区域成矿学

区域成矿学在找矿工作中的应用

陈巧妹

（中国地质大学 武汉， 资源学院）

摘要：本文对区域成矿学的基本研究内容、研究内容、研究思路进行简要概述，之后指出其在寻找不同类型矿床中的重要指导作用。

关键字：区域成矿学、找矿

1前言

区域成矿学是20世纪初逐渐发展起来的，其最早的思想代表是de Loney出版的成矿学。我国区域成矿研究始于1920年，翁文灏发表了“中国矿产区域论”一文；1930年，谢家荣发表了“中国成矿时代和矿产区域”的论文。当时，国内外较为系统的是毕利宾提出的有关地槽褶皱带的成矿认识。自50~60年代，已经波及到全球的区域成矿研究，主要涉及地壳基本构造单元地槽褶皱带、地台、活化去等的成矿区域，以及超越构造单元而独立成矿的概念。近三四十年，该学科得到较大发展，同时构建了新的区域成矿学理论体系。

随着区域成矿学理论的不断深入发展，其在地质找矿过程中发挥的作用也越来越大。本文通过论述其基本研究内容、研究思路后，列举几个典型矿床进行论证区域成矿学在找矿工作中的重要性。

2区域成矿学的基本研究内容和研究方法

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2.1研究内容

区域成矿学是矿床学的一个分支，其任务是研究区域的成矿规律。通过对区域地层、岩相、构造、岩浆活动、变质作用和矿床成因类型以及地球物理和地球化学等实际资料进行综合分析，从而得出区域成矿规律，为矿产预测和普查找矿服务。

区域成矿学的研究内容主要包括以下几个方面：

1）区域地层、构造、岩浆和变质作用及地质发展史；区域主要地质事件及其成矿意义；区域地球物理特征及岩石圈组成与结构。

2）含矿岩石建造的种类、形成与分布；构造-成岩-成矿作用。

3）区域地球化学特征：基岩、土壤、水系物质的成矿元素丰度，主要地质体的元素丰度，壳幔的主要元素丰度；作为成矿物质来源的地球化学块体及其成矿意义。

4）区域地质流体：古含矿流体的类型、来源、输运和停积；区域尺度含矿流体的示踪标志；构造-流体-成矿作用。

5）已知矿种、矿床类型和成矿条件，主要矿床的成矿模式及成矿特征。

6）区域的综合地质异常（地质、物探、化探、遥感等），原生异常与后生异常， 各类异常间的关联及其示矿意义。

7）区内的成矿系统（一个或数个）及各成矿系统间的联系；按区域构造演化和成矿继承性建立区域成矿谱系。

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8）建立矿产信息库，编制区域成矿规律和成矿预测图。

9）总结区域成矿规律，认识区域成矿特征，明确进一步研究的问题与方法。

10）区域矿产资源潜力评价：明确区域内的主要矿种、主要矿床类型；预测矿产资源量和远景区；研究重点矿床的找矿模型和区域普查找矿方向以及适用于本区的找矿方法和技术。

总之，其研究内容概述如下：区域在地壳大地构造单元体系中的位置；区域的地质发展历史，特别是构造和岩浆活动特点；与成矿有关的火成岩的性质和形成深度，火山岩浆活动强度，分异特征及演示建造等；成矿区中地层、岩相、古地理、岩性、含矿地层分布及变化特征；区域地球化学特征；区域变质作用等。

2.2研究方法

针对研究对象的复杂性， 宜采用多学科的综合研究方法， 包括地质学、地球化学、地球物理学、地理学、气象学、遥感学、水文学、生物学、经济地质学、矿产勘查学等学科的交叉融合来探索区域成矿规律。

