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超大型礦床成礦背景-過(guò)程-勘查三位一體的找礦理念 陳永清，莫宣學(xué) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院 作者簡(jiǎn)介：陳永清，博士，教授，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事礦產(chǎn)勘查教學(xué)與研究工作。 通信作者：莫宣學(xué)，教授，中國(guó)科學(xué)院院士，巖石學(xué)專業(yè)，主要從事巖漿-構(gòu)造-成礦方向研究。 導(dǎo)讀： 尋找并發(fā)現(xiàn)超大型礦床是每個(gè)地質(zhì)工作者和礦業(yè)投資者追求的目標(biāo)。全球礦產(chǎn)資源量絕大部分存在于超大型礦床中，發(fā)現(xiàn)超大型礦床具有極其重要價(jià)值和戰(zhàn)略意義。超大型礦床成礦背景是其形成的基礎(chǔ)，成礦過(guò)程是其礦床形成的關(guān)鍵，勘查評(píng)價(jià)是其發(fā)現(xiàn)的途徑。科學(xué)的找礦理念，可為發(fā)現(xiàn)超大型礦床有提供高效正確的行動(dòng)指南。陳永清、莫宣學(xué)等提出的“成礦背景-過(guò)程-勘查”三位一體找礦理念，將成礦背景、成礦過(guò)程與勘查評(píng)價(jià)各種關(guān)鍵參數(shù)轉(zhuǎn)換為找礦的空間數(shù)據(jù)信息，可在全球、成礦帶（?。?/strong>和礦集區(qū)尺度上圈定能夠定量排序的超大型礦床的找礦遠(yuǎn)景區(qū)（靶區(qū)），這是一種多學(xué)科交叉融合大數(shù)據(jù)成礦預(yù)測(cè)有效找礦方法。這種將現(xiàn)代成礦系統(tǒng)理論、成礦關(guān)鍵要素和大數(shù)據(jù)勘查預(yù)測(cè)新技術(shù)融合一體“三位一體”找礦理念體系，為未來(lái)的超大型礦床勘查奠定理論和方法學(xué)基礎(chǔ)，為應(yīng)用直接探測(cè)技術(shù)和方法探測(cè)礦床提供合理的工程勘查方案。文中結(jié)合大量國(guó)內(nèi)外重要礦床地質(zhì)背景論述了成礦系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容、結(jié)合實(shí)例介紹了大數(shù)據(jù)綜合定量勘查與評(píng)價(jià)方法。2 地球動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)與礦產(chǎn)分布4 超大型礦床勘查評(píng)價(jià)系統(tǒng)0 引言（摘錄） 超大型礦床是某一（或某些）礦種資源的巨大儲(chǔ)庫(kù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球礦產(chǎn)資源70%?85%的勘探儲(chǔ)量集中分布于占全球礦床數(shù)10%的超大型礦床。可見，超大型礦床的發(fā)現(xiàn)足以在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)緩解一個(gè)國(guó)家對(duì)某一（某些）礦種供不應(yīng)求的緊張局面。21世紀(jì)初，加拿大學(xué)者Laznicka將礦床中某一金屬儲(chǔ)量與該金屬之地殼克拉克值的比值作為劃分依據(jù)，超過(guò)此比值1011倍定義為超大型礦床，超過(guò)1012則稱為巨型礦床。我國(guó)著名礦床地球化學(xué)家涂光熾院士將擁有國(guó)際慣例大型礦床5倍的礦床定義為超大型礦床。自20世紀(jì)70年代后期，澳大利亞南部奧林匹克壩銅-鈾-金-銀超大型礦床被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，在近半個(gè)世紀(jì)又相繼發(fā)現(xiàn)了若干具超大型規(guī)模的金屬礦床。正是在人們找到越來(lái)越多的超大型礦床，并越來(lái)越認(rèn)識(shí)到它們所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益及重要理論意義的歷史背景下，國(guó)際地球物理與大地測(cè)量聯(lián)合會(huì)（IUGG）于1987年提出了將“超大型礦床的全球背景”研究作為20世紀(jì)80年代地球科學(xué)12個(gè)重要前沿課題之一。我國(guó)超大型礦床的研究始于1992年秋，國(guó)家科委批準(zhǔn)了部分攀登計(jì)劃A的實(shí)施，其中一個(gè)項(xiàng)目就是已故著名礦床地球化學(xué)家涂光熾院士為首席科學(xué)家的“與尋找超大型礦床有關(guān)的基礎(chǔ)研究”，2000年出版《中國(guó)超大型礦床》。1995年，在攀登計(jì)劃A的基礎(chǔ)上，國(guó)家科委批準(zhǔn)攀登計(jì)劃B，由已故著名勘查地球化學(xué)家謝學(xué)錦院士和已故著名地球物理學(xué)家劉光鼎院士任首席科學(xué)家的“找尋難識(shí)別及隱伏的大礦、富礦的新戰(zhàn)略、新方法、新技術(shù)基礎(chǔ)性研究”項(xiàng)目的實(shí)施。1999年，科學(xué)技術(shù)部在國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(簡(jiǎn)稱973計(jì)劃)中，批準(zhǔn)毛景文、胡瑞忠為首席科學(xué)家的“大規(guī)模成礦作用及大型礦集區(qū)預(yù)測(cè)”項(xiàng)目的實(shí)施。1999—2006年，包括俄羅斯、法國(guó)和中國(guó)在內(nèi)的地球科學(xué)家相互合作，歷經(jīng)7年，編制1：25000000世界大型超大型礦床分布圖，并建立相應(yīng)礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋全球33個(gè)礦種的1244個(gè)礦床。光盤版2006年由俄羅斯-法國(guó)成礦實(shí)驗(yàn)室、俄羅斯Vernadsky國(guó)家地質(zhì)博物館、法國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和世界地質(zhì)圖編圖委員會(huì)共同出版發(fā)行。2009年我國(guó)地質(zhì)出版社正式出版紙介質(zhì)1：25000000世界大型超大型礦床分布圖，我國(guó)著名礦床學(xué)家裴榮富院士代表中國(guó)科學(xué)家參加這一合作研究項(xiàng)目。2011—2015年在國(guó)家地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的資助下，莫宣學(xué)院士為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，趙鵬大院士、翟裕生院士和鄧晉福教授為顧問(wèn)的項(xiàng)目組在全國(guó)范圍內(nèi)選擇10大礦集區(qū)開展超大型礦床成礦地球動(dòng)力學(xué)背景、過(guò)程與勘查評(píng)價(jià)研究，取得“里程碑”式的成果，其系列研究的部分成果已于2020年由地質(zhì)出版社出版。1 超大型礦床空間分布特征 1.1 點(diǎn)型分布 超大型礦床的點(diǎn)型分布系指同一類型超大型礦床在世界范圍內(nèi)目前僅有1處(獨(dú)生子)，譬如我國(guó)白云鄂博Fe-REE礦床、南非蘭德(Witwatersrand-auri)Au-U礫巖型礦床、澳大利亞奧林匹克壩(OympicDam)Cu-U-Au-REE-Fe礦床和加拿大肖德貝理(Sudbury)Cu-Ni硫化物礦床等舊。1.2 線型-叢聚型分布 這類超大型礦床是同一類型礦床的大、中、小型礦床，分布較廣，具有“鶴立雞群”呈叢聚型分布，構(gòu)成全球若干著名礦集區(qū)，且在礦集區(qū)內(nèi)，同一類型礦床的規(guī)模與數(shù)量呈現(xiàn)冪律分布，冪律分布被視為成礦系統(tǒng)具有自組織臨界性的地質(zhì)證據(jù)，譬如，南美安第斯斑巖成礦帶及其礦集區(qū)，我國(guó)郯廬斷裂東側(cè)的膠東金礦集區(qū)等。1.3 縱深分布 理念上，在地球深處的有利成礦空間為5?10km。因?yàn)檫@個(gè)空間恰為地球內(nèi)部、深部與淺部物質(zhì)與能量強(qiáng)烈交換和其深層動(dòng)力作用過(guò)程的交錯(cuò)地域；也是多種成礦要素發(fā)生變異和耦合與轉(zhuǎn)折部位，并適宜于大量巖漿礦床和熱液礦床的產(chǎn)出。基于對(duì)一些成礦帶的綜合研究表明，一個(gè)大型熱液成礦系統(tǒng)的垂直延伸可達(dá)4?5km。巖漿礦床形成的深度一般均為10km或更深。在地殼深部探測(cè)上，早在20世紀(jì)80年代中期，蘇聯(lián)在科拉半島設(shè)計(jì)的超深鉆鉆井深度為15km，目前已完成近12km，以了解地殼深部精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與礦化的關(guān)系。科拉半島超深科學(xué)鉆井在0?12km深度之間均發(fā)現(xiàn)存在多種礦化現(xiàn)象。通過(guò)該鉆井的巖心發(fā)現(xiàn)了30種礦物礦化現(xiàn)象，具有18種礦物形態(tài)，有8種元素（鐵、鎳、鈷、銅、鋅、鉛、銀、鉬）的化合物。1540?1810m區(qū)間的“產(chǎn)礦層”中部發(fā)現(xiàn)了早先不知道的含鎳超基性巖帶。在9.5?11km處發(fā)現(xiàn)了含大量銀的自然金、金剛石，可能最初形成于巖石圈底部。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今國(guó)外金屬礦產(chǎn)資源開采超過(guò)1000m深度的礦床已有80多座，金礦床的勘探深度平均為1600m。國(guó)外在已有礦床區(qū)（帶）的深部不斷找到和發(fā)現(xiàn)了一系列大型、超大型礦床和大、中型金屬礦集區(qū)。南非的蘭德金礦，西蘭德金礦最深金礦，其勘查與開采深度已達(dá)4800m；加拿大薩德伯里（Sudbury）銅鎳礦床現(xiàn)已開采到2000m，目前探測(cè)最深鉆井已打到3050m。發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)50年代位于烏茲別克斯坦的穆龍?zhí)捉鸬V床，金儲(chǔ)量5200t，目前，勘探深度達(dá)4700m，垂直礦化3?4km。穆龍?zhí)捉鸬V床的成因仍存在爭(zhēng)議，目前認(rèn)為是多成因、多來(lái)源并傾向于地殼深部或地幔來(lái)源。深部地質(zhì)作用和深部地質(zhì)異常結(jié)構(gòu)是認(rèn)識(shí)成礦作用和提高成礦預(yù)測(cè)效率的關(guān)鍵。2008年，我國(guó)啟動(dòng)“深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究”專項(xiàng)（英文簡(jiǎn)寫SinoProbe），在我國(guó)東部長(zhǎng)江中下游和南嶺成礦帶開展的礦集區(qū)立體探測(cè)卓有成效。此外，膠東深部金礦探測(cè)深度已大于3000m，發(fā)現(xiàn)數(shù)百噸金礦儲(chǔ)量。上述事實(shí)表明地殼深部具有巨大的資源潛力。2 地球動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)與礦產(chǎn)分布 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是基于巖石圈、地殼和巖石圈地幔的動(dòng)力學(xué)理論。巖石圈被劃分為一系列剛性的板塊，并在離散、匯聚和轉(zhuǎn)換斷層邊界發(fā)生強(qiáng)烈地質(zhì)作用。板塊運(yùn)動(dòng)是地球內(nèi)部熱能轉(zhuǎn)移基本過(guò)程的地表反應(yīng)（圖1）。
