第1a讲-成矿规律与成矿预测学

成矿规律与成矿预测学主讲陈永清Email:yqchen@Ⅰ概念●历史●现状

1.1概念

1.1.1成矿规律成矿规律学一词(metallogeny)，是由法国学者L.de.Launay1892年首次提出，早期狭义指金属矿床成因的研究，到20世纪中期开始强调包涵所有矿床形成时空分布规律的研究，目前将metallogeny一词，一般译成成矿规律或成矿学。

对成矿规律学或成矿学的理解，以前苏联学者为代表的Ю.А.毕力

(Ю.А.

Ыилин)和B．H．斯米尔诺夫为代表认为：“结合地球及其大陆、大洋与其间的过渡带、地槽褶皱带与地台和它们所分出的大型地质单元的地质构造与发展历史的分析，来研究金属矿床区域分布规律与形成条件的学(B．И．Cмирнов，1981)。西方地质学者则更多强调矿床成因的研究，如法国学者P．鲁蒂埃(P．Routhier，1979)认为成矿规律是研究矿产富集类型、矿床生态、形成历史和成矿物理化学条件的科学，它是相关学科一个汇合点，基本上指的是矿床学研究的内容。美国1976年版地质辞典中将该词条定义为“研究矿床成因的学科，首先于研究矿床与区域岩石、构造在时间与空间上的关系”。总之，前苏联学者强调地质构造与矿床时空分布规律的研究，而美法学者耍强调矿床成因的研究。成矿规律已不仅仅限于金属矿床而扩大到所有矿床。不难看出，成矿规律学是应用地学理论来研究矿床的形成、时空分布及其演化规律的学科，是指导矿床勘查，进行成矿预测的基础，是经济地质学的一个分支。1.1.2成矿预测成矿预测是根据成矿规律或矿化信息,按一定的方法和程序对不同规模的矿化单元(矿带\矿田\矿体)的产出位置、矿化类型、资源量等的预测。成矿预测通常包括定性预测：概念预测：利用矿床分布的概念模式预测矿床。定量预测：矿床统计预测：根据矿床分布的统计规律预测矿床。前者是后者的基础，后者是对前者的定量化表达。1.1.3成矿规律与成矿预测的关系成矿规律（包括统计性规律）是成矿预测的理论基础.

矿床分布的等距性规律：南美安地斯斑岩成矿带：两两矿床相距80-120km。成矿的专属性规律：基性-超基性岩：Cr-Ni-Co-V-Fe-Pt-Pd

中性岩：Fe-Cu-Pb-Zn

酸性岩：W-Sn-Bi-Mo板块不同类型边界的控矿规律：离散型边界（大洋中脊）会聚型边界（俯冲带）：岛弧：斑岩铜矿弧后盆地：火山块状硫化物矿床1.1.4研究意义以成矿规律为基础的成矿预测工作，是矿床勘查工作创新的基本途径。

(1)使矿床勘查工作建立在对地质规律的研究基础上，就要深入进行成矿分析，总结成矿规律，用成矿规律去指导找矿工作。成矿作用是地质作用的组成部分，工业矿床是有经济意义的特殊的地质体。一切事物都存在于与周围事物有机联系的整体之中，所以要实现找矿工作的新突破，深人研究矿床产出的地质规律是矿产勘查的理论基础。

(2)成矿预测工作的核心是充分利用已经取得的地质信息，对工作矿区已经做过的勘查工作，在预测过程中要进行系统的分析研究，做到实事求是，去粗取精，去伪存真，从感性认识提高到理性认识，正确做出进一步工作的决策。成矿预测工作就是要将在工作过程中对各种地质信息的研究转化为找矿勘查成果。

1.1.4研究意义(3)通过成矿预测工作，实现理论研究和勘查实践紧密结合，成矿预测是地质理论转化为勘查成果的桥梁，通过成矿预测的分析研究，建立潜在矿床与各类地质信息之间的关系，将地质各相关学科的信息综合集成，运用于找矿勘查实践，转化为发现潜在矿床的科学依据。(4)成矿预测使整个勘查工作有理论指导及有目的的实践。成矿预测以现代最新的成矿理论为指导，以模型（成因模型与找矿模型）为工具，通过勘查实践，进行验证，不断提高勘查工作的预见性，从而减少勘查风险，提高勘查效率。1.2分类1.2.1成矿规律分类全球成矿规律：洲际成矿域：古亚洲成矿域特提斯成矿域环太平洋成矿域区域成矿规律：成矿省、成矿带局部成矿规律:矿田\矿床\矿体1.2分类1.2.2成矿预测分类定性预测：概念预测定量预测：统计预测1.3发展历史

