地球演化流程中金属矿产的造成pdf

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所属分类:金属矿产
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  维普资讯 第 28卷第 4期 中 国 地 质 Vol28.N o4 2001年 4月 CH INESE GEo LoGY Apt,2001 学术讨 论 地球演化过程 中金属矿产 的形成 聂风 军 江 思宏 中国地质科 学院矿产 资源研 宄所 ,北京 100037) 提 要 :通过对全球重要金属戚矿 区 (带)的综台性分析对 比研究 ,从古大陆成矿作用地球动力学角 度 ^手 ,讨论 了地球各周层金属元素 的起源和空 1日『】分啼特点 ,探讨 了地球不 同演化阶段掏造一岩浆 括 与台属矿床成矿作用 的耦合机理 ,揭示 r成 矿流体 的来源 、迁移路径和金属 巨量堆积过程 ,阐 述 了前寒武纪和显生宙 (古生代和 中生代)时期重要金属矿床 的形成环 境 、就位特点和保存规律 ,建 立 综合性成矿模式并提 出了相应 的找矿模 型。 关键词 :地球演化 ;金属矿产 ;含矿流体 ;成矿作用 ;矿床戚 因 1 前 言 随着现代科学技术的迅猛发展和人类对地球演化过程认识水平的不断提高 ,目前 ,地质学 家对金 、银 、铁 、铜和锡等金属矿床的形成过程有了比较详细的了解 ,并且提出了各种各样的成 矿学说和建立了一系列找矿勘查模型。尽管人们在金属矿床成矿物质源于何处和如何堆积成 矿等方面仍存在较大意见分歧 ,但是大量野外地质调查和室 内研究结果表 明,所有金属矿产资 源 的形成作用均是地球形成与演化过程不可分割 的一部分 。 2 金属元素 的起源与演化 尽管地球演化过程是 由不同时间段构成的 ,但是地球各演化阶段金属元素总含量是不变 的。一般来讲 ,除铀或钍可衰变成铅外,其它金属元素在地球 中均 已生存 了46亿年之久。 大量研究结果表明,地球中的各种金属元素主要赋存在地球的内外部地质圈层 内,外部圈 层包括大气 圈、生物 圈和岩石 圈(包括大洋和大陆板块赖 以移动 的软流 圈),内部 圈层主要 由地 核和地幔二部分组成 ,其中以外部圈层内生物与地质作用最为活跃,各种金属元素的分散与富 集作用也最为明显。 收稿 日期 :2000—11—20 维普资讯 第 4期 蕞风军等 :地球演化过程 金膳矿产 的形成 25 尽管这些金属元素大都经历过多次搬运与再分配 ,多次分散与富集,但是它们本身并未遭 受过任何破坏作用 地球 内外地质圈层间或内部所发生的复杂物理和化学反应是造成金属元 素分散 富集 的主要地质营力。 美吲华盛顿国家 自然历史博物馆的布朗 ·玛森博土和澳大利亚国立大学阿尔费雷德 林‘伍 德教授认为 ,地球 的原始物质组份与陨石相似 ,在地球形成与演化的早期阶段 ,体积大小不等 的陨石块可通过缓慢的拼贴作用形成地球胚 ,随着地球胚体积的不断增大和重力的增加 ,陨石 块体增生与拼咕的速率也将会大幅度增高 。受上述拼贴作用 的影 响 ,地球在演化过程 中将会分 异形成若干不莲续的同心壳层 。大量的研究结果表 明,地球各圈层金属元素丰度互不相同,各 具特征 。一般来讲 ,从地幔分离 出的铁 、镍 、钴 、金和铂族元素硫化物乳滴沉淀在地球 中心部位 形成金属元素核 ,相 比之下 ,镁 、铝和钙等金属元素大都 以硅酸盐矿物方式在地壳 中产 出。