成礦流體的來源

三，成礦流體的來源：流體與成礦：眾所周知,許多礦床的形成是與流體的作用分不開的，原來成分的單一的流體與巖石相互作用獲取了礦質(zhì)和能量，遷移到一泄的部位。由于地質(zhì)和物化條件的改變，導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀而形成礦床。流體可以提供成礦物質(zhì)，也可以溶解、搬運成礦物質(zhì)。同時，成礦作用也是在有流體存在的情況下發(fā)生的?？梢哉f，沒有流體，就沒有礦床。下面將形成礦床的流體成為“成礦流體”。流體：流體能帶來能量,也能帶來成礦物質(zhì)。在地殼甚至整個地球中存在著種類繁多的大量流體分布在各種地質(zhì)環(huán)境中。那么，什么叫流體？流體即是：在應(yīng)力或外力作用下發(fā)生流動或發(fā)生形變、并與周圍介質(zhì)處于相對平衡條件下的物質(zhì)（Fyfe,1978〉。從這個左義出發(fā)，地殼中的水、巖漿、各種狀態(tài)的熱液、髙密度的氣體、甚至處在塑性狀態(tài)的巖石等均可看作流體。在成礦作用過程中，地?zé)崴?、海底洋中脊或?gòu)造縫噴出的超臨界流體和熱液、鹵水、巖漿、海水、雨水和地下水等流體是最為重要的。萃取:并非所有的流體都可形成礦床，除非它們能形成流體。由普通流體形成成礦流體，最重要的過程是流體與巖石的相互作用。這種相互作用使流體和巖石的成分（原始和同位素成分）發(fā)生很大變化,導(dǎo)致流體中富含某種或某一類成礦元素而形成成礦流體。流體與巖石相互作用的程度、成礦元素在特左溫度壓力條件下活動的流體中的溶解度、流體中的揮發(fā)分如Cl、F、B、S、C等以及堿金屬、堿土金屬和可溶性硅與可溶性有機質(zhì)的含量、存在形式和所起的作用等，是最重要的研究內(nèi)容。遷移:成礦流體形成之后，大多數(shù)情況下要遷移到合適的沉淀場所。流體遷移需要“力”的作用。因此在研究成礦流體的遷移時不僅要討論導(dǎo)致流體遷移的因素、遷移形式、遷移過程的時間和空間、遷移的通道等，也必須研究成礦流體遷移的能雖:、質(zhì)量、動量守恒以及不同流體的混合作用等。由于構(gòu)造作用通常是導(dǎo)致流體遷移的一個重要因素，遷移的通道也常與構(gòu)造作用、巖石的性質(zhì)及環(huán)境有關(guān)。因此,建立和恢復(fù)構(gòu)造一熱液體系也是成礦流體遷移中的一個重要方而。沉淀:要使成礦流體形成礦床，除了來源和遷移這兩大因素外，合適的成礦條件和環(huán)境是必須重視的第三個問題，其內(nèi)容包括影響礦質(zhì)沉淀的物理、化學(xué)條件（溫度、壓力、組分變化、Ph值等）、空間和時間因素與構(gòu)造因素。要強調(diào)成礦時間的概念及在成礦部位流體量的問題。例如，對于一條寬im、長loom的石英脈而言，由于硅在熱液中的溶解度是很有限的，因而沉淀岀這條石英脈所需流體量的體積累計起來是該石英脈的幾萬倍到幾十萬倍。根據(jù)現(xiàn)有資料并考慮到地殼巖石（包括巖層、構(gòu)造裂隙等）中流體的平均遷移速率，累積這么多的流體量將需要幾萬年乃至幾百萬年的時間。在成礦流體研究中，主要應(yīng)用化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)、量子化學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)的基本原理,應(yīng)用流體包裹體、成礦成巖實驗、構(gòu)造地球化學(xué)、微量元素地球化學(xué)、穩(wěn)左同位素地球化學(xué)和礦床學(xué)的研究方法、計算機模擬、建立流體地球化學(xué)成礦模式，解決礦床地球化學(xué)問題。