趙 博，于 蕾，張德會(huì)，張榮臻，石成龍，田 穎

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083;2.中國工程爆破協(xié)會(huì)，北京 100142;3.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊 065000)

F.W.Clarke 最早研究了地殼中化學(xué)元素的含量，發(fā)表《地球化學(xué)資料》一書，公布了地殼中50 種元素的平均含量，后來人們把元素在地殼中的平均含量命名為克拉克值。作為地球化學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，克拉克值標(biāo)志地殼作為一個(gè)地球化學(xué)系統(tǒng)化學(xué)成分的總特征，決定了地殼中發(fā)生的各種地球化學(xué)作用的背景，也提供了一個(gè)衡量元素集中分散變化程度的標(biāo)尺。有觀點(diǎn)認(rèn)為[1]，任何地質(zhì)體、天體的元素平均含量(豐度)均可用克拉克值表示，只需在其前冠以對(duì)象和范圍，如大洋克拉克值、礦物克拉克值等，這與元素豐度的概念幾無差異;某一塊段地殼(從地表至莫霍面)的元素平均含量稱為區(qū)域克拉克值 (區(qū)域地殼豐度)，它與地球化學(xué)找礦中的區(qū)域豐度背景值是不同的概念，二者不能混淆。但習(xí)慣上，克拉克值是指全球整個(gè)地殼中的元素平均含量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而元素豐度則表達(dá)了整個(gè)地球、全球地殼、不同區(qū)域地殼等不同地質(zhì)體的元素平均含量特征[2]。於崇文院士[3]強(qiáng)調(diào)，時(shí)間、空間、地質(zhì)-地球化學(xué)作用是一切地質(zhì)現(xiàn)象的本質(zhì)與核心。那么，從克拉克值到元素豐度就意味著前者時(shí)-空分配的不均一性，并且不同類型、強(qiáng)度和規(guī)模的地球化學(xué)過程對(duì)應(yīng)不同的元素豐度值。筆者傾向于后一種觀點(diǎn)，并認(rèn)為元素豐度具有深刻的成礦學(xué)意義。然而對(duì)于這一成礦學(xué)命題，迄今只有McKelvey[4]、Eric kson[5]、科維亞特科夫斯基[6]、於崇文等[7]、黎彤等[8]、Mookerjee 等[9]、趙鵬大等[10]、Lehmann[11]等有過涉足，但鮮見系統(tǒng)的闡述，側(cè)重點(diǎn)也大多局限于全球或大區(qū)域尺度。事實(shí)上，由于繼承性使然，金屬在含礦熱液中的最小濃度[12]、區(qū)域金屬資源的可獲得性[11-13]等成礦規(guī)律均與元素豐度有關(guān)。礦床，特別是大型- 超大型礦床的形成，在很大程度上依賴于金屬物質(zhì)的巨量供應(yīng)[14]，這正是元素豐度成礦學(xué)意義的理論基礎(chǔ)。

1 質(zhì)量作用效應(yīng)

在地質(zhì)環(huán)境中，大量化學(xué)組分共存且濃度相差懸殊，元素豐度間接影響著元素參加地球化學(xué)過程的濃度(強(qiáng)度)，從而支配著元素的地球化學(xué)行為及成礦規(guī)律，或在地球化學(xué)反應(yīng)中起重要作用。根據(jù)質(zhì)量作用定律[2，13]，反應(yīng)FeS2+2H++(1/2)O2?Fe2++S2+H2O 顯示高fO2不利于礦物沉淀;反之，還原性硫表現(xiàn)為親銅元素地球化學(xué)障。巖漿的高氧逸度可使巖漿中處于不飽和狀態(tài)的硫從低價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)態(tài)，以S4+形式存在，因此當(dāng)fS2達(dá)到飽和以后，不形成硫化物而形成硬石膏(CaSO4)，Cu、Mo 等親銅金屬并不進(jìn)入硬石膏，而是仍然保留在殘余熔體相中，這就為嗣后熱液成礦作用的發(fā)生和發(fā)展準(zhǔn)備了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。相反，許多金屬、礦石礦物的溶解度與高fO2有關(guān)，如nCl-，這類反應(yīng)不但產(chǎn)生酸(H+)，并且隨著介質(zhì)pH 值的降低，驅(qū)動(dòng)反應(yīng)向左進(jìn)行，并維持高fO2。但有時(shí)情況并非如此，如Fe3O4+2H+～3Fe2++H2O+(3/2)O2，高fO2環(huán)境驅(qū)動(dòng)反應(yīng)向左進(jìn)行，有利于沉淀出Fe3O4，磁鐵礦常作為氧逸度緩沖劑[15]。同樣道理，雖然F 的地殼豐度略大于Cl，但在大多數(shù)自然水體或巖漿-熱液中Cl-的濃度遠(yuǎn)高于F-，F(xiàn)-大量分配進(jìn)入與含礦熱液共存的花崗質(zhì)熔體相當(dāng)中。因此，在影響金屬濃度的主要變量中，只有溫度和氯化物濃度(鹽度)是獨(dú)立變量，通過富氯化物水與正常硅酸鹽巖石的平衡可以產(chǎn)生富金屬的流體，金屬含量達(dá)到極端高濃度的鹽鹵巖漿流體具有十足的成礦潛力[16]，地殼中氯化物的分布和流體循環(huán)對(duì)于賤金屬礦床的形成具有決定意義[17]。鹽度也是判斷成礦潛力的主要異常標(biāo)志。

元素的分散(類質(zhì)同象)和成相對(duì)于找礦和資源評(píng)價(jià)意義重大，但這不僅僅取決于元素各自的晶體化學(xué)性質(zhì)，豐度因素同樣不容忽視。隋延輝等[18]指出，如果地殼和某地質(zhì)體中甲元素的豐度居于高值，那么與甲親合性類同的元素乙，因其豐度低于甲，則傾向以類質(zhì)同象形式寄居于以甲元素為主要成分的礦物中趨向分散。如Rb 之所以呈分散態(tài)，是由于與Rb 親合性類同的高豐度元素K(25 000 ×10-6)的存在，導(dǎo)致其寄主于廣泛分布的K 礦物中(如堿長石);雖然Au 在地殼中的豐度不足Rb (150 ×10-6)的1/4 萬，但由于地質(zhì)系統(tǒng)中幾乎不存在與Au 親合性類同的高豐度元素，即不存在含Au 的寄主礦物，因此Au 必然以獨(dú)立礦物產(chǎn)出。類似的廣泛分布的成相與非成相的元素對(duì)還有Zr (鋯石)與Hf;Mo (輝鉬礦)與Re;Zn 與Cd、In;Al (鋁土礦)和Ga[19]等。無獨(dú)有偶，如圖1a 記錄了不同元素在單斜輝石-基性熔體之間的分配系數(shù)值，可見其統(tǒng)一于同一條“∩”形曲線，主要控制因素為元素電價(jià);圖1b 則綜合考慮了元素的實(shí)際電價(jià)及離子半徑等因素，可見不同元素對(duì)應(yīng)于不同的“∩”形曲線，其頂點(diǎn)(分配系數(shù)最大值)越接近Ca2+者越容易以類質(zhì)同象形式分配進(jìn)入單斜輝石晶格當(dāng)中而趨于分散，這顯然與其離子半徑與Ca2+相仿、以及Ca2+在單斜輝石中的相容性和高豐度有關(guān)，亦間接地反映了克拉克值對(duì)元素類質(zhì)同象的影響。

