王登紅,陳毓川,徐志剛,陳鄭輝,沈保豐,湯中立,裴榮富

1)國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;

2)中國地質科學院,北京 100037;

3)天津地質調查中心,天津 300170;

4)長安大學地球科學與國土資源學院,陜西西安 710054

成礦體系的研究進展及其在成礦預測中的應用

王登紅1),陳毓川2),徐志剛1),陳鄭輝1),沈保豐3),湯中立4),裴榮富1)

1)國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;

2)中國地質科學院,北京 100037;

3)天津地質調查中心,天津 300170;

4)長安大學地球科學與國土資源學院,陜西西安 710054

系統(tǒng)地研究一定時空范圍內成礦作用的各種產物,包括礦床及其示蹤成礦過程的各種地質、地球化學、地球物理標志,即是成礦體系的主要研究內容,也是區(qū)域成礦學的發(fā)展趨勢。中國的大陸成礦體系就是指在目前中國境內大陸地殼漫長的形成、發(fā)展過程中,隨著中國大陸地殼的演變而形成的礦床成礦系列的有機整體及其在四維時空中的分布規(guī)律。通過十多年來的努力,中國地質科學院的專家們首次劃分了涵蓋全國國土范圍的94個Ⅲ級成礦區(qū)帶,對各個主要成礦區(qū)帶的礦床成礦系列進行了厘定和研究,總結了區(qū)域成礦規(guī)律,建立了前寒武紀、古生代和中、新生代四個主要地質歷史時期的成礦體系,總結了中國大陸階段性演化的模式和規(guī)律;探索建立了數(shù)字化和系統(tǒng)化的中國成礦體系專家系統(tǒng),為地質大調查和礦產資源的勘查提供理論指導和技術服務。

成礦系列;成礦體系;成礦預測;研究進展

我國礦產資源豐富多彩、復雜多樣,具有中國特色;半個多世紀以來礦產資源領域的勘查工作與科學研究,已經積累了豐富的實踐資料和研究成果;逐漸形成和發(fā)展了具有中國特色的成礦理論,培養(yǎng)了一支專業(yè)化的成礦理論研究隊伍。特別是1999—2004年期間,由中國地質調查局實施的地質大調查項目“中國成礦體系與區(qū)域成礦評價”,經過40個單位、8位院士及 220多位專家組成的研究集體的共同努力,對建國50多年來廣大野外地質工作者和地質科研工作者辛勤工作的成果進行了全面的綜合整理和總結提高,通過成礦地質背景、重要地質時期成礦作用以及全國各成礦省成礦規(guī)律的系統(tǒng)研究,獲得了極為豐富的資料,進一步深化了成礦系列概念,初步建立了中國大陸成礦體系,為完善中國礦床學家獨創(chuàng)的礦床成礦系列概念與理論、建立不同時空尺度的中國大陸成礦體系以及建立一套較完整的、有創(chuàng)新含義的區(qū)域礦產成礦理論打下了良好的基礎。在此基礎上,近年來又開展了成礦體系綜合研究,取得了新的進展。

1 深化了對于成礦體系本質屬性的認識

“中國成礦體系”是指中國境內各個地質歷史時期所形成的礦床及其與成礦作用密切相關的地質要素所共同構成的整體。此處的地質要素包括成礦時代、成礦時的大地構造背景、成礦地質環(huán)境、與成礦有關的地質作用及其過程、控礦構造、賦礦圍巖等等。對于每一個具體的礦床成礦系列而言,一般涵蓋了成礦時代、構造環(huán)境、地質成礦作用和元素(或礦種)這四個要素(Wang et al.,2005)。因此,將“中國大陸成礦體系”的概念概括為:在目前中國境內大陸地殼漫長的形成、發(fā)展過程中,隨著中國大陸地殼的演變而形成的礦床成礦系列的有機整體及其在四維時空中的分布規(guī)律。“有機整體”是事物的本質屬性,包括了成因(成礦之基因),而“規(guī)律”反映了事物之間的相互關系。概括地說,構造環(huán)境是成礦體系的基礎,區(qū)域地球化學和區(qū)域地球物理是成礦的顯示,礦床成礦系列是構成成礦體系的基本單位,成礦區(qū)帶是成礦體系的載體,而成礦預測則是成礦體系研究的應用目標,通過礦床成礦系列的構筑揭示地殼運動的基本規(guī)律、反演地球演化的歷史軌跡,則是成礦體系研究的科學目標。

