引 言 hj4Rr(T
L/I-(08!Y:
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。 U?QO'H5
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。 (L1`]cp
[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》) RAC-;~$WB
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。 C0RwW??t
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”。 PR+!CFi&
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。 (Wn'.|^%
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。 p* @L1
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。 EIRf6jL
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。 6_Kz}PQ
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)。 V_* ^2c)
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。 q}jf&xUWzH
[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。 zBbTj IFQ
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。 $((<le5-)
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王思源 -)@.D>HsOt
中国地质大学 w3@te\
2006.9.12 1yu!:8=ee
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~CA+'e%~~
目 录 0CROq}
引 言 gi)/iz `
写在《成矿化学》创作时 ;
F=_ozWV*
第一章 成矿化学总论 )zN
)7
一、开设本课的意义 @4i DN
(一)树立地质化学成矿的辩证思维 $gNCS:VG*
(二)学习成矿化学研究的基本方法 i?>"}h
(三)奠定成矿理论实践的研究基础 J*k4&l
(四)为发现新的矿化类型开拓思路 XHr{\/4V
(五)立足地球探究宇宙 sAN#j
{
二、前沿概念 :$j~;)2
(一)矿床(化) [H1NP'Kg]
(二)地球化学 w9%gaK;
(三)岩石化学 1;W>ceN"
(四)成矿化学 WxFjpJt
三、成矿化学研究简史 l-
l}xBf
(一)萌芽期 'SmdU1]4BD
(二)初创期 B.?yHaMI[
(三)成熟期 CS/-:>s%
(四)扩展期 iJi|* P5dw
=%L^!//c
第二章 成矿化学研究途径 m_B5M0},
一、成矿化学时空结构观 d,77L
(一)耗散结构原理的自然观 Ogb_WO;)
(二)分形理论原理的普适性 9M<? *8)
(三)协同学理论的关联思考 4jpF^&y7u^
二、科学研究的基本观念 AZa3!e/1
(一)基本要求 :.cX3dP@
(二)双向反映定律 kBzzi^cl
三、科学研究的数字意义 s@$AYZm_
(一)科技信息化 gT.-Cf{
(二)必须弄清地质关系 >BX_Bou
四、主要测分数据 L2qF@!Yy=
(一)测分数据的类型 1 .M?Hp9i
(二)测分数据的获取
r2G<::<zL
五、原始数据处理 j*5VJ:
(一)列表计算 ezn>3?S
(二)参数分析(相对比较 、参数比较) R|suBF3
(三)作图分析 UTPl7po5D
(四)综合分析 jhLh~.
8
六、重视大地构造背景 i]nE86.;
D&shrKFx
第三章 常量元素成矿化学 D1f=f88/}
一、常量元素涵义与原理 luMNi^FQ
(一)基本概念 -n9e-0
(二)基本原理 CbZ1<r" /
二、常量元素协同研究系列 II91Ia
(一)常用图解值 )~`zjVx_
(二)岩石化学系列指数 OH~t\fQ1Zf
三、常量元素地质化学规律 dZW:Cf 9K
(一)岩浆岩系列化学成分演化律 xn"g_2Hi
(二)陆壳重熔花岗岩成矿演化律 n>HN py
四、常量元素成矿地质研究实践 ^tv*I~>J!
(一)判别板块构造地质环境 <da! #12L
(二)参数判别岩浆岩成因类型 {x8`gP\H
(三)图解判别花岗岩成因类型 =T$E
lXwJ
(四)推断岩浆来源深度 _KFKx3<m!
