矿田与矿床构造研究演进态势浅析—— 纪念В.M.克列特尔教授《矿田与矿床构造》专著问世60周年(中译本58周年)

童航寿, 方茂龙



矿田与矿床构造研究演进态势浅析—— 纪念В.M.克列特尔教授《矿田与矿床构造》专著问世60周年(中译本58周年)

童航寿, 方茂龙

(核工业北京地质研究院, 北京 100029)

2016年是前苏联导师、矿田构造学奠基人 В.M.克列特尔教授专著《矿田与矿床构造》问世60周年(中译本58周年), 草撰此文以兹纪念。В.M.克列特尔教授早在20世纪40年代出版了首部《找矿勘探学》, 于1956年又出版了《矿田与矿床构造》。1957年应邀来我国讲学, 并为《矿田与矿床构造(中译本)》作序。他的讲学内容被整理成《普查勘探讲话》, 并于1958年公开发表。В.M.克列特尔教授的论著在中苏(俄)两国广为应用、影响深远。笔者有幸于1956年师从В.M.克列特尔教授, 攻读副博士学位, 深受教益。五十多年过去了, 回顾矿田构造学的发展历史, 以“矿田与矿床构造研究演进态势浅析”为题, 将其初步划分为四个阶段: Ⅰ.继承–萌发阶段(1930～1949); Ⅱ.创建–奠基阶段(1950～1969); Ⅲ.应用–发展阶段(1970～1989); Ⅳ.深化–完善阶段(20世纪90年代以后)。Ⅰ、Ⅱ两阶段主要论述В.M.克列特尔、ф.И.沃尔弗逊等前苏联构造学家对矿田构造学研究所做出的重大贡献; Ⅲ、Ⅳ两阶段论述了我国以翟裕生院士为首的研究团队对矿田构造学所做出的创造性贡献。最后, 对铀矿田深部找矿研究谈了几点个人看法。

成矿省构造; 矿田构造; 矿床构造; 导矿、布矿、储矿构造

0 引 述

2016年是已故导师、“找矿勘探学”创始人、“矿田构造学”奠基人 В.M.克列特尔教授专著《矿田与矿床构造》问世60周年(中译本58周年), 撰写本文以兹纪念。

克列特尔教授20世纪30年代留学美国获博士学位, 回国后曾任莫斯科有色金属及黄金学院找矿勘探教研室主任、前苏联矿物原料研究所(ВИМС)找矿勘探研究室主任。40年代他撰写的世界上第一部《找矿勘探学》出版, 60年代初修改版的《找矿勘探学》(下册)由赵鹏大院士、石准立教授译成中文出版。他编写的《矿田与矿床构造》俄文版于1956年出版, 1958年冯祖均教授将此书译成中文出版。1957年克列特尔教授应中国地矿部的邀请来我国讲学, 讲学内容被整理成《普查勘探讲话》并于 1958年出版。讲学期间并为即将出版的《矿田和矿床构造》专著的中译本写序, 在“作者的话”中, 他说“我所著的很不完善的《矿田与矿床构造》一书能译成中文出版, 颇使我感到自豪和高兴, 愿本书在某种程度上对所有那些不仅要掌握构造问题及研究方法,而且也要依赖精确科学——塑性、弹性与强度理论将地质知识这一重大领域向前推进的中国同志有所帮助。矿田与矿床的构造深入分析以及对所获得的资料的汇总得出的有价值的理论结论外, 尚有助于查明新的富矿体, 并且有助于又快又省地勘探出这些富矿体。”作者上述的简短序言, 强调“矿田与矿床构造”研究不仅具有重要的理论意义, 还具有重要的指导生产的实践意义。上述专著在苏联和我国广为应用并获得很高声誉。В.М.克列特尔教授对找矿勘探学和矿田矿床构造学造诣精深, 知识渊博,成矿预测成功率高, 在前苏联就有“Бог”(找矿神仙之意)之美称。在当时极左路线影响下, 他蒙冤被流放西伯利亚, 因患半身不遂未愈, 于1966年过早仙逝, 令人痛惜。他在找矿勘探学和矿田构造学方面的重大贡献, 中、俄地学者永远不会忘记。

20世纪 50年代, 导师招收副博士研究生多名,其中在1956、1958年师从克列特尔教授的中国副博士研究生先后有童航寿、章振根和石准立。在导师悉心指导下, 我国培养了首批“找矿勘查学和矿田构造学”专业人才。笔者 1960年回国后被分配在核工业地质研究院从事铀矿地质科研和矿田、矿床构造研究工作。1964年在参加诸广山铀矿大会战的找矿实践中, 应用导师的矿田构造理论, 以成矿构造为主线, 在队领导和普查队同志的共同努力下对274矿化点科学部署、大胆揭露, 不到半年时间提交了274铀矿揭露基地, 后经详细勘探提交了274铀矿床, 取得经济与社会效益。这是笔者第一次尝到应用导师的矿田构造理论指导铀矿生产实践的甜头。