圖1 不同元素的礦物(單斜輝石)－熔體分配系數(shù)(據(jù)Vigneresse[20])Fig.1 Theoretical curves for partition coefficient values between melt and clinopyroxene

研究表明[5]，元素上地殼豐度的對(duì)數(shù)總是與相應(yīng)的金屬累積儲(chǔ)量、礦物種數(shù)、礦床數(shù)量及規(guī)模等的對(duì)數(shù)之間均保持良好的線性相關(guān)。另據(jù)Parnell[21]報(bào)道，規(guī)模可觀的真核生物有性繁殖大約始于中元古代，但巨量金屬物質(zhì)為當(dāng)時(shí)的硫化物深海所固定;距今1.9 Ga 的元古代超級(jí)大陸并非第一次地殼增生事件，但就規(guī)模和貫通性而言，該次事件較之于更古老的大陸集合體優(yōu)勢(shì)明顯，并且板內(nèi)非造山巖漿活動(dòng)空前廣泛而劇烈。及至古元古代—中元古代晚期，多種金屬物質(zhì)已由深部注入上地殼;距今1.7 ～1.6 Ga 時(shí)，地球表層的金屬硫化物被當(dāng)時(shí)的含氧大氣風(fēng)化殆盡，硫酸鹽蒸發(fā)巖相隨之廣泛發(fā)育。這樣，生命進(jìn)化可利用的金屬地表儲(chǔ)庫就逐漸形成了，元素豐度為后來地球生命的繁榮和進(jìn)化提供了豐富的物質(zhì)供應(yīng)。

另外，地質(zhì)重演律[22-25]被認(rèn)為是地質(zhì)辯證法的一條基本規(guī)律，據(jù)此可以從低層次、小尺度地質(zhì)現(xiàn)象的某些特征和演化規(guī)律來認(rèn)識(shí)高層次、大尺度的某些特征和演化規(guī)律。筆者認(rèn)為，盡管表現(xiàn)形式多種多樣，但質(zhì)量作用效應(yīng)在時(shí)間和空間上制約元素地球化學(xué)性質(zhì)或行為的基本規(guī)律對(duì)不同規(guī)模的環(huán)節(jié)來說總是相似或一脈相承的，這使元素豐度的成礦學(xué)意義絕不僅僅局限于宏觀領(lǐng)域或戰(zhàn)略層面。比如，以全球地殼豐度為背景，地球化學(xué)省作為最大的一級(jí)異常，必然經(jīng)歷了地球早期歷史中的分異作用，或大規(guī)模的巖漿、沉積、變質(zhì)與混合巖化作用的改造;省內(nèi)發(fā)育的各種成礦區(qū)帶則為區(qū)域地球化學(xué)異常，其地殼平均化學(xué)成分顯然異于作為區(qū)域異常背景的地球化學(xué)省;這樣，區(qū)域異常又是局部異常(礦致異常)的背景;到了礦床尺度，盡管成礦地球化學(xué)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜或種類多種多樣，如典型的水-巖反應(yīng)、熱液蝕變、蒸發(fā)鹽的沉淀富集、沉積礦床的形成以及金屬元素的表生富集作用等，但巖體含礦的首要原因似乎仍然在于對(duì)具有較高背景值的原始基質(zhì)的地球化學(xué)繼承，取決于成礦作用所損耗的圍巖或底層巖石及其演化發(fā)展的程度[26-29]，亦即元素的豐度和豐度比值(反映預(yù)富集程度)。許多地區(qū)可直接觀察到圍巖原始成分影響礦體成分的明顯標(biāo)志，如含礦石英脈交切圍巖使之富集多種金屬元素;硫化物礦床與變質(zhì)基性火山巖或地殼重熔花崗巖演化的成因及接觸關(guān)系等[29]。進(jìn)一步縮小觀測(cè)尺度，還會(huì)發(fā)現(xiàn)諸如離子吸附[1]等過程也服從質(zhì)量作用定律。當(dāng)化合價(jià)一定時(shí)，水體中的離子濃度愈大，受帶異電膠體的吸附作用愈強(qiáng)。

總之，成礦作用的最基本單元是元素，而豐度對(duì)于元素的富集成礦具有數(shù)量上的深刻約束?；蛟S正如趙博[30]所強(qiáng)調(diào)的那樣，金屬的富集成礦是其在地球不同圈層、不同地球化學(xué)塊體、不同時(shí)代、不同巖石類型、不同相或集合體、不同礦物以及不同賦存介質(zhì)之間分配累積的結(jié)果，然而一旦分配完成，豐度或重新成為制約元素地球化學(xué)性質(zhì)或行為的主要因素之一，即存在質(zhì)量作用的“重演律”。

2 性質(zhì)反作用于質(zhì)量約束

元素的量和質(zhì)以及它們之間排列組合的差別[30]被認(rèn)為是控制礦床類別和規(guī)模的“基因”。通過質(zhì)量作用效應(yīng)(mass action effect)，豐度在很大程度上決定了元素的地球化學(xué)性質(zhì)或行為，而這種性質(zhì)或行為對(duì)其虧損或增益往往起到一定反作用，因此“離開性質(zhì)談豐度”一如“離開豐度談性質(zhì)”是不可想象的。不妨將元素的地球化學(xué)性質(zhì)(行為)與元素本身固有的化學(xué)性質(zhì)分開。元素本身的化學(xué)性質(zhì)(如電負(fù)性、離子電位、生成焓、相容性等)固定，元素豐度相對(duì)固定，但在外界地質(zhì)-地球化學(xué)條件(如T-P、fO2、fS2、流體組分及其活度等)影響下的元素地球化學(xué)行為(如電價(jià)、分配系數(shù)、富集系數(shù)、變異系數(shù)等)不確定性很大甚至難以把握，對(duì)其討論應(yīng)充分考慮介質(zhì)環(huán)境的影響。

