地球系统、成矿系统到勘查系统

面对21世纪,矿床学和矿业发展有两大趋势(1)全球化;(2)矿产开发和环境保护的协调发展。矿床研究要扩展到全球背景。在简述地球系统和地球系统科学的基础上,提出了地质突发事件具有灾害和资源的两重性的观点。强调要从地球系统的大背景来研究成矿环境和成矿过程,也即将矿床成因和成矿系统研究提高到地球系统科学的层次,这是新世纪中矿床学发展的一个显著特点。成矿系统是一个有特色的地质系统,文中提出成矿系统论的5个要点(1)根据构造动力体制划分成矿系统大类;(2)多因耦合、临界转换的基本成矿机制;(3)矿床系列和地质-物探-化探-遥感异常系列共同构成的矿化网络;(4)矿床形成—变化—保存的全过程;(5)成矿系统的资源-环境双重效应。成矿系统论对于指导矿产勘查有重要意义。文中提出了成矿系统研究向勘查系统转化的原则和方法。通过对成矿系统的整体分析、空间分析、时间分析和历史分析,有助于明确找矿方向和目标。西藏朱诺斑岩铜矿的实践表明,勘查选区的核心问题是对找矿信息的分析、理解和把握。要将筛选关键找矿信息与分析成矿地质环境、控矿因素二者有机结合,赋予各种信息以客观、准确的地质内涵,是勘查选区成功的必要条件。最后,用“三环图”表示了地球系统、成矿系统和勘查系统的辩证关系。     

矿床学思维方法探讨

矿床学是地球科学的一个分支,以其研究对象的复杂性(地质属性+经济属性+环境属性)而著称,也因此而有它特定的研究思维方法。笔者根据研究矿床的实践经验和理性思考,将矿床学研究思维方法概括为8个观点,即:(1)实践思维——实践出真知,实际调查矿床特征;(2)系统思维——成矿系统分析,把握全盘;(3)历史思维——矿床的形成、变化和保存;(4)经济思维——矿产资源、经济建设与社会发展;(5)环境思维——发展绿色矿业,改善生态环境;(6)全球思维——地球系统-成矿系统-勘查系统三结合;(7)战略思维——矿产资源是关系国家安全的战略资源;(8)辩证思维——唯物辩证法是指导矿床研究的基本哲学思想。运用上述思维方法,有助于提高矿床研究水平,为指导找矿发现和创新成矿理论做出新的贡献。     

区域成矿学与找矿新思路

区域成矿学是研究区域成矿背景、成矿系统和成矿演化以阐明矿床时空分布规律 ,指导找矿的综合性分支学科。文章阐述了区域成矿学的主要内容和研究方法 ,在概述区域成矿学研究历史的基础上 ,提出了区域成矿系统及演化观点是当今区域成矿研究的重要趋势。以区域成矿系统分析为主线 ,提出 4点找矿思路 :( 1 )区域找矿目标——由单个矿床到矿床系列 ;( 2 )建立矿化网络观念 ,逐步缩小靶区 ;( 3)全面研究矿床形成条件与保存条件 ;( 4)找矿信息与矿床模型的有机结合。最后提出了科学的找矿工作流程。     

