鹤壁孙启祯

Ⅰ 多因耦合、临界转换的成矿机制

成矿作用是一类特殊的地质事件，是成矿因素最佳组合的结果。根据对大量矿床成因的研究，笔者提出：多因耦合与临界转换是成矿作用发生的普遍机制。

多因：成矿作用涉及地质的、化学的、物理的、生物的诸多因素，地质因素又包括构造的、岩石的、地层的等；物理、化学因素又包括温度、压力、物质组分及行为等；其作用过程又与源、运、储及相关制约因素密切联系。

耦合：指上述各因素间的相互作用和彼此影响，多种有利控矿因素在一定时-空域中耦合是成矿作用发生的重要时机。

临界：不同状态的转换点（边缘成矿、界面成矿……）。各种控矿因素在特定条件下呈现出临界状态，其所造成各种界面和边缘，常是成矿作用发生的有利地段和有利时段。

转换：控矿因素和成矿参数的转变（转折），包括突变、渐变。不同环境、不同尺度、不同形式的成矿参数的临界转换，是很多矿床形成的基本条件。

临界转换成矿包括：①界面成矿（边缘成矿、临界成矿）——指成矿作用发生在各种地质体界面，如板块边缘、岩体边缘、地层界面、岩相界面、构造界面、地下水界面、氧化还原界面及其他各种临界面。②转换成矿或突变成矿——指成矿作用发生在各种控制因素和成矿参量的转换或突变的时-空域中。界面成矿强调时间与空间的临界状态，而转换成矿则强调成矿的机理和动力。界面成矿和转换成矿二者相辅相成，是物质运动从量变转化到质变的不同表现形式。界面成矿和转换成矿都包括时间和空间因素，转换是在一定时-空条件下发生，界面也存在于一定时-空条件。

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、临界状态等地质事件（如岩石破裂、地质体崩塌、流体沸腾、火山爆发等），导致强大能量突然释放，含矿流体被激发起来，突然大量强烈运动，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（这类矿床常见），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，则突然发生断裂，产生真空或较大的自由空间，岩石中的粒间溶液突然释压，获得自由流动空间，能够快速大量地运移，在断裂空间中停积和沉淀成矿物质，从而形成矿脉。如果断裂反复发生多次，热液充填多次，则可形成规模更大的复合矿脉。

孙启祯（2001）曾较系统地研究过边缘成矿作用，从矿床的时-空分布特征划分了边缘成矿类型，还论述了边缘成矿的效应。

成矿物质在一定条件下的富集成矿取决于许多因素，有物理、化学、生物化学，以及复合因素。经典矿床学教材中，曾论述过每种成因类型矿床的矿质堆积机制，如岩浆分凝、结晶分异、沸腾、过饱和、蒸发、交代、充填、胶体沉淀（吸附、胶结）等。在区域成矿研究中要涉及到这些具体的成矿机理，但重点是研究这些成矿机理发生的地质构造背景和环境，从区域成矿系统的角度去研究和认识成矿的动力学过程，即促使矿质大量堆积的基本原因。

Ⅱ 　古大陆边缘成矿系统

从本质上讲，板块构造的历史，根本上就是古大洋与古大陆相互作用的历史。这种作用历史多发生于海陆转换处，即古陆边缘。因此，上述成矿系统大多就是古陆边缘的成矿系统。A.H.G.Mitchel等（1981）关于矿床与全球构造的著述，是关于不同板块边缘或者就是古陆边缘与成矿作用关系的较早论述。涂光炽（1989,1994）指出我国超大型矿床都产于古陆边缘。孙启祯（1990,1994）专文阐述了“边缘成矿现象”，这里的边缘，就是古陆边缘，就是板块边缘，张本仁等（1994）在秦巴地区，利用地球化学系统观念，对造山带构造发展和成矿作用作了深刻而系统的阐述，证明了秦巴区存在华北与华南两种不同的大陆边缘，研究了整个岩石圈包括上地幔的性质及与成矿的关系。祁思敬、李英（1993）研究了扬子板块北缘南秦岭泥盆系热水沉积型铅锌（铜）矿；刘肇昌（1993）论述了扬子板块西缘的裂谷构造与成矿；宋叔和（1994）探讨了火山岩型铜及多金属硫化物矿床形成环境，明确指出其主要成岩成矿环境是大陆边缘活动带和大陆裂谷带；汤中立、李文渊、徐东等（1995）研究了华北古陆西南边缘镍铜的成矿作用。可以说，深入研究古大陆边缘、正确的确定板块构造边界，不仅是构造学家而且也是矿床学家所关心的基本问题。

