引 言 6wT ])84
+*Wlj8
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。 {nM1$
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。 qu#xc0?
[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》)
&I-T
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。 d<Lc&wlP
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”。 zT}vaU6
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。 NHUJ:j@
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。 erv94acq
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。 yk!K5
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。 nN.Gn+Cl
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)。 f4,|D |
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。 ,^n&Q'p3
[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。 )AEtW[~D
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。 ]' n4e*
bGB$a0
王思源 YeT{<9p
中国地质大学 k|>yFc
2006.9.12 K%`]HW@I{
q'trd};xR
h+Lpj^<2a
*Dq ++
目 录 rYV]<[?~7
引 言 | )
cJ
写在《成矿化学》创作时 aZo}Ix:/
第一章 成矿化学总论 q%M~gp1
一、开设本课的意义 &kvmLO I
(一)树立地质化学成矿的辩证思维 QiA}0q3]0
(二)学习成矿化学研究的基本方法 vx7=I\1
(三)奠定成矿理论实践的研究基础 D
HQxu4
(四)为发现新的矿化类型开拓思路 Qm7];,
(五)立足地球探究宇宙 #Rfcp!
二、前沿概念 Uufig)6
(一)矿床(化) #|+4 `Gf^
(二)地球化学 ?zP
2
(三)岩石化学 tf54EIy5Y
(四)成矿化学 t+d7{&B
三、成矿化学研究简史 D9;pjY
(一)萌芽期 |d~'X%b%
(二)初创期 vC1fKo\p
(三)成熟期 M^OYQf
(四)扩展期 L9^M?.a
QSzht$8
第二章 成矿化学研究途径 &2%|?f|
一、成矿化学时空结构观 /
j "}e_Q
(一)耗散结构原理的自然观 }UcdkKq
(二)分形理论原理的普适性 [< g9jX5
(三)协同学理论的关联思考 mc`Z;D/mt
二、科学研究的基本观念 s%rmfIp"
(一)基本要求 zqt%x?l
(二)双向反映定律 JXRU9`3)A
三、科学研究的数字意义 3H<%\SYp
(一)科技信息化 Y6Y"fb%K
(二)必须弄清地质关系 NKEmY-f;
四、主要测分数据 z80(+`
(一)测分数据的类型 4V{&[ Z
(二)测分数据的获取 Hr=|xw8.
五、原始数据处理 #:[F=2@,A
(一)列表计算 o R8'^G0<
(二)参数分析(相对比较 、参数比较) zC:Pg4=w]
(三)作图分析 ml|FdQ
(四)综合分析 G3y8M|:
六、重视大地构造背景 96;5
]7TOA$Q
第三章 常量元素成矿化学 sk07|9nU
一、常量元素涵义与原理 Q3hSWXq'
(一)基本概念 O..{wdZy
(二)基本原理 ]5@n`;.
二、常量元素协同研究系列 `e;r$Vpd_
(一)常用图解值 OpazWcMoo
(二)岩石化学系列指数 *otgI"y\
三、常量元素地质化学规律 rS!@AgPLE
(一)岩浆岩系列化学成分演化律 H;<>uELie
(二)陆壳重熔花岗岩成矿演化律 *MlEfmB(
四、常量元素成矿地质研究实践 `z q+Xl
(一)判别板块构造地质环境 PepR]ym
(二)参数判别岩浆岩成因类型 y4@gw.pt
(三)图解判别花岗岩成因类型 g/68&
M
(四)推断岩浆来源深度 IP{$lC
(五)推断岩浆侵位深度 GzaGTd.b
(六)判断岩浆岩类型的成因类型 @J>JZ7m]\
(七)判断成矿规模 Is6}VLbB
(八)恢复变质岩的原岩 SHSfe{n
(九)计算成岩时的温度与压力 -B/'ArOo]
bxwwYSS
第四章 微量元素成矿化学 S W6oaa81
一、微量元素涵义与原理 n(V{ [
(一)基本概念 (#6Fg|f4Y
(二)基本原理 )RTWt`
二、微量元素协同研究系列 aeNbZpFQ
(一)亲石元素系列 &ID! lEd
(二)微量元素异常值 czT2f
三、微量元素地质化学规律 AB3OG*C9
(一)矿石微量元素 o+8H:7,o'
(二)蚀变岩微量元素 8kcMgCO
(三)矿物微量元素 4P5^.\.
