基于透巖漿流體成礦理論的成礦性分析

1巖漿流體成礦理論巖漿相關(guān)礦床的資源勘探通常包括一個重要問題：是否與礦區(qū)內(nèi)的火成巖單位有關(guān)。傳統(tǒng)的巖漿熱態(tài)成礦理論無法有效解決這個問題。因此，有許多不同的理解與成礦作用的非成礦作用有關(guān)。正如於崇文(1998)指出的那樣:成礦系統(tǒng)是一種時-空延展的“復雜動力學系統(tǒng)”,而成礦作用則是一種“非線性動力學過程”。復雜性的內(nèi)在原因是系統(tǒng)對外部環(huán)境的非線性響應。與理想系統(tǒng)不同,復雜系統(tǒng)的組元(子系統(tǒng))具有不可忽視的強相互作用,能顯示出合作或相變的行為,通過合作或相變,系統(tǒng)會獲得相變前沒有的新結(jié)構(gòu)或功能(柴立和和馬德剛,2003)。換句話說,成礦系統(tǒng)的行為可能因子系統(tǒng)的強相互作用而發(fā)生奇異性變化,其特點是具有自組織臨界性、自相似性和各向異性等非線性特征(成秋明,2008)。因此,成礦系統(tǒng)的研究應當采用還原論與整體論相結(jié)合的方法(於崇文,1998),用還原論研究系統(tǒng)演化中具體的線性過程,用整體論把握系統(tǒng)演化的整體格局。如果將持續(xù)時間較短的地球物質(zhì)運動定義為事件,持續(xù)時間較長的定義為過程,則地質(zhì)事件是非線性的、隨機性的,是成礦系統(tǒng)對瞬時性外部能量輸入的強烈響應;而過程則是線性的、確定性的,是系統(tǒng)長期消耗輸入能量的表現(xiàn)。因此,成礦系統(tǒng)的演化歷史由一系列事件和過程組成,演化進程的啟動取決于上一級地球動力學過程,導致成礦系統(tǒng)具有穩(wěn)定的時-空結(jié)構(gòu)。但是,何時何地成礦、成什么礦的問題仍是不可預測的。然而,我們研究的是發(fā)生在過去地質(zhì)時代的成礦事件,實際上并不是真正的預測,而是對殘缺不全的地質(zhì)記錄作出符合客觀實際的解釋,再造復雜系統(tǒng)的演化歷史。因此,正確理解關(guān)鍵地質(zhì)證據(jù)的科學涵義是我們面臨的首要任務。透巖漿流體成礦理論將熔漿和流體作為成礦系統(tǒng)中決定成礦作用現(xiàn)實性的兩個獨立子系統(tǒng),換句話說,熔漿-流體相互作用決定了整個成礦系統(tǒng)的行為。這種思想反映了復雜性科學的基本原理,即通過熔漿與流體兩個子系統(tǒng)的強相互作用“涌現(xiàn)”了系統(tǒng)原來所沒有的性質(zhì)。根據(jù)這個模型,含礦流體需要巖漿可比作鉆孔冷卻用水需要泥漿,以防止含礦流體因地殼淺部構(gòu)造裂隙太發(fā)育而流失;巖漿需要流體,好似泥石流的產(chǎn)生需要大量水,以保證巖漿的快速運移,防止成礦金屬在輸運過程中因平衡而丟失;而混沌邊緣成礦作用則類似于浮選槽中的選礦過程,“反浮選”時成礦物質(zhì)被圈閉在巖漿體內(nèi)形成正巖漿礦床,“正浮選”時成礦物質(zhì)被攜出巖漿體外,形成接觸帶礦床、遠程熱液礦床和火山熱液礦床(羅照華等,2008)。透巖漿流體成礦理論可以更好地解釋巖漿相關(guān)礦床的成因,特別是“小巖體成大礦”(湯中立和李小虎,2006)的礦質(zhì)來源問題。然而,成礦理論決不僅僅是為了解釋已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦床,而應該具有更強的預測能力,成為更有效地發(fā)現(xiàn)新礦床的理論工具(劉亮明,2007)。