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地球学报︱肖克炎：成矿系列理论与找矿预测应用研究成果

时间：2023-11-01 来源： 浏览：

地球学报︱肖克炎：成矿系列理论与找矿预测应用研究成果

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成矿系列理论与找矿预测应用研究——“矿床成矿系列综合信息找矿预测”专辑特邀主编寄语
肖克炎
中国地质科学院矿产资源研究所
           
作者简介： 肖克炎， 博士，研究员，第十八次李四光地质科学奖获奖者，现任中国地质科学院矿产资源研究所副总工程师，博士生导师，俄罗斯科学院与工程院外籍院士。
           
导读：
矿床成矿系列理论从20世纪70年代初开始提出， 先后指导了我国胶东、南岭、秦岭等重要成矿省 进行区域成矿规律研究 ，并进一步促进上述区域的找矿预测工作。 实践经验证明该理论 对于总结我国 纷繁复杂的成矿规律 具有实用性， 其更加适合中国 多旋回渐进式演化、多成矿域交汇 的实际情况 。
随着现代信息技术的发展， 矿床成矿系列与综合信息找矿技术 不断进行深度融合， 更好地促进了 我国的矿产资源潜力评价工作。 肖克炎研究员 长期从事矿产资源潜力评价和深部成矿预测研究，建立了 成矿系列综合地质信息 预测理论方法和 三元大数据深部矿产资源预测 理论方法，自主研发 区域矿产资源预测评价方法平台及探矿者软件系统平台，负责完成 全国重要矿产总量预测评价工作； 研究成果推动了 区域资源预测的重大技术进步 、 实现了 综合信息智能预测平台创新，支撑了 国家找矿突破战略行动 。
本文为《地球学报》 “矿床成矿系列综合信息找矿预测”专辑 特邀主编寄语 。 本期专辑收集了15篇 关于成矿系列综合信息成矿预测研究的学术论文，主要研究内容是 以成矿系列理论为指导，运用综合信息预测方法， 进行我国重点成矿省关键矿种的预测与应用研究成果 。
文中按照 “紧缺金属矿产成矿系列与找矿突破” 、 “紧缺能源-非金属矿产成矿系列与找矿示例” 和 “优势矿产成矿系列与找矿突破” 等三方面主题综述了 理论应用研究 与找矿突破内容 ， 主要涉及 贵州卡林型金矿、山东胶东型金矿、华南铀矿 的找矿突破 从区域小比例尺成矿预测 到 深边部的大比例尺预测 取得的成果，可为新一轮找矿突破战略行动中找矿工作选区和部署 提供技术与应用示范 。
             