四、微量元素成矿地质研究实践 yaG:}=.3
(一)判断板块构造地质环境 PP\ bDEPy
(二)成旷古构造分析 ,?jc0L.'r]
(三)判断成矿物来源 -Op^3WWyY
(四)判断矿床成因类型 "~.4z,ha
(五)判断成矿溶液类型 jPo,mz&^
(六)煤炭微量元素分析应用 Yh^8
!
(七)成矿物化条件计算 zp:QcL"
RiAMW|M"C
第五章 稀土元素成矿化学 >}+R+''nR
一、稀土元素涵义与原理 kf<c[ su
(一)基本概念 :81d~f7
(二)基本原理 NCT:!&
二、稀土元素协同研究系列 {A< 9 61
(一)对比标准 hP'4PLK
(二)参数计算 mA.,.<xE@
(三)稀土作图 yFeFI@Hp 3
三、稀土元素地质化学规律 6~jAh@-
(一)稀土元素化学参数律 T(Yp90'6
(二)幔浆上升过程稀土配分律 a-S
tOO5s
(三)δEu值对分异指数反消长律 LibQlNW\
(五)奥长花岗岩类稀土演化律 vw:GNpg'R6
IS!OO<
四、稀土模式成矿地质研究实践 bo DD?0.|
(一)判别侵入岩板块环境 PRUl-v
(二)判别岩浆岩成因类型 }:0ru_F)(4
(三)判别花岗岩矿化类型 rqp]{?33
(四)判断矿化成因类型 +w.$"dF!
(五)判别变质岩原岩 p-\->_9)y`
(六)稀土对岩浆熔体氧逸度(ƒO2)计算 XUVj<U
第六章 同位素成矿化学 }=\?]9`
一、同位涵义与原理 31 <0Nw;l
(一)基本概念 CV=qcD
(二)基本原理 S"?fa)~
二、同位素协同演化系列 f|_\GVW
(一)硫同位素组成 rZ n@i
(二)氧同位素组成 <@GO]vY
(三)氢同位素组成 F_-xp1|
(四)碳同位素组成 3O-vO=D
(五)硅同位素组成 8oI|Z=
(六)硼同位素组成 nql9SQ'\\
(七)铅同位素 /;}%E
(八)锶同位素 oR~d<^z(
(九)钕同位素 w
oIZFus
(十)锇同位素 K/Pw;{}
三、同位素地质化学规律 {9{X\|
(一)稳定同位素温度效应 h*40jZ
(二)同位素组成变化规律 co\Il]`R/
(三)放射同位素年龄规律 YL!{oHs4
四、同位素成矿地质研究实践 -
7T`/6
(一)确定板块结构位置 smQl^
6a
(二)判断盆底沉积环境 ;ow)N <Z
(三)判断岩浆岩成因类型 A15Kj#Oy
(四)判断成矿物质来源 uD?G\"L
i
(五)判断水流体类型 Lj GZp"&{
(六)判断天然气成因类型 `9^+KK "
(七)确定流体成矿年龄 1anh@T.
第七章 流体包裹体成矿化学 <[
2?~s
一、包裹体涵义与原理 479X5Cl
(一)基本概念 ZI1]B944ni
(二)基本原理 M?My+o T
二、包裹体协同研究系列 U/AiI;Ne
(一)样品野外采集 5oCg&aT
(二)包裹体样品制备 \\13n4fAv
(三)包裹体物理特征显微镜观察 ~4=*kJ#7
(四)流体包裹体成分分析 ?Be}{Qqlg
三、流体包裹体地质化学规律 RR:%"4M
(一)气体组成 aaKf4}
(二)阴离子组成 mj9sX^$dE
(三)阳离子组成 7q;`~tbC
(四)含盐度 &b^~0Z
四、流体包裹体成矿地质研究实践 m44a HBwId
(一)包裹体物理化学参数计算 l"+8>Mm
(二)流体包裹体测年 ^$%
Sg//
(三) QnP3U
(四) )=iv3nF?6N
(五)流体包裹体晕找矿 %x{kd8>u!