翟裕生（1998）认为，古陆边缘之所以有利于成矿，尤其是有利于产出大型、超大型矿床的原因，涉及因素很多，下述5个因素是决定因素：

（1）深浅沟通：无论是伸展，还是收缩与走滑，古陆边缘往往都具贯通性大型构造。地球物理资料表明，裂谷往往就是沿低角度正断层裂开的，这种低角度正断层可以延伸到上地幔软流圈中，在地壳浅表层次呈脆性，在中深层次呈韧脆性，在深部（下地壳、上地幔）呈韧性，软流圈物质往往就是沿此类断裂上涌的，火山作用也是与此种断裂密切相关；收缩边缘的俯冲带，根本上就是一条下插到软流圈中去的逆断裂；走滑断裂更是将不同性质的成矿物质聚集在一起的通道与贮蓄库。在上述3种宏大宽阔的地质－地球物理背景下，极有利于发生能强烈浓集成矿物质的地质－地球化学过程。

（2）流体汇集：大陆边缘是洋陆交接带，汇聚大量的多种类型、多种来源流体（地表水、地层水、岩浆热液、变质热液和幔源流体），这些流体对流沉积（扩张边界）、沉积堆积（被动陆缘）、混合沉积（收敛边界、转换断层及走滑边界），是成矿系统形成的重要因素。

（3）矿源丰富：在陆缘构造带，成矿物质丰富，既有幔源和下地壳源的深部物质，又有大陆长期风化剥蚀入海的陆源物质，还有海水中的无机盐类和生物有机质、岩浆物质及F、Cl、S等活动性组分。

（4）热动力异常：古陆边缘在其活动期，形成异常高的大地热流值，这是成矿系统赖以启动的热动力来源。

（5）长期活动：古陆边缘性质往往是长期不变的，洋壳从生成到回复到岩石圈软流圈中，所经历的时间约为100Ma，一个总的威尔逊旋回也需要200Ma的时间。研究表明，一个科迪勒拉型活动大陆边缘往往是长期反复俯冲、拉张、拼贴的边界。这种长期活动的边界，有利于成矿作用的反复进行，成矿物质的多次叠加富集，但也可能破坏先存矿床，使先存矿质分散流失或形成新矿床，形成复杂的构造－成矿景象。正是由于古陆边缘比其它大地构造环境更具备以上的5个成矿有利因素，因此就有形成大型、超大型矿床的更多几率。因此，古大陆边缘成矿系统的研究，特别是古大陆边缘成矿系统中成矿作用与大陆边缘构造演化的不同阶段结合起来考虑，从更广更深层次上认识古大陆边缘成矿规律，这是当前矿床学研究的热点，是区域成矿研究的新思维。鉴于成矿系统具有层次性，最近，汤中立等（1999）提出成矿组合观念，将成矿系统进一步具体化。成矿组合是指在同一成矿系统里以一种成矿作用为主形成的、由一种或多种成矿元素组成的一个或一组矿床。实际上相当一个成矿子系统。这一概念的提出，便于人们在实际工作中把握成矿系统理论的应用问题。

Ⅲ 区域成矿研究的主要进展

（1）大力加强了我国西部地区的区域成矿研究，发现和初步评价了一些重要的成矿区（带）。

在中国地质调查局组织的大地调工作中，显著加强了对西北和西南地区的地质和矿产调查工作，通过一些重要矿床（Cu、Pb、Zn……）如土屋铜矿、驱龙铜矿等的发现，进一步明确了冈底斯Cu、Au、Mo成矿带的重大远景；东天山、西昆仑、兴蒙等成矿带和西南暗色岩套（二叠纪大陆玄武岩分布区）的重要找矿前景也引起业内人士关注。

