汞礦床的成因問題 中生代復(fù)雜成因礦床
關(guān)于汞礦床的成因，涉及的方面和問題較多，不是本書編寫的主要任務(wù)，也不應(yīng)是主要內(nèi)容，要在這本書里詳加探討是不適宜的，也是不必要的。但是這個問題對汞礦普查勘探的指導(dǎo)思想有一定的影響，根據(jù)我國已有汞礦地質(zhì)成果對之進(jìn)行一些初步探索，則是必要的，也是可能的。
早在1869年，馬依爾在研究奧地利阿爾斯汞礦時，就提出汞礦的“同生沉積”說。由于其不能解釋汞礦床總是與后期構(gòu)造密切聯(lián)系的現(xiàn)象，不久，就為“后生成礦”說所取代。自1888年貝克爾在其“太平洋沿岸汞礦地質(zhì)”一書中，提出美洲西海岸汞礦床中汞系來自“沉積和火山巖之下的花崗巖”設(shè)想以后，經(jīng)過其他學(xué)者的發(fā)展，就把汞礦床列為與巖漿分異有關(guān)的“巖漿期后”的“低溫?zé)嵋骸钡V床一類，并在較長的一段時間成為一種占統(tǒng)治地位的假說。
由于普查勘探工作不斷發(fā)展，地質(zhì)科研也不斷深入，50年代以來，不少地質(zhì)工作者對這一假說產(chǎn)生了惑疑，并提出了各種不同的成因見解。爭論的問題雖多，但歸納起來，主要是成礦物質(zhì)的來源和成礦作用及其過程兩個方面的問題。前者主要是“巖漿源”同“非巖漿源”之爭；后者則主要是“同生”與“后生”之爭。
根據(jù)幾乎所有的汞礦床的分布與變化都受后期構(gòu)造控制的普遍現(xiàn)象，絕大多數(shù)研究者都認(rèn)為不是同生沉積作用而是后生成礦作用富集的。但是，對后生成礦作用及其過程，也有不同的見解。比如“升華成礦”、“蒸餾成礦”、“熱液成礦”等等。現(xiàn)在看來，“熱液成礦”說較能完滿地說明汞礦床的基本地質(zhì)特征，因而得到更多的支持。問題還在于對熱液的來源，同是“巖漿源”論者，也有分歧，過去認(rèn)為來自花崗巖漿，有人認(rèn)為來自“地幔巖漿”，有人認(rèn)為是“多種多樣”的，而有人則說“來自很深的地方”。“非巖漿論”者則又有“大氣水”、“油田鹵水”、“地下循環(huán)水”、“固結(jié)水”等等不同的見解。至于汞以什么狀態(tài)存在于“熱液”中及其移運原理和沉淀時物理化學(xué)條件，國內(nèi)外學(xué)者都做了較多的實驗與推論，從地質(zhì)、地球化學(xué)以及熱動力學(xué)和地下水動力學(xué)的研究來看，也存在多種可能性。
總而言之，成礦物質(zhì)來源和成礦作用及其過程是各種學(xué)說爭論的重要內(nèi)容，兩者是互相聯(lián)系的，但卻有主次之別，前者是根據(jù)的問題，后二者是條件的問題。因為沒有汞的來源，就不能生成汞礦床。只要成礦物質(zhì)來源的問題解決了，別的問題也就比較容易探索和理解了。
一、成礦物質(zhì)來源問題
從第一、二節(jié)中，已不難看出本書編者對這一問題的看法。對我國絕大多數(shù)與巖漿活動無可見聯(lián)系的汞礦床來說，我們不同意“巖漿源”的觀點，主要理由如下：
（一）“巖漿源”說不符合中國絕大多數(shù)汞礦床的實際，不能用來指導(dǎo)找礦勘探工作。
成礦學(xué)說，應(yīng)是從實際的成礦現(xiàn)象中總結(jié)出來，又能指導(dǎo)實踐，并為實踐所證明的，才算是真正的理論。汞礦的“巖漿源”說，主要是根據(jù)那些在成因上與巖漿活動有明顯聯(lián)系的汞礦床的成礦現(xiàn)象提出來的。即使是對這一類汞礦床，是否是巖漿源，在國外也還有爭論。中國的汞礦床，絕大多數(shù)遠(yuǎn)離巖漿巖體，與巖漿活動無可見聯(lián)系。對這一類礦床來說，這種觀點就沒有事實根據(jù)了，也就不可能用來指導(dǎo)找礦勘探工作。
（二）“巖漿源”說不能較完備地解釋中國汞的區(qū)域?qū)涌噩F(xiàn)象。
中國許多重要汞礦床都具有明顯的區(qū)域?qū)涌噩F(xiàn)象。上揚子成礦區(qū)中汞礦分布范圍很大，其中有數(shù)以百計的汞礦床（點），絕大多數(shù)都產(chǎn)在中、下寒武統(tǒng)的碳酸鹽巖中。其下有厚達(dá)幾千米的、包含有許多泥質(zhì)巖類的板溪群。如果“含汞銻的溶液來自很深的地方”，或者來自“地幔巖漿”，那么，這些溶液是通過什么途徑移運上來的？在漫長的移運過程中，可能發(fā)生什么變化？留下什么痕跡？形成一個上萬噸的礦床，需要多大的巖漿體，才能分泌出足夠的流體？這些含礦溶液為什么都選擇在中、下寒武統(tǒng)地層中成礦？所有這些，都是“巖漿源”說難以解答的。
