透岩浆流体成矿体系

根据透岩浆流体成矿理论,熔浆体系与含矿流体体系可以看作是两个相互独立的地质体系,它们因相互需要而耦合在一起形成一个复杂的混合体系。当熔浆与流体发生解耦时,可以在不同的边界条件下发生不同类型的成矿作用。因此,可以将透岩浆流体成矿体系进一步划分成正岩浆成矿体系、接触带成矿体系、远程热液成矿体系和火山热液成矿体系。如果熔浆具有很强的流体圈闭能力,所有的含矿流体都将被封存在岩浆体内,并随着岩浆的固结而析出成矿物质,形成正岩浆矿床。当岩浆具有较高的渗透率且含矿流体逸出岩浆体时,如果岩浆的直接围岩具有较强的捕获成矿物质的能力,即发生接触带成矿作用。否则,含矿流体将在岩浆热驱动下远离岩浆体,形成远程热液矿床。如果有利的流体通道直达岩浆体,含矿流体甚至可以喷出地表或其附近,形成火山热液矿床或水底喷流沉积矿床。这种理论分析似乎与许多成矿事实相吻合,可以有效地指导区域成矿预测和矿床勘探。     

小岩体成大矿学说的内涵和意义

内生金属成矿系统被认识到是一种复杂性动力系统,而成矿作用则是一种非平衡、非线性过程。在这种理论框架下,成矿作用首先是一种物理过程,成矿系统是一种流体驱动的地质子系统。小体积岩浆系统也是一种流体驱动的地质子系统,因而小岩体与内生金属成矿作用具有内在的联系,揭示小岩体与成矿作用的内在联系是实践复杂系统成矿理论的关键环节。笔者列举了流行岩浆热液成矿理论的一些常见矛盾,阐明了小岩体成大矿学说的重要意义。基于岩浆系统时空结构的分析,小岩体可以划分为无根小岩体和有根小岩体,后者可以进一步划分为头部小岩体和通道小岩体。由于流体中成矿金属的溶解度与P-T呈正相关,大型-超大型矿床主要与无根小岩体有关。在小体积岩浆成矿系统中,透岩浆流体起了关键作用。透岩浆流体不仅向岩浆体注入了大量成矿金属,也是岩浆快速上升的触发机制和多源区近同时部分熔融的根本原因。这种特征决定了小岩体往往呈岩体群产出,而不是孤立的单个岩浆侵入体。岩浆快速上升造就了成矿期的近场应力场以主压应力分布在竖直方向为特征,后者进一步决定了小岩体群的空间展布形式。据此,小岩体可作为有效的可填图找矿标志。可以说,小岩体成大矿学说为研究岩浆动力学打开了新的窗口,是区域成矿预测的基本依据和重塑内生金属矿床成矿学的里程碑。     

岩浆热液成矿理论的失败:原因和出路

流行的岩浆热液成矿理论假定含矿流体由岩浆分异作用、特别是分离结晶作用产生。由于大型、超大型矿床往往与小岩体有关,而小体积岩浆不能满足质量平衡的要求,其支持者进一步假定含矿岩体的深部存在一个大岩浆体。这种解释与矿区观察到的地质现象和理论推导结果相悖:(1)含矿斑岩中常见暗色微粒包体和大量具有较高密度的矿物,表明岩浆没有发生分离结晶作用;(2)流体的活动性远大于硅酸盐熔浆,没有证据表明岩浆分异产生的流体要在熔浆固结之后才开始活动;(3)矿区普遍见有同成矿的宽谱系岩墙群,暗示成矿期不存在大的深部岩浆房。因此,岩浆热液成矿理论遭遇的困境不仅仅是质量平衡问题,有必要重新思考岩浆相关矿床的形成机制。岩浆热液成矿理论失败的深层原因则是它将成矿作用看作是理想系统中的平衡线性过程,而成矿系统实际上是一种复杂性动力系统,成矿作用是一种非平衡、非线性过程;换句话说,在流行的岩浆热液成矿理论中,对成矿系统和成矿作用的基本属性缺乏正确的理解。在当今科学发展水平上,其失败是必然的,因而有必要构筑新的成矿理论。依据复杂性科学的基本原理,罗照华等(2007,2009)将熔浆和含矿流体看作是成矿系统中2个独立的子系统,认为它们的强相互作用及其环境约束主导了成矿系统的戏剧性变化;进而构筑了一个新的框架性模型,称为透岩浆流体成矿理论。该理论不仅可以解释比流行岩浆热液成矿理论更多的地质现象,还可以推导潜在的具体找矿标志,可能成为岩浆相关矿床成因研究的新起点。     

