鶴壁孫啟禎

Ⅰ 多因耦合、臨界轉換的成礦機制

成礦作用是一類特殊的地質事件，是成礦因素最佳組合的結果。根據對大量礦床成因的研究，筆者提出：多因耦合與臨界轉換是成礦作用發生的普遍機制。

多因：成礦作用涉及地質的、化學的、物理的、生物的諸多因素，地質因素又包括構造的、岩石的、地層的等；物理、化學因素又包括溫度、壓力、物質組分及行為等；其作用過程又與源、運、儲及相關制約因素密切聯系。

耦合：指上述各因素間的相互作用和彼此影響，多種有利控礦因素在一定時-空域中耦合是成礦作用發生的重要時機。

臨界：不同狀態的轉換點（邊緣成礦、界面成礦……）。各種控礦因素在特定條件下呈現出臨界狀態，其所造成各種界面和邊緣，常是成礦作用發生的有利地段和有利時段。

轉換：控礦因素和成礦參數的轉變（轉折），包括突變、漸變。不同環境、不同尺度、不同形式的成礦參數的臨界轉換，是很多礦床形成的基本條件。

臨界轉換成礦包括：①界面成礦（邊緣成礦、臨界成礦）——指成礦作用發生在各種地質體界面，如板塊邊緣、岩體邊緣、地層界面、岩相界面、構造界面、地下水界面、氧化還原界面及其他各種臨界面。②轉換成礦或突變成礦——指成礦作用發生在各種控制因素和成礦參量的轉換或突變的時-空域中。界面成礦強調時間與空間的臨界狀態，而轉換成礦則強調成礦的機理和動力。界面成礦和轉換成礦二者相輔相成，是物質運動從量變轉化到質變的不同表現形式。界面成礦和轉換成礦都包括時間和空間因素，轉換是在一定時-空條件下發生，界面也存在於一定時-空條件。

在一個地區具備各項成礦要素時，一旦（短暫的）出現了突變、突發、質變、臨界狀態等地質事件（如岩石破裂、地質體崩塌、流體沸騰、火山爆發等），導致強大能量突然釋放，含礦流體被激發起來，突然大量強烈運動，而流體內部也有明顯的相轉變，這相當於一個成礦機器的啟動。以斷裂帶中的熱液充填型礦床為例（這類礦床常見），岩石發生斷裂前，是地應力逐步積累、增強的階段，其附近的含礦溶液緩慢地滲流，以這種速度和強度，只能形成礦化。而當地應力積累到相當大、超過其所在岩石的抗應力強度時，則突然發生斷裂，產生真空或較大的自由空間，岩石中的粒間溶液突然釋壓，獲得自由流動空間，能夠快速大量地運移，在斷裂空間中停積和沉澱成礦物質，從而形成礦脈。如果斷裂反復發生多次，熱液充填多次，則可形成規模更大的復合礦脈。

孫啟禎（2001）曾較系統地研究過邊緣成礦作用，從礦床的時-空分布特徵劃分了邊緣成礦類型，還論述了邊緣成礦的效應。

成礦物質在一定條件下的富集成礦取決於許多因素，有物理、化學、生物化學，以及復合因素。經典礦床學教材中，曾論述過每種成因類型礦床的礦質堆積機制，如岩漿分凝、結晶分異、沸騰、過飽和、蒸發、交代、充填、膠體沉澱（吸附、膠結）等。在區域成礦研究中要涉及到這些具體的成礦機理，但重點是研究這些成礦機理發生的地質構造背景和環境，從區域成礦系統的角度去研究和認識成礦的動力學過程，即促使礦質大量堆積的基本原因。

