淺談自然界能量·轉化·守恒·成礦

摘 要：自然界的形成、發展及其演化源于物質本身具有的能量，源于物質能量的轉化和物質能量的守恒。具體而言與天地生的發展演化密切相關，主要是地質作用（包括內力地質作用和外力地質作用）產生的能量（熱能、風能、水能）轉化、守恒變化的結果。該文從多方面論述了能量、轉化、守恒與成礦之間的關系，對地質找礦及其思維有一定的指示意義。

關鍵詞：成礦 轉化 守恒 能量 自然界

中圖分類號：TD1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-0-02

自然界的形成、發展及其演化源于自然界物質本身具有的能量（所謂能量是物質本身所具有的導致其他物質產生成分、結構、構造變化，時空位移的固有之力，既使物質形成、發展、演化不斷分異，同時也使物質最終存在狀態趨于動態平衡，如熱能、水能、光能、風能、生物能等），源于物質能量的轉化和守恒。自然界的能量無處不在、無時不在，事物（物質）的形成、發展及其演化，無不與之相關。能量存在于自然界中，人類也是自然界的組成部分。自然界的形成、發展、演化過程，主要是能量的轉化和守恒的過程，具體而言與天地生的形成發展演化密切相關，特別是地球的形成、發展、演化，主要是能量的轉化和守恒導致了地質作用的結果。包括內力地質作用和外力地質作用，其中內力地質作用與熱能（巖漿活動）息息相關，外力地質作用與水能、風能、光能等密不可分。

世界或說宇宙由物質組成，物質則呈固態、液態和氣態存在。物質的這種屬性就為物質能量的轉化、守恒提供了先決條件。它們之間的相互關系即液態存在于固體之中，液態升華變成氣體，氣體冷卻變成液體，氣體漂浮于固體、液體之上，同時也可以包含或包裹于二者。物質的變化受控于能量，能量的變化又受物質濃度差、溫度差、壓力差等因素影響。物質具備了上述變化，才會導致能量的轉化和守恒，進而導致物質的分異、遷移、匯聚，向新的目標和方向發展、演化，形成新的物質，趨于新的平衡。這種過程屬自組織過程，與重力分異原理、均衡原理等有關，是自然界本能的自我表現。這種演化規律和過程比比皆是。尤其在地質作用的成巖作用和成礦作用方面表現明顯。

1 能量 轉化 守恒 成礦

（1）能量變化的表現形式及其轉化和守恒表現在諸多方面，如大氣降水形成的地表徑流，進而匯聚形成了河流，眾多河流流向大海，海水蒸發形成云團，冷、熱云團相遇形成了雨水，除部分降水蒸發、滲入地下外，但部分降水又流入河流和大海，再有大氣氣流流動、循環，巖石風化、剝蝕、搬運、沉積、固結成巖[1]，乃至地貌準平原化等，都是能量變化的表現形式及其轉化和守恒的真實寫照。

（2）地球內部能量的變化致使地下深部巖漿（幔源物質）流向地殼拉伸減薄地帶[2]，進而產生巖漿噴發或侵入，并使地幔、地殼物質達到新的平衡，使成礦物質聚集、分異，形成了許多具有經濟開采價值的巖漿礦床、火山礦床等。

（3）能量的變化致使含礦熱液分異、遷移、匯聚流向構造活動地帶（如板塊消亡帶、仰沖帶、板內古裂谷[3]、深大斷裂、一般斷裂、接觸帶、褶皺、火山機構等），導致了成礦物質的聚集，為成礦提供了必要條件。繼而形成了熱液礦床（火山熱液、巖漿熱液礦床，如斑巖型銅礦、銅鉬礦床等）。

（4）含礦熱液或含礦流體伴隨能量降低或交代置換、導致了成礦物質飽和結晶或交代形成，因此形成了巖漿礦床和接觸交代礦床（如巖漿結晶礦床、接觸交代礦床）。

（5）一般構造形成地帶通常為能量集中地帶，因能量的不均衡性，所以形成了點（如火山機構、破火山口、爆破角礫巖筒）、線（如一般斷裂、深大斷裂）、面（如火山噴發帶、構造巖漿巖帶、高壓麻粒巖帶、區域成礦帶）、體（如構造隆起帶、擠壓造山帶、構造沉降帶等）不同規模的構造。這些構造通常為成礦熱液活動和成礦提供了有利場所和空間。

（6）能量大小與變化和成巖、成礦的規模有一定的內在聯系。一般情況下成礦與小巖體[4]密切相關。如斑巖型銅鉬礦。小巖體的形成通常能量較小（溫度、壓力較低），所以成礦物質易于飽和結晶沉淀，易于形成礦化和礦床（包括大、中、小型礦床）。而大巖體的形成需要的能量一般較大，因高溫、高壓不宜成礦物質分異、聚集，因此往往不能形成礦化或礦床。

