第6卷第1期
1999年3月地学前缘(中国地质大学,北京)Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing )Vol 16No 11Mar.1999
收稿日期:1998211218 修改稿收到日期:1998212228
作者简介:翟裕生,男,1930年生,教授,博士生导师,矿床学专业。现任国际矿床成因学会矿田构造组主席。
本研究受原地质矿产部重点基础研究项目(编号:9501107)、国家科技攀登计划项目(编号:952预239和952预225)联合资助。
论成矿系统翟裕生
(中国地质大学
,北京,100083)
摘 要 成矿系统是当今矿床学研究的一个重要课题,是矿床学向系统化、全球化方向发展的一种趋势。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。
成矿系统是在一般矿床成因研究的基础上,着重从宏观上,从成矿的时间、空间、物质、运动的有
机结合上,探讨区域尺度的成矿规律。其研究意义是深入认识成矿动力学机制,指导矿产勘查,
并有利于将成矿学信息应用到地学其它学科中去。文中还论述了成矿系统与成矿系列、成矿区
带的联系和区别,对成矿系统的基本要素、作用过程、作用产物和成矿后变化及保存4个问题作
了说明。提出以成矿的构造动力体制作为划分成矿系统大类的依据及以成矿机理作为划分成
矿系统类型的主要标志。最后以古大陆边缘构造成矿系统为例,说明构造动力型式、构造组合
与成矿系统之间的内在联系。
关键词 成矿系统 定义 结构 作用过程 保存 分类 成矿系列 成矿区(带)
C LC P61
1 成矿系统是矿床学研究的一个趋向
面临世纪之交,地球科学研究正出现两个趋势:一是朝着系统化、信息化和全球化的方向发展;二是更广泛地渗入和影响社会经济发展和人民生活,为实现可持续发展发挥重要作用。作为地球科学分支之一的矿床学因其研究对象是矿产资源的形成和分布规律,因在资源保证供应中发挥作用而继续得到重视,并也在向系统化和全球化发展。近年来成矿系统概念的提出并引起人们的关注,就体现了矿床学发展的一种趋势。
系统科学方法将自然界和社会中的各种事物看作是多个系统。每一系统是由若干相互联系和相互作用的要素组成的、具有特定功能的统一整体。在矿床学研究中,矿床是一种具有应用价值的地质体,成矿作用及有关事物被认为是一个复杂的自然系统。成矿系统(met 2allogenic system ,ore 2forming system ,mineralizing system )一词自70年代初见于地质文献[1],反映了人们试图运用系统观念研究成矿学的趋势。在我国自1978年以来深入探索而且相当普及的成矿系列研究也属于这一方面的重要进展(程裕淇等[2],翟裕生等[3])。於崇
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文[4]、李人澍[5]等曾论述过成矿系统的研究内容和方法。
矿床及其形成作用是岩石圈系统的一个组成部分和一种运动(作用)形式。要深入研究矿床的形成和分布规律,一方面要加强研究成矿的地质构造背景,尤其是深部地质背景,包括壳幔作用对成矿的控制,另一方面,则要研究成矿系统本身,包括成矿要素、成矿作用动力学过程和成矿演化。这两个侧面的有机结合研究,将是深入研究成矿理论的一个重要途径,也是矿床学研究备受瞩目的前沿领域之一。笔者曾对成矿系列有较长时期的探索[6～10],近年来又在科研中进一步运用成矿系统观念分析问题[11～13],获得一些初步认识,现提出供研讨。本文限于篇幅,主要对内生成矿系统进行讨论,着重探讨两方面的问题:一是对成矿系统观念及其基本内容的思考,二是成矿系统观念在矿产勘查中的实际运用。
2 成矿系统的定义、结构和特性
211 成矿系统的定义
什么是成矿系统?在1979年版的英文地质辞典中没有这个术语,在俄文地质辞典(1973,卷2)[1]中,成矿系统被解释为“由成矿物质来源、运移通道和矿化堆积场所组成的一个自然系统”。
以后,М?П?马祖洛夫(1985)[14]提出:“成矿系统是导致矿床形成的地质体、地质现象和地质作用的总和。”
В?И?森雅克夫(1986)[14]认为:“成矿系统是下列因素的总和:能量和物质的来源、搬运介质、矿质运移的机理和通道、矿石堆积场以及矿石堆积作用,这些因素的相互作用导致矿床形成。”
Б?М?契克夫(1987)[14]指出:“成矿系统是在一定空间(现在的或地质历史时期的)导致成矿物质高度浓集的构造物质因素和流体因素相互作用的总和。”
上述俄罗斯学者对成矿系统的定义是大同小异的,他们比较强调两个方面,一是矿源、运移和矿石堆积的作用过程,二是强调构造、物质、能量、流体等控矿因素及其相互联系。这两个方面都是成矿系统的基本内容。
西方文献中对成矿系统一词或类似名词常有运用,但很少见到对成矿系统的定义。澳大利亚的A?L?贾奎斯(1994)[15]提出:“成矿系统可定义为控制矿床的形成和保存的全部地质要素,着重在以下作用:成矿物质从源区的活化、运移,并以高度富集的形式堆积,以及在以后地质历史中将它们保存下来的作用。”这一定义增加了将矿床保存下来的作用,体现了历史演化的思路,对找矿有实际意义。
在我国,於崇文(1994,1998)[4,16]从复杂性科学的角度,探讨成矿动力系统的自组织临界性,他提出:“成矿系统是一个多组成耦合和多过程耦合的动力学系统,多组成包括‘多组分’和‘多个体’的双重涵义。许多成矿作用又是两种或两种以上过程耦合的多重耦合过程。”“成矿系统总体上是远离平衡、时空延展的复杂耗散系统。”於崇文从成矿作用动力学的深度来分析成矿系统的形成过程和机理,对从本质上探讨和认识成矿规律有指导意义。
李人澍(1996)[5]认为:“成矿系统可以定义为特定时空域中从矿源生成到矿质定位全过程所形成的工业与非工业矿化,与矿体生成有联系的中间产物,反映成矿作用的各种指示物,以及卷入成矿系统空间的自然体系的总和。”李人澍在成矿系统的内涵中强调了非工业
矿化以及反映成矿作用的各种指示物。工业矿化与非工业矿化是相对的,二者并提体现了作者的一个整体的思路。
翟裕生(1998)提出:“成矿系统是在一定时空域中由控制成矿诸要素结合成的、具有成矿功能的统一整体。
它包括成矿物质由分散到富集的制约因素、作用过程及各种地质矿化产物[12,13]。”在本文中,又针对成矿系统的特殊性,即成矿作用过程的有关信息被保存在现存矿床及有关地质异常中的特点,补充了矿床形成后保存作用的内容,将成矿系统定义为“成矿系统是指在一定的时空域中,控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程,以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体,是具有成矿功能的一个自然系统”。
由上述可见,成矿系统概念中包括了控矿要素、成矿作用过程、形成的矿床系列和异常系列,以及成矿后变化和保存等4方面基本内容,体现了矿床形成有关的物质、运动、时间、空间、形成、演化的统一性、整体性和历史观。
212 成矿系统的结构
成矿系统是由相互作用和相互依存的若干部分(要素)结合成的有机整体。系统中各要素间的相互关联和相互作用即成矿系统的结构。科学地分析一个成矿系统的结构有着重要
图1 成矿系统结构图
Fig 11 Texture diagram of metallogenic system
的理论和实际意义。概括地说,一个成矿系统的内部结构一般包括4个部分:①控制成矿因素:有风化、沉积、构造、岩浆、变质、流体、生物、大气、地貌、热动力等作用因素;②成矿要素:有矿源、流体、能量、空间、时间等;③成矿作用过程:包括成矿发生、持续、终结以及成矿后的变化和保存等;④成矿产物包括矿床系列和异常系列。成矿系统基本结构可表示如图1。213 成矿系统的特性
成矿系统研究是在对一般矿床成因研究的基础上进行的,与局部的矿床成因研究不同,它是从成矿的时间、空间、物质、运动与区域构造背景的结合上,着重探讨区域尺度的成矿规律。成矿系统的一些特性可概括为:①它是地史演化的自然产物,是地球物质系统的一个组成部分;②是产在一定地质构造环境中的开放系统,与所在环境之间进行着成岩成矿物质、流体和能量的交换,以达到成矿物质的高度浓集;③具有非线性反馈的动力学机制和自组织
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能力,从而能自发排除作用过程中的各种干扰,保持成矿作用的持续进行,实现其成矿功能;
④成矿系统具有层次性,全球性的有超成矿系统,基本的是区域成矿系统。本文讨论的主要是区域成矿系统;⑤成矿系统具有一定的时空范畴。在时间上一个成矿系统从产生、发展到消亡,一般需要104～106a;在空间上,一个成矿系统可占地几千甚至上万km2,大体相当于成矿带的范围;⑥成矿系统具有四维属性,它是动态的。它的内部结构、组成和与外部环境的相互作用,都随时间而变化(或显著,或轻微;或突变,或渐变);⑦成矿系统在时间和空间上的分布是不均匀的。在地质历史上,成矿系统的演化是不可逆的。成矿系统的类型、数量随时间而增长并有复杂化的趋势,例如,在前寒武纪的控矿因素和矿床类型比较简单,而显生宙的控矿因素和矿床类型明显增加,如普遍而强烈的生物成矿作用和风化成矿作用等。
3 成矿系统的研究意义
成矿系统的研究意义可概括为3个方面:
(1)推动成矿规律的深入研究 成矿系统分析从事物的联系性和整体性出发,将复杂万千的成矿作用以系统思路贯穿起来,将成矿的环境、背景、要素、作用、过程、动力、产物、异常和演变等作为一个自然作用整体加以研究,这有利于全面认识成矿动力学机制、矿床形成演变历史过程和矿床的时空分布规律,从而推动矿床学研究进一步从现象到机理,从静态到动态,从定性到定量,从局部到整体,因而是提高矿床学科学水平的一个重要途径。
(2)有利于发挥矿床学对整个地球科学的功能 成矿系统不是孤立的,它是整个地球系统的一个组成部分,其特定功能是成矿物质的高度浓集。这种浓集显示了自然作用的神奇,高度成熟的有机质集中在人体大脑中使人类成了万物之灵,而金属、非金属元素的高度富集产生有用性质而变成了贵重的宝藏。可以认为,成矿系统的发生、演变到终结是更大尺度、更高层次的地质系统(地球系统、岩石圈系统、地壳系统等)的直接或间接控制的结果。每一个成矿系统都发生在一定地质时代和特定的地质环境,因而,在一定程度上可以起到“化石”“地质记录”的作用,可以将某类矿床或成矿系统的出现作为当时的地质环境特征和地质事件性质的“指示剂”。例如,南非古元古宙含金铀砾岩矿石中碎屑状黄铁矿的出现可以作为当时大气圈中缺氧的证据。又如,Sedex型矿床的发育说明成矿时当地处在拉张构造环境(裂谷、裂陷槽等)。但在过去,非常丰富的有关矿床和成矿作用的信息和观点多只限于应用在找矿勘探和矿山地质工作,而忽视了将这些有用信息应用到地学的其它分支学科的研究中去,也即忽视了成矿系统与其它地质系统(如构造、沉积、变质、大气、流体)的联系和相互影响。这对于整个地球科学的发展是不利的。相信由于矿床学家和其它学科专家的共同努力,上述现象将能有所改变。而加强成矿系统研究有助于辩证认识成矿系统与其它地质系统的关系,有利于矿床学和其它学科的互相影响、渗透和促进。
