構(gòu)造動(dòng)力成礦作用研究的某些基本問題綜述

李志偉，田　敏

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構(gòu)造動(dòng)力成礦作用研究的某些基本問題綜述

李志偉，田敏

(1.云南省國(guó)土資源廳，云南 昆明650224；2.云南大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明650214)

摘要：本文通過對(duì)構(gòu)造應(yīng)力、應(yīng)變和能量間基本關(guān)系的分析，結(jié)合野外觀察與高溫高壓變形實(shí)驗(yàn)成果，歸納討論了構(gòu)造動(dòng)力對(duì)成礦系統(tǒng)中成礦物質(zhì)活化、遷移與聚散運(yùn)動(dòng)過程的制約、控制作用，總結(jié)了構(gòu)造動(dòng)力形成礦床的判別標(biāo)志。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造動(dòng)力與成礦作用；模擬實(shí)驗(yàn)；判別標(biāo)志

各類地質(zhì)構(gòu)造及其構(gòu)造系統(tǒng)在控巖控礦中的作用，長(zhǎng)久以來受到很多構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家、礦床學(xué)家和巖石學(xué)家的高度重視，并有不少論著發(fā)表。然而，在世界上已發(fā)現(xiàn)的若干大型、超大型礦床的形成過程中，不僅僅只存在構(gòu)造及其構(gòu)造動(dòng)力控巖控礦的地質(zhì)現(xiàn)象和客觀事實(shí)，更存在構(gòu)造動(dòng)力作為一種成礦營(yíng)力來影響、制約，甚至支配成礦作用的深層次地質(zhì)問題。二十世紀(jì)八十年代初，楊開慶教授[1]提出了“構(gòu)造動(dòng)力成巖成礦”的概念，把人們以往對(duì)構(gòu)造動(dòng)力與成礦系統(tǒng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)推向了新的臺(tái)階。隨后，不少地質(zhì)工作者在探討這種機(jī)理[2-6]。之后，隨著透射電子顯微術(shù)的應(yīng)用、高溫高壓變形實(shí)驗(yàn)成果的充實(shí)以及物理冶金學(xué)原理和力學(xué)—化學(xué)耦合作用原理等被引進(jìn)到礦床學(xué)的研究中，對(duì)了解和揭示構(gòu)造動(dòng)力與成礦作用間的內(nèi)在聯(lián)系和成因機(jī)制等提供了有益而豐富的實(shí)際資料。構(gòu)造動(dòng)力成礦系成礦作用理論研究中的一個(gè)新方向，為成礦預(yù)測(cè)實(shí)踐、找礦勘探提供了新的思路，其研究?jī)?nèi)容涉及諸多方面，本文僅對(duì)構(gòu)造動(dòng)力成礦作用的能量、構(gòu)造動(dòng)力驅(qū)動(dòng)礦液運(yùn)移機(jī)制及成礦方式，構(gòu)造動(dòng)力成礦的實(shí)驗(yàn)?zāi)M和構(gòu)造動(dòng)力形成礦床的判別標(biāo)志等進(jìn)行討論和綜述。

1構(gòu)造動(dòng)力成礦作用的能量

工業(yè)礦床的形成過程中，礦質(zhì)、水和熱量是含礦流體組成的三種基本要素，也是熱液成礦作用得以發(fā)生的基礎(chǔ)和前提，三者缺一均不可能形成熱液礦床。很顯然，在熱液礦床形成過程中需要熱量。就內(nèi)生成礦作用的熱源而論，已知的熱源有巖漿活動(dòng)、深部地?zé)嵩鰷亍⒆冑|(zhì)作用和構(gòu)造動(dòng)力等來源。基于討論的是與構(gòu)造動(dòng)力相關(guān)的成礦作用，所以熱量來源應(yīng)為構(gòu)造動(dòng)力或機(jī)械力誘發(fā)或提供。然而，構(gòu)造動(dòng)力能量是如何轉(zhuǎn)化并為礦床形成作出貢獻(xiàn)呢？

眾所周知，組成地質(zhì)體的基本單元是礦物和巖石。當(dāng)巖石或礦物遭受構(gòu)造動(dòng)力作用時(shí)，其內(nèi)部要產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力場(chǎng)中的應(yīng)力由各向等應(yīng)力分量(或球性應(yīng)力)、偏應(yīng)力分量(或差應(yīng)力)兩部分構(gòu)成，用行列式表示為：

(1)

構(gòu)造動(dòng)力各向等應(yīng)力分量偏應(yīng)力分量

式中：δnn-垂直應(yīng)力，δnm-剪應(yīng)力(n≠m)，P=(δ11+δ22+δ33)/3，P為構(gòu)造動(dòng)力所成構(gòu)造圍壓。