1.3.1成矿规律学发展历史成矿规律学的产生与发展，是随矿业开发而应运而生，以18世纪中后期英国的工业革命为代表，人类对矿产资源开发利用的迅猛发展，不得不探讨矿床的形成规律。因此成矿规律学首先与矿床学的形成发展紧密相联。

1847年法国的Eline．De．Beaumont、1901年美国VanHise相继提出热液成矿的理论。

20世纪初，美国人艾孟斯(S．F．Emmons，1904，1909)发表了金属成矿分带的学说，随后鲍文(N．L．Bowen，1915，1928)和瑞典人林格仑(W.Lindgren，1933)继续发展了这一学术思想。1.3发展历史1.3.1欧美

以美、法、加为代表的西方学者在成矿规律研究方面集中在大区域矿床分布规律研究，强调全球对比。如R·鲁蒂埃(1980)《全球成矿规律研究》，综述了区域成矿规律学的主要学派，划分太平洋铜矿带和欧美矿带等，诺布尔(Nobel，1970)对美国西部成矿省的研究，划分了若干金属省，探讨了矿床区域分布规律与地幔的不均匀性有关，彼德森(1972)对南美大陆成矿省的研究，P．拉兹尼卡(Laznicka)“经验成矿规律”的出版(1985)。调研了世界众多矿床，某种程度上反映了20世纪80年代以来的研究成果，在探讨区域矿床分布规律时均引用了板块构造理论。如哈钦森(R．Hutchinson)、西利托(P．Silitoe)、(Jan．Kutina)都在成矿规律上做出卓有成效的研究。1.3发展历史深入典型矿床研究，在此基础上建立矿床模型是近年来西方学者取得大量成果的另一个主要成果，并在指导矿床勘查中发挥重要指导作用。1980年加拿大地学杂志开设矿床模式讲座。加拿大地质调查所R．L．Erickson(1982)发表了48个矿床成因模式的系统资料，在1984年列入国际地科联(IUGS)国际对比项目，随后出版了一系列专著，如美国的D．P．Cox、D．A．Singer的《矿床模式》(1986)、F．M．Vokes的《矿床模式》(1986)。并在苏丹、菲律宾、巴西和中国等地举行了专题讨论会。国际矿床成因协会(IAGOD)也开展了相关的研究。1.3发展历史1.3.2

前苏联

前苏联和俄罗斯学者，对成矿规律学形成一个独立的分支学科，起着决定性的作用。十月革命以后的苏联对地质和矿产勘查给予特殊重视，开展空前大规模的系统研究。20世纪40年代C．C．斯米尔诺夫(C．C．

Cмирнов)对硫化矿体氧化带和热液矿床脉动分带学说的研究，出版了“论太平洋成矿带”专著(1946)。Ю.А.

Ыилин毕力宾(Ю.А.

Ыилин)20世纪40～50年代，编著了前苏联广大地区的成矿规律图，并建立了地槽一地台大地构造、岩浆一热液成矿分析系统理论，继而B．M．斯米尔诺夫，A．B．谢格洛夫(Шеглов)等在区域成矿和分矿种的成矿规律方面做了大量的工作，发表一系列专著。如谢格洛夫的《成矿分析原理》(1980)、B．H．Котляр的《成矿规律学和成矿预测》(1983)。实现了成矿规律学、摆脱了依附于矿床学，而成为一个独立的分枝学科。逐步完善了自己的理论体系和研究方法。1.3发展历史1.3.3中国(1)在区域地质调查和大规模矿产勘查的基础上，科学地划分我国的重要成矿区带

20世纪80年代中期郭文魁院士主编了《1：400万中国内生金属成矿图说明书》。他在该书中分析了内生金属成矿条件，划分了成矿域、成矿省和成矿区带，总结了内生金属矿床的成矿规律。