(3)全面指导矿产的勘查和开发 研究成矿系统的实用意义在于全面、有效地指导矿产勘查工作,提高成矿预测的精度。建立了成矿系统的概念,认识了某一个成矿系统的全局,对于可能产生在这个系统中的有关矿床类型、矿床形成过程和控矿因素等有一个整体的观念,这对于找矿勘探工作可以起到举一反三、由此及彼、驾驭全局的作用。
以大象为例,如果将大象全身比作一个矿床组合或矿床系列,则认识其全身结构,可了解矿床组合的全貌。而成矿系统不只研究矿床组合,还包括成矿环境、控矿因素和矿化异常
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等内容。犹如不仅研究大象的全身结构,还要了解象的生理机能、生命过程、活动迹象(粪便、气味、足迹、活动路径和范围……)以及象群的生活环境和活动规律,进一步还要研究它们所以生活在这个环境的原因。有了类似的整体思路再去找矿,视野就比较开阔,信息就更加丰富,找矿方向就容易明确,找矿路子就比较宽广,因而找矿就较易获得成效。
有关成矿系统的规律性认识不只对找矿有用,对于区域资源潜力评估和区域经济发展规划以及改善矿业环境等都有参考价值。
4 成矿系统、成矿系列、成矿区带的联系与区别
411 成矿系统与成矿系列
(1)从研究对象看,二者从不同角度研究问题。成矿系列(或称矿床成矿系列、矿床组合)主要从矿床类型组合的角度去研究相关矿床之间的联系。程裕淇(1993)[17]提出:“矿床成矿系列是在一定地质时期和一定地质环境中,在一定的主导地质成矿作用下形成的,时间、空间和成因上有密切联系,但其具体生成条件有差别的一组(两个以上)矿床类型的组合。”陈毓川等(1993)[18]指出“成矿系列是具有成因联系的矿床所组成的自然体”,是“四维空间中有内在联系的矿床组合”。翟裕生等(1987)[6]强调矿床形成与岩石建造的联系,提出“成矿系列是与同一建造有成因联系的各种成因类型矿床构成的四维整体”。因此,从定义本身看,成矿系列的研究对象是有成因联系的矿床类型组合。
从前述成矿系统的定义看,成矿系统是由矿质来源、控矿因素、成矿过程、成矿产物(矿床组合及有关异常)和成矿后改造保存等一系列要素组成的一个自然作用体系。因此,从研究对象看,成矿系统应能包括成矿系列,或至少成矿系统有更广阔的研究对象。
(2)在研究内容上,从已发表的有关成矿系列的文献看,成矿系列着重研究成矿区带中一个主导地质作用形成的诸矿床(类型)之间时、空、成因联系,着重对事实的概括、总结和分析。而成矿系统则主要从成矿要素、成矿作用过程、成矿作用动力学去研究成矿的总体特征,包括矿床组合及有关地质异常之所以形成的原理,即研究成矿系列的成因、动力和过程。成矿系统在理论内容探索上更为全面。
总之,从系统观点看,成矿系列可以认为是成矿系统中的一个重要组成部分。
412 成矿系统与成矿区(带)
作为一个自然作用体系,成矿系统有其时间和空间边界。一个成矿系统所占有的区域空间包括直接矿源场、运矿通道、矿石堆积场以及矿化异常场等。这些可统称为矿化场或成矿场,其体积大小视不同的成矿系统类型而不同,例如沉积成矿系统的成矿场一般都大于斑岩成矿系统的成矿场。据统计,矿化场或成矿场的面积一般在几百km2到几千km2之间,大体相当于矿带的面积。
成矿区(带)是一个地质地域概念,是经长期地史演化的由一个或几个地体组成的复杂的地质巨系统,其中包括成矿系统(一个或多个)。成矿区(带)是成矿系统作用的环境,也是成矿系统的载体。而成矿系统则是成矿区(带)这个复杂巨系统中的一个起核心作用的子系统。正是由于成矿系统发生和存在于该地域中,才使它能区别于一般的地体而成为成矿区(带)。
研究成矿系统,都是在一定的成矿区(带)中进行的,成矿区(带)是研究成矿系统的最好
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的天然实验室,也是研究成矿系统的起点和归宿。当然,对成矿系统形成的规律性有较多认识之后,可以参照这些认识在条件可类比的新区(原来的无矿区、少矿区)进行成矿预测和勘查,如经工作发现新矿床和成矿系统,则使该地域升级为成矿区(带)。
413 成矿系统与成矿环境
成矿系统都产在一定的地质环境中,属于开放系统,“开放系统通过消耗环境中的物质和能量同时又向环境发散物质和能量(即物质和能量的交换)而维持非平衡定态。‘耗’和‘散’二者相互依存,导致耗散结构的动态演变,使之从无序向有序转化”(於崇文,1998)。成矿系统在运行过程中,从环境中获取成矿物质、流体和能量,而系统则向环境散发非成矿物质包括作用后的流体。通过“耗”和“散”实现成矿的功能。在实际研究中,成矿系统与环境处于互相交错互相作用的状态,一般情况下,难以具体地划出二者的边界。
在地质环境中,由于构造活动经常起主导作用,因此也称地质构造环境,如陆缘构造带、裂谷、大型盆地、大型剪切带等。从地质成矿演化史看,一定地质构造环境常产生一定的成矿系统,例如汇聚板块构造带中经常产出的斑岩成矿系统。研究成矿环境是认识成矿系统和划分成矿系统类型的基础和前提。
5 成矿系统的基本要素
一个系统由诸要素组成,各要素之间既互相独立,又互相联系。各个要素在系统中的地位和作用是不同的,有的处于主导地位,有的处于从属地位,但都是系统中不可缺少的部分。成矿系统中的基本要素有:①成矿物质;②成矿流体;③成矿能量;④成矿流体的输运通道;
⑤矿石堆积场地。
511 成矿物质
成矿物质是成矿系统中的物质基础,包括金属元素、非金属元素、有机质和它们的化合物。地幔、地壳和水圈是成矿物质的总仓库,能源源不断地供应成矿物质。按成矿物质来源可分为幔源、壳源、壳幔混源、海水源、大气降水源以及星外源等,其中地幔、地壳来源是最重要的。成矿物质既可直接来源于一般岩石,也可来源于已初步富集某些矿质的矿源层(岩)。对矿源层研究的大量文献表明,具备矿源层(岩)固然有利于成矿;不具备矿源层(岩)但成矿地质作用强烈、持续或反复多次,也能将一般岩石中某些成矿物质反复萃取和高度浓集而形成矿床。
矿质来源地可称为矿源场,类似名词但更宏观的有金属省或地球化学省,它们作区域性分布,并能在较长的地质历史中贡献成矿物质。一个成矿系统中有一个或若干个矿源场,可是同一性质的(如若干个含矿岩系),也可以是不同性质的(如形成铜矿的铜来自某含矿地层,也来自深源火成岩体)。矿床中的矿质可是单组成的,如单一的铜矿,也可以是多组成的,如Cu,Au矿床,Pb,Zn,Ag矿床,它们或来自同一个矿源场,或来自不同矿源场而在运动汇集过程中实行多组分耦合而形成多矿种矿床。
作为矿质直接来源的含矿岩石建造(如某一地层组或某一含矿侵入岩套)比较易于查明,而作为矿质间接来源的原生矿源地,因其反复变动或距矿产地很远而不易追溯。现今已有较系统的同位素地球化学和元素地球化学等示踪方法,用以提供关于成矿物质来源地的线索。
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512 成矿流体
指各类地质流体经过一定的地质演化而演变为包含和搬运成矿物质的那一部分流体,包括来源于大气降水、海水、地层水、岩浆水、变质水和幔源的流体等,一些矿化剂如C,N, F,Cl,S,P等也以多种形式被溶于水中参预对矿质的搬运和沉淀作用,在研究成矿流体时常包括它们在内。
成矿流体的功能是萃取、溶解、搬运和沉淀、聚集成矿物质,是沟通矿源场、运移场和储矿场的纽带和媒介,因而是成矿系统中最为活跃的要素。流体的稳定、充分供应是成矿系统能否正常运行的关键。在一个成矿系统中,成矿流体可以是一种类型、一个来源,也可以是几种类型、几个来源的耦合。不同类型流体的混合作用(如岩浆热液与大气降水混合)常是促使矿质沉淀的动力机制。区域尺度的成矿流体经常是多类型和多来源的,其运动和演化过程较为复杂。
513 成矿的能量
成矿作用动力学的核心是成矿作用的发生(onset),即矿化向成矿的转变,这就需要自然力的驱动。促使成矿的动力是广义的,有热梯度、压力梯度、浓度梯度、速度梯度和化学反应亲合力等。在这些作用力的驱动下,成矿系统这部“机器”得以发动和运行,包括流体的萃取、运移、流体输运过程中的水岩反应(也即系统与环境的耗散作用等)以及流体中有用物质的沉淀堆积等。有了动力的供给,系统内部得以保持运动状态和具有自组织的能力,使从无序向有序演化,从而达到成矿功能。
成矿的能量基本上是从环境中汲取的,能量大小决定着成矿作用能否进行,能量过小不足以启动成矿或只有微弱矿化,使成矿系统走向“夭折”,能量过大也不利于成矿,超过临界阈值时,系统将越过非平衡定态而达到“混沌”,导致成矿物质运动趋于无序状态,因而破坏了有序的成矿过程。对于区域成矿作用来说,成矿所需的能量主要来源于有一定规模的构造运动和岩浆活动。而适度的能量供应一般都位于构造带和岩浆带的边缘转换部位。
514 成矿流体通道
指矿质及成矿流体在地质体中输运并趋向富集的渠道和路径,它是联系矿源场和储矿场的构造岩石网络,也被称为运移场或中介场[5]。通道包括岩石中的孔隙、裂隙、断层、空洞等形式,具有连通性、方向性和局域性(不太散漫)。运移的主干通道一般是由构造作用形成的,如断裂带。但具有一定规模的透水层也可以作为流体的主干通道。
成矿通道有多种类型,这在矿田构造学中有较详细的叙述[19]。一个成矿系统中可有若干个相互连通的主干通道,它们组成矿化(蚀变)网络。在成矿过程中流体通道是动态的,在变化中的。主要变化表现为裂隙的张开和闭合,由此影响到流体运移的速度和方向。当含矿流体由多个通道向矿石堆积地汇集时,成矿可达到相当的强度从而有可能形成大型矿床。流体在岩石中孔隙中的主要运动方式是渗流,渗流的速度受多种因素的制约。
研究古流体通道有较大难度,可采用多学科综合方法,以区域中的蚀变岩带、蚀变构造、蚀变角砾岩、热液充填脉、火成岩脉、矿物流体包裹体、元素分布异常等作为流体运动的示踪标志,追溯一定时期中的含矿流体运移网络。而这个网络中的一些结点,有可能是矿质大量堆积形成大型矿床的地段。
515 矿石堆积场地
指矿床定位场所。在石油地质学中使油气汇集的构造岩石因素称为圈闭(trap)[20,21],
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在金属成矿学中矿石堆积地也称成矿圈闭[22]或场地准备[23]。形成矿石堆积场地有3个条件:一是有足够的矿石堆积空间(可以是原已存在,也可以是在成矿过程中逐步扩展);二是有利于矿石沉淀的物理化学条件,常称为地球化学障、地球物理障或构造物理化学障,指物理化学性质的突变带;三是有封闭矿液使之汇聚而不致分散流失的圈闭(封闭)条件,包括岩性圈闭和构造圈闭或二者的复合。氧化还原界面和湖、海、洋的水体底界也可起到圈闭成矿的作用。
矿石堆积场地是由岩石构造因素耦合形成的,又取决于其所在的深度和温度、压力状态。对大量的热液矿床来说,构造岩相的局部异常并导致各种控矿参量(T,p,Eh,p H, f(O2),f(S2)等)发生突变的地段,经常是矿石堆积的场所。矿石堆积场地的结构特征制约了矿石类型、矿体产状、形态、矿体与围岩关系等矿化特征,也影响到矿床的规模。如产在侵入体与碳酸盐岩接触带上的夕卡岩矿床,产于各种岩石断裂中的热液脉状矿床,以及经多期成矿叠加改造而成的层控矿床等。
在一个成矿系统中,矿石堆积场地一般有多个,每一个场地可成为一个矿床,这些矿床可是同成因类型,也可是不同的成因类型,视其具体的构造岩石环境和成矿方式而定。当大量矿质向一个矿石堆积地汇聚时,则可形成较大规模矿床;当矿液向多个矿石堆积地分散时,常形成中小型矿床。
