在构造应力作用下，岩石内应变能会不断发生变化，随着应力不断增大，组成岩石矿物的粒子逐渐被液化，随之进行扩散，转移。各种粒子扩散、转移的总趋势是从高能位(动能、位移、热能化学势等)向低能位地带转移，从而导致元素的重新分配与调整(包括成矿物质在构造活动中的活化转移与分散，富集与扩散运移现象)，引起元素的不均匀分布。构造力驱使元素进行重新分配的现象，称为构造化学分异作用(杨国清，1990)。

引起元素构造化学分异的因素很多，其中包括离子半径、离子压缩性等，而这些性质又明显地受控于构造应力场。

(1)离子半径

离子半径不同的元素在应力作用下具有不同的地球化学行为。离子半径大或过小的元素多集中于酸性岩中或地壳隆起的浅层引张区。离子半径小的元素多倾向于基性、超基性岩中或在地壳凹陷深部压缩区较稳定。

(2)离子压缩性

有的元素在高压下体积缩小，适应高压环境而呈稳定态。而另一些元素在高压下不稳定，活动性增加，从高压区中迁移出来。离子受力后改变稳定性称为离子压缩性。根据Lechatellev原理，在一个处于平衡的体系中，压力增加的效应可通过缩小体积来抵消。因此，高压缩性元素能在高动力环境中稳定。在构造应力作用下，随着压应力的增强，元素活动性递减顺序为：Si⁴⁺→Al³⁺→Mg²⁺→Fe²⁺→Ca²⁺→O^2—→Na⁺→K⁺(杨国清，1990)。

(3)元素压缩性

元素在高压下，原子核被破坏，由固相转化为液相。在强烈挤压带和剪切带，元素往往溶解而被迁出。在地应力场中，在无定向的细粒晶体晶粒之间，如果存在液相，那么这些液体就可以促使晶体变形，并使其具优选方位，这是由于不利于晶体定向的晶体被溶解，通过穿插晶体之间的基质转移到有利的晶体上生长而形成的，这只是在晶体表面上溶解扩散，未涉及晶格扩散，在高温条件，二者均有。在晶体内，元素的化学位(化学势)μ可表示为

μ=G+σ_nV

式中：G为元素自由能；V为元素体积；σ_n为正应力。

由于晶体在地应力场中产生变形，随着晶体中所处位置及元素在晶体上的位置不同，其化学势μ的大小有差别。元素扩散要从自由能大的位置到小的方向运动，具有规律的扩散。

在垂直拉应力的面上，化学势能低易于晶体生长，相反，则不利于晶体生长。晶体沿压缩方向被压扁，沿拉伸方向被拉长，这就是压溶机制的本质。

(4)元素分配与构造运动

元素在地壳中分配明显受应力场控制，构造应力性质，岩浆活动的差异性，造成了元素分配上的差异，不同构造单元中，由于构造运动及其应力性质不同，岩浆活动次数、时间、强度不同，元素分配、共生组合不同。

(5)应力导致晶格(晶体内)扩散

晶体中质点在应力作用下移到晶体表面，故拉伸表面的空位浓度(c)大于压缩面上的空位浓度(C^—)，晶体变形质点和空位移动方向相反，空位由拉伸面流向压缩面，质点(原子或离子)从压缩面流向拉伸面。从而进行质点扩散，导致晶体变形。Ellioh(1970)发现在绿片岩相条件下(350℃)，变形石英岩中变形晶粒被污染物围绕，在拉伸方向上新生晶体长在污染物之外，在压缩方向上只有污染物而无新生晶粒。

“元素的基本参数并非是一个永恒的值，元素的基本参数在有严格条件和极为复杂体系的环境下是可变的参量。它们在不同的条件下，以不同的半径进入晶格”(董树文，1988)。温元凯(1977)提出原子有效成键半径的概念，并认为这种有效半径(结晶成键半径)与其晶体结构和结晶有关。王嘉荫认为在地质条件下，同一元素以不同大小的半径，结合成不同特点的矿物，如Fe³⁺(0.67Å)和Fe²⁺(0.83Å)在不同构造环境下分别集中，形成氧化性和还原性相差很大的含铁矿物和铁矿物。董树文(1988)认为，从晶体场理论考虑，元素的原子半径实际是电子云最大密集点的间距，原子是一个异常复杂的电磁体系，会受干扰而变化。这种干扰与应力作用下岩石变形之间有着直接或间接的关系。“因为岩石和矿物受力作用发生放电、压电、磁场改变等物理现象”(王嘉荫，1978)。

董树文综合 W.S.Broecher和V.M.Orersby的资料显示，如果固体中一对离子(如K⁺、Cl^—)所受机械压力p的作用的损载面积就是离子直径的平方时，则外压力增加一个单位所引起的这对离子间距离的相对改变量是

构造应力场控岩控矿

式中：x为离子直径；p为压力。

这样，在低压下，施加一个大气压力，离子间距应当减少

。当两个离子充分接近时，各自的电子之间产生最大限度重叠，各个电子间相互排斥而形成“排斥墙”阻挡外压力。假若：①晶体中化学键缩短3dx/x，那么体积必然减少3dx/x；②作用在一个K⁺—Cl^—离子对的所有吸引力和排斥力的矢量是一个孤离子对的1.7倍时，压力每增加10⁵Pa，体积就要减小约1×10^—6，实验值为5×10^—6。

通过地球化学方法研究认为，原子内电子在外界条件激发下发生跃迁或轨道杂化，从而影响到原子间的价键结合力，如碳原子孤立存在时，处于基态(2s²、2p²)，但在极高压条件下相互作用形成金刚石时，由于原子间电场的影响，致使碳原子的一个电子从2s轨道激发到2p空轨道上，发生外层1个s轨道和3个p轨道“混合”，重新组成4个新轨道，形成sp³杂化轨道，结果碳原子之间就共用这些杂化轨道而成共价键结合成原子晶体的金刚石。

王功恪(1982)引用苏联科学家实验资料，在压力作用下可导致门氏周期表中元素及其周期消失，外圈电子可被压进内层未充满的轨道上，出现元素异构体(表4.2)。

铁元素在受压后其电子层结构更似镍元素，而表现出新的性质。

表4.2 在压力作用下元素异构体

(据董树文)