熊耳山—外方山矿集区中生代Au-Mo成矿系统

熊耳山—外方山矿集区位于秦岭造山带之华北板块南缘,经历了复杂的碰撞造山过程,成矿时间跨度大,成矿强度高,成矿作用多样。复合造山过程和相应的成矿作用已被深入研究,但成矿系统的划分和叠加成矿作用尚需研究。本文将熊耳山—外方山矿集区发育的Au-Mo矿床划分为造山型Mo矿床、斑岩型Mo矿床、岩浆热液脉型Mo矿床、造山型Au矿床和岩浆热液型Au矿床5个类型,对应5种成矿系统：(1)造山型Mo矿床形成于250~227 Ma的同碰撞环境和227~194 Ma的后碰撞环境,为变质热液萃取壳源Mo成矿;(2)斑岩型Mo矿床形成于163~135 Ma的洋陆俯冲环境和135~116 Ma的岩石圈减薄环境,为岩浆热液携带幔源或壳源Mo成矿;(3)岩浆热液脉型Mo矿床形成于227~194 Ma的后碰撞环境,为岩浆热液携带幔源Mo成矿;(4)造山型Au矿床在三叠纪发生了预富集作用,主要形成于163~135 Ma的洋陆俯冲环境和135~103 Ma的岩石圈减薄环境,为变质热液萃取壳源Au成矿;(5)岩浆热液型Au矿床仅形成于135~103 Ma的岩石圈减薄环境,为岩浆热液携带壳源Au成矿。矿集区主要存在两种叠加成矿作用,即不同构造背景下多种成矿系统的叠加和同一构造背景下不同成矿系统的叠加。     

论地球系统四维成矿及矿床学研究趋向 ——七论矿床的成矿系列

矿床的成矿系列（简称“成矿系列”）概念是地球系统四维成矿的学术思想。成矿系列亦是矿床的一种新的分类——矿床自然分类。成矿系列概念的创新点：突出成矿在特定的时间域和特定的空间域（地质构造环境），作为四维时空域整体进行成矿作用的成矿过程及其形成矿床的研究；厘定地球系统演化各个时空域中的成矿实体——矿床成矿系列，给每个矿床在地球演化的时空域中定位；开展各时空域成矿体之间的内在联系、组成的各层次成矿体系及地球成矿体系的研究；确定5类成矿作用（岩浆、变质、沉积、表生及非岩浆非变质含矿流体成矿作用）；建立成矿系列的5个序次，同时构成新的矿床自然分类体系。提出矿床学研究趋势与内容：深化矿床成因及其形成过程研究、地球系统四维时空域中区域成矿研究、急需战略性矿产研究、矿产预测、勘查与发展矿业的研究、配合找矿技术方法研发与应用。     

成矿系统研究及其资源、环境意义

成矿系统是指在一定地质时空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用过程，以及所形成的矿床系列和异常系列构成的整体，它是具有成矿功能的一个自然系统。成矿系统理论要点是：①成矿是一个由发生、持续到终结的开放的复杂动力系统；②成矿作用产物包括矿床系列和异常系列，它们共同构成矿化网络；③成矿系统研究的是矿床形成、变化、保存的全过程；④成矿系统的研究，必须与成矿背景环境的研究一体化，并按构造动力体制进行分类。成矿系统研究的三重意义在于：①推动成矿学的深入发展，并有利于矿床学与地球科学其它分支学科的相互渗透；②在找矿预测中建立战略观点和整体思路，促进区域找矿和资源潜力评估工作；③研究成矿系统中有害组分的污染程度，为矿区环境质量评估和环保工作提供科学资料。论文指出以系统观和历史观相结合的研究方法，将使资源和环境服务的成矿系统研究得到进一步发展。     

地球环境电、磁力与成矿系统相关关系浅析

文中根据电、磁力与多种元素分异和富集之间的内在联系 ,探求成矿系统的形成作用。初步认识如下 :(1 )地球环境电力可控制金属元素正、负离子朝向正、负电极各自作相向漂移运动 ,使核、幔金属元素呈不均匀分布 ,为成矿系统金属元素预富集—富集提供了运移的动力和空间 ;(2 )地球环境磁斥力和磁引力与成矿系统中金、有色多金属和黑色金属具明显的对应关系 ,即各自集中分布或相互垂直分布 ;(3)地球环境电、磁力交替变化有利于成矿系统矿质巨量富集 ;(4 )通过流动电位可求出流体推动压力与电力间的量化关系 ,加大流体脉动贯入与成矿系统中多种元素本身性质间的联系 ;(5 )根据电、磁力与流体参数间高灵敏度的对应关系 ,能深入研究成矿系统形成时各个温度段、压力段、多期多元素多源流体随机变化的过程及形成机理 ;(6 )地球环境电、磁力与板块构造和岩石可构成地质背景组合 ,这些将有助于大陆成矿作用动力学更深入性的研究。     