基于上述基本認識,“天山成礦體系”、“南嶺成礦體系”則是指天山、南嶺境內各個地質歷史時期所形成的礦床及其與成礦作用密切相關的地質要素所共同構成的整體。相應的地質要素也包括成礦時代、成礦時的大地構造背景、成礦地質環(huán)境、與成礦有關的地質作用及其過程、控礦構造、賦礦圍巖等等。由于每一個具體的礦床成礦系列已經涵蓋了成礦時代、構造環(huán)境、地質成礦作用和元素(或礦種)四大要素,因此,采用礦床成礦系列這一基本單位來構筑天山、南嶺等地的成礦體系是比較合適的(王登紅等,2006b;陳毓川等,2008;王登紅等,2011)。

2 在全國范圍內分3個層次劃分了成礦區(qū)帶

成礦區(qū)帶的劃分一直是區(qū)域成礦學的難題,涉及到區(qū)域成礦構造背景、區(qū)域礦產資源的分布規(guī)律和地質找礦工作的部署。1995—2010年期間,徐志剛等(2008)全面地劃分了全國范圍的Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級 3個層次的成礦區(qū)帶,實現(xiàn)了陸域和海域國土面積的全覆蓋。成礦區(qū)帶的劃分也是一項經常性的工作,但以往主要是針對陸地上造山帶區(qū)域內的成礦區(qū)帶,沒有涵蓋全部國土面積,也很少考慮海域范圍的成礦區(qū)帶問題。成礦區(qū)帶的研究與劃分既是區(qū)域成礦學研究的基本任務之一,也是區(qū)域成礦規(guī)律總結的基礎。為了做好這一工作,2006年11月在江西南昌、2007年8月在北京、2008年8月在沈陽、2009年7月在北京先后4次召開了“全國成礦區(qū)帶劃分”專題研討會,邀請全國各省老總和相關院士、專家參加,對以往劃分的81個成礦區(qū)帶進行了充分的研究討論,經過多次修改和反復征求意見,最后在全國范圍內劃分出90個陸域Ⅲ級成礦區(qū)帶和4個海域Ⅲ級成礦區(qū)帶,全面涵蓋3大成礦域和17個成礦省。這比以往的研究要前進了一大步。同時,對 94個Ⅲ級成礦區(qū)帶的基本成礦背景、成礦系列和成礦作用進行了初步厘定和研究,總結了各自的成礦規(guī)律,較大地提高了我國成礦區(qū)帶研究的程度。

本次將中國成礦區(qū)帶劃分為5級:Ⅰ級成礦區(qū)帶為全球性的成礦域,受控于全球性的洋、陸格局及其地球動力學體系;Ⅱ級成礦區(qū)帶為區(qū)域性的成礦省;Ⅲ級成礦區(qū)帶,是本次劃分的核心,其范圍總體上相當于成礦省內較大級別、相對獨立的成礦單元/構造單元,即成礦省內一種或多種礦化集中分布區(qū),也是各省(市、自治區(qū))、大區(qū)乃至全國進行區(qū)域成礦規(guī)律研究和重要礦產資源潛力評價和預測的基本單元。該成果已經于2009年由地質出版社以《中國成礦區(qū)帶劃分方案》專著的方式公開出版,對礦產勘查具有重要的參考價值,已在全國推廣使用。