区域成矿学的研究方法主要有：

1）区域地质、地球化学、地球物理的综合信息制图与研究；

2）区域控矿因素分析；

3）区域地球化学块体分析；

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4）区域成矿系统分析(环-要素-过程-产物-演变) ；

5）矿床形成-变化-保存研究法；

6）区域成矿模式及成矿谱系研究法；

7）区域成矿图编制（二维、三维、四维） ；

8）区域矿产信息库的建立；

9）区域矿产预测及预测图的编制；

10）区域矿产资源潜力评估法。

10）区域矿产资源潜力评估法。

以上每一种方法都有其目标、任务、技术手段、工作程序和质量指标等，详见《区域成矿学》及有关的工作方法指南。

3 区域成矿研究和找矿思路

在成矿区带研究中，如何有效的运用现代区域成矿学的理论与方法，达到寻找预期矿床的目的，是每个地质工作者所关心的问题。一般采用以成矿系统分析为主线，进一步研究和审视有关找矿目标、找矿信息和找矿方法等问题。以下是地质人常用几种找矿思路。

3.1找矿目标由单一矿床到多个矿床

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在过去的找矿工作中，常以单个矿种和单个矿床类型为目标，如找寻金矿、铁矿、铜矿等，找斑岩型铜矿、找构造-蚀变岩型金矿等。这种 “单一”的找矿对象，在计划经济时期和专门找矿工作中是常见的，也是无可厚非的，但这终究限制了找矿者的广阔视野，也造成了有可能避免的浪费。

当今，我国的综合性区域矿产调查和找矿预测工作正在全面展开，找矿的目标就不只是单个矿种和矿床类型，而应该是找寻该区存在的矿床组合或矿床系列，即由一定成矿系统产生的全部矿种和矿床类型。例如，在长江中下游成矿带找寻Cu、Fe、Au、S、Mo、Pb、Zn 等矿种的斑岩型、矽卡岩型、角砾岩筒型、热液脉型和层控型等矿床。这样以一个成矿系统中所形成的矿床系列（组合）作为找矿的整体目标，就可胸有全局、举一反三，线索较多，信息量大，回旋余地也大。这就增强了找矿工作的主动权，与“单打一”的找寻单个矿种和矿床类型来比较，更有利于提高找矿的命中率。从另一个角度看，矿床分类过细，不利于在找矿中建立对区域成矿的整体认识。而加强对找矿目标的整体性、综合性研究则有利于建立起找矿的战略眼光。

3.2从矿化网络入手逐步缩小靶区

在区域找矿中，一般先发现示矿异常，再据以追溯矿体。因此，深入研究矿致异常，应该成为区域成矿研究的一项基本内容。在成矿作用中产生的各类异常地质的、地球化学的、地球物理的异常，或直接由矿体因素引起，或由矿化蚀变岩石及含矿地层、岩体、构造等引起。它们或反映矿化的化学异常或物理异常，或反映矿化体的生物异常。

这些异常在时间、空间和成因上是密切关联的，例如，很多地球物理异常就是由地质和地球化学异常引起的。因此，可以将与一定成矿作用有关的各类异常称为“异常系列”，并将其纳入成矿系统的产物之中。即一个成矿系统的作用产物包括矿床系列和异常系列两

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个部分，它们在形成时间上常显示阶段性，在空间上组成有序结构，表现出分带性，形成三维的矿化2异常网络或简称矿化网络。而这种矿化2异常网络正是我们区域找矿的总体对象。由于矿致异常一般比矿体占有更大的空间，能显示更多的有关成矿的信息，因此，常常是有效的找矿标志。应充分运用地质成矿理论，区分和筛选这些有关异常，一步步地缩小找矿靶区，以达到发现矿床的目的。

3.3全面研究矿床形成条件和保存条件“来龙去脉”找矿法

矿床是地质历史的产物。区域成矿系统及其产物是一定的地质历史作用的结果。矿床系列及异常系列在其形成后又进入一个新的历史阶段，即这些产物经受后来地质作用的变化和被改造的阶段。主要的地质改造作用有构造变形、流体溶蚀、变质作用和地表风化剥蚀、搬运和掩埋作用等。作为一个矿床，其经受的后来变化有变形、变质、变位、变品位、变规模等，其结局有几种可能：

1）保存完好；

2）部分保存，即矿床规模缩小；

3）转变为其他类型；

4）消亡。

目前，已知的地表和近地表的很多矿床都是经过众多地质事件磨难后的“幸存者”。一个区域中的矿床“幸存者”越多，找矿的潜力就越大。正是利用了历史分析的方法，我们才注意到矿床和成矿系统的“来龙去脉”。对每一个矿床，都要问几句：你经历过哪些遭遇?