圖1 地球組成及動(dòng)力學(xué)模式 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)初步闡明了不同類型礦床與板塊構(gòu)造環(huán)境的關(guān)系，合理解釋了顯生宙一些類型礦床的分布。地質(zhì)年代學(xué)的進(jìn)展已經(jīng)重新解決金屬礦床和金屬成礦省年代學(xué)上的不確定性。這種年代學(xué)上的約束能夠評(píng)價(jià)巖性構(gòu)造組合、巖漿作用、壓力-溫度-時(shí)間（p-T-t）條件和流體成分，以及地球動(dòng)力環(huán)境之間的函數(shù)關(guān)系。 Barley和Groves基于金屬成礦省的時(shí)空分布，認(rèn)為特征類型的金屬礦床作為超級(jí)大陸旋回的函數(shù)一幕一幕的發(fā)展。地質(zhì)過(guò)程具有本征（內(nèi)蘊(yùn)）隨機(jī)性。礦床時(shí)空分布的4個(gè)相關(guān)過(guò)程：（1）特定地動(dòng)力環(huán)境下發(fā)育的巖性構(gòu)造組合；（2）發(fā)育于這些巖性構(gòu)造組合金屬成礦省的級(jí)別；（3）超大陸循環(huán)框架下地動(dòng)力環(huán)境的長(zhǎng)期緩慢變化；（4）影響上述結(jié)果大陸巖石圈地幔的全球變化。2.1 離散板塊邊界及其礦產(chǎn) 在離散板塊邊界，當(dāng)大洋板塊在洋中脊由于遠(yuǎn)場(chǎng)張力分離時(shí)，軟流圈地幔減壓熔融產(chǎn)生鎂質(zhì)巖漿，并增生到板塊邊界上形成新的地殼（洋殼）。隨著板塊的分離，洋脊下軟流圈上地幔的上涌是被動(dòng)的。在簡(jiǎn)化的剖面上，大洋巖石圈底部是由超鎂質(zhì)下地幔（地幔構(gòu)造巖／純橄巖／二輝橄欖巖／方輝橄欖巖）組成；頂部由鎂質(zhì)地殼（輝長(zhǎng)巖/席狀巖墻雜巖和玄武巖）組成，二者以大洋莫霍面為界（圖2）。當(dāng)板塊從擴(kuò)張中心向兩側(cè)運(yùn)移時(shí)，巖石圈厚度自洋中脊從0增加到70?100km，而后保持大約一致的厚度。作為補(bǔ)償，洋底深度隨大洋巖石圈的年齡而增加。相關(guān)礦產(chǎn)包括：（1）與洋中脊玄武巖結(jié)晶分異有關(guān)的豆莢狀鉻鐵礦；2）Ni和PGE礦床；3）VMS礦床（Pb-Zn）；4）富Co錳結(jié)核等。
圖2 離散板塊邊界及其主要礦床類型 2.2 匯聚板塊邊界及其主要礦床類型 在板塊匯聚邊緣，高密度板塊下沉到低密度板塊之下，形成俯沖帶，導(dǎo)致上騎板塊變成一對(duì)?。呵熬壔『蛶r漿弧。在兩個(gè)大洋板塊匯聚的地方，老的密度大的板塊通常下沉于年輕的密度低的板塊之下，形成大洋島?。∕aranas和南Sandwch弧）。若大洋巖石圈俯沖至大陸巖石圈之下，形成大陸巖漿?。ò驳谒笰ndean、日本和蘇門答臘Sumatran）。斑巖銅礦形成于大洋和大陸島弧，以及形成于大洋島弧或大洋（大陸）弧后盆地與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物礦床（圖3）。
圖3 匯聚板塊邊界及其主要礦床類型 匯聚板塊俯沖帶的構(gòu)造-巖漿-成礦模式相關(guān)礦產(chǎn)包括： （5）I型花崗巖（準(zhǔn)鋁質(zhì)，氧化環(huán)境，F(xiàn)e2O3/FeO＞0.3，磁鐵礦系列）：石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖中的Cu-Mo-Au、Pb-Zn-Au-Ag礦床；（6）在島弧形成的I型花崗巖（準(zhǔn)鋁質(zhì)，氧化環(huán)境，F(xiàn)e2O3/FeO＞0.3，磁鐵礦系列，具有埃達(dá)克巖特征的石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖）與斑巖型Cu-Au礦化密切相關(guān)，而形成于碰撞帶的S型花崗巖（過(guò)鋁質(zhì)，還原環(huán)境，F(xiàn)e2O3/FeO<0.3，鈦鐵礦系列，更高分異程度的石英二長(zhǎng)巖-花崗巖）與W-Sn、U-Th礦化密切相關(guān)。2.3 轉(zhuǎn)換走滑斷層及其主要礦床類型 轉(zhuǎn)換邊界調(diào)解適應(yīng)從離散到匯聚板塊邊界的運(yùn)動(dòng)，并調(diào)解適應(yīng)大洋中脊以不同的速率擴(kuò)展，這是板塊在球面上運(yùn)動(dòng)所必需的。分離大陸巖石圈塊體的轉(zhuǎn)換板塊邊界被定義為大陸走滑斷層。如美國(guó)加利福尼亞SanAndreas斷層帶和中國(guó)郯廬斷層帶。大陸走滑斷層控制油氣資源和金礦等超大型礦床的空間分布，譬如，我國(guó)沿郯廬斷裂分布包括世界級(jí)膠東金礦集區(qū)在內(nèi)的一系列金礦集區(qū)（圖4）。
1—中條造山帶及后中條蓋層；—揚(yáng)子造山帶及后揚(yáng)子蓋層；—興凱造山帶及后興凱蓋層；—加里東造山帶及后加里東蓋層；—華力西造山帶及后華力西蓋層；—印支-燕山造山帶及后印支-燕山蓋層；—喜山造山帶及后喜山蓋層；8—金礦床；9—金礦集區(qū)；10—斷裂。 2.4 基本成礦單元（背景） 上述成礦地球動(dòng)力學(xué)背景，可以歸納為以下10個(gè)單元：離、合、轉(zhuǎn)、山、柱、幔、殼、臺(tái)、熱、流。其中，“殼、?！敝感纬纱笮?超大型礦床的殼幔結(jié)構(gòu)與深部過(guò)程；“熱、流”指形成大型-超大型礦床的熱-流體系統(tǒng)；“柱”指地幔柱；“臺(tái)、山”分別指地臺(tái)（克拉通、板內(nèi)環(huán)境）和造山帶；“合、離”分別指匯聚型、離散型大地構(gòu)造環(huán)境及此兩種類型的板塊邊界；“轉(zhuǎn)”指洋陸轉(zhuǎn)換、盆山轉(zhuǎn)換、張壓轉(zhuǎn)換、構(gòu)造方向轉(zhuǎn)換、俯沖角度轉(zhuǎn)換等，是成大礦的極有利條件。分述如下。2.4.1 離 詳見2.1離散板塊邊界及其礦產(chǎn)。 2.4.2 合 詳見2.2匯聚板塊邊界及其主要礦床類型。 2.4.3 轉(zhuǎn) 詳見2.3轉(zhuǎn)換走滑斷層及其主要礦床類型。 2.4.4 山 山，即造山帶，基于洋陸碰撞或陸陸碰撞，可劃分為兩種類型：科迪勒拉型（Cordilleran）造山帶和喜馬拉雅造山帶。2.4.4.1 科迪勒拉型造山帶及其相關(guān)礦床大洋殼俯沖于大陸殼之下，代表以陸塊增生的方式導(dǎo)致大陸生長(zhǎng)。縫合的構(gòu)造地層地體是新生島弧碎片、大洋高原和海相沉積巖組合的增生柱。碰撞主要以傾斜的方式進(jìn)行，并伴有分段壓縮成分構(gòu)成造山帶的主體。這些縫合帶表現(xiàn)為沖斷層或走向滑移斷層的特點(diǎn)。這種轉(zhuǎn)換大陸邊緣聚集了新生地殼，在造山演化受到限制的地區(qū)聚集了可能有關(guān)礦產(chǎn)。譬如，阿爾泰造山帶在古生代構(gòu)造作用的最后階段在中亞地區(qū)經(jīng)歷數(shù)千千米的左、右走滑運(yùn)動(dòng)。以從擠壓到拉張為主的應(yīng)力轉(zhuǎn)換誘發(fā)地震事件和廣泛的流體流動(dòng)，這對(duì)科迪勒拉型大型造山帶金礦省的發(fā)育具有重要的控制作用。在造山作用后期，科迪勒拉型造山帶一般經(jīng)歷彎曲造山運(yùn)動(dòng)。這些走滑區(qū)域亦導(dǎo)致大多數(shù)造山帶內(nèi)蛇綠巖層序的高度解體，從而導(dǎo)致許多前增生帶VMS和鉻鐵礦床的不連續(xù)分布。阿爾泰造山帶具有類似于科迪勒拉造山帶的金礦成礦遠(yuǎn)景，由增生到西伯利亞克拉通邊緣上的晚前寒武紀(jì)至侏羅紀(jì)的地質(zhì)構(gòu)造單元組成。構(gòu)造變形作用持續(xù)整個(gè)古生代，形成于早二疊世的巨型金礦床。阿爾泰造山帶的主要特征表明一些寬闊的構(gòu)造對(duì)科迪勒拉造山帶型金礦的控制作用。首先，SukhoiLog（干谷）礦床巨量的資源（Au、Pt、Pd）可能形成于中元古代，圍巖是形成于退化弧位置的含碳質(zhì)和富黃鐵礦的復(fù)理石建造，該建造形成于復(fù)雜變形的新元古代克拉通邊緣的貝加爾地體。科迪勒拉式邊緣的另一些變化出現(xiàn)在中東亞地區(qū)，那里形成現(xiàn)在的日本島和南東俄羅斯的地體和中國(guó)東緣及其海域。它們?cè)?jīng)經(jīng)歷侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的走滑轉(zhuǎn)換斷層作用，形成了新生代輪廓。隨后整個(gè)俯沖帶和/或增生雜巖向北遷移，包括現(xiàn)在直接位于太平洋邊緣的華北克拉通巖石。這些前寒武紀(jì)巖石以及遷移的中生代巖石序列含有重要的造山型金礦床。這些產(chǎn)在華北克拉通的金礦床確實(shí)代表前寒武紀(jì)克拉通內(nèi)僅有顯生宙主要金礦床。淺成熱液脈型、富金斑巖型和夕卡巖型礦床產(chǎn)于伸展機(jī)制壓縮條件下所形成的島弧和陸弧的淺層部位（≤5km）。淺成熱液脈型和容礦圍巖為沉積巖的卡林型金礦床也產(chǎn)于弧后地殼減薄和伸展背景下的淺層部位。相比而言，所謂的“中溫?zé)嵋骸毙徒鸬V床（即圖5中的造山型金礦床）是在壓縮-轉(zhuǎn)化壓縮機(jī)制下形成的，并且貫穿上地殼的大部分，產(chǎn)于臨近大陸巖漿弧的變形增生帶（圖5）。
圖5 科迪勒拉型造山帶及其相關(guān)礦床 2.4.4.2 喜馬拉雅造山帶（陸-陸碰撞模式） 陸-陸碰撞（喜馬拉雅型）造山帶金礦床以具有窄的巖漿弧為特征。陸-陸碰撞造山帶也稱為特提斯型造山帶。它以洋盆封閉、在大陸塊之間發(fā)育良好的且含有蛇綠巖套Z或C形狀的縫合帶，活動(dòng)邊緣發(fā)育巖漿弧，和被動(dòng)邊緣序列變形為典型特征。碰撞從正向到斜向，地殼異常增厚，老地殼被強(qiáng)烈改造。這些構(gòu)造作用包括變質(zhì)作用和巖石圈增厚。拆沉和鎂質(zhì)巖漿底侵作用期間，地殼發(fā)生廣泛部分熔融。造山帶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性取決于豐富的高位逆掩斷層作用的發(fā)育程度(Alpinetype)或異地地塊的有限逆沖(Himalayan)。金礦床形成在地殼深度5km范圍內(nèi)，造山型金礦床與其他類型金礦床的關(guān)系如圖6。
圖6 喜馬拉雅造山帶相關(guān)的造山帶金礦床 2.4.5 柱 異常熱地幔柱來(lái)自熱邊界層，最可能是核幔邊界（2900km)，僅在10?50Ma時(shí)間尺度在熱浮力作用下平流通過(guò)地幔。地幔柱頭直徑為500?100km，而尾部直徑僅有100km，上地幔頂部環(huán)境溫度為1280°C，地幔柱頭部為1480°C，尾部為1700°C。正常情況下，地幔柱沖撞巖石圈的深度為150km，當(dāng)經(jīng)歷拉張減壓熔融時(shí)，其頭部變平緩至1000?2000km。異常熱柱具有高的浮力驅(qū)動(dòng)流，平流輸送玄武質(zhì)巖漿通過(guò)大陸巖石圈以大陸溢流玄武巖形式噴發(fā)。玄武質(zhì)巖漿來(lái)自減薄地殼下冷卻的地幔柱，或來(lái)自絕熱減壓的軟流圈，被莫霍面密度過(guò)濾器堵塞成池。這里可分異形成非造山含有Fe-Ti-V礦床的輝長(zhǎng)斜長(zhǎng)雜巖體，且也能熔化難熔的下地殼形成與Fe氧化物-Cu-Au-REE成礦省有關(guān)的A型花崗巖。了解巖漿Ni-Cu和鉻鐵礦床以及與非造山巖漿作用有關(guān)礦床的關(guān)鍵是地幔柱在太古宙大陸巖石圈地幔之下250km并不發(fā)生減壓熔融，而是以巖脈的形式側(cè)向滲透。這包括2596Ma大巖墻和2200MaMatachewan巖群。另一方面，地幔柱在正常巖石圈地幔下側(cè)向擴(kuò)散。地幔柱活動(dòng)，尤其是超級(jí)地幔柱是幕式的，最大活動(dòng)時(shí)間：3.8Ga，3.4Ga，3.0Ga，2.7Ga，2.4Ga，1.9Ga，1.7Ga，250Ma，白堊紀(jì)。地幔柱類型：(1)具有低巖漿流動(dòng)的長(zhǎng)壽地幔柱：發(fā)育于洋島的夏威夷火山巖鏈；(2)產(chǎn)生溢流玄武巖的短命地幔柱：峨眉山玄武巖；(3)超級(jí)膨脹或地幔上涌：超級(jí)膨脹導(dǎo)致岡瓦納大陸與勞亞大陸的裂離。上述3種不同的地幔柱都與成礦省的形成有關(guān)：金剛石到Ni-Cu-PGE。洋脊地幔柱和會(huì)聚邊緣地幔柱相互反應(yīng)引起一些最大的已知結(jié)構(gòu)異常和地球化學(xué)異常。來(lái)自異常熱地幔柱由大于30km厚玄武巖形成的大洋高原阻止俯沖帶俯沖并引起碰撞。這種機(jī)制形成LihiraAu礦床和巨型KiddCreekVMS礦床。鐵建造-黑色頁(yè)巖與地幔柱活動(dòng)有關(guān)。2.4.6 幔 幔即地幔，幔源礦床以豆莢狀鉻鐵礦礦床為特征。豆莢狀鉻鐵礦以富含鉻尖晶石為特征，容礦巖通常為產(chǎn)生于洋內(nèi)弧大洋巖石圈地幔或殼幔過(guò)渡帶的二輝橄欖巖中的純橄欖巖。豆莢的形態(tài)反映地幔流動(dòng)的路徑。鉻鐵礦體形成模式涉及板片俯沖去水作用產(chǎn)生的橄欖質(zhì)地幔楔中最初生成含水玄武質(zhì)熔漿。