矿脉

在地质学中，矿脉（英语：vein）是岩石中,由结晶矿物构成的席片状体。当热液循环通过岩体中的裂缝时，沉积其携带的矿物成分时，就会形成矿脉^[1]。矿脉中的晶体通常是垂直于空间壁突出到开放空间中生长。然而在地质环境中，尤其是在地表以下几公里处，很少有保持开放开的空间。因此，有两种主要机制被认为可能形成矿脉：开放空间填充和裂缝密封生长。

开放空间填充

开放空间填充式岩脉最常见是热液矿脉系统造成的，例如在云英岩或硅卡岩中的网状矿脉。为使空间填充有效，围压一般被认为低于 0.5 GPa，或低于 3-5 公里（2-3 英里）。以这种方式形成的岩脉类似玛瑙的质地，由连续矿物组成，结晶从脉壁上的核点辐射出来，填满了开放空间。通常有液体沸腾的证据。孔洞、空洞和晶洞都是由热液系统中开放空间填充式岩脉的例子。水力压裂造成的角砾岩，其压裂空间也有开放空间填充式矿脉。这种角砾矿脉系统分布相当广泛，可以形成倾斜的板状片、其横向边界由逆冲断层、沉积层或盖层分布控制。

裂缝密封生长

在宏观上，矿脉的形成受断裂力学的控制，为矿物提供了沉淀的空间^[2]。但 (1) 剪切裂缝、(2) 伸展裂缝和 (3) 混合裂缝，不易造成矿脉^[3]。这可以通过 Mohr-Griffith-Coulomb 断裂准则进行判断 ^[4]. 断裂准则可判断所需的应力和断裂方向。在莫尔图上剪切断裂包络线可分开稳定状态与不稳定状态的应力范围。当莫尔圆和代表临界应力状态的断裂包络线相交时，就会产生断裂。首先接触包络线的圆点代表形成裂缝的平面。新形成的裂缝会导致已破裂岩石的应力场和抗拉强度发生变化。如果应力再次增加，则很可能会沿同一断裂平面产生新的断裂。这个过程被称为裂缝密封机制^[5]。

裂缝密封脉被认为在变形过程中，在初期裂缝中，迅速形成的矿物沉淀。根据地质作用，这种情况发生得很快，因为压力和变形无法维持大的开放空间；通常该空间在毫米或微米的数量级。若矿脉断裂重新打开，矿物继续的沉积可增加矿脉的厚度^[6].

参考文献

^ Schroeter, Tom. "Vein Deposits". earthsci.org. Retrieved 1 November 2013
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^ Scholz, Christopher H. (2019). The Mechanics of Earthquakes and Faulting (3 ed.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-16348-5.
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^ Ramsay, John G. (March 1980). "The crack–seal mechanism of rock deformation". Nature. 284 (5752): 135–139. Bibcode:1980Natur.284..135R. doi:10.1038/284135a0. ISSN 1476-4687. S2CID 4333973
^ Renard, Francois; Andréani, Muriel; Boullier, Anne-Marie; Labaume, Pierre. "Crack-seal patterns: records of uncorrelated stress release variations in crustal rocks" (PDF). hal.archives-ouvertes.fr/. Université Joseph Fourier

[”Schroeter”-1] Schroeter, Tom. "Vein Deposits". earthsci.org. Retrieved 1 November 2013

[”Bons”-2] Bons, Paul D.; Elburg, Marlina A.; Gomez-Rivas, Enrique (2012-10-01). "A review of the formation of tectonic veins and their microstructures". Journal of Structural Geology. 43: 33–62. Bibcode:2012JSG....43...33B. doi:10.1016/j.jsg.2012.07.005. ISSN 0191-8141.

[”Scholz”-3] Scholz, Christopher H. (2019). The Mechanics of Earthquakes and Faulting (3 ed.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-16348-5.

[”-4] Phillips, William John (1972-08-01). "Hydraulic fracturing and mineralization". Journal of the Geological Society. 128 (4): 337–359. Bibcode:1972JGSoc.128..337P. doi:10.1144/gsjgs.128.4.0337. ISSN 0016-7649. S2CID 128945906.

[”Ramsay”-5] Ramsay, John G. (March 1980). "The crack–seal mechanism of rock deformation". Nature. 284 (5752): 135–139. Bibcode:1980Natur.284..135R. doi:10.1038/284135a0. ISSN 1476-4687. S2CID 4333973

[”Renard”-6] Renard, Francois; Andréani, Muriel; Boullier, Anne-Marie; Labaume, Pierre. "Crack-seal patterns: records of uncorrelated stress release variations in crustal rocks" (PDF). hal.archives-ouvertes.fr/. Université Joseph Fourier

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