成矿作用与成矿理论

这是一篇关于成矿作用与成矿理论的思维导图，包括元素在地壳中的分布与富集规律、成矿作用与成矿理论系统、成矿系列与成矿模式等内容。

第三章 成矿作用与成矿理论

• 1. 元素在地壳中的分布与富集规律
  • 1.1. 成矿元素从分散到富集成矿需要经历复杂的地质地球化学过程
  • 1.2. 元素迁移与富集成矿的控制因素
    • 1.2.1. 地质-地球化学热力学条件
    • 1.2.2. 元素的地球化学性质
    • 1.2.3. 元素的分布量
  • 1.3. 元素富集成矿的作用方式
    • 1.3.1. 化学作用
      • 胶体化学作用
        • 自然界分散介质中质点呈悬浮状态的胶体溶液，通过吸附作用或离子交换作用，将某些有用元素凝聚固定下来的成矿作用
      • 化合-交代作用
        • 各种气体、液体和固体相互之间发生化学反应而形成的有用矿物聚集。溶液与岩石接触过程中，发生一些组分的带入和另一些组分带出的地球化学作用
      • 生物化学作用
        • 自然界在生物或有机质参与下的化学沉积成矿作用
    • 1.3.2. 结晶作用
      • 岩浆结晶作用
        • 当岩浆熔融体冷凝到一定程度，达到某种有用矿物结晶的饱和度而形成的有用元素的富集
      • 凝华作用
        • 岩浆热能驱使易挥物质气化，沿构造通道或裂隙直接结晶形成的凝化物
      • 蒸发作用
        • 从流体中受蒸发浓缩，有用组分直接从溶液中达到饱和而结晶的作用
      • 包括从岩浆、流体和气体中直接结晶形成的有用矿物的聚集
    • 1.3.3. 离子交换及类质同象置换作用
      • 在内生和外生作用中广泛存在，通过原子、分子、离子及络阴离子的交换而生成有用矿物的成矿作用；
      • 一般不改变晶体构造类型，并保持离子正负电荷的平衡。
  • 1.4. 元素在地壳中的分布特点及其地质意义
    • 1.4.1. 元素在地壳中的分布极不均匀，含量差别很大。
      • O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na、H、Ti等10种元素占地壳总成分的99.8%，加上P、Mn、F、S、Cl 15种元素占地壳总成分的99.9%以上。
      • 大多数有用元素只有高于地壳丰度几十到几百，甚至百万倍时，才能成为矿石。
      • 一般的造岩成岩作用难于富集成矿，只有多次复杂的成矿作用才可成矿
      • 周期表中其余90种元素实际含量微不足道
      • 元素丰度制约
        • ① 高丰度元素如Si、Fe、Mg 等只需1-2个地质一地球化学过程；
        • ② 低丰度元素如贵金属、稀有、有色金属等则需要多个地质一地球化学过程反复浓集；
        • 元素丰度、成矿强度、成矿期次三者耦和的区域应是大矿、富矿形成的理想地区
    • 1.4.2. 元素分布量会影响元素成矿几率的高低，地壳丰度高的元素容易形成矿床，因而世界上探明的矿床储量也较多，如Fe, Mn, Al等。 有些有用元素丰度很低，不易形成独立矿床，而呈分散形式伴生于其它矿床中，如Ga、Ge、In、Cd等。
    • 1.4.3. 元素分布量还影响到构成矿床时元素所需富集倍数的大小，一般情况是，元素的平均含量越高，则构成矿床所需富集倍数越小，成矿可能性较大。
    • 1.4.4. 影响到工业品位要求的高低，地壳中平均含量越高的元素，通常其最低工业品位要求也较高。
      • 元素分布量
        • 影响矿床规模的划分标准，元素平均含量越高，构成大型矿床时对其储量的要求也较高，形成独立矿床的过程也越简单，如克拉克值高的元素，如Al, Fe, Mn, P通过沉积作用即可形成
        • 克拉克值低的元素，如Au, W, Sn,Mo, Be, Li, B的矿床，通常需要长期反复的地质过程，在更特殊的条件下才能形成矿床，