《矿田与矿床构造》专著问世迄今已有 60年的历史, 它作为矿田构造学的奠基著作, 在研究成矿作用机理和矿床分布规律以及成矿预测、矿产勘查和开采等实际问题中发挥着日益重要的作用。

关于矿田的含义及规模, 克列特尔教授(1956)首次提出, 所谓矿田, 应理解为地壳上的一个区段,包含着空间上接近、时间上相近和成因上同源的一系列内生矿床(在该区段可能发现类似矿床), 其间被大片不含矿的空间所分割; 该区段发生或爆发成矿作用形成大批矿床而组成矿田, 其面积一般为几平方公里至十几平方公里, 少数达数十平方公里。

笔者于1978年根据导师矿田构造含义, 结合铀矿实践, 在华南铀矿田、矿床构造研究的内部专著中, 曾对热液型铀矿田的含义及其面积作过论述:铀矿田可理解为地壳上的一个区段, 其内包含着一系列空间上接近、时间上相同或相近、成因上同源、构造上有成因联系或继承关系、受构造交结复合控制的铀矿化场(内含矿床群), 并被大片不含矿或贫矿化的区段所分割。铀矿田的相对面积通常受成矿断裂夹持区大小的控制(如诸广地区的长江与城口矿田均是受新华夏–华夏式体系为主导的泰山式成矿断裂夹持区控制), 其大小一般为 100～400 km2,少数>500 km2。

有关矿田构造和矿床构造的含义及其构造类型的分划, 中外地学者(В.М.克列特尔, 1941; ф.И.沃尔弗逊, 1955; 陈国达, 1978; 翟裕生等, 1982、1984、1993; 童航寿, 1964、1978、1982; 刘德长等, 1991;梁良等, 1993)均在有关文献作过论述, 在此不赘。

1 矿田与矿床构造研究演进态势浅析

关于矿田构造研究简史, 很多学者(翟裕生和林新多, 1993; 翟裕生, 2002; 吴淦国和吕承训, 2011)均作过论述。笔者在前人的研究基础上, 结合个人体会, 对矿田、矿床构造研究态势及其进展作简要回顾, 并划分为以下四个阶段:

Ⅰ. 继承–萌发阶段(1930～1949)

构造对成矿及主要矿脉产状的控制, 国内外古代矿工们早有认识, 并将可识别的断层、裂隙、破碎带作为找矿的线索和追踪开采的对象。随着20世纪矿业生产的大发展, 才开始有地学工作者关注构造与成矿的关系, 如欧洲人 С.М.纽芬著有《构造地质学原理》(1931); W.H.纽豪斯主编了《矿床与构造关系》(1942)(论述了世界60个大矿床的构造); M.F.毕令斯(1948)著《构造地质学》(这是一本50年代初的小构造经典专著); 1948年加拿大地学者对加拿大矿床及其构造作过简要论述, 此外 H.W.费尔拜恩著有《构造岩石学》。以上论著和研究引起前苏联地质学家, 特别是矿田、矿床构造研究者的关注, 并受其启发, 撰写了有关论文, 如《矿田与矿床构造》(В.М.克列特尔, 1933)、《矿田与矿床构造类型》(В.М.克列特尔, 1941)、《阿尔泰地区多金属矿床构造问题》(ф.И.沃尔弗逊, 1946)、《大型构造与内生矿床》(ф.И.沃尔弗逊, 1948)等。А.В.科多列夫于1936年首次在前苏联中亚工学院开设了“矿田与矿床构造”课程; C.C.斯米尔诺夫院士早就强调“应用地质学就是构造地质学”及其实际意义, 力求应用精确的科学方法解决有关地壳的变形作用问题; 应变椭球体理论在20世纪30年代就应用于裂隙构造分析; 40年代末C.C.斯米尔诺夫院士曾委托В.М.克列特尔教授撰写《区域和局部构造与金属矿床》, 这为后者于1956年出版的《矿田与矿床构造》打下了基础。根据上述研究历史, 笔者将20世纪30～40年代划作“矿田与矿床构造学”的继承与萌发阶段。

Ⅱ. 创建–奠基阶段(1950～1969)

20世纪50～60年代, 前苏联的矿田矿床构造研究进入到创建–奠基阶段。以莫斯科黄金学院地质系В.М.克列特尔教授和ф.И.沃尔弗逊教授为首的地学工作者, 相继出版了有关矿田、矿床构造的专著与文集, 其中影响面最大的要算克列特尔教授的俄文版著作《矿田与矿床构造》(1956), 1958年该著作的中文版问世; ф.И.沃尔弗逊等1955年撰写的《矿田与矿床构造研究问题》论文集, 其作者均是前苏联第一代的矿田矿床构造研究者, 如 ф.И.沃尔弗逊、И.П.库西纳列夫、В.ф.车尔尼雪夫、В.И.库兹涅佐夫、Л.И.鲁金、Е.П.索纽什金、В.И.卡赞斯基、В.А.涅夫斯基、Л.В.霍罗希洛夫、Б.Л.雷巴洛夫、А.В.卡日丹等。此外, 还有年轻的矿田矿床构造研究者; 如А.В.德鲁日宁, Т.И.凯科娃等。

