成矿系统与找矿

成矿系统研究与找矿实践翟裕生2014-2-11于北京提纲1.矿床研究任务和思路2.成矿系统与找矿实践3.科研工作心得矿产资源：社会发展物质基础为人类提供了95%的能源提供了80%以上的工业原料提供了70%以上的农业生产资料矿产资源:生命的物质支撑一生需要1678吨矿产（据USGS）一辆普通轿车平均重1150千克，使用600种材料包括化石能源、金属、非金属的数十种矿产矿产资源：社会发展物质基础世界人口和经济的快速增长（2050年将达96亿）将增加对矿产资源的需求。我国要实现工业化、信息化、城镇化、农业现代化，更需要大量矿产资源.急需加强矿床研究发现新的矿产资源一、矿床研究任务与思路矿床学是研究矿床特征、矿床成因和矿床分布规律的学科。它服务于矿产资源的勘查、开发和利用.矿床学发展的基础：矿业发展地学进步西部成矿带东部成矿带杜家崖中部过渡成矿带招莱成矿带牟乳成矿带杜家崖栖霞成矿带山东三山岛，深钻4006米，在3388米处，发现玲珑花岗岩和金矿化蚀变带矿床研究的新机遇国家急需矿产资源找矿领域扩大新地区、新深度新类型、新矿种关注矿业环保对矿业开发和矿床研究提出时代要求地球系统科学兴起为矿床研究提供崭新、广阔的科技平台1.为新一代矿产勘查服务2.为矿区环境保护服务3.为普及科学知识服务4.为发展地球科学服务矿床研究的任务极地覆盖区矿产勘查面临形势面向新地区、新深度、新矿种，找矿难度增加，需要创新成矿理论和勘查技术装备深部矿床学为环境保护服务矿床环境质量评价：1--矿床的物质组分及结构2--矿床所处的地质-地理环境有害组分的含量、赋存状态、扩散途径和范围，对矿区环境的影响及对策▲矿床学要拓宽研究领域矿床环境地质学（翟裕生，1988）矿床学科普，为大众服务矿产是社会发展的主要物质基础矿产是地球物质分异富集的“精华”矿产既稀少，又不能再生节约矿产资源，实现可持续发展提供资源信息普及科学知识矿床学对地球科学的反哺矿床学是地球科学的一部分,它依靠地学而发展，又能反作用于地学。矿床研究中对地层、构造、岩矿、地化、地物等新发现和提出研究问题可促进相关学科的发展。反哺作用矿床学服务领域矿床研究思维针对矿床的特点提出六个观点“地质学按其性质来说，主要是研究那些不但我们没有经历过，而且任何人都没有经历过的过程”（恩格斯）实践观矿床理论来自对矿床的周密观测矿床学科史表明,成矿思想的突破，总是与矿床新发现密切相关。精确观察、收集第一手资料，任何时候都具有首要科学意义深入矿山、野外，研究矿床矿床研究的基本功感性地认识矿床，提高观察、分析能力锻炼吃苦耐劳、严谨求实作风焕发出对矿床学科的热爱情感发现新的矿化现象，提出新认识理论与实践结合的好平台2005年新疆阿希金矿考察2010.10.1南洺河铁矿2011.8,新疆卡拉通克2012.7,栾川赤土店铅锌矿2013-1海南保亭系统观矿床是综合地质作用的产物，其形成涉及多种地质因素和物理、化学及生物作用，它本身是一个复杂的自然系统。矿床学是综合性学科，需要应用系统的、整体的观点加以研究系统地研究矿床点面结合、深浅结合、宏观微观结合区域背景、控矿要素、成因、成矿时代岩矿地化研究与构造解析相结合重视研究“群体”，矿床组合，就矿找矿历史观地球演化的各个阶段都有矿床形成；许多矿床在生成后又经历了变形、变质、风化、剥蚀等变化。用历史思维去研究矿床的发生史是矿床学的核心内容，也是矿床勘查评价工作的一个关键问题。我国主要矿产的成矿时代（翟裕生，2010）矿床研究的历史观全球成矿演化成矿物质（矿种）由少到多矿床类型由简到繁成矿频率由低到高聚矿能力由弱到强区域成矿演化矿床形成—变化—保存全过程矿床研究问题的对立与统一水成与火成大矿与小矿低缓与高峰（异常）共性与个性成矿与成灾辩证观成矿作用：有水成，也有火成18世纪，在欧洲开使了岩矿石“水成论”与“火成论”之争。经过上百年的争辩和实践，以更多的矿床发现，更宽阔的视野，继承二者的合理内涵，实现了地质学术史上认识的飞跃。