第1a講-成礦規(guī)律與成礦預測學

成礦規(guī)律與成礦預測學主講陳永清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)律學一詞(metallogeny)，是由法國學者L.de.Launay1892年首次提出，早期狹義指金屬礦床成因的研究，到20世紀中期開始強調(diào)包涵所有礦床形成時空分布規(guī)律的研究，目前將metallogeny一詞，一般譯成成礦規(guī)律或成礦學。

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

(Ю.А.

Ыилин)和B．H．斯米爾諾夫為代表認為：“結合地球及其大陸、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單元的地質構造與發(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(B．И．Cмирнов，1981)。西方地質學者則更多強調(diào)礦床成因的研究，如法國學者P．魯?shù)侔?P．Routhier，1979)認為成礦規(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條件的科學，它是相關學科一個匯合點，基本上指的是礦床學研究的內(nèi)容。美國1976年版地質辭典中將該詞條定義為“研究礦床成因的學科，首先于研究礦床與區(qū)域巖石、構造在時間與空間上的關系”?？傊?，前蘇聯(lián)學者強調(diào)地質構造與礦床時空分布規(guī)律的研究，而美法學者耍強調(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大到所有礦床。不難看出，成礦規(guī)律學是應用地學理論來研究礦床的形成、時空分布及其演化規(guī)律的學科，是指導礦床勘查，進行成礦預測的基礎，是經(jīng)濟地質學的一個分支。1.1.2成礦預測成礦預測是根據(jù)成礦規(guī)律或礦化信息,按一定的方法和程序對不同規(guī)模的礦化單元(礦帶\礦田\礦體)的產(chǎn)出位置、礦化類型、資源量等的預測。成礦預測通常包括定性預測：概念預測：利用礦床分布的概念模式預測礦床。定量預測：礦床統(tǒng)計預測：根據(jù)礦床分布的統(tǒng)計規(guī)律預測礦床。前者是后者的基礎，后者是對前者的定量化表達。1.1.3成礦規(guī)律與成礦預測的關系成礦規(guī)律（包括統(tǒng)計性規(guī)律）是成礦預測的理論基礎.

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)律為基礎的成礦預測工作，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規(guī)律的研究基礎上，就要深入進行成礦分析，總結成礦規(guī)律，用成礦規(guī)律去指導找礦工作。成礦作用是地質作用的組成部分，工業(yè)礦床是有經(jīng)濟意義的特殊的地質體。一切事物都存在于與周圍事物有機聯(lián)系的整體之中，所以要實現(xiàn)找礦工作的新突破，深人研究礦床產(chǎn)出的地質規(guī)律是礦產(chǎn)勘查的理論基礎。

(2)成礦預測工作的核心是充分利用已經(jīng)取得的地質信息，對工作礦區(qū)已經(jīng)做過的勘查工作，在預測過程中要進行系統(tǒng)的分析研究，做到實事求是，去粗取精，去偽存真，從感性認識提高到理性認識，正確做出進一步工作的決策。成礦預測工作就是要將在工作過程中對各種地質信息的研究轉化為找礦勘查成果。

1.1.4研究意義(3)通過成礦預測工作，實現(xiàn)理論研究和勘查實踐緊密結合，成礦預測是地質理論轉化為勘查成果的橋梁，通過成礦預測的分析研究，建立潛在礦床與各類地質信息之間的關系，將地質各相關學科的信息綜合集成，運用于找礦勘查實踐，轉化為發(fā)現(xiàn)潛在礦床的科學依據(jù)。(4)成礦預測使整個勘查工作有理論指導及有目的的實踐。成礦預測以現(xiàn)代最新的成礦理論為指導，以模型（成因模型與找礦模型）為工具，通過勘查實踐，進行驗證，不斷提高勘查工作的預見性，從而減少勘查風險，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成礦預測分類定性預測：概念預測定量預測：統(tǒng)計預測1.3發(fā)展歷史