能量的變化伴隨垂向深度的變化和水平空間的變化，直接影響著巖體在垂向、水平方向的形成與演化。能量由地下深部到地表，由大到小，使巖漿由溫壓較高向溫壓較低方向演化，由于巖漿物質的膨脹作用，所形成的巖體上大下小，即氣球狀，其結果反映了能量在巖體形成過程中的動態平衡過程。在水平方向，所形成的雜巖體往往邊部巖體粒度較細，中部較粗，中心更粗，這種現象反映了巖體形成過程中能量的變化特點，由散熱快，結晶粒度較小，向散熱慢演化，由最初的開放體系，逐漸向趨于封閉體系演進，進而形成了粒度較粗，至巖體中心更粗的巖體。上述變化過程客觀地反映了能量在成巖成礦中的轉化守恒過程。

（7）能量的變化由物質本身的動態平衡決定。主要取決于內力地質作用和外力地質作用。內力地質作用起主導作用。包括巖漿侵入作用、火山噴發作用、地震作用、構造作用等。巖漿侵入作用是地球內部能量（熱能）不均衡作用的體現，能量積聚膨脹，導致巖漿活動，由高能向低能方向運移，由地下深處向地表運移，進而形成火山噴發作用。能量積聚膨脹，還可以導致地震作用、構造作用，通過地震方式，將能量加以釋放，使能量趨于守恒。構造作用在水平方向上大到導致了規模巨大的不同板塊的俯沖、碰撞作用[5]等。在垂直方向上導致了地幔柱的形成[6]、發展和演化等。

外力地質作用包括風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用、生物作用等。其介質包括太陽能、風能、水能、生物能等。其作用的大小、規模主要取決于這些能量的大小及其變化。

（8）能量的變化是能量轉化、守恒和成礦的關鍵所在。不同地質時代的能量（即巖漿作用、火山作用、變質作用產生的熱能，沉積作用的水能、風能等）大小不一，且能量時空變化存在著顯著的差異，成礦作用也不盡相同。如太古宙時期，主要是以變質作用為主，成礦作用主要表現為內力變質及其成礦作用，形成了金、銅、鐵等礦床；中元古代—古生代，主要是以沉積作用為主，成礦作用主要表現為外力沉積作用，形成了許多非金屬大型礦床等；中生代，主要是巖漿侵入作用和火山噴發作用為主，成礦作用主要表現為形成了眾多的巖漿型、火山熱液型金屬礦床（包括銅、鉛、鋅、鉬、金、銀等），同時也形成了許多巖漿型、火山熱液型非金屬礦床。該時期是地質歷史時期以來成礦作用聚集、成礦作用最為顯著的大“爆炸”時期，是能量聚集、釋放、突變、頻繁變化的具體體現和規模宏偉的歷史畫卷，生動形象地凸顯了自然界能量轉化、守恒乃至與成礦的關系及其變化規律。新生代，主要與沉積作用為主，局部僅有少量的火山作用，成礦作用主要表現為形成了許多砂礦床以及其他沉積礦

產等。

2 結語

綜上所述，自然界的形成、發展及其演化源于物質本身具有的能量，源于物質能量的轉化和守恒。主要是自然界物質本身的能量導致了地質作用，而地質作用又致使地質體物質能量轉化和守恒，具體表現為地球內部作用形成的能量（熱能）與外部作用形成的能量（水能、風能等）的轉化和守恒過程。由于能量的轉化、守恒，因此導致了地球物質（殼幔）的分異作用、均衡作用，形成了地下深部巖漿以及上升地表的火山熔漿、含礦流體和液體等，進而形成了波浪起伏的高山和具有經濟開采價值和潛在價值的礦藏，伴隨著分異作用、均衡作用的進一步演化，形成了涇渭分明的陸地、海洋、平原、河流等自然景觀以及許多固、氣、液礦床等礦產資源，乃至當今世界的地勢地貌

特征。

參考文獻

[1]許洪才，谷永昌，姚寶剛，等.地質思維的物質觀和時空觀[J].河北地質學院學報，1995，18（6）：618-622 .

[2]鄧晉幅，趙海玲，莫宣學.中國大陸根-柱構造—大陸動力學的鑰匙[M].地質出版社，1996.

[3]李春昱，郭令智，朱夏.板塊構造[M].中國地質科學院，1982.

[4]盧作祥、范永香、劉輔臣.成礦規律和成礦預測學[M].中國地質大學出版社，1989.

[5]黃懷曾，吳功建.巖石圈動力學研究[M].地質出版社，1994.

[6]李紅陽，牛樹銀，王立峰等.幔柱構造[M].地質出版社，2002.