论成矿系统
地幔柱成矿系统_以峨眉山地幔柱为例
第12卷第1期2005年3月地学前缘(中国地质大学,北京;北京大学)Eart h Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beijing ;Peking University )Vol.12No.1Mar.2005收稿日期:20050201;修回日期:20050218基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX32SW 2125);中国科学院“百人计划”项目作者简介:胡瑞忠(1958— ),男,研究员,博士生导师,矿床地球化学专业。
E 2mail :huruizhong @ 地幔柱成矿系统:以峨眉山地幔柱为例胡瑞忠, 陶 琰, 钟 宏, 黄智龙, 张正伟中国科学院地球化学研究所矿床地球化学重点实验室,贵州贵阳550002HU Rui 2zhong , TAO Yan , ZHON G Hong , HUAN G Zhi 2long , ZHAN G Zheng 2weiKey L aboratory of Ore Deposit Geochemist ry ,I nstit ute of Geochemist ry ,Chinese A cadem y of S ciences ,Gui y ang 550002,ChinaHU Rui 2zhong ,TAO Yan ,ZH ONG H ong ,et al 1Mineralization systems of a m antle plume :A case study from the Emeishan ig 2neous province ,southw est China 1Ea rt h Science Frontiers ,2005,12(1):0422054Abstract :The theory of mantle plumes casts a new light on explaining intraplate magmatism and mineralization in the dynamics of the Earth 1Several important ore deposit types have strong links with the Emeishan igneous province which is thought to be related to a mantle plume 1Using the Emeishan as a case study ,we discuss the metallogeny of various deposit types and the relationship between the mineralization and magmatism of a man 2tle plume 1Magmatic Cu 2Ni 2P GE deposits are important ones in the mineralization system of the Emeishan mantle plume 1Studies on the geochemistry and mineralization of typical Cu 2Ni 2P GE deposits ,indicate that the ore 2bearing intrusions have genetic link with the Emeishan Continental Flood Basalt (ECFB )1The parental magma of ore 2bearing intrusion is a high 2Mg basalt originated from high degree partial melting in center of the mantle plume 1The Cu 2Ni 2P GE deposits are originate within the inner zone of the mantle plume ,f rom which low 2Ti basalts are erupted 1The paper provides a summary study of geology and geochemistry of the four giant V 2Ti magnetite deposits in the Pan 2Xi area ,and concludes that the parental magma of the deposits originated f rom the Emeishan mantle plume.The magmas experienced crustal