成矿模式与找矿模式研究的现代科学技术

为保障资源的可持续发展,地下深部资源勘探与开发是当前国内外许多国家重要的战略选择。地下深部是否存在优质矿产资源研究是开展深部找矿的前提。理想的成矿模式对指导找矿模式的构建具有重要的理论意义,而合理找矿模式的建立对于深部找矿具有重要的指导意义。随着现代科学技术的持续发展,各种新技术不断用于地质研究及勘探中,使深入理解成矿作用,建立理想的成矿模式成为可能。目前,一些新技术如矿物原位U-Pb定年、原位成分、原位同位素分析等在成矿模式研究中已发挥重要作用,指导人们重新建立新的成矿模式;同样一些地球物理探测技术、地球化学探测技术等也正在找矿模式的建立中发挥重要作用,为深部矿的找寻提供更可靠的依据。因而成矿理论及综合地球物理、综合地球化学等现代科学技术的应用是当前及未来深部矿找矿工作的趋势。     

北秦岭丹凤地区伟晶岩型铀矿控矿因素分析及找矿方向

丹凤地区位于北秦岭造山带陕、豫交界处,夹持于商丹构造带与朱夏构造带之间,是我国伟晶岩型铀矿的重要产地。根据该地区的基础地质和近年铀矿科研成果,文章对晚加里东-早海西期北秦岭造山带东段伸展作用与铀成矿的关系进行了讨论,分析了伟晶岩型铀矿的控制因素,提出了找矿方向。研究认为,北秦岭造山带晚古生代的拉伸作用在丹凤地区表现明显,同期产生的富钾花岗岩-伟晶岩是铀的主要来源;历经多次区域热流变质、韧性流变变形并叠加热接触变质作用,对主要变质体中铀的活化、迁移起到了累积作用;同期产生的区域A型褶皱为有利的成矿空间。区内早泥盆世富钾花岗岩小岩体外接触带伟晶岩密集区或小岩体内部粗-伟晶状正长花岗岩分布区,是今后找矿的有利地段。明确指出,区内主要铀矿床深部仍有较好的找矿前景。     

地学信息三维定量化提取与集成——以河南栾川钼矿区为例

三维地质建模与找矿靶区优选是当前国际地学研究的热点和难点。利用三维可视化技术和数学建模方法,通过自主研发GeoCube三维矿产资源预测与评价软件,实现了栾川钼矿区三维地学信息定量化提取与集成。在此基础上,开展多种数学建模方法集成对比及其网格单元划分的不确定性分析,认为证据权法具有稳健的三维空间集成分析特征,其三维环境中的预测远景靶区为该区深部找矿定位、定量研究提供了科学依据。研究成果为中国老矿山深部成矿定量预测技术方法研究提供借鉴。     

河南栾川钼、多金属矿集区三维地质建模

三维地质模拟是一门综合运用现代空间信息理论来研究地质体及其内部物理、化学属性的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达,并运用科学计算可视化技术对其进行真三维的再现与交互的科学与技术(Mallet J L,2002;Thomas A J,1988).三维地质建模的关键技术是如何利用专业地理信息系统(GIS)的立体空间平台将三维空间地质实体真实地再现,实现地质体的三维可视化和相关空间分析,为地质研究和矿产资源勘查提供技术支撑(张思科等,2009).     

东天山卡拉塔格红海—梅岭铜、锌、金多金属矿矿床地质特征及成矿模式研究

1 区域地质概况 卡拉塔格成矿亚带位于中亚增生型造山带的南缘,大南湖-头苏泉岛弧带北缘.该区出露的地层有中奥陶统荒草坡群大柳沟组(O2hd).该组为一套巨厚的海相火山岩建造,以喷溢相为主,为玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩组合.中一上志留统红柳峡组(S2-3h)主要为一套海相火山岩、火山碎属岩建造,表现出多个喷发-沉积间歇性火山活动过程(方同辉等,2002).     

河南栾川鱼库Mo矿床黄铁矿热电性特征及成矿规律

栾川鱼库钼矿床位于华北克拉通南缘,矿床的形成与燕山期岩浆-矽卡岩热液成矿作用有关,是近年来发现的大型隐伏钼多金属矿床。对鱼库矿区骨干剖面的深部钻孔(>1 000 m)中黄铁矿开展热电性标型特征分析,发现样品中黄铁矿以N型为主,总含量达96%。根据黄铁矿导型及热电性参数变化特征推测出矿体向深部有一定规模的延伸。根据热电性实验数据计算出成矿温度范围在270~332 ℃之间,结合矿床矿石特征判断该矿床属于浅成中温热液成矿。并利用地质统计学知识,运用ArcGIS对计算出来的成矿温度进行克里格插值分析,探讨矿区深部成矿规律。     