------内容提纲------
           
0 前言
1 紧缺金属矿产成矿系列与找矿突破
2 紧缺能源-非金属矿产成矿系列与找矿示例
3 优势矿产成矿系列与找矿突破
4 致谢
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0  前言
成矿系列 是区域成矿研究的基础学术思想， 是运用系统论、活动论的观点 研究地球演化特定时空范围内，地质成矿作用与矿床类型组合 (程裕淇等,1979；陈毓川等,1994)。目前， 随着信息技术的发展和科学数据大量的积累 ，科学研究 已经进入通过大数据技术研究的第四范式，即数据密集型科学 (Cheng et al.,2020)。 进而AI技术 推动矿产资源定量预测评价技术的变革， 实现“大数据驱动下”矿体定位与成矿预测 是当前研究的趋势与前沿。 但是其依旧面临着 成矿信息提取-融合难、预测结果 不确定性等问题的制约 (Xiao et al.,2021)。鉴于此， 笔者及研究团队 于2006年开展了 全国重要矿产资源潜力评价项目，于2017年开展深部资源预测系统技术研究与示范项目 ，通过将成矿系列理论与综合信息成矿预测方法结合， 形成知识驱动和数据驱动联合的预测评价方法体系，并研发了相应的MRAS和探矿者软件 ，为我国矿产资源评价领域 提供具有自主知识产权的矿产预测评价系统平台。 本专辑论文 即是上述项目的部分研究成果，主要涉及重点成矿省矿产潜力评价 和 深部三维成矿预测 等相关成矿系列理论应用研究 与找矿突破内容 ，专辑名称为 “矿床成矿系列综合信息找矿预测” 。
《地球学报》 本期专辑收集了15篇 关于成矿系列综合信息成矿预测研究的学术论文， 主要研究内容是以成矿系列理论为指导 ，运用综合信息预测方法， 进行我国重点成矿省关键矿种的预测与应用研究 ，主要涉及如贵州卡林型金矿、山东胶东型金矿、华南铀矿等。 专辑涵盖以下三个主题： (1)紧缺金属矿产成矿系列与找矿突破；(2)紧缺能源-非金属矿产成矿系列与找矿示例；(3)优势矿产成矿系列与找矿突破。 以下将对这三方面成果做一简要综述。    
1   紧缺金属矿产成矿系列与找矿突破
发现矿床 是矿产勘查工作的头等任务 ，在这个过程中 要进行科学找矿 。 朱裕生等(2023)总结了 我国至今四十余年的科学找矿历史进展，并对未来的科学找矿战略行动进行了展望。在传统的地质调查找矿的基础上 进行智能化找矿是现在研究的热点 (赵鹏大，2002)。 大数据智能算法在地学领域的应用，为我们找矿工作开辟了新思路与新方向。 肖克炎等(2023)以成矿系列理论为指导 ，在原有的综合信息成矿预测基础上， 提出矿床成矿系列综合信息预测理论方法 ，运用大数据技术进行多元成矿信息的智能提取，进而定量化圈定成矿远景区， 并将此方法应用至熊耳山地区早白垩式金矿的成矿预测，并取得较好的成效 ，圈定3处成矿远景区。 柳炳利等(2023)利用矿床成矿系列理论，总结分析甘肃省的夏河—合作矿集区定量预测模型 ，在此基础上采用卷积自编码算法进行成矿预测， 圈定7个成矿远景区 ，为相同类型金矿的成矿预测提供借鉴意义。
金矿作为重要的贵金属矿产，因其稀有性成为全球各国必争的资源 。世界上有南非、美国、俄罗斯、乌兹别克斯坦、澳大利亚、加拿大、巴西等80多个国家生产金。 我国的金矿类型繁多，分布较广泛 ，主要分布在我国的东部和中部地区， 主要类型有石英脉型、破碎带蚀变岩型、细脉浸染型(花岗岩型)、构造蚀变岩型、铁帽型、火山-次火山热液型、微细粒浸染型等 。位于山东省的胶东金矿产量位居全国第一， 宋明春等(2023)分析总结胶东型成矿系列 为早白垩世与壳幔混合岩浆活动有关的胶东型金矿成矿系列， 包含2个成矿亚系列，15个矿床式。 该成矿系列的梳理 为胶东地区的找矿工作提供了新思路，并发现了一批 如 台上—水旺巨型金矿、辽上黄铁矿碳酸盐脉型金矿、大邓格金多金属矿床等矿床 。 刘建中等(2023)系统总结 卡林型金矿的时空分布规律 ，厘定贵州卡林型金矿分为3个成矿系列，5个成矿亚系列和10个矿床式，分析成矿系统，构置综合信息找矿模型， 圈定24个找矿预测区块，为该区域找矿明确方向 。 陈剑锋等(2023)将湘东北地区燕山期花岗岩有关的(稀有)多金属矿床 厘定为1个成矿系列以及6个成矿亚系列，分析成矿系统， 以矿床成矿系列理论中的“缺位找矿”为指导，为该区域寻找钴铜金矿提供找矿方向。
