成矿的机制和过程

岩石圈是由固体岩石组成的，而岩石又是由矿物组成的。那么矿物是怎样在地球演化中形成的呢？

所谓“成矿”是指矿化元素在地质体的有利部位富集的运动。地质体是由各种各样的化学元素微粒构成的。地质体的运动不仅作为整体有板块运动，而且作为其组分的小微粒也在地质体内部作随机的运动。随机运动着的微粒依其本身的化学性质和地质环境的地球化学特性，在特定的区域转化为矿化态，正是这种矿化元素随机转移，在合适的条件下集积而形成矿物的空间分布。

成矿过程有三种基本类型：第一种叫残积过程，即矿质因围岩部分迁移提供了空间而被富集起来的过程。第二种叫来积过程，即矿质以各种不同的途径向围岩中富集的过程。第三种叫吸积过程，即矿质就近从围岩中富集的过程。当然，这三种基本过程的各种组合也都是可实际发生的成矿过程。应该说，成矿过程不可能是一次发生的。因为随地球不断地脉动，地质体的外部和内部运动也是不断变化的。现在的所谓“矿床”，就是在长期的历史演变过程中形成的那些元素含量达到工业品位、规模达到可开采程度的成矿区域。

矿物微粒的运动

矿物微粒在地质体中的运动是形成矿物的基础。这种物质运动的作用过程，在蒋志的著作《地质体运动理论及其应用》（1995 年）中被区分为五种作用过程，即岩浆作用过程、伟晶作用过程、热液作用过程、表生作用过程和变质作用过程。

岩浆作用过程是在高温、高压条件下，岩浆熔体中形成各种矿物并进而形成矿物集合体岩浆岩的过程。在这个过程中，化学元素或呈离子形式，或呈群聚体形式。或呈早期结晶矿物的形式，或呈其他形式，不仅它们可在岩浆熔体内沿任何方向运动，而且岩浆熔体在整体上也是运动的。

伟晶作用过程是在较低的温度和压力条件下，岩浆残余熔体或溶液中化学元素结晶形成矿物的过程。在这一过程中，化学元素或以一定的化合物结晶，或以矿粒重结晶，或者矿粒在饱和的气相介质中进一步生长，或者早期矿物被后期溶液再溶解、淋滤，并在开放空间中再沉淀。

热液作用过程是在更低的温度和更小压力下的溶液中，化学元素或者呈化合物的形式搬运，或者呈络合物的形式搬运，或者呈胶体状态搬运的过程。在温度和压力变化时，矿物微粒因过饱和氧化还原条件和酸碱条件变化，生成新的化合物，或因凝聚而沉淀。

表生作用过程是在地表常温、常压下进行的过程，包括风化、氧化、搬运、沉积等。在这个过程中，化学元素或者以矿物的形式，或者以岩石碎屑的形式，或者以胶体悬浮物的形式，或者呈吸附状态，或者呈分子、离子、

有机化合物等状态进行运动。

变质作用过程是原来岩石在温度、压力和组分浓度改变时其结构发生变化而导致原地质体性质改变的过程。在这个过程中，化学元素的运动主要表现为沿岩石的孔隙系统渗滤和扩散，并与原岩石发生成分交换或结构改变，形成交替作用或重结晶作用，有时仅仅表现为原岩石的重结晶作用。

成矿域和成矿幕

所谓成矿域是指矿物集中的有一定地质构造特点的区域。而所谓成矿幕是指成矿集中的有一定地质体运动特点的时期。成矿总是在某个成矿幕和某种成矿域中实现的，因而了解成矿域和成矿幕是认识成矿过程的重要一环。主要的成矿域有古陆成矿域、陆洼成矿域、陆槽成矿域、海洼成矿域和