6 成矿系统的作用过程
611 基本的成矿作用概述
前述各成矿要素之间的相互联系、相互作用最终可以达到成矿物质的高度浓集形成矿床。按成矿作用发生、发展的阶段和过程,可将成矿作用分为4类:①从矿源地分离萃取矿质的作用(初步分异):包括溶解、溶蚀、吸附、风化剥蚀、自变质作用等;②输运矿质的作用(进一步分异):溶解(化合物、配合物)、胶体、悬浮、水岩反应、淋滤、渗滤、径流等;③沉淀矿质的作用:由温度和压力突变、不同类型流体混合、沸腾、相分离、过饱和、蒸发、重力差异等因素造成的化学沉淀、生物化学沉淀、胶体沉淀和机械碎屑物堆积等;④矿床形成后的改造作用:物理风化、化学风化、生物风化以及热液改造、大气降水改造等。
这4类作用是互相连贯一环扣一环的,不能中断,不能旁移分散。对形成大矿,则需要成矿作用的反复持续进行,即多重富集作用。这4个阶段的成矿作用,在不同成矿环境和不同成矿系统中的表现形式不同,有的有很大差别,如岩浆成矿系统中主要作用方式是岩浆分异作用(结晶分异、熔离)、岩浆混合作用;在热液成矿系统中成矿方式主要是流体运移、水岩反应、充填、交代等;在沉积成矿系统中主要是流水的冲蚀、搬运作用和湖水、海水中的沉淀、堆积、成岩及沉积分异作用;而在变质矿床中主要是变质重结晶、变质交代、脱水反应、矿物相变等;在表生成矿系统中生物有机质广泛参与成矿作用。由于成矿作用方式的明显差异而造成一个系统中可形成多种矿床成因类型。
612 成矿作用的发生
成矿系统研究的核心问题之一,是成矿作用何以能发生、能启动,这涉及复杂的成矿作用动力学研究。根据大量矿床成因研究的资料,可将发生成矿的条件概括为两种:①突变成矿(转变成矿[11])———各种控制因素和成矿参量的突变;②界面成矿(边缘成矿[24]、临界成
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矿)———地体边缘、岩体边缘、地层界面、岩相界面、地下水界面、氧化还原界面及其它各种临界面。突变成矿和界面成矿这二者是相辅相成的,是物质运动从量变演化到质变的不同表现形式。突变成矿和界面成矿都包括时间和空间因素,突变是在一定时空条件发生的,界面也存在于一定时空条件中。
在一个地区具备各项成矿要素时,一旦(短暂的)出现了突变、突发、质变、临界状态或事件(如岩石的破裂、地质体的崩塌、流体的沸腾、火山的爆发等),强大能量突然释放,含矿流体被激发起来,突然大量地运动,而流体内部也有明显的相转变,这相当于一个成矿机器的启动。以断裂带中的热液充填型矿床为例(这类矿床是常见的),岩石发生断裂前,是地应力逐步积累、增强的阶段,其附近的含矿溶液缓慢地渗流,以这种速度和强度,只能形成矿化。而当地应力积累到相当大,超过其所在岩石的抗应力强度时,岩石则会突然发生断裂,产生真空或大的自由空间,岩石中粒间溶液突然释压,获得自由流动空间,能够快速大量地运移,并在断裂空间中停积和沉淀成矿物质,从而形成工业矿脉。如果断裂反复发生多次,热液充填多次,则可形成有更大规模的复合矿脉。
因此,成矿作用的发生是具备各成矿要素,且它们之间互相耦合处在临界状态,并有突发运动(事件、作用)使之进入显著的成矿运动状态的结果。这种突发行为的产生可以是外部介质环境对成矿系统的持续扰动,或是系统内部持续涨落的结果,也可是这二者持续叠加导致扰动和涨落强化的结果。
613 成矿过程的持续
成矿作用是一种复杂的动力学过程,经历或长或短的地质时间,其时间长短因不同的成矿系统而有差异。据初步分析,多数成矿系统都有一个漫长的作用过程,可达几万年到上百万年。在这一漫长的成矿过程中,有的是渐变成矿的形式,有的则因为发生突变而显示出成矿阶段性。如一个大的岩浆热液成矿系统可分出岩浆自交代、超临界流体作用、热液作用等几个成矿阶段。这一渐变到突变的过程可用不同阶段生成的矿体间的穿插包裹或矿物流体包裹体、微量元素等的明显差别作为划分标志,也可以用同位素测年方法求得同一系统中不同矿床类型的年龄差别来作为划分标志。
形成较大规模的矿床多是成矿作用稳定持续进行的结果。这需要矿质、流体和能量的源源不断地供应;也要求成矿系统本身具有优化结构,具有良好的自组织功能。即对于环境
“停顿”,成矿系统本身具有非线性的干扰或系统内部各要素间不协调而造成的成矿“故障”、
反馈的动力学机制,即自组织、自调节的能力,能自发地针对存在的干扰作出必要的调整,以维持成矿作用的继续进行。以热液充填矿床为例,当一股含矿热液进入一个裂隙,矿物沉淀结晶充满裂隙,裂隙被封闭,后续热液无法进入时,则持续的构造运动又开启相邻的平行裂隙,使后一股热液得以流入充填,在一个裂隙带中充填作用反复进行则成矿功能可以完成。又例如,当上升炽热流体因受岩性圈闭、过高围压而受阻无法前进时,持续汇集的流体的内能增加,当具备强大动能时,足以发生隐蔽爆炸作用,使围岩破碎,能量释放,自由孔隙大增,后续含矿热液得以大量涌入,由于温、压突降,导致矿质的大量沉淀而成矿。在有些矿床中,可见到多种复成分蚀变矿化角砾,显示隐爆作用不止一次,而是多次。这也说明,一个结构优化的成矿系统,具有反复的自组织功能以保持较强的聚矿能力。
614 成矿过程的结束
关于成矿作用结束的机理和鉴别标志还很少研究。
地球科学思维 地 学 前 缘 1999,6(1)
在一个成矿过程中,成矿物质消耗殆尽而没有新的补给时,成矿过程即告结束。例如,在热液成矿系统中,成矿作用结束后仍会有后期热液矿物组合,如碳酸盐矿物、石英、镜铁矿、玉髓等生成;有些岩浆热液成矿系统则以成矿后大量脉岩的出现作为成矿结束的标志。
成矿过程的结束还有另外一种形式,即成矿物质仍具备,但成矿的能量过大,或自组织功能减退,使系统发生过度的振荡或涨落,由有序状态进入“混沌”的无序状态,从而中止了成矿过程。
7 成矿系统的作用产物
一个成矿系统的作用产物包括矿化带、矿化区等,它们是由多个矿床、矿点和各类异常组成的。
(1)矿床:成矿作用的主要产物是矿床,根据各成矿要素耦合情况的差异和控矿因素的局部变异,可形成若干不同成因类型的矿床;又根据成矿元素组分的不同,可有不同矿种(组合)的矿床;总的形成不同矿种不同类型的矿床群体。一般将一个区域中有成因联系的不同矿床类型组成的整体称为成矿系列或矿床系列,例如长江中下游中生代中酸性岩浆热液成矿系统中的矽卡岩型Fe2Cu矿、斑岩型Cu2Mo矿和角砾岩筒型Cu2Au矿等,即组成一个成矿系列。
这些不同类型矿床具有一定的时空结构,在空间上常表现为集群性和分带性;在时间上显示阶段性、叠加性;在物质组成上常表现为互补性,即一个成矿系列中矿床规模有大有小,显示出成矿物质在各矿床中聚集强度的不均匀性。
(2)矿点:在成矿系统的产物中,矿质虽有一定浓集但根据目前经济技术条件尚不能工业利用的矿化称为矿点或矿化点。矿点的数量一般多于矿床。有些矿点虽暂时不能利用,但在具备更高科技条件或矿业市场供求情况变化时,有可能被开采利用而升级为矿床。另外,矿点在理论研究上的意义是提供关于了解成矿系统全局的信息,它在找矿中可作为找寻工业矿床的标志。
(3)矿致异常:在成矿系统的产物中,伴随着矿床和矿点的形成,产生各类异常(地质的、地球化学的、地球物理的),它包括矿物的、岩石的、元素的、同位素的、流体的、构造的、以及重、磁、电、放射性等种种异常。这些异常或产在矿体附近,由矿体物化性质直接引起;或产在矿源场和运矿通道中,由含矿流体的水岩反应或沉淀物引起。矿致异常一般占有比矿体更大的空间,作有规则或无规则的分布,常表现为分带性。
在成矿系统研究中,重视研究异常现象,是本文作者所强调的[11]。这是因为,异常的种类多、范围广,且多呈带状或面状,远大于矿床的空间范围,因此能被保留,被人们发现的几率也高。异常能提供较多的有关成矿系统的信息,对它的研究有利于认识成矿系统的全貌和全过程。异常是找矿的标志,尤其是异常浓集区、多种异常叠加区和异常转变区等,常是比较有效的找矿标志。
(4)矿化异常网络:矿床、矿点、矿化和各类异常是成矿系统的主要产物,它们在形成时间上有早有晚,形成过程有长有短,常表现为阶段性;在空间上组成有序的结构,形成三维的矿化异常网络,它常表现出分带性。阐明区域成矿分带是成矿系统研究的重要内容。在火成岩和沉积岩都有分布的地区,可从两方面来探讨成矿分带的原因,一是岩浆和流体上升
1999,6(1) 地 学 前 缘 地球科学思维
就位所造成的岩体内外的矿化分带(矿种的、矿化类型的),一是围岩地层的物化性质及所含成矿元素受岩体热力和流体影响而显示出的分带。对不少成矿区来说,这两个主要因素的耦合是造成复杂分带的基本原因。可以形象地说,矿化异常网络包括成矿阶段和成矿分带,相当于成矿系统的作用过程被凝固在一个特定的时空域中。在电子计算机上能基本再现这种丰富多彩的矿化时空结构图像和形成、演化过程[10]。
8 成矿系统的后期变化与保存
一个成矿系统的作用过程结束后,其所生成的矿床、矿点和异常又进入一个新的发展阶段,即这些产物经受后来地质作用的变化和被改造的阶段。主要的改造作用有构造变形、流体的溶解、溶蚀和蚀变、变质作用和地表风化剥蚀、搬运和掩埋作用等。有关矿床改造作用的详细论述见另文[25],此处着重说明变化改造的结果。作为一个矿床,其经受后来的地质变化有变形、变质、变位、变品位、变规模等,其结局是保存、部分保存、转化为其它类型(如原生矿→砂矿)和消亡等。但作为一个成矿系统,它包括矿源场、中介场、储矿场以及形成的矿化带等广大体积,其受改造的情况远比单个矿床要复杂得多,关键问题是系统中的矿床和有关异常被改造和保存的情况。
在地壳中基本上作垂向延伸的上升热液成矿系统,其矿床顶缘的矿化蚀变带易受风化剥蚀,而偏下部产出的中介场和矿源场较易保存。中下地壳中发育的变质成矿系统因其矿床地质产状复杂,没有垂向延深趋势,其首先被风化剥蚀的部分难以预料。地表产出的沉积成矿系统因其矿床产状较平缓,矿体及有关异常以侧向延伸为主,且矿床常产在低凹的盆地中,因此,其矿源场和中介场被破坏的可能性较大,而掩埋在盆地中的矿床,如未遭受明显构造变动,则较易保存。风化成矿系统及其矿床的产状多变,当矿源场、中介场、储矿场三者合为一体时,则一起被破坏或被保存。当矿源场在上,中介场向下延深,储矿场在地下一定深度时,如风化淋积矿床,则矿源场易先受风化剥蚀。
一个成矿系统在经受后期变化改造后,如果主要矿床能被保存下来,则成矿系统的要素和作用过程有可能“再造”,如果一个成矿系统中的矿床被破坏大半,则只能靠残留的矿床,并联系其周围地质环境和地质条件,来“再造”成矿系统的部分原貌,但其难度是很大的。
之所以要研究成矿系统产物的变化保存情况,是因为古成矿系统的有关信息大都被保存在现存的矿床之中,研究成矿系统要从现存的矿床、异常及其现在的地质环境入手,再反推到其原来的成矿要素、作用过程和产出条件等。地质研究很多情况下是由今及古的,成矿系统研究也不例外。反过来,在对成矿系统的演化历史有了基本认识后,对于认识成矿系统的保存情况及评估区域矿产潜力就更有科学依据。
9 成矿系统的类型划分
在地球历史演化过程中,因地质成矿作用的差异而形成多个成矿系统。如何科学、简明、实用地划分成矿系统,值得认真研究。笔者初步提出以下分类方案,供研究参考。
911 按构造动力体制划分成矿系统大类
成矿系统作用过程是地球物质运动的一种独特形式。地球物质运动的基本形式是构造