對(duì)于第一類反作用(即元素本身的化學(xué)性質(zhì)對(duì)其集散分布的影響;相應(yīng)地，第二類反作用是指元素的地球化學(xué)性質(zhì)對(duì)其集散分布的影響[30])，舉例來說:趙波等[31]認(rèn)為，大多數(shù)元素的富集成礦或多或少都會(huì)經(jīng)歷流體(巖漿-熱液)的搬運(yùn)或遷移過程，而離子電位(勢(shì))正是影響溶液中元素存在形式和遷移能力的重要控制因素。Raisback[32]認(rèn)為，離子勢(shì)越大，該離子吸引電性相反的粒子或者排斥電性相同的粒子的能力就越強(qiáng)。離子勢(shì)較小的陽離子比離子勢(shì)較大的陽離子將更容易與水分子帶負(fù)電的一端發(fā)生反應(yīng)。地球表面的化學(xué)風(fēng)化以及地幔與地殼的分離作用是一個(gè)大致相同的過程，即一個(gè)低或高離子勢(shì)的硬陽離子和過渡陽離子與具有中等離子勢(shì)的陽離子相分離的過程，這直接影響了豐度的 (局部)虧損或增益。Laznicka[33]發(fā)現(xiàn)，元素形成巨型礦床的能力確實(shí)與其克拉克值有關(guān)，但主要原因仍在于金屬在地殼演化各個(gè)階段的相容性或親和性。對(duì)此，Brimhall[26]提出，大多數(shù)礦石的形成過程源于地幔分異作用的擴(kuò)大或重演，伴隨部分熔融作用，金屬作為不相容元素釋放出來，嗣后經(jīng)由巖漿作用成為大陸地殼的一部分，暗示地殼豐度反映了元素的分異演化信息。蔣敬業(yè)等[34]強(qiáng)調(diào)，對(duì)某種巖石類型有著相似的相容性或分配趨勢(shì)的元素易于形成共生組合，這種共生組合中的元素通常在該巖石中具有較高的豐度;同時(shí)，元素在不同巖石中的平均含量又決定其局部背景值，這對(duì)于巖體含礦性評(píng)價(jià)和異常解釋十分重要。另外，由于金屬氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓普遍小于硫化物的生成焓，因此前者在水鹽流體或硅酸鹽熔體中較為穩(wěn)定，這很大程度上決定了元素在兩相間的分配行為，即豐度比值。

現(xiàn)以礦床分帶為例說明第一、二類反作用的耦合。研究表明，礦質(zhì)沉淀序列通常是溶劑組分、溫度、壓力、配位體穩(wěn)定性、水-巖反應(yīng)、礦物自由能、礦物硬度、金屬原子量、多期次熱液事件或流體混合、礦物揮發(fā)性、電極電位等因素的復(fù)雜函數(shù)。研究者曾根據(jù)二硫化物的穩(wěn)定性，經(jīng)質(zhì)量作用定律校正后，給出了熱液礦床金屬分帶的基本序列:Fe-Ni - Sn -Cu -Zn -Pb -Ag -Au -Sb -Hg。在以H2S 為主要硫化物相的氯化物溶液中，礦物MaSb的溶解-沉淀可以表示為:在給定溫壓條件下，將∑m0定義為金屬M(fèi) 不同配位體總和的飽和濃度，當(dāng)M 的實(shí)際金屬濃度∑m 大于∑m0時(shí)就會(huì)發(fā)生沉淀，或當(dāng)成礦作用起始階段某金屬溶液的最小濃度∑m 越接近于∑m0時(shí)，其在分帶序列中就越早發(fā)生沉淀。Helgeson[35]相信，這實(shí)際上也是質(zhì)量作用效應(yīng)的一種表現(xiàn)，說明濃度或克拉克值較大的元素先沉淀 (常作為主成礦元素)，較小的后沉淀(以類質(zhì)同象等形式分散進(jìn)入先沉淀礦物的可能性增大，或形成伴生礦物)，礦床分帶由此形成。Susak 等[36]進(jìn)一步提出，為多因素所控制的× Qion，其中QE稱為環(huán)境項(xiàng)(environmental term)、Qmin為礦物項(xiàng)(mineral term)、Qion為溶解離子項(xiàng)。

如表1，容易將硫化物礦物按其化學(xué)計(jì)量(a、b、q)差異分成若干組，這樣，外界理化條件(pH、fO2、aH2S、aH2O)的變化將以同樣的作用或力度對(duì)組內(nèi)所有礦物施加影響。如溫度只能決定該組礦物在分帶序列(zoning sequence)中的大致位置或沉淀時(shí)間，但無法確定單個(gè)礦物在實(shí)際分帶序列的位置。同一組內(nèi)的礦物分帶序列與介質(zhì)環(huán)境QE無關(guān)，然而環(huán)境相QE的改變則對(duì)不同分組的礦物分帶序列有重要影響，正是這種組際效應(yīng)(interclass effect)導(dǎo)致實(shí)際分帶序列有時(shí)成為上述“基本序列”的特例甚至反例。如對(duì)于MVT 型Pb -Zn 礦床，方鉛礦和閃鋅礦的沉淀序列與介質(zhì)pH 值的變化無關(guān);但是當(dāng)黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦同時(shí)出現(xiàn)時(shí)則否，這是因?yàn)辄S銅礦與后兩者有組別之分(interclass discrepancy)，即不同的外界理-化條件對(duì)不同分組施加不同影響。在同一分組內(nèi)，礦物的分帶沉淀序列只與Qmin×Qion有關(guān)。然而除非礦物組分明顯不同于其純凈相;否則，Qmin取值大約為1，這是因?yàn)榈V物相僅為金屬硫化物活度的函數(shù)(前提是在給定T、P 條件下(純凈)礦物計(jì)量比例保持標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。盡管未考慮金屬硫化物的組別差異，但在決定礦物分帶序列的諸多因素中，Qmin的重要性十分有限;Qion實(shí)際上是控制組內(nèi)分帶序列的主導(dǎo)因素，Qion反映了水溶液中金屬氯化物絡(luò)合物、含Cl-配陰離子等變量的化學(xué)特征，這對(duì)決定同一分組的沉淀序列(∑mi)意義重大。氧化物、硒化物、砷化物、銻化物、碲化物等礦物的分帶形成情形也相仿。

表1 按礦物計(jì)量學(xué)及水溶液中金屬離子電價(jià)劃分的簡(jiǎn)單硫化物礦物分帶組合(據(jù)Susak 等[36])Table 1 An illustration of zoning classes of simple sulfides based on mineral stoichiometries and charge of the aqueous metal ion

本例中，質(zhì)量作用效應(yīng)表現(xiàn)為不同金屬的∑m/∑m0值越接近于1，越早發(fā)生沉淀;∑m0的大小則受制于第二類反作用，即由外界環(huán)境所控制的元素地球化學(xué)行為只有在“組別差異”存在前提下才能反作用于質(zhì)量約束;同一分組的∑m0主要與溶解離子本身的化學(xué)性質(zhì)(第一類反作用)有關(guān)。

