Question

矿床学研究发展概况

Answer 1

人类在从事探采金属和其他矿物原料过程中积累了有关矿产分布和性状的知识。各个有古代文明历史的民族都有关于矿产地和某些萌芽矿床成因概念的记载。中国利用铜、铁的历史都很早，夏商两代青铜器制作已有相当规模和水平，春秋时期已能够用铁矿石炼铁。公元前2000多年成书的《山海经》记载有数十种矿物、岩石和矿石的600 多个产地，还把矿产分为金、玉、石、土 4类。《管子》中已有关于采矿中金属共生与分带的描述。古代利用的金属主要有铁、铜、锡、银、铅、金、汞等，全国各地发现过很多古矿硐及其他采矿遗迹，有些地方采掘已有相当的规模。唐宋以来史书中有矿产产量的记载。明代（14、15世纪之交）铁产量已达到2000万斤，这大致相当17世纪欧洲国家产业革命后，英国年产量的数字。在这个时期内，也有几种能反映当时有关矿产和矿床认识的著作。如北宋沈括的《梦溪笔谈》广泛涉及到自然科学和生产技术，在地学方面他发现记录了地磁偏角，也最先提出“石油”的命名。南宋的郑所南早在14世纪就提出关于地下活动的水沿岩石裂隙脉络流渗形成矿脉的推想，得到了现代科学史研究家的极高评价。明代李时珍在其《本草纲目》中记载有160多种矿物岩石的产状和药用价值。明代宋应星所著《天工开物》记述了许多工业农业领域的知识和经验，其中包括不少古代金属和非金属矿产的寻找和采冶技术。但总的来说，中国封建社会中自然科学和生产技术的研究和总结不受社会主流的重视，以致长期得不到应有的提高和发展。

在欧洲，古希腊哲学家中有不少人的著述谈到岩石矿物和矿石，关于这些自然界物质起源的认识成了后来地质学及矿床学思想的源头。中世纪，中欧一些古老的采矿业中心积累了有关矿床的知识，一位捷克人Agrico1a经过在这里考察，于1546年写成一本“金属矿床成因”的书，提出了矿床中的物质来源于地壳，地表水渗透到地下深处受热，溶解了岩石中的成矿物质，然后再沉淀在岩石裂隙中的认识，现在认为，出现在16世纪中叶的这一认识可以看作是近代矿床学的萌芽。到17世纪，哲学家笛卡儿提出了与此不同的认识，认为矿床是来源于地球深部，炽热物质通过贯入作用或溶液携带进入已冷却了的地壳岩石裂隙中沉淀而形成的。到18世纪，上面两种不同的观点，发展起来的“水成论”和“火成论”之间的激烈论战达到了高潮。水成论的代表是德国的维尔纳，认为所有岩石和矿床都是大洋水中沉淀形成的，大洋水中溶解有形成岩石和矿床的所有物质，当它们沿岩石裂隙渗透时，就在其中沉淀出矿石。火成论的代表是英国人赫屯，他认为矿石只能由深处上升的火成的熔融物质充填在地壳裂隙中形成。随着大量事实材料积累，表明矿床既有与深处岩浆作用有关的，也有与地球外部的地质作用有关的，这种争论自然就缓和下来。19世纪是欧洲国家工业化后自然科学包括地质学发展的重要时期。19世纪以来的科学由于有了更为正确的理论思维方法和科学研究方法，从而能够更多地揭示出自然界的客观规律。从矿床学来看，这一时期重要的发展和成就集中表现在岩浆分异和热液成矿理论的逐步建立和完善上。包括 E.de-Beamont，J.Von Cotta，J.H.L.Vogt等欧洲矿床学家在这方面的研究都作出过贡献。19世纪末期，岩浆热液理论也为大多数北美矿床学家所接受，他们中间的Emmons，Lindgren，Bateman等，还在岩浆热液矿床的一些重要方面的研究中有所发展。应该提到同一时期内也仍然有T.Sand berger致力于侧分泌成矿理论研究。并得到T.S.Hunt等的支持。F.PosePny则提出在地壳中可能存在一个外层溶液区（侧分泌成矿）和一个深壳区（上升热液成矿），并肯定后一种是主要的。因此可以说，现代矿床学理论基础是在19世纪中叶到20世纪初期这段时间所奠定的。这显然和两方面的条件有关，首先是产业革命以来欧美资本主义工业迅速发展，极大地增加了对矿产的需求，从而推动了对矿床的调查研究和开发程度，也积累了大量的矿床地质资料。同一时期，物理学、化学等基础科学取得了很多新成就，在18世纪首先在欧洲出现的地质学各有关学科也迅速发展，都为矿床学发展提供了理论支撑。现代矿床学形成的标志是：

（1）结束了水成论、火成论的论战，肯定了矿床非单一成因，不能企图用任何一种成因来解释所有矿床，提出了一个有广泛影响的W.Lindgreen（1933）的矿床成因分类，这是一个包括了内生外生成因矿床，考虑了矿床形成的不同方式、不同形成温度和压力条件下的矿床大系统。

