第1a講-成礦規(guī)律與成礦預(yù)測學(xué)

成礦規(guī)律與成礦預(yù)測學(xué)主講陳永清Email:yqchen@Ⅰ概念●歷史●現(xiàn)狀

1.1概念

1.1.1成礦規(guī)律成礦規(guī)律學(xué)一詞(metallogeny)，是由法國學(xué)者L.de.Launay1892年首次提出，早期狹義指金屬礦床成因的研究，到20世紀(jì)中期開始強(qiáng)調(diào)包涵所有礦床形成時(shí)空分布規(guī)律的研究，目前將metallogeny一詞，一般譯成成礦規(guī)律或成礦學(xué)。

對成礦規(guī)律學(xué)或成礦學(xué)的理解，以前蘇聯(lián)學(xué)者為代表的Ю.А.畢力

(Ю.А.

Ыилин)和B．H．斯米爾諾夫?yàn)榇碚J(rèn)為：“結(jié)合地球及其大陸、大洋與其間的過渡帶、地槽褶皺帶與地臺和它們所分出的大型地質(zhì)單元的地質(zhì)構(gòu)造與發(fā)展歷史的分析，來研究金屬礦床區(qū)域分布規(guī)律與形成條件的學(xué)(B．И．Cмирнов，1981)。西方地質(zhì)學(xué)者則更多強(qiáng)調(diào)礦床成因的研究，如法國學(xué)者P．魯?shù)侔?P．Routhier，1979)認(rèn)為成礦規(guī)律是研究礦產(chǎn)富集類型、礦床生態(tài)、形成歷史和成礦物理化學(xué)條件的科學(xué)，它是相關(guān)學(xué)科一個(gè)匯合點(diǎn)，基本上指的是礦床學(xué)研究的內(nèi)容。美國1976年版地質(zhì)辭典中將該詞條定義為“研究礦床成因的學(xué)科，首先于研究礦床與區(qū)域巖石、構(gòu)造在時(shí)間與空間上的關(guān)系”?？傊疤K聯(lián)學(xué)者強(qiáng)調(diào)地質(zhì)構(gòu)造與礦床時(shí)空分布規(guī)律的研究，而美法學(xué)者耍強(qiáng)調(diào)礦床成因的研究。成礦規(guī)律已不僅僅限于金屬礦床而擴(kuò)大到所有礦床。不難看出，成礦規(guī)律學(xué)是應(yīng)用地學(xué)理論來研究礦床的形成、時(shí)空分布及其演化規(guī)律的學(xué)科，是指導(dǎo)礦床勘查，進(jìn)行成礦預(yù)測的基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支。1.1.2成礦預(yù)測成礦預(yù)測是根據(jù)成礦規(guī)律或礦化信息,按一定的方法和程序?qū)Σ煌?guī)模的礦化單元(礦帶\礦田\礦體)的產(chǎn)出位置、礦化類型、資源量等的預(yù)測。成礦預(yù)測通常包括定性預(yù)測：概念預(yù)測：利用礦床分布的概念模式預(yù)測礦床。定量預(yù)測：礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測：根據(jù)礦床分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律預(yù)測礦床。前者是后者的基礎(chǔ)，后者是對前者的定量化表達(dá)。1.1.3成礦規(guī)律與成礦預(yù)測的關(guān)系成礦規(guī)律（包括統(tǒng)計(jì)性規(guī)律）是成礦預(yù)測的理論基礎(chǔ).

礦床分布的等距性規(guī)律：南美安地斯斑巖成礦帶：兩兩礦床相距80-120km。成礦的專屬性規(guī)律：基性-超基性巖：Cr-Ni-Co-V-Fe-Pt-Pd

中性巖：Fe-Cu-Pb-Zn

酸性巖：W-Sn-Bi-Mo板塊不同類型邊界的控礦規(guī)律：離散型邊界（大洋中脊）會聚型邊界（俯沖帶）：島?。喊邘r銅礦弧后盆地：火山塊狀硫化物礦床1.1.4研究意義以成礦規(guī)律為基礎(chǔ)的成礦預(yù)測工作，是礦床勘查工作創(chuàng)新的基本途徑。