一般認(rèn)為，各向等應(yīng)力促成巖石或礦物發(fā)生體積變化，內(nèi)能增加，使巖石或礦物處于高能狀態(tài)。偏應(yīng)

力引起巖石或礦物發(fā)生變形。根據(jù)彈性理論，如果給一個(gè)微元體施加單軸外力Fy=δyy δx δz(圖1)，外力對(duì)微元體做功，且使微元體產(chǎn)生變形。在該外力作用下，微元體伸長(zhǎng)∈yyδy，則外力對(duì)該彈性微元體所做的功(W)是外力和位移增量乘積的積分，即：

δW=∫(δyy δx δz)δy d∈yy =δyy ∈yy δx δy δz

(2)

圖1　承受單軸應(yīng)力的彈性微元體Fig.1　Elastic Micro-Element Bearing Uniaxial Stress

構(gòu)造力對(duì)彈性微元體所做的功一部分轉(zhuǎn)化為熱能，其余部分轉(zhuǎn)化為該物體的形變。但如果外力很小，那么這兩種能量或功的分量也是相當(dāng)?shù)男。瑒t大部分功作為勢(shì)能(這種勢(shì)能也稱應(yīng)變能)將貯存在該物體內(nèi)。由此，可得到應(yīng)力與應(yīng)變能的關(guān)系式：

V=δyy∈yyδxδyδz

(3)

式中：V—單位體積的應(yīng)變能，δyy—應(yīng)力，∈yy—應(yīng)變。

由于應(yīng)力狀態(tài)的疊加服從張量疊加法則，因此，對(duì)既承受剪應(yīng)力又承受垂直應(yīng)力的微元體可作類似于上述僅承受單軸外力微元體一樣的分析，此時(shí)總應(yīng)變能等于各應(yīng)力分量產(chǎn)生的應(yīng)變能分量之和。即：

V總=(δxx∈xx+δyy∈yy+δzz∈zz+δxy∈xy+δxz∈xz+δyz∈yz)δxδyδz

(4)

由物質(zhì)的分子理論可知[7]，處于所有物態(tài)中的物質(zhì)都是由稱之為分子的微粒所組成。內(nèi)能可用微觀機(jī)械能，即物質(zhì)中各個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能來說明。但從熱力學(xué)的觀點(diǎn)來看，則是不必要的，可用物質(zhì)的宏觀變量(溫度、壓力、體積、粘度等)來演繹描述所討論的對(duì)象—體系的狀態(tài)。因此，巖石或礦物體系受構(gòu)造動(dòng)力作用時(shí)，巖石或礦物的初始平衡態(tài)將會(huì)遭到破壞，由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過程中還伴隨有化學(xué)勢(shì)、能量等變化。

根據(jù)熱力學(xué)原理，體系與環(huán)境相對(duì)應(yīng)而存在，據(jù)體系與環(huán)境的關(guān)系，體系可分為孤立體系、封閉體系和開放體系。孤立體系中，體系與環(huán)境之間無能量交換，也無物質(zhì)交換，它不受環(huán)境變化的影響。

封閉體系，體系內(nèi)能(U)的增加等于環(huán)境對(duì)體系所做的功(W)和體系所吸收的熱量(Q)。對(duì)無限小的構(gòu)造力作用過程有：

dU=δW+δQ

(5)

對(duì)一有限大的構(gòu)造力作用過程則為：

U=∫(δW+δQ)dt

(6)

開放體系，體系內(nèi)能(U)的增加除了環(huán)境對(duì)體系所做的功(W)和體系所吸收的熱量(Q)之外，還有物質(zhì)(M)交換。對(duì)無限小的構(gòu)造力作用過程有：

dU=δW+δQ+δM

(7)

對(duì)有限大的構(gòu)造力作用過程，則為：

U=∫(δW+δQ+δM)dt

(8)

上述式(6)、(8)分別是封閉體系和開放體系內(nèi)能的總累積值，也是構(gòu)造力作用于巖石或礦物體系使其發(fā)生的效應(yīng)?？梢?，做功和熱傳遞都是能量轉(zhuǎn)移的方式。

