叶天竺：成矿地质体找矿预测理论与模型实例

叶天竺教授作报告

         

成矿地质体找矿预测理论

叶天竺¹，庞振山²，薛建玲²，程志中²

1 中国地质调查局

2 中国地质调查局发展研究中心

第一作者：叶天竺，教授级高级工程师，中国地质调查局原局长，中国地质大学、南京大学兼职教授，博士生导师。

叶天竺教授1963年毕业于北京地质学院勘探系，先后任吉林省地质局第二、第五、第六地质大队任技术员、工程师、高级工程师、分队技术负责、大队总工程师等，吉林省地矿局教授级高工、副总工程师、总工程师等；从1992年起，先后任地质矿产部、国土资源部直管局、地调局（筹备）副局长、局长、储量司司长，中国地质调查局局长（首任）等职。曾任全国矿产资源潜力评价项目办总工程师和危机矿山接替资源找矿项目办总工程师。

叶天竺教授长期在一线从事野外地质勘查工作，参与主持或主持完成大中型矿床勘查7个；任吉林省地矿局副总、总工期间，组织探明大中型矿床22个；调入地矿部后十余年间，组织和负责完成了8项国家重大项目，负责主持制定“固体矿床跨世纪找矿工程”和“西南三江特别找矿计划”，并亲赴野外一线组织实施和指导矿产勘查，发现和评价了一批诸如云南羊拉、新疆土屋铜矿等大型矿床，取得了找矿的突破。组织国家、部重大地质勘查专项和地质调查计划，为我国地质勘查事业作出了重要贡献。

叶天竺教授等编著的《勘查区找矿预测理论与方法》专著和发表的学术论文等研究成果指导找矿效果好。曾获国家科技进步二等奖2项，国土资源科技一等奖2项、二等奖2项，2005年获得国家李四光地质科技奖。

叶天竺教授是一位深受地质工作者喜爱和尊敬的科学家！

         

导读：

矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。加强重要能源、矿产资源国内勘探开发和增储上产，实现找矿快速突破是当前地质工作重要任务之一。

成矿地质体是指与矿床形成在时间、空间和成因上具有密切联系的地质体，是成矿地质作用的实物载体，是最不能缺少的成矿地质条件。

地质找矿需要理论指导，如何构建找矿预测模型是关键。成矿地质体找矿预测理论，将矿床地球化学与矿产勘查学紧密融合，提出了构建找矿预测模型的方法，以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志为核心内容，系统构建了全国25种主要矿床类型“三位一体”找矿预测综合模型，为我国矿集区、整装勘查区、矿山深边部实现快速找矿突破提供了系统的理论方法体系，解决了产学研严重脱节的问题和找矿预测定位难题，尤其对那些只见星星不见月亮、久攻不破的勘查区找矿提供了解脱困境的途径和方法。

本文内容选自《新时代地质工作方略》（施俊法主编），文中介绍了12种主要类型矿床的成矿地质体及其矿体产出空间位置，系统解释介绍了成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志的科学定义、识别判定方法及其预测矿体的意义，并以陆相次火山岩型铅锌银多金属矿床为例，介绍了找矿预测模型的构建方法，研究成果对地质找矿具有十分重要的指导作用。

         

------内容提纲------

           

摘要

1 理论背景

2 理论内涵

2.1 研究思路

2.2 找矿预测矿床类型

2.3 成矿地质体

2.4 成矿构造和成矿结构面

2.5 成矿作用特征标志

2.6 构建找矿预测地质模型

3 模型实例

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摘要：以矿物学、岩石学、矿床学和地球化学等基础理论为指导，以大量实验数据为支撑，通过总结矿山深部和外围找矿实践和典型矿床研究成果，首次创建了以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志为核心内容的成矿地质体找矿预测理论，提出了找矿预测模型的构建方法，构建了主要矿床类型找矿预测模型，实现了成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志“三位一体”深度融合，以及矿化样式三维空间结构的精细刻画，有效降低了找矿标志的不确定性，显著提高了找矿预测可信度，实现了矿床学、矿床地球化学研究与矿产勘查紧密结合，为推进我国矿集区、整装勘查区、矿山深边部找矿提供了系统的理论方法体系。