含水熔漿發(fā)生解聚合作用，增加Cr3＋優(yōu)先進(jìn)入八面體的概率。其后，在7km深、0.2GPa條件下，熔體與開放體系的橄欖巖反應(yīng)導(dǎo)致伴有鉻尖晶石沉淀的聚合作用。豆莢狀鉻鐵礦反映洋內(nèi)弧殼-上地幔在陸-陸碰撞和科迪勒拉型造山帶中的仰沖。該礦床形成于大洋擴(kuò)張中心、弧和裂谷。但由于俯沖作用，洋中脊地殼很少被保留在地質(zhì)記錄中。許多VMS礦床形成于匯聚邊緣拉伸環(huán)境，尤其是弧后盆地，那里發(fā)生地殼減薄、巖石圈斷裂、軟流圈上涌隆起、以及高溫巖漿產(chǎn)生長(zhǎng)壽高熱流，增強(qiáng)液壓水力傳導(dǎo)率。由于年輕、密度相對(duì)較低和熱環(huán)境，弧后巖石圈更容易發(fā)生仰沖。VMS礦床與某些鎂質(zhì)巖漿作用密切相關(guān)的事實(shí)意味其與上地幔熱異常具有某種函數(shù)關(guān)系。基于巖石組合和構(gòu)造環(huán)境，VMS礦床至少可劃分為兩組：（1）與鎂質(zhì)有關(guān)礦床：主要產(chǎn)在顯生宙，這些礦床發(fā)育富沉積物的大洋裂谷中，或傳播到大陸裂谷；（2）雙成分硅質(zhì)碎屑巖石有關(guān)礦床：主要產(chǎn)在顯生宙，大儲(chǔ)量，高Pb，低Cu，形成于大陸弧和弧后環(huán)境。鎂質(zhì)和雙成分長(zhǎng)英質(zhì)礦床可追溯到新太古代某些克拉通，前者代表原始洋弧和弧后環(huán)境，后者代表VMS礦床在成熟島弧的沉淀。2.4.7 殼 殼系指地殼，殼源熱液型Sn-W礦床通常與產(chǎn)于陸陸碰撞型造山帶、某些科迪勒拉型和安第斯型造山帶有關(guān)的花崗巖具有密切關(guān)系。源巖漿是高度分異的具有殼源特征的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，具有鈦鐵礦系列花崗巖特征，涉及還原沉積相和地幔熔體的熔融。這些花崗巖富集不相容元素（Cs、Rb、Th、U、Nb、Ta、Sn、W、Mo）和LREE以及揮發(fā)分元素F和B等。侵入體與礦化受區(qū)域構(gòu)造引發(fā)的次一級(jí)構(gòu)造控制。礦化起源于巖漿水與低鹽度大氣降水的混合作用。大規(guī)模W-Sn礦化形成的金屬成礦省發(fā)育于古生代—中生代陸陸碰撞造山帶，如著名礦床華南W-Sn金屬成礦?。ㄎ魅A山礦床），成礦時(shí)代：325?300Ma和290?260Ma。安第斯造山帶內(nèi)弧Sn-W成礦省形成的主要因素包括：（1）沉積在循環(huán)水與非循環(huán)水界面上，來(lái)自風(fēng)化匯水盆地的硅質(zhì)碎屑沉積物；（2）地幔熔體的侵入；（3）超厚地殼熔融；（4）流體-非飽和熔體向淺部地殼運(yùn)移。安第斯造山帶最富集W-Sn礦床的花崗巖反映由與匯聚速度變化相聯(lián)系的俯沖角度轉(zhuǎn)換引起的弧增寬事件。Sn-W成礦省的大尺度分布，包括保留在侵蝕造山帶中的資源潛力都類似于斑巖銅礦床。2.4.8 臺(tái)（非造山巖漿巖帶金屬礦床） 這類礦床主要形成于中元古代，礦體位于層內(nèi)或塊狀斜長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)巖雜巖體內(nèi)。與地幔柱作用相關(guān)的玄武巖池匯聚在Moho密度濾波器界面，那里存在大量分異結(jié)晶作用形成的斜長(zhǎng)石。相關(guān)的巖漿巖是富含F(xiàn)e、Ti、V和P的紋長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖。磷灰石結(jié)晶速度超過(guò)磁鐵礦，產(chǎn)生不相容的富Fe演化流體。礦體呈層狀堆積，或與層不一致的Fe和Ti氧化物礦體；后者來(lái)自不相容液體的結(jié)晶。這類全球典型礦床有：攀枝花V-Ti磁鐵礦礦床；瑞典Smalands-TabergFe磷灰石-稀土礦床。與地幔柱-大陸巖石相互作用形成的礦床-巖漿Ni-Cu-PGE和層狀鉻鐵礦床有3種類型：（1）Ni-Cu硫化物堆集體，產(chǎn)于板內(nèi)裂谷，作為超鎂質(zhì)-鎂質(zhì)雜巖和大陸溢流玄武巖的一部分，Ni/Cu<1；（2）產(chǎn)于科馬提巖中，Ni/Cu＞10；（3）產(chǎn)于綠巖地體中或以沿轉(zhuǎn)換巖石圈斷層分布為特征，Ni/Cu=2?3。典型礦床有Stilwater鉻鐵礦和Ni-Cu硫化物礦床，津巴布韋大巖墻及其相關(guān)礦床;Bushveld侵入雜巖體及其相關(guān)礦床，Sudbury火成雜巖體及其相關(guān)的Cu-NiCo的硫化物礦床以及有意義的PGE礦化。新太古代Ni-Cu硫化物礦床包括：（1）與Keweenawan大火成巖省有關(guān)的中期大陸裂谷中的Duluth雜巖及其相關(guān)礦床；（2）Muskox侵入雜巖及其相關(guān)礦床；（3）中國(guó)金川Ni礦床；（4）Noril'sk-Talnakh金屬成礦省的Ni-Cu-Co-PGE礦床。2.4.9 熱（流） 洋內(nèi)和大陸邊緣弧斑巖熱液系統(tǒng)：斑巖Cu-Mo-Au和相關(guān)的熱液Au-Ag礦床幾乎毫無(wú)例外地產(chǎn)在顯生宙。這兩類礦床中的大多數(shù)產(chǎn)在中生代和新生代與俯沖有關(guān)的次火山侵入雜巖體和火山沉積巖中。快速抬升和侵蝕、構(gòu)造侵蝕和碰撞通常導(dǎo)致大洋和大陸火山弧表殼序列的破壞，使這些礦床不易保存。斑巖Cu礦床與板塊構(gòu)造過(guò)程具有最清晰的專屬性，與洋殼俯沖的關(guān)系主要體現(xiàn)在板片俯沖到軟流圈地幔楔產(chǎn)生大量水和揮發(fā)分。這些揮發(fā)分交代地幔楔降低其熔點(diǎn)，導(dǎo)致在最高溫區(qū)域通過(guò)部分熔融產(chǎn)生含水玄武巖漿，這些熔體是一系列侵入到上覆地殼多階段演化巖漿的最終巖漿源，多階段演化巖漿可能產(chǎn)生斑巖和相關(guān)的熱液礦床，俯沖作用代表物質(zhì)流返回到地幔以補(bǔ)償洋中脊由于新的大洋巖石圈的產(chǎn)生而導(dǎo)致的地幔虧損，但海底變質(zhì)作用的過(guò)程導(dǎo)致水合作用以及來(lái)自海水的其他元素（S，C1）的加入改變了原始大洋中脊玄武巖的成分。在巖石圈板塊小于25Ma的區(qū)域，或在淺俯沖期間，兩者都可導(dǎo)致淺部的板塊達(dá)到較高的溫度，促使向下俯沖板片的玄武巖殼發(fā)生部分熔融。正常的大洋巖石圈俯沖主要導(dǎo)致脫水作用，向覆蓋其上的地幔楔釋放富含水的流體。流體的釋放可能開始于俯沖活動(dòng)最淺的部位，最深可達(dá)到約100km。該深度對(duì)應(yīng)于蛇紋石、角閃石、綠泥石的分解臨界環(huán)境，約3GPa和700?850°C，是蛇紋石、角閃石、綠泥石最穩(wěn)定的存在環(huán)境。流體釋放的這段深度恰好位于火山弧下畢鳥夫帶俯沖的深度。這表明板片的脫水作用和巖漿的生成具有直接聯(lián)系。云母可存在于更深的深度和更高的溫度環(huán)境，這可以部分解釋向弧后方向K2O逐漸增高的現(xiàn)象。交代變質(zhì)的橄欖石被傳送至地幔楔更高溫的中心部位，或者直接被流體滲透，可部分熔融形成含水2.5%的高M(jìn)g玄武巖，相對(duì)于大洋中脊玄武巖，這種玄武巖富含大離子親石元素并呈高氧化態(tài)（比鐵橄欖石-磁鐵礦-石英高兩個(gè)對(duì)數(shù)單位）和高S含量（實(shí)驗(yàn)表明氧化玄武巖熔體中S含量高達(dá)約1.5%）。構(gòu)造控制斑巖巖漿向上地殼的侵位，影響轉(zhuǎn)換巖石圈結(jié)構(gòu)及其區(qū)域大地構(gòu)造格局的構(gòu)造應(yīng)力可能通過(guò)提供相對(duì)滲透的路徑影響巖漿上升的位置。最佳地點(diǎn)是形成與隆起區(qū)的張性構(gòu)造域和繼而形成的在輕度斜向壓應(yīng)力下發(fā)生變形的巨大走滑斷裂系統(tǒng)。它們的存在能夠提高成礦的潛力。礦床與這種構(gòu)造域的空間關(guān)系常常在區(qū)域勘查中作為線形構(gòu)造的交叉點(diǎn)被識(shí)別，這在許多斑巖和熱液礦床所在的區(qū)域被關(guān)注。斑巖銅礦形成的其他模型直接涉及板片的熔融、地殼的增厚和俯沖角度的變緩對(duì)巖漿產(chǎn)生和巖漿成分的影響。斑巖巖套中的各種變化的多樣性起源于俯沖帶構(gòu)造形態(tài)可能的寬廣變化，或特別的地質(zhì)事件，或這些事件的組合最終導(dǎo)致斑巖成礦潛力的最大化（或最小化）。最明顯的是洋弧和大陸弧斑巖系統(tǒng)差異，主要體現(xiàn)在其細(xì)節(jié)上的敏感性，而不是其產(chǎn)生的整個(gè)過(guò)程。洋弧系統(tǒng)趨于與更鎂質(zhì)（閃長(zhǎng)質(zhì)）的深成巖相聯(lián)系，而大陸弧斑巖系統(tǒng)與更長(zhǎng)英質(zhì)的深成巖相聯(lián)系。大洋斑巖系統(tǒng)更常見的趨勢(shì)是相對(duì)富集Au，而大陸斑巖系統(tǒng)則相對(duì)富集Mo。這兩者之間的差異可能與分異程度和大陸殼經(jīng)歷的地質(zhì)過(guò)程有關(guān)。洋殼系統(tǒng)代表了最原始的系統(tǒng)，而大陸斑巖則經(jīng)歷了更徹底地分異（導(dǎo)致Au的損失）和與陸殼成分的混染。歷史上，對(duì)淺成熱液Au-Ag礦床與次火山斑巖系統(tǒng)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)晚于其與會(huì)聚板塊邊緣的整體關(guān)系。這主要?dú)w結(jié)于礦床的保存和揭露程度，也就是說(shuō)保存于近地表的礦床，被剝蝕深度沒(méi)有達(dá)到揭示埋藏其下的巖漿-熱液系統(tǒng)。相反地，斑巖礦床出露的地方，覆蓋其上的淺成熱液礦床已經(jīng)被剝蝕掉。有些大型-超大型礦床的形成不僅受控于區(qū)域性因素，而且與地史演化過(guò)程中特定的重大事件有關(guān)。2.5 地動(dòng)力環(huán)境下的礦床時(shí)空分布 地質(zhì)歷史時(shí)期不同地動(dòng)力環(huán)境下形成的主要礦床類型的分布如圖7。該圖表明：（1）自2.8Ga以來(lái)超級(jí)大陸旋回已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)：Kenorland大陸拼接發(fā)生在2.7Ga；Columbia大陸拼接發(fā)生在1.8Ga；Rodinia大陸拼接發(fā)生在1.0Ga；Pangea大陸拼接發(fā)生在0.3Ga；這種超級(jí)大陸的離散可能是超級(jí)地幔柱觸發(fā)的。（2）產(chǎn)于科馬提巖的N1礦床與地幔柱密切相關(guān)，硫化物的飽和起源于地殼的混染。與富賤金屬火山巖密切相關(guān)的塊狀硫化物（VMS）礦床形成于擴(kuò)張大洋超級(jí)俯沖環(huán)境下減薄的斷裂巖石圈上或弧后環(huán)境，與異常熱的次火山巖席侵入活動(dòng)密切相關(guān)。（3）造山帶金礦床形成于與Kenorland拼接大陸密切相關(guān)的增生地體之間的縫合帶；金剛石大多數(shù)形成于2.7Ga前富碳的軟流圈液體與大陸巖石圈地幔在240km深處的相互作用，這些金剛石被夾帶于與形成于480、280和100Ma的超級(jí)地幔柱事件有關(guān)的金伯利巖到煌斑巖的熔體中，成礦省的保存得益于他們位于穩(wěn)定的太古宙大陸巖石圈地幔。（4）2.6Ga后地幔柱活動(dòng)強(qiáng)度的降低導(dǎo)致海平面的下降，在2.4至2.6GaKenorland大陸漂移期間，首次形成寬廣的被動(dòng)邊緣沉積序列，包括磷塊巖、鐵建造和碳?xì)浠衔铩?/span>在厚的太古宙向薄的元古宙大陸巖石圈地幔的轉(zhuǎn)化期，地幔柱與夭折裂谷相互作用形成Cr-Ni-Cu-PGE礦床，譬如津巴布韋大巖墻（GreatDyke）、俄羅斯Norilsk礦床。（5）古元古代造山帶，像北美的Trans-Hudson和澳大利亞Barramundi造山帶焊接在Columbia新大陸上。與造山帶相關(guān)的前陸盆地，含有基底還原劑（石墨片巖）導(dǎo)致不整合鈾礦的形成。多階段的鈾礦化形成于沉積后具有600Ma歷史的成巖熱鹵水。（6）Cwlumbia地幔柱在1.6至1.4Ga間的漂移導(dǎo)致北美和澳大利亞內(nèi)部大陸裂谷SEDEX型Pb-Zn礦床的形成，并在所有大陸發(fā)育寬廣的RapakiviA型花崗巖帶，和與其有關(guān)的Sn礦脈和Fe氧化物-Cu-AtrREE礦床。上述產(chǎn)物皆受發(fā)育于從厚向薄大陸巖石圈地幔轉(zhuǎn)換過(guò)程中的裂谷控制。（7）在1Ga地幔柱與Rodinia相互作用過(guò)程中在Laurentia和Baltica形成寬廣的非造山斜長(zhǎng)巖和Rapakivi花崗巖帶，前者為Fe-Ti-V礦床的容礦巖。800MaRodinia地幔柱的漂移導(dǎo)致內(nèi)陸盆地Cu礦床的容礦沉積巖系的形成。（8）造山帶金礦床形成于科迪勒拉型造山帶，自2.7Ga至第三紀(jì)；Au-As-W和Hg-Sb礦床反映在地體縫合帶逐漸變淺的環(huán)境下，成礦流體是一致的。（9）形成于前陸盆地的MVT型Pb-Zn礦床，和形成于被動(dòng)大陸邊緣裂谷顯生宙SEDEX型Pb-Zn礦床在低緯度含有蒸發(fā)巖。（10）斑巖銅礦床和熱液Au-Ag礦床形成于大洋內(nèi)部和大陸邊緣弧；成礦流體與板片脫水作用有關(guān)，橄欖巖熔融并與上部板塊地殼發(fā)生混染作用?，F(xiàn)今出露的礦床大多小于200Ma給岀地殼抬升過(guò)程中保留的最低的資源潛力。（11）在克拉通尺度上，大陸巖石圈地幔地震圖像，有助于巖漿Ni-Cu礦床、Fe氧化物-Cu-Au-REE礦床的勘查。超大陸旋回的重建有助于突岀金屬成礦省；在地體尺度上，熱結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和巖性聯(lián)合研究有助于查明金屬成礦省到俯沖礦化帶的特征；在成礦省尺度上，系統(tǒng)研究Nd值的分布有助于查明一定類型的大礦床或小礦床可能來(lái)自同一流體，用地球化學(xué)的精細(xì)尺度能夠度量礦床可能形成的規(guī)模，比如大型礦床具有高Nd的特征。