透岩浆流体成矿理论的应用 -以云南马厂箐铜多金属矿床成矿作用为例

[摘要]马厂箐铜钼金多金属矿床是西南三江地区的重要矿床之一,对其成因迄今存在争议。本 文报道了新的观测资料,结合前人的研究结果,试图以透岩浆流体成矿理论为指导解释马厂箐矿床的成 因。透岩浆流体成矿作用是罗照华等(2009)提出的一种与国内外矿床学界内生矿床成矿理论主流见解 不同的新理念和新见解。马厂箐铜、钼、金成矿与马厂箐小岩体空间上紧密相伴,时间上相近或稍晚。 马厂箐矿区岩体和矿脉S、C、Pb、H、O、Si 和He、Ar 同位素数据表明:铜、钼矿的成矿物质主要来源于深 部地幔流体(透岩浆流体),金矿成矿物质由深部地幔流体(透岩浆流体)和围岩地层共同提供。马厂箐 的小岩体既有幔源岩石(如煌斑岩),又有壳源岩石(如花岗斑岩),而原生流体则均来自地幔,流体与岩 浆来源的不一致性暗示了透岩浆流体的性质;马厂箐矿床的时空展布特征与透岩浆流体成矿理论的预 测相一致,比传统岩浆热液成矿理论更好地解释了矿床成因;马厂箐矿床是透岩浆流体成矿作用的产 物,主要与区农小岩体群有关,斑状花岗岩体仅仅起着含矿流体的屏蔽作用。马厂箐铜、钼、金多金属矿 是在同一能量驱动机制下,岩浆热压力和地幔流体内压力可能驱动含矿流体在不同的位置上堆积不同 种类的金属,从而在含矿流体通过的路径上发生不同性质的成矿作用,并形成一系列不同类型的矿床, 其铜、钼、金多金属成矿过程可以全部归属为透岩浆流体成矿体系。     

成矿侵入体的岩石学标志

侵入体的含矿性是资源勘查领域最为关注的问题之一。确定含矿性的宏观标志并为其提供理论基础因而是科学研究的重要任务。但是,传统岩石学研究主要关注含少量水体系或干体系的形成与演化,内生金属成矿作用却主要与流体有关,所取得的岩石学认识常常不适应矿区的地质实际。本文基于透岩浆流体成矿理论分析了熔浆-流体相互作用的性质及其对成矿作用的可能影响,指出在大量流体参与的情况下,成岩过程将具有明显不同的特征,并留下显著的岩石学标志。流体的增减可以导致岩浆密度和黏度的巨大变化,也导致熔浆固相线温度和首晶区矿物相类型和共结成分的变化,因而侵入岩结构构造特征可反映流体参与成岩过程的程度,并指示侵入体的成矿潜力。熔浆与流体的分离导致岩浆黏度增加和快速固结,达到临界值后必然圈闭部分含矿流体于颗粒之间和内部,因而含有造矿矿物的共结结构和浸染状构造确定性地指示了含矿流体通道的位置。多晶体岩浆的流变学特征与多斑斑状结构在矿区的广泛出现是一对线性系统中不可调和的矛盾,可以用含矿流体的突然大规模注入来解释。据此,可以认为多斑斑状是大部分成矿金属仍保留在侵入体内的可靠标志。此外,文章还提供了另外几个辅助性标志,可用于综合分析侵入体的含矿潜力。最后,作者得出结论,大量流体参与的成岩过程是一种非线性过程,可以产生一系列特殊的结构构造,对成矿作用具有重要的指示意义。     