Ⅱ 　古大陸邊緣成礦系統

從本質上講，板塊構造的歷史，根本上就是古大洋與古大陸相互作用的歷史。這種作用歷史多發生於海陸轉換處，即古陸邊緣。因此，上述成礦系統大多就是古陸邊緣的成礦系統。A.H.G.Mitchel等（1981）關於礦床與全球構造的著述，是關於不同板塊邊緣或者就是古陸邊緣與成礦作用關系的較早論述。塗光熾（1989,1994）指出我國超大型礦床都產於古陸邊緣。孫啟禎（1990,1994）專文闡述了「邊緣成礦現象」，這里的邊緣，就是古陸邊緣，就是板塊邊緣，張本仁等（1994）在秦巴地區，利用地球化學系統觀念，對造山帶構造發展和成礦作用作了深刻而系統的闡述，證明了秦巴區存在華北與華南兩種不同的大陸邊緣，研究了整個岩石圈包括上地幔的性質及與成礦的關系。祁思敬、李英（1993）研究了揚子板塊北緣南秦嶺泥盆系熱水沉積型鉛鋅（銅）礦；劉肇昌（1993）論述了揚子板塊西緣的裂谷構造與成礦；宋叔和（1994）探討了火山岩型銅及多金屬硫化物礦床形成環境，明確指出其主要成岩成礦環境是大陸邊緣活動帶和大陸裂谷帶；湯中立、李文淵、徐東等（1995）研究了華北古陸西南邊緣鎳銅的成礦作用。可以說，深入研究古大陸邊緣、正確的確定板塊構造邊界，不僅是構造學家而且也是礦床學家所關心的基本問題。

翟裕生（1998）認為，古陸邊緣之所以有利於成礦，尤其是有利於產出大型、超大型礦床的原因，涉及因素很多，下述5個因素是決定因素：

（1）深淺溝通：無論是伸展，還是收縮與走滑，古陸邊緣往往都具貫通性大型構造。地球物理資料表明，裂谷往往就是沿低角度正斷層裂開的，這種低角度正斷層可以延伸到上地幔軟流圈中，在地殼淺表層次呈脆性，在中深層次呈韌脆性，在深部（下地殼、上地幔）呈韌性，軟流圈物質往往就是沿此類斷裂上涌的，火山作用也是與此種斷裂密切相關；收縮邊緣的俯沖帶，根本上就是一條下插到軟流圈中去的逆斷裂；走滑斷裂更是將不同性質的成礦物質聚集在一起的通道與貯蓄庫。在上述3種宏大寬闊的地質－地球物理背景下，極有利於發生能強烈濃集成礦物質的地質－地球化學過程。

（2）流體匯集：大陸邊緣是洋陸交接帶，匯聚大量的多種類型、多種來源流體（地表水、地層水、岩漿熱液、變質熱液和幔源流體），這些流體對流沉積（擴張邊界）、沉積堆積（被動陸緣）、混合沉積（收斂邊界、轉換斷層及走滑邊界），是成礦系統形成的重要因素。

（3）礦源豐富：在陸緣構造帶，成礦物質豐富，既有幔源和下地殼源的深部物質，又有大陸長期風化剝蝕入海的陸源物質，還有海水中的無機鹽類和生物有機質、岩漿物質及F、Cl、S等活動性組分。

（4）熱動力異常：古陸邊緣在其活動期，形成異常高的大地熱流值，這是成礦系統賴以啟動的熱動力來源。

（5）長期活動：古陸邊緣性質往往是長期不變的，洋殼從生成到回復到岩石圈軟流圈中，所經歷的時間約為100Ma，一個總的威爾遜旋迴也需要200Ma的時間。研究表明，一個科迪勒拉型活動大陸邊緣往往是長期反復俯沖、拉張、拼貼的邊界。這種長期活動的邊界，有利於成礦作用的反復進行，成礦物質的多次疊加富集，但也可能破壞先存礦床，使先存礦質分散流失或形成新礦床，形成復雜的構造－成礦景象。正是由於古陸邊緣比其它大地構造環境更具備以上的5個成礦有利因素，因此就有形成大型、超大型礦床的更多幾率。因此，古大陸邊緣成礦系統的研究，特別是古大陸邊緣成礦系統中成礦作用與大陸邊緣構造演化的不同階段結合起來考慮，從更廣更深層次上認識古大陸邊緣成礦規律，這是當前礦床學研究的熱點，是區域成礦研究的新思維。鑒於成礦系統具有層次性，最近，湯中立等（1999）提出成礦組合觀念，將成礦系統進一步具體化。成礦組合是指在同一成礦系統里以一種成礦作用為主形成的、由一種或多種成礦元素組成的一個或一組礦床。實際上相當一個成礦子系統。這一概念的提出，便於人們在實際工作中把握成礦系統理論的應用問題。

