关于矿床模型的思考

壹：概述

矿床模型是矿床学研究的核心领域，是矿产勘查的重要理论依据。自20世纪初以来，对矿床类型的研究长兴不断，到目前为止，全球地质学家提出的矿床模型已达100余种。系统总结全球矿床模型始于20世纪80年代，由美国和加拿大地质调查局牵头开展了研究。在1982年到1992年10年间，美国地质调查局进行了三轮关于矿床模型的的系统研究，1992年出版《矿床模型》一书，包含142个矿床模型。美国地调局的矿床模型由矿床描述模型、品位-吨位模型与数字矿床模型三部分组成。其中矿床描述模型是完整的，品位-吨位模型和数字矿床模型受数据限制，只对部分矿床模型开展了研究。为了使矿床模型的应用计算机化，斯坦福大学的计算机专家还专门为数字矿床模型的实现开发了著名的专家系统——PROSPECTOR（探矿者），这是世界上领各行业之先的第一个人工智能专家系统。

自20世纪90年代以来，矿床模型研究在我国兴起。在总结我国矿产勘查与矿床研究经验的基础上，提出了各有特色的矿床模型专著，其中陆相生油、玢岩铁矿、焦家式金矿、离子吸附稀土矿床模型具有中国特色，是对世界矿床模型大家族的宝贵贡献，也是对我国矿床学研究和矿产勘查的宝贵贡献。

贰：问题

纵观当前矿床模型现状，主要存在两个问题。

  1．矿床模型主要是根据矿床最终落座的近地表地质构造环境命名的

  如斑岩型矿床是按照小岩体顶部的岩浆岩相和构造环境命名的，矽卡岩型矿床是按照岩浆岩与碳酸盐岩的接触带环境命名的，BIF矿床是按照地表看到的矿物组合与矿石构造命名的，砂岩铜矿是按照赋矿岩石类型命名的，等等。矿体落座环境只是成矿活动的终结，不能代表整个成矿过程特征。

  2．美国地调局《矿床模型》确立的矿床模型过多

  如矽卡岩模型包含铜矽卡岩、铅锌矽卡岩、铁矽卡岩等，但又忽略了金、钨、钼等也可能在这个类型产出。成矿大多具有多元素性质，模型分得细就难以概括成矿元素的共生组合特征。

叁：基于岩石圈动力学的矿床模型系统

1.基于岩石圈动力学的成矿研究已成为当代矿床学家的共识，但由于地质过程的高度开放性、远离平衡和非线性，目前还无法构建一个描述岩石圈成矿过程的数字系统。但我们至少知道，成矿过程不是岩石圈运动的主系统，而是主系统的一个很小的局部过程，它的发生和终结都处于岩石圈系统最开放的环境，而成矿物质在系统运行中经历了物质的析出、运移、富集和收矿四个阶段。第一阶段是熵增过程，第二阶段是熵稳过程，第三阶段是熵减过程，第四阶段是负熵过程。由熵增到熵减甚至负熵，表明这个完成的成矿过程是可逆的。逆转的条件源于系统的开放性。

2. 岩石圈是漂浮在软流圈上的一条巨舟，其动力学成矿系统分为两大类型

（1）内生成矿动力学系统

活动大陆边缘成矿系统

从大洋中脊开始的洋壳运动到到活动大陆边缘，形成沟湖盆山构造体系，导致中下地壳发生强烈的局部重熔与区域变质，为造山带成矿系统的形成提供了驱动力。岩石圈地幔物质则反向洋脊方向流动，从而构成一个完整的岩石圈物质与能量循环。斑岩型、矽卡岩型、海相火山岩型、浅成低温型矿床、造山代金矿、BIF矿床是这类成矿系统的代表。

被动大陆边缘成矿系统

是在被动大陆边缘盆地无相关岩浆活动条件下形成的热液成矿系统。目前分为Sedex和MVT两大模型。Sedex产出于浊积岩建造，属同生矿床，与沟通地壳的地堑构造有关，热源来自地温梯度热。MVT产出于碳酸盐岩台地建造，属后生矿床，与前陆盆地有关，热源来自造山构造产生的热能