另 外 ,最常见 的成矿元素为铜和锌 ,最常见 的与成矿作用有关 的挥发性组份为硫和氯 。从地球元 素总体丰度来看 ,亲铁 、亲硫和亲石元素之间并无明显差别。 众所 皆知 ,成矿元素在地球中业 已存在了几十亿年 ,它们无时无刻不在运动 ,并且可借 助 深源岩浆或幔源流体到达地壳浅部。成矿元素运移方式和卸载过程 主要取决于成矿流体 的物 质组成 及所处的构造环境和围岩特性 ,它们要么发生富集作用并且成为可供开采的金属矿 石,要么发生分散作用并且成为不具任何工业价值的含矿岩石。如若亲铜元素在上移过程 中遇 到硫 ,那么 ,这些成矿元素将会与硫结合 ,进而形成硫化物 ,并且发生沉淀与富集作用。就莱种 元素单个硫化物来讲,它与普通造岩矿物或副矿物在成矿元素浓度方面并无明显差别,但是它 们的堆积体则与普通岩石具有极不相 同的物理特性 (如密度 、磁力和放射性等)。地球物理学蒙 可根据矿石与围岩 的这种物性差异进行找矿勘查活动 。 3 金属元素大规模运移 的动力来源 金属元素从地幔到地壳 、从流体到固体 、从岩浆到热液 、从分散到富集均需要 巨大的地质 营力 ,成矿作用强度与地质营力呈正相关关系。智利拉埃斯康迪亚斑岩铜矿床的矿石量大约为 180亿吨 ,铜 的平均品位为I.65%,为地壳 中铜丰度平均值 (55×10 )的300倍 ,矿 山可采钢的价 值约6o0亿英磅 。究竟是什么样的地质营力能够造成如此大规模铜的富集 ,是地质学家一直在 探讨的课题。部分研究者认为,地球演化早期阶段构造一岩浆活动可导致金属元素发生大规模 的富集作用,并且形成具有工业价值 的金属矿床 然而 ,也有学者提出,金属元素的运穆与富鬃 主要是通过各种后生地质作用 (风化 、剥蚀和变形改造)完成的。无论是 同生成矿作用理论 ,还 是后生成矿作用学说,它们均强调 ,一个长期稳定的构造环境对于矿床的保存 至关重要 ,否则 , 地壳的局部抬升与强烈的变形作用将会使整个矿石堆积体 (矿体或矿床)剥蚀殆尽 ,再移(造成 金属元素的分散 。由此可见 ,详细研究金属矿床的风化剥蚀程度,对于找寻大型隐伏金属矿床 具有重要指导性意义 。 大量研究结果表 明,自地球形成之 日起 ,地幔和软流 圈就无时不处在运动状态 。在过去 的 2亿年 中.大洋 中脊扩 张与裂解为大陆与大洋板块 的碰撞一对接提供 了动力来源 ,洋 中脊岩浆 活动所形成的大量火山岩可通过大洋板块运移至扳块边缘俯冲带 ,并且在大陆壳之下发生消 减作用 据统计 ,在大洋与大陆板块对接过程中.能够保存下来的洋壳部分仅为原有洋壳火 山一沉积岩层体积的0.01%。美国斯坦福大学的科尔曼教授认为 ,除了上述0.01%洋壳物质外 ,原 维普资讯 中 国 地 质 2OO1 始洋壳其余部分全部消失在地幔圈层 内。大洋与大陆板块的裂解 ,碰撞和对接作用 以及 由此所 诱发的局部构造一岩浆活动为金属矿石的巨量堆积提供了物质和动力来源 。 4 含矿流体 的运移过程 一 个优秀的矿产资源科学家,除了要对矿体 、矿床和矿集区的本身特点及构造环境有深刻 的认识外 ,还应该对其所赋存 的围岩岩相学 、岩理学 、矿物学和地球化学有一个全面 的了解。一 般来讲 .地壳上部 (或称 浅部)的陆、海相火山一沉积岩被称为超壳岩 ,金属元素的大规模富集 往往就发生在各种各样的超壳岩层 内,并且在可采深度范围内形成大型或超大型金属矿床 。