上述论著中以В.М.克列特尔教授的《矿田与矿床构造》最为系统, 该论著为矿田构造学构筑了基础格架, 其要点如下:

(1) 在矿田、矿床构造研究中, 系统应用弹性、塑性和强度理论及应变椭球体理论, 分析构造作用的变形机制(拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲)以及地质作用过程中粘滞流动、屈服和蠕变作用, 强调应用变形椭球体原理分析矿田、矿床构造形成的力学机制是行之有效的方法。

(2) 首次提出成矿省构造新理念及其构造类型和识别判据, 继而从中寻找矿田或矿床群。

(3) 首次对矿田、矿田构造和矿床构造进行科学定义; 强调以变形构造为准则划分矿田矿床构造类型, 依据矿化分布的构造定位和构造判据划分和论述了四种矿田基本构造类型和 10种矿田构造就位判据, 以及五类矿床基本构造类型及14种矿床构造就位判据和14种矿柱构造就位判据。

(4) 率先提出导矿、布矿和容矿构造网络体系,指导内生金属矿产勘查, 以面中求点和缩小逼近法在矿省中找矿田, 在矿田中找矿床, 进而寻找富矿柱, 这种辩证的找矿理念一直被我国广大的地学工作者特别是找矿勘查者所运用。

(5) 强调矿田构造的历史演化序列研究, 厘定矿前、矿期和矿后构造: 矿前构造是基础、矿期构造是重点, 对矿前的岩墙构造和矿后的破矿构造同样给予关注; 强调对岩体接触带和混合(复合叠加)构造的控矿研究在成矿构造研究中的特殊地位。

(6) 总结了找矿勘查、矿田构造科研实践的个人经验, 并广泛汇集前苏联和欧美各国有关矿田、矿床构造研究案例图示 120幅, 这些珍贵资料给后来研究者以极大的启示和借鉴。

我国矿田构造学研究起步略晚。20世纪50～60年代, 前苏联的矿田构造论著对我国矿田构造学研究有很大影响, 特别是克列特尔教授专著《矿田与矿床构造》和沃尔弗逊教授等著的论文集《矿田与矿床构造研究问题》对我国矿田构造研究有很大借鉴意义。1961年翟裕生先生率先在北京地质学院开设了“矿田构造”课程, 出版内部教材并开始培养矿田构造专业方向的研究生, 他是我国矿田构造学的创建者和奠基人。在铀矿领域, 笔者于1964年率先引进克列特尔教授和沃尔弗逊教授等所编写的前苏联矿田、矿床构造有关论著和文献, 初步将铀矿控矿构造单元划分为五种(级)构造类型: ①铀成矿域(或成矿系)构造; ②铀成矿区(成矿带)构造; ③铀矿田构造; ④铀矿床构造; ⑤铀矿集(富矿柱)构造, 总结其构造定位判据 41条并发表(见内刊《铀矿地质及勘探资料》1964年第4期, 该刊后改为《铀矿地质》公开出版)。

1965年, 在全国第一届构造地质学会议上, 王术平、翟裕生先生主持了矿田构造学术讨论会, 会上交流了全国多个矿区的矿田矿床构造研究成果,拉开了我国矿田构造研究的序幕; 同年, 翟裕生先生发表了《不整合面对内生成矿作用的意义》一文,进一步丰富了矿田构造研究的内涵。

Ⅲ. 应用–发展阶段(1970～1989)

文革前后在极左路线干扰下, 国内很少引进外国地学文献, 矿田矿床构造研究主要立足于本国并获得很大发展。随着矿产勘查工作的进展, 我国有关院校和科研单位广泛开展了矿田、矿床构造研究,将控矿构造研究作为矿产勘查研究的主要内容, 提出许多控矿构造理论和认识。如20世纪70年代李四光先生的地质力学理论在矿田矿床构造研究中广为运用; 1978年陈国达先生的《成矿构造研究法》问世, 他根据自己教学与地质科研实践经验, 以大量实例论述大、中、小各级构造对成矿的控制作用和矿产分布规律, 对节理、劈理、断层、褶皱和火成岩构造以及构造区、构造系的控矿研究方法和步骤均作了详尽介绍, 并按成矿省、成矿区、矿田、矿区、矿床等各级含矿构造单元成矿特点, 分别介绍其成矿构造和控矿特点及规律, 在指导矿产勘查和成矿预测等方面初显成效, 大大丰富了我国矿田、矿床构造研究的内涵; 王嘉荫(1978)的《应力矿物概论》出版, 为矿田、矿床构造的研究提供了显微构造分析理论和方法; 曾庆丰(1978)发表了《成矿裂隙的成生和充填及其脉动性》等。上述有关论著均反映了我国矿田和矿床构造研究在这一时期的广泛应用和长足发展。

在铀矿领域, 笔者在地质力学理论指导下, 于20世纪 70年代晚期对华南诸广铀成矿区的矿田和矿床构造进行了研究和总结, 撰写了内部科研论著《诸广成矿区矿田、矿床构造》(1977)、《铀矿田、矿床构造研究问题》(1978), 内容涉及诸广地区铀矿田构造的历史演化序列、矿田和矿床的构造组合类型、力学机制、成矿构造方向的主导性、等距性、构造规模与成矿及显微构造等方面, 并通过大量铀矿田矿床构造的对比研究首次提出“夹持构造控矿”理念。