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你是原状，还是残破状?你是原来的规模（储量），还是剩余储量?你损失的储量到哪里去了?调查摸清这些问题，对于正确评价矿床是很有帮助的。由此还可进一步认识到，在过去的区域成矿研究工作中，大多只注重成矿条件，即有利的成矿地质因素的研究，而忽视了对于矿床形成后保存条件的研究。基于前述理由和实际找矿的经验，区域成矿研究应该“两手抓”：既要研究矿床的形成条件，又要研究矿床的保存条件。

即矿床保存条件的研究不是附带任务，在大多数情况下，它是一项并不亚于成矿条件研究的重要内容。在具体工作的地区，还要研究一个成矿系统产生的矿床组合和异常系列的被改造过程和整体保存条件，包括哪些矿床类型被破坏了，哪些被保存下来，保存在哪些地段?等等，这对于区域矿产资源评价是十分必要的。

4区域成矿理论在区域找矿工作中的应用

区域成矿理论一般用于指导区域成矿带、区域成矿系列的成矿预测，为缩小找矿靶区，进一步寻找具体矿床做理论基础。我国主要一级成矿域划分为：前寒武纪构造成矿域、古亚洲构造成矿域、特提斯-喜马拉雅构造成矿域、滨西太平洋构造成矿域。我国境内的二级成矿区域划分6个成矿域：天山-兴蒙成矿域、塔里木-华北成矿域、秦-祈-昆成矿域、扬子成矿域、华南成矿域、喜马拉雅-三江成矿域。在以上6个成矿域中，又按照二级的地质构造单元和成岩、成矿特征，包括成矿组份特征，再划分27个成矿带。 下面列举几个区域成矿带如何进行区域成矿预测。

4.1辽阳县铅锌多金属区域成矿分析

辽阳县东南部地区是辽宁省内铅锌区域成矿条件较好地区之一。通过对三家子-青城子铅锌金银成矿园景区的区域成矿地质条件分析，将辽阳县铅锌多金属矿集区与同处于一个

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成矿园景区中的青城子铅锌金银矿集区进行全面对比一千年记u，认为区内应有较大的铅锌多金属找矿潜力。以下通过对该地区区域成矿地质调价方面讨论其成矿潜力。

4.1.1地层

铅锌矿化集中区内出露的地层主要为古元古界辽河群变质岩系，呈大面积分布。其次为新元古界青白口系（细河群）沉积岩系和白垩系小岭组火山沉积岩系。此外，在矿化集中区的北侧边部尚有太古宙层状变质岩系零星出露。

与成矿相关的地层主要是辽河群大石桥组，由方解大理岩、白云质大理岩夹片岩、变粒岩、菱镁矿等组成，厚度大于3000 m。该组是区内铅锌多金属矿化的主要围岩。

4.1.2区域地质构造

区内铅锌多金属矿化集中区位于古元古代构造隆起区内. 由于历经多期构造运动，区域构造十分复杂。

1） 褶皱构造

辽阳铅锌矿化集中区位于英落-草河口-太平哨复向斜与虎皮峪-红石砬子复背斜的中段交接部位的次一级向斜即隆昌-大黑山向斜区内。已知铅锌多金属矿化主要发育在该向斜区的更次一级的小背斜构造中。

2） 断裂构造

区内断裂构造发育，主要由东西向的层间断裂和近东西向的逆掩断层、北东向逆断层

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组成。其中东西向层间韧性断裂构造，主要表现为区域性的层间断裂，造成辽河群大石桥组地层与下伏的高家峪组呈平行层理的构造接触。