3 深化了對全國礦床成礦系列的研究

在1999—2004年期間,研究組已在全國范圍內首次厘定出 11個地質時代的214個礦床成礦系列,434個礦床成礦亞系列,978個礦床式,初步歸納出38個礦床成礦系列組,24個礦床成礦系列類型。但這也只是一個框架性的劃分方案,許多礦床成礦系列、亞系列、礦床式乃至于成礦系列類型和成礦系列組還有待于深入研究。為此,近年來對新疆鄯善彩霞山鉛鋅礦、伊吾淖毛湖金礦、伊吾寶山鐵礦、江西畫眉坳鎢礦、銅坑嶂鉬礦、淘錫坑鎢錫礦、庵前灘鎢礦、簧碧鉛鋅礦、福建馬坑鐵鉬礦、礪山鉬礦、咸格鉬礦等一批疑難礦床開展了野外調查,補充了同位素年代學等方面的工作,取得了一批新資料(王登紅等,2010a),提高了成礦系列厘定的可信度。比如,對于華南西南部右江地區(qū)是否存在加里東期的區(qū)域性成礦作用一直是有爭議的,尤其是對廣西德保銅多金屬礦床究竟是古生代還是中生代成礦,長期以來存在不同看法,因為前人測得欽甲巖體的同位素年齡數(shù)據變化很大,從526～221 Ma(廣西壯族自治區(qū)地質局,1968),變化范圍達300 Ma。本次利用Re-Os法測得巖體內輝鉬礦和石英脈中的輝鉬礦年齡均屬于加里東期(巖體內輝鉬礦為429.5～437.0 Ma,石英脈內輝鉬礦440.0 Ma。王永磊等,2010),與巖體時代(鋯石 SHRIMP U-Pb年齡為442.4～412.4 Ma。王永磊等,2011)一致,從而證明陳毓川等(2007)厘定出“右江與加里東期花崗巖類有關的Sn、Cu、Au礦床成礦系列”是有根據的。

同時也應該指出,本次研究所得到的一系列新信息,將推進今后成礦系列的研究進一步深入。比如,對于貴州及其周邊地區(qū)“淺成低溫熱液型”汞、銻、金礦床,以往將它們統(tǒng)統(tǒng)歸屬于“上揚子臺褶帶沉積巖容礦的Pb、Zn、Hg、Au、Ag、Sb、As、螢石、重晶石礦床成礦系列”,現(xiàn)在看來不合適。因為本次研究發(fā)現(xiàn),這些低溫熱液型礦床也不是在同一成礦期形成的,其中,貴州銅仁亂巖塘汞礦中與辰砂共生的方解石 Sm-Nd等時線年齡為364±24 Ma,屬于早古生代成礦;興仁紫木凼金礦中方解石的Sm-Nd等時線年齡為250.0±14 Ma,屬于晚古生代與中生代過渡時期成礦;而晴隆大廠銻礦中螢石的Sm-Nd等時線年齡為142.3±7.9 Ma,屬于中生代成礦(王登紅等,2010a)。這一成果初步表明,上揚子地區(qū)的淺成低溫熱液型 Hg、Sb、Au礦床有可能也是多期次成礦,可以構成一個相對獨立而又自成體系的低溫成礦譜系。

4 以時間為主線建立并深入研究了各主要地質歷史時期的成礦體系

在以往建立的前寒武紀、古生代、中生代和新生代四個主要地質歷史時期成礦體系的基礎上,進一步研究了中國大陸階段性演化的模式和規(guī)律,對各時期成礦體系形成的大地構造背景等重大成礦基礎地質問題進行了分析,進一步確立中國在前寒武紀形成以陸核構造為主的成礦體系、在古生代形成板塊構造成礦體系,在中-新生代形成大陸成礦體系。

4.1 前寒武紀成礦體系

在前寒武紀成礦體系研究方面,通過對中國前寒武紀成礦系列圖(1:500萬)的修改和補充,對原劃分的25個前寒武紀成礦區(qū)帶及相關的礦床成礦系列進行了補充完善,分析了太古宙、元古宙構造環(huán)境、礦床成礦系列及其演化歷史,加強了對華北陸塊北緣西段新太古代、魯西新太古代、呂梁山古元古代、揚子陸塊東南緣中西段新元古代成礦作用的綜合研究,認為中太古陸核形成階段是我國最早的大規(guī)模鐵礦成礦期而中元古大陸裂解和再匯聚階段是噴流沉積型礦床的主要成礦期,指出了色爾騰山綠巖帶具有鐵、金之找礦潛力,并指出了在華北陸塊周邊尋找阿爾戈馬型和蘇必利爾型鐵礦的找礦方向。