进入 20世纪80年代, 我国矿田构造学研究获得进一步发展, 有关矿田、矿床构造研究的论著颇多。翟裕生先生在《矿田构造与成矿》(翟裕生等, 1981)中, 系统阐述了矿田构造的研究内容和研究方法, 并重点介绍了火成岩区隐伏控矿构造的研究方法, 总结了侵入接触构造体系接触热动力变形构造和脉型矿田构造特征、形成机制及其对成矿的控制作用, 提出侵入接触构造体系控矿新观点; 在《矿田矿床构造研究问题》(1982)一文中, 探讨了矿田构造研究的主要问题和发展趋势, 强调矿田构造学科在解决成矿理论和矿产勘查实际问题中的重要意义,提出了关于矿田构造研究主要方向和任务的 4条意见: (1)深入研究典型矿田矿床的构造控制, 并将这种研究与区域构造研究结合起来; (2)注意控矿构造因素与其他因素的综合研究, 将时间、空间、物质运动三者结合, 全面历史地研究构造与成岩成矿的关系; (3)将成矿构造研究与矿床作用研究结合, 探讨各类矿化模式的构造控制; (4)以地质构造研究为基础, 应用数学、物理、地球化学、水文地质学等理论和方法充实矿田构造学的理论并改进研究方法,提高精确度和定量化程度, 以便全面地认识矿床的形成和分布规律, 更有效地指导找矿勘探和矿山地质工作。该论文为我国矿田构造学的发展指明了方向。

1982年, 杨开庆先生提出动力成岩成矿理论,强调构造可以控岩, 还能成矿, 为矿田构造学增添了新的内涵。同年, 孙殿卿、吴磊伯、刘迅提出构造体系分级控矿、构造复合控矿以及构造等距构造型式对矿带、矿田的控制作用。此后, 亦有有关矿田、矿床构造的重要论著发表(翟裕生, 1984; 杨开庆, 1986)。

改革开放后, 铀矿地质领域逐步走向开放, 在我国首次公开出版了《花岗岩型铀矿文集》(杜乐天等, 1982)。在该文集中, 笔者总结了20世纪70年代在诸广花岗岩型成矿中心勘查区多年的铀矿田、矿床构造研究成果, 撰写了《花岗岩型铀矿田、矿床定位的构造条件及成矿构造分析》一文, 详细论述了花岗岩型铀矿田、矿床定位的构造条件、成矿构造特征; 构造体系与铀矿化的关系; 构造级序与铀矿化的关系; 矿田构造组合及其对成矿的控制; 矿床构造组合及其对成矿的控制; 构造等距性与矿田、矿床定位的关系; 成矿构造方向主导性在矿床定位中的意义以及成矿构造分析中强调构造的演化、继承和脉动条件; 构造的复合作用; 围岩介质的物理力学性质对成矿构造的制约; 构造作用力方向的转换和应力集中对成矿构造的重要意义; 成矿对构造结构面力学性质的选择, 成矿对构造带规模的选择, 以及矿后构造热液脉体、干构造及剥蚀程度对成矿的影响和破矿作用等方面, 均作了全面的剖析, 提出“成矿断裂夹持区”是铀矿田构造类型的一种主要形式, 并赋予其新的涵义和7条特征。

1983年, 我国首次召开了构造地球化学讨论会,将构造地球化学这一新兴学科引进矿田矿床构造研究领域。陈国达先生全面论述了构造地球化学研究的十二个方面, 其中多个方面与矿田矿床构造有关,如微构造地球化学、裂隙构造地球化学、断裂构造地球化学、褶皱构造地球化学、火成岩构造地球化学、成矿构造地球化学、深部构造地球化学、大地构造地球化学等。涂光炽先生在会上作了构造与地球化学学术报告。讨论会涉及构造地球化学在成矿区、矿田、矿床构造及成岩成矿作用等方面的研究,不少地学者(张文估、章崇真、王功恪、初绍华、王德孚、吴学益、黄瑞华、阮道源、谭克仁、金浚、任治机、杜方权、邓永高、莴国泰、孙岩、杨树峰等)均有论文阐述。在铀矿领域内, 笔者对华南的矿化集中区的构造地球化学类型作了概划: (1) 活化陆台隆起区, 大型构造网结——亲氧(亲石)成矿元素组合构造地球化学类型; (2) 活动大陆边缘俯冲构造夹持楔——亲氧、亲硫成矿元素组合构造地球化学类型; (3) 槽–台接壤构造过渡带——多组分成矿元素组合构造地球化学类型; (4) 古陆边缘坳陷弧间盆地构造活化带——亲硫成矿元素组合构造地球化学类型。它们分别控制成矿省内以花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和灰岩型为主导的铀矿田和矿床(童航寿和王玉明, 1983; 童航寿, 1984)。姚振凯(1983)通过对碳酸盐岩中的成矿构造地球化学研究,提出3701、373铀矿床的成矿作用直接与断裂构造有关, 铀源除来自围岩外, 还有深部铀源的叠加。