海槽成矿域。牛轭形古陆是地球形成至前 7 亿年间形成的古陆，其太古宙部分的主要构造格式有绿岩—花岗岩带和麻粒岩—片麻岩两种，而元古宙部分的主要构造格式为石英—砾石岩和侵入岩以及蛇绿岩。古陆成矿域主要在形成发展中的牛轭形古陆和破碎的太平洋古陆上。陆洼有膨胀陆洼和收缩陆洼的区别，前者是膨胀期陆壳中的洼地，而后者是收缩期陆壳中的洼地。膨胀期陆洼的特点是：陆壳 I 型张裂体系发育，岩浆活动由以中酸性为主向以基性、超基性为主演化，以海退、变干冷、风化壳发育为主要趋势；收缩陆洼的主要特点是，陆壳 X 型剪切断裂体系发育，岩浆活动由以基性、超基性为主向以中酸性为主演化，以海进、变湿热、化学沉积为主要趋势。陆洼控矿的主要特点之一是结构控矿，成矿往往在断裂体系上。陆槽是地球膨胀期陆壳受侧向引张作用的产物，包括热点、裂谷和大陆边缘都是成矿的主要部位，主要成矿域在古大陆内部的破裂带上。海洼，无论是膨胀期海洼还是收缩期海洼，都是由洋脊诞生的洋壳的改造形态，主要形态是所谓的大洋盆地。海洼成矿首先是继承洋底成矿，然后是改造成矿，主要成矿域在牛轭形古陆以外的洋壳。海槽包括海沟—岛弧系和山弧系以及大陆碰撞带，是成矿最丰富的地区。自显生宙以来，海槽成矿域主要在环太平洋带和特提斯带，或牛轭形古陆的外部边缘带，世界大部分金属矿集中在这里。

成矿幕分收缩期成矿幕和膨胀期成矿幕。所谓收缩期成矿幕，指由于地球收缩而在地壳上产生的地台、陆洼、陆槽、海岭、海洼、海糟在成矿作用中的暂态表现之总称。在地球收缩期，地台成矿以受海进和湿热气候控制为主，陆洼成矿以收缩期陆洼成矿类型为主，陆槽因仅依水平力场方向变化而发育较差，作为缓慢生长洋脊的海岭是铁、锰的氧化物和氢化物矿化发育的结果，海洼成矿以收缩期海洼成矿类型为主，海槽成矿为收缩期成矿幕的高潮期。最典型的收缩期成矿幕在中生代，矿床具有多样性，最突出的特征是存在大量热液矿床，金属矿广泛分布，是钨、锡、锑成矿的鼎盛期。所谓膨胀期成矿幕，指由于地球膨胀而在地壳上产生的地台、陆洼、陆槽、海岭、海洼、海槽在成矿作用中的暂态表现之总称。在地球膨胀期，地台成矿以受海退和干冷气候控制为主，陆洼成矿以膨胀期陆洼成矿类型为主，陆槽所控制的矿物发育较好，作为加速生长洋脊的海岭是铁、锰的氧化物和氢化物矿化发育的结果，海洼成矿以膨胀期海洼成矿类型为主，海槽成矿中岛弧系统的作用强于山弧系统的作用。最典型的膨胀期成矿幕在新生代，矿化非常活跃，是有色金属矿床分布最为广泛的时期。

矿床围岩和矿床类型的演化

地球脉动导致的构造—岩浆演化，会导致矿床围岩和矿床类型的演化，并且依不同的矿种而形成不同的演化系列。

矿床围岩的演化是岩壳不断发展变化的必然结果。因为地球的脉动，大部分岩壳经历了多次膨胀和收缩。对于陆壳中的矿物来说，不断发展变化的陆壳就构成了矿床的不断发展变化着的围岩。古老的围岩因其所经历的地球脉动次数多而变化大，新的围岩因其所经历的地球脉动次数少而变化小。在同一地区比较新旧围岩，按其变化程度排序，可得矿床围岩演化序列。世界上许多地区的矿床围岩都表现出演化特征。例如，中国的金矿围岩，在太古宙地层中以混合岩和变质岩为主，在元古宙地层中以变质岩为主，在古生代地层中以变质岩、沉积岩、侵入岩为主，在中生代地层中以侵入岩、火山岩、次火山岩为主，在新生代地层中以火山岩、次火山岩为主。因此，中国金矿床围岩的变化顺序是火山岩、次火山岩—侵入岩—沉积岩—变质岩—混合岩。这也就是说，太古宙地层中的金矿床围岩已演化到上述序列的最后阶段。

基于与矿床围岩演化同样的原因，矿床类型的演化也往往形成演化系列。还以金矿为例，在太古宙地层中，主要有花岗岩化热液型、变质热液型和沉积—变质型；在元古宙地层中，以变质热液型为主；在古生代地层中，是变质热液型、热水溶液型和岩浆热液型；在中生代地层中，主要是岩浆热液型、火山岩和次火山岩热液型。因此，中国金矿床类型的演变顺序是火山岩、次火山岩热液型—岩浆热液型—热水渗滤型—变质热液型—沉积—变质型—花岗岩化热液型。