运动。大型或巨型构造不仅是地壳或岩石圈受力变形的产物,而且它的形成和演化控制着与其有关的沉积、岩浆、变质、流体等作用。因此,它的内涵不仅包括地质体的形变(改造),也包括了新的地质体的形成(建造)。从构造成岩成矿的观点出发,可以以成矿的构造动力学体制作为划分成矿系统大类的主要依据。常见的构造动力学体制,可按其所反映的地壳变形场分为:反映地壳水平运动的伸展、收缩和走滑,反映垂向调整运动的隆升和沉降;还有大型韧性剪切和大型撞击构造等。共有7种基本的构造动力体制:①伸展(拉张)———裂谷、大型生长断层或同生断层、盆岭构造、变质核杂岩构造等;②收缩(挤压)———板块俯冲带含岛弧、陆缘岩浆弧、构造混杂岩带等,大型推覆构造,大型逆冲断层等;③走滑———转换断层、走滑断层系(含拉分盆地)等;④隆升———地幔柱上升、地壳热隆(点)、底辟构造系等;⑤沉降———沉积盆地、拗陷带等;⑥大型韧性剪切———结晶基底的韧性剪切带,有逆冲、正滑、走滑之分;⑦大型陨石撞击———古陨石坑及相伴的侵入杂岩。
表1 主要的成矿系统类型
Table1 The main types of metallogenic system
成矿系统类 成矿系统 主要矿产或建造 环 境
Ⅰ 岩浆成矿系统类1.镁铁质超镁铁质类
2.幔壳源花岗岩类
3.壳源花岗岩类
4.碱性岩碳酸岩类
5.火山次火山岩类
Cr,Cu,Ni,ΣPt,Ti,V,Fe…
Fe,Cu,Au,Pb,Zn,Mo,Sn…
W,Li,Be,Sn,Nb,Ta,REE…
金刚石,Nb,P,REE…
Cu,Au,Sn,U,Ag,非金属……
台区、槽区;
陆相、海相;
深部、浅表
Ⅱ 热液(水)成矿系统类6.斑岩热液
7.火山热液(含VMS)
8.浅成低温热液(含MV T、卡林型)
9.动力热液
10.热水沉积(含Sedex型)
Cu,Mo,Au
Cu,Pb,Zn,Fe,S,Au,Ag
Pb,Zn,Ag,Au,U,Hg,Sb
Au,Ag,Pb,Zn
Pb,Zn,Cu,S
台区、槽区;
陆相、海相;
以浅表环境为主
Ⅲ 沉积成矿系统类11.滨海浅海相沉积
12.深海相(含黑色页岩相)
13.陆相及泻湖相蒸发沉积
14.陆相及滨海相砂矿
15.陆相砂岩型
Fe,Mn,P,Al…
V,U,Ni,Co,Mn…
钾盐、岩盐、石膏……
Sn,Au,金红石……
Cu,Pb,Zn,U…
陆区、海区、海陆
过渡带
Ⅳ 生物成矿系统类16.陆相及海陆交互作用相成煤
17.陆相及海相成油气
18.生物岩类
煤、煤层气……
石油、天然气……(也有无机成因的)
礁灰岩、磷块岩
各类盆地
Ⅴ 改造成矿系统类(或叠加改造成矿系统类)19.变质改造(含BIF)建造
20.动力改造(含剪切带Au矿)
21.岩浆(热液)改造
22.风化改造
Fe2Si建造,Fe,Au…
Au…
Cu,Fe,Pb,Zn…
Ni,Al,Cu,Fe,Mn…
古陆、古陆活化
区、低纬度带
说明:①此分类以金属成矿为主;②每一系统中还可按主岩、矿源、元素组合类型的不同划分为亚系统;③各系统间有一些过渡、转化或复合类型。
以上7种构造动力体制间还有各种过渡、复合或转化型式。每一类构造动力体制都有特定的构造组合、岩石建造和成矿系统,即:A2伸展构造成矿系统(大类);B2挤压构造成矿系统(大类);C2走滑构造成矿系统(大类);D2隆升构造成矿系统(大类);E2沉降构造成矿系统(大类);F2大型韧性剪切成矿系统(大类);G2陨击构造成矿系统(大类)。每一成矿系统大类间还有过渡、复合等型式。当前,已基本识别出三大类成矿系统,即伸展构造体制下的流体聚敛成矿系统、挤压构造体制下的岩浆热液成矿系统、剪切走滑构造体制下的热动力成矿系统。
地球科学思维 地 学 前 缘 1999,6(1)
现以裂谷为例加以说明,裂谷不仅在平面上延伸甚远,还在垂向上切割地壳乃至岩石圈,有明显的垂向分带。裂谷上部广泛发育以正断层为主的巨型地堑系,多表现为断陷盆地,沉积一套巨厚的碎屑沉积建造,常伴有蒸发岩和火山岩。裂谷上部盆地中伴随着生长断层活动,常产生VMS型成矿系统和Sedex型成矿系统。
裂谷的中深部产出拉张环境中侵位的基性、碱性和超基性岩带,某些地区表现为岩盆(如南非布什维尔德岩盆)或岩墙(如津巴布韦“大岩墙”),有关的成矿系统为镁铁质超镁铁质岩类成矿系统(Cr,Cu,Ni,ΣPt,V,Ti,Fe等)。现有资料表明,并不是每一裂谷都有完整的垂直分带,这一模式只在规模巨大、时代较老和长期活动的裂谷带表现明显。
912 按成矿机理划分成矿系统类
在上述按构造动力型式划分成矿构造背景和成矿系统大类的基础上,再按主要的成矿机理划分出几个基本的成矿系统类,每类中再按含矿建造及成矿环境划分为若干个成矿系统(表1)
913 成矿系统的分类层次
综合上述,可将成矿系统的分类层次表示为:
A 成矿系统大类(按构造动力体制划分)
Ⅰ 成矿系统类(按成矿机理划分)
1 成矿系统(按含矿建造或成矿空间划分)
以上说明了笔者关于成矿系统分类的思路。考虑到这个问题的复杂性,目前还不宜划分太细太固定。宜留出较多的空间和余地,以利于探索。关键的一点是运用成矿系统的观念和方法。
914 古大陆边缘构造成矿系统举例
古大陆边缘经历了漫长时期的地质作用,壳幔作用活跃,构造运动复杂,各圈层的物质及能量交换频繁,成矿作用丰富多彩,产有多种成矿系统。按照古大陆边缘的构造动力学特征,可分出离散型陆缘、会聚型陆缘和转换(走滑)型陆缘,各有其特定的构造组合、含矿建造
表2 古大陆边缘构造成矿系统
Table2 Tectono2metallogenic system in paleao2continental margin
陆缘构造
动力型式
陆缘类型构造部位代表性成矿系统主要矿种成矿带实例
离散型(拉张)被动陆缘
裂谷、拗拉谷、同生断
层、陆缘盆地、陆缘海、
大陆架
热水沉积型、火山热液
型、沉积和生物沉积型
Pb,Zn,Cu,
Fe,REE,
Mn,Al,P
狼山—渣尔泰山Pt2成矿
带、南秦岭Pz2成矿带、扬子
陆块西南缘Pz1磷成矿带
会聚型(挤压)主动陆缘
岛弧、陆缘岩浆弧、构造
混杂岩、逆冲推覆带、弧
后盆地
火山热液型、斑岩热液
型、中深成岩浆热液型、
浅成低温热液型、动力
改造成矿型
Au,Cu,
Mo,W,Sn,
Pb,Zn,Cr,
Ni
日本列岛、美洲西缘Mz—
K z成矿带、华北陆块北缘中
段前寒武纪成矿带
转换型(走滑)转换陆缘
走滑断层系(含拉分盆
地及火山次火山带)
动力改造成矿型、斑岩
热液型、火山热液型、热
液改造型
Au,Cu,
Mo,Cr
郯庐断裂系Mz成矿带、滇
西三江地区K z成矿带
和成矿系统(表2)。我国古陆块数量较多、体积较小,陆缘构造带的面积较广,产有多个成矿系统和相应的成矿区带,值得深入研究。
1999,6(1) 地 学 前 缘 地球科学思维
地球科学思维 地 学 前 缘 1999,6(1) 10 成矿系统分析与矿产勘查工作
矿床研究主要是为矿产勘查服务的,一个成矿概念和观点的提出都将直接或间接与矿产勘查相关联,成矿系统分析也是如此。成矿系统概念的建立,和针对所研究区域的地质历史和地质矿化特征所提出的成矿系统概念模型,有助于对一个区域中一定地质时期的成矿事件和矿床时空分布等建立一个整体概念。有了这样一个全局概念,就可能对区内各种矿床、矿化异常、控矿因素等作出恰如其分的评价,从而可以提高成矿预测和找矿的成效。
在成矿系统的概念模型中,着重说明了控制成矿的关键因素,例如,突变成矿和界面成矿,也即成矿发生的临界条件。这个临界条件的认识和掌握,要依靠对成矿系统动力学过程的全面研究。在成矿系统的产物中,包括矿床系列和异常系列,它们构成三维的矿化蚀变网络和分带,呈有序的结构。成矿系统分析中要注意研究成矿系统遭受后来地质作用的变化和改造,这使我们有可能认识该成矿系统产物及诸要素的现今保存情况,哪些矿床(类型)已被破坏不复存在,哪些矿床还有保留以及它们的可能产地,作到心中有数,这自然对找矿工作有实际的帮助。
总之,成矿系统研究的观点和方法,成矿系统概念模型的建立,有助于将矿床地质研究工作建立在较为完整的科学理论基础之上,将会提高找矿勘探工作的成效。反过来,在勘查实际中获得的新鲜的丰富信息和经验可以修改、补充、完善原有的成矿系统理论框架和概念模型,为更好地指导矿产勘查创造条件。
应当指出,一个成矿系统是一定的地质历史阶段的产物,古老成矿系统因受后来地质变动而难以完整保存,很难全面认识其形成要素和作用过程。已有的对古老成矿系统的认识不少是推测性的,还需要作深入研究。目前,对成矿系统研究仍处在起步阶段,许多科学问题有待深入探索。
本文的要点曾与蔡克勤、崔彬、肖荣阁、邓军、黄华盛等教授及彭润民副教授作过讨论交流,论文的初稿曾经石准立教授审阅并提出中肯改进意见,笔者对他们的帮助和支持表示衷心的感谢。
参 考 文 献
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ON THE METALLOGENIC SYSTEM
Zhai Yusheng
(Chi na U niversity of Geosciences,Beiji ng,100083)
Abstract Metallogenic system is an important topic in the study of geology of ore deposits1It is also a symbol to show the systematic and globalizing tendency in the metallogenic re2 search1Metallogenic system,often within a certain geological time2space realm,is a natural system with ore2forming function.It includes geological factors controlling ore2formation and preservation,ore2forming processes and its products—ore deposit series and anomaly se2 ries1Based on the study of the genesis of ore deposits,metallogenic system discusses regional metallogeny in a macroscopic way by combining metallogeny with time,space,substance and movement1Its study significance lies in:(1)to understand deeply the mechanism of metallo2 genic dynamics;(2)to guide the exploration of ore deposits;(3)to promote the application of metallogenic information to the other disciplines of geosciences1This paper discusses the relation and difference among metallogenic system,metallogenic series and metallogenic district and also illustrates basic factors,processes,products,variation and preservation of metallogenic sys2 tem1In addition,this paper suggests to classify the principal types of metallogenic systems ac2 cording to their different tectono2dynamic framework and to classify the secondary types ac2 cording to their ore2forming mechanism1Taking tectono2metallogenic system in the paleo2conti2 nental margin as an example,this paper explains the relationship among the tectono2dynamic framework,structural association and metallogenic system in its last part1
