地矿前沿
瞄准四大矿集区进行深边部找矿
作者:国土资源报记者 滕艳 资源所 徐丛荣
发布时间:2011-05-04
近日，中国工程院院士裴荣富提出，在当前国内大力开展西部地质大调查的同时，应在东部开展深部构造作用与大型矿集区的形成及老矿—危机矿山的找矿研究。应瞄准四大矿集区，加强深部成矿构造作用（过程）与表壳成矿响应的研究。这不仅是对西部地质工作的有利支持，也是落实新机制，实施“358”行动，开展东部矿产资源持续发展的重要举措，对国家全面发展矿业具有重要的经济意义。
深部是成矿发动的引擎，表壳响应是成矿温床，两者必须耦合才能成矿
目前，地质找矿工作的难度越来越大，浅表矿越来越少，向深部找矿是必然趋势。裴荣富表示，深部找矿不能只讲深度，不仅仅是1000米或2000米深度找矿的问题，必须同时强调深部成矿的地质内涵和技术经济外部条件。
“不论成矿有多大深度都必须技术经济效益可行，否则只能探不能勘。投入大量工作量仅是‘呆’矿，这是合理勘探规程所不允许的。”裴荣富说，“其次，还应对已发现的矿进行合理勘查，应加强深部成矿构造过程与表壳成矿响应的研究。深部构造作用是发动成矿的引擎，表壳响应是成矿温床，两者必须耦合（响应）才能成矿。一般耦合成中小矿，最佳耦合成大型—超大型矿。”
裴荣富介绍，深部构造作用（过程）与大型矿集区的形成及超大型矿床的发现和寻找是当代国际上对成矿地质学研究的热点。近百年来，全球对矿产资源进行了大量勘查，成矿学研究的百年实践经验、矿产资源持续发展的趋势都使得人类从赋存在浅表矿产的寻找逐渐向深部探索。
“根据近年来国内外大量的矿产勘查和研究成果，尤其是通过国际地质对比计划IGCP-354《岩石圈超巨量金属工业堆积》和《地球深部构造和岩石圈金属富集及地球动力学研究》等项目，初步证实深部找矿是大有前景的。”裴荣富说，“形成矿集区的初始物源、再生物源和直接物源都是通过深部构造过程衍生的，为此，目前急需解决深部构造作用与成矿的理论和新的找矿技术方法问题。”
选择四大矿集区做重点、系统研究
裴荣富建议选择四大矿集区作系统研究，即：江西铜厂—金山—银山Cu-Au-Ag矿田、永平—冷水坑Cu-Pb-Zn-W矿田、福建紫金山—五子骑龙Au-Cu-W矿田、广东玉水Cu-Pb矿田作为重点研究区。
“研究区重点选在扬子和华夏两陆壳对接带钦杭成矿带的赣东北怀玉山和赣闽交界的武夷山及其毗邻的赣南地区，面积约25000平方公里。”裴荣富说，“该地区是长江中下游坳陷Fe-Cu-Au-Ag成矿带、南岭断隆W-Sn、稀有金属成矿区和东南沿海裂陷火山侵入岩Cu-Au-Ag-Pb-Zn成矿带三个成矿区带混合成矿的接合部。”
据裴荣富介绍，四个研究区在地质构造背景上，属下扬子陆块的怀玉山古变质地体、华夏陆块的武夷山古变质地体、赣南加里东褶皱带和浙闽裂陷火山岩带，以及绍（兴）—衡（阳）、鹰（潭）—安（远）、政（和）—大（埔）三大穿壳断裂及其配套的大量断裂构造—岩浆系统发育地区。这一成矿系统包括深部壳—幔不同步运动的构造圈热侵蚀作用下，陆壳根入地幔和古太平洋消减捕获多源复合的丰富物源，并能在地球离极和离心双重动力作用下与表壳“行、列、汇”控矿构造样式响应而达到最佳耦合，从而形成德兴—银山、永平—浦城、会昌—上行和永安—梅州四大矿集区。