1979年～1985年原地矿部在全国范围内开展了系统的成矿区划工作，优选出我国24个重点找矿区带.1992年～1994年又开展了第二轮成矿区划工作，其成果集中反映在陈毓川院士主编的《中国主要成矿区带矿产资源远景评价》(1999)专著中。将我国的矿产资源分布划分为古亚洲、滨西太平洋、秦祁昆、特提斯一喜马拉雅五个成矿域，每个成矿域由若干个重要矿带组成，初步查明了我国各类矿床不均匀分布的规律。这将为我国中长期的资源勘查决策，提供了科学依据，也决定了我国矿业发展总体格局。1.3发展历史

(2)在典型矿床研究基础上，建立了反映我国特色的成矿模式

20世纪70年代以来，世界各国重视各类成矿模式的研究，是成矿规律研究的重要进展之一。我国学者郭文魁、涂光炽、宋叔和、程浴淇、陈毓川院士等在建立我国各类重要矿床的成矿模式工作中做出了重要贡献。如郭文魁等编著的《某些金属矿床的原生分带及其成因问题》(1963)，赣南粤北石英脉型黑钨矿“五层楼”垂直分带模式(1966)；程浴淇等成矿系列理论的提(1979)，直到1990年陈毓川等汇编了二卷《矿床成矿模式选编》。他们对成矿模式的研究大致与国际上该方面研究同时进行。我国成矿模式的研究及矿床类型划分又提高到一个新的理论高度。1.3发展历史

(3)建立并完善了成矿分析理论

纵观世界有关区域成矿分析的理论，在我国都有著名学者从事有关方面的研究。如黄汲清院士有关大地构造多旋回成矿的理论。陈国达院士对地洼区的成矿规律研究，其成果得到世界的公认。同时还有一批创新性的成果，即李四光院士的地质力学分析理论和方法、构造体系的控矿规律研究，程浴淇、陈毓川院士的成矿系列理论，赵鹏大院士的地质异常理论和王世称教授的综合信息成矿预测理论等，都对我国成矿规律研究起着重要指导作用。1.3发展历史

(4)发展了反映我国特色的成矿理论

随着矿床学研究大量资料的积累，研究技术方法的改进和领域的扩大，联系我国实际，成矿理论得到飞跃和发展。

1989～1994年出版了三卷专著《中国矿床》，大体反映了我国矿床学的研究水平。

20世纪60年代初在岩浆热液占主导地位时，孟宪民教授论述了同生成矿学说(1963)，叶连俊院士提出“外生矿床陆源汲取成矿论(1963)”。岩浆热液、层控、火山成矿理论都得到很大发展。如郭文魁、徐克勤院士对我国南方钨锡和有色金属内生矿床研究，花岗岩的成矿专属性及与多种内生金属矿床关系研究。用同生、层控、火山和多成因观点对我国Fe、Cu、Pb、zn、Hg、sb等矿床进行了深入研究，特别是涂光炽院士提出矿床多成因、多来源、多阶段成矿观点的提出，将我国的矿床研究提高到一个新的理论高度。深入开展了矿质来源、成矿时代及成矿演化、成矿系列等方面研究，受到了世界同行的赞赏。新的测试技术方法广泛应用，积累了大量的地质数据(包括文图资料)为我国的成矿规律研究奠定了坚实的基础。1.3发展历史1.3.2成矿预测学发展历史成矿预测研究的历史与人类进行矿产勘查的历史紧密联系。而且随找矿难度的增大，愈来愈显示其对勘查工作的重要指导作用。前苏联在预测理论和方法中强调建造分析理论的应(Рундквист等，1978，1983，1986)。另一方面提出“预测普查组合”(简称ппк)，在预测中渗入经济管理方面的内容，成为成矿带和成矿区的预测到远景地段的评价一种先进的工艺流程，是按勘查工作过程循序渐进的原则，是将勘查阶段、方法、标志、对象结合为一体的原则，可以缩短勘查周期，提高工作效率。将矿产预测、普查和地质经济评价视为统一的系统(A．И．Kливцов，1982)，前苏联曾作为经验予以推广。

1.3发展历史

西方的成矿预测工作不及前苏联工作系统。美国、加拿大、印度等在20世纪50年代末开始大区域成矿规律图和预测的工作，到1972年加拿大召开的24届国际地质大会上，成矿学和成矿预测已经引起人们的高度重视，澳大利亚就编制了1：500万成矿图。法国学者P．鲁蒂埃出版了《未来的金属到何处找》等重要论著。西方的成矿预测有自己的特色，特别是应用板块构造观点从全球构造背景出发，指导太平洋成矿带铜、钼、金等矿床在预测方面取得了突破，在建立成矿模式研究方面取得重要进展；尤其是统计预测，进行资源定量评价，西方进行得系统而深入，它是以成矿规律为基础，以数理统计学为手段，以计算机为工具，进行区域矿产资源评价，进行小比例的成矿预测。

