成矿作用动力学──理论体系和方法论

矿床是一种复杂系统，而成矿作用则是一种复杂的动力学过程。矿床成因的基本问题归根结底是成矿作用动力学问题。成矿作用动力学是地球化学过程动力学中的一个重要分支领域，又是矿床地球化学和矿床成因理论中的一个新的学术方向，但至今基本上还是一个有待开发的空白领域。成矿作用动力学研究成矿作用的速率、机制和过程。进行这一方面的研究不仅可以丰富地球化学过程动力学、发展理论地球化学，还可以使矿床成因研究从静态上升到动态，从定性走向定量，对传统的矿床成因理论将有新的突破。笔者在本文中根据自己的研究工作实践和对当前国内外地球化学过程动力学及非线性科学的发展现状和动态的分析与认识提出了成矿作用动力学的理论体系和方法论，并作了较详细的剖析。笔者还针对成矿地球化学系统的特点，强调指出将“多组成耦合系统和多重耦合过程动力学”作为成矿作用动力学的重点研究领域的必要性和重要意义。     

地球化学动力学体系

本文以地球化学作用与其时-空结构的统一性为指导思想,将地质区域和各种地质体视为动力学体系,应用耗散结构理论,通过对云南个旧钖、多金属成矿区的研究,讨论地球化学动力学体系的建立。 作者应用马尔科夫过程理论揭示了沉积过程的地球化学旋回性,并用动力学体系分析阐明每一旋回的时间结构。花岗岩浆的分离结晶作用与对流驱动的热重力扩散作用相结合导致了岩体内痕量元素的化学分带。岩浆期后体系系由具有非线性动力学机制的复杂的反应-输运网络所构成,其拓朴结构使体系产生异常的动力学行为。通过各种物理化学参数的实验测定建立了成岩、成矿作用的动力学模型,并用计算机模拟了典型矿田内热液流体的流速场与温度场。 地球化学全过程的时间结构可以归结为热力学分枝的分支在时间上的展开或多阶耗散结构的阶梯。地球化学场的空间结构产生于耗散结构的局域化和化学波的成生与传播。成矿区域是囿于有界介质内的局域化耗散结构。不同反应前锋的差速前进从而产生不同物种的分异沉淀使成矿区域出现化学分带。成矿源区起因于某种化学反应核心或特殊的物理边界所产生的局域不均一性。 对地球化学动力学体系作进一步的研究可以揭示金属矿源学、历史地球化学与区域地球化学之间的内在联系。     

热液成矿作用动力学研究进展

地球化学动力学 介于地球化学，化学动力学，流体力学之间的一门边缘学科。成矿作用动力学是地球化学动力学的重要分支，主要研究成矿作用的速度，机制和过程。目前在成在动力学研究过程中已出现成矿作用动力学，成矿地质地球化学动力学，构造动力成矿等方向。     

关于成矿作用与时空结构的学术报告

应省地质学会邀请,武汉地质学院於崇文教授于4月11、12日在昆明作“成矿作用与时空结构”为题的学术报告,核心是以成矿作用及其时间、空间结构三者的统一性观点进行地质—成矿的研究,藉以指导找矿—预测。听讲的地质科技工作者一百三十余人。於教授从地球化学角度出发,以地质科学的发展方向和地质找矿的基本指导思想、成矿作用、成矿作用的时间结构、成矿作用的空间结构、成矿作用时空结构的理论基础五个方面,简明地阐述了成矿作用与     

南岭地区区域地球化学

1.由物质、地球化学作用、地球化学过程和地球化学场构成的地球化学系统中,物质是基础。地球化学作用在时间上表现为发展和演化,常具有韵律性的时间结构;在空间上表现为地球化学场,具局域化的空间结构。三者构成一个统一的整体,可简称为“成矿作用与时一空结构”。动态演变和有序结构是一切地球化学系统存在与发展的基本规律。因此,在方法论上将成矿区域视为一个宏大的动力学体系。     

庆祝於崇文教授从教四十五周年

於崇文教授,博士导师,生于1924年2月15日,浙江省镇海县人,我国著名地球化学家,第二届李四光地质科学奖获得者.长期从事地球化学基础理论、理论地球化学、区域地球化学和数学地质方面的研究.提出了“地质作用与时—空结构”的理论观点,并建立了新的地球化学理论体系与方法论;在地球化学动力学中提出并发展了“成矿作用动力学”新的学术领域;提出了区域地球化学的理论与方法,并应用于南岭地区研究;在地质学与地球化学中系统全面地引进多元统计分析的理论与方法,为开辟地球化学学科发展的新方向、发展理论地球化学、矿床地球化学、区域地球化学和数学地质做出了卓越的贡献.     

