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关于花岗岩与成矿作用

［转载］关于花岗岩与成矿作用

（2013-01-1616:

39:

44）

原文地址：

关于花岗岩与成矿作用作者：

刘继顺

【刘继顺按】张旗先生是镁铁质-超镁铁质岩石学家，本世纪以来转向埃达克岩研究，著述颇丰。

我对张旗先生敢言，钦佩至极。

他的有些SCI的论文还不如国内的论

文”观点，颇感赞同。

但他的一些学术观点，我并不认可，反倒认可华仁民与王登红。

窃以为：

埃达克岩就是一个怪胎，一个自以为是的创新”伪命题，自娱

自乐而已，于找矿事无补。

至于金铜与钨锡成矿，是一个没有问题的问题，同属于花岗质岩浆侵入成矿体系产物。

随着近年找矿的深入，越来越多的金铜矿床深部发现钨锡矿，而越来越多的锡钨矿床发现铜（金）矿，甚至大型铜矿。

这些新发现不仅在华南，也在西北、西南地区，本人曾有幸参与其中。

除华王两位指出过的问题外，张旗先生明显忽视了岩浆上侵所途经的围岩及就位的围岩环境。

感谢华王二位，科普了一把岩浆-热液成矿体系的ABC,年轻学子得以有机会学习到。

至于花岗质岩石成因与分类，问题依然是存在的，我不知道地壳中的镁铁质-超镁质岩石（火山-沉积岩和侵入岩）部分熔融，到底算壳源？

还是幔源？

早期幔源岩浆岩进入地壳后，再次部分熔融，又将如何呢？

真

正的地幔岩及其组分，我们真的知道吗？

关于花岗岩与成矿作用若干基本概念的再认识

答张旗

作者：

华仁民王登红，来源：

矿床地质，31

（1）:

165-175,2012

《矿床地质》2011年第3期刊登了张旗先生的再论花岗岩的分类及其与金铜钨锡成矿的关系”论文，就笔者分别对张旗等文章（张旗等，2010）的质疑进行了回答，并且进一步强调了他在前一篇文章中提出的一些观点。

看来，双方在与花岗岩有关的成矿作用的许多基本问题上已经无法达成一致的认识了。

达不成一致认识当然也没有什么关系；尤其是关于

花岗岩的分类方案，愿意采用张旗先生分类的尽管自便。

不过，笔者既然是矿床学专业的科研工作者，那么，尽管不是为了和张旗先生继续辩论，也仍然觉得有必要把一些与花岗岩成矿作用相关的基本概念、甚至基础知识说说清楚、弄弄明白，以免混淆视听，误人子弟。

这是笔者的责任所在。

所以，借着对张旗先生两篇文章提出进一步质疑的机会，笔者重新学习了与花岗岩有关的成矿作用的若干

基本概念，写成此文，就教于矿床学界各位同仁，尤其希望能对矿床学专业的年轻学子开展相关领域研究工作有所裨益。

对于张旗先生的两篇文章，本文分别用张文之一”张旗等,2010）和张文之二”（张旗,2011）作为简称；对于在两篇文章中都有的观点和说法：

笼统以张文”简称之。

对于笔者分别对张旗等文章（张旗等,2010）质疑的两篇文章，则分别以华文”华仁民,2011）和王文”王登红,2011）简称之。

1关于花岗岩的演化和岩浆-热液体系问题

1.1花岗岩的演化和水的来源

1.1.1花岗岩岩浆的演化过程

张文之二认为:

花岗岩研究有一个误区，长期以来，大家都以为花岗岩是能够演化的”，并断定:

花岗岩能够演化的观点对矿床学研究有明显的影响，困扰了矿床学的研究，才出现华文的问题”。

张文又说:

岩浆不可能演化，即便按照传统的说法，岩浆可以演化，早期岩浆演化到晚期，酸性组分增加，将导致黏性的增加，怎么会有水出现？

水来自哪里？

”看来，张文之二批评的花岗岩（岩浆）演化”的观点不仅是华文作者一个人的问题，而且是一个长期以来”困扰了矿床学研究”的问题，是一个大家都以为”正确但实际上是误区”的问题。

