引 言 [7@9wa1v!
}+ZZO0
化学,是研究物质的组成、结构、性质和变化运动规律的科学。成矿化学,便是研究自然界关系到成矿的过程中,成矿物质的组成、结构、性质和变化运动规律的科学门类。因此,成矿化学是研究成矿的必备基础。 oeIza<:=R
自从人类诞生于大自然,便从大自然中索取物质,也就必然要探讨它们的特点、形成条件、形成机理、时空分布规律等等。只是这个探讨深度与日俱增而已。 *_CzCl^
[德]歌德有言:“天才的行动在某种意义上说是无所不在的;在未有经验之前,他追求的是一般真理;在有了经验之后,他追求的是特殊真理。”(《格言和感想集》) "=3bL>\<
成矿化学亦如此,它的研究也经历了由一般到特殊、由整体到局部的发展过程。 GR>kxYM%q
基础教材的建设,往往滞后于科技发展的先进,因为它必须不断综合、归纳新的成熟的研究成果。但教材毕竟是科研的基础。无扎实的教材基础,是必不能为学子们奠定扎实的根基的。也就是说,教科书是攀登高层的基石。此外,高等学校的教科书,不比中小学,高等学校的教科书是具有研究性的,因此必须不断更新;读者也不要期望读一遍,就会精通,就会一劳永逸。教科书应该永远是您的“朋友”。 s>1Wjz2M
本书意旨在于为矿产资源的成矿研究奠定基础理论与基本方法。为此,其基本体系是:首先通论了成矿化学统观全局的前沿概念、理论、方法。然后重点各论了化学成矿研究的不同途径,包括:大量元素、微量元素、稀土元素、同位素、流体包裹体、地热流体、微生物、有机质、板块构造、变形构造、贵金属、放射性等12个部分。最后关系到宇宙化学的某些问题作了简要表述。 ="__*J#nze
矿产资源,泛指经地质作用产出的有用物质资源。某种有用物质组合富集了,才被人类开发应用。包括固态、液态、气态。可以说,地球各圈层都富存有矿产资源。 (bo-JOOdY(
为此,全书力求做到脉络清晰,内容充实,信息丰富;描述简练,解析深入,理论有据,方法得当。 I/ V`@*/+
本书全力为成矿研究开辟了一个“多路归一的综合思维”。即是说,途经是多种的,重要目的首先只有一个——弄清成矿的本质。然后为找矿、探查、开采、选矿、环保等,提供某些指导。 'fr~1pmx#3
来自香港中文大学的教育理念是:“培养的人才不是某方面的专才,而是通才”(《中国新闻周刊》2006No.27)。 ylwh_&>2
但,我想,“样样通,样样松”,自然难有深入成就;但对于部分人,“几专多能”,却是完全可以达到;大部分人也应该是“一专多能”,这是现代“人才”的最起码要求;如果“不专不能”,那必须找出“无专无能”的明确原因。 t p<wMrq<
[俄]植物学家季米里亚夫说:“诗人的创造,哲学家的辩证,探险家的技艺——这就是组成一个伟大科学家的材料。”强调了想象、思辨、献身精神。尽管说,自然科学是“实证科学”,如果脱离了形象思维与逻辑思维,那就只能是科学匠,而不是科学家。 |++\"g
由于本书是初作,不完善及不恰当之处难以避免,诚望专家、读者不吝赐教。 u#~q86k
*^Xtorqo
王思源 %e%VHHO|
中国地质大学 xmBGZ4f%
2006.9.12 Ue2%w/Yo
B4 +A
n(?BZ'&!O
_2E*
目 录 Gsa~zGN
引 言 #/LU@+
写在《成矿化学》创作时 ?5jq)xd2
第一章 成矿化学总论 +/4wioGm
一、开设本课的意义 :~%{
(一)树立地质化学成矿的辩证思维 :*dfP/GO
(二)学习成矿化学研究的基本方法 m9 D'yXZ
(三)奠定成矿理论实践的研究基础 t @vb3
(四)为发现新的矿化类型开拓思路 ]c~W$h+F
(五)立足地球探究宇宙 Xjs`iK=w
二、前沿概念 6Us*zKgW
(一)矿床(化) PiZU_~A
(二)地球化学 U3b&/z|b?