Ⅲ 區域成礦研究的主要進展

（1）大力加強了我國西部地區的區域成礦研究，發現和初步評價了一些重要的成礦區（帶）。

在中國地質調查局組織的大地調工作中，顯著加強了對西北和西南地區的地質和礦產調查工作，通過一些重要礦床（Cu、Pb、Zn……）如土屋銅礦、驅龍銅礦等的發現，進一步明確了岡底斯Cu、Au、Mo成礦帶的重大遠景；東天山、西昆侖、興蒙等成礦帶和西南暗色岩套（二疊紀大陸玄武岩分布區）的重要找礦前景也引起業內人士關注。

（2）對中東部地區的已有成礦區（帶）進行了深入研究，包括深部探礦，在找礦上有新的發現。

在研究程度較高的長江中下游成礦帶，以銅陵礦集區為主，初步進行了精細的地殼三維結構研究和區域含礦流體蝕變填圖試點，加深了對含礦岩漿岩系列深部結構和地質流體時-空分布特點的認識。

在南嶺成礦區的千里山—騎田嶺礦帶，經過進一步調查發現了騎田嶺復式岩體西南邊緣的芙蓉錫礦田及毗鄰礦田，初估錫儲量在30萬噸以上，具有超大型礦床的前景。此外，在贛南等地老的鎢礦田中，在「五層樓分帶」模式的深部，又發現了雲英岩型和蝕變岩體型鎢礦體（化），說明贛南鎢礦區的深部前景值得進一步探索。

在膠東金礦區，經過礦山的深部探礦，又在河西、大尹格庄、焦家、夏甸等多個礦區中發現地下500～800米深度的金礦體，新增數量可觀的金儲量，顯示了膠東深部金富集帶的良好前景。

在雲南會澤鉛鋅礦區，經深部勘探，在麒麟廠礦床中發現了地下1300米深的富礦體，這是我國深部探礦成功的又一實例。

以上不完全的事例顯示著一個重要信息，即在一些開發已久、研究程度較高的成礦區（帶）中，深部仍有成礦潛力，有良好的深部探礦前景，這無論是在解決危機礦山延長礦山壽命，還是在深化對成礦區（帶）認識都有著重要意義。

（3）成礦區（帶）研究採用了多學科交叉、「產、學、研」結合的技術路線，並運用新的思路與方法。

已開展的成礦區（帶）研究大都採用地質、礦產、物探、化探、遙感等相結合的方法，因而在信息的數量和類型等方面都超過以往。在研究學術思想上，也不同程度地運用了礦床成礦系列、區域成礦系統、大陸動力學和區域成礦學等理論觀點，從而提高了地質成礦的理性認識。很多成礦區（帶）研究還充分利用了區域水系沉積物地球化學探測的豐富信息，用地球化學塊體理論及其他方法進行礦化異常評價，在找尋Au、Cu、Pt等工作中取得好的成效。

國家有關部門在科技立項中積極支持成礦區（帶）研究，在「973」計劃中已開展了「大規模成礦作用及大型礦集區預測」、「中國西部中亞型造山與成礦」和「印度與亞洲大陸主碰撞帶成礦作用」等重點項目研究。這些項目都集中了科研、高校和地礦部門的優秀專家，圍繞主攻目標，採用多學科結合，正在順利開展研究，有的已獲得新的成果。

（4）已出版一批有影響的著述。

新編《中國地質學》（李四光原著）擴編版（1999），基本總結概括了90年代前後中國地質研究及部分礦產研究的新成果。在區域成礦理論研究方面的成果有《中國特大型礦床成礦偏在性》（裴榮富等，1998）、《安徽沿江地區銅多金屬礦床地質》（唐永成、常印佛等，1998）、《區域成礦學》（翟裕生等，1999）、《喜馬拉雅期內生成礦作用研究》（陳毓川、王登紅，2001）、《邊緣成礦概論》（孫啟禎，2001）、《古陸邊緣成礦系統》（翟裕生、鄧軍、湯中立等，2002）。在礦產資源評價方面有：《中國主要成礦區（帶）礦產資源遠景評價》（陳毓川等，1999）、《難識別及隱伏大礦、富礦資源潛力的地質評價》（裴榮富等，2001）。在主要礦種的系統研究方面有：《中國鉻鐵礦床》（鮑佩聲等，1999）、《中國銅礦床》（黃崇軻等，2001）、《中國金礦床及其成礦規律》（陳毓川等，2001）和《羅布泊鹽湖鉀鹽資源》（王弭力等，2001）及其他。