總之，由于性質(zhì)因素的反作用，元素必須藉著以“數(shù)量×質(zhì)量”為基礎(chǔ)的綜合優(yōu)勢(shì)才能獲得成礦富集的“主動(dòng)權(quán)”，兼顧元素的質(zhì)和量是探討元素豐度成礦學(xué)意義的基本前提。比如，云英巖化通常產(chǎn)于高度分異花崗巖的頂上帶部位，呈帽狀、層狀產(chǎn)出，侵位深度約為3 ～5 km，常富集Cl、B、F 等揮發(fā)性組分;云英巖化及云英巖本身對(duì)于尋找與花崗巖類有關(guān)的Sn、W、U、Mo、Be、Bi、Li、Nb、Ta、HREE、F 等礦床具有重要意義，但導(dǎo)致其成礦專屬性的原因卻存在爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，促使這些揮發(fā)分和微量元素在殘余熔體中富集的主因應(yīng)在于原地結(jié)晶分異演化;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，成礦源巖本身即存在Sn -W -U -F、堿金屬、B (與巖漿侵入某些蒸發(fā)巖相有關(guān))等元素的超常富集。Pirajno[15]認(rèn)為，有必要調(diào)和這兩種認(rèn)識(shí):先繼承、后分異。張德會(huì)等[37]還指出，既考慮元素的富集系數(shù)(數(shù)量)又考慮其變異程度(質(zhì)量)的乘積值是評(píng)價(jià)巖漿巖成礦潛力的重要刻畫。于蕾等[38]注意到，元素的分類方案有二:一是針對(duì)已知的共性元素組合描述其數(shù)量差異;二是將元素按照某一地球化學(xué)指標(biāo)上的數(shù)量級(jí)差異進(jìn)行歸類，并為此尋求合理的地質(zhì)解釋或成因推理。

3 元素豐度與成礦物質(zhì)來源

筆者認(rèn)為，元素豐度對(duì)礦床形成的影響主要取決于成礦對(duì)物質(zhì)來源的依賴，依賴形式是從豐度全量到有效分量、從靜態(tài)物源到動(dòng)態(tài)物源。

趙博等[30]指出，元素存在狀態(tài)的差異決定了其釋放的難易程度，禁錮在造巖礦物晶格中的微量元素，即便具有較高的源巖豐度(全量)，甚至在此基礎(chǔ)上分異出一些低緩異常，但因其處于分散-半分散的賦存狀態(tài)，導(dǎo)致可被流體利用的化學(xué)活動(dòng)態(tài)的有效分量有限，對(duì)成礦意義不大。元素在介質(zhì)中的存在形式不同，對(duì)找礦的指示意義亦不同，通過相態(tài)分析容易剔除或抑制與成礦無關(guān)狀態(tài)的豐度分量[39]，這大大提高了礦與非礦地質(zhì)體和化探異常的判定成功率。相態(tài)分析亦為利用表生條件(地表疏松層)下物質(zhì)組分和存在形式研究其原生狀況提供了可能，因?yàn)楫惓Ｔ貜牡V源層經(jīng)過搬運(yùn)遷移到匯水盆地固定下來，其存在形式(活動(dòng)態(tài))與礦源層的原始狀態(tài)(有效相態(tài))或多或少具有一定的繼承性。如膠東地球化學(xué)塊體中Au 的豐度為4.5 ng·g-1，其有效分量和無效分量比例相當(dāng)，分別為2.1 和2.4 ng·g-1;有效分量又分為水提取金、吸附金、自然金、氧化物包裹金、碳酸鹽包裹金和硫化物金等表生賦存形式?？傊?，必須明確元素豐度的成礦學(xué)意義并不在于源巖中元素的全量，而在于易被成礦過程利用的活動(dòng)態(tài)分量(有效相態(tài))，且活動(dòng)態(tài)物質(zhì)的含量比例越高對(duì)成礦越有利。

為此，戚長謀[40]提出了元素狀態(tài)豐度(state abundance of element)的概念，認(rèn)為對(duì)地球及宇宙固體部分來說，其存在狀態(tài)主要表現(xiàn)為不同的礦物相。以Au 為例，王學(xué)求等[41]進(jìn)一步補(bǔ)充道:Au 的電離勢(shì)極高，難以氧化，與所有化合劑形成化合物的不穩(wěn)定性，決定了它在自然界主要呈自然金屬狀態(tài)存在，人們習(xí)慣將其列入惰性元素。但大量的研究又發(fā)現(xiàn)Au 是很容易遷移的。這兩種觀點(diǎn)在一定程度上都是正確的，因?yàn)锳u 確實(shí)既有惰性的一面，又有活動(dòng)性的一面。Au 的化學(xué)活動(dòng)性、溶解、遷移取決于硫的絡(luò)合物、氯的絡(luò)合物和有機(jī)絡(luò)合物，但在各種化合物或生物對(duì)Au 的溶解和轉(zhuǎn)化過程中，金顆粒的大小是至關(guān)重要的因素之一。極細(xì)的納米金易于溶解，而相對(duì)粗顆粒金卻比較穩(wěn)定，不易被溶解與遷移。粗粒Au 由于具有化學(xué)上的穩(wěn)定性和密度大，不易被遠(yuǎn)距離搬運(yùn);而呈高度分散形式存在的超微細(xì)亞微米和納米金，在物理上會(huì)被水懸浮和氣體等營力發(fā)生物理搬運(yùn)，也可以與自然界硫、氯和有機(jī)質(zhì)形成絡(luò)合物以化學(xué)方式遷移。這種超微細(xì)金(包括微粒Au、膠體Au 和亞微米至納米級(jí)Au 顆粒)具有極強(qiáng)的物理和化學(xué)活動(dòng)性，幾乎能被各種營力作長距離搬運(yùn)，最終形成大規(guī)模Au 地球化學(xué)異常。這被認(rèn)為是Au 地球化學(xué)省成因的微觀解釋。

另一方面，成礦物質(zhì)來源又可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。前者考慮礦區(qū)周圍的地層、巖體或深部的地殼、地?；驇r漿房中成礦元素的高豐度背景，認(rèn)為成礦元素豐度較高的或者初步富集的地質(zhì)體，被稱為礦源層甚或礦胚。筆者認(rèn)為，成礦作用對(duì)靜態(tài)物源的依賴應(yīng)該是以花崗巖類的含礦性或成礦專屬性、豐度有效分量這兩種形式直接表現(xiàn)出來的。動(dòng)態(tài)物源則如傳輸帶原理一樣，板片通過A 型或B 型俯沖作用將成礦物質(zhì)源源不斷地提供給成礦系統(tǒng)，致使能夠在低成礦元素背景下形成超乎想像的巨型礦床。比如蘊(yùn)藏有108t Cu 的智利Chuquicamata 雜巖體的形成至少需要淋濾2.5 ×109t的火山島弧物質(zhì)，其中Cu 的源區(qū)豐度必須高達(dá)80×10-6，即50 km×10 km×10 km 的物質(zhì)體積，假定淋濾效率＜30%，則該體積增至50 km ×10 km×30 km，如此巨量的Cu 被重新分配在一個(gè)寬度只有10 km 的巨型雜巖體成礦帶內(nèi)，靜態(tài)物源的提法顯然無法解釋。作為世界上最大的錫礦床，玻利維亞Llallagua 礦床曾為全球市場(chǎng)提供了＞50萬t 的Sn，如果將原生暈中的Sn 計(jì)算在內(nèi)，則該礦床的儲(chǔ)錫量至少為200 萬t，其絕大部分產(chǎn)在出露面積約為1 km2的筒狀巖株中。假定Sn 的地殼豐度為2.5 ×10-6、淋濾效率＜30%，則成礦至少需要4 km×10 km×30 km 巖塊體積的物質(zhì)供應(yīng)。