         

1  理论背景

大比例尺矿产预测的概念是20世纪80年代在我国开展“成矿区划”工作时提出的，当时没有十分明确的内容。1992年，地质矿产部成矿区划研究室朱裕生等在制订全国第二轮成矿区划技术要求时，把≥1∶5万比例尺的矿产预测划为大比例尺预测。当时，对大比例尺预测的目的任务、资料基础、方法程序和成果等要求较笼统，没有确切的说法，一般和区域矿产预测一并讨论。因此，至今大比例尺矿产预测没有系统成型的理论与方法体系。常见的大比例尺找矿预测方法主要表现为两种类型：一类以科研院校为主的专题研究工作，基本做法是采用典型矿床研究的方法手段，通过专题研究总结成矿地质条件和成矿作用特征，进行矿床成因分析和矿床类型划分，提出类比预测意见，这种方法虽获得了一批有价值的成果，但难以直接推断矿体赋存位置；另一类是勘查人员主要凭实践经验，依据一般矿床类型成矿特征分析，利用野外获取的矿床地质和矿化蚀变等直接现象提出找矿设想，边预测边验证，属于一事一例的经验式预测，理论方法缺乏系统化和综合性。叶天竺等（2007，2014，2017）在对230个全国危机矿山接替资源找矿项目、129个典型矿床开展系统研究的基础上，结合国内外近年来找矿重大发现，边实践，边探索，总结了一套勘查区找矿预测方法，将大比例尺矿产预测方法技术进行了系统化、综合化，称之为“成矿地质体找矿预测理论与方法”。该学术理论的研建分为三个阶段。第一阶段（2006—2008年）：学术理论思路的提出。2006年12月，叶天竺在第八届全国矿床会议上发言，首次提出成矿地质体找矿预测理论框架；2007年10月，叶天竺和薛建玲（2007）在《中国地质》发表《金属矿床深部找矿中的地质研究》，形成学术思路；2008年，逐步完善理论框架和学术思路，形成主体学术思想，提出理论研建提纲。第二阶段（2009—2016年）：学术理论的研建。2009—2012年，针对13大类矿床类型，按照主体学术思想，对全国129个典型矿床开展专题研究；2013—2014年，编写并出版《勘查区找矿预测理论与方法（总论）》（叶天竺等，2014），完成了主体学术理论的研建；2015—2016年，系统构建了我国25种主要矿床类型的找矿预测地质模型，提出了找矿预测的方法技术流程及找矿预测基本方法；2017年，编写并出版《勘查区找矿预测理论与方法（各论）》（叶天竺等，2017），该理论与方法创新荣获国家科技进步二等奖。第三阶段（2016年至今）：学术理论的发展。2016年以来，该理论在指导整装勘查区和矿集区找矿预测过程中得到进一步发展。按照该理论体系，构建了典型矿集区“三位一体”找矿预测综合模型，编写并出版《矿集区找矿预测技术要求》（庞振山等，2021）和《勘查区找矿预测方法指南》（薛建玲等，2018），制定《1∶50000固体矿产地质调查规范》行业标准，引领行业发展。该理论方法为我国勘查区找矿提供了系统的方法体系，显著提升了我国大比例尺矿产预测理论与方法水平，使矿床学、矿床地球化学的研究与矿产勘查紧密结合，研究成果直接服务于找矿工作，解决了产学研严重脱节的问题。运用于我国众多危机矿山和老矿山的勘查工作，取得了显著成效，尤其对那些只见星星不见月亮、久攻不破的勘查区找矿提供了解脱困境的途径和方法。