（-）地球中的流體：根據(jù)上述成礦流體的泄義，當(dāng)應(yīng)力作用到物體上去時，若這個物體的大小、形狀和組成發(fā)生了改變，則該物體就是流體，最近，在徳國打了一個超深鉆，已證實在9000m深度巖石處于流變狀態(tài)。當(dāng)我們研究流體時，流體的黏度、壓力、溫度、密度、比溶、體積彈性模量、表面張力和成分，都是十分重要的性質(zhì)。在考慮地質(zhì)過程時，時間空間因素對于流體性質(zhì)的影響也是很重要的。其中由于地殼中的許多巖石是經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用而發(fā)生形變的產(chǎn)物，因此對于這些巖石來說，時間因素對它們的形變起了決定性的作用。如果把統(tǒng)計力學(xué)的理論應(yīng)用到地質(zhì)上特別是應(yīng)用到晶體中原子的位移（即從它們的晶格發(fā)生位移、并遷移到晶體內(nèi)低應(yīng)力或低能量區(qū)）研究時，可以建立數(shù)學(xué)方程式來闡述結(jié)晶物質(zhì)的流動。因此，從這點岀發(fā)，地球上所有結(jié)晶的物質(zhì)都可以看成是流體。根據(jù)上述泄義及流體的物理性質(zhì)，地球中的流體可以分為以下幾種類型：（1） 呈氣體狀態(tài)的流體：包括大氣圈及存在于礦物、巖石中以及生物圈中的各類氣體：（2） ABCD呈液體狀態(tài)的流體：水圈中的流體（海水、湖水、河水、地下水、雨水、原生水、地層鹵水等）、巖漿水、存在于流體包裹體中的古流體等。（3） 超臨界流體：上述兩類流體在超臨界的溫度、壓力下產(chǎn)生的一種有著特殊性質(zhì)和地球化學(xué)行為的流體。地球內(nèi)部存在著許多超臨界的溫度一壓力場，其中的氣、液態(tài)形式存在的％類流體，均轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界流體。（4）處于塑變狀態(tài)的各類巖石和地質(zhì)體：如巖石圈下部的軟流圈和目前仍處于蠕變狀態(tài)的各種地質(zhì)體等，這些流體存在于地球的各個圈層中，只是隨著地球不同圈層的物理、化學(xué)條件的不同，其中流體的化學(xué)組成、存在形式和存在的量有著很大的不同（如在地殼的上部、下部、上下地幔、內(nèi)外地核）。地殼中的流體（大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈）：現(xiàn)代海洋的質(zhì)量為1.4X10=4g,地殼的質(zhì)呈:是23X10吩，地殼中的含水量亦為1.4X10=0,約占地殼總質(zhì)量的6%（或占3%?6%,即0.69X10=4g?1.4X10=0）；地幔中的流體為1.2X10=4g，占地?？傎|(zhì)量的o.03%。因此海水、地殼流體、地幔流體三者的質(zhì)量是十分相近的。存在于地殼中的流體，與地殼的四大圈層關(guān)系十分密切，它們大致可分為以下5類：巖漿：指源于地殼的各種成分的巖漿，它們是一種硅酸鹽熔融體，平均含水量＜5亂以水為主的流體：包括巖漿水、變質(zhì)水、原生水、海水、鹵水、地表水、地?zé)崴纫蕴細浠衔餅橹鞯牧黧w：如石汕、天然氣等。