成矿定量预测与深部找矿

成矿预测是在不确定条件下制定最优决策的工作。成矿预测作为一种地质系统,与其他技术、经济系统存在重要区别。由于矿床类型的多样性,矿床成因的复杂性,控矿因素的隐蔽性和找矿信息的多解性,成矿预测结果具有不确定性并常常因人而异。探索成矿预测过程客观化、定量化和精确化一直是成矿预测学的前沿课题。文中以个旧锡矿为例展示致矿地质异常与矿体空间产出及分布的密切关系,强调以"求异"准则为指导的成矿定量预测的重要性。当今地质勘查工作面临深部找矿问题,论文从深部找矿的概念、类型、目标、效益等方面简要介绍了国外理论研究和找矿实践概况。强调深部找矿中要加强地壳深部结构的研究,要重视深部找矿的经济"回报率"和勘查项目的"转化率"的重要性。     

同位素填图与深部物质探测(Ⅱ)：揭示地壳三维架构与区域成矿规律

地球深部是大规模成矿作用的“驱动机”、“供应源”和“传输带”。深入揭示深部物质组成与分布、物质循环与能量转换、三维架构与动力过程,对理解成矿作用至关重要。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)填图是探索深部物质组成与演化过程的主要手段,可以探测地壳深部物质组成的三维架构,揭示新生地壳/古老地壳/再造地壳的空间分布与时空演变,从而为提升区域成矿规律认识提供深部物质制约证据,有助于成矿潜力的定量半定量评价及其区域成矿预测。文章重点总结和探讨了岩浆岩全岩Nd同位素和锆石Hf同位素区域填图在解决地壳三维架构与成矿规律方面的应用成果,深入探讨了巨量岩浆岩发育的深部驱动机制及其成矿制约,对比总结了不同类型造山带(如中亚增生造山带、青藏高原碰撞造山带、秦岭复合造山带等)和不同克拉通的地壳深部组成结构与成矿制约特色。研究显示：不论是什么造山带和克拉通,深部年轻地壳分布区制约了铜金、铜镍等矿床的形成分布;古老地壳控制了大型钼矿、铅锌矿、稀有金属等矿产;两者过渡地带常常发育铁矿等。这些研究不仅揭示了区域成矿规律,而且对成矿预测与成矿潜力评价有潜在的应用价值,有可能成为成矿规律研究特别是深部物质探测及成矿背景研究的新方向。     

我国深部找矿研究进展综述

进入21世纪以来,深部矿已成为我国矿产勘查的重要对象,从而标志着矿产勘查进入了一个新的阶段.由于深部矿相对浅部矿具有埋深大、矿化信息弱、综合地质研究程度低的特点,使传统成矿理论的指导作用和勘查技术方法应用的有效性受到较大的影响,造成深部矿勘查的难度加大.为了减少深部矿勘查的盲目性和风险性,人们重视和加强了深部找矿地质成矿理论和技术方法的研究,并取得了一定的进展.研究资料表明,成矿系统、第二矿化富集带、矿床成矿深度厘定、矿床深部成矿特征、矿田深部构造以及深部找矿前景的定量评价等研究内容已成为当前我国深部找矿工作中地质成矿理论研究的热点,大深度物探技术和深穿透的化探新方法、高分辨率航卫遥感技术以及大深度的钻探技术等方法的研制和应用已成为深部找矿技术的发展方向.     

深部探测揭示壳幔结构及其资源能源效应——“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑特邀主编寄语

地球深部结构变化、物质以及能量交换等地球动力学过程, 是地球系统最主要的动力来源, 诱发地表地貌变化、剥蚀、沉积作用和环境变迁, 以及地震、滑坡等自然灾害, 控制化石能源和地热等自然资源的分布, 是理解成山、成盆、成岩、成矿、成藏和致灾等过程成因机制的核心。为探索中国大陆深部结构和资源能源效应, 在党中央“向地球深部进军”的号召下, 中国地质调查局于2016年开始设立了深部地质调查工程。工程以抢占大陆基础地质研究国际制高点, 引领深部地质研究前沿为宗旨, 选择我国资源、能源重要基地, 重大地质边界和关键构造单元, 开展了地球物理为主的深部探测和综合研究。获取了华南陆块等重要地质单元岩石圈精细结构, 研究了班公湖—怒江缝合带重大地质边界性质及空间展布, 在松辽盆地、西北盆山结合带等地发现和提取了一批与深部成矿、成藏和清洁能源有关信息。为进一步推动地质调查向深部进军, 促进从二维地表地质调查到三维空间地质调查的转变, 《地球学报》组织了“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑。本专辑集中报道了深部地质调查近三年取得的部分阶段性进展和成果, 主要聚焦深部地质调查在揭示地球深部结构, 及其对浅部构造和资源能源的控制, 服务地球深部探测和新一轮找矿突破战略。     