因此,如果透巖漿流體成礦理論是正確的,應當可以演繹出相關(guān)的找礦標志。本文的目的就是試圖基于透巖漿流體成礦理論導出某些有益的啟示。2巖漿流體成礦作用高溫熔漿、流體和氣體冷卻時會自發(fā)地發(fā)生結(jié)構(gòu)重組,導致固相、液相或氣相的分離(Thompsonetal.,2007)。由于熔漿中揮發(fā)分的溶解度隨壓力下降而減小,這種分離也可以由于巖漿侵位而發(fā)生,結(jié)果形成物理性質(zhì)和化學性質(zhì)具有明顯不同的幾個組成部分。這將導致不同相之間的相互作用。特別是水流體發(fā)生汽化時,氣體的高度活動性可導致?lián)]發(fā)分快速逸出,并使在氣相中溶解度較低的成礦組分圈閉在巖漿體內(nèi)。因此,熔漿-流體相互作用具有重要的成礦意義。揮發(fā)分逸出熔漿的最有效方式是冒泡(bubbling)。實驗表明,當過飽和壓力達到0.1～0.3GPa時,堿性玄武質(zhì)熔漿中就可以產(chǎn)生CO2氣泡,流紋質(zhì)和英安質(zhì)熔漿中H2O和H2O+CO2氣泡成核的過飽和壓力范圍與此類似(Lenskyetal.,2006)。氣泡的生長至少與三種動力學過程有關(guān):巖漿減壓速率、氣泡周圍粘滯性熔漿的變形和揮發(fā)分通過擴散進入氣泡(Lenskyetal.,2004)。氣泡由于密度遠小于熔漿而獲得上升的浮力,單個氣泡向上運動的速度V(t)可以表示為:V(t)=dzdt=a2gΔρ18η(1)V(t)=dzdt=a2gΔρ18η(1)式中t為氣泡上升的時間(s),z為t時間內(nèi)氣泡上升的距離(cm),a為氣泡直徑(cm),g為重力加速度(980cm·s-2),Δρ為液體和氣體密度差(g·cm-3),η為熔漿的黏度(poise·s)(Vergniolle,1996)。由(1)式可見,氣泡的上升能力與其直徑成正比,與熔漿的黏度成反比。業(yè)已證明,硅酸鹽熔漿的黏度與揮發(fā)分含量成反比(Zhangetal.,2003;Giordanoetal.,2008)。在不連續(xù)排氣作用的情況下,后續(xù)的氣泡到達已排氣的熔漿層(黏度增加)時上升將會被阻止,直到氣泡聚集到可以沖破上覆熔漿層為止。夏威夷火山噴發(fā)的觀察可以證明這一點。巖漿排氣作用導致的火噴泉(firefountain)出現(xiàn)在一次火山噴發(fā)的前四分之一時間段內(nèi),然后是熔巖溢流(Vergniolle,1996)。如果氣泡的浮力不能克服上覆巖漿層的阻力,它們將聚集在粘滯層之下形成一個富含揮發(fā)分的泡沫層。由于成礦元素主要富集在揮發(fā)分中,該泡沫層將比相鄰的熔漿層更具有成礦潛力。這種現(xiàn)象可以用來解釋含礦斑巖中的礦體分帶,如新疆包古圖銅礦(莊道澤等,2007)。實驗和實際觀察表明,流體中成礦金屬的溶解度隨著溫度和壓力的升高而增加(LoucksandMavrogenes,1999;朱永峰和安芳,2010),且成礦金屬主要是以絡合物的形式輸運(朱永峰等,1995;Zhuetal.,1996;Veksler,2004)。這表明,快速上升的熔漿-流體流具有更大的成礦潛力。同時,含礦流體必須進入有效的圈閉空間,使排氣作用的速率遠小于去絡合作用的速率,成礦作用才可能有效發(fā)生(羅照華等,2009a)。此外,根據(jù)透巖漿流體成礦理論,含礦流體有可能來自不同的流體庫(羅照華等,2009a)。