張培新　彭揚(yáng)

摘 要 生物礦化作用是生物成礦作用的前提和基礎(chǔ)，生物成礦作用是特殊條件下大規(guī)模的生物礦化作用。微生物在巖石和礦物風(fēng)化過程中、在金屬與非金屬元素遷移過程中、在成礦元素聚集過程中有很重要的作用，也會影響成巖（成礦）變質(zhì)過程中對成礦元素富集。

關(guān)鍵詞 生物成礦 元素 富集

中圖分類號：P611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

生物作用是地殼表層最活躍、最強(qiáng)大的營力。在自然界，生物作用已被認(rèn)為是與物理作用和化學(xué)作用并列的三大作用之一。它對表生帶地殼物質(zhì)的循環(huán)及能量的轉(zhuǎn)換起著重要的作用。早在本世紀(jì)初期，B.N.維爾納茨基就指出生物在地質(zhì)作用過程中的重要地位，奠定了生物地球化學(xué)的基礎(chǔ)。1915年C.E.Seebenthal就提出了生物成礦的概念，1926年E.S.Bastin也提出了相同的概念。人們早就知道生物作用可以直接形成可燃有機(jī)巖礦產(chǎn)，如煤、石油以及天然氣等。這些礦產(chǎn)在世界經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。它的產(chǎn)量和產(chǎn)值早已經(jīng)超過了其它非金屬和金屬的產(chǎn)質(zhì)量和總值的總和。

1生物成礦作用研究前景

礦產(chǎn)資源和地殼能源是現(xiàn)代化工、農(nóng)業(yè)建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在礦產(chǎn)資源和能源的生產(chǎn)和儲量構(gòu)成中，沉積巖石圈中的數(shù)量占有舉足輕重的地位。人類所利用的煤炭、石油和天然氣幾乎全部產(chǎn)于沉積巖石圈。

生物作用作為地球表生帶最活躍和強(qiáng)大的地質(zhì)營力，必然對沉積巖石圈內(nèi)礦產(chǎn)的形成和改造發(fā)生巨大的影響。煤炭、石油和天然氣屬生物成因，這已經(jīng)成為科學(xué)常識。近一、二十年來，在Fe、Mn、P、Al、Au、U、Cu、Pb、Zn、S等多種化學(xué)元素的沉積（和層控）礦床中也發(fā)現(xiàn)了大量生物作用的證據(jù)。特別值得指出；對世界上已發(fā)現(xiàn)的若干大型和超大型礦床的形成，生物起了重要的、甚至是關(guān)鍵性的作用?？梢灶A(yù)料，開展生物成礦作用的研究將對沉積礦床學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響，也必將使現(xiàn)有的成礦理論更加豐富和完善。

2生物成礦作用方式

主要反映在生物及其產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)對成礦元素的富集、遷移、沉淀等方面。這種作用可以是直接的，即通過生物活動或生物產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)本身發(fā)生作用；也可以是間接的，即生物通過對環(huán)境物理化學(xué)條件的改變促使成礦元素發(fā)生富集、遷移與沉淀。

2.1生物富集成礦元素方式

生物富集成礦元素的方式主要有以下幾種：

（1）生物在其生長過程中通過汲取或吸附的方式富集成礦元素，如陸生植物，能以汲取的方式從巖石或土壤中汲取成礦元素，然后輸送到莖和葉內(nèi)生物特別是微生物的新陳代謝可以促使無機(jī)化合物發(fā)生氧化一還原反變，使成礦元素的價(jià)態(tài)發(fā)生變化，如鐵錳氧化細(xì)菌，可以使低價(jià)的鐵、錳變成高價(jià)的而沉積，這可能是鐵、錳礦床富集的重要原因；

（2）生物對環(huán)境物理化學(xué)條件的改變，促成成礦元素的富集。生物在呼吸作用、發(fā)酵反應(yīng)及自身活動過程中可以產(chǎn)生各類酸、堿，從而溶離或活化周圍沉積物中的成礦元素；

（3）生物死亡后可通過有機(jī)質(zhì)的吸附作用及化學(xué)反應(yīng)富集成礦元素；

（4）有機(jī)質(zhì)使金屬還原，沉淀不溶化合物。

2.2生物遷移成礦元素的方式

生物（特別是有機(jī)質(zhì)）對成礦元素的遷移發(fā)生重要的影響。其中最常見的一種方式是通過形成可溶性的金屬——有機(jī)絡(luò)合物而進(jìn)行遷移。在密西西比河谷型鉛鋅礦床的形成過程中，鉛、鋅可以通過形成醋酸鹽或有機(jī)硫化物而發(fā)生遷移；氰化物作為遷移金屬的簡單有機(jī)配位體，不僅能強(qiáng)烈地、有選擇地從巖石中萃取金屬元素，而且CN-能與重金屬（金、銀等）形成穩(wěn)定性很高的絡(luò)合物進(jìn)行遷移。雖然目前還不能準(zhǔn)確地、全面地評價(jià)礦液中各種金屬一有機(jī)絡(luò)合物在礦床形成中所起的作用，但提出了一些指導(dǎo)性的研究方向。如對重要的有機(jī)配位體熱穩(wěn)定性的研究、各種地下水和流體包裹體內(nèi)痕量有機(jī)質(zhì)的分析以及成礦遠(yuǎn)景的金屬—有機(jī)絡(luò)合物在25-200℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定常數(shù)的確定等等。生物遷移成礦元素的另一種可能方式是通過金屬-膠體化合物表面形成保護(hù)膜的方式，使之易于溶解而發(fā)生遷移，金屬的遷移過程中就可能包括這種機(jī)制。

2.3生物沉淀成礦元素的方式

生物沉淀成礦元素的方式可能有以下幾種：

（1）直接沉淀方式：大量吸附Zn、Pb、Cu等元素的甲殼動物表皮脫落后進(jìn)入沉積物中成礦；鐵細(xì)菌和需氧硫細(xì)菌等微生物可將礦物質(zhì)吸收并堆積于管細(xì)胞內(nèi)。

（2）附著生長方式：微生物附著于鐵、錳結(jié)核或疊層石的表皮使之不斷生長并沉淀。

（3）生物化學(xué)沉淀：生物富集金屬后，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生絡(luò)合物等中間產(chǎn)物，再固結(jié)到沉積物中。

值得注意的是，生物從對成礦元素的富集、遷移、沉淀到形成礦床之間還存在著一個(gè)如何將成礦元素保存在沉積物中的問題。一種可能是通過富集、遷移后的成礦元素在沉積物中形成穩(wěn)定的化合物而固結(jié)，直接形成礦床；另一種可能是被富集、遷移了的成礦元素在固定于沉積物之前被重新解析，再次回到水溶液中，并重新開始新的生物地球化學(xué)循環(huán)。

3總結(jié)

微生物成礦作用在各種礦床的形成中都直接或間接的起作用。盡管微生物成礦理論起步較晚，但發(fā)展很快，在短短的幾十年中已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，接下來在不斷的實(shí)驗(yàn)和探索中將微生物成礦應(yīng)用到找礦和選礦的實(shí)踐中，這應(yīng)該有很廣闊的發(fā)展前景。

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