盆地深部流体活动对砂岩型铀矿成矿过程的影响

砂岩型铀矿是世界和我国最主要的工业铀矿床类型。勘查和研究发现,部分砂岩型铀矿床中不仅有表生氧化流体作用而且也存在深部流体作用,因此,梳理和明晰盆地深部流体活动的类型及其与砂岩型铀成矿之间的关系对开展“三新”(新区、新层位和新类型)找矿至关重要。本文从宏观和微观角度分析深部流体活动参与砂岩型铀成矿的现状,结合矿床实例,探讨其对铀富集的影响。本次研究将盆地深部流体活动分为深部烃类流体、岩浆火山热液和深部建造水等3种类型,总结了不同类型流体的典型特征与识别标志,分类论述了深部流体活动与铀矿化的时- 空关系;阐述了深部流体活动参与下铀矿物、共- 伴生矿物、矿体形态和含矿砂岩物性等的变化特征。结果表明,深部流体活动主要通过提供新的成矿物质和改变成矿环境两个方面影响砂岩型铀矿的形成,与构造- 岩浆活动有关的流体和深部地层水,对成矿铀源和温度的影响最显著,而深部烃类流体对成矿环境的影响最大,其显著的还原性可弥补或强化赋矿层的还原能力,形成地球化学障或叠加富集效应。深部流体活动参与下的砂岩型铀矿成矿作用与浅部表生氧化流体成矿存在明显的差异,随着铀矿勘查向深部迈进,需要加强深部流体活动参与铀成矿过程的精细研究,丰富砂岩型铀矿成矿理论,推动铀矿勘查的突破。     

深部构造与地质过程控矿研究

随着大规模全球填图和矿产勘探的发展，在地壳深部寻找新的矿产资源的紧迫性日益增加。大型热液成矿系统和矿集区的时空分布受深部地质过程演化制约，成矿系统明显与岩石圈各个层圈的深部结构和组成的不均一性密切相关，其时空分布本质上受深部构造和过程制约。通过深部热-物质迁移的研究，可以建立岩石圈块体构造模型和非线性成矿作用动力学及源区构造等概念，深入探讨岩石圈及与相邻圈层物质和能量交换过程中造矿组分的分散与富集机制及时空演化规律，可以预测矿床出现的种类和聚集的部位，特别是大型矿集区的位置和矿化形式，从而为大型-超大型矿床及矿集区的探寻与预测提供思路和基础。     

成矿系统的多尺度探测:概念与进展——以长江中下游成矿带为例

在全球矿产勘查逐渐转向“绿地”、深部和覆盖区的大背景下,急需成矿理论的指导。20世纪末提出的成矿系统概念由于其强大的区域成矿预测功能,引起了矿业界广泛的关注和研究。本文首先回顾了成矿系统的概念、组成和分类,然后讨论了成矿系统主要组成部分的探测和识别方法,最后结合笔者近年在长江中下游成矿带开展的多尺度探测,讨论了陆内典型成矿系统的深部过程、地壳结构和地球物理响应,并对成矿系统概念在成矿预测领域的应用前景进行了展望。本文主要结论：（1）成矿系统是由控制矿床形成和保存所有要素构成的自然系统,基本组成单元包括“源区”、“通道”和“场所”,每个组成单元都包括复杂的物理、化学和动力学过程;（2）矿床是成矿系统多尺度深部过程耦合在某一“点上”的“结果”。成矿系统在演化过程中,各种物理、化学作用对地壳和岩石圈地幔进行了强烈“改造”,留下各种物理、化学和矿物学“痕迹”,这些“痕迹”改变了岩石的地球物理性质,具有很好的可探测性;（3）基于长江中下游多尺度探测结果,提出了陆内典型成矿系统“源区”形成过程、控制岩浆/流体迁移的“通道”和物质沉淀场所的新认识;（4）在地学大数据、机器学习、人工智能不断发展的今天,成矿系统和基于成矿系统的多尺度成矿预测将是未来的重要研究方向。     

脉状金矿深部预测的几个问题

根据大量国内外研究资料，讨论了脉状金矿床金伴生元素的垂向地球化学分带、影响分带的因素、使用地球化学方法进行深部矿体预测的前提，及成矿理论研究和矿床成因模型在矿床深部预测过程中的作用。并指出，以成矿理论和矿床成因模型为指导，能有效扩大已建立的地区性地球化学垂向分带模型的使用范围，提高脉状金矿的深部预测水平。     