外來流體的注入必然導致熔漿與流體的不平衡。結(jié)果,來自不同源區(qū)的熔漿和流體可能相互作用,導致同巖漿交代作用(羅照華等,2009a;黃凡等,2009)。流體的增加或減少也會強烈影響巖漿的固相線溫度,導致晶體成核和生長習性的改變,進而影響火成巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。據(jù)此,熔漿-流體相互作用應當可以導致透巖漿流體成礦系統(tǒng)在物理學和化學兩個方面的變化,可能在最終產(chǎn)物中保留某些記錄。3侵位及巖漿體規(guī)?；谕笌r漿流體成礦作用的理論模型,巖漿體被看作是含礦流體的通道而不是母體(羅照華等,2009a),因而確定通道的位置是找礦預測的首要任務。眾所周知,巖漿的結(jié)晶始于溫度下降到達液相線位置,結(jié)晶作用涉及到兩個緊密相關(guān)的過程:晶體成核和生長。在這個位置上,過飽和的礦物首先晶出。根據(jù)過飽和-成核-耗損循環(huán)機制,晶體的生長要求通過擴散(依賴于化學位)、滲濾(依賴于壓力梯度)或?qū)α?依賴于晶核與介質(zhì)的相對運動)來實現(xiàn)組分的傳輸。這些過程均與巖漿的黏度密切相關(guān),因而也與巖漿的溫度和揮發(fā)分含量密切相關(guān)。學者們通常用過冷度來表征晶體的成核速率和生長速率,并利用兩個速率的相對大小來解釋火成巖結(jié)構(gòu)的成因。在過冷度較小的情況下,晶體生長速率大于成核速率,有利于形成較粗大的晶體。反之,晶出的晶體顆粒較小。因此,巖石結(jié)構(gòu)可以反映巖漿結(jié)晶作用的熱力學條件,或者說巖漿冷卻速率。通常認為,巖漿冷卻速率取決于巖漿與圍巖的溫度差,后者隨巖漿侵位深度和結(jié)晶作用持續(xù)時間的增加而減小,因而巖石結(jié)構(gòu)也可以反映巖漿侵位的深度和結(jié)晶作用的持續(xù)時間。這兩個參數(shù)均與巖漿體的規(guī)模有關(guān),大體積的巖漿侵位涉及到空間問題,侵位深度較大;大體積的巖漿體也具有較大的熱容量,可以延長巖漿的結(jié)晶時間?；谶@一點,通常認為深位火成巖(如花崗質(zhì)巖基)具有較粗粒結(jié)構(gòu),淺位火成巖具有較細粒結(jié)構(gòu)(如火山巖和脈巖)。對于含有較多流體的系統(tǒng)來說,由于流體的增加可降低體系的固相線溫度,從而延長結(jié)晶時間;反之,流體的減少則會升高體系的固相線溫度,縮短結(jié)晶時間。據(jù)此,地幔巖中經(jīng)?？梢姴Ａ?戎嘉樹和杜樂天,1995;Zhuetal.,2008),不能像火山巖那樣解釋為淬冷的結(jié)果,更可能是深部流體突然逃逸的產(chǎn)物。在巖漿結(jié)晶過程中,流體的逃逸暗示了殘余熔漿的黏度和固相線溫度的增加。由(1)式可見,這將會導致流體越來越難于逸出巖漿體。許多火成巖中都可見富含揮發(fā)分的囊體,是這種解釋的有力證據(jù)。因此,含礦流體有可能被圈閉在造巖礦物顆粒之間,形成共結(jié)結(jié)構(gòu)和浸染狀構(gòu)造。如果這種推導是正確的,可以說共結(jié)結(jié)構(gòu)和浸染狀構(gòu)造是確定含礦流體通道的可靠巖石學標志,不管火成巖中是否產(chǎn)出有礦體。