矿产资源成矿作用的因素有哪些?

矿产资源在其形成过程中,受到各种因素的控制和影响,包括不同成因运动、区域地球化学特征、构造活动、流体作用以及古地理、古气候条件下的岩石组合等。不同的矿种、不同的区域背景、不同的地质时代,各种控制因素所起的作用是不同的,具体分为下面几种。

(1)区战岩石图的组成、结构和演化 大陆岩石图形成和演化的本质是地球物质在差异应力、时间因素、热状态等因素综合制约下流动、迁移、重新定位的结果,岩石圈的组成、结构和演化对区域成矿有根本的控制作用。

①岩石圈的组成和结构 大陆上的地壳主要由沉积岩及侵入岩中的花岗岩类组成,中地壳由相当于混合岩的物质组成,富含K、Th、H,下地壳是由麻粒岩相组成。上地幔的岩石成分主要是超镁铁岩和镁铁岩类。

②壳幔作用与物质再循环 地幔和地壳物质间的再循环表现在,地幔来源的地壳岩石经过构造运动沉降再返回到地幔中去,一部分物质有可能参与部分熔融作用,或者进入地幔对流系统形成新的物质循环。

③岩石圈盐化与构造-岩浆活动 综合分析全球范围内的地质、地球物理和地球化学资料,可为认识岩石圈的演化过程提供重要线索。人们通过对碳酸盐岩、蒸发岩、燧石层等的O、C、S、Si的同位素研究,获得大气圈、水圈的历史演化信息;通过对Pb、Sr和Nb同位素研究,了解地壳、地幔和造山带的历史演化趋势。

(2)区域地球化学控制 化学元素在地幔和地壳中的丰度、化学活性和赋存状态,是它们成矿的前提。一些大丰度元素如Fe、Al、Ti等,只要富集十倍或几十倍,且有一定规模时,即成为矿床;而一些小丰度元素如Hg、Sb、As、Ag等,则要上万甚至十万倍,才能形成矿床。在同样的物理化学条件下,活泼性元素如U、Hg、Sb、As、Ag等易于大量析出,而稳定元素如Fe、Co、Ni、V、Ti、Cr等难以析出。化学元素在地质体中的赋存状态,以及由其决定能否被活化析出从而参与成矿的性质,是能否作为实际成矿物质来源的决定条件。

各种地质-地球化学作用从地质体中活化析出元素的能力不同,例如地表流水从固体岩石中萃取成矿物质活化转移的能力很小,而岩浆和含矿气液有较强的化学作用力,容易与围岩物质发生显著的交代蚀变作用,由此析出成矿组分。因此,地质体中的成矿物质的丰度和赋存状态是前提,而将它们活化和萃取,参加成矿的地质-地球化学作用是关键。在元素地球化学中,不同岩石类型具有不同的特征元素。这些元素在一定的地质条件和物理化学条件下,或经结晶分异、气液运移等途径富集成矿,或作为矿源层再经流体溶释萃取而在一定条件下富集成矿。

(3)大地构造控制 大地构造运动是岩石深部,尤其是软流圈热动力学显著变化所导致的地球物质的大规模运动。这种运动引起地球上部层圈的物质运输、能量交换和动量传递,推动着岩石圈的演化。从区域性层次看,构造运动常能诱发沉积、岩浆、变质和流体作用,以及改变区域地球物理场的特征。

①大地构造理论 大地构造理论是研究地壳构造发生、发展规律、分布组合规律、形成机制和地壳运动原因的理论。

②大型构造与成矿 一般将那些贯通地壳,可影响上地幔的构造称为大型和巨型构造,其长度在100~1000km或更长,深度可达几十公里到上百公里。大型构造在各类型的成矿作用中起着不同的作用。

(4)岩石构造 岩石构造是指在一定的大地构造环境中和一定的古地理、古气候条件下形成的岩石组合,是底层在一定环境和条件下具体的物质体现。矿床大都在一定的岩石建造中,研究岩石建造与成矿的关系,既有利于阐明成矿的构造环境和条件,又有助于查明矿床产出的位置和成矿地球化学特征。岩石建造对矿床形成控制和影响首先体现在岩性因素,即岩石建造作为矿床的主岩。第一种情况是作为同生矿床的主岩,即矿床与岩石建造是在同一地质环境和同一地质时代形成的,区别在于矿床是成矿物质高度浓集的局部地段。第二种情况是作为后生矿床的主岩,先成岩层或因物理性质有利,或化学性质有利,或两者都有利,因而能使后生矿体定位在该岩层中,如裂隙发育的碎屑岩中的充填脉状矿体等。第三种情况是,有些岩层本身就是矿层,如达到一定经济、技术条件的可开发利用的石灰岩、大理岩、花岗岩和辉绿岩等。含矿岩石建造成矿的影响还体现在:矿石建造作为矿源层;岩石建造可供应成矿流体;一些火成岩建造可提供热源。

(5)地质流体 地质流体是地球组成物质中最为活跃的部分,是一种将地球内部各个系统相互联系在一起的基本媒介。对成矿作用而言,它既能汲取、溶解、包含各类成矿物质,又能将其运移、输到有利的构造-岩石空间而富集成矿。广布于地壳中的流体对于金属、非金属、石油、天然气等矿产资源的形成均起到关键作用,多年来在矿床学界已形成一种共识:没有大量的水则很难成矿。

地质流体多种多样,按其地质产状和成因可分为:岩浆水、变质水、热卤水(含原生水、同生水)、地热水(或泛称热水溶液)、地下水(包括大气降水)、海水、石油和天然气、地幔来源的流体,广义的流体还包括岩浆在内。能形成矿床的流体,称为成矿流体。

在上述各种流体中,以热水为主的流体对固体矿产的成矿最为重要,尤其是岩浆水、变质水、热卤水和地幔成因流体。各种热水经过水-岩作用和其他地质作用形成成矿流体,矿质从成矿流体中沉淀出来形成矿床。同一种矿床可能会有不同性质和来源的成矿流体共同起作用,显示出成矿作用的多元性和复杂性。

构造和流体都是重要的控矿因素,两者又相互作用和联系。构造是驱动和输导流体运移的重要因素,又是导致流体中矿质堆积的必要条件。而流体尤其是处于高压态的流体因具有强大内压,能显著改变所在地的构造-岩石条件,并可产生水致断裂等非应力成因的构造型式。将构造与流体作用结合研究,有利于深化对控矿因素和成矿机理的认识。

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