上述是在彈性范疇內(nèi)討論構(gòu)造動(dòng)力對(duì)巖石或礦物體系的影響，構(gòu)造動(dòng)力作用的結(jié)果僅僅表現(xiàn)為使體系引起非平衡態(tài)，且作用的過程是可逆的。也就是說，一旦構(gòu)造力解除，巖石或礦物體系就會(huì)恢復(fù)到原來的狀態(tài)。但是自然界的許多地質(zhì)作用過程，包括成礦作用等，雖說進(jìn)行十分緩慢，然它們都不具備可逆過程的二向重演性，即它們多是不可逆的。不可逆的根本原因，在于一個(gè)體系內(nèi)部一旦具備了溫度不均、壓強(qiáng)不均和密度不均等這些初始條件，它本身就處于非平衡態(tài)。因此，在構(gòu)造活動(dòng)期，構(gòu)造動(dòng)力的不斷作用將會(huì)對(duì)巖石或礦物體系產(chǎn)生直接影響。當(dāng)應(yīng)力積累達(dá)到或超過巖石或礦物彈性極限時(shí)，巖石或礦物體系將以某種被破壞形式—斷裂或塑性變形來釋放其內(nèi)積累的能量。將熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于受變形巖石或礦物體系，按熱功當(dāng)量化為熱能，則有變形體系內(nèi)能的增量(dU)等于變形能的增量(δE)和熱能的增量(δQ)之和。依此可分別建立封閉體系和開放體系內(nèi)能的增量表達(dá)式：

du封=δE+δQ

(9)

dU開=δE+δQ+δM

(10)

綜合上述，構(gòu)造動(dòng)力持續(xù)作用于巖石或礦物體系，體系內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和變形時(shí)其能量要增加(開放體系尚有物質(zhì)交換)，這些增加的能量主要表現(xiàn)為彈性應(yīng)變能、變形能(包括巖石或礦物顆粒破碎而增加的表面能、位錯(cuò)能等)和熱能等。構(gòu)造動(dòng)力作用下輸入巖石或礦物中的內(nèi)能以變形能和熱能為主，且最終以熱能的不斷增長(zhǎng)(壓力也隨之增加)來體現(xiàn)；而巖石或礦物中所能貯存的彈性應(yīng)變能是極其有限的。在脆性變形域，彈性應(yīng)變能的釋放是通過斷裂、裂隙的形成而發(fā)生，斷裂過程中的摩擦、剪切均可生熱[8，9]，使斷裂(帶)波及范圍內(nèi)巖石或礦物體系溫度升高，增強(qiáng)巖石或礦物中成礦元素的活化、遷移能力。在塑性變形域，貯存在巖石或礦物內(nèi)的位錯(cuò)能最有意義。在高位錯(cuò)密度的情況下，位錯(cuò)能可以明顯地提高變形晶體的吉布斯自由能，從而提高變形晶體在水溶液中的溶解度。變形礦物在水溶液中溶解度的提高將直接或間接地促使成礦作用的發(fā)生。由此可見，構(gòu)造動(dòng)力作用的最終結(jié)果，不僅改變著成礦系統(tǒng)的溫度條件，同時(shí)也影響著成礦系統(tǒng)的壓力條件。也表明構(gòu)造動(dòng)力成礦作用中構(gòu)造動(dòng)力—應(yīng)變能或變形能—熱能間的內(nèi)在聯(lián)系和轉(zhuǎn)化過程。

2構(gòu)造動(dòng)力促成原巖中不同金屬元素活化轉(zhuǎn)移

從能量的角度看，構(gòu)造動(dòng)力成礦過程是能量積累、釋放和轉(zhuǎn)化過程。在這一過程中，構(gòu)造動(dòng)力成礦作用方式主要反映在構(gòu)造動(dòng)力對(duì)成礦元素的活化，以及礦液的運(yùn)移和沉淀等方面。這種作用可以是直接的，即通過構(gòu)造動(dòng)力本身發(fā)生作用；也可以是間接的，即通過構(gòu)造動(dòng)力對(duì)環(huán)境物理化學(xué)條件施以影響從而控制、制約成礦元素地球化學(xué)變化過程。

從理論上講，引起原巖中分散金屬元素活化(再活化)轉(zhuǎn)移的動(dòng)力可分為物理的、(生物)化學(xué)的和物理—化學(xué)的三種。多數(shù)情況下，熱液礦床形成過程中往往表現(xiàn)為物理—化學(xué)的相互耦合、協(xié)同作用，從而導(dǎo)致成礦作用發(fā)生與演化發(fā)展，形成新的時(shí)—空構(gòu)型礦床。

在構(gòu)造動(dòng)力作用過程中，在擠壓、拉張、剪切和摩擦的原巖內(nèi)部，必然引起應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變能或變形能的產(chǎn)生以及熱能的增長(zhǎng)，導(dǎo)致巖石或礦物從表面到內(nèi)部的種種宏觀的和微觀的改變—斷裂、變形和組分傳輸。