(1)使礦床勘查工作建立在對地質(zhì)規(guī)律的研究基礎(chǔ)上，就要深入進(jìn)行成礦分析，總結(jié)成礦規(guī)律，用成礦規(guī)律去指導(dǎo)找礦工作。成礦作用是地質(zhì)作用的組成部分，工業(yè)礦床是有經(jīng)濟(jì)意義的特殊的地質(zhì)體。一切事物都存在于與周圍事物有機(jī)聯(lián)系的整體之中，所以要實(shí)現(xiàn)找礦工作的新突破，深人研究礦床產(chǎn)出的地質(zhì)規(guī)律是礦產(chǎn)勘查的理論基礎(chǔ)。

(2)成礦預(yù)測工作的核心是充分利用已經(jīng)取得的地質(zhì)信息，對工作礦區(qū)已經(jīng)做過的勘查工作，在預(yù)測過程中要進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，做到實(shí)事求是，去粗取精，去偽存真，從感性認(rèn)識提高到理性認(rèn)識，正確做出進(jìn)一步工作的決策。成礦預(yù)測工作就是要將在工作過程中對各種地質(zhì)信息的研究轉(zhuǎn)化為找礦勘查成果。

1.1.4研究意義(3)通過成礦預(yù)測工作，實(shí)現(xiàn)理論研究和勘查實(shí)踐緊密結(jié)合，成礦預(yù)測是地質(zhì)理論轉(zhuǎn)化為勘查成果的橋梁，通過成礦預(yù)測的分析研究，建立潛在礦床與各類地質(zhì)信息之間的關(guān)系，將地質(zhì)各相關(guān)學(xué)科的信息綜合集成，運(yùn)用于找礦勘查實(shí)踐，轉(zhuǎn)化為發(fā)現(xiàn)潛在礦床的科學(xué)依據(jù)。(4)成礦預(yù)測使整個(gè)勘查工作有理論指導(dǎo)及有目的的實(shí)踐。成礦預(yù)測以現(xiàn)代最新的成礦理論為指導(dǎo)，以模型（成因模型與找礦模型）為工具，通過勘查實(shí)踐，進(jìn)行驗(yàn)證，不斷提高勘查工作的預(yù)見性，從而減少勘查風(fēng)險(xiǎn)，提高勘查效率。1.2分類1.2.1成礦規(guī)律分類全球成礦規(guī)律：洲際成礦域：古亞洲成礦域特提斯成礦域環(huán)太平洋成礦域區(qū)域成礦規(guī)律：成礦省、成礦帶局部成礦規(guī)律:礦田\礦床\礦體1.2分類1.2.2成礦預(yù)測分類定性預(yù)測：概念預(yù)測定量預(yù)測：統(tǒng)計(jì)預(yù)測1.3發(fā)展歷史

1.3.1成礦規(guī)律學(xué)發(fā)展歷史成礦規(guī)律學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展，是隨礦業(yè)開發(fā)而應(yīng)運(yùn)而生，以18世紀(jì)中后期英國的工業(yè)革命為代表，人類對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的迅猛發(fā)展，不得不探討礦床的形成規(guī)律。因此成礦規(guī)律學(xué)首先與礦床學(xué)的形成發(fā)展緊密相聯(lián)。

1847年法國的Eline．De．Beaumont、1901年美國VanHise相繼提出熱液成礦的理論。

20世紀(jì)初，美國人艾孟斯(S．F．Emmons，1904，1909)發(fā)表了金屬成礦分帶的學(xué)說，隨后鮑文(N．L．Bowen，1915，1928)和瑞典人林格侖(W.Lindgren，1933)繼續(xù)發(fā)展了這一學(xué)術(shù)思想。1.3發(fā)展歷史1.3.1歐美