(三)岩石化学 (hFyp}jkk
(四)成矿化学 }?^5L7n
三、成矿化学研究简史 $hq'9}ASOL
(一)萌芽期 b&\f 8xZ
(二)初创期 Z[?zaQ$
(三)成熟期 ~3,k8C"pRq
(四)扩展期 1&#qq*{
mo
第二章 成矿化学研究途径 n,8bQP=&
一、成矿化学时空结构观 w
(一)耗散结构原理的自然观 XAw0Nn
(二)分形理论原理的普适性 ^M~Z_CQL2
(三)协同学理论的关联思考 xmNs<mz
二、科学研究的基本观念 @z1pE@7jK
(一)基本要求 e]q(fPK
(二)双向反映定律 kYnp$8
三、科学研究的数字意义 nX|]JW
(一)科技信息化 Dwuao`~Xm
(二)必须弄清地质关系 B`?}jJa9*
四、主要测分数据 _fE$KaP
(一)测分数据的类型 }`^DO
Ar
(二)测分数据的获取 $,
@,(M`i}
五、原始数据处理 >dYN@cB$}
(一)列表计算 X&s"}Hf
(二)参数分析(相对比较 、参数比较) W~qVZ(G*U
(三)作图分析 6&s"
"J)3
(四)综合分析 \zM3{{mV/
六、重视大地构造背景 m*H' Cb
ds;c\x
第三章 常量元素成矿化学 ?:+sjHzXT
一、常量元素涵义与原理 \_8.\o"@*#
(一)基本概念 ^< wn
(二)基本原理 9U]j@*QN
二、常量元素协同研究系列 $BUm,
(一)常用图解值 EEdU\9DH(
(二)岩石化学系列指数 L wP
三、常量元素地质化学规律 SKeX~uLz
(一)岩浆岩系列化学成分演化律 ['jr+gIfQ
(二)陆壳重熔花岗岩成矿演化律 qEajT"?
四、常量元素成矿地质研究实践 -0f,qNF
(一)判别板块构造地质环境 ~x6<A\
(二)参数判别岩浆岩成因类型 =]m,7 v Rq
(三)图解判别花岗岩成因类型 83g$k
9lG.
(四)推断岩浆来源深度 pUD(5v*0R
(五)推断岩浆侵位深度 bK#SxV
(六)判断岩浆岩类型的成因类型 f S-PM3
(七)判断成矿规模 cbaa*qoU
(八)恢复变质岩的原岩 `Tk GI0q
(九)计算成岩时的温度与压力 \k>1q/T0V
M~,N~ N1
第四章 微量元素成矿化学 ;\(X;kQi
一、微量元素涵义与原理 jU0E=;1
(一)基本概念 Td,s"p>Vq
(二)基本原理 Q7 @oAeNd
二、微量元素协同研究系列 W|4h;[w
(一)亲石元素系列 fF]w[lLDv
(二)微量元素异常值 28x:]5=jb
三、微量元素地质化学规律 jN T+?2
(一)矿石微量元素 Y=\:fa
(二)蚀变岩微量元素 GiS:Nq`$(
(三)矿物微量元素 W\5PsGUsv
四、微量元素成矿地质研究实践 DuI>z?bS
(一)判断板块构造地质环境 l _g JC.
(二)成旷古构造分析 %=`wN^3t2
(三)判断成矿物来源 (L'|n*Cr
(四)判断矿床成因类型 z[+Sb;
(五)判断成矿溶液类型 pi;'! d[l%
(六)煤炭微量元素分析应用 g#b9xTGJ^
(七)成矿物化条件计算 =:;K nS
nR`)kORc
第五章 稀土元素成矿化学 8~ wP?
一、稀土元素涵义与原理 >vKOG@I
(一)基本概念 pxb4x#CC
(二)基本原理 #bwGDF
二、稀土元素协同研究系列 8KMo !p\i
(一)对比标准 eI3ZV^_Ps
(二)参数计算 t+Au6/Dx?
(三)稀土作图 SI,
t:=D
三、稀土元素地质化学规律 |*n
B2
(一)稀土元素化学参数律 vtF|:*h
(二)幔浆上升过程稀土配分律 %_%BbQf
(三)δEu值对分异指数反消长律 EaKbG>
(五)奥长花岗岩类稀土演化律 E(g$f.9
#6*20w_u
四、稀土模式成矿地质研究实践 FL E3LH
(一)判别侵入岩板块环境 iOJ5KXrAO
(二)判别岩浆岩成因类型 B!1Bg9D
(三)判别花岗岩矿化类型 7^W(e s
(四)判断矿化成因类型 NE4 }!I
(五)判别变质岩原岩 UAe8Ct=YJ
(六)稀土对岩浆熔体氧逸度(ƒO2)计算 J^y?nE(j
第六章 同位素成矿化学 gAr=fq-|
一、同位涵义与原理 9|NH5A"H.