“四大矿集区目前已知有超大型矿床6处，有准超大型矿床4处，具有矿床产地数量多、密度大、成区、成带分布和具有一定成因联系形成一组矿床的成矿系列产出的特点。特别应该指出的是，目前该区已勘查的近50个不同类型矿床中，几乎全部控制在地表以下500米以内的成矿浅带（0~1 千米），而成矿中带（1千米~2千米）和深带（2千米~3千米）还未进行任何勘查和成矿探索的研究工作。”裴荣富说，“成矿浅、中、深带的深度是根据成矿矿物的形成温压条件与具体深度温压的比对以及表壳地体韧脆性应变点而不确定的，各个不同地区不完全一样。据此，怀玉山—武夷山这一多构造体系相汇合的接合部，不仅具有多成因成矿的有利成矿条件和资源远景，更重要的是，逐步向深部探索研究其深部优越的成矿地质条件，对发现Cu、Au、Ag、W、Sn和稀有金属新产地，具有重要意义。（以上两段请仔细帮看一下，比较拗口。）
8项关键科学问题作为主攻方向
“在上述重点研究地区，已有研究程度相对比较高。”裴荣富表示，“在这些地区不能作一般性总结和对已有资料的再开发，更不能作重复工作，甚至高水平重复也不可取，必须在总结多年勘查和研究工作实践认识的基础上，找出突破性的关键科学技术问题作为主攻研究内容。”
为此，他提出应将8项关键科学问题作为主攻方向：
一是研究选区的“景、场、相、床”四个等级体制在统一成矿框架中的耦合机制。四个等级体制成矿是指成矿背“景”、控矿“场”、流体“相”和有利金属卸载温“床”。以往对每一级均作过很多研究，甚至很深入的研究，可是多忽略了它们必须耦合才能成矿，不耦合不成矿，一般耦合成小矿，最佳耦合才能成大矿，但最佳耦合的机率非常小，如能解决其耦合机制，将是关键科学问题的突破。
二是测制跨越浙闽裂陷火山岩带、赣南加里东褶皱带、华夏陆块的怀玉山—武夷山地体至扬子陆块的走廊式宽带区域成矿大断面2~3条，结合地学大断面和已有的及少量新测的地震反射波、大地电磁、重力梯度、地温等数据，探讨深部构造作用及含矿信息。这是解决深部构造过程发现成矿“引擎”的关键科学问题。
三是开展深穿透包括地气、汞量等勘查地球化学研究，并在已有区域化探扫面基础上，结合物源供应量及成矿元素的地质—地球化学行为，综合研究元素不同含量在地球化学背景场上的逐步浓集轨迹。这是探讨成矿元素迁移聚集的科学关键问题。
四是研究背景构造—控矿构造—成矿构造的动态演化过程，即构造的成因。主要搜集区域内超壳断裂及其配套断裂系统在表壳内形成侵入接触构造体系和“行、列、汇”控矿构造样式的组合规律，特别应重视流体流受偏流理论制约，形成涡流及成矿锅状构造的可能部位，这是控制大矿形成的关键问题。
五是大量研究与成矿有关岩体冷却速率及其热效应，冷速率与热效应反相关，热效应与成矿正相关，结合对高热花岗岩的综合分析，探讨成矿强度及其影响围岩应变率和韧—脆性转变点的温压和相应的深度。这是从岩体冷速率和应变率来解决与之有关成矿深度的新“认知”。
六是研究流体流的类型、路径和系统及其对含矿物质的传输和卸载机制，探讨成矿内因。研究区内四个矿集区的内部结构及其不同规模矿床的配置规律，应用从“时间维造就空间维”的演化成矿学观点，对其中代表性矿床进行初始成矿、成矿高潮、成矿结束和成矿跨度及其与代表性矿床储量相对丰度相关关系的研究。这是探讨成矿频率和强度的关键科学问题。
七是对极端条件下物质的性质和运动规律的地球化学动力学研究，即对物质进行超高温高压的原位波谱和X光等方法直测，实现深部物质进入表壳的地球化学动力学模拟。
八是进行地质与技术经济可行性两者的“双控论”和“合理域”研究，从理性和技术经济外部条件综合认识上，为区内开展矿产资源调查评价和矿产合理勘查提出决策支持系统。
应尽快从理论上突破，扭转当前就矿找矿的短期效应，为东部解决危机矿山找矿作出示范
裴荣富介绍，我国应用相应成矿理论在国内老矿山发现新区已有大量的实践经验。如，应用成矿系列理论，在辽宁杨家仗子矽卡岩型钼矿的外围发现兰家伙沟斑岩型铜矿。应用不同成因矿床构建环境转化的巴尔干成矿模式，在辽宁八家子矽卡岩型Pb-ZN-Ag矿的外围，发现吴家屯沉积岩容矿Mn-Pb-Zn-Ag矿；在湖南水口山矽卡岩型Pb-Zn矿床的外围，发现康家湾碳酸盐岩容矿Au-Ag-Pb-Zn矿，在德兴斑岩铜矿和青城子热液型铅锌矿的外围，发现沉积容矿的金矿。在国外，根据共岩浆补余分异理论，在美国Climax斑岩钼矿床中发现多期岩体成矿的Handerson大型钼矿床等。