陕西商丹陈家庄铀矿区花岗岩体和伟晶岩脉的U-Pb年龄、地球化学特征与铀成矿作用

陕西陈家庄铀矿床是我国北秦岭商州—丹凤伟晶岩型铀矿集区中一个重要的矿床,铀矿体均产于加里东期花岗岩体周边花岗伟晶岩脉与围岩(秦岭群变质杂岩)的接触部位。本文对矿区花岗岩体、花岗伟晶岩脉开展了详细的岩石学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学研究,进而对其成因、成岩构造环境和铀矿化机理进行了探讨。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究表明,黄龙庙黑云母花岗岩体,陈家庄二长花岗岩体和非矿、贫矿、富矿花岗伟晶岩脉的成岩年龄分别为(446±3) Ma、(419±2) Ma、(417±3) Ma、(414±4) Ma和(416±3) Ma。地球化学分析显示：黄龙庙黑云母花岗岩体具有Ⅰ型花岗岩、埃达克质岩特征,源自加厚下地壳的部分熔融,形成于块体碰撞构造环境;陈家庄二长花岗岩体也具有I型花岗岩特征,但源区深度略浅,形成于碰撞后的减压环境。花岗伟晶岩脉与陈家庄二长花岗岩体近于同时形成,且具有亲缘性。铀矿物及富铀黑云母均产于花岗伟晶岩脉中。对比研究揭示,非矿、贫矿、富矿花岗伟晶岩脉地球化学特征和铀赋存状况的差异由同化混染作用程度高低所致。在花岗伟晶岩脉与秦岭群变质杂岩的接触部位,同化混染作用较弱的部位形成的二云母花岗伟晶岩脉仅具有弱的铀富集,同化混染作用较强的部位所形成的富石英、黑云母花岗伟晶岩脉则高度富集铀且构成铀矿体。综合研究表明,花岗伟晶岩脉成岩期后的同化混染作用是铀富集成矿的主导因素。     

安徽省铜陵焦冲Au矿床地质-地球化学建模与深部找矿

长江中下游地区是我国重要的Cu(Au)成矿带,位于该区的安徽省铜陵矿集区是我国深部找矿示范重点攻关地段,而焦冲金矿是铜陵矿集区中的典型金矿,且位于铜陵狮子山矿田西南找矿有利远景区。利用GOCAD建模技术方法,以焦冲矿区-420 m至-820 m的中段图、钻孔数据为依据,建立了研究区矿体、含矿岩体和岩性地层三维模型。在此基础上,结合矿床地质特征,分析了含金黄铁矿标型矿物热电性特征与规律,圈定了两个找矿有利靶区。研究成果对于研究区深部靶区优选和工业采矿具有重要的参考价值,对长江中下游地区深部找矿技术发展起到示范作用。     

中南半岛和西太平洋巨型成矿带Cu、Au矿化构造环境与成矿规律对比研究数据集

“中南半岛和西太平洋巨型成矿带铜金矿化构造环境与成矿规律对比研究”以中南半岛与西太平洋巨型成矿带为研究区域,以铜、金为主要研究矿种,在前期1∶150万东南亚中南半岛和西太平洋巨型成矿带地质矿产图件编制的基础上,充分利用国际合作,系统开展资料收集,通过对老挝、泰国、缅甸、巴布亚新几内亚等国的研究区典型矿床成矿环境、控矿因素与成矿规律的研究,结合ETM+、Hyperion、ASTER多源遥感解译,深化了成果认知并出版了中英文图件;重点剖析了老挝Cu、Au矿床,在老挝阿文矿区开展了找矿示范和钻探验证并取得了很好的找矿效果;利用MapGIS、ArcGIS技术平台,编制成矿区带成矿规律图,建立不同矿种定量评价模型和东南亚重要成矿区带金铜矿床空间数据库;利用数学建模方法开展研究区的资源潜力评价,圈定老挝、缅甸、泰国、巴布亚新几内亚等研究区不同矿种成矿远景区。该数据集不仅是对已经取得的矿产资源区划和资源潜力评价工作的整理和总结,也为科学地引导国家地质“境外”找矿（“一带一路”倡议）部署工作提供理论基础。     

