岩石体耗及其成矿作用

球形压应力趋向于使岩块地块体积均匀缩小，使岩石矿物的结构紧密，原子体积变小，内能增高，相对密度加大，形成定向特征不明显的动力变质或动力相变。

球形张应力趋向于使岩块地块体积均匀膨大，导致不定向的张性破坏。

在应力作用下，许多地质反应中体积变化显著。例如，钠长石转变为硬玉+石英体积减小17%；橄榄石向尖晶石转变过程中(差应力400～800MPa)，伴随8%的体积减小(Rubie＆Champness)。

在强烈挤压构造应力场作用下，岩石要发生明显的变形，一种是晶质塑变，表现为颗粒的压扁拉长；另一种是压溶，即物质在垂直压应力方向上的溶解度增高而发生溶解。这也是浅变质或不变质情况下，岩石发生变形的主要机制。当压溶在开放体系下进行时，其溶解物质变为熔体而迁移，岩体岩石体积损耗。体积损耗的另一作用，即压实作用可造成岩石内固体质点间距在压缩方向上缩短，岩石内孔隙度减小，岩石中的水分，特别是胶结物中的水分就会被排挤出来，即构造失水。对于韧性程度不高的岩石，在挤压下的缩短应变不可能伴有等量的伸长，必然要通过压溶、压实产生体积损耗来调谐。这种作用的结果是，使岩石中的水分分泌出来，构成液体(热液)。可见，体耗和热液是压缩、压实作用的产物，而且大部分体耗是通过物质的运移而实现的。或者说热液的产生、排出更直接地是体耗的结果。所以，体耗与构造热液具有密切的成因关系。岩石体耗与物质损耗成正比，物质损耗与迁移处的热液量成正比，同时，体耗又与应变量成正比，因此，在一些强烈挤压变形地带，可以产生较多的压遗热液。Skempion(1970)曾讨论过碎屑沉积岩在上覆岩层重力压实下，通过孔隙水的流失，可产生50%的体耗。

另外，应变过程中，颗粒之间距离缩短，相互摩擦，辗挤，矿物表面积增大等机械作用会激发出一种化学反应的机械化学触发作用，并产生热能。这些作用可以提高岩石中水分的温度，增强矿源层中一些成矿元素的活动性，促使成矿热液的形成。

由此可见，通过一系列应变产生的效应，动力作用最终把岩石中的各种水分、硅胶溶液及压溶组分等液体分泌出来，构成热液，即动力热液。这些热液一经产生，将与其他热液成矿规律一样，可以加速热传导，进一步促进矿质的活化、迁移和成矿化学反应，并将矿质携带于热液中，汇集在应力释放区(低压地带)，冷凝沉淀，形成矿体。因此，由压溶、压实作用产生的体耗而排出的热液成矿，是应值得重视的成矿机理和进一步深入研究的课题。

对于岩石体变的估算，可借助于某些特殊的标志物(如化石等)三维有限应变测量。Ramssy曾讨论过平面应变下体系对k的影响，据此可以根据k值估计平面应变下(ε₂=0)的体变。对于非平面应变下，自然应变(ε)与体变(Δ)的一般关系式是

(ε₁—ε₂)=(ε₂—ε₃)+ln(1+Δ)—3ε₃(4.39)

经整理为

构造应力场控岩控矿

式中：

体变可以引起k值变化，已知k值则可以求得体变。

图4.20 付林图解中a、b、σ_x点位置示意图

假设一均匀应变场中，由a类无体变标志体(例如砾石)可测该应变场真实的k值，即k_a(图4.20中a点)，则式(4.40)为

构造应力场控岩控矿

从b类有体变标志体(例如，化石)又可测得k_b(图4.20中b点)具有

构造应力场控岩控矿

式中：ε_a、ε_b为a、b两类标志体的ε。

同一应力场中，不同标志体的应变强度可以不同，但其k值应相同。所以，如果b类标志体也无体变，其测点b应落在k=k_a这条直线上的某点，如x处，即k_a=k_x，则有

构造应力场控岩控矿

如b类标志体体耗是开放体系下由定向压溶及压实引起的，则体耗均发生在最小应变轴ε₃方向上，而ε₁、ε₃方向上主要还仍是塑性变形，与体耗无关，则有ε_a2=ε_b2，ε_a1=ε_b1(注意ε_a1≠ε_b1；ε_a2≠ε_b2)。由式(4.42)和式(4.43)可得

构造应力场控岩控矿

即得

构造应力场控岩控矿

据此，只要在同一地表或标本中测得上述两类标志体的应变，就可求出b类标志体的体变。若k_b是岩石总应变的k值(Fry法可测得)，求出Δ则为全岩石的体变。根据上述可计算绘制出体耗图解(图4.21)。

图4.21 变形岩石体耗图解

(k_a、k_b分别为无体变标志体和有体变标志体的付林参数，曲线为体耗量)

图4.22 新疆托里齐金矿区应变测量付林图解

(据王涛，1987)

x、y、z分别为主应变轴

图4.23 新疆托里齐Ⅱ金矿区有限应变强度（ζ_s）等值线及矿脉分布图

(据王涛，1987)

1—ζ_s等值线；2—安齐断裂；3—测点；4—含金石英脉(群)

图4.24 新疆托里齐Ⅱ金矿矿区岩石体耗图

(据王涛，1987)

(体耗量在10%～15%之间)

王涛(1987)以砂粒、砾石为标志体，应用Fry法和Rf/ϕ法系统地测量了新疆托里奇Ⅱ金矿区岩石三维有限应变，确定了应变型式，表明该区主要经历了近南北向压扁型变形(图4.22)。全区所测岩石应变强度ε_s在0.5～1.1之间，高应变分布于齐Ⅱ背斜核部(图4.23)。并用上述方法估算出各点岩石体耗(图4.24)。认为该金矿矿脉是由于本区深色灰质粉砂岩、砂岩、含砾砂岩等六个矿源层在南北向强烈挤压下发生压溶、压实造成体耗而排出的含金热液迁移至特殊构造部位(齐Ⅱ背斜核部)凝结沉淀而成。