需要注意的是,如果圈閉含礦流體的晶體是同一種礦物,它們可能在繼續(xù)生長過程中聯(lián)合形成一個較大的晶體,因而共結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍毒罱Y(jié)構(gòu)(HersumandMarsh,2007)。這種嵌晶狀結(jié)構(gòu)與巖石學中通常認為的有所不同,礦石礦物未必是先結(jié)晶的。在這種情況下,造巖礦物對含礦流體的圈閉速率更快,因為同種礦物的結(jié)晶溫度相同。這可以導致多相流體包裹體的產(chǎn)生。結(jié)果,金屬礦物散布于造巖礦物顆粒之間或內(nèi)部。因此可以認為,含金屬礦物的共結(jié)結(jié)構(gòu)和浸染狀構(gòu)造是正巖漿礦床所特有的結(jié)構(gòu)構(gòu)造(圖1)。對于這類礦床來說,礦體位于侵入體內(nèi)部,很容易確定流體通道的位置,上述分析未必是必須的。但是,如果礦體未出露地表,上述分析就具有重要的意義。如果能夠確認含礦流體通道的位置,就有可能進一步尋找成礦物質(zhì)大規(guī)模堆積的物理化學邊界層的位置。一個典型實例是新疆喀拉通克I號巖體。該巖體由上到下依次為閃長巖相、黑云母角閃蘇長巖相、黑云母角閃橄欖蘇長巖相,在巖體外殼包有一層輝長輝綠巖相(何國琦等,1994)。礦體位于巖體的中下部,主要賦存在橄欖蘇長巖、蘇長巖相中,礦體形態(tài)、產(chǎn)狀與巖體總體一致(圖2)。原生硫化礦體由稀疏浸染狀礦石、中等浸染狀礦石、稠密浸染狀礦石、致密塊狀礦石組成。以塊狀特富礦石為中心,依次向外為各種浸染狀礦石,形成環(huán)帶狀分布。盡管該巖體具有明顯的分離結(jié)晶作用證據(jù),質(zhì)量平衡計算表明巖漿本身不能滿足全巖礦化的成礦物質(zhì)數(shù)量要求,成礦作用需要額外的物質(zhì)來源(透巖漿流體)。值得指出的是,根據(jù)潘長云等(1994)發(fā)表的數(shù)據(jù),11個樣品的SiO2含量變化于50.35%～54.90%之間,平均為52.50%,應屬于角閃輝長巖而不是閃長巖。出現(xiàn)巖石學命名與化學命名相矛盾的原因是因為富含流體時鈣質(zhì)閃石的優(yōu)先結(jié)晶(改變首晶區(qū)礦物類型),導致殘余熔漿中相對富鈉和硅(李玉文等,1995;羅照華等,2002)。因此,“閃長巖相”出露在上部可以作為揮發(fā)分向上富集的證據(jù),而輝長輝綠巖相外殼則是巖漿體邊部揮發(fā)分丟失的結(jié)果。但是,不管怎樣認識其形成機制,成礦過程都與巖體緊密相關(guān)。這種認識是重要的,有可能用來判別其他“無礦”巖體的含礦性。4巖漿流變學特征斑狀結(jié)構(gòu)被定義為造巖礦物的粒徑呈雙峰式分布,明顯分為兩群:一群粒徑較粗大,肉眼清晰可辨或可測量,稱為斑晶;另一群肉眼難以辨認,為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì),稱為基質(zhì)。隱晶質(zhì)一詞用來表述晶體顆粒極為細小,肉眼無法分辨出礦物顆粒,甚至在光學顯微鏡下也不能輕易分辨顆粒的邊界,但有光性反應,其粒徑上限為4μm(GillespieandStyles,1999)。多斑斑狀結(jié)構(gòu)雖缺乏嚴格的定義,但廣泛出現(xiàn)在斑巖型礦床中。如新疆包古圖銅礦(圖3),閃長玢巖中含有大量(≧50%)斜長石斑晶(平均粒徑達6mm),基質(zhì)為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)至今沒有得到合理的解釋,更不清楚它是否對成礦作用具有指示意義。