研究認為,中國太古宙地殼的增長方式以垂直增生為主,到后期則以水平增生方式為主。中國太古宙地殼形成、演化和成礦作用至少經歷了4次重大地質事件:①始太古代中國最古老地殼(＞3600 Ma)形成階段。在華北陸塊鞍山陳臺溝、冀東黃柏峪等地發(fā)現(xiàn)有3500～3400 Ma的古太古代沉積變質表殼巖,在我國西部阿爾金東端的花崗片麻巖樣品中,也獲得了略大于 3600 Ma的年代信息,說明在我國西部亦存在最早期地殼的跡象;②古太古代陸核形成的萌芽階段。也是最古老的成礦期(3600～3200 Ma),地殼類型既有硅鋁質,也有硅鎂質;③中太古代陸核初步形成階段,是最早的大規(guī)模鐵成礦期(3200～2800 Ma)。在我國,大規(guī)模成礦作用最早發(fā)生在中太古代,但礦種單一,僅為鐵礦,而且是條帶狀鐵建造型,主礦體多位于從基性—酸性演化的一個較大旋回之未,或者兩個旋回之間火山活動的間歇期;④在新太古代華北、塔里木古大陸的拼合階段,形成陸核成礦體系(2800～2500 Ma)(表1)。

表1 中國太古宙礦床成礦系列Table 1 Metallogenetic series of Archean ore deposits in China

元古宙(2500～543 Ma)也經歷了復雜的演化:①古元古代是中國古大陸的裂解、匯聚和結晶基底生成的主要時期,形成以裂谷為主的成礦體系(2500～1800 Ma)。在古元古代末,經呂梁運動,華北、塔里木、華南等古大陸相聯(lián),組成一個統(tǒng)一的中國古大陸的結晶基底。期間除鐵、銅、鉛鋅、金大規(guī)模成礦外,石墨、菱鎂礦、硼、滑石和金紅石也很重要。在古元古代,與成礦有關的構造環(huán)境主要是與拉伸、裂陷和伸展活動有關的裂谷環(huán)境,其次為活動大陸邊緣裂谷及弧后盆地,有少部分與伸展構造有關、產在深大斷裂帶中的礦產,因而古元古代形成以裂谷、裂陷為主的成礦體系。②中元古代-青白口紀是中國古大陸的裂解和匯聚階段,可分解為中元古代始(1800～1770 Ma)裂解階段和中元古代末-青白口紀古大陸匯聚階段。著名礦床有白云鄂博式稀土-鈮-鐵礦床,霍各氣式銅鉛鋅礦床,東升廟式硫鉛鋅礦床,高板河式鉛鋅硫礦床,鏡鐵山式鐵礦床、石碌式鐵銅礦等。③南華紀－震旦紀是中國古大陸的裂解階段,形成與雪球事件有關的礦床(800～543 Ma)。此時統(tǒng)一的中國古大陸再度拉張、破裂。華北古大陸南緣和揚子古大陸再度裂開,并逐漸發(fā)展形成南華紀-震旦紀-早古生代洋;北緣作為活動大陸邊緣繼續(xù)發(fā)展。在古大陸的內部則發(fā)育了穩(wěn)定型的沉積,尤以揚子古大陸最為明顯。此期以磷、錳、鐵、硫鐵礦、銅、鎳及鉛鋅等的大規(guī)模成礦作用最為重要,在華南陸塊、華北陸塊揚子古大陸東南緣的被動大陸邊緣的山地、山間盆地或斷陷盆地中形成了一批超大型、大型磷、錳、鐵、硫鐵礦床。

4.2 古生代成礦體系

應用新完成的1:25萬區(qū)調成果資料和近年來大區(qū)、全國編圖新成果資料,編制了1:500萬早古生代、晚古生代成礦地質背景圖。對古生代不同“紀”地層與侵入巖建造,按照穩(wěn)定陸塊區(qū)、離散活動區(qū)與匯聚活動區(qū)三類進行歸類,突出表達了火山巖分布區(qū)和構造(蛇綠)混雜巖帶,便于不同構造單元和不同動力學機制下成礦系列及區(qū)域成礦規(guī)律的研究與表達。

在全面分析和研究古生代板塊構造基礎上,以板塊構造成礦體系理論為指導,新編制了早、晚古生代成礦作用及成礦動力學圖,較全面地體現(xiàn)了古生代中國大陸成礦的主要地球動力學背景,為構建中國古生代成礦體系奠定了基礎。在此基礎上劃分出7個古生代板塊構造單元,并對早、晚古生代的2、3級構造單元進行了進一步劃分,在此基礎上對中國古生代成礦地質環(huán)境進行了詳細總結,認為:震旦紀-早古生代為超大陸裂解-拼合階段;晚古生代為板內伸展與板緣拼合共同發(fā)展階段,不同階段相應發(fā)育各具特色的成礦作用?？偨Y出了中國古生代15種重要成礦作用類型(早古生代7種,晚古生代8種),并結合板塊構造理論對各種成礦作用類型的地質背景和成礦因素進行了總結。分加里東和華力西兩個構造旋回對古生代成礦系列進一步補充和完善,并對成礦系列形成的板塊構造環(huán)境進行了分析、總結。

