在地球的演化過程中,使分散存在的有用物質(化學元素、礦物、化合物)富集而形成礦床的各種地質作用。成礦作用是複雜多樣的,一般按成礦地質環境(見成礦地質背景)、能量來源和作用性質劃分為內生成礦作用、外生成礦作用和變質成礦作用,並相應地分出內生礦床、外生礦床和變質礦床等3大成因類型礦床。研究成礦作用和礦床成因類型對深入認識礦床形成機理、礦床分佈規律,指導礦產勘查和礦業開發都有重要意義。因而,成礦作用研究是礦床地質學的核心內容。

  內生成礦作用 主要由於地球內部能量,包括熱能、動能、化學能等的作用,導致形成礦床的各種地質作用。除瞭到達地表的火山成礦作用並相應形成火山成因礦床外,其他各種內生成礦作用都是在地殼內部,即在較高溫度和較大壓力條件下進行的。

  內生成礦作用按其含礦流體性質和物理化學條件不同可分為以下幾種:①巖漿成礦作用。指在巖漿的貫晶和分異過程中,有用組分富集成礦的作用,這種作用形成的礦床叫巖漿礦床。含礦巖漿經過比較完全的分異作用使鐵、銅、鎳、鉻等金屬及其化合物高度集中而成的熔漿稱為礦漿,礦漿沿母巖中裂隙貫入而生成貫入礦體(多為富礦)。②偉晶成礦作用。指富含揮發組分的熔漿,經過結晶分異和氣液交代,使有用組分聚集成礦的作用,這種作用形成偉晶巖礦床。③接觸交代成礦作用。在巖漿侵入體與圍巖接觸帶上,主要由於氣水溶液的交代作用而使成礦物質富集的作用,其形成的礦床叫接觸交代礦床。由於這類礦床經常產在侵入巖與碳酸鹽巖之間並形成典型的夕卡巖礦物組合,故也稱夕卡巖礦床。④熱液成礦作用。在含礦熱液活動過程(包括與圍巖的相互作用過程)中,使有用組分集中成礦的作用,其形成的礦床稱熱液礦床(見氣化熱液礦床)。熱液礦床的形成條件復雜多樣,礦床數量很多。

  內生礦床尤其是熱液礦床的成礦方式主要有2種:一種是充填作用,即含礦溶液在化學性質不甚活潑的圍巖中運動時,因溫度、壓力以及溶液內部組分狀態的變化,使礦質在圍巖的裂隙和孔洞中發生沉淀的作用。另一種是交代作用,即溶液與圍巖發生化學反應時,兩者間的物質組分進行交換,互有組分的帶入和帶出,並導致成礦物質富集的作用。交代作用形成的礦體常產在化學性質活潑的巖石中。

  外生成礦作用 在地殼表層,主要在太陽能影響下,在巖石、水、空氣和生物等的相互作用過程中,使成礦物質富集的各種地質作用。外生成礦基本上是在地表的溫度和壓力下進行的。在火山和溫泉活動區,有大量地球內部熱能及地震營力參加作用,因而具有較常溫更高的成礦溫度和較復雜的構造活動。

  外生成礦作用主要包括2種:①風化成礦作用。指地表巖石經風化作用,使有用物質基本在原地聚集成礦的作用,由這種作用形成的礦床稱風化礦床。原有礦床在經受風化作用時,可使成礦組分進一步富集,因而提高瞭礦床的經濟價值。②沉積成礦作用。地表的成礦物質(巖石風化產物、火山噴出物、生物有機質等)經過沉積分異(機械的、化學的、生物的)而集中形成礦床的作用,其所形成的礦床叫沉積礦床。

  變質成礦作用 指在接觸變質和區域變質過程中所發生的成礦作用或使原有礦床發生變質改造的作用,其所形成的礦床稱變質礦床。變質成礦作用發生在地殼內部,成礦的溫度和壓力較高。

  按照成礦的地質環境和成礦方式,變質成礦作用可分為:①接觸變質成礦作用,指侵入體與圍巖接觸時,圍巖受熱變質重結晶而形成礦床的作用,所形成的礦床稱為接觸變質礦床;②區域變質成礦作用,指在區域變質作用下,使有用礦物富集的作用,所形成的礦床稱為區域變質礦床;③混合巖化成礦作用,指在深變質條件下,由於富堿矽質深熔熔漿和變質熱液交代而發生混合巖化的過程中,使圍巖中的有用物質活化轉移而在有利條件下富集成礦的作用,這種作用形成的礦床叫混合巖化礦床。

