(zhì)過程，使原已形成的礦床發(fā)生變質(zhì)作用，或產(chǎn)生某種有用礦物的富集的變質(zhì)作

13、用。變質(zhì)作用形成相應(yīng)的變質(zhì)礦床：接觸熱變質(zhì)礦床、區(qū)域變質(zhì)礦床、混合巖化礦床。第26頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四第27頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四三、成礦物質(zhì)來源與成礦在礦床學(xué)研究中，成礦物質(zhì)來源是一個基本問題，謝家榮于1963年提出了按礦質(zhì)的地幔、地殼、地表等不同來源劃分礦床類型的方案，對礦床成因研究有促進(jìn)作用。80年代以來，隨著地球化學(xué)示蹤技術(shù)水平的提高，對成礦物質(zhì)來源研究從定性到量化發(fā)展。以成礦物質(zhì)來源作為礦床分類方案日趨完善。第28頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四四、層控礦床理論 1、層控礦床理論的形成和發(fā)展

14、 礦床產(chǎn)出受一定地層層位控制的思想由來以久。在1930年，德國的毛赫指出德國巴伐利亞一帶的變質(zhì)多金屬礦床乃受地層控制，并在50年代提出“層控”的概念。 5060年代期間，奈特、洛弗林、戴維森、鄧哈姆和加里克等學(xué)者提出了類似層控礦床的觀點。第29頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、層控礦床理論的形成和發(fā)展70年代中期層控理論有了長足的進(jìn)步。斯坦通的礦石巖石學(xué)一書進(jìn)一步從成巖與成礦一致性的觀點闡述了層控礦床的成因。19761983年，烏爾夫主編的層控礦床和層狀礦床14卷本的問世，標(biāo)志著層控礦床研究在世界范圍內(nèi)達(dá)到了高潮。第30頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分

15、，星期四層控礦床理論的形成和發(fā)展60年代初，孟憲民等認(rèn)識到中國許多礦床具有區(qū)域性層位分布特征，強調(diào)“同生礦床”的重要意義。其后，涂光熾、朱上慶等運用同位素地球化學(xué)、礦物流體包裹體以及微量元素特征等方法，對層控礦床地質(zhì)和地球化學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，出版了中國層控礦床地球化學(xué)、層控礦床地質(zhì)學(xué)等專著，對闡明成礦機(jī)理有重要作用，推動了中國對層控礦礦床理論的發(fā)展。第31頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、層控礦床概念和理論完善（1）層控礦床是指在一定的區(qū)域范圍內(nèi)受一定的地層層位控制的礦床，其形成和分布與一定的巖相或巖性有關(guān)；這類礦床不包括典型的沉積、巖漿、巖漿熱液礦床。層控礦床通常

16、兼有同生和后生兩種特點，在同一礦床中常常既有與圍巖整合的礦體，又有穿切圍巖的礦體，其成礦物質(zhì)來源常具有多元性，成礦作用比較復(fù)雜，成礦過程具有長期性和多期性。第32頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、層控礦床概念和理論完善層控礦床概念的提出是對礦床成因認(rèn)識的重大飛躍，擺脫了經(jīng)典礦床學(xué)研究中“火成論”與“水成論”的二元論束縛，將外生成礦作用和內(nèi)生（包括變質(zhì)）成礦作用、深部成礦作用和淺部成礦作用、單成因成礦作用和多成因成礦作用、單階段成礦作用和多階段成礦作用等相互對立、既有聯(lián)系又有區(qū)別的成礦作用有機(jī)地結(jié)合起來第33頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、層

17、控礦床概念和理論完善層控礦床的研究對指導(dǎo)礦產(chǎn)資源的尋找和勘查具有重要意義。層控礦床既然受一定的地層層位控制，因而沿層位找礦對發(fā)現(xiàn)層控礦床尤為重要。根據(jù)層控礦床的理論，在長江中下游地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一些礦產(chǎn)基地，如安徽銅陵地區(qū)鳳凰山式礦床、江西九瑞地區(qū)武山北礦帶和城門山四礦帶的層控銅、硫、金礦床。第34頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、層控礦床概念和理論完善層控礦床的理論強調(diào)了成礦地質(zhì)背景、礦體主巖的巖相一古地理一古氣候條件對成礦物質(zhì)初始宮集程度的影響，強調(diào)了不同地質(zhì)時代成礦作用的特殊性，即在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，一定的地質(zhì)時代常形成一定的礦床類型，特別是疊加成礦作用常有其時間的局