表面的宏觀改變，多表現(xiàn)在地殼淺部，巖石為脆性變形行為，巖石、單礦物晶體構(gòu)造不發(fā)生畸變。脆性變形中由于裂解及擴(kuò)容作用，總的體積有增大趨勢(shì)，形成破裂網(wǎng)絡(luò)，其地質(zhì)效應(yīng)表現(xiàn)為為成礦溶液提供運(yùn)移的通道和停積的空間。但是，當(dāng)巖石顆粒挫碎，研磨到一定程度，尤其是粒度小到1mm~100 nm時(shí)，則即會(huì)出現(xiàn)奇特的納米效應(yīng)；此時(shí)由于表面積和表面能隨粒度細(xì)化而呈指數(shù)增加，便會(huì)大大提高反應(yīng)的活性，降低反應(yīng)活化能。同時(shí)，隨著受沖擊和摩擦、剪切礦物顆粒的變形，局部受破壞產(chǎn)生物理缺陷和化學(xué)缺陷，這就增加了機(jī)械力化學(xué)活性點(diǎn)，為固相化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生和進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件。顆粒與顆粒之間的碰撞、摩擦、剪切還可導(dǎo)致局部溫度的升高，加快化學(xué)反應(yīng)速度，從而促進(jìn)成礦元素的活化、轉(zhuǎn)移。

通常，地震被認(rèn)為是地殼內(nèi)積累的彈性應(yīng)變能的釋放，彈性應(yīng)變能的釋放是通過斷裂(帶)的形成而發(fā)生。因此，根據(jù)斷裂(帶)演化過程中地震波能量與斷裂(帶)有關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系(E=1017.2L3，式中：E為斷裂釋放的彈性波能量，單位：爾格；L為斷裂長(zhǎng)度，單位：km)以及地震波能占整個(gè)應(yīng)變能輸入量的百分比例可以粗略推算斷裂活動(dòng)時(shí)的應(yīng)變能的總量，進(jìn)而探討構(gòu)造動(dòng)力對(duì)原巖中成礦元素活化、轉(zhuǎn)移的影響程度。據(jù)張亞雄(1998)[10]的研究資料，焦家剪切帶長(zhǎng)約120 km，計(jì)算得出焦家剪切帶活動(dòng)一次由構(gòu)造動(dòng)力作功釋放的總能量為5.47738×1024爾格。該數(shù)值與實(shí)驗(yàn)得出的該區(qū)巖石中所能貯存的彈性應(yīng)變能(0.3~4×106爾格/cm3)相比，說明斷裂之后巖石中所能貯存的彈性應(yīng)變能是有限的，而絕大部分的能量是以熱能的形式釋放。5.47738×1024爾格的能量能使體積為2.15857×109m3的玲瓏花崗巖升溫100℃。由Helgeson(1968)金溶解度的熱力學(xué)模型可知，體系內(nèi)溫度升高100℃，將會(huì)使其中金的溶解度增加近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。由此可見，構(gòu)造動(dòng)力引起剪切帶兩盤的成礦元素活化、轉(zhuǎn)移及對(duì)礦床形成的建設(shè)性作用。在從全球主要地震帶：環(huán)太平洋地震帶、地中?！柴R拉雅地震帶及其亞帶(天山—蒙古—貝加爾地震亞帶)正好與全球三大成礦帶相一致來分析，也無不暗示礦床產(chǎn)出在特定的巖石圈構(gòu)造環(huán)境之中，構(gòu)造動(dòng)力對(duì)成礦物質(zhì)活化、轉(zhuǎn)移有著深刻影響。

內(nèi)部的宏觀改變，表現(xiàn)為貯存在巖石單礦物內(nèi)的變形能(與位錯(cuò)相關(guān)的能量最有意義)超過原子或分子的結(jié)合能和晶格能時(shí)，處于礦物晶格理想點(diǎn)陣平衡位置上的原子或分子受激活化、遷移。遷移方式或在礦物顆粒尺度上進(jìn)行擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，但也可轉(zhuǎn)移幾厘米甚至幾米；或呈塑性流動(dòng)；或遷移出巖石體系進(jìn)入析出的水溶液中呈絡(luò)合物或離子狀態(tài)隨水溶液運(yùn)移。例如，褶皺構(gòu)造是巖石(層)受力之后發(fā)生的彎曲變形，屬巖石的塑性變形行為，它在地殼的中深層次分布極為廣泛。許多研究資料[1]、[11，12]表明，巖層發(fā)生褶皺過程中，由于應(yīng)力在褶曲不同部位分布的差異和變化，往往會(huì)促使化學(xué)元素發(fā)生局部遷移和重新分配，致使在褶皺的不同部位引起元素的化學(xué)分異。引起元素化學(xué)分異的是壓溶—滲濾作用和擴(kuò)散作用[13]。一般的規(guī)律是：離子半徑大的一些元素和一些離子半徑雖小但不太穩(wěn)定的元素從褶皺的強(qiáng)擠壓、強(qiáng)剪切區(qū)段(如核部的擠壓區(qū)、翼部及軸面劈理的劈理域中)遷出，進(jìn)入褶皺的拉伸區(qū)和弱擠壓(弱剪切區(qū)段(如核部的拉伸區(qū)和翼部的微劈石域中)，或遷移出褶皺體系之外。進(jìn)一步表明構(gòu)造動(dòng)力不僅能激發(fā)元素活化、遷移，而且活化、遷移程度與構(gòu)造動(dòng)力強(qiáng)度有關(guān)。