(五)推断岩浆侵位深度 j!s&yHE1
(六)判断岩浆岩类型的成因类型 ( ;"ICk&
(七)判断成矿规模 F!xK#~e
(八)恢复变质岩的原岩 ",}VB8K
(九)计算成岩时的温度与压力 sR6(8
S;])Nt'X'
第四章 微量元素成矿化学 %_
~[+~#
一、微量元素涵义与原理 W.a/k7 p
(一)基本概念 }DSz_^
(二)基本原理 N ]duv~JS
二、微量元素协同研究系列 O v-I2
(一)亲石元素系列 G 1$l %B
(二)微量元素异常值 4g 1h:I/
三、微量元素地质化学规律 g_=Q=y@,
(一)矿石微量元素 +FiV!nRkZ
(二)蚀变岩微量元素 ^.(]i\V_
(三)矿物微量元素 ?]t8$^m,;
四、微量元素成矿地质研究实践 "a: ;
(一)判断板块构造地质环境 V/Q6v
YX
(二)成旷古构造分析 )d(cXN-T
(三)判断成矿物来源 /a
q%l]hQ@
(四)判断矿床成因类型 P}5aN_v\
(五)判断成矿溶液类型 Q-"FmD-Yw
(六)煤炭微量元素分析应用 [V2l&ZUni
(七)成矿物化条件计算 ;Gi w7a)
H)S3/%.|
第五章 稀土元素成矿化学 B;m18LDu
一、稀土元素涵义与原理 r
(uM$R$o
(一)基本概念 a5'QL(IX
(二)基本原理 Pc3u`Q L?
二、稀土元素协同研究系列 )oj`K,#
(一)对比标准 L,WKL.
(二)参数计算 Cn,jLy
(三)稀土作图 =4zsAa
三、稀土元素地质化学规律 =8iM,Vl3
(一)稀土元素化学参数律 5?b9[o+D
(二)幔浆上升过程稀土配分律 ]HRZ9oP
(三)δEu值对分异指数反消长律 9K49<u0O
(五)奥长花岗岩类稀土演化律 /Hx\ gtV
?o4&cCFOE
四、稀土模式成矿地质研究实践 d>%_<pw
(一)判别侵入岩板块环境 '/j`j>'!^
(二)判别岩浆岩成因类型 vl#/8]0!
(三)判别花岗岩矿化类型 G>,rf
]N
(四)判断矿化成因类型 )L{\k$r!EM
(五)判别变质岩原岩 E|>I/!{u7`
(六)稀土对岩浆熔体氧逸度(ƒO2)计算 C?O{l%0
第六章 同位素成矿化学 +,MzD'(D
一、同位涵义与原理 @:[/uqL
(一)基本概念 "\9@gfsp)
(二)基本原理 nXN0~,+
二、同位素协同演化系列 !hq7R]TC+
(一)硫同位素组成 eYa gI
(二)氧同位素组成 v zn/waw
(三)氢同位素组成 $OT:J
(四)碳同位素组成 qSQjAo4t@
(五)硅同位素组成 H.9 J}k1S
(六)硼同位素组成 .JiQq]
(七)铅同位素 gor6c3i
(八)锶同位素 #_E8>;)k
(九)钕同位素 ' 9,}N:p
(十)锇同位素 x!< C0N>?z
三、同位素地质化学规律 C.@zVt
(一)稳定同位素温度效应 9xWrz;tzo
(二)同位素组成变化规律 lY 1m%
(三)放射同位素年龄规律 ,
?%`Ky/
四、同位素成矿地质研究实践 oqj3Q
1
(一)确定板块结构位置 ESO(~X+
(二)判断盆底沉积环境 $*PyzLS
(三)判断岩浆岩成因类型 ,y0kzwPR1
(四)判断成矿物质来源 =y':VIVJC
(五)判断水流体类型 ;#;X@BhS
(六)判断天然气成因类型 OD i)#
(七)确定流体成矿年龄 w
Bl=]BW!%
第七章 流体包裹体成矿化学 {M$1?j"7