可見，動(dòng)態(tài)物源考慮了成礦物質(zhì)供應(yīng)的效率因素[42]。如果為元素豐度所反映的有限的成礦物質(zhì)分散在較大的空間范圍內(nèi)，那么就無法形成礦床;但是當(dāng)相同數(shù)量的成礦物質(zhì)被動(dòng)態(tài)運(yùn)移并聚集在很小的空間范圍時(shí)則易于成礦。Vigneresse[20]提出，巖漿混合(擴(kuò)散?)作用平滑了各組分間的濃度梯度，導(dǎo)致體系自由能(-ΔG)降低、熵(ΔS)增大。Pirajno[15]則報(bào)道稱，諸如As、Sn、Zr、Sr、W、Mo 等元素的礦化富集很可能與高溫鐵鎂質(zhì)巖漿侵入頂部長英質(zhì)巖漿房過程中的不同相態(tài)和組分的混合或擴(kuò)散作用有關(guān)，這同樣是一種動(dòng)態(tài)物源。

4 地球化學(xué)繼承性研究

4.1 時(shí)間繼承

前已述及，地殼豐度與全球儲(chǔ)量之間存在著清晰的線性關(guān)系，因此累積儲(chǔ)量的時(shí)間分布型式很可能反映了地殼豐度的時(shí)間分布型式。

Veizer 等[43]提出，地質(zhì)體(如礦物巖石、礦床、地質(zhì)構(gòu)造)處于永無止境的生/滅循環(huán)中，使得地質(zhì)過程的時(shí)間分布模式類似于生物物種的年齡結(jié)構(gòu)，可以用群體動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行描述。如圖2a，石油的生/滅速率大致相當(dāng)，僅在志留紀(jì)和泥盆紀(jì)出現(xiàn)了小幅震蕩，其半壽命期為～87 Ma。煤儲(chǔ)量的時(shí)間分布特征則暗示隨著時(shí)間的推移，破壞的速率加大，但早期形成的儲(chǔ)量得以保留;晚古生代出現(xiàn)了一個(gè)成煤高峰期，這之后的半壽命期為～265 Ma;由于半壽命期較長，時(shí)至今日晚古生代的煤儲(chǔ)量仍未消耗殆盡，否則其時(shí)間分布型式必然與石油類似。天然氣的分布明顯具有復(fù)合的特征，其在古生代中期的循環(huán)速率(生/滅比例)與這一時(shí)期的石油類似，然而從中生代到新生代循環(huán)速率降低(斜率趨于平緩，半壽命期增至～120 Ma，成藏多或保存好、破壞少);晚古生代時(shí)期天然氣儲(chǔ)量較之前和較之后均保存良好。如圖2b，金屬累積儲(chǔ)量的時(shí)間分布型式與圖2a 有同有異，金屬的累積儲(chǔ)量明顯被1.5 Ga (古元古代)的某次地質(zhì)事件所截?cái)啵P者稱之為元古代反轉(zhuǎn)(inversion)。反轉(zhuǎn)之后，從Cr 到Al 累積儲(chǔ)量的時(shí)間斜率逐漸陡峭(循環(huán)速率快、半壽命期降低、新增儲(chǔ)量減少、破壞力度加大)，這種情形與煤和石油生滅循環(huán)的規(guī)律非常相似，即反轉(zhuǎn)之前的儲(chǔ)量占據(jù)現(xiàn)今儲(chǔ)量的絕大部分，反轉(zhuǎn)之后更為穩(wěn)定的大陸構(gòu)造環(huán)境則有利于這些儲(chǔ)量的保藏，這也有可能反映了現(xiàn)今大陸地殼克拉克值的時(shí)間繼承規(guī)律。

圖2 有機(jī)礦產(chǎn)(a)和金屬礦產(chǎn)(b)全球累積儲(chǔ)量的年齡分布型式(據(jù)Veizer 等[43])Fig.2 Cumulative percent of present-day global reserves of organic (a)and metal minerals (b)

Al 的循環(huán)速率最快，半壽命期僅為～40 Ma，元古代反轉(zhuǎn)之后～45 ±5 個(gè)半壽命期即可將早期形成的富Al 礬土礦儲(chǔ)量消耗殆盡;相反，Cr 的循環(huán)速率最慢，其斜率幾乎為0，因此將反轉(zhuǎn)之前的儲(chǔ)量保存完好，現(xiàn)今絕大部分的Cr 儲(chǔ)量均賦存于新太古代—古元古代侵入穩(wěn)定克拉通(地盾)地區(qū)的層狀超鎂鐵質(zhì)雜巖體中，這種穩(wěn)定地盾則被認(rèn)為具有最緩慢的循環(huán)速率。至于其他元素，隨著循環(huán)速率的依次增高(斜率越陡)，其對(duì)反轉(zhuǎn)之前儲(chǔ)量的“記憶”越模糊，原因要么是因?yàn)樾略鰞?chǔ)量減少，要么是已有儲(chǔ)量的保存條件差，總之破壞作用大于建設(shè)或繼承。元古代反轉(zhuǎn)之前的時(shí)間分布則呈現(xiàn)出驟降趨勢(shì)，意味著金屬儲(chǔ)量在反轉(zhuǎn)之前的時(shí)間范圍內(nèi)不約而同地迅速增長。大陸地殼在這段時(shí)間(從新太古代—古元古代， ～1.75±0.25 Ga)逐漸增生并達(dá)到現(xiàn)今規(guī)模，這對(duì)儲(chǔ)量保存十分有利。當(dāng)然，并非所有的成礦學(xué)問題都可以通過元素豐度得到解釋，金屬儲(chǔ)量的時(shí)間、空間分布規(guī)律本身就是一個(gè)極其復(fù)雜的問題，它所涉及到的問題已絕不是一個(gè)“元素豐度”的問題了。不過就全球尺度而言，豐度與儲(chǔ)量(或豐度對(duì)數(shù)與儲(chǔ)量對(duì)數(shù))之間的線性關(guān)系卻是毋庸置疑的[4-5，9-10]，本節(jié)的討論只是對(duì)這一基本原理作適當(dāng)延伸。但對(duì)于“地殼豐度的時(shí)間繼承是否與金屬累積儲(chǔ)量的時(shí)間繼承同步、等比例”等實(shí)際問題，在缺少其他地質(zhì)證據(jù)的前提下筆者不輕易下結(jié)論，有關(guān)論述僅作參考。