        • 克位克值低的元素通常成矿时代也较新，大多在古生代和中、新生代（如Hg, Sb, W, Sn,Mo, Nb, Ta)，而克拉克值高的元素成矿时代较早，如Fe, Mn, Ni等在寒武纪和前寒武纪
  • 1.5. 元素地球化学性质分类（V.M.戈尔德施密特）
    • 1.5.1. 亲铜元素（亲硫元素）
      • 多形成与岩浆作用晚期和热液作用阶段，包括S、Cu、 Zn、Pb、Hg、Sb、Au、Bi、Ga、Ge、In、Cd、Se、Te、As等，离子最外电子层有18个电子，与硫的亲和力较强，多呈硫化物、硒化物和碲化物形成出现，一部分以自然元素状态产出。
    • 1.5.2. 亲石元素（亲氧元素）
      • 构成地壳的主要元素，包括：Na、K、Mg、Ca、Al、Si、Li、Be、B、C、O、P、W、TR、Rb、Sr、Zr、Hf等其离子最外电子层多具8个电子，呈惰性气体型的稳定结构，主要形成含氧盐、氧化物，少数形成卤化物。
    • 1.5.3. 亲铁元素
      • 与Fe有较强的亲合能力，包括：Fe、Co、Ni、Os、Ir、Pt、Ru、Rh、Pd，其离子最外层电子数介于8-18，主要形成了岩浆作用和热液作用阶段。
    • 1.5.4. 亲生物元素
      • 多富集在生物圈内，包括：C、N、H、O、P、B、Ca、Cl、Na、Si。
    • 元素地球化学性质是影响元素分散与集中的内因。在成矿过程中地球化学性质相近（原子或离子的电子壳层构型、离子半径、电价、电负性等地球化学参数相近）的元素或由于其源区相同、或由于其迁移形式相似，或由于其沉出条件相近，而在矿床中常表现出程度不同的共生关系。
  • 1.6. 地球化学热力学条件
    • 1.6.1. 成矿过程总是发生在一定的地质环境中，地质环境对成矿过程产生重大影响。这种影响是通过成矿体系物理化学特征的改变显示出来
    • 1.6.2. 地质-地球化学热力学条件变化系导致元素共生分异富集的重要因素之一. 物理化学条件变化对其控制体现在,共存于同一成矿热液中的成矿元素由于其络合物类型、溶解度相异及其对物理化学条件的变化作出的响应不同,从而使其沉淀在时间、空间和沉淀物种上有所差异。
• 2. 成矿作用与成矿理论系统
  • 2.1. 成矿作用
    • 2.1.1. 是地球演化过程中，使分散在上地幔和地壳中的化学元素和有用物质在一定地质作用条件下，相对集中形成矿床的作用。
  • 2.2. 成矿作用的划分
    • 2.2.1. 按成矿作用性质、方式、能量来源、作用的物理化学条件划分为
      • 内生成矿作用（内生矿床）
        • 在地球内部动热能源影响下，由地幔、地壳提供成矿物质以及携带它的介质，在各种复杂地质作用中造就矿石的堆积，称内生成矿作用
          • 相应矿床：岩浆分凝矿床;岩浆熔离矿床；岩浆喷溢矿床; 岩浆爆发矿床；伟晶岩矿床；接触交代矿床（矽卡岩矿床）和各类热液矿床。
      • 外生成矿作用（外生矿床）
        • 在地壳表层，主要在太阳能影响下在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中导致矿床形成的各种地质作用。 一般是在地球表层常温常压下发生的，可划分为沉积和风化成矿作用
          • 对应矿床：残余矿床、淋积矿床、机械沉积矿床、蒸发沉积矿床、胶体化学沉积矿床、生物化学沉积矿床。
      • 变质成矿作用（变质矿床）
        • 内生作用或外生作用形成的岩石或矿床，经深埋或区域变质与局部热变质过程，使原已形成的矿床发生变质作用，或产生某种有用矿物的富集的变质作用。
          • 相应矿床：接触热变质矿床、区域变质矿床、混合岩化矿床
• 3. 四、成矿系列与成矿模式
• 4. 三、板块构造与成矿
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