3） 区域变质作用

辽东地区古元古界辽河群地层经历了区域动力-热流变质作用，具有由低绿片相-高角闪岩相多相渐进变质特点，形成了递进变质带，并构成由南北两侧向中间温度递增的东西向热背斜状态。辽阳县铅锌多金属矿化集中区位于这一热背斜的中段北翼，变质程度为高绿片岩相的铁铝榴石带，变质温度为 500~600℃，变质压力为 0.4 ~ 0.5 MPa，属于中压低中温变质环境。在这样的变质温压环境中，区内辽河群高家峪组和大石桥组内较富含铅、锌等金属矿质的岩层中Pb、Zn 等被激发活化，在变质热水溶液驱动和构造变形作用的参与下，富含矿质的变质热液沿层间构造裂隙发生迁移、富集，并在适合的空间和介质中滞留下来形成铅锌矿化体或工业矿体。区内兰花岭铅锌矿床和算盘峪一带的铅锌矿点、矿化点，即可能是这种成矿模式形成的。

4.1.3地球物理和地球化学特征

1）地球物理特征

辽阳铅锌多金属矿化集中区内的磁场主要表现为东西向的低缓正异常与负异常交接部位，基本反映了基底构造特征。局部正异常值增高则显示可能有铁矿化或矿体存在（如生铁岭含稀土磁铁矿点等），是寻找古元古代磁铁浅粒型铁矿的直接找矿标志。区内重力场主要表现为东西向条带状重力正、负异常相间的特点，反映了古元古代基底构造运动方向。

通过区域重力测量和相关的地震测深资料计算的莫氏面等值线及深部构造分析，辽阳

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县铅锌多金属矿化集中区的莫氏面深度为 35 ~ 36 km。根据位于刘家河-宽甸幔凹的西北边坡区重磁场梯级带、变异带和莫氏面陡坡及基性、超基性岩体群而确定的东西向河栏-太平哨深部大断裂，其深部构造特征与其南部相邻的青城子铅锌多金属矿集区的地球物理特征基本一致。

2）地球化学特征

据 1∶20 万辽阳幅、岫岩幅区域地质矿产调查和 1∶5 万吉洞峪幅、上麻屯幅、甜水幅区域地质矿产调查中土壤地球化学测量成果及辽宁省 1∶20 万水系沉积物地球化学测量成果等资料，辽阳县铅锌多金属矿化集中区位于区域上Pb、Zn、Au、Ag 高背景区内，且均发现。

一些Au、Cu、Pb、Zn、Ag等单元素异常和组合异常，多数异常呈规模大小不一的面形分布，部分异常与已知铅锌多金属矿点矿化点吻合。对区内不同时期圈出的异常大多尚未进行查证工作. 因此这些异常区可作为区内铅锌多金属找矿的间接标志。

4.1.4辽阳县铅锌多金属成矿潜力预测

辽阳县铅锌多金属矿集区与其南部相邻的青城子铅锌金银矿集区及三家子-青城子铅、锌、金、银矿集区，两者成矿条件基本相似。经长期研究，前人对青城子大型铅锌矿床的成因得出了一些不同的认识，如岩浆期后热液成矿，与海底火山活动相关的沉积成矿及多期叠加成矿等。最新研究成果认为，青城子铅锌矿床属于陆缘裂谷SEDEX 型铅-锌-金-银成矿系统［1］。SEDEX 型铅锌成矿系统的主要控矿地质条件为：陆缘裂谷构造环境；具有利矿质富集的同生沉积碳酸盐岩及碎屑黏土岩层；发育有同变质变形期的层间构造裂隙；以及有利铅锌成矿的后期构造岩浆活动。这些控矿条件在辽阳县铅锌多金属矿化集中区内