4.3 中新生代成礦體系

在以往工作基礎上,通過對一些新發(fā)現(xiàn)礦床的成礦年代學研究,深化了對中新生代大陸成礦體系的認識:

①進一步證明我國西部地區(qū)中新生代成礦作用不局限于西南三江和青藏高原地區(qū),其周邊乃至于新疆的“三山兩盆”和四川盆地的周邊也存在印支期以來的成礦作用,這為開拓找礦思路、擴展找礦空間提供了新的科學依據。比如,同位素年代學研究證明天山地區(qū)存在印支期的成礦作用(如鏡兒泉稀有金屬礦床形成于 243 Ma),為東天山地區(qū)中生代礦床成礦系列的建立提供了新依據,也為東天山與阿爾泰的深入對比提供了新實例;云南會澤(劉峰,2005)、四川跑馬(藺志永等,2010)等鉛鋅礦也最終定位于印支期;證明云南北衙、四川梭羅溝金礦等形成于25 Ma前后的成礦高峰期;

②中生代的礦床分布廣泛,類型繁多,研究程度各地差別很大,通過從時間演化和空間轉化兩個角度厘定中生代的礦床成礦系列,一方面強調了印支期與燕山期的差別,另一方面強調了中國西南部、華南、西北和華北及東部在不同時期構造背景和成礦作用的變化,尤其是強調印支期“南海北陸”、燕山期“東西有別”的宏觀構造差異(王登紅等,2005)。中生代期間我國主體進入陸內成礦階段,繼古亞洲洋閉合之后,華北陸塊與華南陸塊在印支期的碰撞對接、西南三江地區(qū)特提斯洋的閉合,除西藏南部尚存在不斷縮小的海區(qū)外,全國基本上聯(lián)成大陸,成礦作用主要發(fā)生在陸內活化了的古造山帶及新生的盆山構造帶,成礦強度大,成礦元素及成礦類型較前期更具多樣化;

③新生代期間中國除臺灣處于濱西太平洋島弧構造環(huán)境外,其它地區(qū)均屬于陸內成礦,其最大特點是其多樣性、地域性、復雜性,除了與變質作用有關的礦產資源欠發(fā)育之外,其他與沉積作用、巖漿作用有關的礦產資源均出現(xiàn),并且具有顯著的地域分布特點,如與沉積作用有關的油氣礦藏主要出現(xiàn)在中國東部的大型陸相盆地和邊緣海盆地中,而與巖漿作用有關的礦床除了在臺灣形成金瓜石式的金礦及廣東三水盆地之外(王登紅等,1999a,b,2006a),主要集中在中國西南部,并且以西南三江和岡底斯成礦帶最為集中,在中國華北和西北則欠發(fā)育。與風化作用有關的礦床則集中在華南,并且跨越了環(huán)太平洋成礦域和特提斯－喜馬拉雅成礦域。

④以往在阿爾泰、東天山、華北地臺北緣等地構建了成礦譜系,但越來越多的信息表明成礦譜系的發(fā)育具有普遍性,有可能推廣到每一個成礦省和Ⅲ級成礦區(qū)帶。例如,雅魯藏布江成礦帶從208 Ma以來巖漿活動強烈,火山與侵入活動可以劃分為五個階段:印支末期-燕山早期(208～157 Ma)的巖漿活動主要分布于念青唐古拉巖帶中,燕山中期(157～97 Ma)的侵入巖漿活動主要集中在班戈-嘉黎巖帶、唐古拉巖帶和岡底斯南部等巖帶中,燕山晚期(97～65 Ma)的巖漿巖多為中酸性侵入巖,主要分布在岡底斯和念青唐古拉巖帶中,喜馬拉雅早期(65～40 Ma)的巖漿活動是區(qū)內巖漿活動最強烈的時期,中酸性侵入活動的高峰期為55～45 Ma,在岡底斯-念青唐古拉南帶形成了巨大的花崗巖-火山巖復合巖基帶,并疊加有23～13 Ma期間的高侵位斑巖巖漿作用。這一研究成果表明雅魯藏布江成礦帶不是單一成礦期、單一成礦事件形成的,正是多期次的成礦作用導致了成礦譜系的完整發(fā)育,這對于開拓找礦思路非常重要。