1984年, 翟裕生先生主编的《矿田构造学概论》一书公开出版, 该书系统地论述了金属矿床、矿田和矿床构造的基本概念、类型、特征、主要影响因素及其控矿作用, 为我国矿田构造学科奠定了理论基础, 标志着我国矿田构造学研究跨入到新的发展阶段。该书作者根据多年教学和研究工作经验, 运用构造研究与矿床成因研究相结合、单个构造研究与构造体系研究相结合、矿田构造研究与区域构造相结合、构造发展阶段和空间分带相结合等原则,进一步阐述了矿田构造体系。同年, 翟裕生发表了论文《关于矿田构造研究若干问题》。

1985年、1986年曾庆丰先后发表了《矿田构造基础问题》和《论热液成矿条件》论著, 首次提出创建“构造矿床学”新建议, 并将构造地质学与矿床地质学结合、含矿热液成矿作用与构造结合, 强调恢复地质构造–成矿热液过程发展史作为矿田构造研究的基本前提; 强调矿田构造应变史和各种构造类型及其空间分布规律研究, 并将矿田划分为同生构造矿田和叠生构造矿田两类; 提出成矿构造和成矿热液的五多特点和成矿多源见解, 认为矿液上升的通道可以是一个或多个, 可以是点型、线型和面型。范永香(1985)强调矿田、矿床构造研究是矿田预测的重要途径。

1986年3月, 翟裕生先生主持召开了“全国矿田构造学术讨论会”(山东招远), 涉及的矿种有 Au、Ag、W、Sn、Be、Cu、Pb、Zn、U、Fe、Cr等金属与非金属矿床, 参加的单位和交流的论文多。笔者作为矿田构造专业委员会成员参加这次会议, 受益颇多。此次会议的特点是将构造学与矿床学结合、控矿构造与矿床成因结合。现场参观了我国矿田矿床构造研究的典范矿区——招远玲珑金矿。铀矿过去长期属于保密矿种, 铀矿地学者借改革开放的东风在此次会议上提交了 8篇相关论文, 如《我国铀矿床的构造分类及其在找矿勘探中的意义》(刘德长等, 1983)、《“夹持构造”及其成矿作用》(童航寿, 1988)等。笔者1990年发表《太平洋成矿域华南成矿省铀矿构造成矿作用及其时空演化》, 强调矿田构造在区域成矿构造中的作用。

矿田构造研究的核心是成矿构造分析, 应从宏观领域推进到微观领域再到超微观组构领域, 揭示构造变形, 从平面分析走向立体剖析。矿田构造从构造形迹的定性研究跨入定量研究和控矿构造应力史、成矿作用的动力学研究。矿田构造研究方法上需应用遥感地质、构造应力场数字模拟、地球化学矿物测量等手段(王功恪等, 1986)。许志琴编著的《地壳变形与显微构造》(1984)、吴香尧编著的《岩组学导论》(1986)珣、刘瑞撰著的《显微构造地质学》(1988)相继问世, 它们在矿田、矿床构造研究上的方法得到了广泛应用。吴淦国(1987)报导了前苏联将显微构造分析用于定性评价控矿构造形成的温度条件和划分矿田断裂动力影响区和动力变质带, 利用测定的岩石、矿石传播弹性速度研究控矿构造、岩浆形成深度并恢复成矿构造应力场, 通过测定岩石的物理力学性质, 计算岩石综合物理系数, 近似定量评价岩石在成矿过程中的性质和作用, 强调构造分析是查明矿床成因和矿化富集的重要手段。

万天丰(1988)将古构造应力场的数值模拟应用于矿田矿床构造分析, 他认为古构造应力场数值模拟方法是一种构造形成机制的半定量方法, 是很有前景的成矿预测方法。王鸿祯(1988)认为任何构造现象均是一个复杂的历史产物, 作为构造应力场, 必然包含着复杂的历史叠加现象, 须进行应力场的定向、定量和定时研究, 应将力学机制分析、构造分析与历史分析结合, 强调矿田构造研究时野外地质分析的重要性。笔者在20世纪70年代指出的夹持构造控矿新理念主要立足于野外地质实践。

80年代以来, 国内外有许多构造理论引进成矿带(成矿域)、矿田和矿床构造研究, 诸如, 多旋回控矿理论(黄汲清等, 1980, 1986)、地质力学、构造体系控矿理论(孙殿卿等, 1982)、地洼构造控矿理论(陈国达, 1982, 1996)、断块控矿构造理论(张文佑等, 1982)、镶嵌构造控矿理论(张伯声等, 1982)、板块构造控矿理论(A.H.G.米契尔等, 1981; 李春昱, 1982;郭令智等, 1982)、拆离、伸展构造控矿理论(马杏桓, 1982; 朱志澄, 1987; 宋鸿林等, 1987; 傅昭仁等, 1992; 童航寿, 1993, 1994)。在国外, 还有前苏联ф.И.沃尔弗逊、雅可夫列夫的相关论著。