一、包裹体涵义与原理 ESs)|t h
(一)基本概念 rN}^^9
(二)基本原理 NlKnMgt~
二、包裹体协同研究系列 -X=f+4j
(一)样品野外采集 T>c;q%A/
(二)包裹体样品制备 DxYu
(三)包裹体物理特征显微镜观察 ;02lmpBj
(四)流体包裹体成分分析 ecHy. 7H
三、流体包裹体地质化学规律 l- X|3 ,
(一)气体组成 ?eu=0|d
(二)阴离子组成
(p. 5J
(三)阳离子组成 3] !(^N>V
(四)含盐度 4_mh
四、流体包裹体成矿地质研究实践 r[gV`khka
(一)包裹体物理化学参数计算 Bq!P.%6p4
(二)流体包裹体测年 +q4T];<
(三) S2*:]pYf}
(四) {[$p}#7Y
(五)流体包裹体晕找矿 8ZN J}
!B\\:k]aO^
第八章 地热流体成矿化学 WMg#pLc#
一、地热流体涵义与原理 v uJ~Lg{
(一)基本概念 -B_dE-l,
(二)基本原理 }$7Hf+G
二、地热流体协同研究系列 4 QDW}5xB
(一)各类图件分析 $exu}%
(二)野外调研检查 Xbz}pAnj
(三)样品分析处理 &8;mcM//4
(四)物理化学参数计算 `mMD e
(五)确定热流体成因类型 ENGw <
三、地热流体地质化学规律 /`1zkBj<&
(一)水热蚀变 j'7FTVmJ
(二)水热矿化 M6e"4Gh
(三)地热相关平衡 6wF?FtT
四、地热流体成矿地质研究实践 H1l'\
+|}~6`
第九章 微生物成矿化学 TqlUe@E
一、微生物涵义与原理 &pCKz[Yf+
(一)基本概念 +@!9&5SA
(二)基本原理 ^WeT3b q
二、微生物协同研究系列 /
g&mDYV|
(一)样品采集 !XFN/-Q ,
(二)显微观察 I@hC$o
(三)化学分析 i->sw#
(四)同位素质谱分析 FSM~Rl
(五)模拟实验 HP7Ec
三、微生物地质化学规律 ,^+3AT
(一)碳循环律 YB 4R8}4
(二)氮循环律 g~cWBr%>
(三)硫循环律 q)P<lKi
(四)硅循环律 ZFRKh:|
(五)铁循环律 P`"dj@1'
(六)锰循环律 s8tI_h
四、微生物成矿地质研究实践 l"cYW9
(一)微生物指示矿化时代 5'o.v^l
(二)微生物反映成矿环境 83S],L
(三)微生物指示成矿作用 OxD\e5r
(四)微生物反映地下热泉 iw#luHcJ
(五)微生物成岩成矿作用 !PO(Bfd
I*#~@:4*
第十章 有机质成矿化学 Z?GC+hG`
一、有机质涵义与原理 pG"
4qw
(一)基本概念 aqMZ%~7
(二)基本原理 0{j>u`
二、有机质协同研究系列 {ng
(一)成煤系列 ZQyT$l~b
(二)成油系列 nBNZ@nD
(三)成气系列 Y)uNzb6R
(四)成金系列 BjB2YO& /
(五)成非金属系列 #>233<
三、有机质地质化学规律 (s9?#t6
(一)干酪根降解律 N+r~\[N\9
(二)油气演化分异律 46 77uy
(三)碳同位素组成与有机分子对应律 9oaq%Sf
四、 有机质成矿地质研究实践 HloP NE&}
(一)镜质组反射率(R。)的应用 wHAh6lm
(二)镜质组反射率(R。)δ13C值关系分析 .z_^_@qdm
(三)煤成气 'n=FBu^
(四)有机质成矿温度-时间演化关系 2/;KZ+U&
(五)有机质沉积地质盆地 PKwx)!
