Question

　成矿省演化与成矿

Answer 1

1）研究现状

金属成矿省的概念自20世纪20年代提出以来，已经历许多修正和补充。早在50年代，世界上很多学者，如Smirnov、Hutchinson等即已开始重视地质历史演化与成矿问题并发表了大量论著。特别是在第26届国际地质大会提出“金属集中区”，1989年在第28届国际地质大会上将地质历史演化与成矿作用列为专题讨论，一些国际知名矿床学家对“成矿省演化”、“成矿作用发生-发展-继承-转化轮回”、“锡矿床的地质历史演化”、“前寒武纪矿床在地质历史中矿化型式趋向”等问题作了论述，为从全球地质论述矿床形成的时、空分布规律提供了理论基础。1992年第29届国际地质大会设置了“金属成矿省演化讨论会”，会上除对隐生宙到显生宙的不同地域、不同时期金属成矿省演化作了深入论述外，还就“金属成矿省类型”作了探讨，为金属成矿省在大范围内进行类比及矿产的寻找与预测提出了新思路，例如近年俄罗斯与南非学者合作对比了西伯利亚地台周缘活动带和南非凯普瓦尔（Kaapwaal）克拉通南缘活动带，结果发现此两带虽然远隔万里，但从克拉通向其边缘，自老至新都出现了极为相似的由基性-超基性到花岗岩类和碱性岩的岩浆建造及其成矿演化规律，从而相互补充了找矿方向，扩大了成矿远景。第30届国际地质大会又将“地质历史中成矿省演化”列为专题讨论会之一。金属成矿省研究的指导思想从以往仅在一定地质构造单元内以其一定成矿特征（矿种或矿床类型）标定一个成矿省及其规律的做法，发展为随地质历史推移探讨在开放体系中壳-幔相互作用和成矿作用非平衡态的动态成矿过程，并研究它在一定“成矿构造场”内出现相对平衡态时而形成的金属成矿省的活动论新概念。在大会专题讨论中以中国华北陆台北缘及其北侧成矿带的研究为实例，提出金属成矿省已由过去在大地构造背景上圈定不同类型矿床来划分成矿区带的静态方法，发展为从地质历史演化分析入手，深化研究（背）“景”、（成矿）“场”、（成矿）“相”和（矿）“床”4个成矿等级体制耦合性规律的动态方法。提出了“时间维”造成“空间维”，或者说“金属成矿省演化”是一切成矿因素的“函数”的新思维。这是对近百年的金属成矿省传统概念的新发展。第30届国际地质大会还提出了一些重要的认识，如对保存完整的非洲古陆块特殊成矿性演化提出了新的看法：认为滨西北太平洋成矿带和两类与花岗岩有关的矿床的成矿时代是由侏罗纪到现代，成矿演化发生在陆缘环境，主要是夕卡岩型-斑岩型-石英脉型矿床，在岛弧环境主要是黑矿型矿床；分析了古亚洲天山造山带构造成矿动力特征和成矿史。不少国家和地区，如蒙古、芬兰、中国、俄罗斯等，根据各地区的成矿条件提出了不同的成矿演化特征。以俄罗斯学者为主提出了前寒武纪断代的动力环境的排序与成矿问题；认为单独的超大型岩浆型铜-镍硫化物矿床是与大量岩浆流有关的局部硫化物富集作用造成的，这类矿床的时空演化应以硫化物从早期到晚期和局部空间的富集为主。中国自80年代初开展了成矿远景区划工作，制定了成矿区带划分原则与工作方法，同时对一些成矿区带如南岭、长江中下游、华北地台北缘、三江（金沙江、澜沧江、怒江）和秦巴地区开展了重点研究，其研究程度可与阿尔卑斯、阿巴拉契亚和科迪勒拉等世界知名成矿区（带）相媲美。这些研究成果都在不同程度上涉及成矿省演化。