儲(chǔ)量形成及構(gòu)造演化的歷史可劃分為5 幕。

第1 幕:綠巖帶構(gòu)造型式在太古代達(dá)到高潮，在古元古代則被削弱;對(duì)應(yīng)于熱液型Au 礦床、火山沉積Algoma 型Fe 礦床、塊狀硫化物Zn、Cu 礦床的成藏高峰期。第2 幕:克拉通化階段。部分與綠巖帶重疊，但最終替代之;對(duì)應(yīng)于化學(xué)沉積型Fe-Mn 礦床、碎屑沉積型Au、U 砂礦的成礦高峰;大陸地殼的增生及克拉通化在～2.5 ±0.5 Ga 時(shí)達(dá)到高潮，～1.75 ±0.25 Ga 時(shí)的面積已十分接近現(xiàn)今大陸地殼。第3 幕:裂谷階段。距今～1.8 ±0.3 Ga 時(shí)，對(duì)先前已被克拉通化的大陸地殼產(chǎn)生最深刻影響，并伴隨著劇烈的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山和侵入活動(dòng)。這一時(shí)期典型的儲(chǔ)量類型為:化學(xué)沉積成因基性金屬(Pb、Zn ＞Cu)礦化、與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體有關(guān)的熱液礦床、火山沉積成因Mn 礦床、上覆于活化基底的熱液型或不整合型(unconformity)U 礦床，以及這些礦床類型的變質(zhì)產(chǎn)物，等等。第4 幕:在長達(dá)～1.7±0.1 Ca 到0.9(0.6)Ga 的時(shí)間跨度范圍內(nèi)，產(chǎn)生了大量中—新元古代克拉通構(gòu)造，堿性火山、侵入巖漿活動(dòng)劇烈，但未見鐵鎂質(zhì)-中性巖漿巖及其伴生的金屬礦化廣泛發(fā)育。不同成因的礦床，特別是對(duì)全球儲(chǔ)量貢獻(xiàn)較大的巨型—超巨型礦床，在這一時(shí)期普遍缺失，很可能是因?yàn)楸４嬖诳死ǔ练e蓋層中的外生成因礦床貢獻(xiàn)了當(dāng)時(shí)金屬儲(chǔ)量的絕大部分，如不整合型U、Mn、Cu 礦等，嗣后因風(fēng)化作用導(dǎo)致儲(chǔ)量流失。第5 幕:顯生宙階段。與古生代造山帶花崗巖類侵入體有關(guān)的熱液型多金屬礦床逐漸增多，成因(子)類型亦不斷多樣化。這樣，蘊(yùn)藏在元古代超級(jí)大陸地殼中的巨大金屬儲(chǔ)量經(jīng)過后期地質(zhì)作用的破壞和分散，以及第4 幕的短暫休眠之后，隨著廣泛的板塊運(yùn)動(dòng)、巖漿-熱液活動(dòng)的加劇，至此又被繼承和重組了。由此，我們也很難相信克拉克值與儲(chǔ)量之間的線性關(guān)系在不同的地球動(dòng)力學(xué)背景條件下仍然保持一致，大陸地殼豐度的時(shí)間繼承規(guī)律可能比想像中更復(fù)雜。

4.2 空間繼承

Xie 等[44-45]提出，地球化學(xué)塊體(geochemical blocks)是指地殼中某種或某些元素具有高豐度的巨大巖塊，厚度假定為1 000 m(接近許多典型礦床的勘探深度)，同時(shí)約定巖塊的出露面積必須大于等于地球化學(xué)省的范圍(1 000 ～10 000 km2)。這些套合的塊體模式是地幔物質(zhì)分異形成陸殼物質(zhì)后，由于陸殼物質(zhì)的不均勻性以及演化至今集時(shí)間、空間四維一體的總的顯示;可用于追蹤金屬物質(zhì)濃集的趨勢(shì)，從而來追索巨型礦床的成礦遠(yuǎn)景地段，尤其是“最后階段”形成礦床的成礦物質(zhì)供應(yīng)源、濃集的路徑和成礦場(chǎng)所等。地球化學(xué)塊體與地殼豐度在大區(qū)域尺度上分配的不均一性有關(guān)，因?yàn)闊o論是對(duì)不同規(guī)模的塊體還是對(duì)同等規(guī)模的塊體或構(gòu)造單元，它們的元素豐度背景是有顯著差異的。事實(shí)上，人們很難從成礦過程、成礦環(huán)境和成礦條件來辨認(rèn)大型礦床與一般礦床的差異，統(tǒng)計(jì)顯示，某種類型的礦床譬如斑巖銅礦，其巨型礦床出現(xiàn)的幾率要大大高于其他類型的銅礦，在對(duì)巨型斑巖銅礦和小型斑巖銅礦系統(tǒng)的定性的區(qū)分上沒有絲毫的準(zhǔn)則可循，并且超大型斑巖銅礦床與一般規(guī)模的斑巖礦床在解剖學(xué)上沒有特別之處。如果發(fā)現(xiàn)不了任何控制巨型礦床的特殊的區(qū)域與局部因素情況下，那么就無法回避這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn)式真理:即對(duì)礦床所在地點(diǎn)供應(yīng)特大數(shù)量的金屬是形成巨型礦床的基本要求。不同陸核中同一種巖石類型具有不同的化學(xué)和同位素特征，但同一陸核、不同時(shí)代的巖石卻具有較為相似的地球化學(xué)特征，即新、老巖石具有地球化學(xué)演化的繼承性。同一地質(zhì)體上的這種地球化學(xué)繼承性也包括物質(zhì)成分的繼承，物質(zhì)成分量(豐度)眾寡的差異在相同的成礦環(huán)境中往往形成礦床規(guī)模大小不同的礦床(礦集區(qū))?？傊?，根據(jù)(區(qū)域)地殼豐度空間分配的不均一性及其逐步濃集趨勢(shì)，易于迅速掌握全局，逐步縮小靶區(qū)。

