成矿系列的概念及研究进展

成矿系列研究简史和现状~

据已掌握的矿床学文献，法国地质学家De Launay于1905年初步提出成矿系列的概念（郭文魁，1991）。1920年翁文灏提出“中国矿产区域论”，1923年，翁文灏又发表“含砷矿物在成矿系列中的地位”一文，论述了含砷矿物在华南四个金属成矿带中出现的情况及地位。
成矿系列概念的全面论述是我国地质学家在总结新中国成立后几十年来找矿勘探工作和矿床地质研究过程中提出来的。它将在一个区域中与某一地质事件有关，在空间、时间、成因上有联系的一组矿床类型，作为一个整体加以研究。这对于深入认识成矿规律，指导矿产勘查工作，有重要的意义。
首先，当在一个区域找矿时，在详细研究区域地质构造背景的基础上，运用成矿系列的概念可以对该区的成矿环境、控矿因素、成矿作用和可能出现的矿床类型有一个全面的分析和认识，即树立起一个整体观念，根据已知矿床，找寻未知矿床，因而能起到扩大找矿思路，明确找矿方向的作用。
其次，成矿系列研究冲破了过去矿床研究中只注重单个矿床类型的倾向，而以联系的观点作指导，既考虑成矿过程总的演化特征，又注重地质局部异常对矿化类型的控制作用。从矿床个体成因研究发展到成矿系列研究，可以认为是矿床成因分类研究史上的一个突破。
自20世纪70年代程裕淇等全面提出矿床成矿系列概念以来，我国的广大地矿工作者在应用成矿系列观点指导找矿勘探，总结区域成矿规律方面做了大量工作，取得显著的成绩。研究机构和院校的专家们对成矿系列也作了广泛深入的研究。在各类成矿系列中，研究较深入的是与岩浆和热液作用有关的成矿系列。因为这方面矿产勘查和研究的资料很丰富，成矿系列表现也较明显和全面，有较多研究成果（陈毓川，裴荣富，1983，1989；夏宏远等，1991；翟裕生等，1992；崔彬等，1992；毛景文等，1998及其他）。陶维屏等（1989，1994）系统论述了中国非金属矿产的成矿系列。在成矿系列内涵方面，翟裕生等（1980，1987）提出了成矿系列结构概念，包括分带性、阶段性、过渡性、重叠性、互补性等结构型式，以表示一个成矿系列内部各矿床类型间的时空、物质和成因联系。
在国外，苏联学者也曾提出类似成矿系列的观点。X.M.阿伯杜拉也夫（1960）划分了地槽、地背斜、过渡带和地台等大地构造单元的4个成岩成矿系列，并进一步划分了与岩浆建造有关的矿床成因系列。П.A.斯特罗纳（1978）系统论述了“含矿建造”，划分了含矿建造类型。她明确指出，含矿建造是稳定的矿床组合，而不仅仅是狭义的、具体的矿石建造。就其含矿建造的定义，是相当于成矿系列或矿床成矿系列的。西方地质学家较少运用成矿系列，而多用成矿系统一词，如热液成矿系统、斑岩成矿系统等。
当前，成矿系列研究在我国已广泛深入地展开，矿产勘查单位、研究院所、大专院校等的专家们在大量地矿资料基础上，运用成矿系列观点总结提炼我国不少成矿区带和矿田（床）的成矿规律，发表了大量的著述。仅举若干例子：在区域成矿系列方面如《桂北地区矿床成矿系列和成矿历史演化轨迹》（陈毓川、毛景文等，1995）、《秦岭造山带区域矿床成矿系列、构造-成矿旋回与演化》（王平安等，1998）、《华北地块北缘及其北侧金属矿床成矿系列与勘查》（裴荣富等，1998）；在不同地质时代的成矿系列方面有《中国北方古元古代成矿带矿床成矿系列研究》（杨言辰等，2002）；在有关矿种的矿床成矿系列方面有《海相火山沉积岩区铁-铜-硫成矿系列及铁-铜型矿床》（邬介人等，1999）。很多省区的地矿部门都运用成矿系列观点指导找矿和综合研究，取得了明显的成效，并出版了总结性著述，例如《河北省主要成矿区带矿床成矿系列及成矿模式》（章百明等，1996）、《中国新疆矿床成矿系列》（刘德权等，1996）、《黑龙江省主要成矿带矿床成矿系列》（韩振新等，1996）等。
在成矿系列的综合研究方面，翟裕生等（1996）的《成矿系列研究》一书，较系统地论述了成矿系列研究的理论基础。陈毓川等（1998）以对中国的区域成矿研究为基础，出版了《中国矿床成矿系列初论》专著。
总的认为，我国的成矿系列研究开展较早，成果明显，居于国际同类研究的前列。在当前正在开展的矿产资源大调查中，为了更有成效地运用成矿系列理论指导找矿，需要加强对成矿系列形成机理和结构特征的研究，以深入认识成矿系列的形成条件、控制要素、形成过程及其动力学机制，即深入探索成矿系列的形成和分布规律。