3構(gòu)造動(dòng)力驅(qū)動(dòng)礦液運(yùn)移與礦質(zhì)聚集

從時(shí)間和空間尺度分析，熱液礦床形成過程中，各種成礦物質(zhì)運(yùn)移聚集主要是通過熱液流體介質(zhì)的不斷流入與流出成礦地段(或稱成礦域)，同時(shí)伴隨能量輸運(yùn)與動(dòng)量傳遞來實(shí)現(xiàn)。構(gòu)造動(dòng)力對(duì)成礦作用所需的物理化學(xué)條件—溫度、壓力、酸堿度、氧化還原電位等的影響與改變，其中壓力對(duì)化學(xué)過程、化學(xué)平衡來說是最為重要的物理化學(xué)參變量，對(duì)成巖成礦過程發(fā)生具有重要的影響。在探討構(gòu)造動(dòng)力驅(qū)動(dòng)礦液運(yùn)移機(jī)制上，不同的研究者強(qiáng)調(diào)了由構(gòu)造動(dòng)力分解的各向等應(yīng)力與偏應(yīng)力所起的不同作用，同時(shí)考慮了不同巖石、不同力學(xué)性質(zhì)斷裂輸導(dǎo)礦液能力的介質(zhì)流通性。

王子潮等(1987)[14]從構(gòu)造變形角度探討熱液成礦條件時(shí)認(rèn)為，礦液運(yùn)移的動(dòng)力源主要來自成礦期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及其構(gòu)造應(yīng)力，決定礦液運(yùn)移的主要因素是構(gòu)造變形過程中的減壓作用，并據(jù)碎裂介質(zhì)滲流理論，從有限域礦質(zhì)守恒定律出發(fā)，推導(dǎo)了簡(jiǎn)化的礦質(zhì)運(yùn)移勢(shì)解析方程：

div(kgr·a·dH)=a?(H)/?t，(式中：K-介質(zhì)流通性，其數(shù)值與巖石變形方式和強(qiáng)度有關(guān)；a-介質(zhì)壓縮系數(shù)，H-巖石變形強(qiáng)度的函數(shù)，a和H與應(yīng)力場(chǎng)特征有關(guān))。王開怡(1991)[15]在進(jìn)行湖南香花嶺地區(qū)錫多金屬成礦構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的光彈模型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推導(dǎo)出計(jì)算礦液運(yùn)移勢(shì)的具體表達(dá)式：Vi= - [exp(δ1-δ3)](δ1+δ3)，(式中：Vi-礦液在平面任意點(diǎn)的流速；δ1、δ3-最大、最小主應(yīng)力)。從表達(dá)式看，都是把引起構(gòu)造變形的偏應(yīng)力(或差應(yīng)力)作為礦液的驅(qū)動(dòng)力。西協(xié)親雄(1984)[16]用深礦井及鉆孔中實(shí)測(cè)應(yīng)力和各向等應(yīng)力探討了其對(duì)斑巖型銅礦成礦作用的影響。周濟(jì)元等(1989)[17]在探討構(gòu)造動(dòng)力驅(qū)動(dòng)礦液運(yùn)移研究中，同樣重視各向等應(yīng)力和偏應(yīng)力分量的關(guān)系，其建立的礦液運(yùn)移勢(shì)表達(dá)式為：

式中：U-礦液內(nèi)能，h-礦液在任意點(diǎn)的內(nèi)能，ni-第i個(gè)組分濃度，N-礦液所含組分總數(shù)，δx、δy、δz- 平行x、y、z軸方向的應(yīng)力。