这当然是一个比较严重的问题了，笔者不得不认真对待，好好反省一下。

这个问题又包含了两个基本问题，一个是花岗岩岩浆能不能演化，一个是花岗岩的含水量和水（热液）的来源。

第一个问题其实根本不是问题。

岩浆当然是能演化的。

什么是演化”

《现代汉语词典》（2002年增补本）上对演化”一词的解释很简单，就是演变（多指自然界的变化）”；所以可以说，演化的实质就是变化。

因此，岩浆不仅是可以演化的，而且必定会发生演化。

从岩浆形成起，到最后固结成为岩浆岩，它必然经历了一定的演化过程，玄武岩浆能够演化，花岗岩浆也能够演化，这是不以张文承认不承认为转移的事实，也是国内外地质学者长期以来”的基本的工作成果。

在中国地学界，但凡关系到花岗岩类以及相关的成矿作用，无论是学术会议的报告，还是刊物上发表的论文、正式出版的著作，花岗岩（岩浆）演化”的概念广泛运用、随处可见，的确早已达到了大家都以为”的程度。

这里且列举几个笔者认为比较权威的学者的论著吧。

孙鼐等（1983）在研究浙江桐庐花岗质火山侵入杂岩的地球化学特征后指出，岩浆房中的岩浆在喷发前已分异演化得相当完全，亦说明分离结

晶以及晶出晶体的重力分异在岩浆的演化中起了重要作用”。

翟裕生等

（1985）在讨论南岭若干与钨锡有关的含矿复式花岗岩体时指出它们是

在地壳一定深度，遭受深变质作用，经过熔融、分异，原地演化或向浅部侵位，在地壳较浅部形成的黑云母花岗岩系列”陈毓川等（1995）在研究桂北地区与岩浆岩有关的成矿系列时指出，对于成矿而言，岩浆本

身含有成矿元素是成矿的一个基本条件，但是否能够成矿还取决于岩浆的演化过程和方向”；类似地，毛景文等（1998）在研究湘南柿竹园钨锡钼铋矿床与岩浆岩关系时指出，该地区花岗岩岩体都具备成矿的先决条件，是否能够成矿，则在于岩体分异演化程度和成矿元素聚集的条件和环境”；他们的结论是:

有关的似斑状黑云母花岗岩、等粒黑云母花岗岩和花岗斑岩均经历了强烈的分异演化作用，形成了与之有关的多金

属成矿系统”涂光炽等（2000）出版的《中国超大型矿床》一书中，赵振华等撰写的第17章第6节标题就是燕山期高演化花岗岩对形成区内大-超大型矿床的控制作用”；按张文的说法，花岗岩不能演化，那么更不可能有高演化”花岗岩。

在前几年相当流行的《花岗岩研究思维与方法》一书中，洪大卫等撰写的第四章花岗岩研究的同位素地球化学方

法”的第二节标题就是岩浆演化的同位素体系”（肖庆辉等，2002）;这里的岩浆演化”，应该主要是指花岗质岩浆。

陈骏等（2008）将南岭地区含钨锡铌钽花岗岩划分为3个主要类型:

含钨花岗岩、含锡钨花岗岩和含钽铌花岗岩；并指出3类含矿花岗岩具有明显不同的演化特征，成矿作用与它们的演化密切相关。

卢欣祥等（2010）对东秦岭的花岗伟晶岩进行了研究，认为花岗伟晶岩的演化关系同本区花岗岩的成分演化相一致。

中国地质工作者对于花岗岩演化的深刻认识，主要始于半个多世纪前对

华南花岗岩及其成矿作用的大规模研究（徐克勤等，1963;1984b;贵阳地球化学研究所,1979;莫柱孙等,1980;南京大学地质学系，1981;陈毓川等,1989;地矿部南岭项目花岗岩专题组,1989）。

在华南尤其是南岭地区，与钨锡铋钼锂铍铌钽等稀有金属成矿作用密切相关的花岗岩中有不少是多期多阶段的复式岩体，大者如4000多km2的诸广山岩体，小者如19km2的西华山岩体。

这些复式岩体的各个阶段之间虽然关系比较复杂，但是绝大多数地质工作者都认为是一种演化”关系。

例如，徐

克勤等（1984a）指出改造型花岗岩通常都是多旋回、多阶段复式岩体，

多旋回花岗岩具有一定的演化趋势”对于一个具体的花岗岩体，也存在着从早到晚的演化，例如华南与钨锡等稀有金属有关的花岗岩类的最常见、最典型的演化趋势是从早期的含角闪石黑云母花岗岩、到黑云母花