（2）肯定了金属矿床与岩浆岩有成因关系，认为岩浆结晶分异到后期分异出含矿气液相物质在地壳中活动形成了矿床，而金属矿床可看作是岩浆演化的一个相，这种岩浆热液成矿理论得到了普遍接受，并在 20世纪前50年占统治地位，其影响达半个世纪之久。

（3）19世纪末到20世纪初，在矿床成因理论方面形成了若干个各有特色的科学学派。弗·衣·斯米尔诺夫认为美国学派重视地质构造对矿床形成和富集的控制，并致力于用大量实验和计算资料力求恢复矿床形成的自然物理-化学条件。德国学派着重对形成矿床的矿物学、地球化学进行深入研究，并建立了各种成矿环境条件下矿物共生系列。前苏联矿床学派的优势是全面研究矿床形成作用与地质介质的自然联系，发展了矿石建造和成矿建造的概念，开创了褶皱带成矿规律研究。

到了20世纪50～60年代以后，除了岩浆热液成矿理论在有关地球结构、岩浆起源、区域构造发展演化研究成果基础上得到充实和深化外，并有了新的突破，这就是证明了金属成矿物质除由岩浆从深部带出来外，在广阔的沉积作用、火山作用和变质作用环境中也有使金属发生迁移富集成矿的重要机制。层控矿床成矿的理论越来越受到广泛的重视和讨论。这一时期矿床成因理论水平得到显著提高，与以下的地球科学重要进展有关：

（1）20世纪50年代以来，矿床地球化学迅速得到发展，特别是同位素地质学被广泛应用到矿床研究中，使矿床中金属的来源迁移富集条件以及成矿年代的研究变得更为实际和深入。同时，其他新的实验技术的发展和应用，在矿物流体包裹体的研究、矿物微区成分的研究中获得了许多新的知识和信息。

（2）在这个期间，人类第一次发现并研究了现在正在进行中的成矿作用，1963年美国加利福尼亚州索尔顿发现上升热液。1964～1965年发现红海海底热水和含金属沉积物。1971～1978年以来，在东太平洋中隆很多地方发现含金属热水喷出口。随后，载人潜艇到海底观察了热水喷出口及其附近的含金属热水沉积物。

（3）20世纪60年代中期提出的板块构造理论为研究矿床形成的区域地质背景和成矿作用动力学开辟了新的方向。大量资料表明，成矿作用与地球演化存在因果关系，对造山带盆地和大陆地质先后开展了相关研究。

20世纪最后20～30年，世界范围内的找矿和成矿理论研究均取得了重要发展，其中包括新类型矿床的发现、超大型矿床的发现和研究、海底热水沉积成矿作用的深入研究、成矿模式的成功应用、同位素、微量元素组成研究与流体包裹体研究的应用等。

中国近代地矿事业发展也已经有了百年的历史，19世纪以来，近代地质学传入中国，当时有识之士把兴办地矿事业看作是社会发展、民族独立的需要。首先致力于出版译著、兴办学堂。辛亥革命后，南京临时政府开始在政府机构实业部中设矿物司地质科，后迁北京改为地质调查所和研究所，所长章鸿钊先生领导下培养了第一批地质人才。1916年十几名毕业生分赴河北、山东开展地质填图，并对龙烟、鄂城、井陉、大同等铁矿和煤矿进行了调查，这是中国人在自己国土上进行地质工作的开端。此后，北京大学、中山大学等相继开设地质系。河南、湖南、两广、江西、四川等省相继成立地质调查所。几十年中，中国地质工作者在基础理论和矿产地质工作方面，都作了许多开创或奠基性的工作。例如，长江中下游铁矿志、赣南钨矿志、云南东川铜矿、个旧锡矿研究报告等不少成果，就是刊载在这些调查所出版的《地质汇报》、《地质专报》中。20世纪三、四十年代发现或作过初步工作的一些矿床，如白云鄂博铁矿、攀枝花铁矿、贵州铝矿、云南磷矿、大冶等长江中下游铁铜矿床、白银厂铜矿、东川铜矿、湖南铅锌矿等后来都成为我国第一批矿产勘探基地。孙建初等在玉门油矿的工作也使这里成为中国自己最早发现的油田。但总的来看在经费不足、装备落后的限制下，像矿产勘查及研究这样需要较大投入的工作和研究领域未能得到如其他基础地质学科领域研究所取得的成果。