相山大型火山岩热液铀矿床成矿深部轨迹及其模拟实验

在野外地质研究基础上实施系列实验,从野外建立成矿深部轨迹模型转化为深部轨迹实验模型,在岩浆阶段首次在国内实验得出流体与熔体铀、钍分配系数,探讨在岩浆阶段铀、钍、钾的地球化学行为;在热液蚀变阶段实验证明铀与钠的亲密关系;成矿阶段铀与钾的关系,表现出钾、钠不相客和钾、钠更替规律.实验表明,基底变质岩和含矿主岩铀溶解随压力增加而增加,地下深部成矿远景愈好.同时矿石Pb,Sr,Nd,He同位素组成示踪共同显示,矿源来自火山岩和基底;火山热液与深部幔汁联合作用促成铀迁移富集多次成矿直至成为富大铀矿.     

大型-超大型矿床成矿地球动力学背景

大型-超大型矿床是地球成矿元素超常富集的产物,发现新的大型-超大型矿床是满足国家对矿产需求的关键。实践证明,将成矿地球动力学背景和成矿过程研究与定量勘查评价“三位一体”有机结合,是卓有成效的。大型-超大型矿床的成矿地球动力学条件从宏观层次影响和控制着成矿,主要包括大地构造环境、壳幔结构与深部过程、成矿的岩石系统、区域热-流体条件等4个基本方面。要从根本上探明我国矿产的分布格局与资源潜力,从深层次上揭示区域成矿规律和金属巨量堆积过程,开辟新的找矿空间和深度,预测找矿战略新区,尤其要深入揭示地球深部物质、结构和各圈层间物质-能量交换的地球动力学过程。     

铜陵深部成矿与找矿方向探讨

从铜陵地区成矿的地质条件和成矿地质特征出发,笔者系统总结前人的研究成果,对铜陵矿集区的深部成矿作用与过程进行了深入探讨。构造分析显示铜陵地区盖层具有多期多个变形系统,以上褶下断为主,志留系以下的地层变形性质可能已经改变;岩浆作用显示含矿岩体以同熔型花岗岩类为主,岩浆岩具有明显的成矿专属性特征,与铜金矿关系密切的岩石主要属高钾钙碱性系列岩石,成铁、硫的火山-侵入体主要为橄榄安粗岩系列。岩浆岩空间分布主要受构造控制,岩浆热液的运移深部以中尺度渗流为主,浅部以"岩脉"式上侵,成矿岩体与围岩存在一定的耦合关系,成矿时代以燕山期为主。通过对矿床的分布、类型及成矿规律的总结,结合成矿预测理论,对研究区的成矿部位、类型及地段进行了预测,对铜陵地区深部找矿的方向有一定指示意义。     

金属矿床深部找矿中的地质研究

笔者根据近几年来从事全国重要矿产资源危机矿山接替资源勘查工作并结合深部找矿的实践,探讨了深部找矿的理论和方法。笔者认为地质研究,物探、化探技术应用,钻掘工程施工是深部找矿三项基本要素。地质研究是基础条件,物探、化探是技术支撑条件,钻掘探矿工程是实现条件,构成基本技术路线。全面论述了地质作用特征研究、矿田构造研究、成矿作用标志研究三项重点内容。成矿作用相关的地质作用特征研究是确定找矿思路的基础工作,包括沉积成矿地质作用、岩浆成矿地质作用、火山成矿地质作用、变质成矿地质作用,以及综合成矿地质作用研究等内容。矿田构造研究提出了沉积构造体系、火山构造体系、侵入构造体系、断裂构造体系、褶皱构造体系、复合构造体系、成矿后构造的划分方案及研究内容,及其在深部找矿中的应用。成矿作用标志研究包括成矿特征标志研究及成矿流体物理化学条件标志研究,提出了成矿热液地球化学障理论依据及研究方法及其在深部找矿中的应用。     

基于成矿条件数值模拟和支持向量机算法的深部成矿预测——以粤北凡口铅锌矿为例

随着计算机科学和地质大数据技术的迅猛发展,数值模拟和机器学习已成为当今地学领域定量发展的重要前沿方向。数值模拟综合运用了研究区地质、构造、地球物理、地球化学等多源信息,将成矿条件与过程进行量化模拟分析,对研究成矿动力学演化过程及成矿响应有重要意义,可对已有成矿要素/信息在时空上进行扩展/外推,扩大了成矿预测信息的广度和深度,为解决深部成矿预测中获取深部信息难题提供了一种可能的有效途径。支持向量机是一种重要的机器学习分类算法,它具有简洁、方便、高效和计算结果较稳定等特点,在众多领域中得以成功应用,是成矿预测中多源信息提取与融合的一种可靠的技术手段。为了充分利用数值模拟与机器学习的优势,本文提出将计算机数值模拟方法和机器学习(即支持向量机算法)相结合来进行深部成矿预测的新方法。以粤北凡口超大型铅锌矿为例,首先,对凡口矿区勘探线剖面进行构造应力场模拟;进而,以已知钻孔数据作为训练集和测试集,运用支持向量机算法对模拟结果中的不同参量(也即模拟所得的成矿条件)进行训练学习;最后,建立相应的定量找矿预测模型对研究区(或剖面)外围和深部找矿进行预测评价。研究结果表明,本文所建立的预测模型精确度和召回率都较好,预测结果显示出了三个成矿可能较大的区域,说明数值模拟技术和机器学习算法结合应用的效果较好。这种新的成矿预测方法为深部找矿预测提供了一种可行的新思路和新途径,可以有效地拓展运用到其他矿区、其他类型矿床的深部找矿预测工作中。     

