华南以中生代成矿大爆发为特征,燕山期矿床成矿规律的研究程度较高,近年来发现越来越多的三叠纪矿床,但三叠纪矿床的分布规律和矿床模型是值得关注的重要科学问题。本文基于最新研究成果,论述华南三叠纪矿床地质特征和矿床类型,提出成矿规律,初步地建立成矿动力学模型。华南地区三叠纪矿床分布较为广泛,目前确定的46个三叠纪矿床分布于5个区带,形成于晚三叠世 (230~200 Ma),被划分为花岗岩有关的钨锡多金属矿床、侵入岩有关的远端金锑矿床、卡林型金矿床和MVT型铅锌矿床4种主要类型。在空间上,华南三叠纪矿床存在成矿元素分带性,由西向东依次为MVT型铅锌矿床、卡林型金矿床、侵入岩有关的远端金锑矿床、花岗岩有关的钨锡多金属矿床。华南5个成矿区带普遍存在印支期和燕山期的叠加成矿作用,在南岭西段桂北苗儿山—越城岭和滇东南老君山地区还发育加里东和印支期的叠加成矿作用。

在大量典型矿床实地调查和国内外综合对比研究的基础上,基于深部找矿的现实需要和存在问题,本文首先回顾评述了主要矿床类型的原始成矿深度,按受控于中下地壳尺度大规模岩浆堆积体的超深成岩浆矿床与受控于流体渗透率制约的中上地壳深成、中成和浅成岩浆热液矿床序列展开。在此基础上尝试探讨主要类型矿床的最大延深垂幅,探讨分析了以Bushveld层状岩体和Voisey’s Bay小岩体为代表的铜镍矿床、驱龙为代表的斑岩铜矿床、Muruntau为代表的造山型金矿、胶东金矿省的已控制延深垂幅、剥蚀程度以及深部可能的延深空间。内生矿床系统具有很宽的成矿深度范围,大型层状岩体的成矿深度可逾20 km,最大矿化垂直延深幅度可达6~8 km。岩浆热液矿床的最大成矿深度以地壳尺度流体渗透的下限为底界,其中造山型金矿床成矿深度最大(约12~15 km),伟晶岩和花岗岩型矿床次之,斑岩型矿床居中(约2~6 km),浅成低温金银矿床深度最浅(1 km至近地表);相应的最大延深垂幅则依次可达4~7 km、2~3 km和1 km。评述了高渗透性的聚矿构造空间、成矿作用顶峰、合适的矿床保存条件等控制因素及部分标志。并对如何确定合理统一的成岩成矿深度(压力)的估算方法以及确定最大成矿深度与矿化体系最大延深幅度的理论依据、判断标志、综合辨识方法体系等未来研究方向进行了展望。

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。

勘查区找矿预测理论与方法体系是基于全国129个典型矿床的深入研究,以及在勘查项目实践验证基础上总结而形成的一种特别适合生产找矿第一线使用的有效方法。该方法以成矿作用内因(元素的地球化学特征)和外因(地质作用类型)相结合的思路,构建以成矿地质体、成矿构造与成矿结构面和成矿作用特征标志为主要内容的找矿预测地质模型。四川会理地区位于扬子板块西缘,区域成矿地质条件优越,经历多期构造事件叠加,形成了一系列独具特色的铁铜矿床。近年来,在拉拉铜矿的深部及外围已取得了重大找矿突破和进展。本文以会理拉拉铜矿为典型实例及深部找矿预测成果示范,阐述该方法在深部找矿预测中的具体应用过程,得出了如下认识:早期成矿地质体为赋矿火山岩(河口群钠长岩类),成矿构造与成矿结构面主要为基(中)性火山岩与沉积岩的界面及可能的喷溢口;热液叠加期成矿地质体推测为深部隐伏岩体,成矿构造与成矿结构面主要为褶皱、断裂和裂隙。在总结成矿作用特征标志基础上,建立了拉拉铜矿勘查区找矿预测地质模型。通过与地质和物探方法相结合,圈定红泥坡南部为找矿靶区,经钻探验证,发现厚大矿体,打开了区域找矿空间。

