矿床学02成矿作用总论39详解.ppt

矿 床 学 中南大学 地质工程专业A方向 第二章成矿作用总论 2.1 元素的分布与迁移富集 1. 地球圈层构造与成矿作用的关系 根据地球物理（人工地震）方法研究，地球内部具有圈层构造。地球从外到里可分为地壳、地幔和地核。其中地核又分为内核和外核，地幔又分为上地幔和下地幔。上地幔上部有一个软流圈，该圈以上部分称地幔岩层，主要有纯橄榄岩组成，故又称纯橄榄岩层，或称硅镁铁层。地壳在大陆和大洋是有差异的。大陆地壳由上而下分为沉积层、硅铝层（花岗岩层）和硅镁层（玄武岩层或硅铁镁层）；大洋地壳则缺少硅铝层。上地幔软流圈以上部分与地壳合称岩石圈。 从经济学的角度考虑，矿床主要指的是地壳浅层的经济地质体，所以所谓的成矿作用也主要针对浅部。地球深部圈层（地核、下地幔）对于成矿作用在物质上很难起重要的作用，但可以通过深部构造和热力作用影响浅层。成矿物质主要来源于地壳和上地幔，尤其是地壳。 地壳内部的成矿作用表现为内生成矿作用：如与岩浆活动有关的成矿作用或与变质作用有关的成矿作用等。 地壳表层的成矿作用则表现为外生成矿作用：如沉积成矿作用、风化成矿作用等。 2. 元素的分布 元素在地壳中的丰度值（abundance）称克拉克值。由于元素的地球化学性质的不同，它们在地壳和地幔间的分布特征也有差异，具体表现如下： 1)各种元素的分布量相差极为悬殊，O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg等7元素分别占地壳和上地幔总成分的99.4％和99.11％。这些元素是地壳中各类岩石的基本成分，故称造岩元素。其它85种元素分布量总计不到1％。 2)地壳与上地幔之间的分布不平衡，有一定的规律。上地幔富集（n～10+n倍）铁族元素（Fe, Cr, Co, Ni）和铂族元素（Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt）和Mg； 3)地壳中富集(n～10+n倍)稀有元素Li, Be, Nb, Ta等、稀土元素以及放射性元素U, Th, Ra等。挥发份元素S, P, F, Cl, B等元素在地壳中的分布量比地幔中高2～4倍。 3. 元素的迁移与富集 1) 元素在地壳和上地幔中的含量不是固定不变的，其运动的结果，导致元素的分散或集中，这种现象或过程称为元素的迁移。 2) В.И.维尔纳茨基提出“浓度克拉克值”的概念，指某元素在某一地质体（矿床、岩体或矿物等）中的平均含量与克拉克值的比值。 3) 元素在地壳中集中到能成为矿床的程度，可用浓度系数来表示。所谓浓度系数即是工业品位与该元素的克拉克值之比。 相关链接 铁的克拉克值为5.8％，工业品位为30％，则浓度系数为5，说明地壳中的铁必须富集5倍以上时，才能成为矿床。 铜的克拉克值为0.006％，工业品位为0.5％，必须富集80倍才能成为矿床。 稀有金属和贵金属，要达到工业要求，必须比其克拉克值富集几百倍至几千倍。如钼需461倍，汞需10000倍，铋需1250000倍。 2.2 成矿作用 成矿作用即是在地球的演化过程中，使分散在地壳和上地幔中的化学元素，在一定的地质环境中相对富集而形成矿床的作用。 它是地质作用的一部分。所以成矿作用与地质作用一样，按作用的性质和能量来源，可划分内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用三大类，相应地形成内生矿床，外生矿床和变质矿床。 1) 内生成矿作用 主要是由地球内部热能的影响导致形成矿床的各种地质作用。 内生成矿作用除了能到达地表的火山和温泉外，都是在地壳不同深度、不同压力、不同温度和不同地质构造条件下进行的。总的来说，内生矿床多数是在较高温度和较大压力下，在地壳深处形成的。 内生成矿作用按其物理化学条件不同，可分为岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、接触交代成矿作用和热液成矿作用。 2) 外生成矿作用 主要是指在太阳能的影响下，在岩石圈上部、水圈、气圈和生物圈的相互作用过程中，导致在地壳表层形成矿床的各种地质作用。 外生矿床的成矿物质主要来源于地表的矿物、岩石和矿床、生物有机体、火山喷发物，部分可来自星际物质（陨石）。 外生成矿作用可分为风化成矿作用和沉积成矿作用两大类。根据成矿地质条件又再分为若干亚类。 3) 变质成矿作用 原已存在的岩石或矿床，由于地质环境的改变，特别是经过深埋或其它热动力事件，它们的矿物成分、化学成分、物理性质以及构造结构等发生改变，使原来的矿床经受强烈的改造，甚至产生某种有用矿物的富集而形成新矿床，或者成为具有另一种工艺性质的矿床，这些都称为变质矿床。 变质成矿作用，按其产生的地质环境不同，可分为接触变质成矿作用、区域变质成矿作用和混合岩化成矿作用三类。 4) 叠生成矿作用 这是一种复合的成矿作用，在自然界也是经常发生的。即在先期形成的矿床或含矿建造的基础上，又有后期成矿作用的叠加。