（A）：AM—非造山巖漿作用；CA—大陸??；CC—陸陸造山；CO—科迪勒拉山系；CR—大陸裂谷；IA—洋內(nèi)??；PL—地幔柱巖石圈；斑巖型-熱液型，VMS礦床形成于洋內(nèi)弧和陸弧，同樣，巖漿熱液Sn礦床形成于科迪勒拉造山帶和陸陸碰撞造山帶；B）：沉積盆地；BA—后弧盆地；FA—前弧盆地；FL—前陸盆地；C—內(nèi)陸盆地；O—大洋盆地；PM—被動(dòng)大陸邊緣盆地；RM—裂谷大陸邊緣盆地；SS—走滑拉分盆地；沙金礦床堆積在造山帶的弧前和后弧盆地。 圖7 地質(zhì)歷史時(shí)期主要礦床及其成礦環(huán)境3 成礦系統(tǒng)與成礦關(guān)鍵要素 3.1 成礦系統(tǒng)基本組成 成礦系統(tǒng)是地球系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。它是指“在一定地質(zhì)時(shí)-空域中，控制礦床形成、變化、保存的全部地質(zhì)要素和成礦作用動(dòng)力過(guò)程，以及所形成的礦床系列、礦化異常系列構(gòu)成的整體，是具有成礦功能的自然系統(tǒng)”。成礦系統(tǒng)是在特定地質(zhì)環(huán)境中形成礦床及后來(lái)演變的自然作用系統(tǒng)。從礦床的形成、變化到保存，成礦要素主要包括：（2）運(yùn)（運(yùn)礦的網(wǎng)絡(luò)通道）；3.1.1 源 源—成礦物質(zhì)的來(lái)源，包括成礦金屬及其幫助輸運(yùn)的絡(luò)合物配位體（F，C1，B，S等）的來(lái)源，輸運(yùn)礦質(zhì)的流體的來(lái)源等。廣義地看，地球中各類物質(zhì)在一定條件下都可以形成礦床，例如：巖石、巖漿、熱氣、熱水、海水、陸地水，生物體等。能提供礦源的地質(zhì)體可稱為含礦源地質(zhì)體。研究含礦源地質(zhì)體，集中3個(gè)問(wèn)題：一是其中礦質(zhì)的含量，二是這些礦質(zhì)的賦存狀態(tài)，三是由其賦存狀態(tài)所制約的礦質(zhì)能析岀的數(shù)量，即參與成礦的礦質(zhì)量。Saager等通過(guò)對(duì)南非太古宙綠巖帶和歐洲阿爾卑斯山古生代超鎂鐵質(zhì)雜巖中金的分布研究發(fā)現(xiàn)，金在巖體硅酸鹽相和硫化物相中的分配是不均一的，且具有雙成分分布模式。金在硫化物相中以固溶體和包體兩種形式產(chǎn)岀，并與粒間微粒金一起構(gòu)成了金含量的異常點(diǎn)群；賦存在硅酸鹽和氧化物中的金構(gòu)成了金含量的背景點(diǎn)群。金的異常點(diǎn)群構(gòu)成了金的后生礦床的潛在礦源，這是因?yàn)榱蚧锵嘀械慕鸷臀⒘＝鸨裙杷猁}和氧化物中的金更易于被流動(dòng)的熱液溶解。Saager將這種具有超量點(diǎn)群的巖石定義為金的礦源巖。陳永清等通過(guò)對(duì)魯西太古宙雁翎關(guān)組綠巖帶含金性研究表明：在綠巖帶中賦存在硅酸鹽礦物中金含量的背景點(diǎn)群（Xb=4X10-9）和賦存在硫化物中異常點(diǎn)群（Xa=28X10-9）分別占樣品總體（212件樣品）83％和17％。在燕山期花崗質(zhì)侵入體中，賦存在硅酸鹽礦物中金含量的背景點(diǎn)群（Xb=3.72X10-9）和賦存在硫化物中異常點(diǎn)群（Xa=27X10-9）分別占樣品總體（113件樣品）81％和19％。上述金的異常點(diǎn)群構(gòu)成魯西后生金礦床的主要來(lái)源。張秋生和劉連登認(rèn)為成礦物質(zhì)的來(lái)源在理論上有如下幾種可能：（1）上地幔源；（2）地殼源；（3）成礦物質(zhì)來(lái)源于地表；（4）宇宙源。3.1.1.1 成礦物質(zhì)來(lái)源于上地幔上地幔的成礦物質(zhì)進(jìn)入到地殼淺部成礦基于基性或超基性巖漿作用。它們的共同特點(diǎn)是，在多數(shù)情況下礦質(zhì)和介質(zhì)是同源的，有時(shí)二者成為一個(gè)整體。上地幔來(lái)源的礦床可分為三大類型：（1）中深成環(huán)境下主要通過(guò)巖漿結(jié)晶分異作用或熔離作用形成的巖漿富集礦床。礦化一般發(fā)育在母巖體內(nèi)部，在一些晚期巖漿礦床中，分異出的礦漿在壓濾作用下可貫入到附近圍巖中成礦。這類礦床中，有許多礦床不僅規(guī)模大，而且品位高，如加拿大肖德貝里銅鎳礦床、我國(guó)金川銅鎳礦床、攀枝花釩鈦磁鐵礦床、南非布什維爾德鉻鐵礦床等，這類礦床還是鉻鐵礦和鉑族元素的主要來(lái)源。巖漿富集礦床雖然分布很廣，但其類型相對(duì)較少、礦物成分簡(jiǎn)單。（2）近地表淺成環(huán)境下形成的礦床。這類礦床主要與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)、安山質(zhì)或堿性淺成侵入體及噴出巖有關(guān)，主要形成銅-鎳、鐵和金剛石的富集，典型礦床包括俄羅斯的諾里爾斯克銅鎳礦床、西澳大利亞產(chǎn)于科馬提巖中的銅鎳礦床、瑞典基魯納磷灰石-磁鐵礦礦床、南非德蘭士瓦爾金剛石礦床等，這類礦床也是通過(guò)巖漿作用富集的礦床。（3）由熱液作用富集形成的礦床。源于上地幔侵位于地殼淺部的巖漿在冷凝結(jié)晶的晚期熔漿的沸騰作用可以產(chǎn)生巖漿氣液，或者巖漿房作為熱引擎，驅(qū)動(dòng)地下水或下滲的海水對(duì)流循環(huán)，萃取同源火山巖或淺成侵入體中的成礦物質(zhì)富集成礦。前者形成的礦床主要包括碳酸巖中的稀土礦床，如美國(guó)加州的芒特一帕斯（Mount-Path）和我國(guó)攀西地區(qū)的牦牛坪礦床；后者的熱液系統(tǒng)主要形成火山巖型塊狀硫化物礦床，如塞浦路斯型礦床和黑礦型礦床。顯然，上地幔物質(zhì)只有從地殼的兩種部位才有可能侵入到地殼淺部或到達(dá)地表。其一是地殼薄弱的部位，這種部位通常是由于上地幔隆起而使地殼拉伸變薄，從而導(dǎo)致上地幔物質(zhì)上涌，如洋中脊部位和大陸裂谷區(qū)，此外，太古宙時(shí)期的地殼很薄，致使上地幔物質(zhì)曾經(jīng)大面積侵入到地表形成綠巖帶。其二是超殼深大斷裂發(fā)生的部位，可成為上地幔物質(zhì)迅速到達(dá)地表的通道。3.1.1.2 成礦物質(zhì)來(lái)源于地殼內(nèi)部分散在地殼內(nèi)部的成礦物質(zhì)可以通過(guò)中酸性巖漿作用或熱液（巖漿熱液、變質(zhì)熱液、地下水熱液）作用發(fā)生遷移和富集。理論和實(shí)踐都已經(jīng)證明，地殼內(nèi)部的礦源是成礦物質(zhì)初步富集的巖石單元，這種巖石單元稱為礦源層。礦源層由沉積作用形成，并在構(gòu)造作用下埋藏于地殼深部，成為深部礦源層。成礦物質(zhì)來(lái)源于地殼內(nèi)部的礦床可分為兩大類型：（1） 與巖漿作用關(guān)系密切的礦床。地殼內(nèi)部產(chǎn)生的巖漿作用起始于較老巖石的部分熔融。這些較老的巖石或者是消減帶的鎂鐵質(zhì)洋殼，或者是大陸殼下部的鎂鐵質(zhì)角閃巖，也可以是陸殼的長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)沉積巖。由于鎂鐵質(zhì)源巖中賤金屬和貴金屬豐度值較高，因而它們趨向于產(chǎn)生富含這些成礦元素的部分熔融體；同理，變質(zhì)的長(zhǎng)英質(zhì)沉積巖則易于形成富含錫、堿金屬、稀有和稀土金屬的部分熔融體。在這兩類礦源巖中，部分融熔作用都是成礦元素富集的一個(gè)重要途徑。顯然，地殼深部礦源巖的性質(zhì)、巖漿的形成過(guò)程以及巖漿的侵位對(duì)于這類礦床的形成是至關(guān)重要的，然而，這種由部分熔融作用產(chǎn)生的富含成礦物質(zhì)的巖漿侵位后，僅依靠巖漿作用本身仍難以使其成礦物質(zhì)進(jìn)一步富集形成工業(yè)礦床，必須借助于富水揮發(fā)相的作用。如果缺乏這一過(guò)程，偉晶巖礦床就不能形成，夕卡巖礦床就難以產(chǎn)生，斑巖銅鉬礦床以及其他網(wǎng)脈狀礦床的斷裂系統(tǒng)就不能發(fā)育，由火山爆破作用產(chǎn)生的許多儲(chǔ)礦構(gòu)造也就不會(huì)存在。地殼深部礦源物質(zhì)通過(guò)巖漿作用和氣液作用而聚集成礦，可形成偉晶巖礦床、稀有元素礦床、斑巖銅鉬礦床、錫礦床、鎢鉬礦床、接觸交代礦床、多金屬礦床等。大量的研究表明，許多空間上和時(shí)間上都與中酸性侵入體有關(guān)的熱液礦床，其成礦流體的性質(zhì)主要表現(xiàn)為大氣水來(lái)源、成礦物質(zhì)則主要來(lái)自侵入體附近的圍巖。在這個(gè)意義上，巖漿侵入體只是在該成礦系統(tǒng)中作為熱源起著熱引擎的作用，驅(qū)動(dòng)以大氣水為主的深部地下水對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成地?zé)岢傻V系統(tǒng)。花崗巖化和混合巖化也可以使礦源層物質(zhì)發(fā)生富集成礦作用。許多事實(shí)證明，一些與花崗巖化作用密切相關(guān)的礦床，如鎢、錫、鈹、鈮、鉭、鈾等元素，往往隨著多次花崗巖化（多時(shí)代和多階段）的發(fā)展而愈趨集中，最終形成礦床。（2） 與巖漿作用無(wú)關(guān)的礦床。在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中產(chǎn)生的變質(zhì)流體在變質(zhì)和變形作用下可能被導(dǎo)流進(jìn)入有利的構(gòu)造環(huán)境，如果變質(zhì)流體在途中萃取了圍巖中的成礦物質(zhì)，在這種減壓擴(kuò)容的構(gòu)造環(huán)境中便可能聚集成礦。許多熱水型沉積礦床，如密西西比河谷型鉛鋅礦與巖漿作用無(wú)關(guān)，并認(rèn)為所有的熱水型沉積礦床在其沉積場(chǎng)所都具有異常的海底沉陷特征，這種沉陷導(dǎo)致地殼上部處于張性應(yīng)力狀態(tài)，因而促成沉陷區(qū)底部的地殼廣泛發(fā)育微細(xì)的張性裂隙，使巖石滲透性顯著增強(qiáng)，使得地下水的對(duì)流能在相對(duì)較低的溫度條件下進(jìn)行，并萃取成礦物質(zhì)，形成成礦熱液，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下沉淀富集成礦。3.1.1.3 成礦物質(zhì)來(lái)自地表出露地表的巖石或礦體在風(fēng)化剝蝕作用下發(fā)生分解，使其中的成礦物質(zhì)被釋放出來(lái)，隨地表水流進(jìn)入到有利的沉積環(huán)境中富集成礦。這類礦床包括各種沉積礦床和風(fēng)化礦床。典型案例是加拿大肖德貝理（Sudbury）Cu-Ni硫化物礦床。3.1.2 運(yùn)（成礦物質(zhì)的運(yùn)移） 成礦物質(zhì)從礦源區(qū)析出后，由流體攜帶，在運(yùn)動(dòng)中趨向集中，即向礦石堆積區(qū)運(yùn)動(dòng)的機(jī)理和過(guò)程，簡(jiǎn)稱含礦流體的運(yùn)移；包括流體運(yùn)移的路徑，驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)的熱梯度和能量。運(yùn)移的介質(zhì)：巖漿、熱液、蒸汽、超臨界流體、地下水、地層水、海水、冰川等。運(yùn)移的路徑：火山機(jī)構(gòu)、斷裂、層間裂隙、斷層、破碎帶、角礫巖筒（帶）。