从29届地质大会看矿床地质学研究的进步

本文全面概括地介绍了第29届国际地质大会有关矿床地质学的进展和发展趋势,重点对海底热水成矿、浅成低温热液金矿和黑矿型矿床新模式作了详细介绍,此外也对成矿流体、矿床成因理论、矿床实验研究、矿床形成环境和演化规律,以及隐伏矿床的勘查方法等方面作了简要介绍。地幔流体研究和区域成矿学日益受到重视,一些新的基础理论,如化学动力学、表面化学、耗散结构、分形几何学以及非线性热力学和动力学等开始引用于矿床学研究。同位素地球化学方法在勘查中的应用有较明显的进展。矿床学研究的4个重要趋势是:1．向宏观发展:如地球历史中成矿作用的时空演化和成矿的大地构造背景;2．向微观深入:如同位素地球化学、成矿实验和水—岩作用机理的研究;3．成矿多来源、多成因和多阶段的研究;4．现代成矿作用与古老成矿作用的对比研究。     

复合成矿系统理论:揭开西南特提斯成矿之谜的关键

本文总结了"三江特提斯复合造山与成矿作用"和"中国西南特提斯典型复合成矿系统及其深部驱动机制"两轮国家重点基础研究发展规划项目研究进展及其重大突破,主要内容包括以下四个方面:(1)构建了西南特提斯从原特提斯、古特提斯、中特提斯到新特提斯增生-碰撞造山演化模式,揭示复合造山与构造体制转换机制;(2)创建复合成矿系统理论体系,揭示复合造山带巨量金属富集机理。通过对西南特提斯成矿域典型矿床系统剖析,厘定了增生造山海底喷流型Cu-Pb-Zn-Ag、增生-碰撞造山岩浆热液型Cu-Mo-Sn-W、碰撞造山盆地卤水-热液型Pb-Zn-Ag-Cu和碰撞造山斑岩-矽卡岩型Au-Cu-Mo四类复合成矿系统;(3)通过同位素地球化学、地球物理场和成矿系统等综合研究,分析了西南特提斯岩石圈结构以及大规模成矿作用,解析深部动力学机制和成矿机制;(4)构建矿床成因模式和勘查模型,理论指导找矿取得突破。     