(一)基本概念 ]8/g[Ii
(二)基本原理 ?4cj"i
二、同位素协同演化系列 ToX--w4
(一)硫同位素组成 \qz! v
(二)氧同位素组成 Jp"yb`w
(三)氢同位素组成 vo>i36
(四)碳同位素组成 o1Nfn'!3/>
(五)硅同位素组成 za!8:(
(六)硼同位素组成 LDh,!5G-M
(七)铅同位素 r t'pc\|O&
(八)锶同位素 }*?,&9/_)
(九)钕同位素 %WlTx&jSgE
(十)锇同位素 ;LqpX!Pi
f
三、同位素地质化学规律 UU*v5&
(一)稳定同位素温度效应 mnL+@mm
(二)同位素组成变化规律 dCpDA a3
(三)放射同位素年龄规律 nZ %%{#T7
四、同位素成矿地质研究实践 i!;9A6D
(一)确定板块结构位置 DPr~DO`b
(二)判断盆底沉积环境 _"[Ls?tRX
(三)判断岩浆岩成因类型 RmRPR<vGW
(四)判断成矿物质来源 6KDm#7J
(五)判断水流体类型 $0XR<D
(六)判断天然气成因类型 qPoN 8>.
(七)确定流体成矿年龄 yS1i$[JV
第七章 流体包裹体成矿化学 bCqTubbx!t
一、包裹体涵义与原理 YF)k0bu&;
(一)基本概念 X.+|o@G
(二)基本原理 d<Dm(
二、包裹体协同研究系列 5
BLAa1
(一)样品野外采集 ;cfPS
(二)包裹体样品制备 [,56oMd~
(三)包裹体物理特征显微镜观察 <S3s==Cg
(四)流体包裹体成分分析 TyY%<NCIb
三、流体包裹体地质化学规律 u~7fK
(一)气体组成 BlfadM;
(二)阴离子组成 E<sd\~~A:
(三)阳离子组成 |8?e4yVd
(四)含盐度 JA~q}C7A7o
四、流体包裹体成矿地质研究实践 Q?>DbT6
(一)包裹体物理化学参数计算 .t7ME{
(二)流体包裹体测年 __Zex5Y#-
(三) +E-CsNAZ*"
(四) aM+Am,n`@
(五)流体包裹体晕找矿 $:RR1.Tv
Y.kgJ #2
第八章 地热流体成矿化学 >!Dp'6
一、地热流体涵义与原理 M;9s
(一)基本概念 q~`dxq`}
(二)基本原理 *Gul|Lp$<I
二、地热流体协同研究系列 Z rv:uEl
(一)各类图件分析 n?*r, )'
(二)野外调研检查 o 3JSh=
(三)样品分析处理 d9up!
k
(四)物理化学参数计算 89Ir}bCr
(五)确定热流体成因类型 'P)c'uqd#
三、地热流体地质化学规律 :!ablO~
(一)水热蚀变 X& mD/1
(二)水热矿化 WG*),P?
(三)地热相关平衡 H3LuRGe&2
四、地热流体成矿地质研究实践 ksf6O$
b|e1HCH
第九章 微生物成矿化学 ZI.Czzx\=
一、微生物涵义与原理 xVk5%
(一)基本概念 +Jh1D_+!9
(二)基本原理 Ey=ymf.}
二、微生物协同研究系列 \,ne7G21j
(一)样品采集 qe'RvBz
(二)显微观察 0*E_D
(三)化学分析 3~1Gts
(四)同位素质谱分析 Q^bYx (r5w
(五)模拟实验 0.)q5B`
三、微生物地质化学规律 J`[gE`d
(一)碳循环律 )H(i)$I
(二)氮循环律 ]=ADX}
(三)硫循环律 0<93i
(四)硅循环律 RT|1M"?$
(五)铁循环律 -9Dr;2\
(六)锰循环律 0f#xyS 3
四、微生物成矿地质研究实践 >t{-_4Yv?
(一)微生物指示矿化时代 ?Wc+
J4
(二)微生物反映成矿环境 JOH\K0=e
(三)微生物指示成矿作用 n8tw8o%&[
(四)微生物反映地下热泉 u|LDN*#DW
(五)微生物成岩成矿作用 +Fb+dU
AuT:snCzR
第十章 有机质成矿化学 RM;Uq>l
一、有机质涵义与原理 % {-r'Yi%
(一)基本概念 RsYMw3)G
(二)基本原理 2"HG6"Rr
二、有机质协同研究系列 S)?N6sz%
(一)成煤系列 25 cJA4
(二)成油系列 E0AbVa.