3.1.3 儲(chǔ)（礦質(zhì)的富集儲(chǔ)存） 儲(chǔ)指在一定有利空間，成礦物質(zhì)堆積富集的機(jī)理和過(guò)程，即礦床的形成和定位的過(guò)程。儲(chǔ)庫(kù)的一個(gè)重要特征應(yīng)像油儲(chǔ)的圈閉那樣具有防止成礦金屬流體泄露的功能，這種圈閉可以是化學(xué)的（碳酸鹽巖等）或物理的（黑色頁(yè)巖或逆掩斷層等）?；镜某傻V機(jī)理是多因耦合、臨界轉(zhuǎn)換、圈閉富集、復(fù)合疊加成礦；礦床系列是成礦系統(tǒng)作用的主要成果。3.1.4 變（礦床形成后的變化） 礦床形成后的變化包括：礦床所在環(huán)境的變化、含礦地質(zhì)體的變化、礦體本身的變化等。其變化是外在地質(zhì)動(dòng)力與礦床內(nèi)在特質(zhì)相互作用的過(guò)程。變化結(jié)果多是負(fù)面的（礦石質(zhì)、量的損傷，礦床結(jié)構(gòu)復(fù)雜化），但也有正面的結(jié)果（礦石品位加富、礦體產(chǎn)狀集約化等）。全面研究礦床的變化對(duì)正確認(rèn)識(shí)礦床類型和成因，對(duì)在找礦工作中科學(xué)評(píng)價(jià)礦床均有重要意義，是礦床學(xué)和礦產(chǎn)勘查學(xué)中應(yīng)大力加強(qiáng)的研究領(lǐng)域。礦床形成后其經(jīng)歷的時(shí)間差異和所在的地質(zhì)環(huán)境不同，導(dǎo)致其變化的差異性和多樣性。通常，古老礦床，長(zhǎng)期處在活動(dòng)環(huán)境的礦床，不易保存，譬如，很少發(fā)現(xiàn)古生代以前的斑巖型礦床，但在南非和北美的穩(wěn)定克拉通中一些古老的綠巖帶金礦床得以很好的保存。反之，年輕礦床，長(zhǎng)期處于穩(wěn)定環(huán)境的礦床就有可能保存其原貌，譬如，南美安地斯和東南亞新生代斑巖型礦床。礦床類型不同，其受變化的形式和強(qiáng)度也有不同。如果原有礦床的物性穩(wěn)定性強(qiáng)，則抵抗外力改造的能力就較強(qiáng)，如金剛石、剛玉礦床，風(fēng)化可形成砂礦床。3.1.5 保（礦床的保存） 礦床形成后，經(jīng)歷變化改造，有的能保存下來(lái)，有的就消亡了。我們就是開發(fā)利用這些保存下來(lái)的礦床，提供礦產(chǎn)資源以維護(hù)人類的生存和發(fā)展。保存是在一定地質(zhì)環(huán)境中礦床得以保存下來(lái)的作用。它包括：（1）礦床保存的完整程度；（2）保存空間：地殼深部、淺部；海底、湖底；山脈、盆地等；（3）礦床改型保存，如熱液脈型金礦變?yōu)樯敖鸬V得以保存。有利保存條件包括：（1）礦床處于穩(wěn)定的地質(zhì)“安全島”中，被后成覆蓋層所保護(hù)；（2）適度的隆升-沉降作用；（3）形成于構(gòu)造“轉(zhuǎn)換域”，保存于構(gòu)造“穩(wěn)定域”；（4）區(qū)域地質(zhì)演化過(guò)程中有利于礦床形成、變化和保存要素的高效耦合；（5）有利的氣候、海拔、緯度條件。以上是從源-運(yùn)-儲(chǔ)-變-保成礦地質(zhì)作用過(guò)程角度考慮大型-超大型礦床尋找預(yù)測(cè)應(yīng)考慮的主要變量。實(shí)際工作中通常會(huì)結(jié)合多種方法技術(shù)，如地球物理、地球化學(xué)、遙感等。這些方法手段基本原理不同，勘查中其目標(biāo)變量也不同。如地球物理（除磁法以外）方法更多的屬間接的手段，用以探測(cè)隱伏巖體和斷層的規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)分布等特征。地球化學(xué)方法重點(diǎn)涉及成礦物質(zhì)來(lái)源，通常以地球化學(xué)異常指示成礦有利區(qū)域。遙感方法可以提供深部構(gòu)造在地表的地貌特征、地表蝕變礦化信息等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì)有更多致礦信息變量能夠被探測(cè)，并應(yīng)用到大型-超大型礦床的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)中去。3.2 成礦系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特征 20世紀(jì)末，自組織臨界性概念被提出，并作為解釋復(fù)雜系統(tǒng)行為的新的定律。近年來(lái)，Hronsky和Mandelbrot將自組織臨界性與礦床的形成相聯(lián)系，并認(rèn)為異常地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境和能量臨界（閾）障（thresholdbarrier）控制大規(guī)模成礦系統(tǒng)流體流的演化。他們提出的一個(gè)重要論據(jù)是礦床空間上顯示分維分布，并在其規(guī)模-頻率上服從冪律分布。這正是自組織臨界系統(tǒng)的特征。自組織被定義為在局部相互作用系統(tǒng)中，相對(duì)簡(jiǎn)單的組分在大規(guī)模空間和時(shí)間上自發(fā)出現(xiàn)的有序現(xiàn)象。自然系統(tǒng)傾向于以最有效的方式自組織耗散（dissipation）高能量梯度，并使熵值最大化。通常的誤解是將熵值與無(wú)序相聯(lián)系，事實(shí)上在復(fù)雜的開放系統(tǒng)中能量有序耗散比無(wú)序耗散更有效。臨界性概念涉及結(jié)構(gòu)變化的臨界閾值（thresholdvalue）。成礦系統(tǒng)自組織臨界過(guò)程是一個(gè)成礦能量和物質(zhì)緩慢積累隨后迅速釋放堆積的過(guò)程。自組織臨界系統(tǒng)具有非線性特征，即很小的變化能夠產(chǎn)生巨大的后果。當(dāng)成礦系統(tǒng)自組織過(guò)程達(dá)到臨界（閾）狀態(tài)時(shí)，成礦能量和物質(zhì)的瞬時(shí)釋放堆積表現(xiàn)為典型的冪律分布行為。在一個(gè)礦集區(qū)內(nèi)，礦床形成的規(guī)模與產(chǎn)出的頻率之間呈現(xiàn)冪律分布，以及礦床的空間分布為分形分布，不僅為成礦系統(tǒng)具有自組織臨界性特征，而且為聚焦找礦戰(zhàn)略提供了科學(xué)依據(jù)。Carlson對(duì)內(nèi)華達(dá)Au礦床開展一項(xiàng)有意義的研究表明：礦床距離-頻率分布具有兩個(gè)分維總體（服從多重分維分布），兩個(gè)分布的拐點(diǎn)為30km，這在對(duì)數(shù)距離分布上揭示一個(gè)線性梯度變化。應(yīng)用同樣的方法，Rained進(jìn)一步研究表明美洲幾個(gè)斑巖成礦省相關(guān)的礦床也具有類似的多重分維距離-頻率分布，兩個(gè)分布的拐點(diǎn)介于30?90km，并認(rèn)為這些拐點(diǎn)與礦床規(guī)模的中位數(shù)成正比，反應(yīng)在局部和地殼尺度上導(dǎo)致礦床形成的特定的地質(zhì)控制因素。類似地，在一個(gè)礦集區(qū)內(nèi)，礦床品位-噸位模型和礦床規(guī)模-頻率模型也都服從冪律分布。除成礦系統(tǒng)外，某些復(fù)雜的地質(zhì)系統(tǒng)具有有序的時(shí)空分布模式而顯示明顯的自組織性，這種自組織現(xiàn)象通過(guò)統(tǒng)計(jì)外推和內(nèi)推具有可預(yù)測(cè)性。地球系統(tǒng)自組織的一個(gè)最宏觀的案例就是地核通過(guò)冷卻作用導(dǎo)致四極地幔的對(duì)流和超級(jí)大陸長(zhǎng)期的周期性的拼合與裂解，循環(huán)的周期為600?900Ma。自組織模型也已被用于解釋在多樣性地質(zhì)系統(tǒng)特定尺度區(qū)間內(nèi)重復(fù)發(fā)生時(shí)空分布周期性模式。沿大陸和島弧火山間距的研究為研究某些諸如火山塊狀硫化物（VMS），斑巖和熱液等與巖漿系統(tǒng)相關(guān)的成礦系統(tǒng)提供了重要信息。Carr等基于Cocos-Caribbean火山弧研究表明從一個(gè)島弧到另一個(gè)島弧火山分布的平均間距的變化主要取決于板塊的匯聚速率、巖漿產(chǎn)生的體積和地殼厚度，具有噴出最大巖漿量的火山中心幾乎是等間距周期性分布的。McCuaig和Hronsky認(rèn)為在自組織臨界性行為發(fā)生的地方當(dāng)能量以巖漿、流體和熱的形式施加到系統(tǒng)時(shí)，存在一個(gè)臨界（閾）障阻止能量逐漸耗散。這種臨界（閾）障包括脆韌性轉(zhuǎn)換帶、封閉斷層帶、不滲透性巖蓋、侵入體結(jié)晶甲殼和背斜脊部等。這些障決定潛在的超壓流體流庫(kù)的發(fā)育位置和礦化發(fā)育的規(guī)模。發(fā)生在臨界（閾）障中的自組織令人信服地影響礦床空間周期性分布規(guī)律。由于超壓流體能夠創(chuàng)造性地開辟它們自己的可滲透運(yùn)移路徑，超壓流體臨界（閾）障的發(fā)育與礦床規(guī)模具有密切關(guān)系。發(fā)育于基底巖石中的深部斷裂隧道在靜巖壓力下控制由應(yīng)力觸發(fā)破裂產(chǎn)生的擴(kuò)散流體流。因此在構(gòu)造帶（tectoniccorridor）主應(yīng)力區(qū)域有助于確定流體運(yùn)動(dòng)方向的深部斷裂的行為應(yīng)該是能夠預(yù)測(cè)的，這種深部斷裂的行為有助于礦田規(guī)模的靶區(qū)的定位預(yù)測(cè)。礦床空間周期性分布繼承了下伏斷裂結(jié)構(gòu)構(gòu)造，具有其自己特征的空間分布模式，這種下伏斷裂結(jié)構(gòu)構(gòu)造具有應(yīng)力導(dǎo)向和流體供給的功能。較老基底中同一體積巖石中的多期礦化加固基底結(jié)構(gòu)在礦集區(qū)定位上的持續(xù)作用，有些結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)流體流的發(fā)育扮演重要的角色。自組織成礦系統(tǒng)中近似等距分布的活動(dòng)斷裂可能對(duì)礦床周期性空間分布具有重要的控制作用。許多地動(dòng)力環(huán)境都傾向于包括一個(gè)復(fù)雜的成礦系統(tǒng)，并以不同規(guī)模和不同程度的主動(dòng)和被動(dòng)系統(tǒng)相互自組織作用為特征。自組織臨界成礦系統(tǒng)的有序度與系統(tǒng)試圖移除的潛在能量梯度的規(guī)模有關(guān)。資源稟賦異常富集的區(qū)域通常與巖石圈內(nèi)與異常構(gòu)造熱事件相關(guān)的能量梯度異常以及與能量耗散結(jié)構(gòu)相關(guān)的高度自組織程度相聯(lián)系。因此礦床空間周期性分布期望優(yōu)先出現(xiàn)在資源稟賦富集的成礦省。3.3 超大型礦床成礦過(guò)程耦合機(jī)制 Laznicka在其第二版《巨型金屬礦床》中強(qiáng)調(diào)成礦強(qiáng)度，成礦有利背景和最佳致礦因素的耦合是形成超大型礦床的基本條件。多種成礦因素的耦合是形成超大型礦床的一種重要機(jī)制。就斑巖型礦床全球分布而言，典型的超大型斑巖礦床分布于美國(guó)西部（例如Butte、Bagdad、Morenci和Sierrita礦床）和墨西哥北部（例如CananeaandLaCaridad礦床）的晚中生代／早新生代的拉拉米斑巖帶內(nèi)，及智利北部始新世—漸新世斑巖帶內(nèi)（例如Colahuasi，Chu-quicamataandLaEscondida礦床）以及西太平洋新生代島弧斑巖帶內(nèi)（印度尼西亞巴布亞島Grasberg斑巖型Cu-Au-Ag礦床等）（圖8）。