特约主编致读者

翟裕生教授是我国著名的矿床学与区域成矿学家、地质教育家，长期坚持工作在教学、科研第一线，呕心沥血，教书育人，重视实践，不断创新，在矿床学、矿田构造学、区域成矿学等研究领域做出了杰出贡献。特别是自20世纪90年代以来，随着地球系统科学的兴起，翟裕生教授在长期从事矿床组合、成矿系列研究基础上，将系统论和历史观引入矿床学研究，以成矿物质的源-运-储-变-保的动力学演化过程为核心，率先提出和创立了成矿系统及演化论，从时空演化和物质运动的结合上发展了区域成矿学研究，推动了矿床学的进步。21世纪以来，翟裕生教授又提出了地球系统成矿系统勘查系统三结合的研究理念，将传统的矿床研究提高到地球系统科学层次，引领了当代矿床学的发展方向，推动了一系列找矿新发现。 2020年欣逢翟裕生教授九十华诞，为祝贺先生为祖国的地质事业工作70余年，我们三位作为特约主编以成矿系统论学术思想为引导组织了“矿床学”专辑。 本专辑共分3个专题。其中“矿床研究方法与综述”专题共7篇论文。以翟裕生教授的《矿床学思维方法探讨》一文为开篇，将矿床学研究思维方法概括为实践、系统、辩证、历史、经济、环境、全球、战略等8个思维观点，对创新成矿理论、提高矿床研究水平和推动找矿发现具有重要指导作用。紧随其后的《大型超大型矿床成矿地球动力学背景》论文，以成矿地球动力学背景、成矿过程与定量勘查评价“三位一体”思想为指导, 从大地构造环境、壳幔结构与深部过程、成矿的岩石系统、区域热流体条件等方面进一步阐述了成矿地球动力学条件，并强调了地球深部过程对成矿的制约作用。《再论中国大陆斑岩Cu-Mo-Au矿床成矿作用》论文，重点阐释了中国大陆非弧环境斑岩型矿床的地球动力学背景、成矿岩浆起源、岩浆流体系统演化、成矿金属（Cu，Au，Mo）和H2O来源及富集过程。另4篇论文分别阐述了中国三叠纪的大陆成矿体系、斑岩和浅成低温热液矿床流体演化、Au-(Ag)-Te-Se成矿系统的成矿作用以及我国矿床学未来发展的方向。 本专辑的“特色地域成矿背景与成矿作用”专题共11篇论文，从不同侧面对我国“三江”、扬子、长江中下游、华北、塔里木、中亚等重要成矿区带，开展了复合成矿系统、斑岩夕卡岩热液成矿系统、造山型金成矿系统以及低温矿床、岩浆Cu-Ni-Co硫化物矿床、玢岩铁矿床的成矿背景、成矿系统组成要素、空间结构模型、成矿机制等综合研究，从不同侧面介绍了壳幔相互作用、构造体制转换、流体相分离、多期叠加复合成矿等成矿理论研究方面的一些进展和成果。 本专辑的“矿床地质地球化学”专题共7篇论文，专门探讨了部分矿床的成矿特征、成岩成矿时代、成矿物质来源、成矿流体性质和成矿作用。 本专辑所反映的尽管只是矿床学研究方面的部分成果和进展，但我们希望这些成果的发表，能对相关领域的研究起到抛砖引玉的作用。 谨以此专辑表达对翟裕生教授的美好祝愿和敬仰之情，祝老人家身体健康，继续推动我国的矿床事业迈上新台阶。最后在此专辑付梓之际，感谢所有作者（包括论文未在本期刊出的）、审稿专家、翟德高博士和编辑部同志为本专辑出版所付出的辛勤劳动。     

关于矿床学创新问题的探讨

为保证矿产资源的持续供应和国家资源安全,需要加强矿床研究以指导矿产勘查的重大突破。在简要回顾矿床学百年发展历史的基础上,初步概括了矿床学开拓创新的基本条件,包括:①矿业发展是推动矿床学发展的原动力;②地学的整体发展为矿床研究提供了基础;③新技术装备提高了发现和创新的能力;④科学的思维方法;⑤个人创造和几代人的共同努力。针对国家需求、学科发展前缘和中国矿床特色相结合的原则,提出了重大地质事件与大规模成矿,深部过程、浅表环境与成矿作用等需要深入研究的10个矿床学科学问题。最后提出了改进矿床学研究的6点意见和建议,强调矿床研究要主动服务于矿产勘查,要深入野外一线并将继承与开创很好地结合。     

超大型矿床成矿背景-过程-勘查三位一体的找矿理念

超大型矿床是某一(或某些)矿种资源的巨大储库。据统计,全球矿产资源70%~85%的勘探储量集中分布于占全球矿床数10%的超大型矿床。由此可见发现超大型矿床对一个国家经济与社会发展的极端重要性。超大型矿床成矿背景是其形成的基础,成矿过程是其成矿的关键,勘查评价是其发现的根本途径。文章试图从成矿背景、成矿过程与勘查评价相互关联的角度探索超大型矿床“三位一体”的找矿理念。对于隐伏的和新类型超大型矿床,集“成矿背景、过程与勘查评价”于一体的找矿理念是矿产勘查成功的关键。我们根据地球成矿动力学理论,将地壳结构复杂的地质异常区域(如板块边界)定义为找矿可行地段;在找矿可行地段内,根据成矿系统理论,将成矿关键要素(源、运、储、盖)发育的地段定义为找矿有利地段;在找矿有利地段内,根据成矿系列理论,将可能出现矿床共生组合的地段定义为找矿远景地段。根据自组织成矿系统理论,一个矿集区内,矿床规模-频率幂律分布,奠定了多尺度聚焦找矿的理论基础。地质矿化单一信息的多解性和不确定性奠定应用综合致矿信息找矿的理论基础。基于成矿系统和综合致矿信息数字找矿模型的矿产勘查是从成矿的因果关系(本质)和矿床与诸控矿因素的相关关系(现象)两个方面确定可能矿化地段的最有效方法。超大型矿床找寻上升至综合地学学科水平,应视为一种科学的探索,这种探索综合来自地学各相关领域致矿信息,然后将从这些信息中获取的关键成矿过程和参数转换为找矿的空间数据信息,根据选靶模型识别并确认这些空间数据信息的存在,最后在全球、成矿省和矿化集中区尺度上圈定能够定量排序的超大型矿床的找矿远景区(靶区)。集“成矿背景、过程与勘查评价”于一体的找矿理念应为未来的超大型矿床勘查奠定理论和方法学基础,为应用直接探测技术和方法探测矿床提供合理的工程勘查方案。     