如前所述,火成巖中晶體生長粒徑是過冷度的函數(shù),因而也是深度、巖漿體積和揮發(fā)分含量的函數(shù)。據(jù)此,斑狀結(jié)構(gòu)暗示巖漿經(jīng)歷了兩個完全不同的結(jié)晶階段,斑晶結(jié)晶時巖漿位于較深處和/或揮發(fā)分含量較多,基質(zhì)結(jié)晶時巖漿位于較淺處和/或揮發(fā)分含量較少。可見,這種結(jié)構(gòu)的成因解釋不僅涉及到斑晶的生長,也涉及到基質(zhì)礦物的生長。因此,多斑斑狀結(jié)構(gòu)可以解釋為巖漿在深處或揮發(fā)分含量較高的環(huán)境中經(jīng)歷了較長時間結(jié)晶以后突然上升或失去揮發(fā)分。但是,考慮巖漿的流變學特征時,這種解釋是不徹底的,因為沒有闡明巖漿為什么會突然上升或失去揮發(fā)分,也沒有闡明巖漿為什么能夠突然上升或失去揮發(fā)分。火山噴發(fā)的流變學研究結(jié)果(Caricchietal.,2007)有可能用來說明這個問題。Caricchietal.(2007)通過實驗,結(jié)合前人的研究結(jié)果確定了相對黏度與晶體分數(shù)之間的半經(jīng)驗參數(shù)方程(圖4)。揭示出含懸浮晶體巖漿的流變學對應變的依賴關(guān)系,進而認為這種流變學特征可以顯著影響火山通道內(nèi)的動力學行為。如圖4所示,巖漿中的晶體分數(shù)達到大約0.2時其相對黏度開始顯著依賴于晶體分數(shù)的增長,約0.5時(圖5a)相對黏度開始隨晶體數(shù)量的增加而急劇增加。這意味著巖漿體有可能會達到流變學鎖定點(rheologicallock-uppoint),即剛性孔隙介質(zhì),系統(tǒng)級的對流就會被阻止(BachmannandBergantz,2006)。因此,巖漿的快速侵位必須重新活化,深部流體的快速注入可能是一種有效的途徑。如前所述,流體的注入可以有效降低巖漿的黏度和密度(圖5b),這將大幅增加巖漿的浮力,促進巖漿的上升侵位。例如,對于流紋質(zhì)熔漿,含水量從～3%增加到～8%時,其黏度可下降約4個數(shù)量級(Zhangetal.,2003)。在視黏度保持不變的條件下,其相對黏度只有原來的萬分之一(圖4)。加之流體的注入將減小巖漿中的晶體分數(shù)(圖5b),流體對巖漿流變學性質(zhì)的影響是極其顯著的。以河南汝陽東溝斑巖鉬礦為例,質(zhì)量平衡計算表明注入流體的體積至少相當于現(xiàn)今斑巖體體積的三倍(黃凡等,2009)。這兩種因素的聯(lián)合將導致巖漿-流體流的產(chǎn)生,極大地有利于巖漿的快速上升。考慮到成礦金屬的溶解度隨深度增加,多斑斑狀結(jié)構(gòu)暗示斑巖體具有很大的成礦潛力(羅照華等,2009b)。另一方面,流體的注入可以有效降低巖漿的固相線溫度,巖漿從深部上升到淺部也會導致首晶區(qū)的變化,因而巖漿侵位以后原來在深部晶出的晶體將被吸回(resorption),吸回的程度與吸回速率和巖漿固結(jié)的時間尺度成正比。在巖漿體的邊部,一方面由于快速冷卻,另一方面由于流體可以快速逸出到圍巖中,大部分晶體可以得到保留,僅有部分溶蝕(圖5c)。同時,流體的散失不僅在圍巖中造成成礦元素分散暈,是找礦預測的地球化學標志;而且體積縮小,斑晶礦物的相對數(shù)量與原始巖漿體相近,形成多斑斑狀結(jié)構(gòu),是找礦預測的巖石學標志(圖5c,上部)。