为 什么金 属矿产大都产出在地壳浅部或近地表处 ,究其原因,大概有二点 ,其一 ,地壳表面 (含地 壳浅 部)是大气圈、水圈与岩石圈的交接面 ,三套圈层 间的各种物理和化学参数大都以突变为 特征 。例如,高温岩浆热液流体在上侵过程 中,热梯度的急剧降低就会引起某些金属元素的大 量沉淀,进而形成具有工业价值的金属矿床;其二 ,在地球深部的高温与高压条件下 。各类岩石 均 以塑性变形 ,低渗透性和挤榨式蠕动变形为特征 ,与此相 比,地壳浅部岩层 的韧脆性断裂构 造极为发育,为含矿热液 的运移与储藏提供 了有利的条件 。 众所周知,岩浆热液 、水蒸气、海水和地表水均有可能成为金属元素的 “载体”,与 “稠密”的 岩浆相 比,上述各种含矿流体在岩石圈与水圈中晟为活跃 ,并且是盐、酸和碱的晟佳溶剂。这些 流体可对地壳中各类岩层 中的金属元素进行晟为有效的淋滤与萃取 ,从而极大地提高原始含 矿流体的矿化浓度 ,晟终沉淀形成金属矿石。一般来讲 ,大量的地表水或海水可 以通过各种新 裂 向地壳深部渗透 ,并且与部分围岩发生强烈物理与化学反应 。受此影响 ,含矿流体和匿岩在 化学组份和物理特性方面将会发生重要变化 ,例如 。当某种氧化的酸性流体流经具还原特征围 岩时,其与围岩所发生 的强烈化学反应致使流体变为中性态或还原态。含矿流体物理一化学性 质的改变将导致大量硫化物发生沉淀与富集 。另外 ,在特定物理化学条件下含矿流体本身亦会 发生分异或稀释作用 ,进而形成含矿流体相和非含矿流体相 ,例如 ,含矿蒸气和含矿浓集热 卤 水就是流体不 同演化阶段 的产物 。 世界许 多知名的学者认为 ,金属矿床实际上就是一些独特的火成岩 、变质岩或沉积岩 ,其 产出环境和类型在地球演化历史中同样存在重复 、变化与消失。通过对金属矿产时、空分布特 征的研究 、我们 同样可 以获取地幔 、地壳、水圈、大气圈和生物圈演化方面的信 息,进而为建立 地球演化事件序列表提供理论依据 。 5 地球演化与金属成矿作用 地球均变论者认为 ,详细剖析全球范 围内主要金属矿产 的时 、空分布特征 ,对于查 明金属 元素大规模富集的动力来源和运移机制极为重要。他们说 ,如果你粗略观看一下现今的全球金 属矿 山分布 图,就不难得到这样 的结论 ,即大型到特大型铜矿床无一例外地产 出在较年轻 的造 山带内 与此相反 ,部分学者认为 ,随着地球从 “幼年期”经 “中年期 ”到 “老年期”的演化 ,其所释 放的能量将会逐渐减小 ,金属矿产形成的速率也将大大衰减 。因此,目前我们所观察到的各种 地质现象并非全部都能成为了解地球过去的 “金钥匙”。他们认为 ,除了部分金属矿产 (如锕) 外,大部分金属矿山所处的地理位置与现代造山带并不一定吻合 ,也就是说许多金属矿床形成 与现代造山作用并非存在特定的因果关系。因此 ,了解含矿流体的运移轨迹和金属矿石的形成 维普资讯 第 4期 聂凤军等 :地球演化过程 中会届矿产 的形成 年龄 比确 定金 属矿 山空 间分 布特征更为重要 ,它们不仅有 助 于查 明金属矿产 的成 因和 演化历史 ,而且对于隐伏金属 矿床 的拽矿勘查 具 有指导性 意义 5.1 25~30亿年前金属矿产 在地 球 演 化 过程 中 ,金 属 元 素 的大规模 成矿作 用 主要 发生在下述 五个 时间段 ,即早 太 古代 (38~30亿 年 ),晚太古 代 .