(三)成气系列 (hEg&@
(四)成金系列 WPAT\Al&AE
(五)成非金属系列 _y&XFdp
三、有机质地质化学规律 \/64Xv3L0
(一)干酪根降解律 \q\"=
(二)油气演化分异律 td7Of(k'
(三)碳同位素组成与有机分子对应律 60 %VG
四、 有机质成矿地质研究实践 ?dPr HSy
(一)镜质组反射率(R。)的应用 Y#QXvo%
(二)镜质组反射率(R。)δ13C值关系分析 .N7<bt@~)
(三)煤成气 }bSDhMV;
(四)有机质成矿温度-时间演化关系 Y"L |D,ex
(五)有机质沉积地质盆地 c
h}wXn
QBh*x/J
第十一章 板块构造成矿化学 &\%\"Zh
一、板块构造涵义与原理 _F8THYg (
(一)基本概念 ""A6n{4
(二)基本原理 jZD)c_'U
二、板块构造协同研究系列 U(Tl$#Bt
(一)洋中脊岩浆作用模式 6-z(34&N
(二)俯冲带物质对流模式 n?;h-KKO:
(三)板块结构系统分析法 )"Z6Q5k^
三、板块构造地质化学规律 7>=
(一)板块系统参数律 Kq5i8L=u
(二)几个具体问题 0SQrz$y
(三)板块作用估算 `hdN 6PgK
四、板块构造成矿地质研究实践 pHXs+Ysw+
(一)板块构造成矿专属性 }?o4MiLB
(二)解释火山地震成矿 F^Bk @
(三)建立动力成矿化学模型 '{-Ic?F<P
(四)指导区域找矿 v: veKA
!_FTy^@c2
第十二章 变形构造成矿化学 yf7|/M
一、变形构造涵义与原理 cyo[HI?WM
(一)基本概念 .yDGw Lry
(二)基本原理 z'*"iaX<c
二、变形构造协同研究系列 *d`KD64
(一)岩石化学对构造性质显示 W1521:
(二)化学物质对构造参数分析 bp<,Xfl
三、变形构造地质化学规律 IXG@$O?y/
(一)对物质迁移富集控制率 3"juj'
(二)对成矿流体物理化学性质控制律 N0%q66]1
(三)对成矿过程控制律 NeJ->x,
四、变形构造成矿地质研究实践 ZZ L@UO>:
(一)构造成矿化学的某些计算 -y>~ :.
(二)成矿流体与微构造的关系 zf&:@P{
<<b]v I
第十三章 系统信息成矿化学 yj=OR|v
一、系统信息涵义与原理 +#\7
#Y
(一)基本概念 \d*ts(/a*
(二)基本原理 ex
BLj
*]
二、系统信息协同研究系列 \~g,;>%7Y
(一)判别板块环境 Gu@C*.jj!
(二)花岗岩类成因类型综合判别参数 #m17cDL
(三)系统图解 {1qr6P,"
(四)成矿物理化学条件综合厘定方法 {Kf5a
m
三、系统信息地质化学规律 1[J|AkN
四、 系统信息成矿地质研究实践 5KP\ #Y
(一)编制构造-地质-矿产图类 \E[6wB>uN%
(二)编制统计表类 OAD W;fj
(三)综合图解类 e{9~m
(四)建立系列模式 f >.^7.is
(五)板块综合图表 \B^NdG5Y
,"Fl/AjO
第十四章 贵金属成矿化学 M4D @G
一、贵金属涵义与原理 Y'5(exW
(一)基本概念 "7'P Lo3O
(二)基本原理 KaX*) P
二、贵金属协同研究系列 s/B_
三、贵金属地质化学规律 F-$!e?,H
四、贵金属成矿地质研究实践 :d pwr9)
9)t[YE:U3!