岗岩、再到二云母花岗岩、白云母花岗岩。

李献华等的研究则认为，南

岭燕山早期的含角闪石花岗闪长岩--黑云母二长花岗岩--黑云母钾长花

岗岩--二（白）云母花岗岩，属于准铝质（弱过铝质的I型/分异I型花岗岩演化系列”（Lietal.,2007）。

吴永乐等（1987）对中国最早开采、最具代表性的赣南西华山钨矿进行了全面研究，他们编写的专著《西华山

钨矿地质》详尽地描述了西华山花岗岩体2期、4阶段、6次侵入的特

征及它们之间的演化关系。

花岗岩的岩浆演化”并非国人所独创，在国际学术界也是被广泛认可的笔者可以列举出许多文献（Wardetal.,1992;Blevinetal.,1995;Antipinetal.,1997;Charoy,1999;Clandiaetal.,2009;Muelleretal.,2010;Balen

etal.,2011;Hezeletal.,2011）,因此,花岗岩的岩浆演化决非张文所说

的存在误区”。

张文尽管不承认岩浆演化”，但对于岩浆分异”似乎是认可的；张文之二中说:

岩浆虽然不能演化，但可以发生流动分异，这种分异通常发生在岩浆上升侵位过程中，是岩浆在运移过程中的内部调整”。

笔者姑且把这里所谓的流动分异”看作是岩浆分异”的内容之一。

那么，什么是岩浆分异”呢？

据2006年出版的《地球科学大辞典（基础科学卷）》的解释，岩浆分异就是岩浆在演化过程中，在没有外来物质加入下，受条件变化控制，使原始成分均匀的单一岩浆分化为不同组分的多种岩浆的现象”（地球科学大辞典编委会，2006）。

看来，张文之二关于岩浆分异”是岩浆在运移过程中的内部调整”的说法是正确的，但是却忘记了

岩浆分异”就是岩浆在演化过程中”发生的现象之一；既然有岩浆分异那必须有岩浆演化；承认岩浆分异，实际上等于承认岩浆演化

张文之二中使用了一个结晶分离”的术语，说花岗岩的黏性大，阻止了花岗岩的结晶分离”，又说玄武质岩浆可以发生结晶分离和混合，而花岗质岩浆很难分离”笔者不清楚这里的结晶分离”是何含义，因为一般文献或字典或教科书中都使用分离结晶”（fractionalcrystallization）或

结晶分异”（crystallizationdifferentiation）,却很难找到结晶分离”这个

术语。

不过，笔者姑且把张文所说的结晶分离”当做分离结晶”或结晶

分异”来对待吧。

而如前所述，分离结晶、结晶分异这些岩浆分异作用同样发生在花岗岩浆中，其实质也就是岩浆演化”的体现。

1.1.2花岗岩中水的来源

再来看第二个问题，即关于花岗岩的含水量及水的来源。

张文问道:

早

期岩浆演化到晚期，酸性组分增加，将导致黏性的增加，怎么会有水出现？

水来自哪里？

”比起前一个问题，这个问题似乎问得更加有些莫名其妙，因为酸性（长英质）岩浆的含水量高于基性（镁铁质）岩浆应该是一个常识，而且众所周知，花岗岩是离不开水的。

Campbell和Taylor早就认为水在花岗岩形成中是不可或缺的

（essential）他‘们有一个著名的观点就是:

没有水就没有花岗岩”（no

water,nogranites）（Campbelletal.,1983）。

Whitney（1988）则认为温度和水含量是花岗岩浆形成的两个最重要因素。

至于（花岗岩）岩浆的去

气（degassing）以及分离出岩浆水，更是从100年前的尼格里时代就被认识了（Niggli,1912）。

因此，花岗岩含水有什么奇怪吗？

奇怪的倒是张

文怎么会问出这种问题；莫非张文作者认为所有的花岗岩都是玄武岩浆演化而来的？

难怪张文反复说岩浆演化适合于玄武质岩浆（可以延

伸到闪长质岩浆），但不适合于花岗质岩浆”。

有关花岗岩中水的来源及含量等方面的国内外文献很多。

通俗地说，当地

壳物质发生熔融形成花岗质岩浆的时候,必须是有水参与的。

水可以通过与硅酸盐熔体中的桥氧作用形成羟基（OH）、H+置换熔体中的离子（如Na+、K+）等方式溶解在硅酸盐岩浆中，溶解的多少主要取决于压力，压力愈大，溶解的水愈多；一般认为，水在花岗质（或长英质）岩浆中质量分数为2.5%-6.5%;实验研究显示，当压力达到500MPa时，水在岩浆中的溶解度就超过10%；而当压力为1000MPa时，水在花岗质岩浆中的溶解度可以达到20%（Kennedy,1961;Luth,1967;Burnhamet

al.,1971;Huangetal.,1973;Burnham,1979;1994）。

当岩浆从深部岩浆

房向上运移，由于压力下降，溶解度降低，原先溶解在岩浆中的水会出溶（exsolution）;此外，岩浆结晶分异过程中由于无水矿物先结晶而导致残余熔体相对富水，也可能使水达到饱和而出溶--这就是对怎么会有水出现？

水来自哪里？

”的最简单回答。

这种水，矿床学界的人一般叫做岩浆水”，也是一种很重要的成矿热液（或成矿流体）来源（White,1974;卢焕章，1997）。

通常所说的花岗岩中的水”实际上是指以水为主体、包含了其他挥发组分（如CO2、F、Cl、B、S等）的流体。

以水为主的挥发组分的存在可以降低岩浆的黏度（地球科学大辞典编委会，2006;徐夕生等,2010）,并

促进岩浆的分异。

因此，实际情况完全不是如张文所说的岩浆演化到晚期，酸性组分增加，将导致黏性的增加”；相反，岩浆

演化到晚期，酸性组分增加，以水为主体的挥发组分只会不断聚集增多，而且不会导致黏性的增加。

岩浆分异（主要是结晶分异）的结果之一，是形成所谓残余岩浆”。

对此，许多火成岩岩石学的教科书以及《地球科学大辞典（基础科学卷）》

上都有解释，笔者没有必要在此一一抄录。

这些晚阶段的残余岩浆”，

由于它们具有黏度小、比重轻、活动性强等特征，都可以贯入到稍早阶段已经固结了的或正在固结的岩相带中去，这种现象

在华南花岗岩中非常普遍。

朱金初等（2002）认为，华南香花岭、雅山、

大吉山以及法国Beauvoir、捷克Podlesi等地一些最晚阶段侵入的Li-F

花岗质小岩脉，就是高度演化的残余岩浆产物。

这些富含水和其他挥发组分的花岗岩类、碱性岩等残余岩浆也可以形成各种伟晶岩（Jahnsetal.,1969）。

张文之二说野外和岩相学研究找不到花岗

岩曾经发生过结晶分离的证据”，如果张文的所谓结晶分离”就是指的

分离结晶”或结晶分异”的话，那么，富含挥发组分的花岗质伟晶岩就是花岗岩发生过结晶分异、从硅酸盐熔体中出溶”富水流体的最好证据。

1.2关于岩浆-热液体系

张文之二说:

华文有一个-岩浆-热液系统（或岩浆-热液体系）的提法笔者认为值得商榷”，理由是岩浆-热液”不是一个系统”，而是两个独立的体系，二者有根本性差异”。

花岗岩为高黏性的岩浆；（含矿的）热液为黏性很低的流体，其性质近似于水。

因此，岩浆和热液是性质完全不同的两个体系。

笔者首先要声明，岩浆-热液体系”并非华文的提法，而是许多前辈包括国外学者早就提出的，也是从事热液矿床地质地球化学研究的人所熟知的基本概念之一。

上面已经说到，除了H20之外，被称为岩浆水或岩浆热液的以水为主的流体中还有相当数量的其他挥发组分,其中的F、B、P、Li等被称为

解聚元素”（d-polymerizingelements）,又被称为助熔剂”（fluxing

agents）,因为它们可以有效地降低硅酸盐熔体的黏度，又能够使花岗质

岩浆的凝固速度和固相线温度大大降低，拉长了熔体的结晶时间，加快了物质组分的扩散速率和机械运动能力，有利于分离结晶作用的充分进行（Manning,1981;Pichavantetal.,1984;Dingwelletal.,1985;朱金初等,2002;Thomasetal.,2005;Rickersetal.,2006;Breiteretal.,2007;Paratetal.,2009）。