构造地球化学测量是在基岩出露区发现深部矿化信息的一种较为有效的方法。本文介绍了构造地球化学的一些基本概念和构造地球化学测量方法的发展历程。为解决岩石样(构造岩样)的代表性和均匀性,提出了方格采样法,即在每个采样网格内多点采样组合分析采样方法,采集以构造破碎带物质、裂隙充填物、蚀变岩石、矿化岩石等为主的能反映深部矿化信息的样品。利用该方法在甘肃西和地区进行了1∶50 000构造地球化学测量试验,采用500 m×500 m的采样网格,在每个采样单元中采集6~8个子样组合,分析了其中的Au、Ag、Pb、Zn等19种元素,圈定了较好的金地球化学异常,经查证发现了金矿体。在江西岩背锡矿外围开展1∶10 000的构造地球化学测量试验,采用100 m×100 m的网格,采集构造裂隙样品,圈定了Sn等元素的地球化学异常,对圈定的Sn地球化学异常进行钻探验证,发现深部隐伏Sn矿体。不同比例尺的构造地球化学测量试验表明,构造地球化学测量在基岩出露区能有效发现深部矿化信息,在寻找隐伏矿工作中具有较好的应用前景,在中国黔西南地区寻找卡林型金矿和东南沿海地区火山岩覆盖区找矿中能发挥一定的作用。

谦比希铜钴矿床是中非赞比亚成矿带重要的超大型铜钴矿床之一,由主矿体、西矿体和东南矿体3部分组成,赋矿层位主要为下罗安亚群敏多拉组和基特韦组,岩性包括泥质板岩、泥质石英岩、板岩、石英砂岩等。现有资料对于矿床中钴的赋存状态和含钴矿物成因的研究较为薄弱,这也直接制约了对钴矿的成因认识及今后找矿方向。本次研究聚焦谦比希矿床中的富钴矿物,对该类矿物进行电子探针、微区X射线荧光光谱分析和S同位素研究,通过查明谦比希矿床中钴的赋存状态及成因机制,为今后区域上钴资源的找矿勘查提供理论依据。分析结果表明谦比希矿床中钴以独立矿物和类质同象形式存在,其中独立矿物主要为硫铜钴矿和硫钴矿。在热液黄铁矿(Py2)和磁黄铁矿中,钴含量最高分别可达4.9%和1.5%,Co与Fe含量成反比关系且Co富集区域较为均匀地分布在硫化物中,说明Co取代Fe以类质同象方式赋存于黄铁矿和磁黄铁矿中。此外,谦比希矿床热液期黄铁矿-磁黄铁矿的Co-Ni范围不同于夕卡岩型及其他几种成矿类型的黄铁矿和磁黄铁矿,结合前人对热液矿化期流体包裹体的H-O同位素研究,暗示富钴的成矿流体可能并非岩浆热液流体,而是中-高温的变质热液流体。西矿体斑铜矿和东南矿体磁黄铁矿δ³⁴S值分别为6‰~6.9‰和7.2‰~12.6‰,表明热化学硫酸盐还原作用是谦比希矿床还原性硫形成的主要机制,硫化物在经历了变质作用后δ³⁴S值具有均一化。综合本文和前人已有研究,我们认为钴的主成矿期与卢菲利安造山作用密切相关,造山期中-高温变质热液使得钴、铜等金属元素再富集。NE-SW向挤压形成的褶皱枢纽及特定走向断层的交汇处等构造发育部位可以作为钴矿体的有利找矿地段,而热液脉中的黄铁矿-磁黄铁矿组合可作为区域上寻找钴矿体的矿物标志。

尾亚—天湖地区位于新疆中亚造山带东南部的中天山地块内,晚古生代—中生代岩浆活动强烈,产出了战略性关键矿产尾亚钒铁磁铁矿。在详细岩相学观察的基础上,对尾亚、天湖和沙泉子南岩体中的角闪石和黑云母进行了电子探针(EMPA)测试分析,限定了3个岩体结晶的温压条件、氧逸度、含水量和含铁指数等要素,为解析中天山地块的岩浆-成矿物化条件及其区域找矿勘查工作提供参考。测试结果表明,该区花岗岩类中的角闪石富镁、钙、钠,贫钾,属于钙角闪石族;黑云母有高镁、钛、铝、钾和低硅、钠的特征为镁质黑云母。角闪石和黑云母的化学成分揭示其寄主岩浆为钙碱性造山带岩系,具有壳幔混源的特征,推测可能是板块俯冲背景下由地幔楔与大陆地壳物质混熔形成。根据角闪石-黑云母矿物温压计,估算出沙泉子南石英闪长岩的结晶温度为651~753 ℃,压力为31~79 MPa,尾亚二长花岗岩和钾长花岗岩的结晶温度为762~833 ℃,压力为85~215 MPa,天湖花岗闪长岩的结晶温度为668~812 ℃,压力为31~117 MPa。3个岩体岩浆结晶时的氧逸度lgf(O₂)范围为-15.7~-9.4,而且在角闪石结晶时岩浆具有较高的含水量。综合分析,认为该区的花岗岩类具有高温、低压、高氧逸度、富水和高含铁指数的特点,有利于Fe等成矿元素在流体中富集,具有良好的铁矿成矿条件。进一步利用角闪石-黑云母压力计,计算了花岗岩类岩体的侵位深度,从而估算出岩体的剥蚀程度处于2.2~5.5 km,且区域的隆升剥蚀量差异明显;结合现有的矿产地表展布特征,推测天湖岩体一带深部仍具有较好的铁矿找矿潜力。

