地質(zhì)流體與成礦作用綜述

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

礦床的形成過程與特定地質(zhì)構(gòu)造背景下地質(zhì)流體的產(chǎn)生、運(yùn)移和聚集有著密切聯(lián)系，不同成礦流體的成礦機(jī)制各有差異。

一、流體性質(zhì)

地質(zhì)流體是自然流體在一定地質(zhì)作用中形成的特殊流體溶液，其形成主要與各種地質(zhì)作用有關(guān)。而成礦流體是地質(zhì)自然流體在特定地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)過特定的演化階段形成的特征產(chǎn)物，是富含揮發(fā)份、鹵素及不相容堿金屬、堿土金屬元素的流體溶液。

(一)流體來源

地質(zhì)流體是一種天然流體，具有復(fù)雜的來源，總體歸納其主要來源有：

(1)巖漿上升過程中因分異或結(jié)晶釋放的流體。杜樂天認(rèn)為，成礦熱液的熱、揮發(fā)份及堿金屬、放射性金屬都非地殼本身所能全部供應(yīng)。

(2)大氣降水與海水滲循環(huán)演化產(chǎn)生的流體。大氣降水在降落地表之前未與巖石發(fā)生作用，類似于純凈蒸餾水的成分，只是其中混入了粉塵物質(zhì)，因此不具有成礦溶液的性質(zhì)。由于大氣降水的量與地理位置有關(guān)，由濱海到內(nèi)陸，由熱帶到寒帶，由構(gòu)造活動區(qū)到穩(wěn)定區(qū)降雨量逐漸減少，且夏季降雨量大，冬季降雨量小，但大氣降水分布范圍廣，總的受時間或空間限制小，因此可以參與到一切地質(zhì)作用或流體成礦作用中，幾乎所有的成礦流體中都有大氣降水混入。

(3)富水沉積物由于構(gòu)造收縮或擠壓產(chǎn)生的流體。各種作用的“去流體”過程包括沉積巖經(jīng)埋深、壓實、脫水和成巖過程中釋放出大量的流體。

(4)變質(zhì)過程中脫水——脫揮發(fā)份產(chǎn)生的流體。變質(zhì)水是在變質(zhì)作用過程中因礦物和巖石的脫水作用而形成的富含CO2型流體，H2O占80%以上，CO2約為5%～20%，鹽度一般小于3%。對一種具體的變質(zhì)流體而言，其成分取決于變質(zhì)程度和發(fā)生脫水的變質(zhì)相。一般來說，低級變質(zhì)作用產(chǎn)生的流體富含H2O，高級變質(zhì)相中產(chǎn)生的流體以高密度CO2為主；原巖如為蒸發(fā)巖，則放出富含NaCl的鹵水，原巖如為碳質(zhì)沉積巖，則放出富含H2O和CO2的流體。

(5)地幔排氣作用產(chǎn)生的流體[1]。

(二)流體驅(qū)動力

地質(zhì)流體的一個重要特點就是具有流動性，而驅(qū)動地質(zhì)流體進(jìn)行遷移的驅(qū)動力往往又是多種因素引起的。促使或驅(qū)動地質(zhì)流體遷移的驅(qū)動力主要有：(1)造山期間構(gòu)造作用(構(gòu)造擠壓、俯沖帶、剪切等)驅(qū)動地質(zhì)流體縱向或側(cè)向遷移；(2)沉積壓實或地殼熱結(jié)構(gòu)的改變造成地質(zhì)流體的對流、循環(huán)、擴(kuò)散，并造成圍巖—流體反應(yīng)；(3)不同位置的壓力差、應(yīng)力差或重力、鹽度、密度梯度促使地質(zhì)流體的運(yùn)動遷移；(4)地質(zhì)過程中產(chǎn)生出新流體引起的流動作用[2]。