(30~25亿 年 ),早 元古代 (25-17亿 年),中一晚元古代 丘t土古代 (17—7亿 年)和显生宙 (7亿 年 至现今 )。 众 所周 知 ,早 太 古代之 前 ,地球 曾遭受 多次重大 的地 质灾变事件 ,其 中以陨石雨对 地球 的撞击 和薄层地壳拆沉 于地幔最为特征 尽管对早太 古代金 属矿产 成矿作 用 “轨 迹 ”进行示踪是一件极其 困难 的工作 ,但是采用各种高新技 术方法 ,我们还是可 以对38亿 年 以来地球 (尤其是地表 )演 化 和变形 历史有一概括 性 了 解 ,对金属矿产 的形成过程有 一 初 步性 的认识 在早 太古 田 卜1 前寒武纪盒一成矿作用示意 田 代 ,强烈的火 山喷溢作用可产 早太古代 :镬铁质火山熔岩与海水的相互作用形成原生绿岩带。镍 、铜、铁 生大体积量 的熔岩 ,这些熔岩 和金矿床太都在海底裂罄或袋 陷括 内产 出 不仅可 以构成初始的洋壳 ,而 b晚太l古代 :强烈的构造变动致使古陆块发生部分熔融作用 ,并且形成再生绿 且可将大量金 属元素 带到海 岩带。海水与火山熔岩的相互作用可将大量金属元素 (如锌和铜)从早期岩 底或地壳浅部 ,并且在局部 地 层 中瓣滤 出来 并且在再生绿岩带 内形成一系列金属矿睐 段形成矿胚 。加热海水对熔岩 的淋滤与萃取 ,可导致局部地区海水中金属元素含量骤增,并且形成含矿热流体 。随着含矿流 体物理一化学条件和组份的改变 ,它们既可在狭长的海槽或海沟的沉积岩层 内形成金属矿石 , 亦可在各类火 山岩或侵入岩 内部富集成矿 。澳大利亚矿产资源局的安德鲁 ·格里柯森博士认 为 ,当海水流经破裂的镁铁质熔 岩时 ,水一岩反应可改变熔岩 的物质组份 ,并且形成一定量 的 维普资讯 中 同 地 质 绿色次生矿物集合体 ,因此 , 他将此类岩石称为原生绿岩 (Primarygreenstones)c 一 般来讲 ,原生绿岩 中 产 出的金属矿产 以铜 、镍和 金为主。铜和镍硫化物矿床 多在超 镁铁质 原生绿岩 ,特 别 是 火 山熔 岩 层 的底 部 产 生 。在矿床形成过程 中,海水 与熔岩 的物理 一化学反 应也 会导 致 富铁 沉积物 的形成 , 典 型的矿床实例l为澳大利亚 的卡姆 巴达 (Kamb~ )和中 国金川铜一镍矿集区。需要提 及 的是 ,在 早太古代 原生绿 岩带 内,亦产 出有大量 的富 金沉积岩 (如含金 的燧石一碳 酸盐一铁硫化物堆积 体 )(图 1一la)。研究结果表 明 ,这样 的含金沉积岩层是海底火 山 喷气作用的产物 ,成岩期后 的低级变质作用致使沉积岩 层中的金发生活化 、富集与 再沉淀 ,摄终形成大量的含 金石英脉 。加拿大阿比提 比 囤 卜2 前寒武纪金属成矿作用示意围 绿岩带 ,西澳大利亚伊尔 岗 军元古代:受抬升构造作 影响,早期形成的矿庠(体)遭受到剥蚀与破 地盾 ,印度科拉地台和中国 坏,砂盒矿床和条带状古铁建造分布广泛。另外,陆壳中的侵^岩与铬和 华北古 陆块 中所赋存的大型 铂族元素矿床具密切时空分布芷l系 或特大型金矿床 即是很好 的 d中晚元古代:j=气罔中氧逸度急剧增高.受其影响太量层状铜 铀、锌和铅 例证 。 矿床得 形成。另外,沉积盆地中,维卤水与灰岩作用可形成铅和锌矿床 在晚太古代 ,持续的海 相火 山喷发活动导致超镁铁 质火山熔岩岩层厚度骤增 ,进而引起原生绿岩层的快速下沉 。当原生绿岩层到达地壳一定探度 时 ,受高温和高压变质作用影响,它们将会发生局部熔融 ,并且形成一定量的岩浆 。