众所周知的是，华南以及世界各地与钨锡等稀有金属有关的花岗岩是普遍富含F、B、P、Li等挥发组分的（熊小林等,

1996;毛景文等,1998;王联魁等,2000;李福春等,2000;2004;朱金初等,2002;张德会等,2004）;这类花岗岩由于富含水和其他挥发组分,所以并不像张文设想的那样黏度很大。

岩浆和热液的确二者有根本性差别”，笼统地说它们是两个独立的体

系”，似乎也没错。

但是，如前所述，当岩浆分异演化到晚期，形成残余岩浆的时候，温度已经比初始岩浆时要低得多。

当岩浆（尤其是花岗质岩浆）中的H20和F、B、P、Li等挥发组分含量较高时，其结晶的温度范围也被扩大，允许残余岩浆的结晶温度降至500-600

C,甚至低至400-350C（Sirbescuetal.,2003）,从而形成熔体-流体-

晶体三者共存”的低温岩浆体系，熔体是硅酸盐残浆，流体则是温度、压力都超过水的临界点的超临界（supercritical）流体”。

研究表明，在熔融和结晶这两个过程中，都有晶体、熔体和流体共存的阶段（Speraetal.,2007;朱金初等，2011）。

这种熔体-流体共存的阶段就是岩浆-热液过渡阶段（magmaticHydrothermaltransition）（LOndon,1986;朱金初，1997;

牛贺才等,1997;Audetatetal.,2000;Bachetal.,2001;Balenetal.,2011;

Veksler,2004;Kamenetskyetal.,2004）。

朱金初等（2000）通过对著名的新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉的详细研究，指出从岩浆-热液演化的角度来看，含水的中酸性硅铝质熔浆体系的地质演化史，从形成、上

侵和冷凝开始，至完全固结为止，大致可以分成3个阶段，即正岩浆阶段、岩浆-热液过渡阶段和热液阶段”；而岩浆-热液过渡阶段就是以晶体相、熔体相和流体相三相并存为特点的”。

这种熔体-流体共存的体系就是张文之二认为值得商榷的岩浆-热液体

系”，也简称为熔-流体系（melt-fluidsystems）”（Laymaal.,2006）。

上世纪90年代以来，有关岩浆岩矿物中共存的流体和熔体包裹体的精

细观察和深入研究，使得人们不断加深了对熔-流体系”的认识（Webster

etal.,1997;Thomasetal.,2000;2005;Kamenetskyetal.,2004）。

国内外关于岩浆-热液过渡阶段”岩浆-热液体系”的论著很多；例如，

Bureau等的文章显示了他们利用金刚石压腔（diamond-anvilcell）实验观察到硅酸盐熔体和水的完全混溶；他们并指出这种完全混溶可以发生于很宽的熔体成分以及在上地幔条件下（Bureauetal.,1999）。

Audetat等人以澳大利亚新南威尔士州著名的Mole

花岗岩为例，用多种方法进行了硅酸盐熔体和水流体在晚期岩浆到早期热液过渡阶段的化学演化的研究（Audetatetal.,2000）。

前面提到过的涂光炽等所著《中国超大型矿床》第三章，在论述柿竹园矿床成矿作用时，依据熔融包裹体和流体包裹体共存、大多数流体包裹体中均有10%-40%气体等特征，提出与成矿有关的是一种熔体、流体、熔流体与气体混合共存”构成的熔-流体系”（涂光炽等,2000）。

常海亮和黄惠兰对湘南尖峰岭似伟晶岩黄玉中熔流包裹体的研究认为，熔流包裹体是在

岩浆演化末期从岩浆（熔融体）与水（流体）共存的不混溶体系中同时被捕获的；而对赣南西华山钨矿绿柱石中共存的流体-熔体包裹体的研

究表明形成黑钨矿石英脉的成矿流体是一种岩浆-热液过渡性流体（常

海亮等,1998;2001）oDavidson和Kamenetsky研究了智利中部RioBlanco（含Cu-Mo矿床）斑岩系统中富挥发分硅酸盐熔体向高盐度流体连续演化的过程，指出这是一个silicate/volatile比值逐渐降低的过程