特约主编致读者

特约主编致读者 成秋明陈永清王功文 赵鹏大院士是著名的教育家、科学家和社会活动家,创立了我国数学地质学科,被誉为“中国数学地质之父”。先生一生矢志不渝地追求地球科学真理,不断探索学科发展的新方向,为我国矿产普查与勘探学科和数学地质学科的发展、地质科技人才的培养以及推动自然资源行业的进步都做出了巨大贡献。 赵鹏大院士堪称严谨治学和创新研究的楷模！从最早的定量地质研究,提出“地质体的数学特征”“矿床统计预测”,到“地质异常”“‘三联式’矿产定量预测”“非传统矿产资源”,再到“地学大数据与云找矿”,赵先生在地学领域不懈地探索与创新。 20世纪80年代甚至更早赵先生首次提出数学地质的三大基本任务：(1)查明地质体的数学特征,建立地质体的数学模型;(2)研究地质过程中各有关因素的特征和相互关系,建立地质作用的数学模型;(3)研究适合地质数据特点的数学分析方法及数量化理论,建立地质工作方法的数学模型。其中地质体的数学特征包括几何特征、统计特征、空间特征、时间特征和结构特征,从而奠定新世纪矿体三维可视化研究的基础。进入20世纪90年代,赵鹏大院士提出地质异常的概念,并将矿床统计预测的理论归纳为相似类比、求异和控矿因素定量组合三项内容,开辟了应用致矿地质异常概念和方法定量圈定评价“5P”找矿地段的新方向。进入21世纪,赵鹏大院士进一步关注并提出了成矿事件的时间空间成因成矿多样性和矿床谱系概念,揭示了成矿多样性和矿床谱系与地质异常的内在关联性,发现成矿多样性在成矿物质基础上受矿源地质异常控制,在成矿物质运移上受运矿地质异常控制,在聚矿作用上受赋存环境地质异常控制,在成矿后的变化上受保矿与毁矿地质异常控制,因此,可以通过地质异常的研究来揭示成矿多样性的具体特征。在此基础上,创立了“地质异常成矿多样性矿床谱系”为核心的“三联式”矿产资源定量预测理论和方法体系。在深部找矿研究领域,他认为成矿预测是在不确定条件下制定最优决策的工作,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使得深部成矿预测结果具有较大不确定性,探索成矿预测过程客观化、定量化和精确化是深部成矿预测的前沿课题;他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。近年来,赵鹏大院士积极倡导和推动地学大数据应用,提出了“地学大数据与云找矿”“数字地质”等概念,推动了大数据背景下数字地质研究的新局面。 赵鹏大院士始终强调科研服务于生产实践,在矿产勘查、数学地质和资源产业经济等学科领域取得了巨大成就,奠定了我国矿产资源绿色勘查开发和可持续发展的理论基础,相关科研成果得到国际和国内同行的广泛赞誉,获得国际数学地球科学协会IAMG最高奖——克伦宾奖、俄罗斯彼德大帝奖章、国家自然科学奖等一系列重要奖项,并在全国多个重要成矿带推广应用,取得重大找矿突破。 赵鹏大院士在担任中国地质大学校长职务22年间,提出了“培养人才、科学研究、服务社会、传承文化、引领时尚”的高校五项功能、“现代型、开放型、国际型”的办学目标、“前沿、急需、联合、交叉”的学科建设八字方针和增强学校“创造力、贡献力、影响力、竞争力”的四力建设以及培养“爱国心与责任感强、基础理论强、计算机和外语能力强、管理能力强、创新意识和创新能力强”的五强人才等一系列办学理念,并领导中国地质大学京汉校区,狠抓学科和专业建设,积极推动中外学术交流与办学合作,使学校由7个系的单科性院校发展到今天拥有23个学院的“双一流”建设高校,为中国地质大学的快速发展做出了巨大贡献。赵鹏大院士还曾担任第七届全国人大代表、第九届全国政协委员、第三和第四届国务院学位委员会委员及地质勘探矿业石油学科评议组召集人、中国地质学会地质教育研究分会会长等职务,为国家科教事业发展四处奔波,大声疾呼,并积极向政府献计献策。他以学为媒,在广泛的学术交流中,为中俄、中加和中日友谊等做出了重要贡献。先后获得科学中国人最受公众关注奖、华人教育名家等荣誉和称号。 赵鹏大院士已为国家培养了21名博士后、162名博士和21名硕士,他们中有的成为了优秀的专家学者,有的成为了杰出的管理者和企业家。 值此赵鹏大院士90华诞之际,在《地学前缘》编辑部的支持下,出版了《数字地质与矿产勘查》专辑。专辑展示了赵鹏大院士开创的数字地质和矿产勘查领域所取得的最新代表性研究成果,包括28篇论文,大致涵盖“数学地质与定量勘查”(8篇)、“三维地质建模与隐伏矿预测评价”(10篇)、“成矿模式与定量找矿模型”(9篇)和“地球化学与人体健康”(1篇)等方面。 真诚感谢《地学前缘》编辑部的支持,同时感谢作者们的卓越贡献以及审稿专家的辛勤劳动。 谨以此专辑庆贺我国“矿产勘查”与“数学地质”学科的开拓者赵鹏大院士90华诞！