2  理论内涵

成矿地质体找矿预测理论与方法，是以岩石学、矿物学、地球化学和矿床学等基础理论为指导，以大比例尺岩性构造蚀变专项地质填图为基础，研究成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志，构建成矿地质体找矿预测地质模型，结合应用物探和化探综合方法，推断矿体赋存位置，通过工程施工，发现并查明工业矿体的专门性工作。该理论以勘查区大比例尺找矿预测为出发点，是矿产勘查工作的重要组成部分，应与勘查工作同时进行。

2.1 研究思路

采用内因与外因相结合的辩证思维，时间、空间、物质、能量相结合的综合思维，元素地球化学分类和找矿预测矿床分类的比较思维，从元素地球化学特征和成矿地质作用的关系为切入点，以成矿物质迁移、沉淀、集聚为研究对象，研究成矿过程中的普遍规律作为找矿预测标志，揭示成矿作用机制，以成矿地质作用划分矿床类型，按矿床类型构建找矿预测地质模型，并提出了勘查区找矿的地质方法解决方案，破解信息不对称前提下二维转三维的找矿预测难题，最大限度地降低找矿标志的不确定性。

2.2 找矿预测矿床类型

划分矿床类型的目的是通过研究成矿作用，准确厘定成矿地质体，构建地质模型，进行找矿预测。以沉积、火山、侵入、变质、大型变形、复合六类地质作用为基础，再考虑依据大地构造环境和地球化学特征显著不同的矿种组合、特殊矿化特征等因素，按沉积、火山、侵入、变质、大型变形、复合等六类成矿地质作用，划分了15大类成矿地质作用亚类和30小类矿床类型，奠定找矿预测基础（表1）。