Rz
P017y&X
第十一章 板块构造成矿化学 Kkd7D_bZ*
一、板块构造涵义与原理 r2Q"NVw
(一)基本概念 Me8d o;
G|
(二)基本原理 -<|Ebh d3
二、板块构造协同研究系列 F`-? 3]\3
(一)洋中脊岩浆作用模式 r}vrE
^Q
(二)俯冲带物质对流模式 t'z]<7
(三)板块结构系统分析法 Pd3t~1TaW
三、板块构造地质化学规律 ue`F|
(一)板块系统参数律 i P/I% D
(二)几个具体问题 >LW9$[H
(三)板块作用估算 *kDXx&7B$
四、板块构造成矿地质研究实践 ~[[a7$_4
(一)板块构造成矿专属性 uZqo"
(二)解释火山地震成矿 ]03!KE
(三)建立动力成矿化学模型 d>(dSKx
(四)指导区域找矿 >_5D`^
eo@:@O+bm
第十二章 变形构造成矿化学 {L8SDU{P
一、变形构造涵义与原理 ^lQej%
(一)基本概念 E&97;VH
(二)基本原理 9
Iw+g]`y*
二、变形构造协同研究系列 !Zs;m`j&9
(一)岩石化学对构造性质显示 :!3P4?a
(二)化学物质对构造参数分析 s#d>yx_b
三、变形构造地质化学规律 *fjarZu
(一)对物质迁移富集控制率 Pg`^EJ+
(二)对成矿流体物理化学性质控制律 xd>2TW l#
(三)对成矿过程控制律 EqOB
0\
四、变形构造成矿地质研究实践
UWu|w
(一)构造成矿化学的某些计算 [*1c.&%(
(二)成矿流体与微构造的关系 #a/lt^}C*
^@6eN]
第十三章 系统信息成矿化学 ~:JKXa?
一、系统信息涵义与原理 s6qe5[
(一)基本概念 +oyc9PoXF
(二)基本原理 }#Vo
XilX
二、系统信息协同研究系列 &AoWT:Ea
(一)判别板块环境 %~6+=*(\
(二)花岗岩类成因类型综合判别参数 c*3ilMP\4
(三)系统图解 "r[Ea|
(四)成矿物理化学条件综合厘定方法 Oy H:
三、系统信息地质化学规律 Jb0]!*tV
四、 系统信息成矿地质研究实践 N%^mR>.`
(一)编制构造-地质-矿产图类 02S Uyv(Mt
(二)编制统计表类 fBQZ=zh
(三)综合图解类 nrZv>r
(四)建立系列模式 r"0nUf*og:
(五)板块综合图表 ok7DI
Tp9LBF
第十四章 贵金属成矿化学 V-jo2+Y5=
一、贵金属涵义与原理 B[k"xs
(一)基本概念 !x,3k\M
(二)基本原理 D$j`+`
二、贵金属协同研究系列 AKS(WNGEp
三、贵金属地质化学规律 -8EdTc@
四、贵金属成矿地质研究实践 -5E<BmM
4 ba1c
第十五章 放射元素成矿化学 YN\
QwV
一、昂设元素涵义与原理 D,X$66T ^
二、放射元素协同研究系列 oVLz7Y[JE
三、放射元素地质化学规律 8x+K4B"oe
四、放射元素成矿地质研究实践 0a(*/u
>Vn!k N6\
第十六章 关系宇宙成矿化学 | o+vpy
一、白垩纪 / 第三纪生物演化问题 H#1/H@I#
(一)条件变化演变说 mhcJ0\@_
(二)行星碰撞生物灾变说 C#gQJ=!B
二、陨石——宇宙来客 eqLETo@} *
(一)陨石类型 1z8.wdWJ}
(二)陨石有机质 ntjUnd&v\
M14pg0Q
第十七章 成矿化学附录 6R?J.&|
一、有关计算单位 )of_"gZ$3A
(一)压力单位 zis-}K<
(二)浓度单位 MT0}MMr
二、岩浆岩元素平均丰度 !D z:6r
三、含铁矿物 b?r0n]
;aD_^XY
6H3_qx
0m?ul%=
参考文献 z9VQsC'K
& ??)gMM[
@m(\f
写在《成矿化学》创作时 K7CiICe
Ron^PvvY&
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。 xvgIYc{
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。 {"@ Bf<J#
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。 Ue8_Q8q5
[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。 >f_D|;EV
回顾人类开发矿产的历程,品种愈益翻新,用量直线上升。 5xRh'Jkyb
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。 &jj\-;=~Ho
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。 ^P]: etld9
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。 f(9w FT
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。 D-[0^
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。 h>\}-|Ek
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。 S46[2-v1
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。 !FO92 P16
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。 @w2}WX>
[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。” 0wOgQ n
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。 U;;Har
(2%C%#]8
王思源 Qi[T!1
2006.6.30N10:00 O*jNeYA
中国地质大学 西壁居