總之,中、新生代中國主體已處于大陸地質環(huán)境,成礦作用主要是在陸內環(huán)境中發(fā)生的,在陸緣構造活動的遠程影響、陸內古構造活化及殼幔相互作用以及氣圈、水圈、生物圈的相互作用下共同構成了中國中新生代陸內成礦的動力機制,形成了獨特的大陸成礦體系。中新生代中國大陸成礦體系是在前期漫長的多旋回構造基礎上發(fā)展而成的,是地質構造成礦演化之必然。

5 以空間為主線在重點成礦區(qū)帶開展了成礦體系的示范研究

目前在全國范圍內已經有了一個成礦體系的框架(陳毓川等,2007),各個行政省(區(qū)、市)的成礦體系研究工作也已經在“全國重要礦產潛力評價”項目中作了安排,預計到2012年結題時將有一個初步結果。但是,各種成礦域、各個成礦省和各個Ⅲ級成礦區(qū)帶的成礦體系研究還沒有系統(tǒng)展開,只是在東天山、南嶺、西南三江和岡底斯等重要成礦區(qū)帶作了示范性研究,取得了一定進展(陳毓川等,2008;陳鄭輝等,2009;唐菊興等,2010;王登紅等,2011)。

2005年起,陳毓川、劉德權、王登紅等開始了對天山成礦體系的研究,2008年出版了《中國天山礦產及成礦體系》專著(陳毓川等,2008)。研究認為天山成礦體系由太古宙-古元古代陸核成礦體系、中-新元古代陸殼增生成礦體系和古生代板塊成礦體系三部分組成,以古生代板塊成礦體系為主,中-新生代成礦作用在天山構造－成礦帶內部占比例較小。隨后,研究組又將研究范圍從天山造山帶擴展到整個新疆,并在國家 305項目支持下編制了 1:700萬的“新疆成礦體系圖”,完成了《新疆成礦體系》研究報告,編寫了《新疆成礦體系圖說明書》。

幾乎與此同時,王登紅、陳鄭輝等人在執(zhí)行地質大調查“成礦體系綜合研究”及國家科技支撐計劃“南嶺地區(qū)有色-貴重金屬成礦潛力及綜合探測技術示范研究”等項目的過程中對南嶺成礦體系開展了較深入的研究(王登紅等,2011),首次從“構造環(huán)境是基礎,區(qū)域地球化學和區(qū)域地球物理是顯示,礦床成礦系列是基本單位,成礦區(qū)帶是載體,成礦預測是應用目標,揭示地殼運動的基本規(guī)律、反演地球演化的歷史軌跡是科學目標”的角度探討了南嶺成礦體系的基本屬性,認為該成礦體系至少由 12個礦床成礦系列組成,經歷了從中元古代到新生代漫長的發(fā)育、演化歷史,并根據“全位成礦與缺位找礦”的原則提出了在崇余猶鎢多金屬礦集區(qū)、大廠錫多金屬礦集區(qū)、湘南鎢錫多金屬礦集區(qū)、粵北仁始南鎢鈾鉛鋅礦集區(qū)深部找礦的建議。

6 進一步夯實“全位成礦缺位找礦”的理論基礎并運用于實踐

“全位成礦”和“缺位找礦”是在對中國的成礦體系進行研究的過程中提出的,前者對應于“成礦作用發(fā)生的必然性”,后者對應于“礦床定位的可預見性”。這實際上是成礦系列、成礦體系理論對于地質找礦工作起指導作用的具體體現(xiàn)(畢伏科等,2006),在對每一個礦床成礦系列的研究過程中同樣可以對可能還存在的、未發(fā)現(xiàn)的礦產資源作出具體的分析與判斷(王登紅等,2007a,b)。