综观20世纪70～80年代, 矿田构造学研究取得很大的进展, 矿田构造学得以进一步深化和完善。

Ⅳ. 深化–完善阶段(1990—)

20世纪90年代以来, 矿田构造学研究进一步深化和完善。翟裕生、林新多主编的《矿田构造学》问世, 该书总结了50年代以来矿田、矿床构造研究的主要成果, 系统地阐述了矿田构造学作为地学的分支学科的历史背景、研究的理论与实际意义以及研究内容、研究方法, 论述了构造与成矿的关系、控矿构造分级、矿液的运移、断裂构造、侵入体构造、火山构造的控矿作用; 除了对沉积矿床、变质矿床、层控矿床的成矿构造进行分类论述外, 还对矿田构造的时空规律、矿田构造发展史及构造等距性、构造分带性等构造控矿时空规律作了详细论述。构造是成矿的基本控制因素, 对成矿的控制无处不在, 无时不在。翟裕生先生从成矿的全过程分析构造对成矿的主导作用, 并将其归纳为十大方面, 突出表现在: (1)构造对于各类矿床(岩浆矿床、热液矿床、沉积矿床、风化矿床和变质矿床)的形成和分布都有控制作用; (2)在成矿作用的各个环节上, 构造都起着一定的作用和影响; (3)构造对矿床的形成、演化和成矿后的改造都起作用。实践表明, 热液矿床的形成和分布主要是受构造因素控制。该论著对矿田构造研究的实践总结和理论升华, 是对矿田构造研究的进一步深化和完善。1996年陈国达先生发表的《地洼学说——活化构造成矿理论体系概论》和1999年翟裕生等编写的《区域成矿学》, 均为矿田构造学提供了理论和找矿实践依据。90年代铀矿领域内, 铀矿田与矿床构造学研究获得进一步发展:公开出版的《中国铀矿构造与成矿演化》(刘德长等, 1991)是我国第一部铀矿构造地质方面专著, 涉及我国众多的铀矿田、矿床构造, 不仅对构造类型进行了系统划分, 还对铀矿地质特征、产铀建造、大地构造背景、铀矿田、矿床的定位和分布规律、铀矿演化进行了广泛深入的探讨, 丰富了铀矿田构造学的内涵, 为非铀金属矿产矿田构造学作了补充。1993年由梁良主编的高等学校铀矿地质勘探学专业试用教材——《铀矿田与矿床构造》一书出版, 成为国内首次以铀矿种为研究对象的“矿田、矿床构造”教材著作。它概括了铀矿田的各级构造类型, 以国内外铀矿床的大量实例详细阐述各类铀矿构造的控矿作用和控矿规律, 并以大量篇幅介绍了岩石物理性质及其对成矿作用的影响, 和铀矿田、矿床的研究方法、原理、步骤、应用实例与应用前景。这是一部以我国铀矿田、矿床构造研究成果为主体的著作, 具有中国特色, 在世界的铀矿领域亦不多见。2002年, 翟裕生院士对中国有关成矿构造研究的历程作了总结性论述, 对矿田构造、大型构造和全球构造与成矿关系进行了历史回顾, 强调构造成矿、控矿作用研究的重要性和必要性。以构造成矿的整体而论, 从大尺度到小尺度到微观是一个自然作用体系, 可统称为成矿构造; 成矿构造研究由单个构造控矿→综合构造控矿→构造成矿→构造成矿动力学是逐步深入的过程; 从矿田构造研究、大型构造研究、全球构造与成矿研究四方面作了深入阐述: (1)在成矿构造研究思路上, 强调由矿床、矿田构造→区域构造→大型构造→全球构造。矿床、矿田构造研究以具体地质体为主, 而大地构造控矿和全球构造控矿具综合性和复杂性, 二者研究应互相补充和相互渗透; (2)从研究内容上, 应处理好单个构造控矿到综合构造控矿到构造成矿研究中的物质与运动的关系; (3)从构造成矿作用上, 有边缘成矿、界面成矿、交会成矿和转变成矿等几种基本成矿机制; (4)将构造成矿与构造破矿研究相结合, 提出新时期成矿构造学应在采取先进的技术手段基础上阐明构造成矿过程与机理, 使矿床成因和分布规律的认识提升到一个新的高度。该论文对成矿构造研究理论的高度概括, 为今后矿田构造学研究进一步深化和完善且更有效地指导找矿和探矿工作指明了方向。

2010年在西安召开的“第三届全国矿田构造与地质理论研讨会”, 进一步总结了矿田构造、深部构造及外围找矿、改造成矿、构造动力成岩成矿以及地球化学与物理化学等方面的研究成果, 为矿田构造学的深化和完善做出了重要贡献。

