实验地球化学的发展历史和研究展望

实验地球化学主要通过高温高压实验模拟,对元素和同位素在地球内部条件下的行为、性质和效应进行研究,从而对成岩成矿、岩浆演化、流体交代、壳?幔?核分异等地质现象和过程进行制约. 实验地球化学的最初诞生,主要是针对传统地球化学、岩石学和矿床学研究中遇到的难以解决问题进行正演辅助. 实验地球化学的发展,与高温高压实验设备和现代分析技术的成熟和完善密切相关. 近半个世纪以来,实验地球化学的不断成长壮大,极大促进了传统地球化学乃至整个地球科学相关领域的发展. 在未来的10到20年内,实验地球化学有望在以下3个方面进一步加强和取得重要科研成果:（1）深部地球和早期地球;（2）挥发分和地球宜居性;（3）行星形成演化实验模拟.      

中国成矿区（带）的划分

成矿区（带）是区域成矿学的核心内容。当今以矿床成矿系列理论为中心的区域成矿学新理论的形成标志着地学各分支学科理论的相互融通，从更高层次上深化了区域成矿规律的研究。成矿区（带）的标定并和矿床成矿系列的研究相结合，开拓了区域成矿规律研究的新领域，已经成为当今区域成矿学研究的热点。已知矿床空间分布的集中性和据此提出的矿化集中区概念是圈定各级成矿区（带）的实际依据之一。成矿区（带）内对应的地质构造单元、成矿地质环境的类别和矿床的空间分布特征标志着成矿区（带）内部的物质结构、成矿作用特点和成矿作用的规律性。区域成矿学研究已经表明，成矿物质的巨量富集与成矿地质环境关系密切。从成矿地质环境和产出的矿床成矿系列入手及引入矿床成矿谱系的新概念，有可能揭示成矿区（带）内成矿地质环境的分异变迁对成矿元素巨量富集的控制作用和区域成矿作用的演化过程，深化认识中国多旋回成矿作用的自然规律。     

热液体系溶解度实验和热力学计算方法在成矿过程模拟中的应用

热液流体对金属元素的迁移、富集及沉淀成矿起着关键作用,定量刻画金属元素在热液成矿过程中的运移是矿床学研究的重点和难点。以热力学理论为基础,通过开展溶解度实验,揭示金属元素在热液流体中的地球化学行为,是研究金属元素迁移、富集沉淀机制行之有效的重要手段。其中,基于钛合金反应釜开展不同物理化学条件下金属元素在热液流体中的溶解度实验,结合相关的热力学模拟,能够精确测定金属元素在热液流体中的溶解度、络合物配位数、气液两相中的分配系数及相关热力学参数,为定量模拟热液成矿过程提供重要的实验依据。文章归纳了近年来针对热液体系的实验矿床学方法,分析了各类实验方法与分析手段的优点与不足。重点介绍钛合金反应釜溶解度实验和热力学模拟计算方法,并结合该方法模拟钪矿床成矿的水岩反应过程,说明该方法在成矿过程模拟中的应用,最后阐述了其存在的问题,并对该领域未来的研究趋势提出了展望,以期推动该方法在战略性关键金属超常富集机制研究中的应用。     

答读者问

《中国地质》编辑部: 目前,我从事典型矿床研究,碰到“成矿水”问题,觉得 “成矿热液”的含义愈来愈复杂,研究这一问题难度大,因此 请贵刊解答:水在成矿中能起哪些作用?“岩浆期后热液成 矿”、“地下热水溶液（天水）成矿”、“热卤水成矿”等提法 对吗?它们能联系在一起吗?江西 尹道恒 有关“成矿水”、“成矿热液”的来源 显著下降（由25℃时的7.63,到350℃时降和作用问题是矿床成因研究中一个极其重要 为2.5）,同时有机物被氧化成有机酸。这一的方面。近十余年来,同位素地球化学和许“改造过”的海水相当于“含有机质的热卤多其它现代方法的应用,以及对现代成矿作 水”。这种热卤水是有效溶剂,把元素从硅用的研究,均说明热水溶液并非都与火成作 酸盐中溶解出来,使岩石中成矿元素活化转用有关,其来源是多种多样的。按其成因可 移。这一点已为载人潜艇对东太平洋海隆上分为三种水:（1）岩浆水（原生水）,来自 硫化物矿床形成过程的直接观察所证实。冷却的岩浆。有的实验证明,在900℃时,第三,水溶液是矿质沉淀的介质。长期在7～15公里深的压力下,溶解在花岗岩浆 以来认为,造成热液中矿质沉淀的主要原因中的水量可达8～9％;（2）变质水,是岩 是温度下降。但现代研究表明,引起矿质沉石在深部受增温增     