2）研究内容

Bateman提出成矿省是一个矿化相对丰富的地区，并有一种矿床类型相对占有优势。Petrascheck（1965）认为一个成矿省的矿床至少在矿物组成、类型、样式和成矿时代上有关系。金属成矿省的最主要内涵是不同金属成矿“组成”（component）和不同“组成”在其中的分布与结构。大多数学者认为，每一个“组成”实际上是成矿作用在开放系统非平衡态演化中产生了相对平衡态，构成了最有利成矿的时空域的产物。例如中国有色金属之乡的南岭成矿区发生了6次较大范围的成矿作用，这6次振荡成矿作用也就是6次相对平衡态构成的最有利成矿的时空域的反映。因此，研究成矿作用中平衡态形成环境和时空分布是科学地认识金属成矿省内部演化的重要内容。裴荣富等（1994a）认为，控制金属成矿作用平衡态产生的成矿省的内部结构及其演化通常是按不同级次发展的。第一级次是控制重大地质事件和热事件产生的成矿地质构造背景（tectonic setting），简称“景”。第二级次是由地质的、构造的、岩石的、地球物理和地球化学的综合控矿因素有利组合而形成的“成矿构造场”（metallotect convergence），如板块会聚带是大量矿床产出与分布的场所，当其发生异常有利组合时，可形成“异常成矿构造场”（exceptional metallotect convergence），它将是特大型矿床发生成矿偏在性（metallogenic preferentiality）的重要原因。此级简称之为“场”。第三级次是由矿物共生（mineral paragenenis）和矿物共生组合（mineral association）达到一定的物、化条件相对平衡时而构成的金属成矿相，此级简称之为“相”。第四级次是矿床，它是金属成矿省中成矿作用演化的最后体现，此级简称之为“床”。上述“景、场、相、床”4个等级体制（ranking system）的建立将反映金属成矿省内涵的层次、排序和演变过程的相互关系，使金属成矿省划分与研究在演化的基础上又赋予成矿地质的动态系统控制内容。这4个等级体制形成的完善程度及其相互间关系将以它们之间叠置出现的程度即耦合梯度（coupling gradient）来衡量，并作为评价或预测成矿远景区的依据。通常若其耦合梯度较陡，即4个等级体制密切叠置，则可能出现大矿；反之，则仅出现中、小型矿床。

成矿省的研究是以成矿年代的确定为其重要基础，成矿年代学是认识金属成矿省演化的计时钟。它除了结合矿床特征进行科学取样和矿物学与测试方法研究外，更重要的是研究矿床的成因和成矿作用的演化规律。近年来，随着测试技术方法（如矿物流体包裹体的同位素年代测定、Re-Os法测定年代技术等）和矿床地质（如矿物互边结构关系确定和矿物共生组合序次的研究等）研究的深入使成矿年代学研究有了很大的发展，并对矿床认识有了新的评定（裴荣富等，1994a）。

3）展望与研究方向

金属成矿省的地质历史演化是成矿学中的老问题，但近百年来又有了新发展，关键的问题不是过去的从成矿的“空间”上看“时间”，而是“时间”的演化造就了“空间”成矿，即没有“时间的推移”，就没有现在的成矿“空间”。概念的不同对深化认识和评价超大型矿床具有十分重大的意义。

金属成矿省（区带）的演化，在克拉通、造山带、大陆边缘带和一个国家（地区），以及地质历史的断代和一个矿床本身，都具有随时间迁移而演化的历史；脱离成矿史分析是很难正确地认识成矿区带的成矿作用以及进行对比和评价的。从第30届国际地质大会提交的大量研究实例可见，金属成矿省的地质历史演化是今后成矿学研究的重要发展方向。

金属成矿省应重点研究下列内容：①成矿构造背景，主要从地质历史演化研究不同时期区域构造的交汇样式、相互作用强度和彼此影响的范围，探讨构造演化的动力机制，提出有利“成矿构造场形成的背景和条件”；②“成矿构造场”，主要研究“成矿构造场”中综合控矿因素的有利组合和汇聚机制，尤其是突出研究其中“金属成矿相”的形成、分布与结构，阐明它形成的最有利时空域；③成矿地质事件，重点研究事件过程和跨区域或跨壳层传递的不连续性，为判断事件的存在及其性质提供依据；④成矿年代，主要对有代表性矿床，在其矿物共生序次定性研究基础上，进行各种方法的测年，同时还要依据地质体相互关系作为成矿年代确定的佐据，建立金属成矿省区域成矿计时钟（metallogenic time table）；⑤选择有代表性的成矿省进行立典研究，编制不同比例尺的金属成矿省的四维成矿分带图；依据成矿与构造的统一性和地质历史演化中动态成矿新概念，编制新的四维成矿分带图，并在此基础上进行新一轮成矿远景区预测。这种成矿预测新思维是对地质勘查工作的重大贡献。