2012年, 吕古贤、李秀章、张迎春等提出“矿田地质学”的新概念, 为矿田构造学的深化作了有益的探索。

2 对铀矿田深部找矿的启示与感悟

21世纪以来, 我国矿田构造学研究逐步深化与完善。随着矿产资源地表勘查难度增大, 我国急需探寻深部矿化富集带和隐伏矿床, 这是对矿田、矿床构造研究提出的新的挑战。我国矿田构造学家翟裕生(2002)、吴淦国和吕承训(2011)、吕古贤等(2012)相继发表论文, 对矿田构造学的发展与深化提出许多新的理论性建议和看法, 为今后矿田构造学的研究提出了新的方向, 笔者深受启发, 在此仅对有关铀矿田深部找矿研究谈几点看法:

(1) 矿田构造研究方法与手段的突破是实现矿产整装勘查区或铀矿大基地建设区攻深找盲、扩大资源潜力的有效途径。

2011～2013年, 由中核集团地矿事业部领导, 核工业地质研究院负责实施的华南相山铀矿大基地的深钻被称为“中国铀矿第一科学深钻”, 在不到10个月的时间完成了 2818.88 m的钻探任务, 取得一系列重大突破和丰硕成果: 揭示了相山产铀火山盆地三维结构特征, 验证了新的技术方法; 改进了探测深度达3 km的放射性测井技术系统, 突破大口径高效深部钻探工艺, 提高了钻探装备的智能化、数字化和自动化水平, 提升了攻深找盲能力; 首次在垂向上发现上部4处铀矿化段、中部和底部5处铅、锌、金、铜矿化段, 其中在1864 m深度金矿化品位达1.35 g/t, 在底部2817 m深处的富铜矿化品位>1%,是目前国内发现最深的铜矿化(比俄罗斯超大型斯特列利措夫铀矿田深钻的 2550 m还深), 揭示了该矿田在2 km以下深部具有很大的铀–多金属找矿前景和潜力, 开拓了新的找矿空间; 精确划分了区内控矿层位, 指出构造和界面对铀、铅、锌、金、铜多金属矿化的控制作用, 成矿远景区段得到工程验证; 相山产铀盆地具有多岩浆–热液活动中心, 不仅在盆地西部和北部侧面有众多铀矿床, 而且预测南部还有较好的铀矿化前景。

“中国铀矿床第一科学深钻”是我国铀矿地质领域里程碑式的工程, 其岩心采取高达 99.9%, 突破了多项钻探工程新纪录, 是一项“高科技、高质量、高效率”的工程, 是铀矿田、矿床构造攻深找盲研究在实施手段上的一次新突破, 标志着我国铀矿勘查已进入到新的历史阶段。

(2) 铀元素具有放射性, 其勘查方法与其他金属矿产相比有特殊性, 加上铀元素的地球化学特点是易聚易散, 在成矿作用上具有时空分布的广泛性,与其他成矿元素的组合具有多样性, 有 U-Th型、U-Th-REE型、U-Mo型、U-W型、U-Be型、U-Sn型、U-Cu型、U-Hg型、U-Pb-Zn型、U-Au型、U-V-Au-Ag型、U-Fe型、U-Ti型、U-Cr-Fe型、U-B型、U-Se型、U-Mo-Se型、U-Ge型、U-Y-Ni-Ge型、U-P型、U-F型、U-煤型、U-多元素型等(童航寿, 2014), 铀是多元素成矿最主要的参量, 因而在勘查铀矿时可以同时发现其他成矿元素, 在前述相山铀矿大基地勘查区深部发现Pb、Zn、Au、Cu就是一例。相山超大型矿床, 不只是单一矿种, 现在它已转化为铀–多金属矿田, 因而不仅创新了深部铀-多金属成矿理论, 而且更具有经济意义。今后在勘查其他矿种时, 在矿田、矿床构造研究方法上可以借鉴铀矿勘查的常规方法和非常规方法。今后在矿田构造研究上, 须因地制宜采用多“兵种”的地质、物探、化探、遥感、模拟等技术手段。

(3) 21世纪, 在寻找深部和隐伏矿产的新形势下, 矿田构造研究的重要任务之一是如何寻找大型和超大型矿床。许多超大型矿田和矿床是隐伏的。如著名的俄罗斯的斯特列措夫铀矿田, 其矿床大多埋藏于150～800 m的深度之下, 经采用特殊的勘查方法, 目前已发展成具19个热液铀矿床的巨型矿田,铀矿床储量达6万吨, 平均品位0.2%。其之所以被突破, 主要是在攻深找盲的铀矿勘查中采用了特殊的技术方法, 其中最主要的手段是采用成组的深钻(1200～2668 m), 其中一组深钻孔切穿了岩浆库和导矿通道, 特别是布置在矿田最大埋藏深度的最深铀矿床附近和矿床下方空间的深钻取得了深孔的大量地质成矿信息, 进一步指导铀矿勘查和巨型矿床的大突破。中国铀矿第一科学深钻的成果表明, 相山铀矿大基地有可能具有与俄罗斯斯特列措夫超大型矿田同样的资源前景。我国铀矿科学第一深钻的科研勘查成果, 极大地推动了我国中生代火山活动的成矿物质来源、深源成矿流体、深部成矿条件和铀多金属成矿体系等一系列关键地质构造和成矿作用的理论研究。