  變質礦床的另一種劃分方法是,根據變質作用前是礦床還是巖石而劃分為受變質礦床和變成礦床。原有礦床又受變質作用改造,礦物成分和組構以及礦體產狀等發生一系列變化稱為受變質礦床。原先的巖石經變質作用而形成的礦床,稱變成礦床。

  這3大類成礦作用之間彼此是有聯系的,如有些熱液礦床是在巖漿熱液與地下水熱液的聯合作用下形成的。而火山-沉積礦床則是火山活動和沉積作用共同的產物。有些礦床則是多種成礦作用疊加的結果,如層控礦床常是內生成礦作用與外生成礦作用相結合而形成的。

  礦床成因分類 礦床成因分類反映瞭人們對礦床成因的認識程度,歷來是礦床地質學的重要研究課題。1911年,美國學者W.林格倫提出以成礦的物理化學作用為基礎的成因分類。德國的H.施奈德勛強調成巖和成礦之間的緊密聯系,將礦床劃分為巖漿、沉積、變質3大類,奠定瞭礦床分類的基礎。50年代以來,地球物理和同位素地球化學的研究有明顯進展,因而有可能深入探討成礦物質來源,提出以成礦物質來源為基礎的成因分類(如謝傢榮,1961)。當前,常用的礦床成因分類大都是依據成礦物質及其來源、成礦環境和成礦作用這3個基本成礦因素來劃分的,其中,成礦作用是劃分礦床成因類型的主要依據。按此原則劃分的礦床成因分類如下:

    礦床成因分類

     內生礦床

  巖漿礦床

  偉晶巖礦床

  氣化熱液礦床

   噴氣礦床(含火山-噴氣礦床)

   接觸交代礦床(夕卡巖礦床)

   熱液礦床

     外生礦床

  風化礦床

   殘餘礦床(殘積礦床)

   淋積礦床

  沉積礦床

   機械沉積礦床(砂礦床)

   蒸發沉積礦床(鹽類礦床)

   膠體化學沉積礦床

   生物-化學沉積礦床(石油、煤等)

     變質礦床

  受變質礦床

  變成礦床

  混合巖化礦床

  上述成因分類是基本的歸類,在各亞類中還可進一步劃分,如巖漿礦床中可分為結晶分異礦床和熔離礦床;熱液礦床中可分為高、中、低溫熱液礦床等。總之,礦床成因分類是不斷深化的,隨著勘查工作的進展,還將有新的礦床類型被發現,現有分類還需要進一步補充和完善。

  展望 成礦作用研究是在礦床現場觀察、實驗室測試、成礦實驗模擬、物探、化探、工程掛露等所獲得的大量信息的基礎上,進行綜合分析的系統研究工作。它涉及地球科學的各個領域,因此整個地質科學技術水平的提高,將促進成礦作用研究的深入。當前,生物成礦作用、低溫成礦作用、構造成礦作用、行星成礦作用是引人註目的課題。成礦作用的定量化研究也已經提上日程。加強對成礦作用的熱力學和動力學的結合研究,對深入認識成礦機理有重要意義。從系統觀點分析,成礦作用是復雜多樣的地質作用系統的一個組成部分,礦床是巖石圈演化發展過程中的特定產物,因此,隻有全面認識上地幔、地殼、水圈、大氣圈、生物圈的發生,演化及其相互作用對礦床形成和分佈的控制與影響,才有可能深入理解成礦作用的實質及其隨時間、空間變化而發生的變化。

  

參考書目

袁見齊等主編:《礦床學》,地質出版社,北京,1985。

 胡受奚等編著:《礦床學》(上冊),地質出版社,北京,1982。

 M.L.詹森、A.M.貝特曼著,餘鴻彰等譯:《經濟礦床學》,科學出版社,北京,1987。(M.L.Jensen,A.M.Bateman,Economic Mineral Deposits,John Wiley &Sons,Inc.,New York,1979..