以美、法、加為代表的西方學(xué)者在成礦規(guī)律研究方面集中在大區(qū)域礦床分布規(guī)律研究，強(qiáng)調(diào)全球?qū)Ρ取Ｈ鏡·魯?shù)侔?1980)《全球成礦規(guī)律研究》，綜述了區(qū)域成礦規(guī)律學(xué)的主要學(xué)派，劃分太平洋銅礦帶和歐美礦帶等，諾布爾(Nobel，1970)對美國西部成礦省的研究，劃分了若干金屬省，探討了礦床區(qū)域分布規(guī)律與地幔的不均勻性有關(guān)，彼德森(1972)對南美大陸成礦省的研究，P．拉茲尼卡(Laznicka)“經(jīng)驗(yàn)成礦規(guī)律”的出版(1985)。調(diào)研了世界眾多礦床，某種程度上反映了20世紀(jì)80年代以來的研究成果，在探討區(qū)域礦床分布規(guī)律時(shí)均引用了板塊構(gòu)造理論。如哈欽森(R．Hutchinson)、西利托(P．Silitoe)、(Jan．Kutina)都在成礦規(guī)律上做出卓有成效的研究。1.3發(fā)展歷史深入典型礦床研究，在此基礎(chǔ)上建立礦床模型是近年來西方學(xué)者取得大量成果的另一個(gè)主要成果，并在指導(dǎo)礦床勘查中發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。1980年加拿大地學(xué)雜志開設(shè)礦床模式講座。加拿大地質(zhì)調(diào)查所R．L．Erickson(1982)發(fā)表了48個(gè)礦床成因模式的系統(tǒng)資料，在1984年列入國際地科聯(lián)(IUGS)國際對比項(xiàng)目，隨后出版了一系列專著，如美國的D．P．Cox、D．A．Singer的《礦床模式》(1986)、F．M．Vokes的《礦床模式》(1986)。并在蘇丹、菲律賓、巴西和中國等地舉行了專題討論會。國際礦床成因協(xié)會(IAGOD)也開展了相關(guān)的研究。1.3發(fā)展歷史1.3.2

前蘇聯(lián)

前蘇聯(lián)和俄羅斯學(xué)者，對成礦規(guī)律學(xué)形成一個(gè)獨(dú)立的分支學(xué)科，起著決定性的作用。十月革命以后的蘇聯(lián)對地質(zhì)和礦產(chǎn)勘查給予特殊重視，開展空前大規(guī)模的系統(tǒng)研究。20世紀(jì)40年代C．C．斯米爾諾夫(C．C．

Cмирнов)對硫化礦體氧化帶和熱液礦床脈動分帶學(xué)說的研究，出版了“論太平洋成礦帶”專著(1946)。Ю.А.

Ыилин畢力賓(Ю.А.

Ыилин)20世紀(jì)40～50年代，編著了前蘇聯(lián)廣大地區(qū)的成礦規(guī)律圖，并建立了地槽一地臺大地構(gòu)造、巖漿一熱液成礦分析系統(tǒng)理論，繼而B．M．斯米爾諾夫，A．B．謝格洛夫(Шеглов)等在區(qū)域成礦和分礦種的成礦規(guī)律方面做了大量的工作，發(fā)表一系列專著。如謝格洛夫的《成礦分析原理》(1980)、B．H．Котляр的《成礦規(guī)律學(xué)和成礦預(yù)測》(1983)。實(shí)現(xiàn)了成礦規(guī)律學(xué)、擺脫了依附于礦床學(xué)，而成為一個(gè)獨(dú)立的分枝學(xué)科。逐步完善了自己的理論體系和研究方法。1.3發(fā)展歷史1.3.3中國(1)在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和大規(guī)模礦產(chǎn)勘查的基礎(chǔ)上，科學(xué)地劃分我國的重要成礦區(qū)帶

20世紀(jì)80年代中期郭文魁院士主編了《1：400萬中國內(nèi)生金屬成礦圖說明書》。他在該書中分析了內(nèi)生金屬成礦條件，劃分了成礦域、成礦省和成礦區(qū)帶，總結(jié)了內(nèi)生金屬礦床的成礦規(guī)律。