华南氧化锰矿新生代大规模成矿:年代学研究及古气候意义

成矿年代学是矿床学研究的重要内容之一,对矿床形成时代的精确测定是正确理解矿床成因和区域成矿规律的必由之路.过去二十多年来,随着超高灵敏度质谱仪的诞生和同位素分析技术的飞速发展,成矿年代学研究取得了重要进展,极大地推动了人们对成矿过程的客观认识和现代矿床学的发展.但直到目前为止这方面的工作还主要集中在各种内生矿床(岩浆矿床、热液矿床、热水成因矿床和变质矿床等).相较而言,次生矿床的成矿年代学研究却进展缓慢;世界上绝大多数次生矿床还没有确切或可信的同位素年龄.     

花岗伟晶岩型稀有金属矿床流体成矿机制研究进展

随着战略性新兴产业的快速发展,稀有金属等关键金属资源的地位日益不可或缺。花岗伟晶岩是最重要的稀有金属矿床成因类型,该类型矿床的成矿流体特征和成因机制是矿床学的热门研究话题。文章主要对花岗伟晶岩型矿床的成矿流体特征和成矿机制进行了探讨。花岗伟晶岩型稀有金属矿床成矿流体普遍富集挥发分（B、P、F和H₂O）和成矿元素,具有低黏度、低成核率、强元素溶解能力和强迁移性。花岗伟晶岩型稀有金属矿床成矿流体形成温压条件存在争议,部分研究者认为形成于高温高压条件,也有研究者认为可能形成于过冷却条件下,温度可能低至350℃。花岗质岩浆高度结晶分异演化和富成矿元素地壳物质小比例深熔是形成成矿花岗伟晶岩的两种主要机制。流体不混溶和组成带纯化是岩浆热液演化过程中稀有金属进一步富集的重要手段。中国规模最大的甲基卡花岗伟晶岩型锂矿是研究该类矿床的理想实验室。      

黑色岩系矿床成因及其海水、热水与生物有机成矿作用

黑色岩系型矿床是矿床学研究的一个重要对象,其成因由于成矿作用复杂而存在争议。为深入理解这种复杂性并为解决争议提供参考信息,通过深入剖析国内外这类矿床的典型实例,述评了矿床成因研究的现状与进展,并进一步提出了值得加强研究的方向。全球黑色岩系矿床分布广泛,矿床形成过程中受多种地质作用影响,并可主要归纳为3种：海水、热水与生物有机成矿作用。其中,海水和热水为成矿提供元素及有利的成矿条件(如还原的沉积环境)。相比而言,生物有机质的成矿作用则主要体现在对海水和/或热水提供的元素进行富集,并在合适条件下成矿。可见,这3种成矿作用的多元复合作用使得成矿过程极其复杂,这是导致很多矿床成因至今未完全确定的一个重要原因。今后可从两方面开展深化研究：一是揭示多期复杂成矿演化过程;二是剖析生物有机成矿作用。这些认识对沉积岩型矿床的研究同样具有普遍参考意义。     

成矿规律研究及其应用

矿产勘查; 成果应用成矿规律研究是当代矿产勘查的基础工作。成矿规律研究的成果是部署矿产勘查的科学依据;编制成矿规律图是成矿规律研究的手段和成矿规律研究成果的深化过程及表达方式。成矿规律研究的文字表述和成矿规律图两者组成成矿规律研究的整体成果。 成矿规律是“区域成矿学”的核心（朱裕生、肖克炎.1997）,应用成矿规律的整体成果和可能的技方法（地质的、物化探的、数学地质的）指出现在还没有发现而将来可能或应当发现的矿产蕴藏量或矿床（朱裕生,1984）是成矿规律实用价值的体现。我国历经四十余年成矿规律的探索、研究和勘查应用,实践证明成矿规律是“区域成矿学”的核心内容和矿产资源评价（我国习惯用“矿产预测”表述）的理论基础。     