从29届地质大会看矿床地质学研究的进步

本文全面概括地介绍了第29届国际地质大会有关矿床地质学的进展和发展趋势,重点对海底热水成矿、浅成低温热液金矿和黑矿型矿床新模式作了详细介绍,此外也对成矿流体、矿床成因理论、矿床实验研究、矿床形成环境和演化规律,以及隐伏矿床的勘查方法等方面作了简要介绍。地幔流体研究和区域成矿学日益受到重视,一些新的基础理论,如化学动力学、表面化学、耗散结构、分形几何学以及非线性热力学和动力学等开始引用于矿床学研究。同位素地球化学方法在勘查中的应用有较明显的进展。矿床学研究的4个重要趋势是:1．向宏观发展:如地球历史中成矿作用的时空演化和成矿的大地构造背景;2．向微观深入:如同位素地球化学、成矿实验和水—岩作用机理的研究;3．成矿多来源、多成因和多阶段的研究;4．现代成矿作用与古老成矿作用的对比研究。     

矿化富集的耗散结构研究

耗散结构理论用以研究系统在远离平衡的条件下,由于其内部的非线性相互作用,发生从无序热力学分支向耗散结构分支转化,形成一种稳定的有序结构。耗散结构定义为：在远离平衡的条件下,借助于外界的能流和物质流而维持的一种空间或时间的有序结构。这种结构是由于进行不可逆过程时体系发生能量耗散所致,地质地球化学过程,如构造活动、岩浆侵入、成矿作用或矿化富集等,均为不可逆过程。耗散结构可给予这些过程新的分析理论和研究方法。     

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(上)

“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。该理论在矿?     

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?     

大型矿床和成矿区(带)在混沌边缘

笔者将复杂性科学和矿床地质学相结合提出了一种新的金属成矿理论———“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”,并应用这一理论研究扬子古陆周缘四大成矿区带的矿床成因与成矿规律,发现“大型矿床和成矿区带在混沌边缘”。文章在概述“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”的理论纲要与噪声、混沌和混沌边缘基本概念的基础上,提出地质成矿系统在混沌边缘的四条判定准则：Ⅰ．自组织临界性的标志———广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）场（温度、流速、浓度、压力等场）的场量之时空幂律分布———及其基本属性：（１）长程时空关联与连通性及时空分形结构;（２）崩塌动力学;（３）“元胞自动机”的动力学机制;（４）自组织临界性涌现于“混沌边缘”,并具有最大的复杂性、演化性和创新性。Ⅱ．地质成矿过程向时间混沌及地质成矿系统向时空混沌的演化。Ⅲ．岩浆和热液“孤子”、“孤波”与“相干结构”以及其它弱混沌“拟序结构”。Ⅳ．超临界地质流体参与地质成矿作用。笔者进一步提出金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性的三大基础理论：（１）地质成矿过程的非线性动力学———应用非线性动力学理论研究矿床和矿集区形成的动力学机制;（２）“地质成矿作用与时空结?     

大型矿床和成矿区(带)在混沌边缘

笔者将复杂性科学和矿床地质学相结合提出了一种新的金属成矿理论———“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”,并应用这一理论研究扬子古陆周缘四大成矿区（带）的矿床成因与成矿规律,发现“大型矿床和成矿区（带）在混沌边缘”。文章在概述“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”的理论纲要与噪声、混沌和混沌边缘基本概念的基础上,提出地质成矿系统在混沌边缘的四条判定准则：Ⅰ．自组织临界性的标志———广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）场（温度、流速、浓度、压力等场）的场量之时空幂律分布———及其基本属性：（１）长程时空关联与连通性及时空分形结构;（２）崩塌动力学;（３）“元胞自动机”的动力学机制;（４）自组织临界性涌现于“混沌边缘”,并具有最大的复杂性、演化性和创新性。Ⅱ．地质成矿过程向时间混沌及地质成矿系统向时空混沌的演化。Ⅲ．岩浆和热液“孤子”、“孤波”与“相干结构”以及其它弱混沌“拟序结构”。Ⅳ．超临界地质流体参与地质成矿作用。笔者进一步提出金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性的三大基础理论：（１）地质成矿过程的非线性动力学———应用非线性动力学理论研究矿床和矿集区形成的动力学机制;（２）“地质成矿作用?     