饒有興趣的是，不同尺度規(guī)模地球化學(xué)塊體異常的套合結(jié)構(gòu)與Koch 分形曲線(設(shè)想一個(gè)邊長為1的等邊三角形，取每邊中間的1/3，接上去一個(gè)形狀完全相似的但邊長為其1/3 的三角形，結(jié)果是一個(gè)六角形?，F(xiàn)在取六角形的每個(gè)邊作同樣的變換，即在中間1/3 接上更小的三角形，以此重復(fù)、直至無窮，其外形變得越來越細(xì)微曲折，甚至接近理想化的雪花)的起伏變化十分相似(圖3)，這一方面暗示著礦質(zhì)濃集的分形動(dòng)力學(xué)成因，另一方面告訴人們:Xie 等[45]之所以倡導(dǎo)超低密度地球化學(xué)塊體填圖方法，似乎也進(jìn)行了這樣的考量:如果要精確測(cè)量Koch 曲線幾乎需要無窮多的且無限小的線段進(jìn)行量度，而隨著觀測(cè)尺度的增大，Koch 曲線必然不厭其煩的展示自己新的細(xì)部，但如果用尺度較大的線段進(jìn)行量度，雖然暫時(shí)不能精確知道曲線變化的各種細(xì)節(jié)，卻很快確定出其頂點(diǎn)的位置，并獲知其大致形狀，避免迷失于細(xì)節(jié)(lost in details)。同樣道理:尋找大型-超大型礦床可能并不需要太多的信息，因?yàn)椴煌蟮貥?gòu)造單元(或地球化學(xué)塊體)在其太初形成時(shí)就存在金屬豐度的差異，并且這種差異性可以在后期演化階段繼承和延續(xù)下去，大型礦床的形成即要求金屬的地殼豐度在大區(qū)域尺度上顯著增高并逐級(jí)濃集[46];相反，大量地質(zhì)-地球化學(xué)信息可能僅有助于發(fā)現(xiàn)和解釋一些中-小型礦床，如此一來，成礦金屬的源區(qū)(巖)豐度就只能扮演起“參照基準(zhǔn)”的陪襯角色，其成礦學(xué)意義也就無法顯明，這很值得我們深思。

地殼豐度大區(qū)域分配的不均一性雖然提供了成礦所需的巨量物質(zhì)來源，但充足的物質(zhì)供應(yīng)只是形成大型、超大型礦床的必要條件，每個(gè)地球化學(xué)塊體并不一定都有與之對(duì)應(yīng)的礦集區(qū)[46]。如揚(yáng)子地塊西南緣的Cu 多金屬地球化學(xué)異常以峨眉山玄武巖地幔柱區(qū)域?yàn)橹黧w，與玄武巖中Cu 的背景值高有關(guān)，但僅分布少量小型玄武巖Cu 礦床。劉大義等[47]以6 ×10-6含量圈定的Sn 地球化學(xué)塊體面積占全國占整個(gè)掃面計(jì)劃覆蓋面積的10%，而在8 ×10-6、10 ×10-6級(jí)次所圈出的Sn 地球化學(xué)子塊體占的比率約為7%和5%。也就是說，這樣的子塊體出現(xiàn)的幾率只有0.07 和0.05，對(duì)于利用8×10-6、10 ×10-6含量級(jí)次Sn 的地球化學(xué)塊體成礦率0.205%和0.208%所預(yù)測(cè)的中國錫的資源潛力，換算成概率只有7% ×0.205% =0.014 35%和5% ×0.208% =0.010 40%，這種成礦事件發(fā)生的幾率只有萬分之1.435 和1.040，但如此小概率的成礦事件還是發(fā)生了!表面上看，質(zhì)量作用效應(yīng)似乎很難解釋，但不排除有的礦床可能隱伏在地表之下，其上方為厚層運(yùn)積物，或?yàn)槌傻V后的火山巖或沉積巖所覆蓋;有的礦床的物質(zhì)直接來源于深部下地殼或上地幔，有些可能剝蝕到了尾部?？傊?，由于半出露、弱化或掩蔽現(xiàn)象的廣泛存在，地球化學(xué)塊體內(nèi)所蘊(yùn)藏的金屬量及資源潛力可能會(huì)被低估。

圖3 局部、區(qū)域和省級(jí)地球化學(xué)異常三級(jí)嵌套與Koch 曲線對(duì)比Fig.3 Comparison of local，regional and provincial geochemical anomalies and Koch fractal line

按照萬天豐[48]的精辟論述，中國大陸揚(yáng)子板塊的南、北部是在青白口紀(jì)(四堡期)拼合起來的。北揚(yáng)子板塊以發(fā)育Cu、Fe、Au 和Hg 等礦床為特征;南揚(yáng)子板塊則以形成Sn、Pb、Zn 和Sb等礦床為特征，又被稱為錫板塊。南揚(yáng)子板塊盡管也可以出現(xiàn)W 礦床，但規(guī)模和數(shù)量十分有限，而華夏板塊富集的W 礦儲(chǔ)量占全球的一半以上，又被稱為W 板塊，同時(shí)伴生Pb、Zn、Ag、Cu、Au、U和稀土等重要礦床以及許多低溫?zé)嵋悍墙饘俚V床。中國大陸多數(shù)地區(qū)的W、Sn 都相當(dāng)貧乏，只有華夏板塊富W、南揚(yáng)子板塊富Sn，但在東北地區(qū)的佳木斯、大興安嶺、敦煌-阿拉善和準(zhǔn)格爾卻發(fā)現(xiàn)了一些中-小型W -Sn 礦床，暗示這些小地塊在其地質(zhì)歷史的早期可能與華夏板塊、南揚(yáng)子板塊處在比較接近的位置。然而，由于地塊多次發(fā)生大幅度的運(yùn)移和強(qiáng)烈的碰撞作用、殼內(nèi)和殼幔之間經(jīng)常發(fā)生滑脫以及多期板內(nèi)構(gòu)造變形作用的影響，成礦元素的原始富集規(guī)律早已改變，使得地塊的成礦元素分布變得復(fù)雜多樣(如科維亞特科夫斯基[6]指出，平均含量(豐度)加上其變化幅度代表元素存在的分散形式，異常高的含量代表其存在的集中形式)，有時(shí)甚至給人一種缺乏規(guī)律性的感覺，但這并不否認(rèn)與地球化學(xué)繼承性有關(guān)的金屬初始豐度的控礦意義。