铁矿物种类繁多 ，已经发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，其中具有工业利用价值的主要为磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿等， 据美国地质调查局2020年数据， 全球铁矿石资源已探明储量约为1800亿吨，主要分布在乌克兰、中国、俄罗斯、巴西等国 。 我国铁矿石资源量排名世界第三，但是品位相对较低， 主要集中分布在辽宁、山东、山西、内蒙古、新疆等地。 郝兴中等(2023)研究总结了 山东省内铁矿床的地质演化规律、控矿要素 ，厘定出该省铁矿6个成矿系列，9个成矿亚系列，14个矿床式。 在此基础上结合物化遥信息构建铁矿综合找矿预测模型 ，圈定36处成矿远景区， 为全省铁矿找矿工作提供勘查部署依据。 李凤明等(2023)汇总分析 新疆阿吾拉勒铁矿带已有的地质调查资料， 总结伊犁成矿带铁矿的演化赋存规律 ，厘定出2个成矿系列，4个成矿亚系列，18个矿床式。 以成矿系列理论为指导，结合适合高山西区的高效快速勘查技术，开辟了典型矿备战铁矿的第二找矿空间 ，为该区下一步以铁为主的矿产勘查指明方向。    
贵州重晶石的探获 ，进一步增加了我国重晶石的资源量， 同处一个成矿系列的锰矿资源潜力评价工作 在周琦等(2023)得到进一步的研究 ，以成矿系列理论为基础， 先后提交勘探备案锰矿石资源储量达1.76亿吨，实现了锰矿找矿重大突破。
随着工业化进程的快速发展，我 国已经成为全球第一大铝生产和消费国 。依据美国地质调查局2021年储量报告显示， 全球铝土资源为550～750亿吨，我国的储量为10亿吨，排名世界第七， 主要分布在广西、河南、贵州三省， 其中广西铝土资源占全国的49% 。 罗允义等(2023)系统地总结了广西省铝土矿 成矿类型、综合利用情况、分布特征、成矿规律。厘定出2个铝土矿床成矿系列， 圈定7处成矿远景区，为下一步找矿勘查提出方向 。
2   紧缺能源-非金属矿产成矿系列与找矿示例
铀矿作为一种战略资源，主要运用于国防建设和核能发展，世界上铀矿资源分布极不均匀，主要分布在澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦等国 。我国是核电大国，装机容量世界第三，但铀矿资源相对紧缺，被列为紧缺的战略性矿产， 依据中国核能行业协会预测数据，截止到2030年中国铀矿资源缺口将达到90% 。依据工业类型， 铀矿主要分为花岗岩型、斑岩型、火山岩性、碳硅泥岩型和砂岩型铀矿 (樊铭静等，2020)。 华南地区是我国花岗岩型铀矿的主要产地，范洪海等(2023)运用矿床成矿系列理论 ，总结分析了该地区不同类型(3个大类，4个亚类)花岗岩型铀矿的成矿机理、控矿因素， 结合物化遥综合异常信息，构建铀矿综合信息预测评价模型 。进而重点预测了富大铀矿成矿远景区4片，并在远景区内选择典型矿床， 利用三元大数据智能预测理论方法， 进行深部的三维定量预测， 圈定17处深部靶区，为华南地区铀矿找矿工作部署提供科学依据 。  
作为开采成本低、矿床规模较大的 砂岩型铀矿，主要分布在我国北方中新生代的盆地中 (张金带等,2008；金若时和滕雪明,2022)。其中 鄂尔多斯盆地 是华北克拉通内大型石炭二叠纪盆地之上 又叠加了中生代盆地的多重叠盆地，是我国煤-油气-铀矿等多种能源矿产共存的盆地之一 (邓军等，2005)。 张博等(2023) 系统总结了该盆地西南缘彭阳铀矿典型矿床的成矿规律 ，分析其成矿系统，梳理成矿要素， 构建彭阳铀矿的成矿模式与找矿预测模型 ，为找同类型铀矿提供指示意义。