（2）对中东部地区的已有成矿区（带）进行了深入研究，包括深部探矿，在找矿上有新的发现。

在研究程度较高的长江中下游成矿带，以铜陵矿集区为主，初步进行了精细的地壳三维结构研究和区域含矿流体蚀变填图试点，加深了对含矿岩浆岩系列深部结构和地质流体时-空分布特点的认识。

在南岭成矿区的千里山—骑田岭矿带，经过进一步调查发现了骑田岭复式岩体西南边缘的芙蓉锡矿田及毗邻矿田，初估锡储量在30万吨以上，具有超大型矿床的前景。此外，在赣南等地老的钨矿田中，在“五层楼分带”模式的深部，又发现了云英岩型和蚀变岩体型钨矿体（化），说明赣南钨矿区的深部前景值得进一步探索。

在胶东金矿区，经过矿山的深部探矿，又在河西、大尹格庄、焦家、夏甸等多个矿区中发现地下500～800米深度的金矿体，新增数量可观的金储量，显示了胶东深部金富集带的良好前景。

在云南会泽铅锌矿区，经深部勘探，在麒麟厂矿床中发现了地下1300米深的富矿体，这是我国深部探矿成功的又一实例。

以上不完全的事例显示着一个重要信息，即在一些开发已久、研究程度较高的成矿区（带）中，深部仍有成矿潜力，有良好的深部探矿前景，这无论是在解决危机矿山延长矿山寿命，还是在深化对成矿区（带）认识都有着重要意义。

（3）成矿区（带）研究采用了多学科交叉、“产、学、研”结合的技术路线，并运用新的思路与方法。

已开展的成矿区（带）研究大都采用地质、矿产、物探、化探、遥感等相结合的方法，因而在信息的数量和类型等方面都超过以往。在研究学术思想上，也不同程度地运用了矿床成矿系列、区域成矿系统、大陆动力学和区域成矿学等理论观点，从而提高了地质成矿的理性认识。很多成矿区（带）研究还充分利用了区域水系沉积物地球化学探测的丰富信息，用地球化学块体理论及其他方法进行矿化异常评价，在找寻Au、Cu、Pt等工作中取得好的成效。

国家有关部门在科技立项中积极支持成矿区（带）研究，在“973”计划中已开展了“大规模成矿作用及大型矿集区预测”、“中国西部中亚型造山与成矿”和“印度与亚洲大陆主碰撞带成矿作用”等重点项目研究。这些项目都集中了科研、高校和地矿部门的优秀专家，围绕主攻目标，采用多学科结合，正在顺利开展研究，有的已获得新的成果。

（4）已出版一批有影响的著述。

新编《中国地质学》（李四光原著）扩编版（1999），基本总结概括了90年代前后中国地质研究及部分矿产研究的新成果。在区域成矿理论研究方面的成果有《中国特大型矿床成矿偏在性》（裴荣富等，1998）、《安徽沿江地区铜多金属矿床地质》（唐永成、常印佛等，1998）、《区域成矿学》（翟裕生等，1999）、《喜马拉雅期内生成矿作用研究》（陈毓川、王登红，2001）、《边缘成矿概论》（孙启祯，2001）、《古陆边缘成矿系统》（翟裕生、邓军、汤中立等，2002）。在矿产资源评价方面有：《中国主要成矿区（带）矿产资源远景评价》（陈毓川等，1999）、《难识别及隐伏大矿、富矿资源潜力的地质评价》（裴荣富等，2001）。在主要矿种的系统研究方面有：《中国铬铁矿床》（鲍佩声等，1999）、《中国铜矿床》（黄崇轲等，2001）、《中国金矿床及其成矿规律》（陈毓川等，2001）和《罗布泊盐湖钾盐资源》（王弭力等，2001）及其他。