1949年新中国成立后，为适应国家经济建设的需要，执行了地质工作大发展大转变的方针。很短的时间内建起了各级地质机构，迅速扩大了地质队伍。在从1953年开始的第一个五年计划中，集中主要力量进行勘探部署，保证了一批新建企业所必需的矿产储量。随着包括鞍山、包头、大冶等钢铁基地，大同、开滦、抚顺等重要煤田以及东川、白银厂、铜官山、桃林、水口山等有色金属矿山，个旧锡矿、赣南钨矿、昆阳磷矿等重要矿产地勘探任务的完成又及时地提出加强对缺乏资源和分布不平衡资源的普查工作。在此后的两三年中，包括铬、钒、铍、钼、钛、金、石膏、重晶石等几十个矿产地被发现。在西北、东北、华北、西南等地区石油普查也发现了大量的储油构造及油气显示。此外，还组织专门机构开展了铀矿的普查。随着矿床普查勘查工作的开展，矿床地质研究工作也得到了加强，一批重要研究成果如程裕淇等关于鞍山式铁矿，郭文魁、郭宗山等关于铜官山铜矿，宋叔和等关于白银厂铜矿，黄懿、裴荣富等关于大冶铁矿，叶连俊等关于中国锰矿等论文先后发表。在1957年的全国第一届矿床会议上，对中国铁、铜、钨、锡、钼、铅锌、金、铬、镍、磷、硫、煤、石油等矿产勘查成果进行了较系统的总结。在20世纪50～60年代中，岩浆热液成矿理论在国内研究工作中仍居主导地位。代表性的有徐克勤等对华南属于不同时代的花岗岩及各自的成矿专属性的认识，郭文魁对中国主要内生金属矿产成矿条件和基本特征的总结。同一时期内也有孟宪民对同生论的倡导，并围绕长江中下游、云南东川等地矿床的同生成因展开了讨论。

1958～1965年间，又有许多新矿产地发现，如金川镍矿和大庆油田的发现引起世人的瞩目。还有甘南铀矿、狼山铜铅锌矿、德兴铜矿、金顶铅锌矿等矿产地的勘查也取得了进展。西藏、内蒙古、甘肃、新疆铬矿找矿工作得到加强。山东、贵州先后找到原生金刚石矿床。1975年，河北任丘发现了特殊的油气藏类型，黄海、东海、南海发现含油盆地。70年代中期，还加强了黄金矿床地质工作，在许多省区找到金矿，发现新类型金矿。在此基础上，提出了中国金矿成因类型和金矿集中区的概念。

1977年以来，地矿工作在调整中发展。重点是开展了成矿区划研究和进行了资源总量预测。先后完成了铁、锰、铬、铜、铅锌、铝、镍、锡、钼、锑、金、铂、铀、磷、硫、钾盐、金刚石等重要矿产的区划远景的研究工作。在后面一轮的固体矿产普查中划分出29个重点片，经过工作在鄂尔多斯、内蒙古、新疆准噶尔和哈密地区、豫陕边境小秦岭、湘南粤北、湘黔边境及三江等成矿远景区都发现了一批值得进一步工作的矿产地。这一时期内，矿床研究的方法手段得到了明显的改善，如先后引进电子探针、扫描电镜、红外吸收光谱、穆斯堡尔谱、核磁共振谱等测试设备。完善了钾-氩、铷-锶、铀-铅、钐-钕、碳等同位素年代方法测定之后，又发展了氢、氧、碳、硫、铅、锶等稳定同位素方法。地质实验测试新技术的应用和地质研究新领域的开拓，使这一时期内矿床类型和矿床理论研究都有了新的进步。

20世纪70年代，不少国家出现了火山成矿作用研究的热潮。我国矿床地质工作者在对长江中下游陆相火山岩中矿床的研究工作中，陈毓川等提出了玢岩铁矿的综合成矿模式。层控矿床研究也受到了普遍的持续的关注，在南岭、秦岭、华北、川黔、甘南、长江中下游等地开展了研究。1982年以来连续三届全国矿床会议中交流了丰富的研究成果。涂光炽主持出版了《中国层控矿床地球化学》。在区域成矿研究方面，从程裕淇等（1973）首先提出铁矿成矿系列开始，随后又综合研究建立了包括各种成因矿床的3大类21个成矿系列。这项工作在后来的成矿区带研究（陈毓川等，1998）中又得到了进一步发展。关于成矿区划研究方面，郭文魁（1987）首先根据中国内生金属矿床的区域分布提出了中国境内存在泛西太平洋成矿域、特提斯成矿域和古亚洲成矿域三大成矿域的看法。陈国达在根据中国地质和成矿特征提出地洼成矿观点之后，更进一步发展为“壳体演化递进成矿”的假说。此外，能够反映这一时期中国矿床研究整体水平的成果还有陈毓川（1993）、裴荣富（1995）对中国矿床成矿模式的总结，涂光炽等（2000）中国超大型矿床研究成果等。总的来看，正如郭文魁先生曾经说过的那样，我国矿床理论研究水平几十年来有了迅速提高，基本上能从追踪国际研究方向，并不断加深对中国区域矿床特色的认识，而发展到目前大体能与国际发展同步。这一时期内，通过参加国际会议，在国内外发表论文等，我们的矿床研究成果在国际交流中已日益受到重视。在新世纪里中国矿床学研究必将会有更大的进步。