小岩浆大流体成大矿与透岩浆流体成矿作用——以东秦岭-大别山成矿带钼矿床为例

岩浆活动与内生金属成矿作用关系密切,备受国内外矿床学家的关注。表现为它们在时空上具有广泛的一致性,成矿与岩浆岩有关,成矿物质由同源岩浆分异演化而来。这便是著名的岩浆热液成矿理论,也称岩浆期后热液成矿理论,该理论把内生金属成矿系统看作是一个理想系统。东秦岭-大别山地区的钼矿-花岗岩关系研究表明,钼成矿与小岩体(小岩浆)关系密切,而大岩体/基与钼矿没有成生联系;地质事实表明,大型-超大型矿床往往广泛发育了大规模的热液(流体)蚀变(大流体),具有大的流体/岩浆比,其矿化蚀变范围是小岩体的几十甚至几百倍,表明成矿过程中必有外来流体的广泛参与。由于小岩体往往没有经过强烈的分异结晶作用,质量平衡计算表明,小岩浆体不可能产生足够数量的含矿流体和成矿物质;因此,成岩与成矿有本质的区别,成矿系统应是一个非线性的复杂性动力学系统。研究表明,东秦岭-大别山小斑岩体来源较深(下地壳),成矿流体来源于地幔,二者呈双层结构;岩浆实际上是沟通深部和浅部的通道,这种非岩浆分异的外来成矿流体我们称之为透岩浆流体。小岩体不是成矿的必备的条件,只有出现大流体时才能成大矿。东秦岭-大别山地区有200多个小岩体,但大型、超大型钼矿矿床仅有10余个,只有小岩浆(小岩体)大流体(强蚀变)成大矿,其余众多小岩体由于没有流体(蚀变)或流体少(弱蚀变)而不成矿或成小矿。由此可见,岩浆成矿系统实际上是一种流体(挥发分)过饱和系统或熔体-流体流及流体对熔体的强相互作用。当岩浆系统被加入大量源自地幔的高温高压含矿流体之后,系统将具有极大的活动能力,从而深部含矿流体沿裂隙快速上升到地壳浅部卸载成矿。为解释上述成矿特征,作者引入并厘定了透岩浆流体的概念。透岩浆流体被重新定义为透过岩浆活动并导致岩浆系统行为发生非线性变化的外来流体。据此,输入了含矿流体的岩浆可成矿,未输入含矿流体的岩浆不成矿。这种认识可以解释东秦岭-大别山地区大多数小岩体不成矿或只形成小矿的现象。     

透岩浆流体成矿作用——理论分析与野外证据

文中介绍并发展了科尔任斯基等有关透岩浆流体成矿作用的基本概念,结合当今地质学领域的一些基本事实,以及混沌边界成矿理论和小岩体成大矿的原因分析,力图完整地阐述透岩浆流体成矿理论,并从地球动力学的视角来讨论成矿作用的基本问题。大多数矿区的岩石遭受过强烈蚀变,暗示成矿作用伴随着大规模流体活动。然而,地质观察和实验研究表明岩浆中流体的含量有限、小岩体常常与大型矿床有关、围岩中的流体由于高温岩浆的热压力而不能进入岩浆体中,表明成矿流体主要来自深部的独立流体系统。前人的实验还表明,流体中成矿元素的溶解度随压力快速增加。因此,成矿作用的前提条件是:(1)存在大量的深部流体和流体中高的金属浓度;(2)岩浆系统和成矿流体系统是两个独立的地质系统,它们具有类似的起源;(3)巨量金属堆积有赖于深部含矿流体的快速上升,岩浆体是含矿流体上升的有利通道,流体是岩浆快速上升侵位的驱动力之一。因此,岩浆系统和成矿流体系统往往具有同时活动的特点,这两个地质系统常常叠合在一起,形成我们现在观察到的火成岩及与其密切相关的成矿现象。根据这个理论,成矿作用的规模和位置取决于:(1)岩浆系统与流体系统的体积比,(2)含矿流体的上升速度,(3)金属堆积的边界条件,(4)岩浆系统与流体系统分离的程度。因此,快速上升侵位的岩浆有利于形成斑岩型矿床,较慢速侵位的岩浆可以形成夕卡岩型甚至远程低温热液型矿床,多数情况下是这三类矿床的复杂组合。冈底斯带曲水岩体中含铜暗色微粒包体的野外观察有助于理解成矿物质的来源、迁移和集聚成矿,是透岩浆流体成矿作用的一个缩影。将暗色微粒包体展现的成矿现象与藏东玉龙等斑岩铜矿相比,发现二者具有很好的类比性。可见,透岩浆流体成矿作用理论是一种非常重要的成矿理论,可以解释许多内生成矿作用之谜。     