近年來此方面的研究和運用得到了進一步的加強。比如,對福建馬坑鐵多金屬礦床的成因,長期以來有同生和后生之爭,王登紅等(2010a)測得馬坑鐵礦石中輝鉬礦的Re-Os等時線年齡為130.5±0.92 Ma,說明至少鉬的成礦作用發(fā)生于燕山期而不是古生代。這一方面證明陳毓川等(2007)原先厘定出“東南沿海與燕山期火山-侵入活動有關的Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Hg、W、Sn、Mo、Nb、Ta、螢石、葉蠟石、明礬石、沸石、膨潤土礦床成礦系列”(陳毓川等,2007)是有依據的(盡管將馬坑放在燕山早期可能不妥),同時也說明在今后的成礦預測工作中不能忽視燕山期的巖漿活動。換句話說,對于馬坑式鐵鉬礦而言,燕山期巖漿作用應該作為一級預測要素。再比如,通過對廣西大明山鎢礦區(qū)含礦石英脈中輝鉬礦和馬嶺礦區(qū)鉆孔巖心中輝鉬礦的Re-Os同位素定年,獲得了大明山鎢礦95.40 Ma的等時線年齡和馬嶺95.00 Ma～95.79 Ma的模式年齡,表明二者的成礦時代一致。這一結果表明,丹池成礦帶從南段的大明山礦田到北西段的大廠礦田(91#礦體和100#礦體的成礦時代均集中于94.5 Ma前后)的成礦作用都是在燕山晚期發(fā)生的(梁婷等,2008),而且?guī)缀跬瑫r。近年來,王成輝(2011)對于丹池成礦帶南段龍頭山金礦的研究,也證明其成巖成礦作用發(fā)生在95 Ma前后并且有幔源物質的參與?？紤]到丹池礦帶內同一時期幔源巖漿巖的普遍存在及區(qū)域大地構造背景,認為成礦作用可能與幔源物質的上涌、深大斷裂通達到地幔有關。在這樣的動力學背景下,丹池成礦帶具有良好的找礦前景,應該注意通過借鑒大明山鎢礦“四位一體”的模式,在大明山礦田尋找鎢礦的同時也注意錫多金屬,在大廠礦田尋找錫、鉛鋅多金屬的同時也注意尋找獨立鎢礦(藺志永等,2008)。大明山直立大脈型、緩傾斜石英脈型、網脈型和巖體型鎢礦同時存在這樣的“四位一體”模式,也值得湘南、贛南等地參考。又比如,通過對西藏岡底斯成礦帶新發(fā)現(xiàn)的沙讓鉬礦(潛在規(guī)模在大型以上)中輝鉬礦 Re-Os年齡的測定,獲得49.4±1.3 Ma的結果,表明西藏地區(qū)除了始新世后期(38 Ma前后的玉龍式超大型斑巖銅鉬礦)和中新世(15 Ma前后的驅龍式大型超大型斑巖型銅鉬礦)可以形成超大型銅鉬礦(甚至成礦帶)之外,在 50 Ma前后的始新世早期也同樣可以形成大型、超大型的銅鉬礦,并且有可能構成新的成礦帶。這不但打破了以往認為岡底斯斑巖型銅多金屬礦床形成于14 Ma前后的片面認識,而且相當于發(fā)現(xiàn)了一個新的成礦時代。這對于一個成礦區(qū)帶資源潛力的評價,無疑具有極其重要的意義。

對于礦集區(qū)和老礦區(qū)的深部找礦問題,同樣可以根據“全位成礦與缺位找礦”的思路,通過贛南石英脈型鎢礦和岡底斯甲瑪式“斑巖-矽卡巖-角巖”三位一體式的銅多金屬礦床的深入解剖,建立“五層樓＋地下室”等成礦模式和勘查模型(王登紅等,2008,2010b;許建祥等,2008),對潛力評價和探邊摸底式的找礦工作都不無裨益。河北地調院在冀北找到了孔各莊、柴廠等金礦(畢伏科等,2006),甘肅地勘局在西秦嶺取得了代家莊、賽日欠等多金屬礦床的找礦突破(劉建宏等,2006)也是例證。

7 探索建立數(shù)字化和系統(tǒng)化的中國成礦體系專家系統(tǒng)