往巖漿體內(nèi)部,吸回作用的持續(xù)時間越來越長,殘留的深部礦物會越來越少(圖5c,中部),甚至完全消失(圖5c,下部)?；谶@樣的推測,一個致礦且含礦的斑巖體從外向內(nèi)應當依次出現(xiàn)多斑斑狀結(jié)構(gòu)、少斑斑狀結(jié)構(gòu)和共結(jié)結(jié)構(gòu)(圖5c)。如新疆包古圖巖體,淺部和邊部為花崗閃長斑巖,向內(nèi)部和深部依次過渡為斑狀花崗閃長巖和細?；◢忛W長巖以及中粒石英閃長巖(楊忠寶,2008)。據(jù)此可以得出結(jié)論,如果說含有造礦礦物的共結(jié)結(jié)構(gòu)和浸染狀構(gòu)造指示了致礦巖體(流體的通道),多斑斑狀結(jié)構(gòu)則指示成礦金屬大部分被圈閉在巖漿體內(nèi),因而是有效的找礦標志。這種推論與斑巖型礦床非常一致,多斑斑狀結(jié)構(gòu)是含礦斑巖的常見結(jié)構(gòu),但礦體產(chǎn)出部位的巖石往往具有似斑狀結(jié)構(gòu)或共結(jié)(等粒)結(jié)構(gòu)。5巖漿交代作用的性質(zhì)術(shù)語同巖漿交代作用通常用于描述與巖漿活動同時發(fā)生的流體交代作用,因而被認為與巖漿階段發(fā)生的交代作用同義。鎂質(zhì)矽卡巖被認為是同巖漿交代作用的典型產(chǎn)物,是透巖漿流體作用的關(guān)鍵證據(jù)(Зотов,1989)。但是,大多數(shù)學者認為矽卡巖是流體從變冷的巖漿向圍巖遷移過程中發(fā)生交代作用形成的熱液蝕變巖,形成鈣質(zhì)矽卡巖還是鎂質(zhì)矽卡巖僅僅與圍巖的成分有關(guān)。如前所述,流體的析出可能是減壓排氣作用(一次沸騰)和結(jié)晶排氣作用(二次沸騰)的結(jié)果,很難識別這類交代作用是發(fā)生在巖漿階段還是巖漿期后階段。這大概也是科爾任斯基的透巖漿流體假說沒有得到普遍承認的主要原因之一。本文指出的同巖漿交代作用是發(fā)生在巖漿體內(nèi)的、巖漿階段發(fā)生的交代作用。河南汝陽東溝花崗斑巖含有強烈蝕變的斜長石斑晶,但基質(zhì)斜長石卻很新鮮(黃凡等,2009),斑晶斜長石的蝕變很難用傳統(tǒng)的巖漿熱液理論來解釋。根據(jù)熱力學基本原理,先晶出的礦物可以與殘余熔漿發(fā)生反應形成反應邊(如橄欖石形成斜方輝石反應邊)、因首晶區(qū)的變化而被吸回(如石英斑晶的溶蝕結(jié)構(gòu))或形成低牌號的增生邊(如斜長石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)),但不會發(fā)生整體性的熱液蝕變。如果是巖漿期后蝕變,首先遭受改造的應當是基質(zhì)中的斜長石,因為其顆粒細小,表面能更大,更容易發(fā)生蝕變。另一方面,巖漿期后蝕變應當有一定的流體通道(裂隙),可以在手標本或顯微鏡下識別。因此,這種現(xiàn)象應當是巖漿固結(jié)過程中流體性質(zhì)強烈改變的結(jié)果,即斑晶和基質(zhì)斜長石結(jié)晶時的流體條件發(fā)生了巨大的變化。具有蝕變核部和新鮮邊部的斜長石斑晶(圖6)是另一種同巖漿交代作用的證據(jù),暗示巖漿固結(jié)過程中流體條件發(fā)生了改變。根據(jù)羅照華等(2009a),巖石圈-軟流圈系統(tǒng)中可能同時存在多個位于不同深度水平上的含礦流體庫,不同性質(zhì)的含礦流體可能同時或先后進入巖漿體中。