1.3.1成礦規(guī)律學發(fā)展歷史成礦規(guī)律學的產(chǎn)生與發(fā)展，是隨礦業(yè)開發(fā)而應運而生，以18世紀中后期英國的工業(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)律學首先與礦床學的形成發(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世紀初，美國人艾孟斯(S．F．Emmons，1904，1909)發(fā)表了金屬成礦分帶的學說，隨后鮑文(N．L．Bowen，1915，1928)和瑞典人林格侖(W.Lindgren，1933)繼續(xù)發(fā)展了這一學術思想。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，強調(diào)全球對比。如R·魯?shù)侔?1980)《全球成礦規(guī)律研究》，綜述了區(qū)域成礦規(guī)律學的主要學派，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，彼德森(1972)對南美大陸成礦省的研究，P．拉茲尼卡(Laznicka)“經(jīng)驗成礦規(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80年代以來的研究成果，在探討區(qū)域礦床分布規(guī)律時均引用了板塊構造理論。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，在此基礎上建立礦床模型是近年來西方學者取得大量成果的另一個主要成果，并在指導礦床勘查中發(fā)揮重要指導作用。1980年加拿大地學雜志開設礦床模式講座。加拿大地質調(diào)查所R．L．Erickson(1982)發(fā)表了48個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)和俄羅斯學者，對成礦規(guī)律學形成一個獨立的分支學科，起著決定性的作用。十月革命以后的蘇聯(lián)對地質和礦產(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)律學和成礦預測》(1983)。實現(xiàn)了成礦規(guī)律學、擺脫了依附于礦床學，而成為一個獨立的分枝學科。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)域地質調(diào)查和大規(guī)模礦產(chǎn)勘查的基礎上，科學地劃分我國的重要成礦區(qū)帶

20世紀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個重點找礦區(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)資源遠景評價》(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成礦域，每個成礦域由若干個重要礦帶組成，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上，建立了反映我國特色的成礦模式

20世紀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)律研究的重要進展之一。我國學者郭文魁、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。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進行。我國成礦模式的研究及礦床類型劃分又提高到一個新的理論高度。1.3發(fā)展歷史

(3)建立并完善了成礦分析理論

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

(4)發(fā)展了反映我國特色的成礦理論

隨著礦床學研究大量資料的積累，研究技術方法的改進和領域的擴大，聯(lián)系我國實際，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的研究水平。

20世紀60年代初在巖漿熱液占主導地位時，孟憲民教授論述了同生成礦學說(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)生金屬礦床關系研究。用同生、層控、火山和多成因觀點對我國Fe、Cu、Pb、zn、Hg、sb等礦床進行了深入研究，特別是涂光熾院士提出礦床多成因、多來源、多階段成礦觀點的提出，將我國的礦床研究提高到一個新的理論高度。深入開展了礦質來源、成礦時代及成礦演化、成礦系列等方面研究，受到了世界同行的贊賞。新的測試技術方法廣泛應用，積累了大量的地質數(shù)據(jù)(包括文圖資料)為我國的成礦規(guī)律研究奠定了堅實的基礎。1.3發(fā)展歷史1.3.2成礦預測學發(fā)展歷史成礦預測研究的歷史與人類進行礦產(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作用。前蘇聯(lián)在預測理論和方法中強調(diào)建造分析理論的應(Рундквист等，1978，1983，1986)。另一方面提出“預測普查組合”(簡稱ппк)，在預測中滲入經(jīng)濟管理方面的內(nèi)容，成為成礦帶和成礦區(qū)的預測到遠景地段的評價一種先進的工藝流程，是按勘查工作過程循序漸進的原則，是將勘查階段、方法、標志、對象結合為一體的原則，可以縮短勘查周期，提高工作效率。將礦產(chǎn)預測、普查和地質經(jīng)濟評價視為統(tǒng)一的系統(tǒng)(A．И．Kливцов，1982)，前蘇聯(lián)曾作為經(jīng)驗予以推廣。