存在于礦物和巖石中的揮發(fā)份：包括比0、CO：、S、0：、比、&和惰性氣體等。處于形變和塑變狀態(tài)的各種巖石和地質(zhì)體：如巖石圈F部的軟流圈和目前仍處于蠕變狀態(tài)的各?種地質(zhì)體等（包括從晶格變形到大規(guī)模的巖石形變和位移等）。（二）流體的形成：地殼主要由三大類巖石組成，其中沉積巖由含水的沉積物經(jīng)過埋藏、壓實、脫水和成巖作用形成的，英中釋放岀以水為主體的大量流體。在火成巖的形成過程中，尤英在巖漿后期釋放出以巖漿水為主的巖漿熱液流體。在變質(zhì)過程中，在大規(guī)模的區(qū)域變質(zhì)和接觸變質(zhì)作用發(fā)生時，也會釋放出流體。因此在地殼三大類巖石形成過程中均存在“去流體”或“去水”作用。這種作用是流體的一個很重要的來源。積物的“去流體”作用：這是一種在地表發(fā)生的地質(zhì)作用。在沉積物發(fā)生脫水作用時：①沉積巖的脫水作用在盆地的任何一部分均可發(fā)生；②脫水過程中，如果存在一系列的沉積巖（從粗的砂巖到細的泥巖、頁巖），則水的移動方式是從泥巖頁巖到砂巖；③從盆地本身考慮，脫水作用發(fā)生時水的移動方向是從盆地的中心向邊緣，或從較深的部位向較淺的部位；④遷岀的水量與沉積物的量成一點的比例，并且常與地質(zhì)事件相關(guān)聯(lián)：⑤脫水作用與壓力有關(guān)，即與上覆的負荷壓力和流體靜壓力有關(guān)，當(dāng)負荷壓力大于靜壓力時，脫水作用才能有效發(fā)生：⑥與構(gòu)造作用有關(guān)，當(dāng)有裂隙存在時，水很快沿著裂隙排出。頁巖在壓實前大約由45蛹勺水和55$的礦物碎屑組成，經(jīng)過壓實作用后，原來所含水分大約失去75%左右，剩下的25%被閉在頁巖的孔隙中，沉積物本身的體積縮小。孔隙度也是反映壓實作用的最重要因素，頁巖的孔隙度與深度成反比，如在地表為孔隙率70%的頁巖，下沉到7500英尺（1英尺二0.3048m）深度時，其孔隙率只有20亂變質(zhì)作用所放岀的流體：在年變質(zhì)作用中，原先固左在巖石中的揮發(fā)份因變質(zhì)作用而釋放岀來，如:Mg（0H）:=MgO+H=0：KA1=（AlSiAo）（OH）：=KAlSi503+Al:03+H:0:CaCOs+SiO：二CaSiOsHO：，在這些變質(zhì)反映中均可放岀H：O,CO:等流體。巖漿作用中放岀的熱液：巖漿中最多含有5-6%的H=O,C0：和苴它揮發(fā)份。當(dāng)巖漿上升時，P和T也隨之下降，這時它們含的流體也會釋放出來，形成“巖漿熱液”。它們可以在巖漿的頂部，或進入附近的構(gòu)造裂隙中，形成各種各樣的脈。天水和地下水：即水圈中的水是地殼流體的重要來源，地殼中的水還與大氣圈，水圈及生物圈處于相對平衡狀態(tài)中。構(gòu)造作用對流體的影響十分重要，如大洋深處的熱泉，熱點，黑煙囪和礦床除板塊構(gòu)造外，斷裂和裂隙層間裂隙，水流均為流體遷移的通道。（三） 地殼中流體的分類：可按英化學(xué)成分，產(chǎn)狀及成因分類。1，按化學(xué)成分：①巖漿一硅酸鹽流體；②H：0：?H=0-NaCe：?H=0-NaCe-C0=：⑤有機流體。產(chǎn)壯與成因：①巖漿熱液：②變質(zhì)流體：③海水：④熱鹵水（原生水和同生水）：⑤地下水（包括大氣降水）：⑥石油和天然氣：⑦硅酸鹽巖漿。