第二章成矿作用和矿床成因分类

第二章成矿作用和矿床成因分类

矿床种类繁多，一种金属或非金属矿产可由不止一类成矿作用形成矿床。一类成矿作

用又能形成多种金属或非金属矿产的矿床。这些情况下，矿床既有相同的特点，又有一些

差异，并有不同的利用价值。矿床的形成及其所具有的特点都与矿床的形成作用和条件有

关，因此，深入研究成矿作用不论从理论研究还是从实际工作的需要都有重要意义。

第一节元素的富集和成矿

现有的矿床多数产于地壳内，且多在地壳较上部。成矿的物质主要来自地壳，部分也

来自上地幔。因此了解地壳和上地幔的组成与元素分布的状况，对于认识成矿作用有着重

要作用。地球化学家们计算了地壳中各种元素所占的相对份额，即元素的丰度值或克拉克

值。

地壳中O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K八种元素含量就占了地壳组成的99.2%，其余几十种元素的总和约近1%。各种元素的克拉克值相差悬殊，O（46%）、Si（29%）为n·10%，Al、Fe、Ca、Mg、Na、K为n%，克拉克值＞0.1%的其余元素还有H、Ti、C、Cl、P、S、Mn等。人们最关心的大多数成矿金属元素如Cu、Zn克拉克值为n·10-3、稀有金属为n·10-4 ~ n·10-5、稀土元素为n·10-5 ~ n·10-6、金和铂族元素为n·10-6 ~ n·10-7，大小相差近10个数量级。上地幔也以上述8种元素为主，约占99.01%，与地壳不同的是铁和镁高，Fe为9.60%，Mg为21%，铁族元素和铂族元素高出地壳几倍到几十倍，而另一些稀有元素如Li、Be、Nb、Ta和稀土元素等，则比地壳少几到十几倍，挥发性元素S、P、F、Cl、B 等也少几倍。

这8种元素组成了各类岩石的主要造岩矿物，它们也可单独富集形成较大的矿床，如

铁矿床、铝矿床、钙、镁碳酸盐矿床、钠、钾盐类矿床等。元素的聚集程度与克拉克值的

高低不完全一致，克拉克值相近的元素聚集程度也不一定相同。例如Pb和Ga的克拉克值相近，分别为0.0012%和0.0018%，但Pb能富集到形成品位为百分之几，规模达几十至几

百万吨的矿床；而Ga则只在Pb矿石和Al矿石中分散存在，一般看不到独立矿物。又如

金、银克拉克值虽很低，但可以富集到每吨几十到上百克，形成规模达数十吨的矿床。

为表征元素富集成矿的难易提出了“浓度系数”的概念，所谓浓度系数就是指成矿金

属或非金属元素的矿石工业品位与该元素克拉克值之比。例如铁的克拉克值为 5.8%，工业品位是30%，其浓度系数即约为5，说明铁元素只有比其地壳平均含量富集到5倍以上，才能成为工业矿床。铜的克拉克值为6×10-3，工业品位是0.5%，浓度系数约为80，即铜要比平均值富集近80倍才能形成矿床。同样，可计算出钼的浓度系数为461，Sn浓度系数为1176，贵金属Au、Ag浓度系数约为2500。

当然地壳中的元素实际上并不是以平均分散状态存在的。相反，元素的分布非常不均

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14 一，而且在不同地区各种地质体中有规律地出现相对富集或分散。

例如，从超基性、基性、中性到酸性岩浆岩中主要造岩元素有系统变化，硅的含量依次递增为

19.00%→24.00%→26.00%→32.30%，铁的含量则递减，为

9.85%→8.55%→5.85%→2.70%，镁的含量以超基性岩为最高25.90，中性岩最低，相差达2个数量级。钠，钾在酸性岩中高于超基性和基性岩几十到上百倍。沉积岩中上述元素的含量基本上在各类岩浆岩含量范围内变化，只有

铝超过所有岩浆岩，为10.45%。成矿金属元素在各类岩石中含量的差别也很显著。Fe 、Co 、Ni ，Pt 族元素在超基性岩中平均含量最大，并从超基性岩到酸性岩急剧降低。另一些

元素如V 、Ti 、Cu 、Zn 、Sb 、Mo 则以在基性岩中为最高，而

U 、Th 、Li 、Be 、Nb 、Ta 、W 、Sn 、Pb 等则在酸性岩中最高，由此可见金属的富集和分散与岩浆的起源及演化是有关

的。沉积岩中也有一些元素含量高于其它岩石的含量如

S 、B 、Cl 等。此外，Sn 、Mo 、Pb 、W 、Cu 、Zn 的含量大多介于基性与酸性岩石含量之间，可能出现相对的富集。

为了表明各种地质体中元素的富集和分散情况，也引入了“浓度克拉克值”的概念，

其含义为某元素在一种地质体中的平均含量与其克拉克值的比值。

浓度克拉克值大于1时，意味着相对富集，小于1时则意味着相对分散。

元素的地球化学性质决定着在各种地质作用过程中元素是表现富集还是趋于分散，元

素的这种地球化学行为不仅表现在元素的分布与在各种地质体中浓度克拉克值的差异，

而且也表现在一定类型地质体中元素之间的共生关系。

地球化学家很早就注意到这方面的事实，如戈尔德施密特曾划分出亲石元素、亲铁元素、亲铜元素、亲气元素和亲生物元素等。

在20世纪50年代，查瓦里茨基更全面地作了元素地球化学族的划分（表

2 - 1），对我们了解成矿

表2 - 1 查瓦里茨基元素地球化学分类　

H

Li Be B C N O F Al Si P S Cl Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Na K Mg Ca Rb Sr Cs Ba Y Zr Nb TR Hf Ta Mo Tc Ru W Re Os Rh Pd Ir Pt Cu Zn Ga Ge Ag Cd In Sn Au Hg Tl Pb

As Se Sb Te Bi Po Br I At He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn Fr Ra Ac Th Pa U 作用很有帮助。他划分出以下9个族：①造岩元素族，包括Na 、Mg 、Al 、Si 、K 、Ca ，还有Li 、Be 、Rb 、Sr 、Cs 、Ba 可与它们一起存在于花岗岩和伟晶岩矿床中；②岩浆射气元素族，包括B 、C 、N 、O 、F 、P 、S 、Cl ，能形成阴离子或络阴离子，与金属阳离子结

合形成易熔、易溶和易挥发络合物，有利于元素的迁移。③铁族元素包括

Ti 、V 、Co 、Mn 、Fe 、Ni ，前面几种在基性岩中呈氧化物富集，后面几种还多呈硫化物与亲铜元素一

起富集。④亲硫元素族包括Cu 、Zn 、Ga 、Ge 、Ag 、Cd 、Li 、Sn 、Au 、Hg 、Tl 、Pb 形成

硫化物富集,一部分是在硫化物矿床中呈分散元素出现，

Sn 具亲氧亲硫双重性质。⑤稀有元素族包括Sc 、Y 、Zr 、Nb 、Mo 、Tc 、[TR]、Hf 、Ta 、W 、Re,其中Zr 、Nb 、Ta 、TR 、W 形成氧化物，Mo 形成硫化物独立矿床，其余只以类质同象存在于前述元素矿床的矿物中。⑥放射性元素U 、Th 、Ra ，其中U 、Th 形成氧化物、含氧盐类、可成矿床。⑦铂族