克拉通成矿系统

由裂谷系统和深大断裂系统与岩石圈地幔沟通，为克拉通型基性、超基性岩、碱性岩、金佰利岩的侵入成矿创造条件。克拉通型包括铬铁矿床、铜镍硫化物矿床、铂族矿床、金刚石矿床、稀土矿床等。

（2）外生成矿动力学系统

主要包括三类模型。

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风化成矿系统

是由各种原岩，特别是岩浆岩风化淋滤产生的矿床，如红土型铝、镍、锰矿床。系统驱动力为风吹雨打日晒。

沉积成矿系统

由海洋、河流、湖泊沉积产生的矿床，分为机械沉积成矿系统、化学沉积成矿系统和蒸发沉积成矿系统。砂矿、赤铁矿、锰矿、磷矿、石油、煤款属于这类系统。系统驱动力为海洋、河流、湖泊的水流。

  3．岩石圈动力学系统的物质转换与平衡

岩石圈的物质始终是在相互转换的。随着岩石圈动力学系统的推进，圈内物质由老的系统环境转移到新的系统环境，原来的沉积岩可能转变成变质岩或岩浆岩；当系统环境转变到地表后，原来的变质岩或岩浆岩也可能转变为风化岩石或沉积岩。出于同样原理，老系统中的矿床在新系统环境下可能转变为岩石，老系统中的岩石在新系统环境下可能转变为矿石。总体而言，在整个人类生命的尺度下，岩石圈是物质不灭的，但物质的分合聚散是变化的。

肆：基于岩石圈成矿系统的矿床模型表

基于岩石圈成矿动力学系统的模型分为三

级：第一级是成矿动力学系统的驱动类型，分为风化驱动系统、沉积驱动系统、岩浆驱动系统、热液运行系统和区域变质驱动系统5类。其中。热液运行系统可以由多种能量驱动，如岩浆热液系统、变质热液系统、构造热液系统、地温热液系统等，此外还有岩浆-变质双动力驱动系统，相当于汽车的油电混动系统。

第二级是岩相建造环境，主要是系统的物质（岩石）与构造环境，如化学沉积相，伟晶岩相，陆相岩浆岩建造、围岩条件与控矿构造，被动大陆边缘盆地浊积岩建造与构造控制等。需要注意的是这里所指的不仅是近地表的物质与构造环境，还要分析成矿动力学系统在中下地壳中运行的物质和构造环境。例如浅成低温矿床，它的地表赋矿环境并不代表它的成矿环境。

第三级是岩石圈动力学系统矿床模型，它不是按照地表地质构造环境命名，而是按照该矿床模型运行的全过程命名的，可称之为“系统矿床模型”。例如“与花岗岩类有关的热液矿床模型”是表中最大的一个系统矿床模型，它的成矿全过程包括中下地壳局部重熔、成矿元素析出、成矿元素运移、成矿元素富集、成矿元素在近地表环境下堆积成矿。最后一列的斑岩型矿床、矽卡岩型矿床、浅成低温型矿床、云英岩-大脉型矿床在深部和中深部应该是同源的，到浅部才受近地表地质构造环境影响，分离为不同类型矿床模型的。

因此，到野外找矿的时候，要把第三级作为同-颗成矿大树看待，不要把地面类型看得过重，因为这棵大树长出来的矿床小类型是你中有我，我中有你，很难分开的。下图显示华南燕山期多金属成矿带中斑岩型、矽卡岩型、云英岩-大脉型和浅成低温型4种类型及三种混合类型的分布。由图可见，它们是高度重叠交叉的。甚至在同一个矿床中，出现斑岩型与浅成低温型、矽卡岩型与斑岩型、浅成低温与云英岩-大脉型共处的情况。

图1. 华南燕山期多金属成矿带与花岗岩有关的矿床类型分布图

矿床模型表（2列10行加“碳酸盐台地“）