湖南城步县金水铜矿地质特征及成因探讨

金水铜矿床受构造控制,热液成矿标志明显。依据成矿地质背景及矿床地质特征、硫同位素和流体包裹体特征等研究认为,成矿物质来源深部,成矿作用具多阶段,成矿流体具热卤水性质;矿床初步确定为岩浆期后热液脉型铜矿床。     

滇西北甭哥碱性杂岩体地球化学与成矿作用分析

透岩浆流体成矿理论和地幔流体交代引发壳幔混染叠加成矿的机理,为“小岩体成大矿”这一事实提供了理论依据.滇西北甭哥碱性杂岩体岩石地球化学特征表明其受到强烈的深部流体作用,且成矿物质并非岩浆本身所携带,相应引发矿质富集的流体作用与岩浆作用分属不同的体系,初步推测甭哥金矿成矿受制于透岩浆流体与壳幔混染叠加这一深部流体作用过程.其机制可以理解为含矿地幔流体与岩浆互不混溶并同步运移,伴随岩浆结晶成岩而交代岩体成矿,或在一定条件下与岩体分离,运移至物理化学边界层等有利部位聚集成矿,在此过程中,含矿地幔流体也可沿途交代、活化围岩,导致壳幔混染叠加使成矿元素进一步富集.基于此,该岩体具有良好的深部成矿潜力.     

透岩浆流体成矿作用理论与找矿简述

<正>透岩浆流体这一概念是由科尔任斯基于1952年正式提出来的。简单来说,透岩浆流体就是超过熔浆溶解度的那部分流体,它透过岩浆进行活动,就像热气球中的气体与气球一起升向天空那样。透岩浆流体成矿理论可以简要描述如下。由于地球各圈层的封闭效应,在地球内部广泛存在被封存的深部流体。流体中成矿金属的溶解度强烈依赖于压力,这些深部流体必然含有丰富的成矿物质。当岩浆发生并向上迁移时,这些流体就会跟随着岩浆一起上升,并推动岩浆快速侵位;当岩浆快速侵     

透岩浆流体作用与矿田构造

从透岩浆流体成矿理论的角度对矿田构造进行了重新认识,提出矿田构造系统是一种复杂性动力系统的观点。根据这个模型,矿田构造是近场应力场与远场应力场强烈相互作用的产物。近场应力场由岩浆成矿系统而不是远场应力场派生,因而不能由矿田构造反演区域构造,但可以从区域构造限定矿田构造。矿田构造常有岩脉和热液脉充填,因而是可识别的。利用构造统计学方法,可以根据岩脉和/或热液脉的分布密度图(或等值线图)预测找矿靶区。     

山东省金矿床成矿系列及成矿规律

以矿床成矿系列理论为指导，选择山东矿业大省中具有重要经济地位的金矿床作为主要研究对象，分析矿产资源潜力和危机形势，通过区域成矿背景的研究，了解地层、构造、岩浆岩对成矿的“捐赠作用”，指出了地层含矿、构造控矿、岩浆致矿的作用，并紧紧地将地壳运动演化与矿产形成联系起来。分析了矿床成因，详细划分了矿床类型。总结了山东金矿床成矿规律，建立了成矿系列。     

火成岩中的超临界流体晶及其研究意义

流行火成岩理论中,岩浆被默认为自然熔体,因而火成岩中的矿物晶体都形成于熔体的结晶作用,可称为熔体晶。许多证据表明,火成岩中也可以含有从超临界流体析出的晶体,被称为超临界流体晶(文中简称为流体晶)。根据三个典型实例分析,流体晶既可以从超临界流体直接析出,类似于从热液析出晶体的过程;也可以由超临界流体浓缩产生的熔体结晶形成。不管是哪一种晶出方式,流体晶产生的前提都是岩浆达到流体过饱和态;而满足这一前提的基本条件则是透岩浆流体过程和岩浆快速上升。结合前人关于熔体流体平衡条件的研究进展,以及熔体黏度对挥发分含量和岩浆上升速度对熔体黏度的依赖,发现透岩浆流体过程与岩浆上升过程之间具有耦合关系,这种关系可以用来阐明岩浆系统行为非线性变化的原因。流体晶的研究具有重要意义,可用于：(1)提供一种研究岩浆系统流体条件的新途径;(2)揭示岩浆系统偏离理想态的程度;(3)为反演岩浆系统动力学过程提供新的约束;(4)为识别致矿侵入体和评估侵入体的找矿潜力提供新的矿物学标志;(5)理解火成岩理论中一些长期得不到解决的问题,如岩浆中挥发分溶解度问题、冻结岩浆的活化问题、岩浆成矿专属性问题。     