該示意圖說(shuō)明了斑巖銅礦和低溫?zé)嵋盒徒鸬V形成的一般模式。LS，氐硫化型；紫色框突出了可能導(dǎo)致增強(qiáng)形成超大型礦床的特點(diǎn)或過(guò)程。 一些世界上最大的斑巖型Cu-Au礦床和低溫?zé)嵋盒虯u-Ag礦床以及超大型造山型金礦床，顯然是斑巖型和低溫?zé)嵋盒拖到y(tǒng)以及中低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的公認(rèn)的一部分。不過(guò)，每個(gè)礦床也都有一個(gè)或多個(gè)與眾不同的特征形成超常的規(guī)?；蚋咂肺坏牡V化。這些與眾不同的特征對(duì)他們本身來(lái)說(shuō)并不是獨(dú)特的，但是與較常規(guī)的成礦過(guò)程結(jié)合就能形成超大型礦床（圖8）。這些特征包括能夠引起多種巖漿活動(dòng)的俯沖或碰撞環(huán)境中的獨(dú)特的或瞬時(shí)的構(gòu)造。尤其是活潑的圍巖也可以作為礦石礦物沉淀的化學(xué)圈閉。此外，流體集中流動(dòng)或密閉要么在構(gòu)造上控制富礦礦石的形成，要么在不透水的巖石蓋層下捕獲流體。大部分條件或這些條件發(fā)生的可能性可以通過(guò)對(duì)給定區(qū)域的構(gòu)造和巖漿的演化進(jìn)行仔細(xì)研究才能識(shí)別出來(lái)。因此，超大型礦床形成的可能性是可以預(yù)測(cè)的。在斑巖型和低溫?zé)嵋盒偷V床形成過(guò)程中，有利于加強(qiáng)整個(gè)沉淀過(guò)程的異常是可以識(shí)別的。因此，重點(diǎn)關(guān)注能夠指示異常存在的有利的地質(zhì)背景，這樣超大型礦床的勘查可能會(huì)更高效。4 超大型礦床勘查評(píng)價(jià)系統(tǒng) 礦產(chǎn)勘查的目的是找到含有非常豐富的特定的元素或礦物的巖石，并且有足夠的規(guī)模能夠進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開采。礦床品位越高，礦化巖石的噸位就越大，獲得的潛在利益就越大，可獲利的礦床被開采的時(shí)間就越長(zhǎng)。大型礦床在開采、規(guī)劃和管理集中的規(guī)模經(jīng)濟(jì)中也可獲得利潤(rùn)，大型設(shè)備的使用也降低了成本。同樣，礦山開采年限長(zhǎng)也需要大量資本購(gòu)買大型和壽命長(zhǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。此外，規(guī)模經(jīng)濟(jì)通過(guò)提高能源效率和合理土地開發(fā)減少了對(duì)環(huán)境的影響。因此，大多數(shù)勘探公司尋找大型或超大型礦床，一方面能獲得最大投資回報(bào)，而且獲得利潤(rùn)的前景比較長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響也最小。4.1 從成礦系統(tǒng)到勘查系統(tǒng) 在已出版的成礦系統(tǒng)模型中很少涉及自組織臨界性和空間周期性概念，大多數(shù)成礦系統(tǒng)模式遵從經(jīng)典還原論者的做法，在識(shí)別成礦的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，以線性模型將“源”-“運(yùn)”-“儲(chǔ)”-“存”鏈接在一起。事件地質(zhì)學(xué)模型隱含著一種假設(shè)：諸如“源”-“運(yùn)”-“儲(chǔ)”-“存”等成礦關(guān)鍵要素的起源是相互獨(dú)立的。的確，貝葉斯（Bayesian）證據(jù)權(quán)理論假定：每個(gè)成礦要素（參數(shù)）的行為相對(duì)于其他成礦要素（參數(shù)）是條件獨(dú)立的。在現(xiàn)實(shí)世界中，決定整個(gè)成礦系統(tǒng)行為的諸成礦要素之間存在著復(fù)雜的相互作用。這種復(fù)雜的相互作用導(dǎo)致成礦的非線性行為，并奠定礦產(chǎn)資源稟賦服從冪律分布的基礎(chǔ)。自組織系統(tǒng)模型能夠基于成礦系統(tǒng)基本要素相互作用的產(chǎn)物對(duì)再現(xiàn)成礦過(guò)程提供有價(jià)值的新的視野。由于巖漿（熱液）成礦系統(tǒng)成礦的證據(jù)肯定保存在蝕變礦化產(chǎn)物中。通過(guò)對(duì)成礦要素及其潛在控礦因素的統(tǒng)計(jì)分布模式研究能夠提高成礦預(yù)測(cè)的概率。前已述及，一些礦床（礦集區(qū)）沿構(gòu)造帶具有空間分布周期性規(guī)律。對(duì)于更大的空間分布間隙，可能是存在迄今還沒(méi)被發(fā)現(xiàn)的礦床，有待通過(guò)進(jìn)一步勘查去發(fā)現(xiàn)；也可能是礦床空間分布的不規(guī)則性（隨機(jī)性）所致。但有些礦床更大分布間隔大致是另一些礦集區(qū)沿整個(gè)構(gòu)造走廊空間分布中位數(shù)間隔的2倍，這和資源稟賦周期性空間分布間隙的概念是一致的。還有一些較小的礦床（礦集區(qū)）產(chǎn)出在更大的礦集區(qū)之間，且具有更緊密的空間分布間隔。這就支持礦床多重尺度空間分布間隔和雙尺度空間分布間隔模型。成礦系統(tǒng)劃定勘探目標(biāo)的方法依賴于5個(gè)問(wèn)題：（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系和規(guī)模；（2）系統(tǒng)的壓力-溫度和礦化空間發(fā)育的動(dòng)態(tài)歷史；（3）系統(tǒng)中流質(zhì)的性質(zhì)和流體儲(chǔ)層；（4）流體通道以及驅(qū)動(dòng)流體的路徑和過(guò)程；（5）金屬在時(shí)空上的輸運(yùn)和堆積。這些問(wèn)題中的每一個(gè)都需要研究不同空間尺度礦床的地球化學(xué)特征。礦床是地球系統(tǒng)演化過(guò)程中在物質(zhì)和能量上的一種集中表現(xiàn)形式。一個(gè)礦床的形成涉及源-運(yùn)-儲(chǔ)等關(guān)鍵成礦過(guò)程，礦化過(guò)程能夠分解成一系列基本成礦過(guò)程，而每一個(gè)基本成礦過(guò)程發(fā)生的概率假定是相互獨(dú)立的，但事實(shí)上，各種成礦要素之間存在著重要的相互依賴關(guān)系。一個(gè)區(qū)域內(nèi)成功發(fā)現(xiàn)礦床的先驗(yàn)概率是可以計(jì)算的。這一思想已被應(yīng)用于勘探方案的評(píng)估，并發(fā)展為靶區(qū)決策方法技術(shù)。成礦系統(tǒng)（成礦譜系）側(cè)重于不同礦物系統(tǒng)中常見成礦過(guò)程，而不是一種類型的礦床所特有的地質(zhì)特征的研究。因此，它能夠發(fā)現(xiàn)新類型的礦床，而不僅僅是發(fā)現(xiàn)那些已發(fā)現(xiàn)礦床類型。金屬成礦系統(tǒng)本身就更復(fù)雜，金屬和流體具有多種潛在來(lái)源，并且可以來(lái)自沿途的多個(gè)地點(diǎn)，其中包括最終成礦的地點(diǎn)。進(jìn)一步說(shuō)，熱液金屬礦床不涉及流體的捕獲，而是從流體中提取金屬。一些學(xué)者主張采用一種方法，側(cè)重于研究各種尺度下整個(gè)成礦系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)因素，其中包括地球動(dòng)力學(xué)背景、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、流體流儲(chǔ)庫(kù)、流體流動(dòng)驅(qū)動(dòng)因素和路徑以及堆積機(jī)制等。成礦系統(tǒng)并不等同于勘查選靶系統(tǒng)。為了應(yīng)用成礦系統(tǒng)在不同的尺度上進(jìn)行選靶決策，首先必須建立一個(gè)實(shí)用的選靶模型。勘探選靶模型的關(guān)鍵實(shí)際要求是，它側(cè)重于可在現(xiàn)有的或?qū)嶋H獲得的數(shù)據(jù)集中建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；最理想的是那些具有統(tǒng)一的無(wú)偏的覆蓋整個(gè)勘查區(qū)的數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)。我們提出了一個(gè)4層框架，允許將成礦系統(tǒng)的高層次概念逐步轉(zhuǎn)化為實(shí)際識(shí)別靶區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。這一框架中的四個(gè)連續(xù)步驟包括：（1）成礦系統(tǒng)的關(guān)鍵過(guò)程；（3）選靶要素（構(gòu)成成礦過(guò)程的地質(zhì)異常）；（4）繪制靶區(qū)定位準(zhǔn)則，可用于直接探測(cè)選靶要素。繪制靶區(qū)定位標(biāo)準(zhǔn)就是提取構(gòu)成地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)以及遙感找礦空間信息，這些信息構(gòu)成基于GIS的遠(yuǎn)景分析中可供查詢的空間圖層信息（即“預(yù)測(cè)者”地圖）。必須確定成礦系統(tǒng)中的所有關(guān)鍵過(guò)程、組成過(guò)程、靶區(qū)定位要素和選靶標(biāo)準(zhǔn)（和預(yù)測(cè)圖）。關(guān)鍵過(guò)程是成礦系統(tǒng)的主要特征，因此，對(duì)于典型的成礦系統(tǒng)應(yīng)該具有普適性和不同成礦系統(tǒng)的共性。如果這些過(guò)程中的任何一個(gè)未能發(fā)生，就不會(huì)形成任何礦床。譬如，在造山帶金礦系統(tǒng)中，從成礦熱液中萃取金（金的實(shí)際沉淀）是金成礦的關(guān)鍵過(guò)程之一。這是由于載體溶液觸發(fā)化學(xué)變化，從而誘發(fā)載液中的金配合物不穩(wěn)定，并導(dǎo)致金的沉淀。這種萃取效果可以通過(guò)3個(gè)組成過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)：（1）流體混合；（2）流體與圍巖反應(yīng)；（3）將流體置于物理應(yīng)力下，導(dǎo)致流體發(fā)生化學(xué)變化，如降低溫度，從而降低了金的溶解度，或者壓力大大降低，從而導(dǎo)致流體分解，改變了流體化學(xué)，并導(dǎo)致金沉淀。我們很難繪制正在發(fā)生的成礦過(guò)程，但我們可以獲取這些過(guò)程發(fā)生的證據(jù)，譬如圍巖反應(yīng)視為一種沉積金的機(jī)制，流體與圍巖的反應(yīng)可能產(chǎn)生不同于區(qū)域變質(zhì)礦物組合的特征蝕變和地球化學(xué)異常。概念勘探選靶從廣泛的區(qū)域礦集區(qū)尺度（找礦有利地段），到礦田尺度（礦產(chǎn)資源潛在地段），再到礦床尺度（礦體遠(yuǎn)景地段）。在這一系列的尺度中，選靶標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)性將由于下列因素而發(fā)生變化：（1）成礦系統(tǒng)中不同臨界過(guò)程作用規(guī)模；（2）能夠在整個(gè)項(xiàng)目研究區(qū)域內(nèi)確定可描述的選靶標(biāo)準(zhǔn)的地球科學(xué)數(shù)據(jù)集的可用性。廣義的區(qū)域尺度被定義為從全球尺度（例如，克拉通／盆地／造山帶是產(chǎn)生所期望的商業(yè)礦床或礦化樣式有利地段）到對(duì)礦化有利的構(gòu)造帶或地體（即幾千平方千米）尺度。在礦田規(guī)模上重點(diǎn)是選擇有利于巨型礦藏形成或成礦作用聚集的區(qū)域（即幾十平方公里）。礦體遠(yuǎn)景地段被定義為可供鉆探探礦的直接找礦目標(biāo)。將成礦系統(tǒng)概念組成要素與實(shí)際可獲得的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，以支持勘探選靶實(shí)施這一框架的關(guān)鍵要素是一個(gè)四步的過(guò)程。這些步驟包括下列逐步轉(zhuǎn)換：從（1）成礦系統(tǒng)的關(guān)鍵過(guò)程（礦床形成必須發(fā)生）到（2）成礦系統(tǒng)的組成過(guò)程（關(guān)鍵過(guò)程可能發(fā)生各種方式），到（3）反映在地質(zhì)學(xué)中的選靶要素（這些過(guò)程已經(jīng)發(fā)生的證據(jù)）和（4）能被用于直接或間接探測(cè)選靶要素描述標(biāo)準(zhǔn)。在選靶過(guò)程中通常存在來(lái)自多種因素的不確定性，其中包括：（1）在地學(xué)數(shù)據(jù)集中，如何更好地制定選靶標(biāo)準(zhǔn)；（2）選靶標(biāo)準(zhǔn)如何更好地反映選靶要素；（3）選靶要素如何反映成礦關(guān)鍵過(guò)程；（4）如何通過(guò)間接找礦信息確切地描述成礦關(guān)鍵過(guò)程是預(yù)測(cè)工業(yè)礦床的關(guān)鍵。4.2 勘查評(píng)價(jià)的目的和要查明的主要對(duì)象 礦產(chǎn)勘查的目的是尋找不同類型和規(guī)模的含礦地質(zhì)體或礦化地質(zhì)體，在發(fā)現(xiàn)之后，就要利用各種手段查明其地質(zhì)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境特征并在不同勘查階段根據(jù)不同需要進(jìn)行不同程度的定量評(píng)價(jià)。（1）礦：這是礦產(chǎn)勘查的主要目標(biāo)和對(duì)象，包括成礦區(qū)、成礦帶、礦田、礦床和礦體。