<b *sn]l
第八章 地热流体成矿化学 <'UGYY\wg0
一、地热流体涵义与原理 9M($_2,44
(一)基本概念 {PxFG<^U
(二)基本原理 <)!,$]S
二、地热流体协同研究系列 J;^ PM:6
(一)各类图件分析 <"K*O9nst
(二)野外调研检查 +XO\#$o>W
(三)样品分析处理 +C~d;p
(四)物理化学参数计算 -n[(0n3c
(五)确定热流体成因类型 (p12=EB<
三、地热流体地质化学规律 }
)Lz%Z
(一)水热蚀变 G{4s~Pco[Q
(二)水热矿化 \X\f~CB
(三)地热相关平衡 ilK*Xo
四、地热流体成矿地质研究实践 |
?vm.zp
g=t7YQq_~
第九章 微生物成矿化学 eC%Skw
一、微生物涵义与原理 iSoQ1#MP)2
(一)基本概念 Cy/VH"G=
(二)基本原理 XKws_
二、微生物协同研究系列 eCsk\f`
(一)样品采集 vOz1& |;D
(二)显微观察 "9c=kqkX
(三)化学分析 -8FUR~WJ
(四)同位素质谱分析 b+:J?MR;}
(五)模拟实验 Nb9GrYIS
三、微生物地质化学规律 .QKyB>s
(一)碳循环律 #|,cy,v4
(二)氮循环律 w< Xwz`O
(三)硫循环律 H
I_uR$m
(四)硅循环律 T^`; wD
(五)铁循环律 Ng !d6]
(六)锰循环律 li\=mH,Wr
四、微生物成矿地质研究实践 @q>Hl`a
(一)微生物指示矿化时代 JrY*K|YdW
(二)微生物反映成矿环境 M!i|,S
(三)微生物指示成矿作用 9)W &yi
(四)微生物反映地下热泉 \5! 7zPc
(五)微生物成岩成矿作用 x$o^;2Z
NZ i3U
第十章 有机质成矿化学 b FajK;
一、有机质涵义与原理 g<;::'6
(一)基本概念 ILAn2W
(二)基本原理 \$.{*f
二、有机质协同研究系列 2IM31 .
(一)成煤系列
LFW`ISY{
(二)成油系列 =z"+)N
(三)成气系列 N%Ta.`r
(四)成金系列 jZkc
yx
(五)成非金属系列 1d FuoX
三、有机质地质化学规律 NNbdP;=:u
(一)干酪根降解律 8 I_
(二)油气演化分异律
6(-s@{
(三)碳同位素组成与有机分子对应律 "|1iz2L
四、 有机质成矿地质研究实践 of_y<dd[G
(一)镜质组反射率(R。)的应用 7M7Ir\d0lp
(二)镜质组反射率(R。)δ13C值关系分析 ej}S{/<*n
(三)煤成气 A&Aj!#
(四)有机质成矿温度-时间演化关系 2yg6hR
(五)有机质沉积地质盆地 0mUVa=)D
%>=6v}f,+
第十一章 板块构造成矿化学 g;p}
-=
一、板块构造涵义与原理 P[G>uA>Z1
(一)基本概念 ARf{hiV6Wt
(二)基本原理 # >bj6<
二、板块构造协同研究系列 hchG\i
(一)洋中脊岩浆作用模式 :EQ{7Op`
(二)俯冲带物质对流模式 m#8[")a$"
(三)板块结构系统分析法 7_ayn#;y
三、板块构造地质化学规律 vaP`'
(一)板块系统参数律 MaHP):~
(二)几个具体问题 MA:5'n
(三)板块作用估算 ;9h;oB@
四、板块构造成矿地质研究实践 /; Bmh=
(一)板块构造成矿专属性 %EVgS F!r
(二)解释火山地震成矿 n6WKk+
(三)建立动力成矿化学模型 D@68_sn
(四)指导区域找矿 8aW El%
<]1,L%
第十二章 变形构造成矿化学 h
':ZF
一、变形构造涵义与原理 K6-M .I
(一)基本概念 1F5KDWtE
(二)基本原理 OrM1eP"I
二、变形构造协同研究系列 [H<TcT8
(一)岩石化学对构造性质显示 54z.@BJhE
(二)化学物质对构造参数分析 4L8hn4F
三、变形构造地质化学规律 J@$~q}iG
(一)对物质迁移富集控制率 R^/SBrWve
(二)对成矿流体物理化学性质控制律 !*"fWahv
(三)对成矿过程控制律 0stc$~~v
四、变形构造成矿地质研究实践 T#3@r0M
(一)构造成矿化学的某些计算
HrsG^x
(二)成矿流体与微构造的关系 0&]1s
D%yY&q;
第十三章 系统信息成矿化学 zM=MFKhi ~
一、系统信息涵义与原理 bz#]>RD
(一)基本概念 UWKgf? _
(二)基本原理 =iKl<CqI$E
二、系统信息协同研究系列 jci,]*X4