矿床学的百年回顾与发展趋势

文章简要回顾了百年来矿床学取得的重要进取，包括：①矿床成因分类的建立；②层控矿床研究；③板块构造与区域成矿；④矿床模型研究；⑤区域成矿学研究；⑥超大型矿床研究；⑦海洋现代热液成矿作用的发现；⑧恩矿年代研究等。针对21世纪人类社会可持续发展的需要，矿床学研究出现了两个新趋势：①全球化；②矿业开发与环境保护一体化。面临着三个主要研究领域；①成矿理论的推陈出新；②研究开发新型矿产资源，建立广义的矿产资源地质学；③为加强矿山环保所做的矿床学基础研究。最后作者还提出发展成矿学研究的若干建议。     

现代金矿成矿理论的若干进展

近十余年来，现代金矿成矿理论研究取得了长足进展，总结这些进展有助于开阔金矿研究和勘查思路。深入地研究了地球动力学背景对金矿成矿的控制，建立了区域成矿学的基本理论，提出了造山带型金矿的概念。岩浆热液和变质热液成矿理论获得了新的证据，在金矿成矿作用过程中岩浆流体较普遍存在，变质去挥发分作用所产生的大量热液是金矿成矿所需的低盐度流体。全球超大型金矿以中温热液型、浅成火山热液型金矿及砂金矿最为多见。从成矿系列理论发展到成矿系统理论，强调了金与其他矿产资源之间的相互联系，提出了铁氧化物型铜一金矿床和钨一锡成矿省内与侵入体有关的2种新类型金矿床。提出金的宇宙来源及撞击成矿理论。     

中国大陆周边地区主要成矿带成矿规律对比及潜力评价研究进展

概述中国大陆周边地区主要成矿带成矿规律对比及潜力评价研究进展,分析中国周边国家和相关地区的矿产资源潜力与成矿地质条件。在中国周边跨境成矿带境内外成矿作用、成矿地质背景与成矿规律对比研究的基础上,编制了跨境基础地质和成矿规律系列图件,深化了对跨境成矿带地质特征和成矿规律的认识及重点区域的资源潜力分析,并圈定了找矿的战略远景区,为中国与周边国家跨境重要成矿带矿产资源勘查提供基础地质和区域成矿理论指导。     

成矿学及其90年代发展方向研究

概述了今后10年内成矿学的发展趋势在于成矿理论的不断完善和提高,成矿模式的研究和应用将向多因素的综合性的定量模式发展;并指出地幔成矿理论和行星成矿学是新的发展方向和前沿科学。     

一种基于图层综合的矿产资源潜力制图模型

提出了一种基于图层综合的矿产资源潜力自动制图模型。应用该模型生成矿产资源潜力分布图分三步完成:第一步,以每一种找矿标志的空间分布图为依据,生成相应的基本概率分配函数栅格图;第二步,统计综合基本概率分配函数栅格图;第三步,生成研究区矿产资源潜力分布图。利用新疆北部多拉纳萨依—阿舍勒地区的地质资料,比较了该模型与合成有矿可信度模型的找矿靶区圈定结果。两种模型的靶区圈定结果基本相同,证明证据理论模型是有效的和实用的。     

实验矿床学的发展现状和前景展望

实验矿床学是通过高温高压实验手段对成矿元素在矿物?熔体?流体体系的地球化学行为开展研究. 在揭示成矿的“源?运?聚?储”复杂过程中,它是反演和追踪成矿元素“运?聚”机制的重要手段,因而在精细刻画成矿过程,揭示关键控矿因素方面具有不可替代的优势. 实验矿床学是随着实验技术的发展而发展的,为矿床学的发展提供了重要的基础数据,弥补了通过天然样品研究复杂成矿过程的不足,极大地推动了成矿理论的发展. 回顾了实验矿床学的发展历史、研究现状,讨论了相关的科学问题,提出未来应当重点关注两个方面:（1）加强实验平台建设,发展可视化在线观测实验技术;（2）聚焦以国家目标（如关键金属成矿）为导向的科学前沿研究.