根据综合物探信息初探鄂东南地区的深部找矿问题

本文根据鄂东南地区的成矿规律和矿床特征,着重讨论了几个已知矿区深部矿体与综合物探信息之间的关系;通过部分野外工作和大量的计算,对区内阳新岩体西北端进行了深部成矿预测;并指出了在深部找矿过程中应注意的几个问题。     

重力场解析梵净山岩浆岩构造及与矿产的关系

本文通过区域重力资料对贵州梵净山地区岩浆岩的深部构造进行研究,探索其深部构造特征,根据岩浆岩与高、中、低温元素富集成矿规律,探讨该地区成矿规律,为寻找隐伏矿产提供参考。     

金矿床深部成矿预测的主要途径

指出研究和建立构造控矿模型、矿化分带模型及工业矿体空间定位模型是金矿床深部成矿预测的主要途径,并通过实例对以上各种模型的主要内容及一般规律进行了详细阐述和总结,对其机制进行了初步探讨,同时指出了各种模型在金矿床深部成矿预测中的作用和意义。     

胶西北金矿集区深部成矿构造三维建模与找矿意义

胶西北地区是我国最大的金矿集区,近年来深部资源勘探在胶西北地区取得重大成果。深部勘探显示,胶西北深部金矿体的产出规律与浅部一致,严格受区域走滑断裂控制,因此深部资源的增储极大程度上依赖于对深部成矿构造形态、分布与结构等的认识程度。本文提出深部成矿构造三维建模方法,综合利用地质、地球物理、地球化学勘查等数据,建立浅部建模与深部推断相结合的初始模型,进而,采用多源数据耦合处理的方法,构建胶西北金矿集区三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂三条断裂带地下3000 m以浅的深部成矿构造三维模型。基于深部成矿构造三维模型,圈定了研究区深部金矿的12个找矿靶区,对深部找矿具有重要意义。     

新一轮就矿找矿

本文简要回顾了二十世纪五、六十年代就矿找矿的历史,进而提出新一轮的就矿找矿。相比之下,新一轮就矿找矿具有新的特点。深部找矿实则是一种就矿找矿,地壳连续成矿理论、深部流体(成矿)作用理论、成矿台阶理论都为新一轮就矿找矿提供了理论依据。深部找矿在国内外初显成效,湘中地区亦有很多成功案例。本文从3个方面总结了深部找矿的一些经验标志,即矿种及矿种组合系列标志、花岗岩成矿专属性标志、幔源成因矿床的鉴别标志。此外,辨别成矿流体的深(幔)源标志、加强成矿规律研究、更新观念、引进新技术新方法,都是实际深部找矿工作中需要注意的。     

豫西南铅锌银矿集区深部构造与成矿作用

豫西南地区是我国中部重要的多金属成矿远景区，找矿前景巨大。本文中利用重力、航磁和深部地球物理剖面资料，解析研究区三维岩石圈结构，揭示深部构造特征，进而探讨深部成矿作用。结果表明，研究区莫霍面顶面形态基本上呈东高西低，地壳厚度由东向西增大。壳-幔结构的不均一性制约着成矿系统物质和能量的交换。矿集区位于幔向斜内，其地壳增厚处、莫霍面的梯度变化处或变形部位成矿强度大。幔背斜与幔向斜之间过渡带有走向超壳型深大断裂(如栾川断裂和朱阳关断裂)，其与次级断裂的交汇处，岩浆、变质与成矿作用十分强烈，深部通道为成矿物质来源提供了较好的成矿条件，因此是形成大型、超大型矿床的有利地段。     

航磁、重力异常及数据处理成果在清原地区金矿地质研究中的应用

通过航磁、重力异常及数据处理成果的分析和研究，阐述了清原地区深部构造、区域构造、花岗岩体及太古宙变质杂岩的展布特征与金矿成矿之间的关系，指出了该区金矿成矿的远景地段。