contamination 1Furthermore ,multiple pul 2ses of magma ,magma mixing ,double diff usion at the crystallization f rontier led to the formation of the rhyth 2mic ores 1We also discuss the large 2scale native copper mineralization in the border areas between Yunnan and Guizhou Provinces 1Geochronological and geochemical evidence indicates that this copper mineralization is asso 2ciated with magma fractionation during the terminal stage of lava eruptions and the inception of hydrothermal activation 1Taking the Huize Pb 2Zn deposit as an example ,we have studied the genetic relationship between Emeishan basalt and Pb 2Zn deposits in terms of ore 2forming age ,ore 2forming material source ,ore 2forming flu 2id source and metallogeno 2thermal dynamics 1The results show that the metallogeny of the Pb 2Zn deposits in the district has a close relationship with the emplacement of the ECFB 1K ey w ords :Emeishan mantle plume ;mineralization system ;magmatic Cu 2Ni 2P GE deposit ;V 2Ti 2magnetite de 2posit ;native copper deposit ;Pb 2Zn deposit摘 要:地幔柱沟通了地核、地幔、地壳各个圈层之间的物质与能量交换,提供了板内构造岩浆活动及成矿作用的一种重要的动力学机制。
长江中下游成矿带宣城矿集区的成矿系统与成矿规律
矿产资源M ineral resources 长江中下游成矿带宣城矿集区的成矿系统与成矿规律杨金龙（安徽省地质矿产勘查局３１１地质队，安徽 安庆 ２４６０００）摘 要：宣城矿集区位于我国长江中下游成矿带，根据已有研究总结该矿集区的成矿系统与成矿规律。
以元素储备含量，总结宣城矿集区的成矿系统；通过研究宣城矿集区在太古宙到震旦纪、寒武纪到中三叠纪、晚三叠纪到新生纪的不同时间演化，以及该矿集区的地质背景和重磁场特征，归纳出矿集区的成矿规律。
关键词：长江中下游成矿带；宣城矿集区；成矿系统；成矿规律中图分类号：Ｇ６４０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０５－００９３－２Metallogenic system and metallogenic regularity of Xuancheng ore concentration areain the middle and lower reaches of Yangtze River metallogenic beltYANG Jin-long（Ｎｏ． ３１１ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｅａｍ， Ａｎｈｕｉ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， Ａｎｑｉｎｇ ２４６０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ ｏｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｒｅａｃｈｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｂｅｌｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｒｅｓｅｒｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ ｏｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ； ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｌａｗ ｏｆ Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ ｏｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｂｙ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ａｒｃｈｅａｎ ｔｏ Ｓｉｎｉａｎ， Ｃａｍｂｒｉａｎ ｔｏ Ｍｉｄｄｌｅ Ｔｒｉａｓｓｉｃ， Ｌａｔｅ Ｔｒｉａｓｓｉｃ ｔｏ Ｃｅｎｏｚｏｉｃ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｇｒａｖｉｔｙ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅａ．Keywords: ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｒｅａｃｈｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｂｅｌｔ； Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ ｏｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅａ； ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ； ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ长江中下游成矿带整体地跨江苏、江西、安徽、湖北四个省份，整体矿带面积大约为10.8*104平方千米。
中生代浅成金成矿系统郑庆道
金、有色金属浅成成矿系统矿床特征对比
金、有色金属浅成成矿系统矿床特征对比
浅成成矿系统金矿床矿石、脉 石矿物组合分带
Mineralization assemblage types of epithermal gold metalogimic system
Mineralization assemblage types of epithermal gold metalogimic system
矿床形成后的变化特别是剥蚀与保存条件的研究，在区域成矿系统研究中仍 是薄弱环节，也是重要研究内容之一。
利用浅成金成矿系统与斑岩铜矿系统联系及垂直分带模式，通过成矿后及成 矿期早白垩世、第三纪沉积盆地保存与剥蚀古地理演化历史的研究，发现第三纪 沉积原型盆地剥蚀后保存的盆地边缘线，与研究区中生代燕山中晚期浅成热液金 成矿系统剥蚀与保存关系密切，一定程度上指示浅成热液金成矿系统金矿体出露 地表的位置，是研究区中生代燕山中晚期浅成热液金成矿系统矿床剥蚀与保存 ‘临界点’的新认识，提出剥蚀与保存‘临界点’找矿新观点。 第三纪原型盆地沉积盖层剥蚀范围，以及剥蚀后残留的第三纪沉积盆地边缘 界限，即剥蚀与保存‘临界点’，对指示寻找燕山中晚期浅成热液金成矿系统 （0—350沸腾带）地表金矿床非常有利。由于剥蚀区古地理地貌及剥蚀的原始坡 度影响，向着剥蚀区方向，距‘临界点’距离越远，浅成热液金矿床被完全剥蚀 的可能性就越大。距‘临界点’ 找矿的最大距离为1500—3600米。
佳木斯陆块早白垩世原型盆地分布图
1—剥蚀区；2—泛滥平原—沼泽相；3—河流相；4—山麓—洪积相；5—推测隐 伏断裂；6—原型盆地边界；7—恐龙化石、叶肢介；8—植物化石
佳木斯陆块晚白垩世古地理格局
1—剥蚀区；2—沉积区（湖泊相）；3—推测及隐伏断裂；4—原型盆地边界； 5—鱼化石；6—恐龙化石、叶肢介；7—植物化石
扬子地台西南缘成矿系统与成矿规律
扬子地台西南缘成矿系统与成矿规律1刘家铎，张成江，阳正熙，刘显凡，李佑国，吴德超成都理工大学，成都 （610059）Email ：ljd@摘 要：本文分析了扬子地台西南缘基底演化、裂谷叠加、峨眉火成岩省以及喜山期构造—岩浆—流体活动等与成矿有关的重大地质事件，提出了区内主要成矿系统：元古宇与火山－沉积－变质作用有关的Fe 、Cu 成矿系统；与峨眉山玄武岩浆活动有关的热液成矿系统；与层状镁铁－超镁铁杂岩体有关的岩浆成矿系统；与喜山期碱性浅成侵入体有关的成矿系统。
关键词：成矿系统；成矿规律；扬子地台西南缘中图分类号：P51. 引言扬子地台西南缘包括四川西南部、云南东北部及贵州西部,大体沿个旧西－大理（金沙江－红河断裂）、丽江－木里－石棉（小金河断裂）、邛来－昭通－六盘水－安顺西（宝兴－宜宾－紫云断裂）和兴义－开远（狮宗－弥勒断裂）为界的菱形区。
北西与松潘－甘孜褶皱带接壤，西南侧以西南三江褶皱带为界，东南侧与华南褶皱带紧邻（图1）。