在地質(zhì)流體的遷移過程中，除了這些主要因素可以產(chǎn)生驅(qū)動力外，流體的混合與不混合、圍巖的孔隙度與滲透率等同樣也影響地質(zhì)流體的遷移。地質(zhì)自然流體除了會在不同驅(qū)動力作用下發(fā)生運(yùn)移，還會與源巖或圍巖發(fā)生相互作用，使成礦金屬元素活化、溶解、絡(luò)合，形成富含礦質(zhì)的成礦流體[1]。

(三)流體分類

關(guān)于流體分類，由于分類的依據(jù)不同，各個文獻(xiàn)與作者觀點較多，但總體而言大致可以歸結(jié)為以下的7類分類方式。

(1)盧煥章教授在其《地球中的流體》一書中按成礦流體的主要成分將其分為三種：巖漿，即形成巖漿礦床的巖漿；以H2O為主的成礦流體；以CO2為主的成礦流體。

(2)張文淮等對成礦流體樣品中流體包裹體的研究資料將成礦流體主要分為：硅酸鹽熔融體+M(金屬)；H2O+NaCl+M；H2O+CO2+M；H2O+有機(jī)質(zhì)+M等。

(3)芮宗瑤等依據(jù)流體的相態(tài)將成礦流體分為鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖漿、花崗質(zhì)巖漿—揮發(fā)相—熱水、熱水、常溫水等四種。

(4)梁婷等依據(jù)成礦流體的來源與性質(zhì)將成礦流體分為與超基性、基性巖漿有關(guān)的流體；與酸性巖漿有關(guān)的流體；與海相噴流—沉積有關(guān)的流體；與沉積盆地演化有關(guān)的盆地流體；與區(qū)域變質(zhì)作用有關(guān)的變質(zhì)流體和有機(jī)成礦流體。

(5)楊躍等根據(jù)流體天然產(chǎn)出地質(zhì)特征將地質(zhì)流體分為大氣降水、海水、成巖流體、巖漿流體、變質(zhì)流體、成礦流體、熱液流體。

(6)肖榮閣等根據(jù)不同地質(zhì)作用中形成的流體溶質(zhì)成分及溫度特征將成礦流體劃分為高溫硅鉀鹵水、中溫碳酸鹽鹵水、低溫硫酸鹽鹵水等。

(7)李偉根據(jù)根據(jù)流體來源和形成環(huán)境可分為巖漿熱液流體、海底噴流熱液流體、盆地流體、變質(zhì)流體、深源地幔流體和地表——近地表的大氣降水和海水流體。

二、成礦作用

礦床形成的實質(zhì)是有用組分在特定的條件下析出沉淀，富集成礦，其形成原因多種多樣，但均會有成礦流體的參與。

目前關(guān)于流體成礦的理論包括：巖漿熱液成礦論、深成噴氣成礦論、側(cè)分泌成礦論、熱鹵水成礦論、火山噴流一沉積成礦理論、變質(zhì)熱液成礦理論。但是巖漿熱液成礦理論已經(jīng)被推翻，主要是由于它將成礦作用看作是理想系統(tǒng)中的平衡線性過程，而成礦系統(tǒng)實際上是一種復(fù)雜性動力系統(tǒng)，成礦作用是一種非平衡、非線性過程。

流體的成礦作用主要包括：流體降溫成礦作用，即單一的冷卻就能引起流體中成礦物質(zhì)的沉淀；流體混合成礦作用，即流體混合后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致成礦物質(zhì)賦存狀態(tài)改變而成礦；流體不混合成礦作用，即壓力誘發(fā)的流體不混溶，多種流體共存并成礦，多表現(xiàn)為幾種礦床伴生存在；流體沸騰成礦作用，即經(jīng)過升溫或降壓，流體沸騰，揮發(fā)分散失，提高流體中成礦物質(zhì)濃度而成礦；水一巖反應(yīng)成礦作用，即流體與圍巖反應(yīng)，改變流體的pH值、Eh值及流體成分等，從而成礦。