18、限性（即時限或時控性,time-bound)如在我國東部許多層控礦床最終形成都與中生代（燕山早期或燕山晚期）的熱液疊加改造作用有關(guān)。利用層控礦床的這一特征也可提高找礦工作的有效性。第35頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四五 板塊構(gòu)造與成礦 曾被譽為地質(zhì)科學(xué)革命性進(jìn)展的板塊構(gòu)造學(xué)說，對礦床學(xué)研究產(chǎn)生了巨大的影響。自板塊構(gòu)造學(xué)說形成以來，成礦學(xué)研究迅速與之結(jié)合，主要是對板塊構(gòu)造邊緣的成礦特征作了深入系統(tǒng)的研究。例如：安第斯型斑巖銅礦、黑礦型塊狀硫化物礦床和火山噴氣沉積型層狀硫化物礦床大多與匯聚板塊構(gòu)造的俯沖消減帶有關(guān)；而產(chǎn)于碳酸鹽層和黑色巖系中的層控多金屬礦床則多產(chǎn)在被動大陸

19、邊緣的伸展構(gòu)造環(huán)境；蛇綠巖套有關(guān)的鉻鉑等礦床則與大洋中脊伸展構(gòu)造有關(guān)。第36頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四現(xiàn)代板塊內(nèi)部的某些區(qū)域性金屬成礦帶可能與古板塊邊緣活動帶有關(guān)，這些研究成果使板塊邊界的找礦工作有了重大進(jìn)展。運用板塊構(gòu)造觀點來分析不同類型金屬礦床產(chǎn)出的大地構(gòu)造學(xué)背景，開拓了用活動論觀點研究全球成礦背景的新途徑，這就使現(xiàn)代礦床學(xué)能夠把礦床形成作用放在全球構(gòu)造和地史演化的背景上來研究，從而將礦床學(xué)提高到一個新的高度。第37頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四六、成礦系列與成礦模式 1、成礦系列概念及研究意義“成礦系列”的概念，是程裕淇等在“鐵礦成

20、礦系列”的基礎(chǔ)上提出的。 “成礦系列是由兩個或更多的礦床類型所組成，它們分別含有一定的有用組分，主出在一定的地質(zhì) 單元內(nèi)的不同地質(zhì)部位，其具體的生成地質(zhì)條件雖有所不同，但都在一定的主要的地質(zhì)作用的影響之下，主要形成于一定的地質(zhì) 歷史時期的同一或不同階段，且從區(qū)域地質(zhì)原發(fā)展歷史角度來考慮，彼此之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系，并構(gòu)成一個四維成礦整體，即一個成礦系列。第38頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四成礦系列在一定程度上可與構(gòu)造體系 、建造及礦物共生組合等概念相類比。成礦系列從聯(lián)系的觀點、總體的觀點研究同一地區(qū)不同類型礦床之間的聯(lián)系；注意這些礦床總的地質(zhì)構(gòu)造背景及其發(fā)展歷史；在區(qū)域

21、構(gòu)造場、地化場及地球物理場等綜合研究的基礎(chǔ)上探求礦床的成因及分布規(guī)律。1、成礦系列概念及研究意義第39頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四1、成礦系列概念及研究意義從成礦系列的觀點出發(fā)還可對礦床學(xué)中的一些基本問題，如層控礦床的成因作更為合理的理解。成礦系列是在更高的層次去研究礦床，這就加深了對礦床成因的認(rèn)識，這是礦床學(xué)研究中思想方法上的一次飛躍。在實踐中，當(dāng)一個地區(qū)發(fā)現(xiàn)了某種類型的礦床時，則可注意尋找屬于同一系列的其它類型的礦床，指導(dǎo)就礦找礦，并對礦區(qū)遠(yuǎn)景作出較為客觀的綜合評價。第40頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四2、主要成礦系列及其特點程裕淇等（1983）首先以三大巖類所反映的不同地質(zhì)背景，作為劃分最高級別成礦系列的依據(jù)，并列出了主要的成礦系列：與巖漿作用有關(guān)的成礦系列；與沉積作用有關(guān)的成礦系列；與變質(zhì)作用有關(guān)的成礦系列。 第41頁，共46頁，2022年，5月20日，0點10分，星期四3、成礦模式的概念及其研究現(xiàn)狀礦床模式或成礦模式是指在對大量礦床進(jìn)行綜合研究的基礎(chǔ)上，對某類礦床或某種成礦作用基本特征的概括。一般采用圖解、文字或表格的形式，將復(fù)雜的成礦要素、