K ey w ords metallogenic system,definition,texture,process,preservation,classification,metal2 logenic series,metallogenic district(belt)
透辉石、透闪石矿成矿地质背景及成矿系统 1成矿地质背景 本区地处胶辽台隆（Ⅱ），北部为胶北台拱（Ⅲ），南临胶莱台陷（Ⅲ），横跨6个Ⅳ级构造单元。区内镁质碳酸盐岩发育，均受到一定程度的区域变质作用和岩浆活动的影响，对透辉石、透闪石矿床的形成极为有利。 1.1地层 区内地层主要为新太古代胶东岩群（Ar 3j）、古元古代粉子山群（Pt 1 f）、 荆山群（Pt 1j）、芝罘群（Pt 1 Z^）和新元古代震旦纪蓬莱群（Zp）,它们组成结晶 基地。缺少古生代地层。盖层只有中生代白垩系（K）及新生代新近系（N）和第四系（Q）。 粉子山群、荆山群镁质碳酸盐岩建造是重要的含矿层位， 古元古代粉子山群（Pt 1 f）主要岩性为大理岩、黑云变粒岩、透闪岩、透辉岩、石墨透闪岩、浅粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、矽线黑云片岩等。从岩性组合看，粉子山群原岩下部以碎屑岩为主；中部以富镁碳酸盐岩为主，为透辉石、透闪石矿的形成提供了原岩基础；上部则以泥质岩系为主。本群岩石变质达高绿片岩相—低角闪岩相。本群经历了比较强烈的多期褶皱变形。直接覆盖于太古宙岩系之上。 荆山群野头组（Pt 1 j Y）是透辉石矿的又一含矿层位。本组据其岩性组合分为二段，下部祥山段为一套变质的钙镁碳酸盐岩及碎屑岩，各地横向变化较大。上部定国寺段基本岩性为大理岩，相对比较稳定。从原岩分析，祥山段主要为正常沉积的碎屑岩和钙镁质碳酸盐岩，但在各地均发育的斜长角闪岩，其原岩应为基性火山岩类，说明此段沉积过程中，曾普遍发生过较强烈的基性火山喷发作用。定国寺段在各地延伸稳定，其原岩主要为含杂质的灰岩及白云岩类，但在牟平祥山、莱阳荆山地区、莱西南墅地区尚夹斜长角闪岩，表明伴随沉积，火山喷发事件在这些地区时有发生。从变质建造看，荆山群是一套经历了高角闪岩相—麻粒
甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分 (2007-12-23 15:16:31) 分类：能源矿产与环保 标签： 知识/探索 基金工程:国家重大自然科学基金资助工程(90102003)。中国科学院知识创新工程重大工程基金资助工程(KZCX210203) 作者简介:苏建平(19702),男,甘肃甘谷人,甘肃省地勘局第三地质矿产勘查院高级工程师,博士研究生,从事区域地 质及环境地质研究. 第9卷第3期 2003年9月 甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分 苏建平1 ,2,张翔2 ,3 (11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000 。21甘肃省地勘局第三地质矿产勘查院, 摘要:甘肃地域广阔,北山,祁连,秦岭造山带都经历了长期而复杂的地
质构造演化,形成了众多不同背景,不同类型,不同特征,不同规模的金矿床.甘肃金矿受特定的地层,岩性及岩浆,构造,变质作用的控制,可划分为北山(北山北带和南带成矿带),祁连(带),西秦岭(北秦岭,中秦岭,南秦岭成矿带)和摩天岭4个成矿区7个岩金成矿带. 控矿因素 111 矿源层 甘肃已发现的岩金矿床(点),在元古—早古生代,晚古生代,中生代等地层中均 有分布,按其规模和拥有资源量首推南秦岭微细粒浸染型金矿和热水溶滤热泉型金矿,赋矿地层分别为早三叠世晚期局限碳酸盐岩台地相高水位体系域及早,中三叠世台地斜坡相低水位体系域类复理石建造与早古生代海槽型含C泥质硅质岩建造和火山沉积建造.前者如南秦岭寒武—志留纪黑色岩系Au2U组合的微细粒金矿,后者如北祁连变质火山岩型,火山沉积变质型铜2金矿点(石居里沟,青羊沟)及火山沉积再造型金 矿(北祁连寒山,鹰咀山,肮脏沟,青分岭和北山地区南金山,马庄山等金矿).其他 如西秦岭地区印支—燕山期深—浅成中酸性岩浆岩外接触带热晕型金矿及北山南带以小西弓金矿为代表的古元古代与韧性剪切带有关的构造蚀变岩型金矿等也具一定规模.大陆边缘尤其是活动大陆边缘,火山活动强烈而广泛,上地幔及中下地壳中的Au及有用组分随火山活动被带到地表(近地表)并富集形成火山沉积型矿床,或分散在火山
对金矿成矿认识的重 新思
对金矿成矿作用的重新认识 惠德峰1 周乃武2 （1.陕西省黄龙金矿，2.东北大学） 摘要鉴于沉积型金矿床（含砂金矿床）是世界上时、空分布最广的，同时也是储量最 大的金矿床，特别是根据金的地球化学性状的二重性，以及统计分析表明几乎全部的已知金矿 床都与富含碳、铁和硫的沉积沉积岩系或者是火山－沉积岩系有关。因此，可以认为岩金矿床 是同生建造水型热液矿床。 关键词金二重性金矿床含金建造成矿作用 在我国矿产资源开发业已进入一个重要的新的历史时期的时候，有必要就金矿成矿学有关的问题作以重新的思考，并以此提供给正在从事金矿找矿的同行们一些参考。 1 概要回顾与问题的提出 1.1基本认识的概要回顾 浦志伟（1992）〔1〕在《黄金开发史和金矿床成因》（R W Boyle，1981）一书的译著序言中写到：“目前流行的一些有关金矿成因的观点，实际上先辈们在文艺复兴时期、中世纪，甚至更早的时候就以较为原始的形式提出过；而各种学派又周期性地交替处于主导地位。这充分显示出创造性思维在探索中的能动作用，以及人类对自然认识沿螺旋式轨道不断深化的趋势”。现今依然是水火不容，壳源与幔源各持己见的状态。加之层控理论处于岌岌可危的态势，无力面对含矿岩系中金的丰度作为判别标准的提法和无法回答“大洋中脊”的成矿作用的实际，而出现了在幔源论的强大攻势下的软弱状态。特别是由于金的向心性和亲铁亲硫性，以及金矿床产于各种各样的地质环境中和条件下，似乎各种学派都具有立论的前提和依据。因此，展现出从古至今对金矿成因的反反复复、莫衷一是的认识历史与现状。 1.2问题的提出 笔者认为，几乎涵盖了全部矿床类型的金矿床是导致不同金矿床成因观的表观依据；由于金矿床广布于各种各样成矿“环境”和不同地质地球化学条件，则是造成金矿床成矿物质多源性提出的“证据”。然而人们在观察和思考金矿成矿学时却忽略了一个最最重要的事实，为什么迄今为止所发现的规模最大、储量最丰富的金矿床是南非的含铀砾岩型金矿床或者说是改造型“砂金”矿床，以及在所谓的内生或者称为岩金矿床中，储量最大，分布最广泛的金矿床同样是与沉积作用有关的含碳、铁、硫沉积岩型金矿，如穆龙套金矿、霍姆斯塔克金矿和所谓的典型的“卡林”型金矿呢？！甚至所谓的与“花岗岩”有关金矿床为什么主要产于接触带呢？！再如，人们曾经提出过为什么巴比顿地盾绿岩带型金矿少且小，而“兰德”砾岩型金矿成为了世界金矿之最？！因此发出十分令人深思的惊叹“不是所
主要金矿类型的地质特征与矿床实例 (2006-1-10) 一、岩桨一热液金矿床 本类金矿床分布于古地块周围断陷盆地的边缘，或两个构造单元之间的深断裂带附近。滨太平洋构造岩浆活动带控制了本类型的矿床，如密山一清源深断裂，郯城一庐江深大断，裂浙闽沿海的丽水一海丰深断裂带等。混合岩化一交代重熔、同熔型花岗岩类与含金建造变质岩系有着内在联系，所形成的含金花岗岩或偏碱性的花岗岩类小侵入体，岩株对岩浆期后热液金矿床有直接的控制作用，本类型金矿床可分3个亚类： （一）重熔岩浆热液金矿床 成矿母岩为含金的重落型花岗石。在燕山期，它们沿着深切基底的断裂构造侵入到不同时代的盖层中。金矿化多沿台、槽分界断裂私隆起区的边缘断裂展布。在隆起区以金矿化为主，伴有多金属矿化，在凹陷区以多金属矿化为主，而在过渡带则为金一多金属矿化。在侵入体内为石英细脉浸染型金矿化，含金黄铁矿石英细脉带产于岩体的边缘或其顶部，而含金石英脉带赋存于接触带和围岩的构造裂隙中。 河北峪耳崖金矿床实例： 燕山期花岗杂岩体居于矿区中心。同位素年龄1．4亿年。呈北东一南西向分布，岩体的长轴方向与区域构造线一致，长2 km，宽0.7km，平面上中间膨大两端狭小，呈一菱形状（图1一4）侵入于长城系高于庄组白云岩中，接触带局部有矽卡岩化现象。侵入杂岩体主要由同源不同阶段侵入的似斑状斜长花岗岩和黑云母花岗岩组成。金矿化带主要分布于内接触带附近和岩体中，仅极少数分布于自云岩或岩枝边部的断裂构造中，白云岩中的矿体，一般距接触带50-100m。 成矿断裂主要有两组，一组走向北40o一80o东，倾向北西，倾角400-80o，贯穿全区，规模较大，破碎带发育，另一组走向为2900-280o倾向北东，倾角40o一60o，仅在若休内部发育，与第一组斜交，规模小。 已查明地表矿带有14条，深部盲矿带10余条，每一矿带由1一6条矿体组成。大多数矿带平行于岩体长轴方向，呈平行脉状，雁行排列，地表规模较大，长几百米，厚度不足1 m,最厚5 -10M。 含金地质体共有3种：①含金黄铁矿石英脉；②含金黄铁矿石英细脉带；③含金破碎蚀变带。围岩蚀变强烈，以黄铁矿化、绢云母化、硅化、钠长石化为主。 金矿物以自然金为主，其次有银金矿和啼金矿，金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉翎矿等。金品位为5.37-9. 01ｇ/t,一般在7 ｇ/t以上。矿石铅属古老正常铅，模式年龄为15亿年．