找礦，可以分為新區(qū)找礦和就礦找礦兩大類型。勘探，可以分為對(duì)已發(fā)現(xiàn)礦床的初步勘探和詳細(xì)勘探及已開采礦床的深部勘探和生產(chǎn)勘探。（2）地：這是礦產(chǎn)勘查的主要研究?jī)?nèi)容，找礦時(shí)要研究成礦地質(zhì)背景，控礦地質(zhì)因素，找礦地質(zhì)標(biāo)志，這里的“地”是廣義的，綜合的“地”，包括地質(zhì)、物探、化探、遙感等背景、因素和標(biāo)志，勘探時(shí)主要研究礦體的分布范圍、規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀、礦石的數(shù)量和質(zhì)量，礦石的自然類型和工業(yè)品級(jí)，查明成礦的多樣性，研究礦體時(shí)空變化性質(zhì)，變化程度和控制變化的地質(zhì)因素，查明礦體的分布和變化規(guī)律，建立礦床和礦體的時(shí)、空、因、譜系。（3）經(jīng)：礦之所以為礦，就是因?yàn)榫哂锌砷_發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，由自然作用或人工作用而形成的地球物質(zhì)（甚至包括天體物質(zhì)）在達(dá)到具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的質(zhì)和量時(shí)，就稱其為礦，學(xué)名為“礦床”，通俗稱為“礦產(chǎn)”，這種資源則稱為“礦產(chǎn)資源”。地球物質(zhì)的礦與非礦界線是動(dòng)態(tài)的，不是一成不變的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，過(guò)去不能被經(jīng)濟(jì)利用的物質(zhì)，現(xiàn)在可能被利用了，現(xiàn)在暫時(shí)不能利用的，在不久的將來(lái)也可能被利用，這種潛在可被經(jīng)濟(jì)利用的礦產(chǎn)資源，我們稱之為“非傳統(tǒng)（非常規(guī)）礦產(chǎn)資源”，所以，在礦產(chǎn)普查勘探過(guò)程中，自始至終貫穿著對(duì)含礦地質(zhì)體的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，從界定其為礦與非礦，進(jìn)而確定其為大礦或小礦，富礦或貧礦，單一礦還是綜合礦，常見礦還是稀缺礦等，在很大程度上都以經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)。礦床經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可以分相對(duì)評(píng)價(jià)和絕對(duì)評(píng)價(jià)，相對(duì)評(píng)價(jià)是對(duì)礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值大體進(jìn)行比較評(píng)價(jià)，如從這種礦產(chǎn)的意義上看，可分世界級(jí)、國(guó)家級(jí)、區(qū)域級(jí)和局部級(jí)；戰(zhàn)略性礦產(chǎn)和一般性礦產(chǎn)；從可供性和稀缺性也可區(qū)分為不同等級(jí)。絕對(duì)評(píng)價(jià)是將礦床價(jià)值折合成現(xiàn)值，以貨幣價(jià)值形式評(píng)價(jià)礦床的優(yōu)劣，絕對(duì)價(jià)值的評(píng)價(jià)有時(shí)受國(guó)際礦業(yè)市場(chǎng)的影響或其他偶然因素，如戰(zhàn)爭(zhēng)等因素影響而發(fā)生變化或扭曲。（4）技：是對(duì)礦床的技術(shù)評(píng)價(jià)，主要涉及礦床的探、采、選、冶、用等工藝和技術(shù)特征，主要是開發(fā)利用的難易程度評(píng)價(jià)，合理技術(shù)和工藝手段的選擇，成本與效益評(píng)價(jià)，投入與產(chǎn)出比較評(píng)價(jià)，安全生產(chǎn)保證條件，高新技術(shù)應(yīng)用及高端產(chǎn)品產(chǎn)出的前景等方面。影響上述各項(xiàng)指標(biāo)的主要因素是：①礦體規(guī)模、形態(tài)及產(chǎn)狀；②礦體埋藏深度及含礦地質(zhì)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)；③礦體與圍巖接觸關(guān)系及圍巖、礦體機(jī)械物理性質(zhì)；④礦石物質(zhì)成分及有用元素或礦物賦存狀態(tài);⑤礦石可綜合利用及無(wú)廢礦業(yè)的技術(shù)可行性;?礦石開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈的長(zhǎng)度和復(fù)雜度；⑦高附加值終端產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)潛力評(píng)價(jià)；⑧影響安全綠色開發(fā)利用的技術(shù)因素分析與評(píng)價(jià)。（5）環(huán)：是礦床勘查開發(fā)利用的環(huán)境因素，包括礦床勘查開發(fā)利用過(guò)程對(duì)天然和人工環(huán)境的擾動(dòng)，如對(duì)礦體所在地土壤、植被、生物、巖石、地形地貌等方面的破壞和影響程度，對(duì)礦產(chǎn)開發(fā)地區(qū)人工設(shè)施的影響。如“三廢”排放量及對(duì)環(huán)境污染途徑及程度評(píng)價(jià)，綠色勘查及綠色礦業(yè)的主要措施及可行性評(píng)價(jià)，“三廢”再利用及循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛力評(píng)價(jià)，“生態(tài)保護(hù)第一，尊重群眾意愿”原則的實(shí)現(xiàn)及綠色礦山標(biāo)準(zhǔn)和制度的落實(shí)難點(diǎn)與措施，礦山地質(zhì)環(huán)境治理與礦區(qū)土地復(fù)墾等外部性工作量估計(jì)及資金需求，礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)及恢復(fù)治理技術(shù)的獲取和掌握能力評(píng)價(jià)等。4.3 實(shí)現(xiàn)勘查評(píng)價(jià)定量化的方法與途徑 礦產(chǎn)勘查方法多種多樣，地物化遙鉆等方法繁多，但從查明礦床或礦體各種主要特征的需要視角來(lái)看，基本上可歸結(jié)為三大類型方法：（1）查明外部特征的剖面法；（2）查明內(nèi)部特征的取樣法及（3）查明礦床價(jià)值的評(píng)價(jià)法，因此，十字訣中的“線、面、體、度、率”就是這三大類方法的具體實(shí)施和取得相關(guān)信息的載體。（1）線：線是一維的觀測(cè)法，可以在任何地方根據(jù)任務(wù)需要布置一維的觀測(cè)線，可以長(zhǎng)短不同，內(nèi)容不同，例如可以是地質(zhì)路線，物探測(cè)線，化探測(cè)線，也可以是垂直的、水平的或傾斜的鉆孔及伴隨各種錄井，當(dāng)然也可能是一維的各種探礦坑道及相應(yīng)編錄，測(cè)線布置一般是垂直地質(zhì)體，如地層或礦體的走向，也就是說(shuō)，要力圖沿地質(zhì)體的最大變化方向布置，以便盡可能揭示最多的變化特征。沿觀測(cè)線可以采取各種樣品，進(jìn)行各種儀器測(cè)量，從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。沿觀測(cè)線的觀測(cè)可以是連續(xù)的，也可以是離散的，后者是在線上布置一定的觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)可以是等距的，也可以是有重點(diǎn)的，觀測(cè)點(diǎn)的間距取決于地質(zhì)體的變化性質(zhì)和變化程度，其合理密度與間距以能控制地質(zhì)體的變化性為準(zhǔn)則，不同觀測(cè)線之間的距離也取決于地質(zhì)體變化性的大小，當(dāng)然，觀測(cè)點(diǎn)或線距的合理確定還取決于對(duì)觀測(cè)或研究精度或程度的要求。因此，觀測(cè)點(diǎn)的合理密度及間距取決于被觀測(cè)地質(zhì)體的變異度，以及對(duì)工作要求達(dá)到的精度和程度。（2）面：是二維的觀測(cè)方法。對(duì)地質(zhì)體可以進(jìn)行不同方向，不同間距，不同類型的剖面觀測(cè)，通過(guò)二維空間的剖面觀察或度量，可以更多地和有效地了解地質(zhì)體規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及質(zhì)量的變化，獲取更多的信息。剖面法是查明地質(zhì)體外部特征的基本方法。二維剖面的構(gòu)置是以一維路線觀察為基礎(chǔ)或以路線上的觀測(cè)點(diǎn)之信息為基礎(chǔ)，如地質(zhì)剖面圖，礦床的勘探線剖面圖，水平中段平面圖，礦體縱投影圖，各種平面投影圖等。二維剖面是以點(diǎn)線觀測(cè)信息為依據(jù)通過(guò)內(nèi)插外推進(jìn)行連接而構(gòu)成的。因此，剖面圖的精度取決于地質(zhì)體的變化程度和觀測(cè)點(diǎn)的密度和間距，例如，勘探線剖面是通過(guò)線上布置的鉆孔所揭露的礦體和其他地質(zhì)體的界面進(jìn)行連接而成，由于地質(zhì)體的變化和復(fù)雜程度不同，鉆孔間距疏密不同，內(nèi)插和外推可能是單方案的簡(jiǎn)單連接，也可能是多方案的不同連接，這就使二維剖面的精度和可靠性有很大不同，物化探剖面同樣可能由于這些原因而具有不同程度的不確定性。二維剖面的合理間距確定也與上述點(diǎn)距線距之原則相同。（3）體：這是三維主體信息獲取的方法，根據(jù)點(diǎn)、線、面的信息建立三維主體模型，三維模型可以是連續(xù)型模型，也可以是離散型模型，后一種模型其地質(zhì)界線是簡(jiǎn)單的直線，分割或聯(lián)接，而不是連續(xù)的自然邊界，例如根據(jù)不同的時(shí)代巖性特征及構(gòu)造特征劃分為不同的地質(zhì)塊體或構(gòu)造層，構(gòu)建立體模型不僅是地質(zhì)研究的需要，也是礦床儲(chǔ)量計(jì)算的需要，建立體模型也是為后續(xù)的礦床開采提供重要信息，為確定合理開采方法等的需要，而比較評(píng)價(jià)是礦床勘查三大方法之一，所以具有綜合性和總括性的重要意義。對(duì)于礦石與圍巖無(wú)明顯邊界的礦床，例如一些細(xì)脈浸染型或網(wǎng)脈狀礦床，必須通過(guò)取樣根據(jù)所確定的工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行圈定，在這種情況下，礦體規(guī)模大小和內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度取決于工業(yè)指標(biāo)的高低。（4）度：與礦產(chǎn)勘查定量預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)相關(guān)的“度”，主要有豐度：元素豐度法是礦產(chǎn)資源量估計(jì)方法之一，元素豐度大多與元素形成礦床的儲(chǔ)量規(guī)模成正比。勘查難易程度：是劃分勘探類型的主要依據(jù)；勘查精度：通常以儲(chǔ)量級(jí)別加以表述；勘查程度：通常以勘查階段加以表述。成礦有利度：可作為確定成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)區(qū)的依據(jù)，通過(guò)對(duì)成礦控制因素及找礦標(biāo)志研究而建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算而獲取有利度值。礦產(chǎn)稀缺度：這是取決于礦產(chǎn)的重要性和資源的可供性雙重因素，對(duì)于重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)而又供應(yīng)不足的資源，其稀缺度最高，供應(yīng)不足可由于市場(chǎng)因素，也可由于自然因素造成。成礦因素或找礦標(biāo)志的信息度：這是對(duì)各種控礦因素及找礦標(biāo)志對(duì)指導(dǎo)成礦預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)的重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)。