“矿床成矿系列”概念，始于1975年程裕淇提出铁矿“类型组”、“类型组合”、“成矿地质体组合”，以及“铁矿成矿系列”。继而程裕淇、陈毓川、赵一鸣等于1979年发表《初论矿床的成矿系列问题》，正式提出矿床成矿系列概念，并划分了19个矿床成矿系列。1983年程裕淇等发表了《再论矿床的成矿系列问题》，进一步完善矿床成矿系列概念，又新建立了6个矿床成矿系列，提出成矿系列序次的划分构想。经过20多年的探索和研究，矿床成矿系列概念已引起矿床学界和矿产勘查人员的普遍关注，取得了一大批重要成果，在区域成矿规律研究和成矿预测工作中日益显示出重要的理论和实践意义。
开展矿床成矿系列研究，可以更好地探索区域成矿作用在四维空间的分布规律。单个或有代表性的矿床研究、建立成矿模式，是矿床研究的基础，可追索其形成规律。但是单个矿床一般只能代表有限范围内与该处直接成矿作用有关的矿床，不能反映区域上一定地质时代内构造、成岩、成矿的全貌，不能反映完整的四维体系中形成的矿床组合。而开展矿床成矿系列研究，可全面反映地球发展历史中一个区域内成矿的客观规律，不但有助于指导区域找矿和矿床评价，对发展地质科学也有重要意义。
陈毓川等（1998,2007）将矿床成矿系列概念和特点进行了归纳。
1）矿床是地质环境的一个组成部分，其成矿作用也是构成地质环境的地质作用中的组成部分。
2）矿床在自然界并非单个存在，而是以有成因联系的矿床自然体存在。在各个地质历史阶段的地质构造环境（单元）中，与一定的地质成矿作用有关、形成有成因联系的矿床组合的自然体，称为矿床成矿系列。其定义为：在一定的地质历史时期或构造运动阶段，在一定的地质构造单元及构造部位，与一定的地质成矿作用有关，形成一组具有成因联系的矿床自然组合（即所谓“四个一”原则）。
3）矿床成矿系列由4个不可分割的部分所组成，即时间、空间（地质环境）、地质成矿作用和矿床组合，缺一不可。即矿床成矿系列四要素，是研究每一个矿床成矿系列所不可缺少的内容。
4）矿床成矿系列组成的矿床，在时空四维域中具有一定的演化规律、分布规律，以及演化的继承性、可叠加改造性。不同时代、不同地区，若具有相类似的地质构造环境和成矿作用，就可以形成类似的各具特色的矿床成矿系列。
5）矿床的成矿系列包含5个序次：
第一序次分为3类：矿床成矿系列组合、矿床成矿系列类型、矿床成矿系列组；
第二序次为矿床成矿系列；
第三序次为矿床成矿亚系列；
第四序次为矿床式（类型）；
第五序次为矿床。
第一序次中平行分出3类，矿床成矿系列组合是以地质成矿作用来划分的，即岩浆、沉积、变质成矿作用3个组合。其他可考虑独立存在的地质成矿作用有：地质流体成矿作用和原地表生成矿作用，后者可列为沉积矿床成矿系列。
矿床成矿系列类型是以地质环境归类划分的，指不同时代、不同地区具有相似地质构造环境、相似成矿作用和相似矿床组合的矿床成矿系列。
矿床成矿系列组是指在同一地质构造旋回期间，在构造活动涉及的构造单元范围内，不同成矿作用所形成的一组矿床成矿系列。“矿床成矿系列组”的概念，对于研究一个地区一个地质构造旋回的成矿演化历史及其成矿构造环境的变迁具有现实意义。
矿床成矿亚系列（第三序次）是指在地质构造区内不同地段的地质条件具有某些差异，成矿作用在这些地段内，在时间与空间上有一定的演化规律，除具有成矿共性外，还显示出明显的特性。在这些地段的地质构造条件下形成的矿床组合列为矿床成矿系列中的成矿亚系列。
第四序次矿床式是矿床成矿系列或亚系列中有代表性的矿床，是代表在成矿发展的某一时期、在相似地质条件下形成的矿床。
第五序次矿床，是矿床成矿系列的基本组成，也是研究成矿系列的基础。
6）成矿区（带）是一定的地质构造区域和有利成矿的地域概念，可以是一个构造活动期形成，也可以是多个构造活动期重叠于相近的区（带）内形成。在一个成矿区（带）内，可以出现一个或几个成矿系列。成矿区带的构造背景和成矿环境是决定赋存不同级次成矿系列的地质基础。研究不同级次成矿系列在成矿区（带）内时空分布，是深化认识成矿区带成矿规律的关键内容。
7）近年，陈毓川陈毓川等，矿床成矿系列及成矿谱系研究的进展及范例——概念进度与趋势，2001。进一步提出成矿谱系的概念，认为成矿系列是一定地质历史时期的产物，与一定的构造旋回有关。地质演化具多旋回性成矿系列也必然有多旋回的特点。可以把特定区域成矿作用的演化历史与分布规律称为成矿谱系。研究区域成矿谱系可以揭示特定区域成矿物质在区域地质构造演化过程中的行为，其成矿物质组合的变化、分散和富集规律、区域成矿的继承性和新生性。从整个地质历史时期审视特定区域内成矿分布的时空规律，评价找矿的战略意义。