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基本具备. 已知矿化密集程度（含相邻的本溪、岫岩两县部分）与青城子铅锌矿集区基本近似，但既往地质调查与勘探程度远不如青城子地区. 因此辽阳县铅锌多金属矿化集中区内是具有很好的铅锌矿成矿远景和找矿潜力的。

4.1.5结论

辽阳县东南部铅锌多金属矿化发育地区面积大于1000 km2.。其中属于 SEDEX 型铅锌矿化主要集中分布在与本溪、岫岩两县交界的甜水乡、河栏镇和吉洞峪乡，分布面积约 400 km2。目前在该地带已知的铅、锌、金、银矿点、矿化点虽然多达 10 余处，但既往地质工作程度均很低，区域性的地质普查找矿工作近于空白。因此，建议选择兰花岭-算盘峪一带面积约 430 km2范围内，开展以 SEDEX 型铅锌多金属矿产为目标的区域矿产调查评价工作. 工作内容重点是对兰花岭铅锌矿成矿地质条件进行解剖性了解，对区内已知铅锌矿点、矿化点进行调查研究，对已知化探异常进行查证，全面调研区内铅锌多金属矿产与古构造环境，包括古沉积环境特征，成矿与变质变形作用的演化关系，以及后期构造岩浆活动对成矿作用的影响等，进而圈出勘查靶区，为进一步寻找隐伏的大中型铅锌矿床提供科学依据。

4.2东天山海相火山岩型铁矿区域研究

东天山阿齐山-雅满苏-沙泉子一带海相火山岩型铁矿区是我国寻找铁矿的重点作研究区，本文粗略的从以下几个方面分析该区海相火山岩型铁矿的成矿地质条件等。从区域成矿地质背景入手，首先分析古火山机体成矿构造聚敛场、海盆成矿构造聚敛场对海相火山岩型铁矿的控制作用，依次总结了沉积岩相建造、火山岩建造、侵入岩、变质作用对铁矿的控制作用，最后全面系统的总结出东天山地区海相火山岩型铁矿在时间和空间上成矿规律和演化过程，指明该类型铁矿在宏观场和微观场中的识别标志，对该区域海相火山岩型

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铁矿勘查工作提供一定技术指导。

4.2.1区域地质成矿背景

铁矿带位于塔里木板块北缘活动带觉罗塔格石炭纪裂陷槽(陆缘裂谷)内。对本带地质背景及成矿问题，众说纷纭。关于本成矿带构造属性有不同观点和认识，主要为此带属洋壳汇聚俯冲的火山岛弧带或古陆缘边缘火山岩带之争。笔者认为其是陆缘拉张体制下发育的边缘火山岩带，何国琦等称之为岩浆被动陆缘，多数专家认为本带构造属性为裂陷槽。该带北以大草滩-大南湖断裂带为界与准噶尔成矿省哈尔里克成矿带毗邻，南以阿齐克库都克-沙泉子断裂与星星峡中间地块毗邻，后者为构造演化与成矿基础。

4.2.2区域构造

东天山阿齐山-雅满苏-沙泉子一带主要发育古火山机体成矿构造聚敛场和海盆成矿构造聚敛场，及断裂构造聚敛场。

1） 古火山机体成矿构造聚敛场对成矿控制作用

本文所述火山机体是指由火山活动形成的火山构造单元实体总称，包括火山活动中心、火山穹窿构造(含火山通道及环形断裂构造)及周边形成的火山-沉积盆地，是与火山作用有关矿床重要控矿构造。本区石炭纪火山活动频繁，各类火山岩广布，形成大量与火山作用有关的铁矿床，即为火山岩型矿床成矿构造聚敛场。区内华力西中期中酸性及中基性火山岩分布于阿齐克库都克断裂构造带以北广大地区。在充分利用已有地质信息基础上,结合区域地质调查成果。该带内存在阿齐山、百灵山、雅满苏、双井子等 4 个火山喷发沉积盆地，沿阿齐克库都克断裂构造带北侧分布，火山岩主要以爆发亚相火山碎屑岩为主,其次是次火