如若这些再 生岩浆在构造作用驱动下上侵定位 ,它们将叠加在早期火 山一沉积岩层之上 ,并且构成较为复 杂的构造一地层单元,玄武岩与流纹岩常常交替出现。需要指出的是,再生岩浆 的喷发或侵位 可诱发含矿热液体系的对流循环 ,热 卤水对原有火山一沉积岩的淋滤与萃取可形成富锌和铜 的流体 ,井且在海底火山喷 口处或邻近地 区沉淀形成块状锌一铜矿石 (图 卜 )。另外 ,在此类 维普资讯 第 4期 聂风军等 :地球演化 过程 中金属矿产 的形成 29 矿床或矿体的底部往往 存在有含铜硫化物网脉带 ,代表含矿热液体系供给通道 。 5.2 7~23亿年前 的金属矿产 从演化角度看 ,地球在整个早元古代均处于一个超壳构造状态 。大量野外地质调查结果表 明,尽管 占大陆边缘裂陷作用极为强烈 ,但是在其所形成 的裂谷带 内均很难查找到造 山带火 山 活动 的证据 。 兀 占代金属矿床大都在古大陆裂谷 内部或其旁侧 的裂 陷槽 内产出 (图 卜2c)。 早兀古代时期 ,太 占代陆壳 (或块 )的抬升与风化剥蚀作用可导致大体积量沉积物的堆积 。 鉴于许多古陆块均赋存有金属矿床 (体)或矿胚 ,那么各类 冲、洪积物 中自然也会含有某种 (或 几种)金属矿物或元素。由于许多重砂矿物的比重远高于普通造岩矿物 ,那么在规模大小不等 的河床底部常常可找到它们的堆积体 砂金 、砂铀和砂铂矿床即是很好 的实例 。在早元古代 的 砂金 床 中,人们常常可 以观察到磨 圆度极好 的黄铁矿颗粒 ,这充分表 明 ,早元古代大气 圈的 氧化程度要远低于今 日之大气囤。此外 ,早元古代时期出现的大量条带状含铁建造 (BIF)和铁 矿床 (如澳大利亚哈曼斯 里和加拿大苏必利尔超大型铁矿床)也是早元古代地壳演化的最重要 产物之 一。 霍兰德和哈维乐德教授认为 ,大气 圈中氧逸度 的高低是衡量某种金属元素能否富集成矿 的标志之 ,以铁 为例 ,当 种温度和氧逸度均较低 的含铁海水与相对氧化 的地表水相遇 时, 二价铁氧化物即会发生沉淀富集,并且有可能形成条带状含铁建造 。野外地质调查结果表 明, 条带状台铁建造 (BIF)的形成作用在 18亿年处存在有一极为明显的 “间断”,大气圈 中氧逸度 的骤然增高很可能是导致二价铁分散的主导 因素。一般来讲 ,在高氧逸度条件下,含铁岩层 的 化学风化作用可造成铁 的析离 ,铁质可 以褐铁矿或磁铁矿形式附着在岩层露头上,此种铁质一 般很难再次被带人河流或海洋,其富集成矿的机率也将会大幅度降低。需要提及的暴,言餐在 地球表面发生分散或富集 的同时,大体积量 的镁铁质熔浆侵位于巨厚的陆壳岩层 中囊在瞧壳 深部构成规模 巨大的岩浆房 ,岩浆与 围岩的相互作用可导致一系列大型铬、铁 、钛和铂簇元素 矿床 的形成,南非布什维尔德、美国蒙他那斯特瓦特尔和中国攀棱花静大型铬、铁、敏相■赫 素矿床 即是最好的实例。 在 巾晚元古代 ,大气圈的充氧效应致使许多金属元素 (二价铁除外)活动性大大增加,含赤 铁矿 (红层)沉积层 的出现标志着地球演化进人到了一个新的历史时期。在古大陆裂谷环境条 件下,热液流体对富有机质沉积岩 、富硫化物沉积物和富赤铁矿红层的淋滤与萃取作用将会形 成富矿流体,并且在适宜构造条件下沉淀形成大型金属矿床 (图 卜2d)。