作为目前我国规模第一的冈底斯巨型铜多金属成矿带,其东段斑岩铜多金属找矿已取得历史性重大突破,发现了驱龙、甲玛等一系列大-超大型矿床。而西段由于复杂的构造背景、不便的交通条件、极低的地质研究和矿产工作程度,相对于东段具有不同的地壳结构和性质,不均一的地幔属性及壳幔作用方式,以及大面积的火山岩覆盖,使得冈底斯西段的成矿类型、找矿潜力等存在很大的不确定性和争议。在科学技术部、中国地质调查局等大力支持下,通过应用赵鹏大院士的“地质异常成矿预测理论”及开展的一系列技术方法创新、靶区优选与应用示范,在厘清区域成矿规律、发现新矿种、新类型、新矿床等方面均取得重大进展或突破,新发现了帮布勒铅锌银铜、拔隆银铅锌锡、打加错银铅锌、诺仓铅锌银钨、桑莫拉锡金等一批具有中-大型以上找矿前景的银锡金铜铅锌钨矿床,而且还发现冈底斯东、西段成矿存在极大差异:西段除了传统的斑岩型铜钼金、夕卡岩型铁铅锌铜(银)等矿床外,与陆相(次)火山岩有关的浅成低温热液型银锡(金)多金属矿床、特别是银锡或独立银矿床,是冈底斯西段最有找矿潜力的矿床类型(类似于东段的斑岩型),主要受古老基底、逆冲推覆构造、火山机构及次火山岩、晚古生代地体建造等的耦合控制。化探异常元素主要为Ag、Pb、Zn、Sn、Cu、Au、As、Sb、Mn等,其中高强度的Ag、Sn、Au是特征性异常元素,从而可以与单纯的夕卡岩型、岩浆热液型矿床相区别。这些矿床主要分布在冈底斯火山岩浆弧和弧背断隆带,与不同期次和成因的火山岩浆活动密切相关,据此划分出与晚三叠世弧岩浆作用有关的斑岩型铜金、与早白垩世弧岩浆作用有关的夕卡岩-浅成低温热液型铁银铅锌(锡)、与晚白垩世岩浆作用有关的夕卡岩型铁铜铅锌(银)、与古新世—始新世中酸性侵入岩有关的斑岩-夕卡岩型铁铜钼铅锌(银)、与古新世陆相(次)火山岩有关的浅成低温热液型银铅锌(锡金)、与中新世岩浆作用有关的斑岩-夕卡岩-浅成低温热液型铜钼金铅锌银6大成矿系列,明确了冈底斯西段的矿种、找矿类型及找矿方向,并客观评价了其资源潜力。根据成矿地质条件、已知矿床的分布以及找矿前景等要素,在冈底斯西段进一步划分出隆格尔铅锌铁铜、尼雄—日阿铁铜、朱诺—罗布真铜钼金、查个勒—诺仓银锡铅锌铜钼、热布喀银锡铅锌等5个矿集区,特别是朱诺—罗布真、查个勒—诺仓2个矿集区呈现出巨大的找矿前景,将会成为冈底斯西段最重要、最能取得重大突破的铜多金属、银锡多金属勘查基地,为该带进一步的找矿勘查工作部署提供了决策依据及目标。

2020年消除绝对贫困后,巩固脱贫攻坚成果、缓解相对贫困问题成为未来扶贫开发的核心任务。我国相对贫困地区蕴藏着丰富的矿产资源,但由于自然本底脆弱、产业基础薄弱等原因,其资源优势并未得到有效转化。本研究在系统分析影响相对贫困地区矿产资源开发各项要素的基础上,构建了包括矿产资源储量、资本投入、生态环境重要指数、交通优势度、缺水程度、工业化水平和地形起伏度在内的影响要素指标体系,并以乌蒙山片区为研究案例,采用地理探测器工具从空间角度解析各项要素对矿产资源开发的影响大小。研究结果表明:资源储量是乌蒙山片区矿产资源开发空间分异的最直接决定因素,基本控制了矿产资源开发活动的空间分布;其次为固定资产投资、生态环境重要指数和地形起伏度,影响系数均约为0.44,交通优势度影响系数略低于上述三项指标,缺水程度和工业化水平对乌蒙山片区矿产资源开发的影响较弱。根据研究结果,建议加强相对贫困地区基础地质调查和矿产勘查工作,进一步挖掘矿产资源潜力,在专项资金安排等方面实施优惠政策,激励和引导采矿业投资,大力支持矿业绿色发展,加强交通基础设施建设,促进资源优势进一步向经济发展优势转化。