因此，中國的絕大多數(shù)汞礦床，尤其是層控類型汞礦的成礦物質(zhì)來源，不是巖漿源，而應(yīng)是沉積源。主要根據(jù)如下：
1.許多產(chǎn)于沉積巖中的汞礦床的含礦層中，以及其相鄰的巖層中，含汞量大都比克拉克值高得多。川東南的一些地區(qū)，曾作過比較系統(tǒng)的原生汞量測量。以1γ為下限圈定的異常基本上都分布在中、下寒武統(tǒng)地層中，說明這一套地層中，有較高的沉積汞異常。
絕大多數(shù)汞礦床的蝕變脈石礦物，大多是由圍巖成分經(jīng)過熱液作用衍化而來，這是許多研究者都承認(rèn)的。那么，圍巖中分散存在的較為豐富的汞，為什么不能在一定條件下，經(jīng)過熱液作用（不是指巖漿熱液），轉(zhuǎn)化而聚集成礦床呢？為什么形成汞礦床的汞，不可以“就地取材”或“就近取材”，而非來自巖漿不可呢？我們初步試算一下，如果沉積異常厚400m，平均汞含量為1γ，在一個十平方公里的礦區(qū)中，如果其中0.5γ的分散汞聚集成礦，就可形成10個500噸規(guī)模的汞礦床。
2.硫同位素組成資料說明我國的一些汞礦床中的汞元素是沉積源。萬山地質(zhì)隊曾在有代表性的礦區(qū)的中、下寒武統(tǒng)不同含礦層的礦床中采取了35件辰砂單礦物樣品，作辰砂硫同位素組成測定。分析結(jié)果，有如下特征（表10）：①δ34S均為正值，離O點中心線較遠(yuǎn)。35件樣品算術(shù)平均值為19.71‰，說明δ34S很富；②δ34S有一定變化范圍，不超過n‰，35件樣品總的變化范圍是14.1‰—23.3‰，分層為
表10 萬山礦區(qū)辰砂硫同位素測定結(jié)果表
據(jù)貴州冶金一隊資料。
上述35件樣品中δ34S的變化，在各個礦床中都不大，都有一個相對穩(wěn)定，小的變化范圍，說明硫只有一個統(tǒng)一的來源，似無其他來源的硫的混合。
聯(lián)系起許多地區(qū)汞礦的含汞地層，如燈影組，中、下寒武統(tǒng)，中、下泥盆統(tǒng)，三疊系，都是一些已發(fā)現(xiàn)石膏或巖鹽的含膏鹽建造來看，硫同位素組成測定的推論與地質(zhì)情況是大體一致的。
總之，對產(chǎn)于沉積巖中的汞礦床來說，沉積源的論據(jù)比巖漿源要充分得多，也能比較合理地解釋層控現(xiàn)象。更為重要的是，從這種觀點出發(fā)，對汞礦的找礦勘探工作較有指導(dǎo)意義。把含礦層當(dāng)作控礦分布的主要標(biāo)志，因而有無含礦層位出露以及含礦層的埋深，就是預(yù)測一個地區(qū)有無成礦遠(yuǎn)景的首要因素。多年來，許多野外隊的地質(zhì)工作者，在實際上就是按這種想法來進(jìn)行工作的，而且都取得了較好的成效。所以，從實踐的效果來看，沉積源說也比巖漿源說較為可取。
二、成礦作用及其過程問題
汞礦成礦作用及其過程，對已經(jīng)生成的汞礦床來說，是一個完成了的過程，只能根據(jù)已知的成礦現(xiàn)象來推論。所以，這是一個探索性很強的問題；不可能在本書中詳加探討，只能從非巖漿源的觀點，提出一些初步的認(rèn)識與推論：
（一）必須以汞元素本身所具有的物理化學(xué)特性為主要依據(jù)，來探索汞礦成礦作用及其過程。汞元素最重要的特征之一，就是熱不穩(wěn)定性。汞是一種在常溫下也有高揮發(fā)性的金屬元素。根據(jù)已有資料，以吸附狀態(tài)而存在的汞，隨溫度的增高而發(fā)生不同程度的轉(zhuǎn)移，并在300℃以上時全部轉(zhuǎn)移。硫化汞在110—200℃時就遭到破壞，主要在250℃以上轉(zhuǎn)移，在500℃以上時，幾乎全部轉(zhuǎn)移。汞的這一特性，使其有別于其他許多金屬元素，也是大多數(shù)重要汞礦床的物質(zhì)成分比較簡單，有用礦物主要是辰砂的重要原因之一，因而也是探索汞礦成礦作用及過程的主要依據(jù)。
（二）既然我們認(rèn)為汞礦床主要是由沉積巖（包括火山沉積巖）中的分散汞，在外界環(huán)境影響下轉(zhuǎn)移，并在適宜條件下轉(zhuǎn)化聚集而形成的，那么，離開沉積巖石的發(fā)生、發(fā)展和變化過程來探索汞礦床形成的過程，也是不可能的。