（Davidsonetal.,2001）。

Hack等发表了一篇关于含水硅酸盐熔体、（水）流体、矿物三者相（phase）关系的综述文章（Hacketal.,2007）。

谢玉玲等通过对川西牦牛坪大型稀土元素矿床萤石、石英等矿物中多相

包裹体的研究，获得了稀土元素成矿作用中连续的熔体-流体演化过程

的认识（Xieetal.,2009）。

朱金初等（2011）最近在题为湘南癞子岭花岗岩体分异演化和成岩成矿”的文章中指出:

癞子岭花岗岩体的这种岩石性质和化学元素的垂直分带及面型云英岩和钠长花岗岩的形成，主要与高度发育的岩浆分异和演化密切相关，也是稀有金属元素和挥发分逐步富集并成矿的关键机制”；而这一分异和演化经历了一个晶体相、熔体相和流体相三相并存的岩浆-热液过渡阶段”

张文之二曾对王文的参考文献中专著类文献比例过大提出质疑，说王

文的评论引用的大多是书刊上的资料，有些还是上个世纪80年代的资料，笔者无法评价数据的质量。

建议以后还是多引用杂志上的、新的资料为好”，言下之意似乎专著类文献不如杂志类论文有分量。

实际上，研

究成果（包括数据）的发表形式是与内容相关的，如果说关于矿床地质方面的研究成果可能较多地见之于专著类文献的话，那么,矿

床地球化学方面的研究成果可能会更多地反映于杂志类论文。

就岩浆-

热液体系”而言，在中外的杂志类论文中可谓屡见不鲜，本文列出的只是一小部分而已，期待张旗先生参阅、指正。

2关于成矿母岩和含矿岩体

2.1成矿母岩

张文认为花岗岩与金铜钨锡矿床都不是成因关系而只是空间关系，不是母子关系而只是兄弟关系，因此两篇张文都反对使用成矿母岩”并认为

成矿母岩”的说法是不对的。

张文之一的结论第6条就说:

在任何情况下，花岗岩都不是金铜或钨锡的-母岩，花岗岩与成矿无成因关系。

因此,区分含矿岩体和无矿岩体没有意义，成矿岩体的说法

也是不对的”。

对于张文这条十分武断的结论，笔者也可以十分武断地说是完全错误的，并相信广大的矿床工作者不会同意张文的这个结论。

让我们先来看看成矿母岩”或母岩”的涵义，虽然这是矿床学的基本概

念和基本知识。

徐克勤等（1964）编著的《矿床学》是笔者之一当年在大学读书时候用

的教科书，该书的第25页上写道:

母岩就是指成矿物质来源的岩石。

如与一个钨矿脉有成因关系的花岗岩就是这个钨矿床的母岩”。

这句话不但简洁地说明了什么是母岩，同时还在举例时指出了花岗岩与钨矿脉之

间的成因关系。

任启江等（1993）编写的《矿床学概论》是这样说的:

母岩是指提供成矿物质来源的岩石，如从镁质超基性岩中通过结晶作用形成了铬铁矿，贝V镁质超基性岩即可称为铬铁矿的母岩。

”姚凤良等（2006）编著的《矿床学教程》上写道:

给矿床形成提供主要成矿物质的岩石称为成矿母岩，或简称母岩（motherrock）,如充填于裂隙中的黑钨矿石英

脉是由花岗岩侵位冷凝时析出的含钨气水热液运移至裂隙结晶而成的，

所以花岗岩便是含钨石英脉矿床的母岩。

”

2005年出版的《地球科学大辞典（应用科学卷）》中，也有成矿母岩”这一个条目，解释为:

泛指能够为一个矿床的形成提供成矿物质来源或与成矿作用直接有关的岩石（地球科学大辞典编委会，2005）。

例如，生成铬铁矿矿床的超镁铁岩和生成钒钛磁铁矿矿床的铁镁岩，通常被称为

铬铁矿矿床或钒钛磁铁矿矿床的成矿母岩。

上述关于成矿母岩或母岩的解释基本一致。

总之，成矿母岩是人们对某

一种岩石的称呼,它是客观存在的；它与围岩（wallrock）、”主岩（hostrock）的涵义不同:

后二者与矿床或矿体的空间