實(shí)際上，成礦熱液內(nèi)壓力除與自身溫度、壓力有關(guān)外，還與所處構(gòu)造圍壓大小有關(guān)。流體的流動(dòng)源于靜水壓力的側(cè)向梯度變化，而導(dǎo)致靜水壓力變化的原因主要是滲透率和各向等應(yīng)力的空間變化。地殼巖石礦物所受外力主要有重力和構(gòu)造動(dòng)力(張治洮，1986；呂古賢，1989)[3]、[18]。從力的分解來看，地殼巖石礦物所受外力中總的各向等應(yīng)力部分系由構(gòu)造動(dòng)力分解的各向等應(yīng)力分量和由重力分解的各向等應(yīng)力分量聯(lián)合疊加而成；而總的偏應(yīng)力部分也是由構(gòu)造動(dòng)力分解的偏應(yīng)力分量和由重力分解的偏應(yīng)力分量聯(lián)合疊加而成。由構(gòu)造動(dòng)力分解的各向等應(yīng)力產(chǎn)生的構(gòu)造附加靜水壓力疊加在某一深度由重力分解的各向等應(yīng)力產(chǎn)生的靜水壓力之上造成的局部總靜水壓力的不同，是構(gòu)造動(dòng)力驅(qū)動(dòng)礦液運(yùn)移的實(shí)質(zhì)。因此，如果總靜水壓力與礦液內(nèi)壓力相等，礦液處于封存靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)?shù)V液內(nèi)壓力大于總靜水壓力而構(gòu)成壓力差時(shí)，礦液就發(fā)生運(yùn)移。隨著礦液的運(yùn)移，成礦物質(zhì)與能量被不斷地輸入反應(yīng)區(qū)段，成巖成礦逐漸向前移動(dòng)。因而，構(gòu)造動(dòng)力成礦過程實(shí)際上是機(jī)械能積累、轉(zhuǎn)化和釋放，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)成礦物質(zhì)輸運(yùn)的一個(gè)力學(xué)—化學(xué)耦合作用過程。這其中物質(zhì)輸運(yùn)為成礦時(shí)的化學(xué)反應(yīng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，能量輸運(yùn)則補(bǔ)償化學(xué)過程中消耗的各種能量并部分轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的內(nèi)能；同時(shí)化學(xué)反應(yīng)在不斷地改變巖石格架結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成，疏通或改變礦液運(yùn)移通道并反過來促進(jìn)或制約礦液的運(yùn)移。

許多實(shí)際研究資料表明，在礦帶、礦田和礦床范圍內(nèi)，成礦期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制著成礦期的變形場(chǎng)、位移場(chǎng)和能量場(chǎng)。礦液總是由高應(yīng)力、高能位、高溫度、高濃度部位向低應(yīng)力、低能位、低溫度、低濃度區(qū)段運(yùn)移。礦液的運(yùn)移和聚集方式與不同的變形階段和不同的構(gòu)造類型有關(guān)。對(duì)剪切帶型金礦的研究表明，金礦化賦存于脆—韌性變形時(shí)空轉(zhuǎn)換區(qū)段，礦液在斷裂通道部位運(yùn)移，成礦方式以擴(kuò)散交代為主；在斷裂貫通地段，以滲透交代占優(yōu)勢(shì)；在斷裂完全貫通地段，其成礦方式則由滲透交代轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿涮罘绞綖橹鱗19]。

4構(gòu)造動(dòng)力成礦研究中的模擬實(shí)驗(yàn)研究

模擬實(shí)驗(yàn)是構(gòu)造動(dòng)力成礦研究中的一大特色。除以往采用的普通光彈模擬、激光全息光彈模擬實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)研究之外，最為典型的實(shí)驗(yàn)是對(duì)實(shí)際的含礦巖石進(jìn)行的高溫高壓變形實(shí)驗(yàn)，其通過觀察和測(cè)試樣品組構(gòu)和成份的變化，考察一定溫壓條件下，伴隨含礦巖石的構(gòu)造變形所帶來的成礦物質(zhì)組份的遷移和聚集，進(jìn)而探討構(gòu)造動(dòng)力成礦作用機(jī)理。

國(guó)外開展形變—相變實(shí)驗(yàn)工作較早，但其興趣主要在巖石微觀變形機(jī)制研究方面，而有關(guān)構(gòu)造動(dòng)力成巖成礦方面的實(shí)驗(yàn)卻做得不多，二十世紀(jì)八十年代以來才逐漸發(fā)表了一些定量化的數(shù)據(jù)和參數(shù)。我國(guó)學(xué)者在這方面的研究取得了較大的進(jìn)展。楊開慶等(1986)[2]模擬了海南石碌式鐵礦床富鐵的形變—相變過程：