青藏高原盐湖资源研究的新进展

本文着重就盐湖中心“九五”研究工作进展作一简要报道,该研究以“盐湖学”（Salinology)为指导,开展基础理论研究与开发实验相结合的探索,将盐湖资源综合性调查与典型盐湖开发研究密切结合。首次揭示了环昂拉陵区为锂硼铯（钾铷）盐湖巨大成矿域;指出扎布耶超大型锂硼盐湖矿床为一陆-陆碰撞区多级浅盆成矿模式,不同于南美弧后裂谷的高深盆锂硼成矿域;指出扎布耶超大型锂硼盐湖矿床为一陆-陆碰撞区多级浅盆成矿模式,不同于南美弧后裂谷的高深盆锂硼成矿模式;首次通过大范围盐湖综合调查,从而确认青藏高原是我国重要产卤虫盐湖远景区;以“因地制宜、就地取材、扬长避短”的原则,通过实验盐湖学研究,找到了一条适高原特殊环境的锂盐湖开发路线。     

1982~2022年《矿床地质》载文分析与趋势展望

《矿床地质》是中国报道矿产资源最新研究成果的代表性刊物，同时也是汇集矿床学领域重要研究进展及成果的学术交流平台，对其载文热点追踪及期刊量化评价有助于梳理国内矿床学领域的研究进展，探究未来发展趋势，并为学科相关研究人员提供借鉴和参考。文章基于文献计量学研究、借助大数据和机器学习等手段，分析了1982~2022年《矿床地质》刊载论文的内容与信息，揭示矿床学40年的研究热点及主题演化情况，并通过与国际同领域知名期刊的对比，系统性地总结和讨论其展现的研究领域的进展和发展趋势。该刊主要聚焦于地球科学领域，热点关键词主要包括：流体包裹体、成矿作用、矿床成因、成矿流体和地质特征等。历年刊文可归纳为5个研究主题，包括区域成矿规律、成矿背景与构造环境、成矿流体和矿化特征、成岩成矿年龄和岩浆热液成矿作用以及元素富集成矿。热门地区主要是内蒙古、新疆和西藏等中西部省区。未来矿床学研究将会更加注重新技术和新方法的宏观和微观应用、多学科交叉融合对矿床成因机制和成矿规律的揭示，以及矿产勘查的综合指导等方面。     

壳幔成矿学初探

壳幔成矿学是联结深部地质学与区域成矿学的重要桥梁,将成矿作用与深部过程联系起来,进行壳幔成矿学研究,已成为当今区域成矿学的一种重要发展趋势,壳幔成矿学研究的核心内容是大陆壳幔多层圈相互作用与成矿关系,而壳幔成矿学研究的主要技术支撑是“岩石探针”分析,壳幔成矿学研究应选择若干典型区域,采用演化历史分析与作用过程鉴别结合的思路,对岩包体及其寄生主岩和有关矿床进行深入研究,以查明区域壳幔相互作用事件幕与     