1979年～1985年原地礦部在全國范圍內(nèi)開展了系統(tǒng)的成礦區(qū)劃工作，優(yōu)選出我國24個(gè)重點(diǎn)找礦區(qū)帶.1992年～1994年又開展了第二輪成礦區(qū)劃工作，其成果集中反映在陳毓川院士主編的《中國主要成礦區(qū)帶礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景評價(jià)》(1999)專著中。將我國的礦產(chǎn)資源分布劃分為古亞洲、濱西太平洋、秦祁昆、特提斯一喜馬拉雅五個(gè)成礦域，每個(gè)成礦域由若干個(gè)重要礦帶組成，初步查明了我國各類礦床不均勻分布的規(guī)律。這將為我國中長期的資源勘查決策，提供了科學(xué)依據(jù)，也決定了我國礦業(yè)發(fā)展總體格局。1.3發(fā)展歷史

(2)在典型礦床研究基礎(chǔ)上，建立了反映我國特色的成礦模式

20世紀(jì)70年代以來，世界各國重視各類成礦模式的研究，是成礦規(guī)律研究的重要進(jìn)展之一。我國學(xué)者郭文魁、涂光熾、宋叔和、程浴淇、陳毓川院士等在建立我國各類重要礦床的成礦模式工作中做出了重要貢獻(xiàn)。如郭文魁等編著的《某些金屬礦床的原生分帶及其成因問題》(1963)，贛南粵北石英脈型黑鎢礦“五層樓”垂直分帶模式(1966)；程浴淇等成礦系列理論的提(1979)，直到1990年陳毓川等匯編了二卷《礦床成礦模式選編》。他們對成礦模式的研究大致與國際上該方面研究同時(shí)進(jìn)行。我國成礦模式的研究及礦床類型劃分又提高到一個(gè)新的理論高度。1.3發(fā)展歷史

(3)建立并完善了成礦分析理論

縱觀世界有關(guān)區(qū)域成礦分析的理論，在我國都有著名學(xué)者從事有關(guān)方面的研究。如黃汲清院士有關(guān)大地構(gòu)造多旋回成礦的理論。陳國達(dá)院士對地洼區(qū)的成礦規(guī)律研究，其成果得到世界的公認(rèn)。同時(shí)還有一批創(chuàng)新性的成果，即李四光院士的地質(zhì)力學(xué)分析理論和方法、構(gòu)造體系的控礦規(guī)律研究，程浴淇、陳毓川院士的成礦系列理論，趙鵬大院士的地質(zhì)異常理論和王世稱教授的綜合信息成礦預(yù)測理論等，都對我國成礦規(guī)律研究起著重要指導(dǎo)作用。1.3發(fā)展歷史

(4)發(fā)展了反映我國特色的成礦理論

隨著礦床學(xué)研究大量資料的積累，研究技術(shù)方法的改進(jìn)和領(lǐng)域的擴(kuò)大，聯(lián)系我國實(shí)際，成礦理論得到飛躍和發(fā)展。

1989～1994年出版了三卷專著《中國礦床》，大體反映了我國礦床學(xué)的研究水平。

20世紀(jì)60年代初在巖漿熱液占主導(dǎo)地位時(shí)，孟憲民教授論述了同生成礦學(xué)說(1963)，葉連俊院士提出“外生礦床陸源汲取成礦論(1963)”。巖漿熱液、層控、火山成礦理論都得到很大發(fā)展。如郭文魁、徐克勤院士對我國南方鎢錫和有色金屬內(nèi)生礦床研究，花崗巖的成礦專屬性及與多種內(nèi)生金屬礦床關(guān)系研究。用同生、層控、火山和多成因觀點(diǎn)對我國Fe、Cu、Pb、zn、Hg、sb等礦床進(jìn)行了深入研究，特別是涂光熾院士提出礦床多成因、多來源、多階段成礦觀點(diǎn)的提出，將我國的礦床研究提高到一個(gè)新的理論高度。深入開展了礦質(zhì)來源、成礦時(shí)代及成礦演化、成礦系列等方面研究，受到了世界同行的贊賞。新的測試技術(shù)方法廣泛應(yīng)用，積累了大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)(包括文圖資料)為我國的成礦規(guī)律研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.3發(fā)展歷史1.3.2成礦預(yù)測學(xué)發(fā)展歷史成礦預(yù)測研究的歷史與人類進(jìn)行礦產(chǎn)勘查的歷史緊密聯(lián)系。而且隨找礦難度的增大，愈來愈顯示其對勘查工作的重要指導(dǎo)作用。前蘇聯(lián)在預(yù)測理論和方法中強(qiáng)調(diào)建造分析理論的應(yīng)(Рундквист等，1978，1983，1986)。另一方面提出“預(yù)測普查組合”(簡稱ппк)，在預(yù)測中滲入經(jīng)濟(jì)管理方面的內(nèi)容，成為成礦帶和成礦區(qū)的預(yù)測到遠(yuǎn)景地段的評價(jià)一種先進(jìn)的工藝流程，是按勘查工作過程循序漸進(jìn)的原則，是將勘查階段、方法、標(biāo)志、對象結(jié)合為一體的原則，可以縮短勘查周期，提高工作效率。將礦產(chǎn)預(yù)測、普查和地質(zhì)經(jīng)濟(jì)評價(jià)視為統(tǒng)一的系統(tǒng)(A．И．Kливцов，1982)，前蘇聯(lián)曾作為經(jīng)驗(yàn)予以推廣。