(1)構(gòu)造透鏡體是在定向壓力作用下，由“X”扭裂面分割的菱面體不斷壓扁拉長(zhǎng)而成。

(2)處于同一定向應(yīng)力作用下的不同巖石，在形成構(gòu)造透鏡體的過程中，由于巖石力學(xué)性質(zhì)的不同，便會(huì)出現(xiàn)巖類互相包與被包的關(guān)系。

(3)構(gòu)造應(yīng)力可導(dǎo)致物質(zhì)的壓溶、擴(kuò)散作用發(fā)生。

摩擦錯(cuò)動(dòng)可以生熱，在應(yīng)力和溫度對(duì)物質(zhì)的調(diào)整過程中，鐵、銅各自集中于應(yīng)力不同的作用區(qū)。鐵集中在低應(yīng)力區(qū)段，銅則集中在應(yīng)力稍高的區(qū)段。李佩蘭對(duì)壓力釋放效應(yīng)與礦化作用的實(shí)驗(yàn)研究，說明構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起的壓力改變對(duì)元素活化、沉淀的影響和意義[1]。岳石(1990)[5]對(duì)產(chǎn)于韌性剪切帶中著名的廣東河臺(tái)金礦的變形實(shí)驗(yàn)成果揭示了伴隨構(gòu)造變形，物質(zhì)組份遷移聚集現(xiàn)象是很普遍的。物質(zhì)組份遷移的方式有塑性流動(dòng)、擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)和熱液攜帶?？傊?，這些實(shí)驗(yàn)?zāi)M成果不僅驗(yàn)證了構(gòu)造控巖控礦的地質(zhì)現(xiàn)象，而且還揭示了有關(guān)熱液成礦理論方面的某些新機(jī)理，尤其是對(duì)深化脆—韌性剪切帶型金礦成礦作用過程中巖石構(gòu)造破裂、流體流動(dòng)和礦質(zhì)聚集等的研究提供了依據(jù)。

5構(gòu)造動(dòng)力形成礦床的判別標(biāo)志

盡管越來越多的人認(rèn)識(shí)到了構(gòu)造動(dòng)力是導(dǎo)致許多熱液礦床形成的重要因素，許多成礦(區(qū))帶及其大型、超大型礦床所具有的定位性或定向性也與特定的深部構(gòu)造相一致，但由于至今尚有某些理論和方法等尚未解決，使得直接判斷地質(zhì)歷史上構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其構(gòu)造力是否參與某一礦床的形成受到了限制，因而仍有許多需要不斷探索的課題。就目前在探討和論證構(gòu)造動(dòng)力成礦作用時(shí)，有如下一些地質(zhì)判據(jù)。

5.1　礦體幾何學(xué)特征及地球化學(xué)異常產(chǎn)出特征

從礦體與構(gòu)造的相互空間關(guān)系以及礦體的幾何學(xué)特征上判斷，礦體形態(tài)復(fù)雜多變并局限在構(gòu)造破碎帶之中，在斷裂帶交叉、轉(zhuǎn)折、復(fù)合處，礦體變厚、礦石增富，如滇中昆陽群中大美廠式銅礦床的脈狀銅礦體[20]；在脆性剪切破碎帶中，礦(化)體呈(雁行)平行脈狀、細(xì)脈狀等分布，這些均顯示成礦作用與構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)。

此外，從構(gòu)造地球化學(xué)的研究來看，原生暈沿(斷裂)構(gòu)造帶分布，依構(gòu)造帶寬度而脹、縮，且沿?cái)嗔褞в譀]有巖漿活動(dòng)影響，工程驗(yàn)證原生暈為礦致異常，可作為構(gòu)造熱流體為主形成礦床的判別標(biāo)志。

5.2　礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

在構(gòu)造動(dòng)力作用下形成的礦床，可以從礦石的結(jié)構(gòu)、顯微構(gòu)造以及成份的變異中得到反映。常見的礦石變形顯微構(gòu)造有顯微裂隙、波狀消光、帶狀消光、扭折帶、變形紋、機(jī)械雙晶、胞狀構(gòu)造、變形砂鐘構(gòu)造、核幔構(gòu)造、壓力影、壓溶構(gòu)造、亞顆粒及應(yīng)力出溶結(jié)構(gòu)等，雖然它們有著不同的特征，反映不同的形成條件，涉及到不同的成因機(jī)制，但均反映系構(gòu)造動(dòng)力所為。構(gòu)造動(dòng)力成礦作用著重對(duì)于處在構(gòu)造動(dòng)力影響之下礦石(或含礦巖石)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與成份特征形成時(shí)的物理化學(xué)研究。因此，嚴(yán)格說來，從時(shí)間尺度區(qū)分構(gòu)造動(dòng)力對(duì)原有礦石的改造與再造是必要的。一般來說，構(gòu)造動(dòng)力導(dǎo)致的礦石脆性變形并未產(chǎn)生礦石中物質(zhì)的調(diào)整或重新分配，相應(yīng)構(gòu)造動(dòng)力成礦的標(biāo)志不顯著或不具有構(gòu)造動(dòng)力成礦的含義。但如果礦石具有普遍的碎裂結(jié)構(gòu)，并被后期造礦集合體膠結(jié)形成含礦角礫狀、斑雜狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造等，則反映了系多期構(gòu)造活動(dòng)和構(gòu)造動(dòng)力成礦的結(jié)果。塑性變形表現(xiàn)了物質(zhì)的調(diào)整與重新分配，所以，礦石中出現(xiàn)的胞狀構(gòu)造、核幔構(gòu)造、壓溶構(gòu)造、變形砂鐘構(gòu)造等則直接反映了構(gòu)造動(dòng)力成礦的標(biāo)志。