成矿系统及其演化——初步实践到理论思考

成矿系统是指在一定的地质时空域中, 控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用过程, 以及所形成的矿床系列和异常系列构成的整体, 它是具有成矿功能的一个自然系统.依据多年矿床研究的实践经验和理性思考, 考虑当前矿床学研究的总体趋势, 提出成矿系统研究是今后一段时间内矿床学研究的一个重要领域; 以系统观与历史观相结合, 提出“成矿系统演化论”, 认为它是成矿学研究的核心问题之一; 又从中国大地构造与地质成矿特征出发, 指出成矿系统演化研究对认识中国成矿规律的重要性.建立了成矿系统的框架结构, 突出表现了边界成矿、转换成矿、耦合成矿的普遍意义; 提出成矿产物包括矿床系列和异常系列两个方面, 以及重视矿床形成后的变化和保存.这些都是具有理论意义和实际意义的研究课题.      

内蒙古黄河吐西铜矿区地质特征及找矿远景

黄河吐西铜多金属矿位于内蒙古自治区通辽市扎鲁特旗北部,地处大兴安岭中南段多金属成矿带。近年来,笔者参与了该矿区的矿产普查工作,初步掌握了该矿区的地质及物化探特征,并发现有数条规模较大的矿化蚀变带及铜矿体,认为该区成矿条件较好,具有良好的找矿远景。     

矿床学的百年回顾与发展趋势

文章简要回顾了百年来矿床学取得的重要进取，包括：①矿床成因分类的建立；②层控矿床研究；③板块构造与区域成矿；④矿床模型研究；⑤区域成矿学研究；⑥超大型矿床研究；⑦海洋现代热液成矿作用的发现；⑧恩矿年代研究等。针对21世纪人类社会可持续发展的需要，矿床学研究出现了两个新趋势：①全球化；②矿业开发与环境保护一体化。面临着三个主要研究领域；①成矿理论的推陈出新；②研究开发新型矿产资源，建立广义的矿产资源地质学；③为加强矿山环保所做的矿床学基础研究。最后作者还提出发展成矿学研究的若干建议。     