豐度的地球化學(xué)繼承性也意味著質(zhì)量作用效應(yīng)的傳遞。那么，能否對(duì)巨型礦床進(jìn)行定位預(yù)測(cè)或繞過小型礦床直接勘查巨型礦床呢?相信答案是否定的!Laznicka[33]強(qiáng)調(diào)，如果大多數(shù)巨型礦床是由大小不同的礦床組成的礦石類型之?dāng)?shù)量峰值的話，那么發(fā)現(xiàn)巨型礦床的機(jī)會(huì)就是統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的，只能隨著更多中-小型礦床的發(fā)現(xiàn)使發(fā)現(xiàn)巨型礦床的幾率增大?？辈榇笮偷V床好比釣魚，垂釣的地方必須是魚想要去的地方，這樣才有可能釣到一條大魚。由于(區(qū)域)地殼豐度空間分配的不均一性，大型礦床的形成必須建立在特定的地球化學(xué)塊體基礎(chǔ)上，但這正是“魚想要去的地方”;反過來，一旦有了這樣的塊體，則不難形成某些金屬的大型礦集區(qū)，注意:不是大型礦床。原因在于:成礦過程，特別是大型-超大型礦床的形成，很可能先依賴于物質(zhì)的巨量供應(yīng)，后依賴于物質(zhì)的有效重組[30](類比分形動(dòng)力學(xué)方程后期的周期分叉-混沌行為[49])，這一過程孕育著質(zhì)量作用效應(yīng)的不確定性。正如Cox[50]所強(qiáng)調(diào)的那樣，如果沒有高效的富集(向上分叉[49])機(jī)制，即便是最有利的成礦構(gòu)造環(huán)境、高豐度背景也只能產(chǎn)出一個(gè)面積巨大、低品位的異常，而不是礦床。

4.3 成因繼承

前已述及，時(shí)間、空間、地質(zhì)-地球化學(xué)作用是一切地質(zhì)現(xiàn)象的本質(zhì)和核心，故元素豐度的地球化學(xué)繼承性除了時(shí)間繼承、空間繼承，還應(yīng)包括成因繼承。對(duì)此，劉峰等[51]提出了元素豐度關(guān)系三定律，用以判別巖石成因。(1)對(duì)于分離作用過程:元素豐度(x，y)互呈冪函數(shù)關(guān)系y = AxR。其中，R 為豐度常數(shù)，A 為相常數(shù)，該式適用于一切分離作用。(2)平衡部分熔融作用過程:元素豐度(x，y)互呈分式線性函數(shù)關(guān)系y/y0= (a + bx/x0)/(c+dy/y0)。其中，x、y 為幔源原始巖漿元素豐度，x0、y0為地幔巖元素豐度，a、b、c、d 為豐度常數(shù)。(3)對(duì)于二元混合作用:元素豐度(x，y)互呈分式線性函數(shù)關(guān)系y = (a+bx)/(c+dx)。其中，x，y 為巖石中的元素豐度，a、b、c、d 為豐度常數(shù)，豐度常數(shù)與總分配系數(shù)D(x，y)無關(guān)，只與兩已知巖石的元素豐度(x1，y1;x2，y2)有關(guān)。限于篇幅，關(guān)于豐度常數(shù)的計(jì)算方法這里不再贅述，詳見文獻(xiàn)[51]。

譬如，為證明川北砂巖是兩端員沉積混合過程產(chǎn)物，可任取兩樣品分析數(shù)據(jù)(單位10-6)中的Tb1= 0.49、Tb2= 0.87、Yb1= 1.77、Yb2=3.22、La1=17.92、La2=26.46、Sm1=4.28、Sm2=5.13，求得豐度常數(shù)a、b、c、d 后代入Tb/Yb=(a+b La/Sm)/(c +d La/Sm)，計(jì)算得Tb1/Yb1=0.276 7，理論值與實(shí)測(cè)值0.276 8 十分接近，這既證明川北砂巖是兩端員沉積混合過程的產(chǎn)物，又成為混合過程元素豐度關(guān)系互呈分式線性函數(shù)關(guān)系很好的實(shí)例[51]。幔源原始巖漿如果受到混染作用的影響，其元素豐度關(guān)系將不再遵守Henry 定律，即與元素總分配系數(shù)無關(guān)而只遵守質(zhì)量守恒定律(也就是第三定律)。同樣道理，如果地幔具有混合(不同成分地幔物質(zhì)混合或地幔不均一性)成因，亦只服從第三定律。由于三大定律各式中主要參數(shù)均可實(shí)測(cè)，這給實(shí)際計(jì)算和應(yīng)用帶來極大方便?？傊S度及豐度關(guān)系繼承了巖石成因。

5 結(jié)論與討論

本文是筆者《從克拉克值到元素的地球化學(xué)性質(zhì)或行為再到成礦作用》[30]一文的姊妹篇，再次強(qiáng)調(diào)了豐度(通過質(zhì)量作用效應(yīng))決定性質(zhì)，性質(zhì)反作用于豐度(的虧損或增益)的基本規(guī)律。不妨將元素的地球化學(xué)性質(zhì)與元素本身固有的化學(xué)性質(zhì)分開，前者相對(duì)固定，但外界地質(zhì)-地球化學(xué)條件及其影響下的元素地球化學(xué)行為不確定性很大、甚至難以把握，對(duì)其討論應(yīng)充分考慮介質(zhì)環(huán)境的影響。本文強(qiáng)調(diào)質(zhì)量作用在時(shí)間上和空間上制約元素地球化學(xué)行為的基本規(guī)律對(duì)不同規(guī)模的環(huán)節(jié)來說總是相似或一脈相承的，元素豐度的成礦學(xué)意義不僅僅局限于宏觀領(lǐng)域或戰(zhàn)略層面。元素豐度對(duì)礦床形成的影響主要取決于成礦對(duì)物質(zhì)來源的依賴，依賴的形式為從豐度全量到有效分量、從靜態(tài)物源到動(dòng)態(tài)物源。成礦過程，特別是大型-超大型礦床的形成，往往與地殼豐度時(shí)空分配的不均一性有關(guān)。元素豐度的地球化學(xué)繼承性意味著質(zhì)量作用效應(yīng)的傳遞:時(shí)間上 (例證)，全球金屬累積儲(chǔ)量的時(shí)間分布型式明顯被1.5 Ga (早元古代)的超級(jí)大陸事件所截?cái)啵F(xiàn)今的金屬儲(chǔ)量在很大程度上承自元古代之前的儲(chǔ)量積累，這有可能反映了現(xiàn)今大陸地殼豐度的時(shí)間繼承性;空間上，由于不同的大地構(gòu)造單元(或地球化學(xué)塊體)在太初形成時(shí)就存在金屬地殼豐度的差異，并且這種差異可以在后期演化階段繼承和延續(xù)下去，巨型礦床的成因很可能與克拉克值在大區(qū)域尺度上分配的不均一性及其逐步濃集趨勢(shì)有關(guān)。換言之，成礦過程本身實(shí)質(zhì)上并無顯著性差異，差異僅在于成礦物質(zhì)的巨量供應(yīng)，繼而在各種各樣有利的成礦因素耦合下活化、遷移、沉淀成礦，但后一過程中也孕育著質(zhì)量作用效應(yīng)的不確定性。成因上，豐度及豐度關(guān)系繼承了巖石成因。以上為本文的思想脈絡(luò)，需要補(bǔ)充的是，由于元素地球化學(xué)場(chǎng)大體上可分為異常場(chǎng)和背景場(chǎng)，所以異常下限，而不是豐度背景值，有時(shí)在很大程度上決定了成礦特征的差異。

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