热-质输运与反应动力学的研究进展和发展趋势

在自然过程里 ,成矿作用是地质科学中既重要又复杂的过程之一。矿床是一种高度的复杂系统 ,它们具有多层次结构、多重时间标度、多种控制参量和多样的作用过程。矿床成因的基本问题 ,归根结底是成矿作用的动力学问题 ,矿床的形成又是不同的速率并举、多种机制交织的极其复杂的动力学过程 (於崇文等 ,1998)。成矿作用动力学是地球化学过程动力学的一个重要分支 ,又是矿床地球化学和矿床成因理论中的一个新的学术方向 ,这方面的研究工作主要以我国的於崇文等 ( 1998,1993 )为代表。由岩浆侵位形成的热液矿床成因模型和热质输运与反应相结合的…     

成矿作用动力学研究的新进展及发展趋势

成矿作用动力学是地球化学动力学的一个重要分支学科,近年给出了更完善的定义,初步建立了一套理论体系和研究方法。水岩相互作用及动力学模型、物质输运与化学反应、成矿元素的输运与沉淀、化学热力学与输运性质等方面的研究取得许多新的进展。最后指出了成矿作用动力学的某些发展趋势。     

地球化学动力学研究现状与趋势

地球化学动力学是地球化学的一个重要分支学科,现在已经成为研究地球化学过程演化发展的必然途径之一。全面总结了国内外地球化学动力学形成发展与研究现状,并指出了地球化学动力学（特别是成矿作用动力学）的某些发展趋势。     

地球系统科学与成矿学研究

在简述地球系统科学的基础上 ,文中提出了由地球系统科学引发的成矿学研究 3个观点 :(1 )成矿系统是一个特色的地质系统 ;(2 )成矿系统与其它系统的关联 ;(3)地质突发事件具有灾害和资源的两重性。针对地球系统科学要求和矿床学学科发展进程 ,提出了 5个亟待加强的研究领域或课题 :(1 )深部过程、浅表环境与成矿系统 ;(2 )重大事件与成矿 ;(3)生命活动与成矿 ;(4 )物理成矿作用和(5 )海洋成矿作用。在结语中 ,作者强调要从地球系统的大背景来研究成矿环境、成矿过程和成矿动力学 ,也即将传统的矿床成因研究提高到地球系统科学的层次 ,为矿床学的发展提供新的广阔的理论基础。     

矿床地球化学近十年若干研究进展

矿床地球化学的主要任务是研究各种地质作用过程中矿床形成的地球化学问题,重点包括成矿元素的地球化学行为、成矿元素的源-运-储过程和矿床形成的驱动机制等。矿产资源勘查已越来越依赖于成矿新理论的指导和找矿新技术新方法的应用。因此,近10多年来,探索成矿新理论一直是地质学家们的不懈追求,矿床地球化学研究取得明显进展。本文扼要论述了其中的几个方面,包括大陆动力学与成矿关系、成矿流体地球化学、矿床同位素地球化学、成矿年代学和分散元素成矿作用等方面的某些研究进展。     

热水沉积成矿研究现状与展望

热水沉积成矿作用是当今地质学和地球化学领域的研究热点和重要课题，至今已经取得了许多重要的研究成果。通过对国内外相关研究资料的综合调查分析，对热水沉积成矿的概念、矿物岩石学标志、地球化学特征、成因机制及其与金属成矿作用的关系等方面进行归纳总结，重点评述了热水沉积元素地球化学和同位素地球化学方面的判别标志。文章认为，对地质环境背景、有机地球化学与分子古生物学、成矿系统与成矿动力学以及现代海底热水沉积成矿机理等方面进行深入的研究，将是热水沉积成矿研究的必然趋势。     

幔源铀成矿作用探讨

地幔流体及深源铀成矿作用是当前铀矿地学界备受关注的前沿课题。文章扼要阐述了幔源铀成矿的地球动力学背景,评述了热点铀成矿理论。通过地幔流体参与铀成矿的现实性与地幔含铀性的论证,结合粤北“交点型”铀成矿地质地球化学特征,认为地幔中铀含量存在不均一性,在大陆型热点活动（地幔柱）区的岩石圈地幔通常含有较高的铀丰度;提出在热点驱动下,地幔流体（如CO2、F等）能够溶解或萃取地幔岩中的铀并得以浓集形成富铀成矿流体,幔源铀成矿是可能的。对幔源铀成矿作用机理作了初步探讨。     

现代地球化学的进展与趋向(上)

地球化学和勘查地球化学是地质科学中较年轻的边缘科学分支,具有理论基础充实,观察资料精细的特点。在当前科学技术高速发展、知识急剧积累的时代,地球化学在地学领域中占有最丰富的自然作用信息。近十多年来地球化学在基础理论和应用方法上都日趋成熟,在解决地质基础理论问题和找矿方面取得了公认的成果,可谓根深叶茂果实累累。为活跃思路,促进学科交流,应编辑部约在本刊开辟“现代地球化学与勘查地球化学”讲座栏,计划分成矿作用地球化学,区域地球化学,气测化探找矿等个个专题较系统地介绍本学科近年来的成果。