本次研究建立了數(shù)字化和系統(tǒng)化的中國成礦體系專家系統(tǒng),在上一輪研究深入總結中國前寒武紀、古生代、中生代、新生代成礦作用基礎上,對每一個礦床成礦系列(及亞系列)予以統(tǒng)一編號、詳細描述,輸入計算機,形成數(shù)據庫,并新設計、增加了若干功能,以便查閱和使用(陳鄭輝等,2011),可為地質大調查和礦產資源的勘查、管理工作提供便捷的查詢服務。

8 結語

“成礦體系”一詞在學術刊物中的出現(xiàn)至少有了20多年的歷史(甄維藩,1990),自1999年開始的全面系統(tǒng)的成礦體系研究也已經十多年了(陳毓川等,1999,2006a;王登紅等,1999b,2002;Wang et al.,2000)。以2007年《中國成礦體系與區(qū)域成礦評價》專著(陳毓川等,2007)及相關論文的發(fā)表和國家科技成果獎二等獎的獲得為第一個階段,到2011年初成礦體系綜合研究成果先后被中國地質科學院和中國地質學會分別評為2010年度十大科技進展,代表了第二個階段?；仡櫴嗄甑某掷m(xù)研究,成礦體系的研究成果不但豐富和發(fā)展了我國科學家自主創(chuàng)立的成礦系列理論,培養(yǎng)了一支從事區(qū)域成礦學的研究隊伍,而且在兩輪研究中都與礦產資源的潛力評價和地質找礦的生產實踐密切結合,發(fā)揮了積極作用,但也應該指出還有很多問題有待于深入研究,比如:①必然性和偶然性問題。礦床成礦系列的形成是必然的,盡管具體礦床的時空定位可能是偶然的(在偶然性中蘊藏有必然性);②一般性和特殊性問題。礦床成礦系列的通用概念強調四個“一定”(陳毓川等,1998),但具體的礦床成礦系列強調的是四個“特定”(陳毓川等,2006b);③現(xiàn)實性與可能性問題。成礦系列是試圖通過對現(xiàn)今已知礦床之間相互內在聯(lián)系的研究,揭示成礦規(guī)律,進而指導地質找礦的學說,體現(xiàn)了根據“現(xiàn)實”來預測“可能”的基本思路。因此,只有在地質學界共同努力下,成礦體系理論才能得到完善與發(fā)展,任重而道遠。

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2)Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037;
3)Tianjin Center of China Geological Survey,Tianjin300170;
4)Department of Erath Science and Land Resource Management,Chang’an University,Xi’an,Shaanxi710054

The mineralization system can be referred to as the whole group of mineral deposits located in a given region and their genetically related geological factors.The systematic study of all the regional mineralization products,which include geological,geochemical and geophysical indicators,is the main purpose and trend of the study of regional metallogeny.During the past decade,Chinese geologists divided the whole land and ocean region of China into 94 Ⅲ-grade mineralization belts,studied the regularity of each minerogenic series located in each mineralization belt,built up four main sub-systems of mineralization composed of Precambrain,Paleozoic,Mesozoic and Cenozoic stages,set up a four-stage evolution model for China’s crust and continent mineralization system,and drew up a digital system for the mineralization system based on GIS and geological expert,thus providing a new means for geological survey and exploration of mineral resources.

minerogenic series;mineralization system;metallogenic prognosis;research progress

P612;P617;P62

A

10.3975/cagsb.2011.04.01

本文由中國地質大調查項目“中國成礦體系綜合研究”(編號:1212010634002)、“我國重要礦產和區(qū)域成礦規(guī)律研究”(編號:1212010633 903)、國家科技支撐計劃“南嶺地區(qū)有色－貴重金屬綜合勘查技術研究”課題(編號:2006BAB01B03)、深部探測技術與實驗研究專項的“南嶺成礦帶地殼巖漿系統(tǒng)結構探測實驗”課題(編號:SinoProbe-03-01)、全國危機礦山“桂東粵西地區(qū)鉛鋅金等礦床成礦規(guī)律總結研究”(編號:20089946)、“贛南地區(qū)鎢礦床成礦規(guī)律總結及高溫熱液成礦機制研究”(編號:20089947)聯(lián)合資助。獲中國地質科學院2010年度十大科技進展第四名。

2011-06-10;改回日期:2011-06-30。責任編輯:魏樂軍。

王登紅,男,1967年生。研究員,博士生導師。主要從事礦產資源研究。E-mail:wangdenghong@sina.com。