由“非此即彼”上升到“亦此亦彼”，承认矿床成因的多样性。单个矿床的多成因。沉积—岩浆热液两套成矿的叠加石炭纪C2---Pb-Zn-Ag（300Ma)云南老厂第三纪EoceneCu-Mo(40Ma)塔前铜坞（朱溪）月形弹岭新田30原有小矿变大矿-----江西朱溪31ZK-4211孔深1944米，见矿视厚度800米。邻近孔品位WO30.4-0.6%原有小矿变大矿ZK4209中粗大白钨矿32WO38.8%原有大矿变小矿地质灾害与资源：火山喷发火山喷溢成矿(智利拉科Fe)火山热液成矿(Cu、Pb、Au)火山-沉积成矿（Fe、Cu、S)大量火山岩型矿石（珍珠岩等）火山伴生地热资源（热泉等）火山喷发既是灾害又常生成矿产资源苏门答腊9.3级地震(2004-12-26)欧亚板块欧亚板块印度洋/澳洲板块1200km破裂长度横穿印度洋的巨型海啸死23万人和巨大经济损失据《印度时报》和《发现》期刊报道，印度洋大海啸为印度西南海岸堆积了4000万吨钛矿砂(V.Loverson,2005)，特大海啸形成的滨海砂矿,在矿物组合、粒度、矿层厚度、矿石品位等方面与常规缓慢形成（渐变）的滨海砂矿大不相同（N.Baku，2007，Environ.Geol.）这是地球重大事件导致：灾害-资源双重效应的一个实例自然灾害与自然资源之间不存在绝对界限，它们都是地球重大事件的结果，是一个事物的两个方面，是自然辩证法的生动体现。“祸兮福之所倚，福兮祸之所伏”老子在春秋时期已经认识到一切事物都有正反两方面的对立，并意识到对立面的转化。经济观矿床是在现有经济、技术条件下能开发利用的地质体。矿床既有地质属性，又有经济属性。研究矿床不仅是地质学，还应关注矿床经济价值、矿业经济学。矿业市场全球化矿床经济价值评估（市场供求、矿产品价格、矿床规模-质量、开发条件、环保、成本-利润等）环境观作为一个综合地质体，矿床（主要是浅表矿床）影响生态环境，矿床具有环境属性。矿床研究不仅为找矿采矿服务,也要为环境保护服务。既要金山银山，又要绿水青山。绿色矿山矿业生产方式的转变绿色矿业、循环经济、可持续发展矿床学思维6观点实践观（坚持实践第一）系统观（建立系统观念）历史观（注重历史分析）辩证观（运用辩证思维）经济观（具备经济头脑）环境观（树立环境意识）（翟裕生，1998,2007)地球科学面临的形势当前正处在一个以地球系统科学为主导的地学革命时代，这对我国地学发展，既是重大的挑战，又是宝贵的机遇由于众所周知的原因，上世纪60年代我们失去了在以板块构造为主体的地学革命中发展我国地学的难得机遇，落后了几十年，这次一定要抓住。只有这样，我国地学才能迎头赶上世界先进水平矿床学如何办？六个观点融合提出三个系统地球系统-成矿系统-勘查系统三结合——21世纪矿床研究的新理念（翟裕生，2006）二、以成矿系统为核心的“三结合”研究地球系统研究研究地球的主要学科及相互关联地球系统科学上世纪80年代以来，通过对岩石圈、海洋、大气、生态、全球变化、环境的调查研究，发现地球上很多重大事件是密切关联的需要用整体论观点来认识我们的地球。地球科学正在建立新的统一的知识体系--地球系统科学白垩纪油气和金属成矿高峰Oil25%gas4%150Ma以来地磁极及地球表层温度变化：120-85Ma正向磁化高于现今平均温度100C《IODP初始科学计划》140Ma以来pCO2演化。K2时CO2量为现今4-10倍（Wallmanetal.2001）（据JonesandJenkyns,2001）中白垩世超级地幔柱活动白垩纪洋中脊扩张率变化（正常值1.8倍)由恐龙演化到鸟类北票龙中国鸟龙窃蛋龙始祖鸟？陆地生物显著更替与地质事件白垩纪发生多个特殊事件，许多巨型矿床和油气田形成，这些重大事件的内在联系及其根源？需要开展对地球系统的整体研究地球系统的联系(Earthsystemlinkage)：探讨层圈间相互作用和相互联系，即地球系统的整体行为地球系统科学地球系统的演化(Earthsystemevolution)：研究地球形成后变化过程和发展趋势上天下海入地？