(一)判别板块环境 cXqYO|3/M
(二)花岗岩类成因类型综合判别参数 hF0,{v
(三)系统图解 C[
mTVxd
(四)成矿物理化学条件综合厘定方法 YVDFcN9v
三、系统信息地质化学规律 `wt so
四、 系统信息成矿地质研究实践 >god++,o
(一)编制构造-地质-矿产图类 77)WNL/
x
(二)编制统计表类 _7;:*'>a4
(三)综合图解类 RM `qC
(四)建立系列模式 3rKJ<(-2/
(五)板块综合图表 $+7uB-KsU
]'(D*4
第十四章 贵金属成矿化学 "t.`/4R2w
一、贵金属涵义与原理 n:`f.jG |
(一)基本概念 q{Z#}|km#
(二)基本原理 9ZJ 8QH
二、贵金属协同研究系列 A)C)5W
三、贵金属地质化学规律 <OGG(dI
四、贵金属成矿地质研究实践 @lE'D":?
If,p!L
第十五章 放射元素成矿化学 HVHv,:bPo
一、昂设元素涵义与原理 9|}Pf_5]%[
二、放射元素协同研究系列 (VjU ,'h
三、放射元素地质化学规律 }/vW"&h-
四、放射元素成矿地质研究实践 `2@.%s1o=
sNo8o1Hby
第十六章 关系宇宙成矿化学 R'tKJ_VI
一、白垩纪 / 第三纪生物演化问题 i}DS+~8v
(一)条件变化演变说 J>}J~[ap\J
(二)行星碰撞生物灾变说 [A,^F0:h
二、陨石——宇宙来客 oXnaL)Rk
(一)陨石类型 0(eaVi-%D
(二)陨石有机质 OQKeU0v
vsj4?0=
第十七章 成矿化学附录 LO{Axf%
一、有关计算单位 ^r&)@R$V
(一)压力单位 PZusYeV8b
(二)浓度单位 7:<w)Al!
二、岩浆岩元素平均丰度 *l+Dbm,u
三、含铁矿物 s<FBr,
+ tMf&BZ
l^Rb%?4Z
\$wkr
参考文献 LQ# E+id&
0Z8"f_GK
C{zp8 A(Dh
写在《成矿化学》创作时
pzz*>Y
,?|$D Y+=
这是一个积约20年的创作悸动,是胎生中的一个难产儿,这个难产儿便在长期的教学、科研的积累中诞生于而今,应2006年鄂东教学之所需。 s4"OsgP+
20世纪70年代,是全球地质学大革命的年代,其标志,一是以板块学说为主体的地球动力学的建立;二是以同位素为代表的各种测试手段及理论的深入;三是成矿研究逐渐走向定量化。 byM-$l
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。 -<6?ISF2
[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。 6qH0]7m aI
回顾人类开发矿产的历程,品种愈益翻新,用量直线上升。 @ps(3~?7
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。 <R /\nY Xz
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。 {jz`K1
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。 'q)g,2B%
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。 ;cI*"-I:F
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。 G7nhUg
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。 \4>,L_O
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。 R);Hd1G
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。 m<-ShRr*b
[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。” ~bhS$*t64
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。 I}
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l,4O
王思源 3@gsKtA&H4
2006.6.30N10:00 ~x9]?T
中国地质大学 西壁居