火星上可能会有地球上没有或者缺乏的矿藏吗？ 第1页

火星不会有“地球上没有的元素种类”，也无法期待“地球上总量稀少或分布稀疏的元素种类”在火星上密集分布。指望火星有大量容易开采的“铀矿”之类东西，是不现实的。

根据过去数十年间的火星探测，火星地壳中最多见的化学元素是硅、氧、铁、镁、铝、钙、钾。碎石、灰土等风化产物中可以找到钛、铬、锰、硫、磷、钠、氯、铯等元素。火星上有较少的锂、钴、镍、铜、锌、铌、钼，有很少的镧系元素、钨、金。火星上的一些地方存在碳酸盐岩石。

火星有许多古老的火山口和大范围的火成岩，可以期待在那里找到可供开采的镍、铜、钛、铁、铂、钯、铬等元素。2011年12月，机遇号火星车在火星上发现了一条从土壤中伸出的石膏矿脉，检测证实它含有钙、硫和水。

在火星上搞建设需要花大价钱运输专门设计的设备、面对恶劣的自然环境，成本难以压低。未来的火星居住者可以利用火星上的矿石来建造房屋、制造机器零件、生产一些日用品和化肥之类，将矿物运送回地球则难以期待其价格竞争力，并不值得。

不过，火星岩石本身就是地球上没有的、具有特殊意义的纪念品，如果能确认一些火星岩石中含有远古的生物化石，更可以预期其在收藏市场上的高价。

在采矿方面，捕获近地小行星或小行星带的天体、送到地球轨道上开发，要合理一些。SpaceX等商业航天公司有可能搞这方面的太空采矿。

其实，地球上的矿藏种类可能远比火星丰富，甚至还有一些火星不具备的矿藏。

为什么？因为矿床学的知识告诉我们，很多矿产的出现，背后离不开水和岩浆的活动^[1]。

但水和岩浆这两个东西，偏偏地球上很多，火星上不多。

一、产生岩浆的最大推手，并不是星球内部的热量，而是星球表面的水和板块运动。

在地球上，液态水通过板块边缘的俯冲带进入地幔，它们会降低地幔中高温高压岩石的熔点，促使其熔融成岩浆，然后喷发。

所以我们才会在全球俯冲带的背后，看见大量的火山活动。无论是火山岛弧，还是火山山弧，

或者是类似华北克拉通解体这样的古俯冲带活动产物^[2]。

板块运动+水，让地幔上部的软流圈成为不断产生岩浆的岩浆工厂，从地球板块运动在约40亿年前诞生以来，不断制造着火山活动。

而火星首先没有板块运动，第二很早就没有了地表水。即便是残留有液态水的数十亿年前，它也没有产生将水向火星地幔输送的机制：对，我说的还是车轱辘话，没有板块运动的俯冲带机制。

所以，火星上才多少火山？和地球比起来完全是个弟弟……

而且分布十分零散，没有呈带状分布的特征（进一步排除火星的板块运动）

火星上的火山分布，有点类似地球上的地幔柱成因火山，比如夏威夷岛、东非大裂谷北段的阿法火山区、冰岛、海南岛北部+广东雷州半岛的雷琼火山群等等。

当我们从单纯地幔上涌引起热点火山的角度出发时，你会发现，地球的火山活动分布，有点类似火星：

下图出自文献3^[3]

回到成矿的话题。

既然地球有着远比火星规模更大、数量更多，且岩浆类型、起源区更复杂的岩浆活动和火山活动，那么在岩浆和热液成矿的角度，无论是成矿的规模、范围还是种类上，地球完胜。

第一回合结束。

二、失去地表水，也失去了很多矿藏形成的机会。

比如，矽卡岩型矿床，需要中酸性（如花岗岩）岩浆侵入到碳酸盐岩（石灰岩、白云岩）中，在二者的接触部位产生矽卡岩。但是，火星上的海洋早就没了，有没有产生过石灰岩/白云岩还要两说。