裴荣富表示，要对这些找矿经验进行总结。通过在代表性地区进行等级体制成矿研究的基础上，应用地、物、化综合的新技术方法，包括遥感、大地电磁、卫星磁测、重、磁、电导率成像、地震反射波、地温等测量数据和深穿透等勘查地球化学方法的地质解释，探讨地球圈层互动不谐调运动的地动力作用、引发构造圈热侵蚀和爆发强烈构造—岩浆作用及其与表壳“行、列、汇”控矿响应的最佳耦合机制。
“四大矿集区地处中国东部工业发达区，急需矿产资源的支撑，但建国以来的绝大部矿山均已进入老年和危机。因此，应尽快从理论找矿作出重大突破，从而扭转当前就矿找矿的短期效应，为东部解决危机矿山找矿作出示范。”裴荣富说。
根据已有的研究，他对四个重点矿田范围内预期的发现进行了介绍：
江西德兴铜厂外围除铜厂、富家坞和朱砂红三处矿床外，预期可能发现多期多处类似金山金矿等新的矿床，其深部也可能预期发现黄铁矿型铜金矿；在江西银山复脉带Pb-Zn-Cu-Au-Ag矿床的深部有可能发现铜厂型斑岩铜矿床；在江西冷水坑斑岩Pb-Zn-Ag矿床深部预期可发现黑矿型块状硫化物矿床，以及永平式块状黄铁矿型铜矿床。
在福建紫金山复脉带Au-Cu矿床的外围或深部可以发现斑岩型铜矿床，很有可能发现新的紫金山火山机构。在福建行洛坑斑岩型钨矿床和江西岩背斑岩型锡矿床外围可能发现多期多处新的斑岩型矿床。
“在当前国内大力开展西部地质大调查的同时，在东部开展深部构造作用与大型矿集区的形成及老矿—危机矿山的找矿研究，不仅是对西部地质工作的有利支持，也是对开展东部矿产资源持续发展的重要举措。”裴荣富说，“这是为实施‘358’行动，实现‘3年有重大进展，5年有重大突破，8年重塑地质矿产勘查开发格局’的宏伟目标，作出新的规划和更为合理的布局，对国家全面发展矿业具有重要经济意义。”
深部是成矿发动的引擎，表壳响应是成矿温床，两者必须耦合才能成矿
目前，地质找矿工作的难度越来越大，浅表矿越来越少，向深部找矿是必然趋势。裴荣富表示，深部找矿不能只讲深度，不仅仅是1000米或2000米深度找矿的问题，必须同时强调深部成矿的地质内涵和技术经济外部条件。
“不论成矿有多大深度都必须技术经济效益可行，否则只能探不能勘。投入大量工作量仅是‘呆’矿，这是合理勘探规程所不允许的。”裴荣富说，“其次，还应对已发现的矿进行合理勘查，应加强深部成矿构造过程与表壳成矿响应的研究。深部构造作用是发动成矿的引擎，表壳响应是成矿温床，两者必须耦合（响应）才能成矿。一般耦合成中小矿，最佳耦合成大型—超大型矿。”
裴荣富介绍，深部构造作用（过程）与大型矿集区的形成及超大型矿床的发现和寻找是当代国际上对成矿地质学研究的热点。近百年来，全球对矿产资源进行了大量勘查，成矿学研究的百年实践经验、矿产资源持续发展的趋势都使得人类从赋存在浅表矿产的寻找逐渐向深部探索。
“根据近年来国内外大量的矿产勘查和研究成果，尤其是通过国际地质对比计划IGCP-354《岩石圈超巨量金属工业堆积》和《地球深部构造和岩石圈金属富集及地球动力学研究》等项目，初步证实深部找矿是大有前景的。”裴荣富说，“形成矿集区的初始物源、再生物源和直接物源都是通过深部构造过程衍生的，为此，目前急需解决深部构造作用与成矿的理论和新的找矿技术方法问题。”
选择四大矿集区做重点、系统研究