剪切带构造-流体-成矿系统动力学模拟

剪切带构造成矿系统动力学模拟可以定量,并能展示成矿系统时空结构与发展,从而揭示其本质。可从质量平衡、输运反应耦合、转换界面成矿和动力分形弥散等四个方面对剪切带构造成矿系统动力学进行理论分析与数值模拟。质量平衡分析指出：（１）剪切蚀变作用过程中,各种物质组分发生了不同程度的迁移;（２）体积应变为增加型,金矿床定位于剪切带的扩容带中;（３）存在较大的流体与岩石比值,金矿体定位于流体流量最大部位。耦合成矿动力学模拟表明：（１）金属硫化物成矿作用发生于剪压构造变形岩相向剪张构造变形岩相转换的时空界面;（２）其决定因素是成矿元素的地球化学特性及成矿流体的特征和性状;（３）岩浆侵入后,形成以岩体为中心的温度梯度带,是热液成矿作用的主要动力之一;（４）成矿流体的流速可以促进混合热液的生长,剪切破碎带是强烈输运反应耦合成矿的有利场所。动力弥散作用过程理论分析与计算机模拟指出：（１）点源淀积弥散机制,Ｃ＝Ａρｖ２ｄｘｄｙｄｔｅ－ｋｒ／［２π（ｈ２－ｖ２ｔ）ｄｌ］;（２）分形弥散度,αｍ＝ｘｓ２Ｄ－１σ２（εｃ１－Ｄ）／２;（３）剪切带构造成矿系统是自相似的变形变质系统,在动力系统作用下,矿源系统与输运系统耦合,弥散作用发生;?     

复合造山和复合成矿系统:三江特提斯例析

提出复合造山定义,认为复合造山指多期次造山以及其它类型壳幔过程(裂谷作用、地幔柱活动、克拉通减薄等)在同一构造带先后发生或者多类型过程同时同位发生的地质事件;复合造山是大洋闭合-大陆拼贴过程的必然演化结果、地质历史时期普遍存在的地质过程,其具有不同属性板块拼接、多条蛇绿岩套与岛弧带并列、构造格架继承与改造、物质活化与循环运动以及构造体制转换突出等特征;复合造山带成矿时代长,类型多样,金属富集强度大,大型矿集区集中。复合成矿系统指在特定时-空域中,不同时期多种成矿作用或者同一时期不同成矿作用复合形成的成矿系统。复合成矿表现为成矿物质继承改造或成矿作用融合交叉,导致成矿元素多幕式富集,成矿空间广,成矿强度大,成矿概率增加。复合成矿系统分为多期复合和同期复合两类。复合造山驱动了复合成矿系统的形成,其是中国区域成矿典型特色。复合造山和复合成矿系统在特提斯构造带最为典型,中国西南三江造山带是典型解剖区。构建了古生代与中生代原-古-中-新特提斯洋闭合引发的增生造山和新生代印度-欧亚大陆汇聚导致的碰撞造山过程,厘定了增生造山海底喷流型Cu-Pb-Zn-Ag、增生-碰撞造山岩浆热液型CuMo-Sn-W、碰撞造山盆地卤水-岩浆热液型Pb-Zn-Ag-Cu和碰撞造山斑岩-矽卡岩型Au-Cu-Mo四类典型复合成矿系统。     

金属成矿省成矿年代学研究的新进展——以华北地台北缘为例

以华北地台北缘金属成矿省（区、带）地质历史演化为实例讨论近１０年来国内外成矿年代学研究的若干新进展,内容涉及成矿年代学研究的金属成矿省等级体制成矿的年代学背景,代表性地区的金属矿床成矿年代演化,金属成矿省成矿事件的年代鉴证,成矿年代省和成矿年代区的建立。文中重点提出,成矿年代学作为学科,不同于矿床成矿年代和同位素测年技术。它是在一定的成矿区域（金属成矿省）内应用矿床成矿年代研究区域的成矿地质历史演化,做出成矿热事件和建立成矿年代省的年代鉴证,提出先兆成矿（Ｔｐ）、初始成矿（Ｔｉ）、主期成矿（Ｔｔ）、滞后成矿（Ｔｈ）、终结成矿（Ｔｅ）的成矿流程和成矿跨度（Ｔｓ）,为全球或一个地区的、在地球动力演化过程中出现的、可作为演化热事件特殊标记的矿床谱写其成矿年代演化历史,从而发展“时间维”造就“空间维”的“演化成矿学”,发挥“成矿演化是一切成矿因素函数”的成矿远景评价效应     