1.3發(fā)展歷史

西方的成礦預(yù)測工作不及前蘇聯(lián)工作系統(tǒng)。美國、加拿大、印度等在20世紀(jì)50年代末開始大區(qū)域成礦規(guī)律圖和預(yù)測的工作，到1972年加拿大召開的24屆國際地質(zhì)大會上，成礦學(xué)和成礦預(yù)測已經(jīng)引起人們的高度重視，澳大利亞就編制了1：500萬成礦圖。法國學(xué)者P．魯?shù)侔３霭媪恕段磥淼慕饘俚胶翁幷摇返戎匾撝?。西方的成礦預(yù)測有自己的特色，特別是應(yīng)用板塊構(gòu)造觀點(diǎn)從全球構(gòu)造背景出發(fā)，指導(dǎo)太平洋成礦帶銅、鉬、金等礦床在預(yù)測方面取得了突破，在建立成礦模式研究方面取得重要進(jìn)展；尤其是統(tǒng)計(jì)預(yù)測，進(jìn)行資源定量評價(jià)，西方進(jìn)行得系統(tǒng)而深入，它是以成礦規(guī)律為基礎(chǔ)，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為手段，以計(jì)算機(jī)為工具，進(jìn)行區(qū)域礦產(chǎn)資源評價(jià)，進(jìn)行小比例的成礦預(yù)測。

1957年M．A．阿萊斯(Allais)較早提出預(yù)測單元中礦床數(shù)服從泊松分布的模型。1965年D．P．哈理斯(Harris)應(yīng)用判別函數(shù)建立礦產(chǎn)資源量同產(chǎn)出地質(zhì)環(huán)境間的定量關(guān)系數(shù)學(xué)預(yù)測模型，繼而提出多元統(tǒng)計(jì)評價(jià)和主觀概率評價(jià)模型。1974年加拿大F．P．阿格特伯格(Agterberg)建立礦產(chǎn)資源定量預(yù)測的邏輯模型即為代表。1975年開始執(zhí)行國際地質(zhì)協(xié)調(diào)計(jì)劃(IGCP)第98項(xiàng)即“資源評價(jià)中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)”，對已形成的區(qū)域價(jià)值估計(jì)法、體積估計(jì)法、豐度估計(jì)法、德爾菲估計(jì)法、礦床模型法五種預(yù)測方法進(jìn)行推廣。美國較早開始本土和阿拉斯加礦產(chǎn)資源評價(jià)和鈾礦、油氣資源評價(jià)計(jì)劃。

美國”三部式”礦產(chǎn)資源評價(jià)1.3發(fā)展歷史1.3.1中國

我國的成礦預(yù)測工作開展得很早，但系統(tǒng)深入的專門研究應(yīng)是近30年的工作，如20世紀(jì)60年代贛粵對石英脈型黑鎢礦的深部預(yù)測和云南個(gè)舊對錫礦的預(yù)測，繼而采用地質(zhì)力學(xué)理論對許多礦區(qū)進(jìn)行了預(yù)測。進(jìn)入70~80年代長江中下游鄂東和江西九江一瑞昌，安徽銅陵地區(qū)進(jìn)行了礦區(qū)大比例尺以預(yù)測隱伏礦體為目的的深入研究。成礦系列成礦預(yù)測綜合信息成礦預(yù)測地質(zhì)異常-”三聯(lián)式”成礦預(yù)測1.4發(fā)展趨勢1.4.1深入?yún)^(qū)域性成礦規(guī)律的研究

