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1、矿产预测理论 区域成矿学向矿产勘查延伸的理论体系,何政伟 博士（后） 教授（博士生导师） 成都理工大学 地质调查研究院 院长 成都理工大学 地球科学学院 13808079446,一、 矿床成矿作用的“异相定位”预测理论 二、 矿床成矿系列的“缺位”预测理论 三、 多元信息的“类比-求同”预测理论 四、地质体的“对等求异”预测理论 五、预测工作实施时的若干问题的讨论,提 纲,矿产预测理论在20 世纪50 年代, 提出了:“矿产资源量同地质条件之间的定量关系数学模型”(MA llais, 1957; J E Griffith s, 1962; D P Harris,1965) 的认识。显然该认识
2、是在预测方法的应用过程中涉及到预测方法与矿床成矿作用相结合的重大成矿学理论问题, 引起了矿产预测人员的极大关注,在我国众多的科研、院校、勘查单位在矿产资源评价的实践中进行了一系列探索。区域成矿学有重大进展, 我国提出了“矿床成矿系列理论”(程裕淇等,1979, 1983) , 视为矿产预测的理论基础(胡惠民)。, 地壳矿产资源富集度, 地壳元素丰度为依据; 相似-类比, 应用矿床模型实现; 矿产资源评价模型理论, 以矿床成矿系列理论为基础; 地质变量的综合与分解的理论, 通过数据处理实施; 矿床成矿地质条件与资源量关系的地质解释理论, 应用地质人员的知识经验作出决策。,经全国第一轮区划工作的实
3、践(温家宝, 1985) , 对矿产资源评价的基本理论(朱裕生, 1984)归纳为:,1992 1999 年间, 在全国第二轮区划、科研攻关和跨世纪工程勘查实践基础上，创造性地提出以地质为基础，成矿学新理论为指导的矿产预测三项理论的新认识，即: 相似-类比理论; 求异理论; 控矿因素求同理论(朱裕生, 1999) 。,20 世纪90 年代初，在全国研究实践的基础上，初步概括为3点: 相似-类比理论; 求异理论; 定量组合控矿理论(赵鹏大, 1992) 。,1999年后, 随着国土资源大调查的进展, 开展了全国性的新一轮矿产预测工作, 在全面取得勘查效益的基础上, 探索了区域成矿学理论与矿产预测
4、方法的有机结合, 在全国性的预测实践中, 完善了矿产预测理论, 基本点是: 矿床成矿作用的“异相定位”理论; 矿床成矿系列的“缺位”预测理论; 多元信息的“类比-求同”理论; 地质体的“对等求异”理论。,该理论推动了区域成矿学的深化研究和提升了矿产预测成果的准确性及实用价值, 为我国矿产预测的地质理论研究和矿产勘查实践开拓了新的里程碑。,一、 矿床成矿作用的“异相”定位理论,现代成矿学研究认为矿床是在地质作用演化过程的特定环境和特定时段(地质年代)内形成的,赋存矿床的四维空间显示矿床的各类特征。就预测和找矿而论,地质观察资料的研究和综合,有可能或应该推断赋存未知矿床(以下用“潜在矿床”表示)空
5、间的位置和矿床特征,这类“四维空间”统称为矿床成矿作用的“异相定位空间”。,地质观察研究“四维空间”的特征属矿床定位的地质条件; 赋存有不同类型潜在矿床的四维空间性质是按已知矿床和成矿规律研究及横向综合对比推断的。 矿床成矿作用的异相定位条件和性质不同的四维空间, 众多学者和勘查工作者研究过，认为是“研究矿床的形成过程及其机理、探讨区域成矿规律, 指导矿产预测”的成矿学理论基础(程裕淇等, 1979, 1983);“矿床赋存的地质背景和成矿地质作用演化组成了四维空间, 是评价未发现矿产地远景的地质学依据”(朱裕生, 1984)。 至上世纪末, 随着区域成矿地质理论的发展, 成矿作用的“异相”定