(4) 关于“整装勘查区”和“铀矿大基地”的举措与矿田构造。国务院在《地质找矿突破战略行动纲要》中提出首批47片整装勘查区; 中核集团提出10片包括相山老矿田在内的“铀矿大基地”, 着力于扩大其深部和外围的资源储量, 其中相山铀矿大基地深部勘查取得很大进展。在矿田研究中, 提出“两层楼”成矿模式, 铀的成矿作用主要发生在火山盆地底部与基底以下切盆断裂, 通过不整合界面上下地球化学矛盾带的成矿有利地段(林锦荣等, 2013); 具体的控矿因素主要为断裂、界面、有利岩性、侵入体、热液蚀变等(林锦荣等, 2012)。相山矿田深部成矿模式和控矿规律的研究为相山铀矿大基地寻找第二找矿空间提供了理论依据。范洪海等(2009)针对赣南铀矿大基地白面石老矿田提出“三位一体成矿模式”(即岩体接触介面、切层断裂和酸性、基性岩脉三成矿要素的耦合), 为该矿田的攻深找盲提供了理论支撑。

(5) 开展相山铀矿田地质学研究的思考。2012年吕古贤提出创建“矿田地质学”研究的新动议, 这是21世纪首次将矿田构造学纳入由矿田构造学、矿田建造学和矿田成矿学组成的新兴学科研究范畴。在成矿省内, 中等成矿场——矿化集中区地质构造研究必然要涉及到矿田构造、矿田建造和矿田成矿学研究问题。近些年来, 相山铀矿田深部找矿预测研究获得很大进展, 取得许多研究新成果, 深部铀矿储量逐渐增加。相山“两层楼”的成矿模式得到了认可, 其涉及到矿田构造岩相界面-盆地基底的不整合面、构造地球化学界面、构造物理学界面及铀-多金属成矿规律研究等诸方面, 基本具备开展矿山铀矿田地质学研究的条件。选择相山铀矿田作为“铀矿田地质学”研究试点, 对实现相山铀矿田深部及外围找矿突破及扩大为超大型铀矿田具有理论和实际意义。

矿田地质学是矿田构造学的外延, 是对 В.М.克列特尔教授在 20世纪中叶创建的“矿田构造学”在21世纪的深化和发展。本文系笔者从事核地事业以铀(金)矿田矿床构造研究为主线的50多年地质生涯的工作和学习小结, 错误之处敬请指正。

值前苏联导师В.М.克列特尔教授专著《矿田与矿床构造》问世60周年(中译文本58周年)、已故的В.М.克列特尔教授诞辰 120周年之际, 又喜逢留苏前夕确定笔者矿田、矿床构造专业方向的郭令智院士百岁华诞, 撰写拙文以兹永久纪念。

最后, 衷心感谢中国地质大学(武汉)姚书振教授、中国地质大学(北京)吴淦国教授对本文的精心审阅并提出宝贵的意见和建议！

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A Brief Review of Studies on Orefield and Ore Deposit Structures —to Commemorate the 60thBirthday of “Orefield and Ore Deposit Structures” by Professor B. M. Klieter Published and the 58thof the Chinese Edition

TONG Hangshou and FANG Maolong
(Beijing Institute of Uranium Geology, CNNC, Beijing 100029, China)

This paper is to commemorate the 60thbirthday of the treaties of “Orefield and Ore Deposit Structures” and its 58thof the Chinese edition by our mentor, Professor B. M. Klieter, founder of this subject. Professor B. M. Klieter published the books of “Ore-finding and Exploration” and “Orefield and Ore Deposit Structures” in 1940s and 1956 respectively. In 1957, he was invited to give lectures in China, and wrote the preface for the Chinese edition of “Orefield and Ore Deposit Structures”. The content of his lectures was compiled as “Communication on General Survey and Exploration” and published in 1958. The works of B. M. Klieter are of great influence in China and the former Soviet Union (Russia). The authors had the honor to study under the supervision of Professor B. M. Klieter for our doctorate programs since 1956 and benefited a lot. In this paper, the research history of ore deposit structures in the past 50 years is divided into four stages: (1) Inheritance-Germination stage (1930–1949); (2) Establishing-Founding stage (1950–1969); (3) Application-Development stage (1970–1989); (4) Deepening-Perfecting stage (after 1990s). The tectonic researchers from the former Soviet Union, such as B. M. Klieter and ф. И. Wolfusun, are representatives of the first two stages who contributed significantly to the subject. The research team, headed by academician Zhai Yusheng are distinguished contributors to the subject in the last two stages, and their contributions to the development of ore deposit structures in China are detailed in this paper. The author ended this paper by giving some personal opinions on deep prospecting.

ore-forming province structures; orefield structures; ore deposit structures; ore fluid passage-way structures; ore fluid-distributing structures; ore-bearing structures

P542

A

1001-1552(2016)02-0191-010

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.001

2015-04-07; 改回日期: 2016-01-29

项目资助: 铀矿地质科研项目(2016-011)。

童航寿(1931–), 男, 研究员级高级工程师, 1960年毕业于前苏联莫斯科有色金属及黄金学院, 长期从事铀矿地质科研工作。Email: 18810552619@163.com