假如不曾有过，矽卡岩型矿床还会产生吗？这需要打一个问号。

而在现代海底，也有两种人们不再感到陌生的成矿系统：黑烟囱和白烟囱

它们都是海水从各种裂隙渗入海底岩石以后，收到深处岩浆烘烤加热，重新变成热水，然后携带矿物质从海底涌出产生的【热水喷流沉积矿床】，参见文献【1】。

这两种成矿系统，自从海洋诞生以来，就在地球上不断出现。人们已经在世界各地的陆地上，找到了属于古老海洋的热水沉积矿床。

火星上有没有这种矿床呢？

可能或许曾经有过，但无论是数量还是规模上，都不及地球。自然也不要期待什么特别的矿藏了。

而海洋、湖泊、河流的消失，也同样葬送了很多其他的火星成矿机会。

特别是那些直接从水里沉淀出来的化学成矿，比如让澳大利亚有资格和中国叫嚣的条带状铁矿床。

它的成因不仅需要溶解在液态水里的二价铁离子，还需要氧气，以及远远不断产生氧气的生物。

火星？算了吧，我很怀疑火星是否产生过光合作用。

第二回合，火星再度完败。

三、生物的力量

在人类目前已经认知的宇宙范围里，生物成矿作用只在地球发现了独一份。

我们不仅有古代海洋光合作用产生的BIF铁矿床，

还有海洋微生物死后腐败释放磷元素，富集而成的磷块岩，

也有海鸟拉屎拉出来的磷矿床，

还有植物分解产生的有机质富集转化成干酪根后，形成的煤炭，

和主要由浮游生物、底栖生物死亡后，有机质富集转化而成的干酪根形成的油气——不要和我说恐龙肉，我会用《石油地质学》和《有机地球化学》糊你们一脸，关于石油的有机成因有任何疑惑，请看链接答案。

火星有过生物吗？或许有过。但生物圈是否繁盛到足以成矿的程度？

这还需要打一个大大的问号。

从矿藏种类、规模的角度，生物繁盛的地球无疑再度完胜。

四、火星你讲不讲武德？

但话说回来，火星都连输三场了，就没有一点扭转局面的可能吗？

有的。

众所周知，火星上缺氧，氧气含量只有约0.16%

这样的环境使还原性矿物有条件在火星地表附近大规模富集，有可能形成一些在地球近20亿年以来压根没法稳定存在的矿产。

例如下图所示，南非Witwatersrand盆地距今约27亿年前的河道黄铁矿砾石——在现代地球上，你扔一块黄铁矿到河里，很快就氧化破碎消失了，根本不可能堆积成砾石。即便是埋在河道泥沙里，也会很快被富含氧气的地下水分解掉，无法保存下来。

所以，在严重缺氧的火星，类似黄铁矿砾石这样的还原矿物露天富集而成的矿床，是完全有可能找到的。

第四回合，地球败。

“火星你不讲武德，来偷袭我氧气含量21%的地球！这好吗？这不好！”

综上所述，由于两个星球的元素成分没有本质差异，所以能够决定矿产差异的，就只有各自不同的成矿作用。

由于火星缺乏液态水、没有板块运动，所以它的岩浆作用远不如地球活跃，成矿体系不如地球发达，进而影响矿藏种类。

还是因为缺乏液态水，很多形成在水里的矿藏，火星在几十亿年前就停止产生了。从规模和种类的角度，火星不如地球。

而需要生物参与形成的矿产，火星上要么压根没有，要么非常稀少，无法比肩地球。

但是，两颗星球氧化还原性质的差异，却也给火星带来了机会：虽然火星可能没有地球上这么丰富的氧化矿物矿产（例如BIF），但换一个角度，地球表面十分缺乏的还原矿物矿产，火星上则是有可能存在的。

所以，如果给这个问题一个最终答案，那么答案是——————

“火星你不讲武德！！！！”

（其余参考文献略，按照我给的地名自己搜去吧，乖~么么哒）

参考

1. ^ 姚凤良, 孙丰月. 矿床学教程[M]. 地质出版社, 2006.
2. ^ 徐义刚, 李洪颜, 洪路兵,等. 东亚大地幔楔与中国东部新生代板内玄武岩成因[J]. 中国科学:地球科学, 2018, 048(007):P.825-843.
3. ^ http://www.geoawesomeness.com/the-most-precise-3d-map-of-earths-interior/