裴荣富建议选择四大矿集区作系统研究，即：江西铜厂—金山—银山Cu-Au-Ag矿田、永平—冷水坑Cu-Pb-Zn-W矿田、福建紫金山—五子骑龙Au-Cu-W矿田、广东玉水Cu-Pb矿田作为重点研究区。
“研究区重点选在扬子和华夏两陆壳对接带钦杭成矿带的赣东北怀玉山和赣闽交界的武夷山及其毗邻的赣南地区，面积约25000平方公里。”裴荣富说，“该地区是长江中下游坳陷Fe-Cu-Au-Ag成矿带、南岭断隆W-Sn、稀有金属成矿区和东南沿海裂陷火山侵入岩Cu-Au-Ag-Pb-Zn成矿带三个成矿区带混合成矿的接合部。”
据裴荣富介绍，四个研究区在地质构造背景上，属下扬子陆块的怀玉山古变质地体、华夏陆块的武夷山古变质地体、赣南加里东褶皱带和浙闽裂陷火山岩带，以及绍（兴）—衡（阳）、鹰（潭）—安（远）、政（和）—大（埔）三大穿壳断裂及其配套的大量断裂构造—岩浆系统发育地区。这一成矿系统包括深部壳—幔不同步运动的构造圈热侵蚀作用下，陆壳根入地幔和古太平洋消减捕获多源复合的丰富物源，并能在地球离极和离心双重动力作用下与表壳“行、列、汇”控矿构造样式响应而达到最佳耦合，从而形成德兴—银山、永平—浦城、会昌—上行和永安—梅州四大矿集区。
“四大矿集区目前已知有超大型矿床6处，有准超大型矿床4处，具有矿床产地数量多、密度大、成区、成带分布和具有一定成因联系形成一组矿床的成矿系列产出的特点。特别应该指出的是，目前该区已勘查的近50个不同类型矿床中，几乎全部控制在地表以下500米以内的成矿浅带（0~1 千米），而成矿中带（1千米~2千米）和深带（2千米~3千米）还未进行任何勘查和成矿探索的研究工作。”裴荣富说，“成矿浅、中、深带的深度是根据成矿矿物的形成温压条件与具体深度温压的比对以及表壳地体韧脆性应变点而不确定的，各个不同地区不完全一样。据此，怀玉山—武夷山这一多构造体系相汇合的接合部，不仅具有多成因成矿的有利成矿条件和资源远景，更重要的是，逐步向深部探索研究其深部优越的成矿地质条件，对发现Cu、Au、Ag、W、Sn和稀有金属新产地，具有重要意义。（以上两段请仔细帮看一下，比较拗口。）
8项关键科学问题作为主攻方向
“在上述重点研究地区，已有研究程度相对比较高。”裴荣富表示，“在这些地区不能作一般性总结和对已有资料的再开发，更不能作重复工作，甚至高水平重复也不可取，必须在总结多年勘查和研究工作实践认识的基础上，找出突破性的关键科学技术问题作为主攻研究内容。”
为此，他提出应将8项关键科学问题作为主攻方向：
一是研究选区的“景、场、相、床”四个等级体制在统一成矿框架中的耦合机制。四个等级体制成矿是指成矿背“景”、控矿“场”、流体“相”和有利金属卸载温“床”。以往对每一级均作过很多研究，甚至很深入的研究，可是多忽略了它们必须耦合才能成矿，不耦合不成矿，一般耦合成小矿，最佳耦合才能成大矿，但最佳耦合的机率非常小，如能解决其耦合机制，将是关键科学问题的突破。
二是测制跨越浙闽裂陷火山岩带、赣南加里东褶皱带、华夏陆块的怀玉山—武夷山地体至扬子陆块的走廊式宽带区域成矿大断面2~3条，结合地学大断面和已有的及少量新测的地震反射波、大地电磁、重力梯度、地温等数据，探讨深部构造作用及含矿信息。这是解决深部构造过程发现成矿“引擎”的关键科学问题。
三是开展深穿透包括地气、汞量等勘查地球化学研究，并在已有区域化探扫面基础上，结合物源供应量及成矿元素的地质—地球化学行为，综合研究元素不同含量在地球化学背景场上的逐步浓集轨迹。这是探讨成矿元素迁移聚集的科学关键问题。
四是研究背景构造—控矿构造—成矿构造的动态演化过程，即构造的成因。主要搜集区域内超壳断裂及其配套断裂系统在表壳内形成侵入接触构造体系和“行、列、汇”控矿构造样式的组合规律，特别应重视流体流受偏流理论制约，形成涡流及成矿锅状构造的可能部位，这是控制大矿形成的关键问题。