1.3發(fā)展歷史

西方的成礦預測工作不及前蘇聯(lián)工作系統(tǒng)。美國、加拿大、印度等在20世紀50年代末開始大區(qū)域成礦規(guī)律圖和預測的工作，到1972年加拿大召開的24屆國際地質大會上，成礦學和成礦預測已經(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?。西方的成礦預測有自己的特色，特別是應用板塊構造觀點從全球構造背景出發(fā)，指導太平洋成礦帶銅、鉬、金等礦床在預測方面取得了突破，在建立成礦模式研究方面取得重要進展；尤其是統(tǒng)計預測，進行資源定量評價，西方進行得系統(tǒng)而深入，它是以成礦規(guī)律為基礎，以數(shù)理統(tǒng)計學為手段，以計算機為工具，進行區(qū)域礦產(chǎn)資源評價，進行小比例的成礦預測。

1957年M．A．阿萊斯(Allais)較早提出預測單元中礦床數(shù)服從泊松分布的模型。1965年D．P．哈理斯(Harris)應用判別函數(shù)建立礦產(chǎn)資源量同產(chǎn)出地質環(huán)境間的定量關系數(shù)學預測模型，繼而提出多元統(tǒng)計評價和主觀概率評價模型。1974年加拿大F．P．阿格特伯格(Agterberg)建立礦產(chǎn)資源定量預測的邏輯模型即為代表。1975年開始執(zhí)行國際地質協(xié)調(diào)計劃(IGCP)第98項即“資源評價中的計算機應用標準”，對已形成的區(qū)域價值估計法、體積估計法、豐度估計法、德爾菲估計法、礦床模型法五種預測方法進行推廣。美國較早開始本土和阿拉斯加礦產(chǎn)資源評價和鈾礦、油氣資源評價計劃。

美國”三部式”礦產(chǎn)資源評價1.3發(fā)展歷史1.3.1中國

我國的成礦預測工作開展得很早，但系統(tǒng)深入的專門研究應是近30年的工作，如20世紀60年代贛粵對石英脈型黑鎢礦的深部預測和云南個舊對錫礦的預測，繼而采用地質力學理論對許多礦區(qū)進行了預測。進入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)進行了礦區(qū)大比例尺以預測隱伏礦體為目的的深入研究。成礦系列成礦預測綜合信息成礦預測地質異常-”三聯(lián)式”成礦預測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景區(qū)內(nèi)。礦床產(chǎn)出于一定地質環(huán)境，不同地質環(huán)境的成礦地質特征各異，它們反映在地質條件，礦床類型等各個方面。成礦規(guī)律研究首先是成礦區(qū)域地質背景的分析，嚴格講世界沒有一個完全相同的礦床，但要善于分析對比，掌握共性和個性，成礦預測的基本方法是類比基礎上的求異，后者更強調(diào)區(qū)域性特征的研究。地球科學本身具有強烈的區(qū)域性特征，因地球各個部位、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。在應用時要緊密聯(lián)系區(qū)域實際，方可獲得實際效果。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測研究向大比例尺三維立體預測發(fā)展

小比例尺一般指1：20萬比例尺以下，工作范圍較大，研究的重點更側重于地質基礎，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，重點是工業(yè)礦床的追索圈定，成礦規(guī)律研究的重點是工業(yè)礦體局部富集的查明，有更大的難度，與勘查工作的結合更為緊密。將要更多的應用概率統(tǒng)計科學方法，同時更深入地研究成礦機制和影響礦床規(guī)模的各種因素，并進行定量評價。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)律時指出，有關超大型礦床的分布規(guī)律和形成機制，不可能用幾個簡單模式進行概括。在空間分布上，部分超大型礦床多為點型分布，反映了形成條件的特殊性；物質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，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作用的疊加改造。同生構造的存在是超大型礦床形成的另～重要因素，同生構造的活動與礦液的液源供給相耦合，才能形成巨量礦質的堆積；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。同時指出了在我國進行超大型礦床的尋找有利和不利等條件。