第17卷 第3-4期 山 东 地 质 2001年8月 文章编号:1009-0258(2001)03,04-0059-06 山东平邑铜石金矿田成矿系列及成矿模式 于学峰 (山东省地质科学实验研究院,山东济南 250013) 摘要:铜石金矿田主要由隐爆角砾岩型(归来庄式)、碳酸盐岩层状微细浸染型(磨坊沟式)、 夕卡岩叠加型、斑岩型和蚀变岩型等多种类型的矿床(点)组成,矿种以金为主,伴有银、铜、铁 矿化,构成一个较完整的成矿亚系列。成矿作用与铜石富钾碱性次火山杂岩关系密切,岩浆 活动为矿床的形成提供了热液和热源。泰山岩群为主要矿源层;寒武纪朱砂洞组上灰岩段之 白云质灰岩、灰质白云岩为磨坊沟式金矿的有利含矿层位;寒武系上部—奥陶系下部的白云 质灰岩、白云岩等是归来庄式金矿的有利围岩。杂岩体构成的次火山穹窿及伴生的环形放射 状构造,控制着矿体的分布。 关键词:成矿系列;次火山穹窿;成矿模式;铜石金矿田 中图分类号:P618.51;P612 文献标识码:A 1 成矿地质背景 铜石金矿田位于滨西太平洋成矿域中部,中朝准地台东南缘;郯庐断裂带以西的鲁西断块隆起区南部,尼山凸起与平邑凹陷的接壤部位。区内地层主要为新太古代泰山岩群山草峪组变质岩系;古生代寒武系、奥陶系碳酸盐岩;中生代侏罗系—白垩系碎屑岩及火山岩等。断裂构造发育,NNW向的主干断裂及次级NW向断裂控制了地层及岩浆岩的展布;近EW向及NW向的次级断裂是本区的主要控矿构造。新太古代花岗闪长岩及古元古代二长花岗岩构成了本区的结晶基底。中生代燕山早期构造岩浆活动强烈,形成了主要由二长闪长质岩石、二长正长质岩石构成的铜石次火山杂岩体(图1)。 1.1 控矿地层 (1)矿源层:鲁西新太古代绿岩带由泰山岩群组成,矿田内主要出露山草峪组,主要岩石的金含量为:黑云斜长片麻岩5.9×10-9(n=45),长英质片岩7.04×10-9(n=17),斜长角闪岩8.2×10-9(n=5)。据赵鹏大、陈永清等(1998年)研究成果,泰山岩群金元素含量10.7×10-9(n=139)[1]。可见,新太古代泰山岩群中金丰度值明显高于地壳丰度值4.1×10-9(黎彤,1988)。显示了成矿组分可能主要来源于泰山岩群。 (2)赋矿地层:早寒武世朱砂洞组不整合于前寒武纪花岗质变质基底之上,其下部的灰质白云岩,脆性大,化学活动性强,角砾状构造和岩溶孔隙发育,有利于含矿热液的运移 收稿日期:2001-07-17;修订日期:2001-08-06;编辑:游文澄 作者简介:于学峰(1962-),男,山东泰安人,高级工程师,主要从事金矿床研究及资源评价工作。
XXX矿业有限责任公司 地下矿山安全避险六大系统建设 技 术 方 案 北京森科润德科技有限公司
概述根据陕西省安监局颁发的《关于推进金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的实施意见》（ 2011 ） 56 号文相关要求，结合矿山自身安全生产实际，积极开展地下矿山安全避险“六大系统”建设工作，并做好系统的调试和应用，充分发挥其在安全避险和生产调度中的重要作用，从根本上提升地下矿山灾害防范水平。 XXX公司位于 XXX峪，有2个坑口，在距一坑入口 1300米处贯通，年含金矿石产量0.6 万吨。该矿生产规模小，本着尽量减轻矿方经济负担的前提下，充分利用原有的设备、设施，开展“六大系统”建设，整体费 用为XXX万元。该项目，我方负责监测监控、人员定位、通讯联络系统的建设；压风自救、供水施救、紧急避险系统由矿方自行建设，我方进行技术指导。 该矿监测监控系统需要建设 2个KJ66N中心站，12个模拟量信号监测， 8 个视频观测点；人员定位（包含考勤）系统需要建设 6 个分站；调度通 讯联络系统需要 1 台调度交换机、 9 部矿用本安型电话。 一、监测监控系统： KJ66N 型矿山安全监控系统是一套集安全、生产、网络管理、工业电视为一体的大型综合矿山监控系统。系统采用先进的分布式处理模式，主干连接为树型结构，具体组成如下： 1、地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心。地面监 控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；主要有主控机、数据传输接口、打印机、稳压电源、大屏显示等设备； 2、监控分站主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等； 3、各类模拟量传感器及断电控制器、摄像头等，负责对各监测点的物理数据采集、显示、超限报警、信号传输、对分站控制指令的执行等。 二、人员定位系统： KJ271 矿用人员管理系统由系统管理软件和系统硬件两大部分组成 1 、数据采集服务器，使用华北工控机，用作数据采集和web 发布；矿 用本安型KJ271-J 传输接口，用于RS232/CAN 信号转换；KJ271-F 矿用本安型分站。读取人员识别卡发送的信号，记录时间、地点、卡号，并把数据通过CAN总线发送到
https://www.doczj.com/doc/aa16156185.html, 成矿系统的基本要素 一个系统有诸要素组成，各要素之间即互相独立，有互相联系。各个要素在系统中的地位和作用是不同的，有的处于主导地位，有的处于从属地位，但都是系统中不可缺少的部分。成矿系统中的基本要素有：①成矿物质；②成矿流体；③成矿能量；④成矿流体的输运通道； ⑤矿石堆积场地。 成矿物质是成矿系统中的物质基础，包括金属元素、非金属元素、有机质和他们的化合物。地幔、地壳和水圈是成矿物质的总仓库，能源源不断地供应成矿物质。按成矿物质来源可分为幔源、壳源、壳幔混源、海水源、大气降水源以及星外源等，其中地幔、地壳来源是最重要的。成矿物质即可直接来源于一般岩石，也可来源于已初步富集某些矿质的矿源层（岩）。对矿源层研究的大量文献表明，具备矿源层（岩）固然有利于成矿；不具备矿源层（岩）但成矿地质作用强烈、持续或反复多次，也能将一般岩石中某些成矿物质反复萃取和高度浓集而形成矿体。 矿质来源地壳称为矿源场，类似名词但更宏观的有金属省或地球化学省，它们作区域性分布，并能在较长的地质历史中贡献成矿物质。一个成矿系统中有一个或若干个矿源场，可是同一性质的，液可以是不同性质的。矿床中的矿质可是单组成的，如单一的铜矿，液可以是多组成的，它们或来自同一个矿源场，或来自不同矿源场而在运动汇集过程中实行多组分耦合而形成多矿种矿体。 作为矿质直接来源的含矿岩石建造比较易于查明，而作为矿质间接来源的原生矿源地，因其反复变动或距矿产地很远而不易追溯。现今已有较系统的同位素地球化学和元素等示踪方法，用以提供关于成矿物质来源地的线索。 成矿流体是指各类地质流体经过一定的地质演化而演变为包含和搬运成矿物质的那一部分流体，包括来源于大气降水、海水、地层水、岩浆水、变质水和幔源的流体等，一些矿化剂也以多种形式被溶于水中参与对矿质的搬运和沉淀、聚集成矿物质，是沟通矿源场、运移场合储运场的纽带和媒介，因而是成矿系统中最为活跃的要素。流体的稳定、充分供应是成矿系统能否正常运行的关键。在一个成矿系统中，成矿流体可以是一种类型、一个来源，也可以是几种类型、几个来源的耦合。 成矿的能量是成矿动力学的核心是成矿作用的发生，即矿化向成矿转变，这就需要自然力的驱动。促使成矿的动力是广义的，有热梯度、压力梯度、浓梯度等、速度梯度和化学反应亲和力等。在这些作用力的驱动下，成矿系统这部机器得以发动和运行，包括流体的萃取、运移、流体输运过程中的水-岩反应以及流体中有用物质的沉降堆积等。有了动力的供给，系统内部得以保持运动状态和具有自组织的能力，是从无序向有序演化，从而达到成矿功能。
浅成低温热液矿床成矿作用 —以波尔盖拉金矿床及高松山金矿床为例
浅成低温热液矿床成矿作用 —以波尔盖拉金矿床及高松山金矿床为例 浅成低温热液型矿床是金、银矿床的一种重要类型。按林格伦(1922，1933)对浅成热液的定义，这类矿床包括贵金属(碲化物或硒化物)、贱金属、汞和辉锑矿等矿床，矿床是在低温(小于200℃)和中压条件下从有火成喷气的含水溶液中形成的，是指发生在浅处并常在火山岩中定位的矿化体，常出现一些不协调的矿物组合，即在同一矿床中同时出现高温矿物组合和低温矿物组合。现代矿床学研究认为这类矿床普遍存在过较高的成矿温度(200～300℃)，有时可达400℃，成矿压力低于112MPa。尽管如此，现在仍然沿用了/浅成低温这个术语，但概念的内涵已经发生了变化，并不意味着这类矿床必须形成于低温(如小于200℃)条件下。浅成低温热液矿床包括火山、次火山热液矿床，热泉型矿床以及微细浸染型矿床。前两类矿床的成矿围岩通常为火山岩、次火山岩。后一类矿床的成矿围岩为碳酸盐岩和碎屑岩。本文将只讨论前两类矿床。目前比较流行的分类如下：Silberman等(1986)将浅成热液矿床划分为高硫和低硫的富矿囊型以及高硫和低硫热泉型；Heald等(1987)分为明矾石-高岭石型(酸性硫酸盐型)和冰长石-绢云母型；Bonham(1986)将这类矿床为低硫型、高硫型和碱性岩型。其中以Heald的分类和Bonham的分类应用最广。 1.成矿背景及成矿作用 浅成低温热液矿床形成的构造环境主要为岩浆弧和弧后的张裂带。这种岩浆既可以是陆缘岩浆弧，也可以是岛弧环境。这样的构造在全球主要有3条，即:环太平洋成矿带、地中海-喜马拉雅成矿带和古亚洲成矿带。在环太平洋东西两带均发育有火山、次火山内外两条带。在环太平洋东带，浅成低温热液型矿床除沿美洲西海岸岩浆弧分布外，在弧后几百公里有一条平行于火山弧的弧后引张带。该带在不同地段表现形式不同，在北美，表现为盆地-山脉省，正断层广泛发育，地堑(盆地)和地垒(山脉)相间平行排列，其双峰式火山作用表明拉张应力场的存在，系弧后裂谷作用早期阶段的表现。盆岭省为北美一条长700 km的裂谷系的一部分。包括哥伦比亚河玄武岩的运道岩墙和斯内克河平原西部的地堑。在南美的安第斯山脉东侧，有大片高原碱性橄榄玄武岩发育，说明在火山弧的内侧，弧后引张作用广泛存在。在西太平洋也存在两条成矿带，一条从日本列岛经我国台湾、菲律宾、加里曼丹岛、巴布亚新几内亚及所罗门群岛，形成于岛弧环境。日本的菱刈、串木野、春日，中国台湾的金瓜石矿及新西兰的豪拉基矿带，巴布亚新几内亚的波尔盖拉矿均
第6卷第1期 1999年3月地学前缘(中国地质大学,北京)Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing )Vol 16No 11Mar.1999 收稿日期:1998211218 修改稿收到日期:1998212228 作者简介:翟裕生,男,1930年生,教授,博士生导师,矿床学专业。现任国际矿床成因学会矿田构造组主席。 本研究受原地质矿产部重点基础研究项目(编号:9501107)、国家科技攀登计划项目(编号:952预239和952预225)联合资助。 论成矿系统翟裕生 (中国地质大学 ,北京,100083) 摘 要 成矿系统是当今矿床学研究的一个重要课题,是矿床学向系统化、全球化方向发展的一种趋势。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。 成矿系统是在一般矿床成因研究的基础上,着重从宏观上,从成矿的时间、空间、物质、运动的有 机结合上,探讨区域尺度的成矿规律。其研究意义是深入认识成矿动力学机制,指导矿产勘查, 并有利于将成矿学信息应用到地学其它学科中去。文中还论述了成矿系统与成矿系列、成矿区 带的联系和区别,对成矿系统的基本要素、作用过程、作用产物和成矿后变化及保存4个问题作 了说明。提出以成矿的构造动力体制作为划分成矿系统大类的依据及以成矿机理作为划分成 矿系统类型的主要标志。最后以古大陆边缘构造成矿系统为例,说明构造动力型式、构造组合 与成矿系统之间的内在联系。 关键词 成矿系统 定义 结构 作用过程 保存 分类 成矿系列 成矿区(带) C LC P61 1 成矿系统是矿床学研究的一个趋向 面临世纪之交,地球科学研究正出现两个趋势:一是朝着系统化、信息化和全球化的方向发展;二是更广泛地渗入和影响社会经济发展和人民生活,为实现可持续发展发挥重要作用。作为地球科学分支之一的矿床学因其研究对象是矿产资源的形成和分布规律,因在资源保证供应中发挥作用而继续得到重视,并也在向系统化和全球化发展。近年来成矿系统概念的提出并引起人们的关注,就体现了矿床学发展的一种趋势。 系统科学方法将自然界和社会中的各种事物看作是多个系统。每一系统是由若干相互联系和相互作用的要素组成的、具有特定功能的统一整体。在矿床学研究中,矿床是一种具有应用价值的地质体,成矿作用及有关事物被认为是一个复杂的自然系统。成矿系统(met 2allogenic system ,ore 2forming system ,mineralizing system )一词自70年代初见于地质文献[1],反映了人们试图运用系统观念研究成矿学的趋势。在我国自1978年以来深入探索而且相当普及的成矿系列研究也属于这一方面的重要进展(程裕淇等[2],翟裕生等[3])。於崇