6、位理论(以下简称“定位理论”) 逐步完善, 提出“形成矿床成矿的四维空间的地质特征完整的体系, 有其成矿的地质环境和控矿条件”,“对相似地质条件和地区(或四维空间) 寻找同类矿床有参考意义”(陈毓川, 1999)。,“地质体的不连续介面或不同地质体的分界面, 像断层, 节理、不整合面、侵入接触面、不同岩层交接面等, 往往指示了矿化可能存在的部位和规模(赵鹏大, 1992) ,“成矿界面是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集成矿之所在, ”。成矿界面包括地质构造介面、岩石物理界面、元素聚散物理化学界面 (吴淦国等, 1999)。由以上的论述可知,“界面”是成矿的有利部位, 在一个区域内(矿带或矿田)
7、 只要存在区域成矿作用, 地质“界面”具有特定的成矿功能, 始终是找矿和预测人员关注的“四维空间”。“矿床成矿作用定位的地质位置可以用“界面成矿”概括 (朱裕生, 2004)。 矿床类型不同, 成矿作用的差异甚大, 识别矿床定位的地质界面和相应的四维空间归纳的定位标志各不相同, 预测人员一旦掌握了这类“四维空间”, 矿产预测成果的准确性和发现矿床的机率将全面提升。由此可知,“异相定位”是矿产预测和矿产勘查的成矿学理论依据。,在具有成矿功能的成矿地质界面范围内成矿作用的演化，成矿元素富集的物理化学条件、时间和矿床成因上密切联系的矿石矿物集散、矿体储存的4维空间首先按三维空间标定结合成矿年代学的研
8、究，组成了成矿作用四维空间的特定位置，展示该空间范围内地质体的性质。有关“界面”的形态特征、定位空间的型式在总结全国成矿地质环境的基础上，提出矿床主要定位型式为一下13种：,（一） 矿床四维空间空位型式,(1) 超基性和基性岩浆族成矿作用四维空间定位型式 (2) 花岗岩浆族的成矿作用四维空间定位型式 (3) 中、酸性岩浆侵入接触交代成矿作用的四维空间定位型式 (4) 碱性岩浆族成矿作用的四维空间定位型式 (5) 火山次火山侵入喷发沉积成矿作用的四维空间定位型式 (6) 热液成矿作用四维空间定位型式,(7) 氧化还原界面成矿作用四维空间定位型式 (8) 地壳浅表中低温流体界面成矿作用定位形式 (
9、9) 构造动力改造成矿作用四维空间定位型式 (10) 沉积成矿作用四维空间定位型式 (11) 变质成矿作用四维空间定位型式 (12) 地下水成矿作用四维空间定位型式 (13) 地表水成矿作用四维空间定位型式,以上仅列出13种四维空间定位型式，在矿床成矿作用研究整个范围内, 虽然空间定位型式多种多样，以上13 种型式是常见的, 在矿产预测中经常出现和使用。矿产预测人员的基本任务是将矿床成矿作用四维空间定位型式转化为矿产预测的地质依据, 建立四维空间的定位机理(条件) 与矿床规模(矿床类型、大小、资源量) 之间的定量关系模型, 提高预测成果的在矿产勘查工作中的实用性, 指导矿产普查工作的开展。矿床
10、成矿作用定位型式几乎囊括了矿床学领域内各类矿床的控矿条件和找矿标志, 至少目前是区域成矿学需要探索的前沿内容。,成矿地质条件、控矿因素、含矿岩石建造、组成成矿物质场(广义的地球化学场) 的地质四维空间;赋存在四维空间范围内的矿种和所属的矿床成因类型、成矿作用发生的地质年代等等都是矿床成矿作用的定位标志。成矿地质“界面能否成矿”、成矿功能的强弱, 取决于定位标志的优劣和成矿物质来源的丰富程度。当代区域成矿学总结了一套成矿地质构造环境的分类、识别标志及其与矿床类型、成矿作用之间关系的专属性(即成矿地质“界面”具备的功能) , 结合相应矿床的多元信息标志, 可以识别矿床赋存的四维空间位置, 用“矿床
11、定位标志”一语概括。,（二）矿床成矿作用四维空间定位标志,简言之, 矿床成矿作用定位标志综合了矿床形成的机理和多元信息标志, 通过“求异”“求同”的技术操作(下述详叙) , 将其转化为矿产预测的地质理论依据, 对现在还没有发现、将来应该发现的潜在矿床做出预测, 进行潜力估算。预测实践中已有众多的实例证明, 它是符合地质实际的区域成矿学内容的组成部分。以下例举若干实例对矿床的定位形式做概要描述。,对以下三类实例对矿床的定位形式做概要描述,基性和超基性岩浆族成矿作用空间定位标志 氧化-还原条件下成矿作用界面空间定位 矿床空间定位型式谱析,基性和超基性岩浆族, 主要指镁铁质超镁铁质岩浆岩类。由于所含