该区曾发生过多次泛大陆解体、离移、拼接和镶嵌，同时，经历了多期多阶段构造—岩浆活动及变质变形作用，为区内异常丰富的矿产资源的形成提供了有利条件。
2．与成矿有关的重大地质事件2.1 基底演化与成矿关系本区具典型的双层地壳结构，其基底由晚太古代-早元古代结晶基底和中元古代褶皱基底组成。
晚太古—早元古界康定群为一套古老变质岩系，其下部为中基性火山岩建造，中部为中酸性火山碎屑岩，上部为复理石建造，垂向上表现出一个巨大的火山—沉积旋回，与加拿大阿比提比绿岩带层序一致。
早元古界（也有人认为属中元古早期）大红山群（河口群）主要为细碧角斑岩建造。
中元古代地层在东西部有一定的差异，1本课题得到基金项目：教育部博士点基金：玉龙玄武岩型铜矿床成矿机制研究；中国地质调查局项目：扬子地台西南缘成矿规律及找矿方向综合研究；教育部重点项目：峨眉火成岩省成矿效应及找矿方向研究的资助。
图1 扬子地台西南缘大地构造位置图 Fig1 Tectonic location in the Southwestern西部盐边群存在海底火山喷发形成的蛇绿岩套，中东部昆阳群、会理群为一套巨厚的碳酸盐岩与细碎屑岩（含钠质火山岩）组成的复理石建造。
试论中亚造山带东部多宝山矿田斑岩铜浅成低温金系统成矿特征与矿床模型
试论中亚造山带东部多宝山矿田斑岩铜浅成低温金系统成矿特征与矿床模型柏铖璘;谢桂青;赵俊康;李伟;朱乔乔【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2024(31)3【摘要】多宝山矿田位于中亚造山带东段,是目前我国东北地区规模最大、成矿时代最老(477~470 Ma)的斑岩铜钼浅成低温热液金成矿系统,已探明铜、钼、金储量分别可达5 Mt、0.16 Mt和130 t。
从成矿系统角度,其成矿特征和矿床模型尚不清晰。
本文系统分析了矿床的地质地球化学特征和成矿时代,发现该成矿系统存在两期成矿事件,以第一期为主,发生在早奥陶世;第二期为叠加成矿,发生在晚三叠世。
成矿作用具有下部为隐爆角砾状铜矿化、中部为脉状铜矿化、上部为金矿化的空间结构特征,围岩蚀变从中心向两侧依次为钾化黑云母化带、青磐岩化带、黏土化带、碳酸盐化带、绢英岩化带和硅化带。
成矿流体主要来源于岩浆水,从多宝山斑岩铜矿到争光浅成热液金矿床呈现大气水加入比例增大的趋势。
根据第一期成矿斑岩具有高Ce^(4+)/Ce^(3+)(174~461;均值约290)、高f_(O2)埃达克质岩浆特征,进一步得出主成矿期与古生代古亚洲洋俯冲作用相关的壳幔混源岩浆作用有关。
成矿受古火山机构所制约,其北西到南东成矿深度增大与剥蚀程度相关,受铜山逆断层作用效应,暗示铜山断层以南为较好的找矿靶区。
最后,本文建立了该区古生代斑岩铜浅成低温热液金成矿系统的矿床模型,以期为该区进一步矿产勘探提供借鉴。
【总页数】29页(P170-198)【作者】柏铖璘;谢桂青;赵俊康;李伟;朱乔乔【作者单位】中国地质大学(北京)地球科学与资源学院;中国地质科学院矿产资源研究所;自然资源部战略性金属矿产找矿理论与技术重点实验室;紫金矿业集团股份有限公司矿产地质勘查院【正文语种】中文【中图分类】P611;P618.41;P618.51【相关文献】1.西藏铁格隆南铜（金银）矿床地质特征及勘查模型--西藏首例千万吨级斑岩-浅成低温热液型矿床2.福建紫金山矿田火成岩系列与浅成低温热液-斑岩铜金银成矿系统3.黑东部斑岩型-浅成热液型铜金矿床多重成矿模型4.西藏班公湖—怒江成矿带斑岩-浅成低温热液型矿床岩浆作用与成矿:以改则县东窝东铜多金属矿床为例5.基于随机森林算法的找矿预测——以冈底斯成矿带西段斑岩——浅成低温热液型铜多金属矿为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
翟裕生院士到贵州省地矿局讲学
9 月 4 日 ， 中 国 科 学 院 院 士 翟 裕 生 应 邀 到 贵 州 省 地 质 矿 产 勘 查 开 发 局 讲 学 ， 举 办 了 题 为 《成 矿 系 统 研 究 的
思 路 与 方 法— — 地 球 系 统 、 成 矿 系 统 与 勘 查 系 统 》的 学 术 讲 座 。 在 系 统 全 面 生 动 地 论 述 了 矿 床 学 的 任 务 、 地
累+ 开 创 ( 目 的 ) ” ， 对 到会 听讲 的地质科技人 员进行谆谆教导 ， 寄予 殷切希望 。 贵州省地质矿产勘查 开 发局
的 1 0 0 多名地质科技骨干 到会 听讲 。
( 本刊 编辑部 )
翟裕 生 院士习 黼 fl ‘苫’1}门 i j 信 ． j 习 F - f !． ⅢH 一
管 见 》 《贵 州 矿 产 资 源 利 用 分 析 》的 学 术 报 告 。 我 省 1 7 位 专
家作 了 大会交流发言 。 贵 州省地质 矿产 发展 战略研讨 会暨 贵州 省地质 学会学术
年 会 由中国 科 学 院地 球化 学研 究所 、 矿床地 球化 学 国 家重 点