宇宙間一切事物總是處在不斷發(fā)展、變化之中、永不停止。沉積物也一樣，從松散沉積物開始，經(jīng)過成巖作用而固結(jié)成巖，以后還可能受到變質(zhì)和超變質(zhì)作用，總是處于不斷發(fā)展、變化之中。在這種長期的變化過程中，其中各種成分，隨著外界環(huán)境的變化，主要是溫度、壓力的變化，發(fā)生不同程度的轉(zhuǎn)移，重新調(diào)整、重新組合以及其他物理化學(xué)變化是必然的。那些較不穩(wěn)定的組分更是如此。比如水分，從松散沉積直到晚期成巖階段，就由百分之幾十減少到百分之幾；而其狀態(tài)和性質(zhì)也有所變化，從早期成巖時的堿性孔隙水轉(zhuǎn)變?yōu)橥砥诔蓭r時的酸性囚水，如此等等。地質(zhì)學(xué)者就是根據(jù)這種發(fā)展過程來研究與沉積巖有關(guān)的巖石并把不同發(fā)展階段的巖石劃分為各種沉積巖、變質(zhì)巖、雜巖，把不同階段形成的礦床分為“同生沉積礦床”、“成巖礦床”、“受變質(zhì)礦床”、“內(nèi)生再造礦床”等等。可以說絕大部分產(chǎn)于沉積巖及其變成的各類巖石中的礦床的形成，都同沉積巖的發(fā)展和變化過程有關(guān)。所以，很多礦床形成的過程，實際上就是沉積物在不同發(fā)展階段中，在變化著的物理化學(xué)條件下，不斷發(fā)展、變化的過程。因而，在某種意義上成礦作用過程就是成巖（廣義的）作用過程。既然我國90%以上的汞礦床都產(chǎn)在沉積巖中，就必須把它同沉積巖的發(fā)展變化聯(lián)系起來，當(dāng)作一個長期的地質(zhì)歷史發(fā)展過程的結(jié)果之一來進(jìn)行分析研究。
沉積巖中的汞含量，平均不過億分之幾。如果說，在一定條件下局部富集是可能的，那么憑這樣低的汞含量，要富集以千噸、萬噸計算的汞礦床則是難于設(shè)想的。所以，要富集成一定規(guī)模的汞礦床，必須有較之更為豐富的分散汞。也就是說，在沉積巖發(fā)展過程中，由于沉積作用、成巖作用甚至變質(zhì)和超變質(zhì)作用的結(jié)果而在某些地區(qū)的某些地層中，首先富集了較多的分散汞，形成礦源層（體）。只有在這一基礎(chǔ)上，才能在強烈地質(zhì)構(gòu)造運動中轉(zhuǎn)移而富集成汞礦床。實際上，我國一些研究工作較多的礦區(qū)的資料都說明，有些地區(qū)的主要含礦地層中的汞量都比“克拉克值”高幾十倍到幾百倍，應(yīng)該是在沉積作用和成巖作用過程中形成的。汞礦床形成的過程，至少經(jīng)歷了沉積作用、成巖作用和構(gòu)造－熱液作用三個階段。有些還可能與造山階段之前或同時發(fā)生的變質(zhì)和超變質(zhì)作用有關(guān)。
我們的初步結(jié)論是：
1.汞礦床不是同生沉積的，但在沉積時期有汞的相對富集是形成具有工業(yè)價值汞礦床的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2.幾乎所有具有工業(yè)價值的汞礦床都受褶斷構(gòu)造控制，因而不是成巖礦床。但是，有些較為普遍的、具有一定層位而與后期構(gòu)造無明顯關(guān)系的辰砂礦化，含汞量可達(dá)0.01%左右，極可能是成巖作用的產(chǎn)物。
3.汞礦床是在沉積作用、成巖作用階段初步富集的礦源層（體）的基礎(chǔ)上，在構(gòu)造力、熱力作用過程中，經(jīng)地下熱液搬運，在適宜的構(gòu)造條件和物理化學(xué)條件下，進(jìn)一步聚集而形成的。所以，幾乎所有汞礦床都表現(xiàn)為與構(gòu)造有關(guān)的熱液礦床。
以上就是我們對我國絕大多數(shù)汞礦成因的初步認(rèn)識。這同過去長時期內(nèi)占統(tǒng)治地位的“巖漿源”說是大不一致的。由于我們已搜集的資料不全，論據(jù)不充分，對有些問題的提法和推論可能是主觀片面的，今后還要做大量深入細(xì)致的研究工作，來進(jìn)一步探索這個問題。然而，我們深信，只要以《實踐論》和《矛盾論》為思想武器，我國廣大汞礦地質(zhì)工作者就一定能根據(jù)我國豐富的地質(zhì)資料，有分析、有批判地建立起符合我國客觀實際，對我國汞礦普查勘探具有指導(dǎo)意義的汞礦成礦理論來。
流體中礦質(zhì)沉淀的原因和方式
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