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成矿作用是指在地球的演化过程中,使分散存在的有用物质(化学元素、矿物、化合物)富集而形成矿床的各种地质作用。

分类

成矿作用是复杂多样,一般按成矿地质环境(见成矿地质背景)、能量来源和作用性质划分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用,并相应地分出内生矿床、外生矿床和变质矿床等 3大成因类型矿床。研究成矿作用和矿床成因类型对深入认识矿床形成机理、矿床分布规律,指导矿产勘查和矿业开发都有重要意义。因而,成矿作用研究是矿床地质学的核心内容。

内生成矿作用

主要由于地球内部能量,包括热能、动能、化学能等的作用,导致形成矿床的各种地质作用。除了到达地表的火山成矿作用并相应形成火山成因矿床外,其他各种内生成矿作用都是在地壳内部,即在较高温度和较大压力条件下进行的。
内生成矿作用按其含矿流体性质和物理化学条件不同可分为以下几种:岩浆成矿作用。指在岩浆的结晶和分异过程中,有用组分富集成矿的作用,这种作用形成的矿床叫岩浆矿床。含矿岩浆经过比较完全的分异作用使铁、铜、镍、铬等金属及其化合物高度集中而成的熔浆称为矿浆,矿浆沿母岩中裂隙贯入而生成贯入矿体(多为富矿)。伟晶成矿作用。指富含挥发组分的熔浆,经过结晶分异和气液交代,使有用组分聚集成矿的作用,这种作用形成伟晶岩矿床。接触交代成矿作用。在岩浆侵入体与围岩接触带上,主要由于气水溶液的交代作用而使成矿物质富集的作用,其形成的矿床叫接触交代矿床。由于这类矿床经常产在侵入岩与碳酸盐岩之间并形成典型的夕卡岩矿物组合,故也称夕卡岩矿床。热液成矿作用。在含矿热液活动过程(包括与围岩的相互作用过程)中,使有用组分集中成矿的作用,其形成的矿床称热液矿床(见气化热液矿床)。热液矿床的形成条件复杂多样,矿床数量很多。
内生矿床尤其是热液矿床的成矿方式主要有2种:一种是充填作用,即含矿溶液在化学性质不甚活泼的围岩中运动时,因温度、压力以及溶液内部组分状态的变化,使矿质在围岩的裂隙和孔洞中发生沉淀的作用。另一种是交代作用,即溶液与围岩发生化学反应时,两者间的物质组分进行交换,互有组分的带入和带出,并导致成矿物质富集的作用。交代作用形成的矿体常产在化学性质活泼的岩石中。

外生成矿作用

在地壳表层,主要在太阳能影响下,在岩石、水、空气和生物等的相互作用过程中,使成矿物质富集的各种地质作用。外生成矿基本上是在地表的温度和压力下进行的。在火山和温泉活动区,有大量地球内部热能及地震营力参加作用,因而具有较常温更高的成矿温度和较复杂的构造活动。
外生成矿作用主要包括2种:风化成矿作用。指地表岩石经风化作用,使有用物质基本在原地聚集成矿的作用,由这种作用形成的矿床称风化矿床,原有矿床在经受风化作用时,可使成矿组分进一步富集,因而提高了矿床的经济价值。沉积成矿作用。地表的成矿物质(岩石风化产物、火山喷出物、生物有机质等)经过沉积分异(机械的、化学的、生物的)而集中形成矿床的作用,其所形成的矿床叫沉积矿床

变质成矿作用

指在接触变质和区域变质过程中所发生的成矿作用或使原有矿床发生变质改造的作用,其所形成的矿床称变质矿床。变质成矿作用发生在地壳内部,成矿的温度和压力较高。
按照成矿的地质环境和成矿方式,变质成矿作用可分为:接触变质成矿作用,指侵入体与围岩接触时,围岩受热变质重结晶而形成矿床的作用,所形成的矿床称为接触变质矿床;区域变质成矿作用,指在区域变质作用下,使有用矿物富集的作用,所形成的矿床称为区域变质矿床;混合岩化成矿作用,指在深变质条件下,由于富碱硅质深熔熔浆和变质热液交代而发生混合岩化的过程中,使围岩中的有用物质活化转移而在有利条件下富集成矿的作用,这种作用形成的矿床叫混合岩化矿床。
变质矿床的另一种划分方法是,根据变质作用前是矿床还是岩石而划分为受变质矿床和变成矿床。原有矿床又受变质作用改造,矿物成分和组构以及矿体产状等发生一系列变化称为受变质矿床。原先的岩石经变质作用而形成的矿床,称变成矿床。
这 3大类成矿作用之间彼此是有联系的,如有些热液矿床是在岩浆热液与地下水热液的联合作用下形成的。而火山-沉积矿床则是火山活动和沉积作用共同的产物。有些矿床则是多种成矿作用叠加的结果,如层控矿床常是内生成矿作用与外生成矿作用相结合而形成的。

矿床成因分类

矿床成因分类反映了人们对矿床成因的认识程度,历来是矿床地质学的重要研究课题,1911年,美国学者林格伦,W.提出以成矿的物理化学作用为基础的成因分类。德国的施奈德勋,H.强调成岩和成矿之间的紧密联系,将矿床划分为岩浆、沉积、变质3大类,奠定了矿床分类的基础。50年代以来,地球物理和同位素地球化学的研究有明显进展,因而有可能深入探讨成矿物质来源,提出以成矿物质来源为基础的成因分类(如谢家荣,1961)。当前,常用的矿床成因分类大都是依据成矿物质及其来源、成矿环境和成矿作用这 3个基本成矿因素来划分的,其中,成矿作用是划分矿床成因类型的主要依据。按此原则划分的矿床成因分类如下:
矿床成因分类
内生矿床
气化热液矿床
喷气矿床(含火山-喷气矿床)
接触交代矿床(夕卡岩矿床)
外生矿床
残馀矿床(残积矿床)
沉积矿床
机械沉积矿床(砂矿床)
蒸发沉积矿床(盐类矿床)
胶体化学沉积矿床
生物-化学沉积矿床(石油、煤等)
变质矿床
受变质矿床
变成矿床
混合岩化矿床
上述成因分类是基本的归类,在各亚类中还可进一步划分,如岩浆矿床中可分为结晶分异矿床和熔离矿床;热液矿床中可分为高、中、低温热液矿床等。总之,矿床成因分类是不断深化的,随着勘查工作的进展,还将有新的矿床类型被发现,现有分类还需要进一步补充和完善。

展望

成矿作用研究是在矿床现场观察、实验室测试、成矿实验模拟、物探、化探、工程揭露等所获得的大量信息的基础上,进行综合分析的系统研究工作。它涉及地球科学的各个领域,因此整个地质科学技术水平的提高,将促进成矿作用研究的深入。当前,生物成矿作用、低温成矿作用、构造成矿作用、行星成矿作用是引人注目的课题。成矿作用的定量化研究也已经提上日程。加强对成矿作用的热力学和动力学的结合研究,对深入认识成矿机理有重要意义。从系统观点分析,成矿作用是复杂多样的地质作用系统的一个组成部分,矿床是岩石圈演化发展过程中的特定产物,因此,只有全面认识上地幔地壳、水圈、大气圈、生物圈的发生,演化及其相互作用对矿床形成和分布的控制与影响,才有可能深入理解成矿作用的实质及其随时间、空间变化而发生的变化。
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