可信度：由于成礦觀測(cè)與評(píng)價(jià)諸多因素的不確定性，預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)結(jié)果也具有不同程度的不確定性，因此，對(duì)勘查結(jié)果要給出可信度評(píng)價(jià)。（5）率：這是在礦產(chǎn)勘查中需定量評(píng)價(jià)的許多因素和指標(biāo)，含礦率有線、面、體含礦率。見礦率包括各種勘查工程見礦率；回采率包括不同采礦方法及礦石礦體特征影響；回收率包括礦石物質(zhì)成分，賦存狀態(tài)，物化性質(zhì)影響等；綜合利用率系指礦石有用組分及可綜合利用性；勘查成功概率包括各種可能勘查結(jié)果的概率分布。4.4 綜合定量勘查評(píng)價(jià) 綜合定量勘查評(píng)價(jià)，即數(shù)字找礦是通過(guò)建立數(shù)字找礦模型實(shí)現(xiàn)的。礦床及其周圍局部和區(qū)域的地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)以及遙感地質(zhì)等勘查信息構(gòu)成認(rèn)識(shí)成礦規(guī)律和資源潛力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。數(shù)字找礦首先涉及以建立綜合信息找礦概念模型為基礎(chǔ)的地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理以及遙感地質(zhì)等單學(xué)科異常信息的提取，然后通過(guò)對(duì)多學(xué)科異常信息的集成，應(yīng)用集成的多學(xué)科信息（綜合信息）建立數(shù)字找礦模型，最后借助于數(shù)字找礦模型定量圈定找礦靶區(qū)，評(píng)價(jià)資源潛力（圖9）。數(shù)字找礦模型是控礦因素與找礦標(biāo)志的定量表達(dá)。在綜合信息找礦模型中，蝕變礦化信息是基礎(chǔ)，地球物理信息、地球化學(xué)以及遙感信息從控礦因素定量化角度能夠?qū)ΦV床模型提供某些約束，以減少其不確定性。但這些信息作為對(duì)礦床物理和化學(xué)性質(zhì)的補(bǔ)充描述，必須與已知典型礦床的成礦環(huán)境、成礦過(guò)程和礦床本身的組構(gòu)組分盡可能具有一致性。這樣建立的綜合致礦信息找礦模型不僅能夠更全面地刻畫礦床形成和分布的復(fù)雜性規(guī)律，而且能夠克服應(yīng)用單一致礦信息實(shí)施成礦預(yù)測(cè)的不確定性，從而提高找礦效率。空間數(shù)據(jù)分析包括一系列有助于描述、理解和預(yù)測(cè)地質(zhì)體空間分布模式和地質(zhì)體空間組合規(guī)律以及相互間內(nèi)在聯(lián)系的活動(dòng)。在GIS中模擬是發(fā)現(xiàn)、描述和預(yù)測(cè)空間現(xiàn)象等分析過(guò)程的重要組成部分，綜合致礦信息找礦模式雖然不能了解地質(zhì)異常事件發(fā)生、發(fā)展、演化的全部過(guò)程，但它為刻畫這種過(guò)程以及成礦地質(zhì)事件與礦床之間的關(guān)系提供一個(gè)理想化的框架，且有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)事件及其產(chǎn)物之間的內(nèi)在聯(lián)系，為預(yù)測(cè)資源體奠定了理論基礎(chǔ)。
數(shù)字找礦模型的建立強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)“由地質(zhì)體（或礦產(chǎn)資源體）特征到空間地質(zhì)異常信息模型，再根據(jù)空間異常信息模型推斷地質(zhì)體（或礦產(chǎn)資源體）特征”。這一信息雙向轉(zhuǎn)換的重要意義，涉及多學(xué)科致礦異常信息提取、信息關(guān)聯(lián)、信息轉(zhuǎn)換和信息集成等一系列過(guò)程。基于綜合致礦信息數(shù)字找礦模型的找礦靶區(qū)定量評(píng)價(jià)，其中包括找礦概率模擬，基于證據(jù)權(quán)的成礦有利度定量評(píng)價(jià)，基于特征分析的成礦有利度定量評(píng)價(jià)。下面以個(gè)舊地區(qū)Sn-Cu多金屬找礦靶區(qū)定量圈定與評(píng)價(jià)為例闡述之。4.4.1 綜合致礦信息概念模型 個(gè)舊超大型Sn-Cu多金屬礦床位于揚(yáng)子地塊和華南地塊的結(jié)合部（圖10），紅河—哀牢山地幔隆起的北東側(cè)的次級(jí)個(gè)舊地幔隆起上，其礦化與晚白堊世花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。在地質(zhì)、重力、地球化學(xué)致礦信息提取的基礎(chǔ)上，建立了綜合致礦信息概念模型：（1）不同規(guī)模的SN和NW、NE以及EW走向斷裂系統(tǒng)，包括由它們引起的不同規(guī)模，不同類型和不同方向的線性和環(huán)形構(gòu)造。上述構(gòu)造不僅不同程度地控制容礦地層、侵入巖空間分布，也控制了各種類型Sn-Cu多金屬礦床（點(diǎn)）的空間分布；（2）三疊紀(jì)（個(gè)舊地區(qū)）和寒武—泥盆紀(jì)的碳酸鹽巖系（含玄武巖系）分別是個(gè)舊超大型Sn-Cu多金屬礦床和薄竹山地區(qū)白牛廠超大型A曠Pb-Zn礦床的主要容礦地層；（3）晚白堊世構(gòu)造巖漿作用是形成個(gè)舊—薄竹山礦集區(qū)花崗質(zhì)雜巖體及其相關(guān)內(nèi)生熱液礦床的必要條件。這些侵入體通常是高度分異的“I”型、“S”型以及“IS”型花崗質(zhì)巖石。環(huán)繞這些侵入體通常發(fā)育系列礦化；（4）具有濃度分帶的Pb-Cd-Ag-Zn-Sn-Mn-Cu-As元素組合異常，U-Th-Nb元素組合異常以及Au-Sb-元素組合異常是識(shí)別礦異常的重要標(biāo)志。綜合致礦地質(zhì)異常概念模型是選擇靶區(qū)變量的依據(jù)，是建立綜合致礦地質(zhì)異常有利度定量預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)。 
圖10 個(gè)舊—薄竹山礦集區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)分布
4.4.2 綜合致礦異常找礦靶區(qū)定量評(píng)價(jià)模型 基于綜合致礦異常找礦靶區(qū)概念模型，我們選擇下列3類11個(gè)變量作為資源預(yù)測(cè)變量：（1）地質(zhì)礦化變量：X1（Sn-Cu-W-Pb-Zn-Ag-Mn礦化），X2（晚白堊世花崗巖），X3（斷裂/褶皺），X4（三疊系／泥盆系／寒武系碳酸鹽巖地層）；（2）地球化學(xué)變量：X5（Pb-Cd-Ag-Zn-Sn-Mn-Cu-As組合異常），X6（W-Be-Bi-Cu-As-Sn組合異常），X7（U-Th-Nb組合異常），X8（Au-Sb組合異常）；（3）重力變量：X9[IMF1負(fù)異常（隱伏巖體）及環(huán)形正異常（蝕變帶）]，X10IMF2負(fù)異常（隱伏巖體）X11［ IMF3負(fù)異常（隱伏巖體）]。應(yīng)用特征分析方法建立的個(gè)舊—薄竹山礦集區(qū)成礦有利度方程為
4.4.3 臨界值確立與礦產(chǎn)資源體潛在地段圈定 根據(jù)方程（1）在計(jì)算研究區(qū)成礦有利度基礎(chǔ)上將樣品單元的成礦有利度值按0.1間隔劃分為9個(gè)數(shù)據(jù)組并分別計(jì)算每組數(shù)據(jù)的頻率以及它們的累積頻率（表1）。表1 個(gè)舊一薄竹山礦集區(qū)樣品單元成礦有利度頻率和累積頻率
根據(jù)累積頻率在正態(tài)概率格紙上繪制累積頻率分布圖，根據(jù)圖上的累積頻率分布點(diǎn)，可擬合成兩條斜率明顯不同的直線，分別代表兩個(gè)不同的母體，而兩條直線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值（0.80）可視為圈定成礦地質(zhì)單元的臨界值（圖11）。
圖11 個(gè)舊—薄竹山礦集區(qū)樣品單元成礦有利度累積頻率分布 以0.8為臨界值，共圈定各種規(guī)模的成礦地質(zhì)單元8處(圖12)。8處成礦地質(zhì)異常單元包括了本區(qū)所有已知的Sn-Cu多金屬礦床和Ag-Pb-Zn多金屬礦床，以及90%以上的礦點(diǎn)。
圖12 個(gè)舊一薄竹山礦集區(qū)Sn-Cu和Ag-Pb-Zn多金屬礦產(chǎn)資源體潛在地段分布
4.4.4 成礦概率估計(jì)
根據(jù)Pi值，可對(duì)找礦靶區(qū)進(jìn)行分級(jí)，并優(yōu)選出最佳找礦靶區(qū)。
4.4.5 礦產(chǎn)資源體潛在地段圈定與定量評(píng)價(jià) 根據(jù)公式（2）和（3）分別計(jì)算各靶區(qū)的找礦優(yōu)度和找礦概率（表2）。 表2 靶區(qū)找礦優(yōu)度及找礦概率
取0.10為臨界值，根據(jù)找礦概率把上述8處靶區(qū)分為兩級(jí)：這樣，屬于A級(jí)靶區(qū)的有（按Pi值大小排列）V、II、III、IV、VIII號(hào)5處靶區(qū)，其余（I、VII、VI號(hào)3處靶區(qū)）為B級(jí)靶區(qū)。其中V號(hào)靶區(qū)是個(gè)舊5大礦山所在的靶區(qū)。A級(jí)靶區(qū)是進(jìn)一步找尋Sn-Cu多金屬與Ag-Pb-Zn多金屬礦產(chǎn)資源體遠(yuǎn)景地段的首選靶區(qū)。5 總結(jié) 總之，礦產(chǎn)勘查是一項(xiàng)多階段的探測(cè)活動(dòng)。針對(duì)隱伏的和新類型超大型礦床，集“成礦背景、過(guò)程與勘查評(píng)價(jià)”于一體的找礦理念是礦產(chǎn)勘查成功的關(guān)鍵。我們根據(jù)地球成礦動(dòng)力學(xué)理論，將地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地質(zhì)異常區(qū)域（如板塊邊界）定義為找礦可行地段；在找礦可行地段內(nèi)，根據(jù)成礦系統(tǒng)理論，將成礦關(guān)鍵要素（源、運(yùn)、儲(chǔ)、蓋）發(fā)育的地段定義為找礦有利地段；在找礦有利地段內(nèi)，根據(jù)成礦系列理論，將可能出現(xiàn)礦床共生組合的地段定義為找礦遠(yuǎn)景地段。根據(jù)自組織成礦系統(tǒng)理論，一個(gè)礦集區(qū)內(nèi)，礦床規(guī)模-頻率冪律分布，奠定了多尺度聚焦找礦的理論基礎(chǔ)。地質(zhì)礦化單一信息的多解性和不確定性奠定應(yīng)用綜合致礦信息找礦的理論基礎(chǔ)。基于成礦系統(tǒng)和綜合致礦信息數(shù)字找礦模型的礦產(chǎn)勘查是從成礦的因果關(guān)系（本質(zhì)）和礦床與諸控礦因素的相關(guān)關(guān)系（現(xiàn)象）兩個(gè)方面確定可能礦化地段的最有效方法。超大型礦床找尋，上升至綜合地學(xué)學(xué)科水平，應(yīng)視為一種科學(xué)的探索。這種探索綜合來(lái)自地學(xué)各相關(guān)領(lǐng)域致礦大數(shù)據(jù)信息，然后將從這些信息中獲取的關(guān)鍵成礦過(guò)程和參數(shù)轉(zhuǎn)換為找礦的空間數(shù)據(jù)信息，根據(jù)選靶模型識(shí)別并確認(rèn)這些空間數(shù)據(jù)信息的存在，最后在全球、成礦省和礦化集中區(qū)尺度上圈定能夠定量排序的超大型礦床的找礦遠(yuǎn)景區(qū)(靶區(qū))。集“成礦背景、過(guò)程與勘查評(píng)價(jià)”于一體的找礦理念應(yīng)為未來(lái)的超大型礦床勘查奠定理論和方法學(xué)基礎(chǔ)，為應(yīng)用直接探測(cè)技術(shù)和方法探測(cè)礦床提供合理的工程勘查方案。博士生尚志和碩士朱旭清繪文中圖件，評(píng)審者提出諸多建設(shè)性改進(jìn)意見，在此表示感謝！謹(jǐn)以此文慶祝我國(guó)礦產(chǎn)勘查和數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科的開拓者趙鵬大院士90華誕！ 來(lái)源：地學(xué)前緣(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)；北京大學(xué))，第28卷第3期 2021年5月。
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