成礦規(guī)律研究的核心問題是礦化不均分布律，從而進(jìn)行正確的勘查選區(qū)決策，盡快篩選出有礦和無礦地區(qū)。盡力做到一開始將注意力集中在找礦潛力大的遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)。礦床產(chǎn)出于一定地質(zhì)環(huán)境，不同地質(zhì)環(huán)境的成礦地質(zhì)特征各異，它們反映在地質(zhì)條件，礦床類型等各個(gè)方面。成礦規(guī)律研究首先是成礦區(qū)域地質(zhì)背景的分析，嚴(yán)格講世界沒有一個(gè)完全相同的礦床，但要善于分析對比，掌握共性和個(gè)性，成礦預(yù)測的基本方法是類比基礎(chǔ)上的求異，后者更強(qiáng)調(diào)區(qū)域性特征的研究。地球科學(xué)本身具有強(qiáng)烈的區(qū)域性特征，因地球各個(gè)部位、圈層都是不均勻的，相似性是相對的，區(qū)域不均勻性是絕對的，現(xiàn)在所建立的各種成礦模型都是相對的。在應(yīng)用時(shí)要緊密聯(lián)系區(qū)域?qū)嶋H，方可獲得實(shí)際效果。力爭通過我國的區(qū)域成礦規(guī)律研究，揭示新規(guī)律，提出新概念，建立新模型，發(fā)展新理論。1.4發(fā)展趨勢1.4.2從中小比例尺二維預(yù)測研究向大比例尺三維立體預(yù)測發(fā)展

小比例尺一般指1：20萬比例尺以下，工作范圍較大，研究的重點(diǎn)更側(cè)重于地質(zhì)基礎(chǔ)，對戰(zhàn)略選區(qū)的決策起決定性作用。大比例尺(一般指1：5萬比例尺以上)工22作范圍有限，重點(diǎn)是工業(yè)礦床的追索圈定，成礦規(guī)律研究的重點(diǎn)是工業(yè)礦體局部富集的查明，有更大的難度，與勘查工作的結(jié)合更為緊密。將要更多的應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)科學(xué)方法，同時(shí)更深入地研究成礦機(jī)制和影響礦床規(guī)模的各種因素，并進(jìn)行定量評價(jià)。1.4發(fā)展趨勢1.4.3重視大型、超大型礦床形成規(guī)律和新礦床類型預(yù)測

涂光熾院士(1989)在綜臺國內(nèi)外超大型礦床的形成和分布規(guī)律時(shí)指出，有關(guān)超大型礦床的分布規(guī)律和形成機(jī)制，不可能用幾個(gè)簡單模式進(jìn)行概括。在空間分布上，部分超大型礦床多為點(diǎn)型分布，反映了形成條件的特殊性；物質(zhì)成分上往往是多元素組合，如我國的柿竹園、白云鄂博、奧林匹克壩均為成分復(fù)雜的多元素組合；超大型礦床往往具有多種成礦作用疊加的特點(diǎn)，如柿竹園具有矽卡巖成礦作用、云英巖成礦作用、巖漿期后脈狀成礦作用的彼此疊加。白云鄂博是稀土、沉積鐵礦受到后期巖漿熱液和變質(zhì)作用的疊加改造。同生構(gòu)造的存在是超大型礦床形成的另～重要因素，同生構(gòu)造的活動與礦液的液源供給相耦合，才能形成巨量礦質(zhì)的堆積；對于沉積和層控礦床而言，熱水盆地的沉積作用對超大型礦床形成起著重要的控制作用。同時(shí)指出了在我國進(jìn)行超大型礦床的尋找有利和不利等條件。