金刚石是人类已知的最硬天然物质 ，世界上已经在南非、澳大利亚、刚果(金)、博茨瓦纳、俄罗斯、加拿大、中国、美国等35个国家发现金刚石资源， 其中约60%产出在非洲。 我国的金刚石资源主要分布在辽宁、山东、湖南和江苏(刘陟娜等，2016)。 目前山东省金刚石资源累计查明资源储量稳居全国第一，但是在找矿方法上存在瓶颈 。 周冠云等(2023)以矿床成矿系列为指导 ，综合分析山东蒙阴地区的物化遥多元信息数据， 提出隐伏金刚石矿勘查指标体系 ，构建地质大数据建模技术体系， 圈定6个找矿远景区 ，为蒙阴地区金刚石深部找矿突破提供方法技术基础。
3   优势矿产成矿系列与找矿突破
我国的钨锡矿资源在空间上分布极不均衡 ，80%钨矿资源集中分布在华南地块(蒋少涌等,2020)。 王先广等(2023)重点总结了 江西钨锡成矿单元中江南和南岭成矿带钨锡矿成矿系列特征、成矿区带时空演化规律及找矿突破。 将该区域划分为9条成矿亚带和15个矿集区 ，进而厘定出江南地块与燕山期岩浆有关的3个成矿系列、6个成矿亚系列和15个矿床式。 在矿床成矿系列“全位成矿、缺位找矿”理论指导下，结合了“脉面层体”就矿找矿思路，运用多元探测技术组合找矿方法，探获世界级钨矿3处， 并提出在九瑞、萍乐凹陷区具有寻找隐伏钨铜矿的潜力。
稀土被称之为“万能之土”、“工业维生素”、“国之瑰宝” ，是国民经济发展中不可替代的矿产资源(王登红等，2016；郑国栋等，2021)。 我国是世界上稀土资源储量最大的国家， 主要分布在内蒙古白云鄂博、山东微山等地。 兰君等(2023)总结分析了 山东(鲁)西部的稀土矿的成矿规律与成矿系统，进而厘定出1个成矿系列和1个成矿亚系列， 重点剖析2个典型矿床式 。在成矿系列理论和岩体控矿的找矿思路指导下， 以寻找中生代崤山岩体为目标，成功圈定44条矿体，提交特大型稀土矿1处，取得重大找矿突破。
中国一直以来是重晶石出口国，年供给量占世界总量的40% ，储量位居世界第三。 该矿种作为欧美高度依赖的优势矿产，已将其列为关键矿产 。主要分布在贵州、湖南、广西、陕西和甘肃等地。 周琦等(2023)总结贵州新元古代锰矿-重晶石成矿规律， 构建区域成矿模式， 厘定出1个成矿系列、2个成矿亚系列和3个矿床式 ，重点剖析成矿亚系列，还原成矿系统。 应用矿床成矿系列理论，实现重晶石找矿突破。    
4   致谢
本专辑15篇文章均为 之前全国潜力评价项目和深部重点研发项目中的成果， 这些成果 成功地将矿床成矿系列理论与找矿预测工作相结合 ，并利用新技术新方法，探索适合不同矿种、不同地区的找矿预测新思路， 为我国战略性矿产找矿工作提供示范应用实例。
本专辑的出版， 得到了中国地质科学院矿产资源研究所和全国有关地质调查单位、专家、学者的支持与响应 ，并由中国地质调查局地质调查项目、国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、省级财政资金等项目联合资助。 同时《地球学报》编辑部与多位匿名审稿人 为本专辑论文的评审与编辑校正工作付出了辛勤劳动， 在此一并衷心感谢。
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原文来源： 《地球学报》2023年第5期P748-752页
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------------往期 精彩 回顾-------------
  1. 肖克炎等：成矿系列综合信息预测理论方法及其应用
  2. 周琦等：贵州省锰、重晶石大规模成矿作用、矿床系列及找矿突破

  3. 江西钨锡矿床成矿系列、找矿方法与部署建议

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