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。     

天山-阿尔泰地区古生代构造及相关的内生成矿作用

探讨天山-阿尔泰地区大地构造及其相关的内生成矿作用是一个重要而又有趣的研究课题.阿尔泰地区属于早古生代碰撞带,天山地区属于晚古生代早期(晚泥盆世一早石炭世)碰撞带,均为区域性近南北向缩短-碰撞作用的结果.在晚泥盆世一早石炭世,阿尔泰地区近NW向区域性断层呈现右行走滑的特征,天山地区近EW向的区域性断层表现为逆断层的活动.但在晚石炭世一早二叠世,受乌拉尔碰撞带挤压作用远程效应的影响,该地区受到较弱的向东挤压的作用,阿尔泰地区NW向断层转变成左行走滑断层,天山地区近EW向断层则转变为右行走滑断层,使该区岩石发生适度的破碎,以致形成大量世界著名的内生金属矿床.对于亚洲大陆来说,碰撞作用最强烈的时期并不一定是内生金属成矿作用最有利的阶段,应该审慎地对待所谓的“造山带成矿作用假说”.最后,笔者还对该区深部隐伏内生金属矿床的找寻提出了一些建议.     

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。     

论成矿系统

成矿系统是当今矿床学研究的一个重要课题,是矿床学向系统化、全球化方向发展的一种趋势。成矿系统是指在一定地质时空域中,控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用过程,以及所形成的矿床系列和异常系列构成的整体,它是具有成矿功能的一个自然系统。成矿系统是在一般矿床成因研究的基础上,着重从宏观上,从成矿的时间、空间、物质、运动的有机结合上,探讨区域尺度的成矿规律。其研究意义是深入认识成矿动力学机制,指导矿产勘查,并有利于将成矿学信息应用到地学其它学科中去。文中还论述了成矿系统与成矿系列、成矿区带的联系和区别,对成矿系统的基本要素、作用过程、作用产物和成矿后变化及保存４个问题作了说明。提出以成矿的构造动力体制作为划分成矿系统大类的依据及以成矿机理作为划分成矿系统类型的主要标志。最后以古大陆边缘构造成矿系统为例,说明构造动力型式、构造组合与成矿系统之间的内在联系     

区域成矿学与找矿新思路

区域成矿学是研究区域成矿背景、成矿系统和成矿演化以阐明矿床时空分布规律 ,指导找矿的综合性分支学科。文章阐述了区域成矿学的主要内容和研究方法 ,在概述区域成矿学研究历史的基础上 ,提出了区域成矿系统及演化观点是当今区域成矿研究的重要趋势。以区域成矿系统分析为主线 ,提出 4点找矿思路 :( 1 )区域找矿目标——由单个矿床到矿床系列 ;( 2 )建立矿化网络观念 ,逐步缩小靶区 ;( 3)全面研究矿床形成条件与保存条件 ;( 4)找矿信息与矿床模型的有机结合。最后提出了科学的找矿工作流程。     

成矿动力系统在混沌边缘分形生长——一种新的成矿理论与方法论(下)

:“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”理论是笔者将复杂性理论及非线性科学与矿床地质学相结合 ,对中国扬子古陆周缘六个矿集区的基本范式进行长期系统研究所取得的总结性成果。研究指出 ,成矿系统总体上是开放、远离平衡、时空延展的动力学系统。它们具有复杂性和自组织临界性的内禀基本属性 ,并且在混沌边缘分形生长。该理论以“地质作用与时 空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念作为根本立足点 ,建立起一种具有普适性的理论框架。然后进一步将其具体化为三大组成部分 ,即 ( 1)矿床的动力学属性 ,( 2 )矿床地质学场 ,( 3 )成矿系统的演化。体现了成矿作用 (其核心为成矿作用动力学 ) ,空间结构 (矿床地质学场 )和时间结构 (成矿系统的演化 )三位一体的整体耦合与交织 ,从而又使该理论具有包容性。在此基础上进而归纳出“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的 5项判定准则以及表征这些准则的 10项相应的动力学行为特征。最后笔者提出“矿质局部活化导致成矿的发生”的命题 ,拟定了“成矿的发生”的重要科学问题 ,以“元胞非线性网络”(CNN)作为复杂性的范式 ,定量揭示成矿的发生 ,并对矿床在混沌边缘作精确定位 ,对“成矿动力系统在混沌边缘”理论作进一步的延伸、深化与发展。该理论在?