五是大量研究与成矿有关岩体冷却速率及其热效应，冷速率与热效应反相关，热效应与成矿正相关，结合对高热花岗岩的综合分析，探讨成矿强度及其影响围岩应变率和韧—脆性转变点的温压和相应的深度。这是从岩体冷速率和应变率来解决与之有关成矿深度的新“认知”。
六是研究流体流的类型、路径和系统及其对含矿物质的传输和卸载机制，探讨成矿内因。研究区内四个矿集区的内部结构及其不同规模矿床的配置规律，应用从“时间维造就空间维”的演化成矿学观点，对其中代表性矿床进行初始成矿、成矿高潮、成矿结束和成矿跨度及其与代表性矿床储量相对丰度相关关系的研究。这是探讨成矿频率和强度的关键科学问题。
七是对极端条件下物质的性质和运动规律的地球化学动力学研究，即对物质进行超高温高压的原位波谱和X光等方法直测，实现深部物质进入表壳的地球化学动力学模拟。
八是进行地质与技术经济可行性两者的“双控论”和“合理域”研究，从理性和技术经济外部条件综合认识上，为区内开展矿产资源调查评价和矿产合理勘查提出决策支持系统。
应尽快从理论上突破，扭转当前就矿找矿的短期效应，为东部解决危机矿山找矿作出示范
裴荣富介绍，我国应用相应成矿理论在国内老矿山发现新区已有大量的实践经验。如，应用成矿系列理论，在辽宁杨家仗子矽卡岩型钼矿的外围发现兰家伙沟斑岩型铜矿。应用不同成因矿床构建环境转化的巴尔干成矿模式，在辽宁八家子矽卡岩型Pb-ZN-Ag矿的外围，发现吴家屯沉积岩容矿Mn-Pb-Zn-Ag矿；在湖南水口山矽卡岩型Pb-Zn矿床的外围，发现康家湾碳酸盐岩容矿Au-Ag-Pb-Zn矿，在德兴斑岩铜矿和青城子热液型铅锌矿的外围，发现沉积容矿的金矿。在国外，根据共岩浆补余分异理论，在美国Climax斑岩钼矿床中发现多期岩体成矿的Handerson大型钼矿床等。
裴荣富表示，要对这些找矿经验进行总结。通过在代表性地区进行等级体制成矿研究的基础上，应用地、物、化综合的新技术方法，包括遥感、大地电磁、卫星磁测、重、磁、电导率成像、地震反射波、地温等测量数据和深穿透等勘查地球化学方法的地质解释，探讨地球圈层互动不谐调运动的地动力作用、引发构造圈热侵蚀和爆发强烈构造—岩浆作用及其与表壳“行、列、汇”控矿响应的最佳耦合机制。
“四大矿集区地处中国东部工业发达区，急需矿产资源的支撑，但建国以来的绝大部矿山均已进入老年和危机。因此，应尽快从理论找矿作出重大突破，从而扭转当前就矿找矿的短期效应，为东部解决危机矿山找矿作出示范。”裴荣富说。
根据已有的研究，他对四个重点矿田范围内预期的发现进行了介绍：
江西德兴铜厂外围除铜厂、富家坞和朱砂红三处矿床外，预期可能发现多期多处类似金山金矿等新的矿床，其深部也可能预期发现黄铁矿型铜金矿；在江西银山复脉带Pb-Zn-Cu-Au-Ag矿床的深部有可能发现铜厂型斑岩铜矿床；在江西冷水坑斑岩Pb-Zn-Ag矿床深部预期可发现黑矿型块状硫化物矿床，以及永平式块状黄铁矿型铜矿床。
在福建紫金山复脉带Au-Cu矿床的外围或深部可以发现斑岩型铜矿床，很有可能发现新的紫金山火山机构。在福建行洛坑斑岩型钨矿床和江西岩背斑岩型锡矿床外围可能发现多期多处新的斑岩型矿床。
“在当前国内大力开展西部地质大调查的同时，在东部开展深部构造作用与大型矿集区的形成及老矿—危机矿山的找矿研究，不仅是对西部地质工作的有利支持，也是对开展东部矿产资源持续发展的重要举措。”裴荣富说，“这是为实施‘358’行动，实现‘3年有重大进展，5年有重大突破，8年重塑地质矿产勘查开发格局’的宏伟目标，作出新的规划和更为合理的布局，对国家全面发展矿业具有重要经济意义。”