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山相的玄武玢岩、辉石安山玢岩及辉石闪长玢岩等，极少发育喷溢亚相的基性熔岩。平面上呈圆形、椭圆形及不规则菱形状，硅质岩很少发育,反映浅水近古陆部分喷发区火山岩特征，为裂隙-中心式喷发复合类型。具近陆缘大地构造性质,是带内火山-深成岩及沉积型铁矿形成主要地质构造环境。

2）海盆成矿构造聚敛场对成矿控制作用

铁矿带内发育不同亚类海相沉积型铁矿产地 45处，仅次于海相火山岩型铁矿床位居第二位。主要海盆构造聚敛场有 3 种：①早石炭世拉张早期陆缘中深海盆地；②早石炭世拉张晚期陆缘滨-浅海半闭塞盆地；③晚石炭世早期汇聚阶段，形成浅海火山-沉积盆地。

4.2.3沉积岩相与建造的关系

该区有利地层包括：下石炭统雅满苏组、干墩组、白山组，其中主要有海相双峰式火山岩建造、海相碳质页岩-硅质岩建造、碎屑-碳酸盐岩建造、滨海古砂岩建造；上石炭统底坎尔组、梧桐窝子组、吐图古土布拉克组，主要有海相中酸性火山-沉积建造、复理石及类复理石建造、碎屑-碳酸盐岩建造。

4.2.4侵入岩与变质岩作用对成矿控制作用

1)侵入岩对成矿的控制作用

觉罗塔挌构造带作为古生代造山带，在其长期构造演化过程中，形成巨大岩浆岩带，岩浆活动与金属矿成矿在空间、时间和成因上关系密切。岩体多侵入上石炭统，二叠系中有砾石.主要岩体测年成果为，尾亚北岩体U-Pb 同位素年龄338.4 Ma，U-Pb等时年龄

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325 Ma，铁岭岩体斜长花岗岩Rb-Sr等时线年龄315.7 Ma，SHRIMP U-Pb年龄(297±3) Ma。主要岩体测年成果综合看,岩体侵位年龄约 297-330 Ma。从宏观上看，区内剧烈岩浆活动对已有矿化或矿源层进行热液改造和再次富集。因此，阿齐山火山喷发沉积盆地内火山岩型铁矿床(点)大部分变富，伴有铜、铅锌及金、银矿化，反映其留有岩浆热液活动痕迹。

2） 变质作用对成矿的控制作用

觉罗塔挌构造带作为古生代构造-岩浆带,在多期构造演化过程中，区域变质作用较发育，属天山南脉中华力西期变质地带。主要有浊沸石-葡萄石-绿纤石相、低绿片岩(千枚岩)相、绿片岩相、角闪岩相及片麻岩相。其中前两种变质岩相广泛分布于觉罗塔格构造带，主要见于石炭系及二叠系中酸性火山岩、火山碎屑岩、陆源碎屑岩夹碳酸盐岩地层等，如翠岭999 高点铁矿双井子铁矿等，后两种变质岩相在甘新交界白山泉海相火山岩铁矿床内发育，可能与区内大面积花岗岩侵入体热变质作用有关。

4.2.5结论

综上所述，矿床形成与成矿地质环境及成矿作用密切相关，受宏观、中观及微观控矿因素控制，成矿具明显时空分布和有序演化成矿规律。研究与厘定各类矿床识别标志及后期变化特征，有利于阐明矿床成矿规律和成矿预测，具重要理论和实际指导意义。

5小结

通过对区域成矿学的基本研究内容、研究内容、研究思路进行简要概述，采用案例佐证其在找矿工作中的作用，表明区域成矿学在大范围内快速确定成矿带主要矿种，圈定找

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矿优选区及其有效。对区域内寻找不同类型的矿床有重要指导作用。但是区域成矿学仍然有其不足，需要进一步研究与发展，以使其更有效的指导找矿。

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