安徽大别山地区沙坪沟超大型斑岩钼矿床成矿系统特征

东秦岭—大别钼成矿带斑岩钼矿床的成矿地球动力学、地球化学背景和成岩成矿机制等备受研究学者的重视,但仍有许多成矿学问题需要加强研究,特别是超大型钼矿床成矿系统的组成特征、形成与演化等还需要加以系统总结。本文以翟裕生院士的成矿系统理论为指导,选取具有代表性的沙坪沟斑岩钼矿床作为研究对象,在总结前人研究成果和作者前期工作的基础上,归纳沙坪沟钼矿床地质特征,分析成矿系统的构成,通过综合对比研究,提取系统成矿特色。沙坪沟钼矿床形成于陆内伸展环境,是中国东部中生代大规模岩浆-成矿事件的产物,其含矿斑岩起源于古老下地壳+大别杂岩+岩石圈地幔,钼主要源自古老下地壳+大别杂岩,岩浆演化与热液活动持续了约24 Ma,形成了一个直径约为3 km左右的球状巨型斑岩钼成矿系统。成矿流体经历了由早期的高温、中盐度、较高氧逸度、低碱度、低pH值、低密度,中期的中高温-中温、低盐度与高盐度共存、低密度与高密度共存、低氧逸度、富CO₂,向晚期的低温、低盐度、贫CO₂、较高氧逸度、较高碱度、较高pH值、较高密度进行演化的过程,含Cl络合物由于温度、氧逸度下降和流体沸腾产生的相分离导致Mo的沉淀,形成了巨量钼金属的聚集。与国内外主要的斑岩钼成矿系统相比,沙坪沟钼矿床的成矿系统具有单矿体、巨系统、先天富、长孕育、多来源、高演化、多期次、超富集等鲜明的成矿特色。应用成矿系统理论,不断深入研究这一世界级超大型高品位斑岩型钼矿床的成矿作用和成矿过程,对于全面揭示斑岩型钼矿床的成因以及同类矿床的找寻都具有十分重要的意义。     

胶东西北部金热液成矿系统内部结构解析

成矿系统研究可划分为系统外部环境与内部结构2个方面, 外部环境分析立足于代表性成矿带———矿集区宏观地质背景的深入解剖, 着重揭示地球圈层的内部结构和构造体制转换-岩浆活动-流体汇集多种事件的耦合作用对成矿单元内部成矿流体活动与大规模成矿事件启动机制.内部结构研究主要通过矿田-矿床-矿体等多个尺度构造-流体-成矿作用的解析, 解剖矿体-矿化网络的时空结构, 查明成矿流体物理输运机理及元素的富集-输运-沉淀过程.以胶西北矿集区为例, 从分析系统内部结构的视角出发, 力图查明系统外部地质背景对矿集区内部成矿作用的影响, 并建立成矿系统内部各成矿要素(成矿产物、成矿过程等) 的内在联系; 作为成矿学研究思路的一种新的尝试, 深化区域成矿作用认识有一定推动作用.研究发现, 区域构造体制转换所引发的胶西北矿集区应力-应变场性质转变不但启动了区域成矿活动, 成矿活动在由压剪向张剪过渡的时空界面发生; 而且还造就了复杂多变的控矿构造形迹, 由于空间构造形迹及力学性质的差异, 导致了区域成矿的多样性.应力-应变场性质的变化引起流体各项物理化学参数发生了突变, 并引发成矿物质的富集沉淀, 成矿过程中流体一则由氧化状态向还原状态稳定过渡; 而不同构造形迹控制下的流体运移方式差异则是导致成矿多样性的内因; 成矿过程具复杂性, 其主要表现为矿体金品位和厚度的空间分布多重分形特征、蚀变分带的自相似性、成矿作用的突发性及成矿产物的多样性.      

湖南郴州柿竹园超大型钨多金属矿床的成矿复杂性研究

用非线性科学和复杂性理论对湖南郴州柿竹园超大型钨多金属矿床的成矿复杂性进行系统、深入的研究 ,以成矿作用与时空结构是一切矿产资源的本质与核心的自然哲学理念为根本立足点 ,从一种新的视角 ,就矿床的动力学属性、矿床的物质成分与结构、矿床的地质学场和成矿系统的演化四大相互联系的范畴 ,对矿产资源进行再认识 ,提出了矿床的新定义 ,并较深刻地揭示了矿床的动力学属性、成矿物质高度多样化和复杂性及其超常规模集成、矿田成矿分带的内部结构、矿床地质学场的时空分形结构、成矿系统时间演化的长期性和成矿过程的多期多阶段性以及成矿作用的发生和矿床形成的分形生长机制等方面的复杂性与动力学本质。项目成果将矿床学的研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次 ,提供了如何应用这种理论和方法对矿床的成矿复杂性进行研究的实例 ,也是第一作者所提出的关于成矿系统复杂性的新成矿理论与方法论“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的具体化及其进一步深化。沿着这一研究方向的不断开拓将可使传统矿床学向精确科学跨越。