1957年M．A．阿莱斯(Allais)较早提出预测单元中矿床数服从泊松分布的模型。1965年D．P．哈理斯(Harris)应用判别函数建立矿产资源量同产出地质环境间的定量关系数学预测模型，继而提出多元统计评价和主观概率评价模型。1974年加拿大F．P．阿格特伯格(Agterberg)建立矿产资源定量预测的逻辑模型即为代表。1975年开始执行国际地质协调计划(IGCP)第98项即“资源评价中的计算机应用标准”，对已形成的区域价值估计法、体积估计法、丰度估计法、德尔菲估计法、矿床模型法五种预测方法进行推广。美国较早开始本土和阿拉斯加矿产资源评价和铀矿、油气资源评价计划。

美国”三部式”矿产资源评价1.3发展历史1.3.1中国

我国的成矿预测工作开展得很早，但系统深入的专门研究应是近30年的工作，如20世纪60年代赣粤对石英脉型黑钨矿的深部预测和云南个旧对锡矿的预测，继而采用地质力学理论对许多矿区进行了预测。进入70~80年代长江中下游鄂东和江西九江一瑞昌，安徽铜陵地区进行了矿区大比例尺以预测隐伏矿体为目的的深入研究。成矿系列成矿预测综合信息成矿预测地质异常-”三联式”成矿预测1.4发展趋势1.4.1深入区域性成矿规律的研究

成矿规律研究的核心问题是矿化不均分布律，从而进行正确的勘查选区决策，尽快筛选出有矿和无矿地区。尽力做到一开始将注意力集中在找矿潜力大的远景区内。矿床产出于一定地质环境，不同地质环境的成矿地质特征各异，它们反映在地质条件，矿床类型等各个方面。成矿规律研究首先是成矿区域地质背景的分析，严格讲世界没有一个完全相同的矿床，但要善于分析对比，掌握共性和个性，成矿预测的基本方法是类比基础上的求异，后者更强调区域性特征的研究。地球科学本身具有强烈的区域性特征，因地球各个部位、圈层都是不均匀的，相似性是相对的，区域不均匀性是绝对的，现在所建立的各种成矿模型都是相对的。在应用时要紧密联系区域实际，方可获得实际效果。力争通过我国的区域成矿规律研究，揭示新规律，提出新概念，建立新模型，发展新理论。1.4发展趋势1.4.2从中小比例尺二维预测研究向大比例尺三维立体预测发展

小比例尺一般指1：20万比例尺以下，工作范围较大，研究的重点更侧重于地质基础，对战略选区的决策起决定性作用。大比例尺(一般指1：5万比例尺以上)工22作范围有限，重点是工业矿床的追索圈定，成矿规律研究的重点是工业矿体局部富集的查明，有更大的难度，与勘查工作的结合更为紧密。将要更多的应用概率统计科学方法，同时更深入地研究成矿机制和影响矿床规模的各种因素，并进行定量评价。1.4发展趋势1.4.3重视大型、超大型矿床形成规律和新矿床类型预测

涂光炽院士(1989)在综台国内外超大型矿床的形成和分布规律时指出，有关超大型矿床的分布规律和形成机制，不可能用几个简单模式进行概括。在空间分布上，部分超大型矿床多为点型分布，反映了形成条件的特殊性；物质成分上往往是多元素组合，如我国的柿竹园、白云鄂博、奥林匹克坝均为成分复杂的多元素组合；超大型矿床往往具有多种成矿作用叠加的特点，如柿竹园具有矽卡岩成矿作用、云英岩成矿作用、岩浆期后脉状成矿作用的彼此叠加。白云鄂博是稀土、沉积铁矿受到后期岩浆热液和变质作用的叠加改造。同生构造的存在是超大型矿床形成的另～重要因素，同生构造的活动与矿液的液源供给相耦合，才能形成巨量矿质的堆积；对于沉积和层控矿床而言，热水盆地的沉积作用对超大型矿床形成起着重要的控制作用。同时指出了在我国进行超大型矿床的寻找有利和不利等条件。