表1 找矿预测矿床类型分类

2.3 成矿地质体

成矿地质体是指与矿床形成在时间、空间和成因上具有密切联系的地质体（叶天竺等，2014）。矿床的形成与成矿地质体的形成时间同时或相近，矿床空间分布与成矿地质体相依，是形成矿床主要矿产（具有工业价值）主成矿阶段空间定位的成矿地质作用的实物载体（叶天竺等，2014；王玉往等，2014）。找矿预测属于空间预测的范畴，基本原理是确定与预测目标物存在确定性关系的参照物的空间位置。在找矿预测中，与矿床（体）存在确定性关系的参照物就是成矿地质体，其为找矿预测各类要素（包括地质、矿产、物探、化探）的核心载体，是构建找矿预测地质模型的基础，对找矿预测具有定向作用。确定成矿地质体，首先要准确划分矿床类型，确定成矿地质作用类型和成矿地质体类型；其次，根据矿床（体）与成矿地质体之间的形成时代、空间距离、物质成分对比研究进行确定。出露地表及被探矿工程揭露的成矿地质体主要通过地质填图、探矿工程和三维立体编图确定。隐伏成矿地质体主要依靠浅部地质识别标志、地球物理、地球化学等资料推断。在确定成矿地质体的基础上，根据成矿地质体与矿床（体）的空间关系，确定矿体赋存的空间位置，明确找矿方向。主要矿床类型的成矿地质体及与矿体的空间位置如下。（1）岩浆型矿床主要有超基性岩型铬铁矿、基性—超基性岩型铜镍硫化物矿、钒钛磁铁矿等：成矿地质体为基性—超基性岩体，矿体位于岩体内分异造成的特殊岩相带、岩体底部或者侧伏端。（2）斑岩型矿床：成矿地质体为浅成、超浅成侵入体，矿体位于岩体顶部内接触带，有的与接触交代型矿床同体，外接触带见脉状矿体，一般形成于浅成岩体顶部外接触带500～800m范围内。（3）接触交代型矿床：成矿地质体为中浅成岩体，铁矿形成于岩体顶部、边部、接触带500m范围内，铅锌矿形成于外接触带1～3km，铜矿介于两者之间，具有显著的分带性，铁铜矿常见于岩体内捕虏体的边部。（4）高温岩浆热液型矿床：如钨锡矿床成矿地质体为高F、B的酸性岩浆形成的中深成侵入体，矿体分布于外接触带1300m左右，最远不超过1500m，内接触带为云英岩化细脉浸染状矿体，一般不超过300m。（5）中低温岩浆热液型脉状矿体：成矿地质体为中深成侵入体，复式岩体中往往为晚阶段侵入体。矿体一般距离侵入体接触带2～3km。（6）陆相次火山热液型矿床：成矿地质体为次火山岩体或火山机构，矿体一般距成矿地质体2～3km。（7）海相火山喷流沉积型矿床：成矿地质体为次火山岩体。经常形成于喷发结束后次火山岩体或喷流口顶部的似层状体，常见高氧逸度下混合作用形成的硫酸盐岩透镜体。次火山岩体顶部发育水压裂隙作用形成的细脉浸染型矿体。该类矿床一般离火山机构2km左右。（8）沉积变质型矿床：主要为铁、磷等矿床，成矿地质体为特定层位及褶皱构造，矿体常聚集于向形构造轴部。（9）韧性剪切带型矿床：主要为金矿，常形成于韧—脆性剪切带转变或叠加于脆性构造部位，成矿作用以充填作用为主，流体驱动力主要是断层阀或泵吸作用，常形成脉状金矿。（10）化学沉积型矿床：指成矿作用在地表附近的低温、低压下，由各种沉积作用形成的矿床，赋矿围岩是沉积岩或土壤，主要受岩相古地理环境和岩相带控制，风化型沉积矿床和古地貌有关。根据成矿与成岩的关系，可以分为沉积同生矿床（如沉积型铁矿、锰矿、磷矿、铝土矿等）、沉积后生矿床（如砂岩型铀矿、砂岩型铜矿、淋积型铁矿、红土型镍矿、堆积型铝土矿等）。上述矿床成岩成矿同体共生，矿体是成矿地质体的一部分。（11）热水沉积型矿床（喷流沉积型矿床）：成矿地质体为三级盆地和同生断裂。成矿地质体与矿体同体共生，其中成矿物质的热驱动力受同生断裂（深源）控制，成矿作用中心受同生断裂控制，含矿层位也严格受同生断裂控制。（12）后生非岩浆热液型矿床：指与碳酸盐岩层相关的热卤水沉积成矿作用，成矿作用三要素包括含成矿元素的碳酸盐岩地层、提供热源的深源断裂、提供卤水的沉积盆地。成矿地质体为含矿岩层、断裂构造。由于卤水来源一般产于特定地层中，因此成矿地质体应为含矿岩层（深源）、断裂带以及含卤水盆地。矿体主要和提供驱动力和热液的断裂构造，以及含矿岩层构成的成矿地质体同体共生。

图1 陆相次火山岩型铅锌银多金属矿床找矿预测地质模型

该理论在成矿找矿理论方法方面有如下创新：（1）运用成矿作用时（间）、空（间）、物（质）、能（量）一体化研究，创建了成矿地质体研究理论。首次提出“成矿地质体”的概念，明确矿床研究与勘查关键地质要素。（2）运用成矿作用与构造的关系，创建了成矿结构面研究理论与方法。其内容包括成矿构造、重要的岩性界面以及地球化学界面等，明确了不同类型矿床的矿体聚集空间与矿化样式。（3）应用地球化学基础理论，从矿体宏观特征、矿物特征、成矿元素特征三个方面提炼成矿作用特征标志。这些标志主要包括矿化特征、蚀变特征、矿化组合、成矿流体、地球化学等方面的信息，总结了成矿元素迁移沉淀的机制，为勘查区找矿预测提供了理论基础。（4）通过成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志、空间模型结构研究，创建了“三位一体”勘查区找矿预测理论方法体系。该理论方法体系能大幅提高勘查区找矿预测的成功概率，在全国危机矿山接替资源找矿、老矿山深部和外围找矿、整装勘查区实施中，得到了广泛应用和推广，有效地缓解了矿山资源危机，经济效益和社会效益显著。

来源：自然资源之声（2023.04.12）

叶天竺介绍根据百度百科资料整理，叶天竺教授作报告图片来源于网络。 

导读评论和排版整理等：《覆盖区找矿》公众号.

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