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 金矿的常见分类 近期，金价飙升，黄金行业似乎呈现复苏的景象，不少人给我打电话，询问黄金的选别方法，大致问法是这样的：我最近买了点矿石，请了某某厂的老浮选工，租了个选厂，但是指标不太好，能帮我想想办法吗?但是当我问及原矿性质时，却只能告诉我，金大致是3-4g/t，至于脉石是啥，成矿矿物是啥，有害元素是啥一概不知。而这些老浮选工调整黄药、黑药、二号油、石灰等药剂也并不能改善最终指标。那么原因在哪里?作为多年从事黄金矿山技术服务的选矿工作人员，我想从我的切身体会来给大家介绍一下黄金选矿的基本知识，大致从矿床的基本分类、常见的选矿工艺、复杂选矿工艺、常见难选金矿、自身实践案例以及最新试验成果等方面来说，一来让更多投资者了解黄金，避免盲目投资，二来与业内前辈加强交流，帮助我把这项工作做得更好。系列一金矿的常见分类 说到黄金选矿，我们首先考察的应该是其形态和成因，虽然学选矿的大都不研究地质和矿物学，但是地质和矿物学的一些常识却是制定选矿试验方案的一个基础条件。自然界的金多以单质形式存在，少量与两性金属化合物，如硒、碲、銻化物等，罕见金属化合物，如金汞膏、铜金矿等，非金属化合物应该是没有的。金矿床主要分类，每个科研院所根据其擅长的研究方法来分形成了不同的体系，但从直观来分，我们通常把他分为沙(砂)金矿和岩金矿。 砂金矿本质上是一些大型金矿矿脉长时间经受水蚀、风蚀在下游沉积形成的，我们根据区域不同可分为重力砂、流水砂、冰川砂、滨海(湖)砂，砂金的选矿主要以重选富集为主，我国的金砂多呈片状，或者说由于采砂历史久远，剩下的都是片状的细粒了。易选的砂金矿应该是砂多泥少，砂粗金细，反之则视为难选。
成矿系统研究与找矿 翟裕生 (中国地质大学,北京,100083) 摘 要:成矿系统研究适应了地球科学系统化的发展趋势,是当今矿床学研究的重要内容之一。文中在对成矿系统的定义、结构、要素、作用产物等进行论述的基础上,提出成矿系统研究的4个要点:1按构造动力体制划分成矿系统大类;o多因耦合、临界转换的成矿作用机理;?矿床系列和异常系列构成的矿化网络;?矿床形成-变化-保存的演变过程。作者明确了成矿系统研究应从矿化网络入手的方法,总结了矿化网络研究的主要内容,提出了通过成矿系统研究发现新类型矿床的几个途径,分析了成矿系统研究的资源环境效应,并探讨了成矿系统研究的理论意义。 关健词:成矿系统;矿化网络;新类型矿床;资源环境效应中图分类号:P 61 文献标识码:A 文章编号:1672-4135(2003)02-65-07 收稿日期:2003-01-23 基金项目:国土资源部地质调查项目(K1-4-1-5);中国地质调查局项目(200110200069) 作者简介:翟裕生(1930),男,中国科学院院士,教授,博士生导师,矿床学专业,现任国际矿床成因学会矿田构造组主席。 1 概述 成矿系统研究是系统科学方法在矿床学中的一种创新性应用,它是在矿床组合、成矿系列等研究的基础上发展起来的,体现了现代矿床学向系统化、全球化发展的一种趋势,拓宽了矿床学研究领域,给矿床学研究注入了新的活力。1.1 成矿系统的定义 成矿系统一词最早出现在1973的俄文地质辞典[1]中,它被解释为/由成矿物质来源、运移通道和矿化堆积场所组成的一个自然系统0。之后 . .马祖洛文[2]、 . .森雅克夫[2]、 . .契克夫[3]、A.L.贾奎斯[3]以及我国学者於崇 文[4、5]、李人澍等也先后有过关于成矿系统的论 述。翟裕生[7、8] 提出/成矿系统是指在一定的时空域中,控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程,以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体,是具有成矿功能的一个自然系统0。成矿系统的概念中包括了控矿要素、成矿作用过程、形成的矿床系列和异常系列,以及成矿后变化保存等四方面基本内容,体现了矿床形成有关的物质、运动、时间、空间、形成、演化的统一性、整体性和历史观。 成矿系统不同于成矿系列。/成矿系列是具有成因联系的矿床所组成的自然体0,是/四维生 间中有内在联系的矿床组合(陈毓川等1998)0。成矿系列(或称矿床成矿系列、矿床组合)主要从矿床类型组合的角度去研究相关矿床之间的联系,而成矿系统是由矿质来源、控矿因素、成矿过程、成矿产物(矿床组合及有关异常)和成矿后改造保存等一系列要素组成的一个自然伤体系。它主要从成矿要素、成矿作用过程、成矿作用动力学动研究成矿的总体特征,包括矿床组合及有关地质异常之所以形成的原理,即研究成矿系列的成因、动力和过程。成矿系统在理论内容探索上更为全面,从系统观点看,可以认为成矿系列是成矿系统中的一个重要组成部分。 1.2 成矿系统的结构 成矿系统是由相互作用和相互依存的若干部分(要素)结合成的有机整体。系统中各要素间的相互关联和相互作用即成矿系统的结构。科学地分析一个成矿系统的结构有着重要的理论和实际意义。概括地说,一个成矿系统的内部结构一般包括以下四个部分:1控制成矿因素:有风化、沉积、构造、岩浆、变质、流体、生物、大气、地貌、热动力等作用因素;o成矿要素:有矿源、流体、能量、空间、时间等;?成矿作用过程:包括成矿发生、持续、终结以及成矿后的变化和保存等;?成矿产物包括矿床系列和异常系列。成矿系统的基本结构可表示如图1。 第26卷第2期2003年6月 地质调查与研究 GEOLOGIC AL SURVEY AND RE SEA RC H Vol.26No.2 Jun.2003
叠加成矿系统与多成因矿床研究 2010-10-27 漫长复杂成矿地质过程中多次成矿事件的叠加常形成叠加成矿系统,它是产生多成因矿床的主要原因.中国大陆独特的大地构造时-空特征和特殊的结构组成,造成了中国叠加成矿系统的发育,是中国区域成矿的一个特色.文章回顾了叠加成矿研究历史,分析了长江中下游成矿带等地的叠加成矿作用,探讨了叠加成矿的效应(形成大矿富矿、复杂成分矿石等)、形成机制和控制因素(稳定的`地球化学场、重叠的构造带、同生断层多期活动、早期矿层的地球化学障作用),提出了叠加成矿系统的组合类型,其中以广义沉积型-岩浆热液型二者的叠加最为常见,且多形成大矿.随着矿产勘查和矿山开发的深入将可能发现更多叠加成矿现象.叠加成矿研究对于深入认识区域成矿特征和指导找矿勘查有重要理论意义和实用价值. 作者：翟裕生王建平彭润民刘家军 Zhai Yusheng Wang Jianping Peng Runmin Liu Jiajun 作者单位：中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京,100083;中国地质大学(北京)岩石圈构造、深部过程及探测技术教育部重点实验室,北京,100083 刊名：地学前缘 ISTIC PKU英文刊名：EARTH SCIENCE FRONTIERS 年，卷(期)：2009 16(6) 分类号： P611 关键词：叠加成矿系统成矿事件多成因矿床形成机 制时空分布superimposed metallogenic system ore-forming event polygenetic mineral deposit ore forming mechanism temporal-spatial distribution
中国金矿床类型 矿床类型的划分，是矿床研究中的主要课题之一。我国对金矿分类方法的研究，近年提出的论述较多，矿床分类的目的在于应用，便于有效地指导矿床勘查和评价。故本书选择了以金矿容矿岩系与矿化体产出形式为基础的分类方案，将我国金矿床分为10类22个亚类（下表）。
（一）产于太古宙—古元古代变中基性 火山-沉积杂岩 （绿岩带）中的金矿（绿岩带型金矿） 本类金矿系指赋存于变中基性火山岩系和部分沉积岩系中的金矿床。主要分布在我国华北老地台区，如乌拉山—大青山、燕辽、清原—桦甸、小秦岭与胶东地区。容矿岩系是一套中深变质的斜长角闪岩、斜长角闪片麻岩，原岩为变中基性火山-沉积杂岩（一般称为绿岩带）。 它是我国金矿床主要类型之一，极具经济意义，分布点多面广，储量与产量都很大。已知该类金矿床（点）100多处，约占全国岩金矿床总数22%，储量约占岩金总储量29%，矿床平均规模约为5.5t/个。 据矿体产出形式，可将金矿分为二个亚类：①石英脉（包括石英-钾长石脉）型，如吉林夹皮沟、河北小营盘、河南小秦岭、内蒙古包头金矿；②复脉带（或片理化带），如河北金厂峪、浙江诸暨金矿床。 本类金矿主要地质特征是： １)金矿化主要赋存于太古宙古老基底隆起区，基底的地球化学场与金矿成矿作用关系十分密切。大多数金矿分布于深大断裂系统中。 ２)金矿化与古老中基性火山岩类变质而成的绿岩密切相关。容矿层位在夹皮沟地区为鞍山群三道沟组、杨家店组、燕辽地区为建平群小塔子沟组，迁西群上川组，乌拉山—大青山地区为乌拉山群、集宁群，小秦岭为太华群下部岩组，岩石变质较深，普遍遭受混合岩化作用。 ３)该类金矿赋存区多有岩浆活动，矿床距中酸性侵入体一般0.5～5km，常见矿脉与岩脉伴生。 ４)围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化，其次为碳酸盐化、钠化、绿泥石化等。 ５)矿化体主要呈脉状，矿脉延伸较大，且延伸大于延长。 ６)矿石矿物主要为黄铁矿，不等量的方铅矿、闪锌矿、黄铜矿，脉石矿物为石英、绢云母、钠长石、绿泥石及碳酸盐类等。 ７)金矿物以自然金为主，其次是碲金矿、银金矿。金主要赋存于黄铁矿中。 （二）产于元古宙变碎屑岩、泥质岩、 碳酸盐岩中的金矿