幾種與成礦有關(guān)的流體：①大洋水；②大氣降水：③原生水和同升水：④地層水：⑤變質(zhì)水；⑥初始水（地球形成時的水或來自地幔、地核的水）：⑦熱液水：⑧外來水（所存體系或環(huán)境之外的任何水）（四） 流體和巖石的相互作用一水巖反應(yīng)這種相互作用是形成成礦流體的一個重要條件，這種反應(yīng)是在一左的溫度、壓力條件下流體與巖石中的礦物起反應(yīng)，使原來的礦物組合轉(zhuǎn)變?yōu)樵谛碌臈l件下更加穩(wěn)泄的礦物組合。在這個過程中，流體的成分也隨之發(fā)生了變化，成為與這組新礦物相平衡的流體。對于流體與礦物、巖石的相互作用的研究是最近10到20年間才開展起來的，并召開過5次國際性學(xué)術(shù)會議。下僅舉幾例：太古宙綠巖帶成礦流體與巖石的相互作用：在加拿大的Abitibi太古宙綠巖帶產(chǎn)出許多金礦形成金礦的成礦流體沿著剪切帶上升，與其兩側(cè)的巖石發(fā)生了反應(yīng)，形成了典型的蝕變帶，其類型有鐵白云石化、鈉長石化、綠云母化（含Cr或V）或黃鐵礦化。如果剪切帶的圍巖為鐵鎂質(zhì)火山巖和侵入巖，流體（H：0—NaCl—C0：）與之反應(yīng)會使其中的斜長石、輝石和鈉長石分解。蝕變開始時形成鐵白云石、方解石和綠泥石。繼續(xù)反應(yīng)會形成鐵白云石、綠泥石和絹云母，最后只形成綠云母。海水與玄武巖的作用：從海底噴出的玄武巖或其熔巖，從一開始噴出就與海水接觸，發(fā)生反應(yīng)。這是與形成成礦流體關(guān)系最為密切的相互作用?，F(xiàn)代海底沉積物的硫化物礦床、黑礦以及塞浦路斯型黃鐵礦礦床均與次有關(guān)。在海水一玄武巖的反應(yīng)過程中，巖石失去Si、Ca、Ba、Li、Fe、Mn、Cu、Ni、Zn,得到Mg、K、B、Rb、H：0、Cs和U。這種反應(yīng)的時空范用很廣，反應(yīng)溫度范用大，從冷海水（遠離熱源的海底）?400°C（海底擴張中心），但在100-400°C最重要，整個反應(yīng)過程可能要持續(xù)若干百萬年才能達到平衡。反應(yīng)的結(jié)果，玄武巖蝕變?yōu)榻情W巖相、綠片巖相、匍萄石一綠纖獅相、沸仃相。同時海水和玄武巖的成分也發(fā)生了相應(yīng)的變化。3,花崗巖與地下水的相互作用：任花崗巖漿或花崗巖化過程中，圍巖中被加熱的地下水及英本身所攜帶的熱液就會與用巖及與花崗巖發(fā)生廣泛的水-巖反應(yīng)。與花崗巖有關(guān)的許多礦床的成礦流體就是在這類水-巖反應(yīng)過程中形成的，但比玄武巖復(fù)雜。四，成礦物質(zhì)來源的判別標(biāo)志及其研究方法:成礦的地質(zhì)背景一大地構(gòu)造、巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)建造：是控制礦質(zhì)來源的根本因而是首要宏觀判別標(biāo)志。根拯板塊學(xué)說：整個巖石圈（即地殼）可分為幾大板塊，板塊又可以分為板塊內(nèi)部和板塊交界處。板塊內(nèi)部比較穩(wěn)泄，巖漿活動不發(fā)冇，但英中也分布著許多與巖漿有關(guān)的礦床，可能與大陸裂谷或緩沖板塊邊界縫有關(guān)。板塊邊緣地帶為明顯的活動帶，與許多礦床的形成有關(guān)。板塊構(gòu)造活動帶指兩大板塊的接觸帶，由于它具有不同性質(zhì)，故不同類型活動帶控制了不同類型的礦床及物質(zhì)來源。例如在板塊的消