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中国矿业大学重点学科

网友发布 2022-08-02 14:30 · 头闻号前沿领域

大陆成矿学是矿床学研究的新阶段,是大陆动力学和矿床学的交叉学科。大陆成矿学将成矿作用纳入大陆形成演化的整体框架,主要研究大陆动力学背景、成矿过程和矿床的时间空分布规律。其目标是建立大陆成矿理论,为找矿预测提供新的科学依据。大陆成矿学是研究地壳内矿产资源形成背景、形成过程和分布规律的一门新兴学科。研究大陆成矿学,建立大陆成矿学理论体系,不仅是发展地球科学的需要,也是新一轮矿产资源勘查评价的重要科技支撑。

01

大陆成矿学的关键科学问题

主要集中在以下几个方面:

①大陆形成演化对矿床时间空分布的制约;

②巨大成矿物质的聚集过程和矿床位置空;

③矿床模式与找矿勘探。

02

大陆成矿学研究前沿

主要包括:

①地球各层的相互作用和成矿作用;

②重大地质事件及成矿作用;

③板内矿化;

④精细的成矿过程;

⑤区域成矿模式研究。

中国位于世界三大成矿域的交汇处,为大陆成矿学研究提供了天然的实验室。研究大陆成矿学的发展战略,有利于实现进一步聚焦学科前沿、交叉方向和新的增长点,提出战略建议的目标。《大陆矿物学》一书是“大陆成矿战略研究”项目的主要成果。

本书围绕大陆成矿学的关键科学问题和研究前沿,从“大陆成矿学理论前沿”和“中国大陆特色成矿学”两个方面详细论述了学科的研究进展和未来发展方向,并从大陆成矿学人才和技术方法平台建设等方面提出了建议。

本文分享“大陆成矿理论前沿”的摘要。

大陆成矿理论前沿

▋大陆的演化过程及其成矿作用一直是科学家们研究的重点。

以往的研究表明,该大陆基本形成于约25亿年前,在随后的演化过程中经历了裂解、聚集甚至碰撞造山的多个阶段。大致可分为四个时期:太古宙大陆地壳巨大增长期、元古宙构造机制转换期和地球环境突变期、中新元古代大陆裂解聚集期和显生宙板块活动期,具有明显的时间控制性和不可逆性。那么,关于作为大陆演化组成部分的大陆成矿作用,我们将不可避免地提出以下科学问题:

①大陆在不同时期有哪些具体的演变特征?

②大陆演化不同时期的成矿特点是什么?

③大陆不同时期演化特征与成矿特征的耦合机制是什么?

解决以上三个科学问题可以帮助我们更好地:

①进一步了解大陆演化的细化过程,从而加深对地球历史演化的认识过程;

②对进一步认识大陆成矿作用及成矿规律,为指导找矿勘探提供坚实的科学依据具有重要意义。

▋矿化的空非均质性是指某些矿床或矿床类型在地壳的特定区域成簇或带状分布。

在全球范围内,不同成矿带的不同类型矿床或同一种矿物的不同类型在空的分布上表现出明显的差异。就成矿方式而言,全球矿床的成因类型大致可分为正岩浆矿床、沉积矿床、变质矿床和热液矿床。它们在空之间的分布也有自己显著的特点,在空之间的分布表现出很大的异质性。这种不均匀性也导致了中国大陆地质结构的复杂性和特殊性,以及中国大陆与世界各大洲在矿床类型和矿物上的巨大差异。成矿空的非均质性主要受地壳成分和演化的差异、壳/幔化学成分的非均质性、成矿构造环境的差异、地质历史中具体的重大地质构造事件、构造转换、转折、叠加以及矿床形成和保存能力的差异等因素控制。

从全球板块构造尺度出发,结合全球大陆不同区域的地质构造演化特征,加强成矿不均一性的深部过程和全球对比研究,是彻底揭示中国大陆地球演化历史时期成矿特征和时间空分布规律的关键。多方法综合研究将是揭示全球矿产资源异质性成因的又一发展趋势。

▋矿床是成矿元素异常富集的产物,元素地球化学行为是揭示成矿物质富集机制的关键。基础成矿研究需要从地球、岩浆和热液形成演化过程中各种元素的地球化学行为入手,探讨元素地球化学行为与成矿物质聚焦机制的关系。

在星云凝聚过程中,地球上各种元素第一次大规模分化,主要控制因素是元素的挥发性。在核幔分异过程中,金属态的铂族元素等亲铁元素优先进入地核,氧化态的钾、钠、钙、镁、铝、铁等亲石元素元素优先进入地幔。大部分碳与铁形成碳化铁进入地核,其余以金刚石、石墨或碳酸盐的形式留在地幔中,而二氧化碳、氮气和稀有气体进入大气层。在板块运动和地幔柱与壳幔相互作用的过程中,元素会发生很大的分异。在岩浆系统分离结晶和岩浆熔离过程中,往往形成岩浆矿床;在热液矿床中,元素的地球化学行为受流体的物理和化学状态控制。这些重要过程的揭示和研究,直接影响着我们对成矿元素来源和富集机制的认识。

▋矿床的形成过程离不开流体作用,因此查明流体成矿作用对揭示矿床成因具有重要意义。

目前,成矿流体的研究取得了很大进展:

①成矿流体是一种富含金属成分的地质流体,属于地质流体范畴;

②成矿流体几乎可以来自所有的地质作用;

③成矿流体中金属元素以金属络合物的形式迁移;

④成矿流体运移的动力来自重力驱动、压力梯度驱动、热驱动、构造应力驱动等。

⑤成矿流体中成矿物质的卸载与流体温度、压力、Eh和pH值的变化有关;

⑥成矿流体的研究对建立热液矿床的成矿机制非常重要。

尽管成矿流体的研究取得了很大进展,但仍有许多尚未解决的重要科学问题,如:

①如何选择能真实代表成矿流体特征的研究对象;

②流体成矿过程的精细解剖亟待加强;

③建立多源同位素体系,追踪成矿流体来源;

④成矿流体年代学研究;

⑤成矿流体动力学研究。

▋成矿过程是一种特殊的地质过程。它是成矿物质通过风化、沉积、火山喷发、岩浆侵入、构造运动、变质变形等多种地质作用迁移、聚集、沉淀形成矿床的过程。

自然界中有许多不同类型的矿床,如沉积矿床、岩浆矿床、热液矿床等。不同类型的矿床有不同的成矿作用。成矿过程的研究应包括“源”、“运”、“储”等各个阶段。长期以来,对成矿过程的研究主要集中在成矿的初始状态和最终状态。今后应加强成矿过程的精细描述,定量认识成矿的历史过程。有必要重点关注以下几个方面:

矿化空与成矿地质体研究

成矿时代和时间跨度研究

成矿物质及其迁移介质的精确示踪

成矿元素沉淀机制及元素分带研究

大型-超大型矿床成矿系统及经典研究等。

中国大陆的成矿作用在世界上具有鲜明的特点,近年来取得了许多重要进展。本书从11个研究领域详细介绍了中国大陆的特色成矿作用,并指出了中国大陆成矿作用未来的研究前景和前沿领域。

“中国大陆特色矿化”摘要待续

敬请期待!

本文节选自《大陆矿物学的“摘要”一书,部分删节和标题由编者添加。

资料来源:杰奥最高审计机构

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