研究结果表明,古大陆 边缘干旱地区的强烈蒸发作用将会导致红层 中的含矿流体 向地表赴运移 ,大量的铜和钴硫化 物在红层与黑色页岩的接触带上发生沉淀富集 ,并且构成具工业价值的金属矿床 (体),如赞 比 亚铜矿带。与铜相似 ,铀在近地表赴活动性明显增大 ,含铀花 岗岩的风化剥蚀作用可蹙瘫铀矿 物在岩体风化壳或者邻近的粗碎屑岩层 内发生再沉淀与富集,进 而形成规模 巨大的铀矿床 另 外 ,在 巨大沉积盆地的周缘地带 ,沉积物的压实作用可将含矿酸性 卤水 “排挤”到灰岩地层中, 进而形成铅锌矿床 ,美 国密西西 比河流域 的铅锌矿床 即是通过上述成矿作用形成 的。 5_3 7亿年至今 的金属矿产 显生宙是地球演化历史过程 中最为年轻的成矿作用期 ,鉴于部分地区含矿流体扔处于迁 移和沉淀状态,因此 ,地质学家不仅可 以根据理论来推导金属元素成矿作用的过程 ,而且可 以 通过直接观察来验证许多成矿理论 维普资讯 t 国 地 质 众所 皆知,今 日地球上大陆和海洋分布格架是原始古大陆裂解和迁移的结果,最早的裂解 作用发生在4亿或5亿年前。在此之后 ,随着大洋中脊的多次扩张活动,壳幔深部规模 巨大的软 流圈的对流作用将岩石圈分割成若干可移动的板块 。各板块的相互碰撞 、对接和俯冲作用可诱 发大规模构造一岩浆活动 ,并且形成一系列金属矿床 (图2)。在大洋底部,地质学家通过深水潜 艇 (如埃尔文号,Alvin)观察到许多令人鼓舞的金属矿床地质现象 :(1)过去一直被解释为古大 洋壳残片的蛇绿岩带常常赋存有富铜块状硫化物矿床 ,这些洋中脊扩张部位形成的金属矿床 可通过软流圈发生侧 向运移 ,最终定位于古大陆边缘 ;(2)通过对洋中脊火 山喷气孔实地考察 , 论证了块状硫化物矿床 “黑烟筒”成矿模式的正确性;(3)古大陆边缘洋壳与陆壳的斜插与俯冲 作用可导致洋壳或陆壳岩石的部分熔融 ,岩浆 的上侵定位可形成南 、北美洲科第勒拉型和安第 斯 山型岩浆岩带 ;(4)金属成矿作用大都发生在古大陆边缘 ,在此所形成的金属矿床要么被完 整地保存下来 ,要么被风化剥蚀殆尽 。 大量的研究结果表 明,板块碰撞与对接过程 中所形成的富水岩浆 ,在其上侵定位过程 中将 会释放出大体积量的富盐和铜的热液流体 ,热液体系中挥发性组份大量聚集可导致围岩破裂 , 热液流体一方面对可渗透性围岩中的金属元素进行淋滤与萃取 ,另一方面其与围岩的相互作 用可导致成矿体系物理一化学条件发生根本性变化 ,进而造成大量铜硫化物沉淀富集 。全球范 哥内最重要的斑岩铜矿床大都是通过上述方式形成的,其储量约 占全世界铜总储量的3/4。 圈2 显生宙金 ■成矿作用 示意 田 显生宙构造单元 主要包括洋底扩张中心和大陆边缘的板块俯冲造 山带 在岩浆上侵过程 中 其与海木或围岩所发生的相互作用均有可能形成不同类型的金属矿床 区域性深大断裂与热液脉型金矿床具密切空问分布关系,金矿床 (体)大都在渗透性极商 的沉积岩或变质岩层 内产出,金矿区范围内火山喷 口,热泉和断裂构造极为发育 ,美国加刺梧 尼亚 “母矿脉”和中国胶东金矿区就是这类金矿床最典型的代表 。矿床地质研究结果表 明,大洋 板块与古大陆的俯冲作用所诱发的构造一岩浆活动可导致含矿流体大规模对流循环 。超巨量 流体对变质 围岩 (沉积岩 、火山岩和深成岩)的淋滤与萃取为大型一特大型金矿床的形成提供 了物质来源 。 原生金矿床形成之后 ,强烈 的风化剥蚀作用可使金呈粒状或块状堆积在河流和小溪 的底 部,从而构成砂金矿床 。世界范围内规模最大的砂金和铀矿床首推南非维禧凡特斯兰德矿区. 