如果后續(xù)的含礦流體具有與此前進入巖漿中的流體明顯不同的屬性,就有可能導致已晶出的礦物發(fā)生蝕變。因此,同巖漿交代結(jié)構(gòu)也可以作為流體通道的證據(jù)之一,意味著巖漿活動期間有豐富的流體活動。這表明,巖漿系統(tǒng)是一個動態(tài)變化的多相不均勻系統(tǒng),因而也是一個復雜系統(tǒng),這是傳統(tǒng)理論所不能解釋的。6巖石組構(gòu)與巖漿活動的關(guān)系吉布斯相律(F=C-P+n)是描述系統(tǒng)組分(C)、相(P)和外界約束條件(n)之間數(shù)量關(guān)系的普適性定律。通常外界約束條件僅考慮為溫度和壓力,因而n=2,經(jīng)典的吉布斯相律表述為F=C-P+2。自然界大部分巖石都穩(wěn)定在一定的溫度壓力范圍內(nèi),即體系的自由度(F)等于2,因而吉布斯相律可改寫成C≥P,稱為礦物相律。它表明平衡條件下系統(tǒng)中能夠出現(xiàn)的相數(shù)小于或等于獨立組分數(shù),反之就是不平衡系統(tǒng)或非平衡系統(tǒng)。大量觀察表明,天然巖石中造巖礦物的數(shù)量是有限的,大致符合礦物相律。但是,不平衡卻是絕對的,表明不平衡是自然系統(tǒng)中的普遍現(xiàn)象。例如,快速冷凝固結(jié)的火山巖和脈巖中常常具有復雜的鋯石組成,含有大量不同時代的繼承鋯石(梁濤等,2010)。但是,緩慢固結(jié)的花崗質(zhì)巖基中鋯石的類型卻比較單一。奇怪的是,繼承鋯石在高溫的玄武質(zhì)巖石中比在較低溫的花崗質(zhì)巖石中更容易保留。這可能說明了兩個問題:(1)鋯石的保留與巖漿活動的時間尺度有關(guān),快速冷凝的火山巖和脈巖不利于繼承鋯石的消弭;(2)繼承鋯石在巖漿中的消弭方式主要不是熔融而是溶解,因而與巖漿中流體的含量有關(guān)。例如,盡管普遍認為硅酸不飽和巖石中沒有同巖漿鋯石,玄武質(zhì)巖石中鋯石高精度測年結(jié)果卻屢見不鮮(萬渝生等,2004),甚至產(chǎn)出有鋯石的高壓巨晶(梁濤等,2007)。此外,硅酸更不飽和的地幔橄欖巖中也常見有鋯石的報道,盡管被認為形成時間與地幔巖不一致。這表明,鋯石的保存與結(jié)晶主要與流體的活動有關(guān)。在流體較豐富時(特別是流體中富含堿金屬離子時)鋯石容易被溶解,缺少流體時鋯石結(jié)晶。據(jù)此,同巖漿鋯石可能是與含水(或含揮發(fā)分)礦物同時結(jié)晶形成的(羅照華等,2006)。因而不管巖漿SiO2是否過飽和,只要有含水(或含揮發(fā)分)礦物,都有可能產(chǎn)出同巖漿鋯石。對于致礦巖體來說,強烈的流體活動更容易導致不平衡礦物組合的發(fā)生。觀察表明,流體在巖漿中的運動可能也是一種非線性過程,亦即某些部位具有優(yōu)先吸引流體的功能。一旦這些部位產(chǎn)生了巖漿通道,大部分流體將沿著這些通道上升,而其他部位則是相對貧流體的。這種情況將會導致巖漿體中化學組成的強烈不均一性,因而總體出現(xiàn)復雜的礦物組合和不均一的時-空結(jié)構(gòu)。正因為如此,內(nèi)生金屬礦床中常常產(chǎn)有大量的金屬和非金屬礦物,礦物相律僅適用于很小的空間范圍。因此,可以認為不平衡礦物組合也是一種重要的流體通道標志。7懸浮晶體機械分離斑雜狀構(gòu)造(taxiticstructure)又稱為不均一構(gòu)造(inhomogeneousstructure)