5.3　巖礦石的包裹體特征

構(gòu)造動(dòng)力形成礦床中的礦石或脈石內(nèi)包裹體猶如“黑匣子”從不同側(cè)面記錄了構(gòu)造變形的環(huán)境及演化過程。近年來，國(guó)內(nèi)外一些地質(zhì)工作者探討了構(gòu)造巖流體包裹體在斷裂構(gòu)造研究中的應(yīng)用(M.A.Hodgkigs等，1995；張文淮等，1993；王桂蘭，1989；劉斌，1991)[20—23]。同時(shí)也注意研究了層控礦床沉積成巖成礦期與構(gòu)造改造成巖成礦期礦石或脈石的液體包裹體特點(diǎn)，說明兩者的包裹體特征存在差異。例如，發(fā)育于滇中中元古界昆陽群內(nèi)毗鄰的獅山銅礦床與鳳山銅礦床，獅山銅礦床以層狀礦體為主，構(gòu)造改造微弱，反映沉積成巖成礦作用居主導(dǎo)地位。鳳山銅礦床以脈狀礦為主，表明以構(gòu)造動(dòng)力強(qiáng)改造成礦為主的特點(diǎn)。相比較，兩礦床的脈石礦物包裹體在數(shù)量上、體積大小上均顯示鳳山礦床比獅山礦床的多而大，且包裹體液相成份也有差異[25]。

6結(jié)語

通過上述分析，歸納總結(jié)如下幾點(diǎn)供研究時(shí)參考應(yīng)用。

(1)構(gòu)造動(dòng)力成礦作用過程是機(jī)械能積累、轉(zhuǎn)化和釋放過程。在這一過程中，構(gòu)造動(dòng)力不僅能為成礦物質(zhì)提供運(yùn)移通道和停積空間，而且更重要的是能夠促進(jìn)元素的活化、遷移和聚集成礦。成礦期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制著成礦期能量場(chǎng)和物質(zhì)場(chǎng)。

(2)高溫高壓變形實(shí)驗(yàn)為構(gòu)造動(dòng)力成礦提供了某些新的證據(jù)，對(duì)深化剪切帶型金礦等成礦作用機(jī)理認(rèn)識(shí)、總結(jié)成礦規(guī)律，指導(dǎo)成礦預(yù)測(cè)實(shí)踐具有重要意義。

(3)構(gòu)造動(dòng)力成礦標(biāo)志在礦體的幾何學(xué)特征上有表現(xiàn)，同時(shí)反映在含礦巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等多方面。從礦體的空間分布、形態(tài)變化以及礦石、含礦巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、包裹體特征等可以判斷構(gòu)造動(dòng)力參與成礦作用的程度。

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THE SUM UP OF SOME BASIC PROBLEMS IN TECTONIC DYNAMIC METALLOGENESIS STUDY

LI Zhi-wei1，TIAN Min2

(1.YunnanDepartmentofLandResources，Kunming650224；2.CollegeofResources&Environment，YunnanUniversity，Kunming650214)

Abstract：In this paper，according to the analysis of basic relationship of tectonic stress，strain and energy and in combination with field observation and high T high P deformation experiment，we have the sum up and discussion about the control of tectonic motive force on activization，migration，aggregation，diffusion of metallogenetic material in metallogenetic system and the discrimination criteria in ore deposit formation of tectonic motive force.

Key Words：Tectonic Motive Force and Metallogenesis；Model Experiment；Discrimination Criteria

中圖分類號(hào)：P611

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-1885(2015)4-485-7

作者簡(jiǎn)介：李志偉(1963～)，男，云南石屏縣人， 正高級(jí)工程師，礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)估師，主要從事礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審及構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究工作。

收稿日期：2015-08-24