其它砂金 与铀矿床无论在规模上 ,还是在品位上均无法与其相对 比。表生地质作用在此类矿床 的形成过程 中无疑 占有举足轻重 的地位 维普资讯 第 4期 聂风 军等 :地球演化过程 中金属矿产 的形成 3】 表生地质作用还可造成锡和其它重砂矿物在河流底部或海滨处富集成矿,另外 ,许多重要 的铝土矿床 、红土型镍矿床和风化壳型铁矿床的形成亦 与含矿岩层的风化剥蚀有关。统计数据 表 明,上述三类金属矿床大都在亚热带或热带地区产出,大量的降雨和高温天气有助于水一岩 化学反应 。受其影响 ,岩层中大量 的造岩元素被淋滤分散 ,而含铝、镍和铁等非溶性残留物 (矿 物)可得到进一步富集 ,进而构成金属元素含量很高的金属矿床。此外 ,部分学者认为,风本身 也是一种特殊 的成矿流体 ,风成铝质尘埃 的搬运与沉淀也是铝土矿得 以形成 的重要 因素之一 , 当大量风成铝质为特定 的土壤所吸附沉淀时,它们 即可富集形成铝土矿 。 水与空气是地表或地壳浅部金属元素运移与沉淀的最佳介质 在特定的构造环境中,水与 空气作用的强弱直接关系到某种金属能否构成具有工业价值的矿产 。在地表处 ,强烈的风化剥 蚀作用 ,一方面造成许多造岩元素淋滤散失 ,另一方面也可造成部分成矿元素 (如铜 、铁 、铝和 金 )发生沉淀富集 ,进而形成具一定规模的矿床 (或矿体)。一般来讲 ,潜水面以上岩层的孔隙和 裂纹 (缝 )中均充填有空气 ,受其影响 ,硫化物 (如黄铁矿和毒砂等)可氧化形成硫盐酸根和活动 性金属离子。当含 阳离子 的酸性流体 向下迁移至潜水面时,氧化态将为还原态所取代 ,铜离子 将取代铁离子形成黄铜矿或斑铜矿 ,局部地段构成铜矿床 (或矿体)。 地壳的局部台隆将会使许多深埋的金属矿床 (或体)裸露于地表 。受风化剥蚀作用影响,这 些矿床原生金属矿石中的金属元素将会被淋滤出来 ,并且在近潜水面处发生再次沉淀与富集 。 如果没有上述金属元素的这种次生富集作用 ,那么西半球的大多数铜矿床均不具任何工业价 值 。近地表处 ,金属矿床或体的淋滤 、萃取和氧化作用可导致大部分可溶性物质散失 ,因此,残 留物 (体 )可作为找矿勘查标志物之一。据此 ,人们往往可 以确定矿体金属元素次生富集部分规 模 的大小和品位的高低 。金属元素次生富集程度与特定地区大气的氧逸度高低、降雨量大小和 潜水面高低有关 ,例如 ,潜水面的降低致使原生铜硫化物矿体裸露面积增大 ,大气 中氧逸度增 高将使水一岩反应速率加快,大降水量将有助可溶性物质的迁移 。因此,铜的大规模富集作用 主要发生在潮湿到干燥气候带的过渡区内,智利阿塔卡玛荒漠中的大型铜矿床即是最好 的实 例 。应该说 ,金属矿床的变形与改造历史从一个侧面反映了岩石圈、水圈和大气圈的演化过程 , 通过对金属矿产的详尽研究人们不仅可以获取有关成矿物质来源、迁移机制和沉淀过程 的信 息 ,而且可 以得到大量有关地球演化过程的证据 。 我们有理 由相信,随着人类对金属矿产形成过程认识水平的提高和高新技术在矿产地质 理论研究与找矿勘查中的运用,实现隐伏金属矿产找矿勘查重大突破是完全有可能的。金属矿 产找矿勘查与开发利用周期的缩短将会为国民经济的持续发展提供可靠的物质保障。 参考文献 : 【1】Brimha1]G Thegeaaefisof㈣ 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