实验 室 、 贵州 省地质矿产勘查 开 发局 、 贵 州 大学 、 贵 州 省有 色地质勘查 局 、 贵州省煤 田 地质局 、 中国 矿物岩 石 地球化学 学会矿床地 球化 学专业 委 员会 、 贵 州 省地质 学 会联合 发起 ，
2 0 0 多位 地 学 专 家 、 学 者 和 在 读研
]
究生 参加 了会议 ， 4 4 篇学术论 文参
加 了 交流 。 中国 工 程 院院士 裴荣富 ， 中南 大学教授 、 博 士 导 师 刘 继 顺 ，
会议主席 台
省 发 改 委 副 主 任 付 京 应 邀 出席 会 议 并 分 别做 了 题 为 《如 何 找 大一 超 大 型 矿 》 《贵 州 省 成 矿 研 究 与 找 矿 方 向 之
2015成矿与找矿地质模型
●应用——类比/求异进行
类比—指导同类型矿床的发现与勘查 求异—指导新类型矿床的发现
●矿床成矿模式包括 :
• 区域地质背景 • 控矿条件 • 矿体产状及组合规律 • 矿化蚀变特征及分带性 • 矿化期次（阶段） • 成矿物理化学条件 • 成矿物质来源及成矿机制
应用模式指导找矿富有成效
引进促进了三次找矿大突破
●斑岩铜矿成矿模式 ●层控矿床成矿模式 ●卡林型金矿成矿模式
对指导我国找矿突破起重要作用的成矿模式还有： ●岩浆热液型钨矿“五层楼”成矿模式（华南） ●矽卡岩型铜矿“三位一体”成矿模式（铜陵） ●玢岩铁矿成矿模式(庐枞泥河）
近十年来我国找矿重大突破
• 矿体通常分布在距离成矿地质体0-3km范围内。 岩脉发育区是成矿的有利地段
• 胶东、小秦岭、冀东和冀西北的金成矿作用分 别主要发生在约115Ma、140Ma、170Ma和 230Ma，与各地区的主成岩事件相适应。
“三位一体找矿预测地质模型
•
图2-5-28 石英脉型和蚀变岩型金矿找矿预测地质模型
“三位一体” 找矿预测地质
模型
（引自叶天竺，2013）
（引自姚书振，2012）
■成矿地质构造背景
●大型矿集区主要产于太古代-元古代以TTG 岩系为特征的花岗岩-绿岩地体中。
●发育基性岩脉，时间跨度大，属于地幔岩 长期垂向加积区
●大规模成矿作用发生在区域伸展阶段，而 非碰撞造山阶段
■成矿地质体
• 成矿地质体主要为具有壳幔混源特征的花岗岩 类侵入体。其形成时代主要为燕山期，其次为 印支期，少数为喜山期，侵位深度一般在58km。
• 通过矿体构造研究，可以追溯矿体的隐伏地段，预 测富矿段的产出地段。
块体构造和成矿作用
Ｊ． ． 阳 螽 １ｔ Ｋ ｃ 等著 ， 体构造和成矿作用 ４ 块
４ ３
南 非 、南美 、澳大 利亚 、南 极洲 都 属于 冈 瓦纳 大陆 。南美 的东北 部 由两个 前寒 武纪 地盾 （ 块体 ） ：圭亚 那地 盾 和 巴西地 盾 。两者 被砸 马逊 河 支流 分隔 开 。圣 ・ 朗西斯 特块 弗
在典型块体成矿潜力 的评价系统 中，东亚的华南多元成矿块体 （ 扬子准地 台）有着 特殊 意义 。它有 丰 富多 样 的矿 物 资 源 ，其 中大 多数 同 中生 代 准 地 台构 造 活 化 有关 （ 插
图） 。图上指示着资源金属组分的潜在价值 ，见世界地质 一 成矿作用 图说明书：第三部 分 ：大陆与过渡带的矿物原料资源 （ 地质 一 经济评价 ，２０ ）章节所列举 的。其 中 ｗ、 ００
方案 （ 强调 的是 成矿 作用 ，而非 金属 矿种 ） ；
在这两种情况下 ，块体构造观点对于地球所有不同类型大地构造 ：大陆 、陆 一 洋过
渡 带一 被动 的和活 动 的 、大洋 的分 区来 说 完 全 是 需用 的 。而 在 上 述 图 件 上 和 《 矿作 成
用》专著中，内生的 （ 地壳的 、壳 一幔的和地幔的）和外生 的盆地类型的矿床 ，完全 自 然 地 标示 在不 同块 体 的边界 上 。 本文对世界大地构造和成矿作用做 了进一步概述 ，它包括两部分 ：第 一部分对大
陆 、过渡带和世界大洋的块体 一 成矿作用 图做 了压缩 ；第二部分对各类矿产与不 同类型 块体呈现的共生规律性 的理论根据及其不同工业一经济有效性 的可能原 因。 我们开始集中看劳亚大陆。它 由面积相 当大的欧亚超级大 陆 （ 欧洲部分和亚洲部
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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 P611 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])。
於崇地球科学思维 地 学 前 缘 1999,6(1) 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) 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。