第十五章 放射元素成矿化学 U>OAtiq JX
一、昂设元素涵义与原理 @v#,SF {
二、放射元素协同研究系列 P*H0Hwn;
三、放射元素地质化学规律 g/_0WW] }
四、放射元素成矿地质研究实践 S}a]Bt
)E}@h%d
第十六章 关系宇宙成矿化学 8Ihl}aguW
一、白垩纪 / 第三纪生物演化问题 k>\v]&|T`
(一)条件变化演变说 jZC[_p;
(二)行星碰撞生物灾变说 2W2T
二、陨石——宇宙来客 mz+UkA'
(一)陨石类型 TMo DN%{
(二)陨石有机质 fs?H
lXZ*Pb<j
第十七章 成矿化学附录 q#@r*hl
一、有关计算单位 ^Ua6.RH8
(一)压力单位 t|mK5aR4
(二)浓度单位 4$WR8
二、岩浆岩元素平均丰度 bLSc=f&
三、含铁矿物 ?O3d Sxi
^/6P~iK'
;>L8&m)R5
I)yF!E &
参考文献 0ckmHv
@%G?Nht]o
bkc*it
写在《成矿化学》创作时 H>W8F2VT
hNhEA $X5
这是一个积约20年的创作悸动,是胎生中的一个难产儿,这个难产儿便在长期的教学、科研的积累中诞生于而今,应2006年鄂东教学之所需。 fERO(o
20世纪70年代,是全球地质学大革命的年代,其标志,一是以板块学说为主体的地球动力学的建立;二是以同位素为代表的各种测试手段及理论的深入;三是成矿研究逐渐走向定量化。 8*x=Fm,Ok
作者在整个80年代的十年中,为完成国家“六五”、“七五”国家攻关项目——南岭成矿带桂北成矿区的成矿研究,便开始了地球化学成矿的探索与实践。 Xhq6l3 M
[法]巴斯德说得好:“科学,是国家的最高的人格化”。唯有科学,才能使一个国家注入灵魂,生机勃勃。科技落后,必定贫穷,必定挨打。 YYT#{>&
回顾人类开发矿产的历程,品种愈益翻新,用量直线上升。 -Lu&bVt<>
矿产开发已有5千年历史,但大批量的开发只是近千年的事,而近百年来的,尤其是二战后的半个多世纪,工业化的普遍迅猛发展,矿产资源的消耗呈几何级数地增升。就共和国成立以来,便经历了50~70年代以钢铁为主的“大打矿山之仗”,80年代的“有色金属找矿预测”,90年代的“黄金找矿开发”,进入21世纪的今日,危机矿山不乏其多,找矿预测任务之重,与日俱增。 UhrRB
20世纪50至60年代主要是填图找矿,70年代便已结合理论找矿,80年代是地质、物探、地化、地数、遥感等理论、技术、手段的投入,即所谓“综合找矿”。然而,许多技术、手段只能解决战略问题。结论:找矿预测的的战术,首推“成矿理论”,并推及的“找矿理论”。尤其是“定位预测”,脱此,而不能生效。 R}cNhZC
本《成矿化学》是长期教学、科研、生产三结合的产物。原是一本专题讲稿的汇集,首篇“同位素组成分析在成矿研究中的应用”写于1986年7月11日的广西芒场大山。2001年9月作者在黑龙江老柞山金矿的成矿预测的研究中,应生产技术科鲍明学科长、邵玉峰工程师的不弃,将其复制,初步成册,以为参考。 m"'}{3$%
但,那是个雏形,以此为基础,又收集和参考了近年国内外的新文献,予以补充,形成了本书的体系。 D6H?*4f]
作者本意:此作只是脚踏实地之想,而无装饰哗众之思。根基扎深,生长则不难。可供教学、科研、生产参考。 \A,zwdt
P
赤日炎炎,热浪腾腾。在这六月的夏天,百木葱茏,繁花盛开。饱蘸着汗水,以《成矿化学》命名,编打着这个本子,仅是为这门科学开了个头。 $8xb|S[
作者不能忘怀已过世的朱上庆教授、池三川教授的忘我教诲,诚心帮助,热情支持,使我获益匪浅。 :w!hkUx#
自老柞山至本今,魏俊浩教授对本书的督促作用是积极向上的。中国地质大学图书馆给与了热情帮助,提供了大量的参考文献。兹此,对上述同仁的贡献,本人钦敬、致谢。 p_(En4QSH
[俄] 历史学家科尔莫戈罗夫说:“科学是人类的共同财富,而真正的科学家的任务就是丰富这个全人类都能够受益的知识宝库。” 9K#3JyW*
由于作者才疏学浅,编撰、打字时间紧迫,难免挂一漏万,对有问题之处。敬请专家、读者不吝指正。 lZuH:AH
PR]b]=
王思源 rwVp}H G
2006.6.30N10:00 Wa7wV
9
中国地质大学 西壁居