12、Fe、M g 成分的差异, 成矿专属性不同, 超镁铁质岩浆具有Cr、N i、Co、P t、A u、金刚石矿床的成矿专属性; 镁铁质岩浆具有形成Fe、V、T i 矿床的成矿专属性(Krauskopf, 1967)。他们的成矿作用的四维空间定位机理有差异, 定位标志各不相同。现择其攀西钒钛磁铁矿和东疆黄山铜镍硫化物矿床成矿作用四维空间定位的实例予以说明。,1.基性和超基性岩浆族成矿作用空间定位标志,(1)铁镁质岩浆连续补给重力分异成矿作用四维空间定位: 铁镁质岩浆脉动侵入时, 低粘度原始岩浆在物理化学条件支配下, 在粘滞度较小的熔融体内出现凝聚相并不断扩大, 形成韵律变化的堆积旋回, Fe、V、T
13、 i 等成元素富集达到一定浓度时, 形成矿层。堆积旋回之间有较大差异, 具有明显的突变, 表明单个旋回是一次完整的液态重力分异和结晶重力堆积成矿作用。在岩浆不断补给的情况下, 每个韵律层组成了由偏基性的斜长石和以辉石为主的岩相层、钒钛磁铁矿体赋存于铁镁质岩体的底部, 组成韵律层序结构的钒钛磁铁矿床(张云湘等, 1988)。,我国扬子陆块西缘的攀枝花、红格、白马、太和等钒钛磁铁矿床是岩浆连续补给重力分异成矿作用四维空间定位的典型例子, 钒钛磁铁矿床具堆积韵律层的成因模式。成矿过程中最早矿物结晶温度在850 950(骆耀南, 1988) , 随后有所降低。该类矿床属晚期岩浆矿床, 以Fe、V、T
14、i 元素组合的磁铁矿矿石为主。由此可知, 镁铁质岩体内FeV Ti 矿床四维空间定位标志掌握后, 可以认为应在岩体的下、中部预测该类矿床。,攀枝花、红格、白马、太和等钒钛磁铁矿床是岩浆连续补给重力分异成矿作用四维空间定位的典型例子,（据张云湘等, 1988）,钒钛磁铁矿床堆积韵律层的成因模式,（据张云湘等, 1988）,(2)镁铁质岩浆与硫化物熔融体不混溶成矿作用的四维空间定位:在镁铁质岩浆的熔离体内岩浆熔离作用是指在较高温度下一种均匀的岩浆融离体。当温度和压力降低时, 分离成两种或两种以上不混溶的熔融体。通常镁铁质岩浆为主相, 硫化物熔融体为子相。随着温度和压力的减小, 子相与主相分离, 形
15、成独立的硫化物流体子相(芮宗瑶等, 2002)。,这种不混熔融体如果在稳定的成矿地质环境中, 显示很强的成矿功能, 即硫化物熔融体就在镁铁质岩浆的中、下部凝集, 形成原地熔融的铜镍硫化物矿床。东天山的黄山铜镍硫化物矿床是熔离成矿作用四维空间定位的典型矿。在通常情况下, 熔离温度介于1400 1500(汤中立, 1998) , 而铜镍硫化物晶出温度发生在488 414( 汤中立,1995) , 铜镍矿床大致在这样的温度间隔下形成的。由于硫化物子相的比重大, 通常沉积在镁铁质岩浆的底部, 组成了铜镍硫化物矿体赋存在岩体的中、下部或下部空间定位机制。由此可以判定知, 镁铁质岩体中底部硫化物子相是成矿
16、的四维有效空间; 岩体底部是预测和寻找铜镍硫化物矿床的有效空间。,黄山东铜镍硫化物矿床地质剖面图(据刘德权等, 2003),1下石炭统干墩组粉砂岩; 2闪长岩; 3钛铁辉长闪长岩; 4辉石辉长岩; 5橄榄辉长岩; 6橄榄辉长苏长岩7辉长苏长岩; 8橄榄岩; 9铜镍矿体,氧化和还原是两个对立的物理化学环境, 形成的界面和其他地质界面一样, 具有很强的成矿功能。沉积过程的海进和海退出现这类界面, 成矿流体在运移过程中存在这类界面, 变质作用和火山喷发作用都有可能出现这类界面, 特别是热液成矿作用的温度, 压力、pH 值, Eh 值转变时, 这类界面屡见不鲜。岩浆热液和大气降水的交接界面, 是氧化还原物理化学条件转换的典型界面, 具有特殊的成矿功能。总之, 只要地壳有物质运动、地下流体存在(融熔体界面除外) , 氧化还原界面总是存在, 溶解在流体中的元素聚散作用随时可能出现, 与元素聚散作用相联的成矿作用的发生、发展、演化