金矿的形成要有什么条件 世界上的黄金宝藏，主要以岩金和沙金两种形态蕴藏于地下，此外还有伴生金．天体运行、地球形成、火爆发、古造山运动、岩浆喷涌、金元素从地核中被夹带喷薄而出等形成岩金；富含金元素的崇山峻岭，在日照风化、雷鸣电闪、狂风暴雨、山体滑坡、泥石俱下、洪水泛滥、河流稳水地段沉淀等形成沙金。 据科学的测定与推断，大约在二十六亿年前的太古代，火山喷发把大量的金元素，从地核中沿着裂隙，带到地幔和地壳中来，后经海洋沉积和区域变质作用，形成最初的金矿源．大约在一亿年前的中生代，因受强大力的作用，地壳变形褶，褶露出海面，金物质活化迁移富有集，形成金矿田，即我们所说的岩金． 在岩金富集地带，岩石氧化后往往留下许多自然金．地表浅层的岩金，经过数千万年的风化与剥蚀，岩石变为沙土．因金的性质稳定，因而被解离为单体，在河水的搬运过程中，又因其比重大，因而在河流的稳水处沉积下来，于是形成沙金矿．同时由于沙金具有亲和力，在河水的搬运过程中由小滚大，形成大小不等的颗粒金．迄今为止，人类发现的最大的金块重达280公斤，它产于美国的加利福尼亚州． 大自然变迁中形成的黄金矿床，大致可划分为三大类：岩金矿床、沙金矿床和伴生矿床。在世界上，岩金、伴生金和沙金的储量比例，大约为：70：15：15。其中，岩金矿床，又可划分为若干成因类：岩浆热液型、变质热液型、火山热液型、沉积变质型、热水溶滤型和变质砾岩型等。 各种类型的金矿床，在世界总储量中所占的比例，依次为：变质砾岩型56.2%，变质热液型12.4%，伴生金9.5%，沙金8.9%，岩浆热液型及火山热液型7.0%，热水溶滤型0.9%。 从全球范围来看，按金矿产出的大地构造单元来分，又可分为四类：地盾成矿区、地台及边缘成矿区、地槽褶皱带成矿区和环太平洋成矿带。其中，产于地盾的金储量，占世界总储量的25.6--27.8%；古地台盖层局部中生代活化区，占1.1--1.3%，优地槽区，占12.9--15.6%；冒地槽区，占 1.1--1.2%；而古地台盖构造区，则占47.1--47.7% 大自然变迁中形成的黄金矿床，大致可划分为三大类：岩金矿床、沙金矿床和伴生矿床。在世界上，岩金、伴生金和沙金的储量比例，大约为：70：15：15。其中，岩金矿床，又可划分为若干成因类：岩浆热液型、变质热液型、火山热液型、沉积变质型、热水溶滤型和变质砾岩型等。 金矿一般就是原来富集金的岩石经过岩浆热液或变质等作用使金再次富集，从而形成品味比较高的可供开采的见矿石啊！金一般和富含黄铁矿的石英脉有关 在宇宙很远的地方,有着比太阳系还大的恒星,他们在燃烧中,发生聚变反应,由氢到氦,再由氦到更重的金属,最后,当聚变到金这种物质时,恒星就会发生爆炸爆炸,把大量的金原子喷射到宇宙中。之后,由一个原子一个原子的组成大的物质, 在45亿年前,地球形成的时候,很多宇宙中的小天体带有一些金,在撞击地球的时候被熔化,由于金的密度大,于是,金便往地心下沉,所以现在挖金矿都在地下, 所以,也许在地心附近有大量的黄金。金矿的形成是地球形成时期的宝贵遗产，凡此类物质均被人类称之为金。地球形成时期由于超新星爆炸，制造了很多重金属元素，其中就包括金，
大陆碰撞成矿理论的研究进展 摘要：经典的板块构造理论而建立的成矿理论已日臻完善, 完好地解释了增生造山成矿作 用及汇聚边缘成矿系统发育机制, 但却无法解释碰撞造山成矿作用及大陆碰撞带成矿系统。本文在阅读大量前人有关大陆碰撞成矿理论文献的基础上，特别是阅读有关侯增谦的“大陆碰撞成矿理论”以及陈衍景的“大陆碰撞成矿与流体作用模式”的前提下，简要介绍板块构造理论、大陆碰撞成矿理论的研究进展，重点阐述大陆碰撞成矿理论的要点、与区域成矿理论的区别、大陆碰撞流体作用模式、最后作简要总结。 关键字：大陆碰撞成矿理论板块构造理论流体作用模式研究进展 经典区域成矿理论，是指建立于经典的板块构造理论基础上的区域成矿理论。虽然不少矿床学家曾尝试借用基于大洋俯冲环境的斑岩铜矿模式,解释大陆内部古老碰撞造山带的成矿作用和矿床分布，特别是很多矿床学家依此解释华南造山带、秦岭-祁连-阿尔金-昆仑造山带以及天山-蒙古-兴安岭造山带的成矿作用和有关花岗岩类的形成,这些尝试都未能获得令人满意的结果。 由于经典的板块构造成矿理论难以很好地解释大陆碰撞带及其大陆内部的成矿作用，地质学家普遍认识到,适合于大洋和大陆边缘环境的理论或模式不可照搬到大陆内部，碰撞造山带也成为热点，通过一系列的地质工作，地质学家们对碰撞造山带的几何结构、造山机制和造山动力学过程等有了深入认识，最后导致了一系列找矿的突破和理论的提出。 一、板块构造成矿理论 矿床的形成与分布归根结底是与地球动力学演化过程(从太古宙地幔柱构造到显生宙板块构造)有关,不同的地球动力学背景必然造就不同的成矿系统和矿床类型。板块构造成矿理论已建立了三大成矿系统，包括离散边缘成矿系统、汇聚边缘成矿系统以及克拉通成矿系统[1]，并且日臻完善,很好地解释了增生造山成矿作用及汇聚边缘成矿系统发育机制。 离散边缘成矿系统:通常发育于超大陆裂解时期,产于被动大陆边缘乃至大洋扩张环境,分别形成沉积岩容矿的同生-后生矿床和火山成因块状硫化物(VMS) 矿床(图1.1)。同生沉积矿床主要是BIF 和SEDEX 型Pb-Zn矿。BIF矿床形成于部分缺氧的海底陆坡环境是海底热水系统中Fe大量堆积的产物;SEDEX型矿床形成于被动陆缘裂谷-裂陷环境。VMS矿床主要发育于弧后盆地或弧间裂谷,主要受岩浆热机驱动的海底热水对流循环控制。
第9卷第3期贵 金 属 地 质V o l19 N o13 2000年9月JOU RNAL O F PR EC I OU S M ETALL I C GEOLO GY Sep1,2000 文章编号:100224182(2000)0320166204 中国金矿床主要工业类型及其分布特征 邵晓东,李景春 (沈阳地质矿产研究所,辽宁 沈阳110032) 摘 要:石英脉型、蚀变碎裂岩型及糜棱岩型目前仍然是我国金矿床的主要类型.金矿床的空间分布上具有丛聚性, 在矿床类型及成矿时代方面,东、西部表现出明显差别.东间地区主要为石英脉型、蚀变碎裂岩型、冰长石一绢云母 石英脉型、矽卡岩型、铁帽型及红土型等,成矿时代主要为燕山期,铁帽型及红土型主要形成于第四纪;西北部地区 主要有蚀变碎裂岩型、冰长石一绢云母石英脉型和石英脉型等,成矿时代主要为海西期;西南部地区主要为微细浸染 型、蚀变碎裂岩型、石英脉型及红土型等,成矿时代主要为印支一喜马拉雅期1砂砾层型在各矿化集中区均有不同程 度分布,主要为现代地质作用的产物. 关键词:金矿床;工业类型;时空分布;中国 文献标识码:A 中图分类号:P618151;P617 在对我国金矿床工业类型初步划分的基础上[1], 进一步分析各类型金矿床的重要程度及其时空分布特征,对指导金矿勘查、生产布局具有重要意义. 1 金矿床主要类型 金矿床类型繁多是我国金矿床的一大特点,这是由我国地域广阔、地质构造复杂和特殊地质环境所决定的1尽管在生产实践中对各种类型金矿床都有所强调,但不同类型的金矿床其重要性存在着明显差别.从目前蝗勘查及开发情况来看,各类型所占的比重有所不同.我国黄金产量主要来自岩金矿床,其次是砂砾层型矿床,此外尚有大量有色金属矿床中的伴生金. 最近20多年来,岩金矿的找矿工作取得了重要进展,无论是矿床数量还是储量都有了大幅度增加,特别是新类型矿床的发现和新成矿区的确认更为引人注目.从总体上看,石英脉型、蚀变碎裂岩型、微细浸染型、冰长石—绢云母石英脉型是当前我国岩金矿床的主要类型.其中石英脉型和蚀变碎裂岩型无论在矿床数量上(表1)还是在储量上都具有十分重要的地位,含金石英脉一直是人们最为主要的开采对象.在许多地区,人们把石英脉和蚀变破碎岩带作为最直接的找矿标志.糜棱岩型金矿床目前虽然为数不多,但已发现的矿床多以其大储量和较为稳定的品位所决定的巨大经济价值而受到了人们的重视. 红土型金矿床在我国尚属新发现的类型,这类金矿床与铁帽型金矿床一样,都具有埋藏浅、易采、易选的特点,对其开 收稿日期:2000-04-28.张哲编缉.发有低成本高收益的优势,也正在引起人们的重视. 矿砾层型金矿床自古以来一直是我国黄金业的重要开采对象.据不完全统计[2],全国已发现该类金矿床(点)4000余处,广布于全国727个县(市). 2 空间分布 任何矿床的产出都与地质构造环境密切相关.金矿床也不例外,它的分布受大地构造环境、含金建造、构造—岩浆活动及变质作用等因素所制约.中国大陆是现今欧亚板块的组成部分,其形成和演化经历了太古宙—早元古代的原始地壳克拉通化阶段,中、晚元古
矿床地质 川西甘孜-理塘金矿带成矿地质特征及找矿方向 邹光富1，毛英2 （1 成都地质矿产研究所，四川成都610082；2 成都岩矿分析测试中心，四川成都610081） 甘孜-理塘金矿带位于四川省甘孜州境内的四川甘孜-理塘断裂带中，是一条以金为主，含锑、银、砷、铜、铅、锌的金矿带。甘孜-理塘断裂带是一条重要的铜铁铅锌金锑多金属成矿带，近二十年来为地质界和矿产开发公司极为关注的成矿带。目前，矿带中已相继发现了嘎拉金矿、雄龙西金矿、色卡、那西、尼多、玉隆、阿加隆洼、马拢中小型金矿床，以及卡诺、尼亚达柯、雄卡、西冲龙金矿点等一批矿产地，显示该带金成矿具有巨大的找矿前景。文中根据作者对该区金矿床的专门研究成果，对该金矿带形成的地质背景、矿床地质特征及控矿因素和找矿方向进行论述，以期推动川西地区的找矿勘探工作，实现找矿突破。 1 成矿地质背景 甘孜-理塘断裂带在大地构造上位于古特提斯洋消减及扬子陆块与义敦古岛弧拼接的缝合带。呈NW-SN-SE向分布。自印支期以来经历了洋壳俯冲、陆-弧碰撞和陆内会聚等一系列构造事件，具有长期活动的特点。该断裂带北起德格三岔河，向西越过青海玉树，向南经玉隆、甘孜、理塘至木里以远，呈北窄南宽向北东凸出的反S弧形带状，延长约700 km，宽10~15 km。断裂带以东主要出露三叠系西康群，为一套深海-半深海浊流相沉积地层，属次稳定-非稳定型的复理石建造；以西出露三叠系义敦群，为一套岛弧非稳定型钙碱性火山岩、碎屑岩、碳酸盐岩沉积建造。沿断裂带分布有岛弧火山岩、沉积岩、蛇绿岩构造岩块、被动陆缘复理石等各类地质体，并有燕山期酸性岩浆侵入。多期构造岩浆活动，为区内分散的金元素活化、迁移和富集成矿提供了十分有利的成矿条件。同时，该断裂带也是剪切带型金矿床集中分布的地区。如嘎拉金矿、雄龙西金矿、那西、尼多金矿床等金矿。因此，该区是“三江”地区的一个具有大中型金矿的重要成矿远景区。 2 矿床地质特征 甘孜-理塘金矿带的金矿床明显受甘孜-理塘断裂带的控制。按其成矿地质特征和控制因素等，可划分为3种主要矿化类型： (1)含金糜棱岩型金矿:嘎拉、错阿以嘎拉金矿为典型矿床。在嘎拉矿区发育四条大致平行且沿NW向展布的韧性剪切变形带。金矿化主要发生在韧性剪切带中的凝灰质糜棱岩中，金矿体主要赋存于韧性剪切带中的糜棱岩带中央部位。金矿体呈长透镜状，一般长110~700 m，宽1~32 m。金矿体与围岩界线据X射线荧光分析仪和痕金光谱分析结果圈定。目前已在矿区4条韧性剪切带中圈出5个金矿体。与金矿化有关的热液蚀变主要有碳酸盐化、硅化、铬水云母化、绢云母化、黄铁矿化、毒砂化和辉锑矿化。其中，辉锑矿形成时期较晚，呈网脉和大脉状穿插叠加在糜棱岩带中。矿石类型主要为显微浸染蚀变千糜岩型和显微浸染硫化物网脉状矿石。矿石矿物主要有黄铁矿、毒砂、辉锑矿、闪锌矿、黝铜矿、辉铜矿、辉砷镍矿、自然金等；脉石矿物主要有石英、长石、含铁白云石、方解石、绿泥石、蛇纹石等。矿石具浸染状结构，网脉状、角砾状构造。该类型金矿化的Pb同位素年龄为196 Ma和99 Ma，相当于印支末期-燕山早期和燕山晚期，反映出金矿化与含金韧性剪切带形成演化的阶段性，即印支末期-燕山早期由于板块的俯冲碰撞，在地壳深部发生韧性剪切变质变形，形成韧性剪切带，并伴随金矿化的发生；随着地质构造动力作用的持续进行，燕山晚期，韧性剪切构造作用开始向韧-脆性剪切构造变形发展，并伴随发生金矿化作用。 (2)含金蚀变碎裂岩型金矿：这类金矿在区内主要有雄龙西金矿、阿加隆洼金矿、尼亚达柯金矿点和雄卡金矿点等，以雄龙西金矿床具有代表性。据赵绍西(1992)的研究表明，矿体产于近南北向逆冲断裂带的上盘次级断裂中，矿体在空间分布