成矿系列是指在一定的地质构造单元和一定地质历史发展阶段内，与一定的地质作用或成矿事件有关，在不同成矿期（及成矿阶段）和不同地质构造部位形成的不同矿种、不同类型、但有成因联系的矿床自然组合。

成矿系列可划分为6个层次，即成矿系列组合、成矿系列类型、成矿系列、成矿亚系列、矿床式和矿床（陈毓川等，1994，1999）。成矿系列组合以三大地质作用，即岩浆作用、沉积作用和变质作用为划分依据。每一种地质作用伴有相应的成矿作用，在不同的地质时期与不同地质构造单元形成各种矿床成矿系列，构成与岩浆作用有关的矿床成矿系列组合、与沉积作用有关的矿床成矿系列组合和与变质作用有关的矿床成矿系列组合。某些与一定层位有关、受多种成矿作用叠加或改造的矿床，可以暂归于其他成因的矿床成矿系列组合。成矿系列类型是指形成于不同地质时代、不同地质构造单元，但具有相似的地质环境、相似的成矿特征、类似的矿床组合，又具有各自时代及地区特点的成矿系列。对同类矿床成矿系列的归纳有利于进行区域成矿作用对比。成矿系列是指形成于一定地质时代、一定地质构造单元，与一定地质作用或成矿事件有关，包括不同矿种、不同类型、但有成因联系的一组矿床。成矿亚系列是指在成矿系列分布范围内的次级构造单元中，由不同成矿阶段形成的、各具特色的矿床组合，而各亚系列之间具有成因联系、并具有明显的共性。在一个成矿系列中可不分出亚系列，亦可分出若干个亚系列。矿床式是根据一组具有相似成矿特征的典型矿床所概括出来的矿床类型式，代表一种基本的矿床模式，包含有深刻的成因意义。一个成矿系列及亚系列至少应包括一个以上的矿床式。矿床是成矿系列的基本组成单位，一个矿床式至少应包括一个以上的矿床。

成矿系列是由我国地质学家程裕淇等（1979，1983）提出的矿床学新概念。它从系统论的观点出发，研究成矿作用在四维时空中的基本规律，探索在地球演化过程中成矿的时空及物质演化规律，研究一定区域内与一定成矿事件有关的、在不同演化阶段和不同控矿条件下形成的各类型矿床之间的相互联系。成矿系列具有科学预见性和较高的实用价值，根据每一成矿系列所包含的不同类型矿床在空间上或时间上相伴生的特点和在相似地质背景条件下可大致重复出现的规律，当一个地区发现某种类型矿床时就可以预测和寻找属于同一矿床成矿系列的其他类型矿床；利用两个成矿系列之间和两个端元矿床之间的过渡规律，可能发现过渡型矿床。将成矿系列概念应用于矿产勘查实践，可以更好地探讨和阐述矿床的区域分布规律和时间演化规律，从而更加充分地发挥成矿地质理论对找矿预测工作的指导作用。

自程裕淇等（1979、1983）先后发表《初论矿床的成矿系列问题》、《再论矿床的成矿系列问题——兼论中生代某些矿床的成矿系列》等重要论文以来，成矿系列概念及理论已引起国内矿床学界和矿产勘查工作者的普遍关注，在区域成矿规律研究及成矿预测工作中取得了一系列重要的进展和成果。在1994年第9届国际矿床成因协会科学讨论会和1996年第30届国际地质大会上，陈毓川、裴荣富等将成矿系列概念及理论向国外地质学家进行了专门介绍，使成矿系列概念及理论正式走向国际地质科学论坛，引起国际地质科学家的极大兴趣。

20世纪80年代以来，我国地质学者在南岭地区（陈毓川等，1989）、长江中下游铁铜成矿带（常印佛等，1991；翟裕生等，1992）、三江铅锌成矿带（叶庆同等，1991）、桂北地区（陈毓川等，1995）、大兴安岭及邻区（赵一鸣等，1997）、华北地台北缘及北侧（裴荣富等，1998）、秦岭造山带（王平安等，1998）、阿尔泰造山带（王登红等，2002）等重要成矿区带的科学研究工作中，共划分出69个矿床成矿系列，其中，中生代矿床成矿系列34个（占49.3%）。1998年，陈毓川等首次在全国范围内将19个成矿区带中的400多个岩浆和变质矿床划归66个成矿系列、41个成矿亚系列和170个矿床式；1999年，陈毓川等首次编制完成1：50万中国矿床成矿系列图，将全国930个代表性矿床划归4个成矿系列组合和32个成矿系列类型。1999～2003年，新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西、四川、贵州、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、山东、河南、湖北、湖南、安徽、江苏、浙江、江西、福建、广东、广西、海南等25个省（自治区）在参加“中国成矿体系与区域成矿评价”项目的研究工作中，开展了新一轮区域成矿分析，共划分出529个矿床成矿系列，其中，中生代矿床成矿系列173（约占32.7%）。这些研究成果和资料对进一步划分和厘定全国中生代矿床成矿系列具有重要的参考价值。

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