“上天、入地、下海”是探测地球系系统的基本手段地球系统与成矿系统的关联1--地球系统中包含成矿系统2—地球提供成矿物质、能量和产出环境3--地球各层圈相互作用是对成矿系统发生和演变的根本性控制因素成矿系统研究成矿系统是地球系统的一个组成部分，特点是:1.有用物质由分散到高度富集成矿;2.由多个有利因素综合作用,条件苛刻,岩石常见，矿石难寻；3.自然-经济复合性：是由地质作用与人类生产活动而界定成矿系统一词的来历成矿系统：地质辞典(苏联1973)“由成矿物质来源、远移通道、矿化堆积场所组成的一个自然系统”俄、澳等国学者有论述。我国有於崇文（1994,1998）、李人澍（1996）、翟裕生（1999）等。对矿床研究的历程（翟）单个矿床矿床组合成矿系列成矿系统成矿系统：是地球系统的一个组成部分。它是指“在一定的地球时–空域中，控制矿床形成、变化、保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、矿化异常系列构成的整体，是具有成矿功能的自然系统（翟裕生,1999）成矿系统及演变成矿系统及演变现存矿床及异常成矿环境现在环境成矿要素成矿过程矿床系列异常系列后期变化环境变化成矿系统五要素保成矿环境现在环境源运储变环境变化成矿系统论要点1、成矿的大地构造环境2、矿源、水源、能源的追溯3、运矿的通道4、矿质的储集、成矿5、矿床的变化6、矿床的保存7、矿床的资源-环境效应成矿系统的大地构造环境PorphyryMSVMSSedimentaryMSVolcanicMS不同的地球动力学背景：克拉通、造山带、裂谷、盆地,各有特定的成矿系统不同的成矿动力学背景黑烟囱洋中脊俯冲带斑岩成矿系统洋中脊热液成矿系统成矿物质来源矿源、水源、能源的追溯成矿物质多来源：地幔、地壳、地表、水圈、生物圈岩浆及有关金属多来自壳-幔边界矿源体类型：岩浆、热液、岩石、海洋、湖泊、生物群落….能源：地热、核能、动能、重力能…表生来源的矿质岩浆来源的矿质矿源的研究方法1-区域地球化学成矿元素的丰度、活化度、供给量2-矿物标型特征3-矿物流体包裹体4-微量元素、稀土元素、惰性气体5-同位素地球化学关键：源区规模巨大、矿质易于分离矿质的运输驱动力：构造应力、热力、围压、重力通道：构造的、岩性的、复合的；缓慢的、快速的、突发的；大范围(区域）、小范围（局部）通畅、稳定、圈闭是关键“五层楼+地下室”找矿模型示意图赣南“五层楼+地下室”找矿模型王登红等，2010AfterEvans-Lamswoodetal.(2000)已控制深度达2000米岩浆通道的重要作用加拿大Voisey,sBayCu-Ni矿床ProspectevaluationintheCanadianArctic加拿大VOISEY’SBAY镍矿1993年发现Ni:200万吨Cu:100万吨Co:6万吨矿质储集（矿床形成）主要成矿作用岩浆成矿热液成矿火山成矿沉积成矿生物成矿变质成矿风化成矿改造成矿可细分成几十种矿床成因从纷繁的个性中提炼共性老子：大道至简爱因斯坦：“杂乱之中求简，不和之间求谐”成矿机理（矿床成因）复杂多样，可概括其共性为：多因耦合临界转换边界成矿基本的成矿机理多因耦合（成矿因素最佳组合）多因：地质的、化学的、物理的、生物的……源、运、储、保及其制约因素耦合：各因素间通过相互作用而彼此影响华北陆块北缘元古代热水沉积成矿因素矿床控矿条件与矿床规模霍各乞炭窑口东升庙甲生盘三片沟高板河陆缘裂谷○○○○○○次级断陷盆地○○○○○○半封闭海湾△○○○○○生物有机质发育△○○○○○强还原环境△○○○○○富炭-硅-泥-碳酸盐岩相○○○○○○下伏沉积柱较薄○△同生断层发育○？○△？○区域断裂交汇○？○同期火山活动○△△？？？热水沉积作用○○○○○○保存条件好○△○○○○矿种Cu、Pb、ZnZn、Cu、Pb、SZn、Pb、C