1 十七、十八世纪有关矿床及其成矿理论的发展

(1) 法国哲学家、自然科学家笛卡尔(Descrtes1596-1650) 是二元论者，具有唯物主义的自然观，发展了唯物主义思想。他在《哲学原理》中提出地球起源及内部构造假说，他认为地球有漫长的历史，最早是熔融体，后经冷却，披上硬壳；认为地球内部处于炽热高温气体，是火山喷发、大陆与海洋形成的动力。他的地球形成理论与成矿理论，更接近科学，他认为地壳下有空气与水，顺地壳断裂沉入深处，再经地壳运动上升至地表，矿脉就是来源于地球深处的含金属物质溶液和升华物质冷凝后在地壳裂隙中沉淀演化而成。

(2) 英国伍德沃德是洪积论者(J. Woodwara，1665-1728)。他利用牛顿力学的重力与浮力来解释洪水中的沉积过程，认为其中的物质，如金属、矿物等在最底层(按比重沉积)；并提出现在位于垂直地层裂隙中的金属全部来源于这些地层，经过地质作用，这些金属从地层中再迁移到裂隙中。

(3) 丹麦学者斯蒂诺(N. Steno，1638-1687) 的哲学思想是粒子论，他认为一切物质都是由粒子组成。地壳由结晶体与化石2种粒子组成，其差异是形成方式不同，结晶体是由外部沉积作用形成，地球内部的喷气作用是将谨慎从深部携带上升并在裂隙中沉淀。结晶体是由包围着它的岩石中渗透出来的物质形成的。他的这一论点，被认为是接近于矿床学中矿脉成因论的分泌说(Secretion theory)。在其所著《水晶》一书中论述了晶体产状，被誉为矿物学的分子论和原子论的先驱者。

(4) 1703年瑞典人贝希尔(Becher)、1925年汉克尔(Hckel)提出矿脉是地壳下“发酵作用”所产生的蒸气对矿物作用的产物，这一概念成为了矿床交代变质理论的“雏形”。1747年泽姆尔纳尔(Eimernanr)正式提出交代变质作用的观点，他将矿脉起源于各种溶液通过无数裂隙和孔洞渗透进入岩石，从而使岩石变成金属物质。1749年冯·奥普贝尔(Oppel)证实矿脉大多是断层、裂隙的充填物，而裂隙是在矿石沉积循环之前形成的。到1753年雷曼(Lehman)提出矿脉来自地球内部的喷气又穿过地壳上升而沉积的。

(5) 拉基乌斯(Lassing，1781) 和德利乌斯(Delins)等在1770~1773年提出扩散上升水概念。他们认为当热液从其经过的岩石时可溶解分散其中的金属微粒而形成含矿溶液，这实质是侧分泌和次生作用等成矿学说的萌芽。

侧分泌说(lateral secretion theory)是在18世纪末才形成的成矿理论。它认为构成矿床的物质是从围岩中淋滤出来的，而这种淋滤热液是源于大气降水的。值得提及的是20世纪50年代曾流行的新侧分泌理论，认为后生矿床物质来源并非都限于围岩，也可以是来自本地区的各类岩石，其成矿溶液也不完全依赖于大气降水，也可以是各种成因的热水(岩浆水和变质水)。

(6) 俄国科学家罗蒙诺索夫(M.B. Lomonocob，1711-1765) 于1736年赴德国学习冶金学和采矿，1739年进入德国矿业中心——弗莱堡矿业学院专攻采矿。他1736年发表了《冶金学与矿业原理》，1757年发表的《论金属是由于地球震荡而产生的》论著，受到广泛重视，特别是他的《论地层》，其中的第二章中论及煤矿层、金属及其矿脉成因，在第四章中论及矿物、岩石、金属矿床的成因，以及石油的生成等。

(7) 德国博物学家盖塔尔(J.E. Guettar，1715-1786) 于1746年发布的《矿物泥灰志》(Memoit et Carte Mineralogiqce)将岩石矿物分为砂砾带、泥灰石带、片岩带；在1780年出版的《法兰西矿物图志》一书中，详细阐述了法国岩石矿物的分布规律及其特征、成因等。他曾指出奥弗尼(奥芬涅)岩石与维苏威火山熔岩具有相似性，但他却认为二者具有不同的成因；他提出玄武岩是水溶液结晶形成的，但却否认了它是被火山岩融过的产物，表明他认识了玄武岩及其成因，但却做出了相反的论断。

(8) 法国地质学家、岩石学家狄马列(Nicholas Desmarest，1725-1815) 于1763~1769年间多次赴法国中部奥芬涅(Auvergne)及意大利专门考察火山活动。他对玄武岩的物质起源及奥芬涅火山发育史、火山流等进行了研究，他认为奥芬涅玄武岩为火山成因，这有力地纠正了盖塔尔玄武岩水成论说的错误观点。1774年由巴黎科学院出版的报告中论述了：① 奥芬涅地质的玄武岩性质；② 古代之玄武岩及各种岩石的自然史；③ 玄武岩学说史。

(9) 法国博物学家布丰(Georges Baffon，1707-1788) 于1792年发表了《自然史》(Natural History)，共十卷三编，其中第三编共5章，专门论述了矿物、矿脉及其成因。由于他在科学上的成就与贡献，巴黎御花园建造一座铜像，上面雋刻着：“献给和大自然一样伟大的天才”。

(10) 瑞典矿物学家克朗斯泰特(A.F.Cronsteat，1722-1765) 于1748年在矿区工作，他的研究集中于矿物学，1751年发现金属“镍”，他在《关于新型铁矿》一文中报告了“钨矿”的研究成果；他长期从事矿物内部结构的实验与测定工作，提出了新的矿物分类体系，纠正了早期矿物分类的错误；在《矿物学体系》一文中，他首先分出单矿物和矿物集合体组成的岩石中各种矿物的界限，被誉为“瑞典矿物学之父”。

(11) 德国矿物学家克拉普罗德(M.H.Klaproth，1743-1817)，以研究世界各国矿物而著称，他先后发现了锆(1789)、铀(1789)、钛(1792)、锶(1793)、铬(1797)、锑(1803) 等元素，对一些矿物的形成做过大量物化分析。

这一时期德国弗莱堡矿业学院吸引了各地有名望的地质矿床学家来讨论矿石成因，并多次举办各类矿床的、矿石与围岩关系的讨论会与实地考察，也曾多次掀起探讨矿石成因及其成矿理论的热潮。

(12) 苏格兰学者郝屯(Hutton，James，1726-1797) 1785年在苏格兰爱丁堡皇家学会宣读第一篇论文《地球理论》(Theory of Earth)，提出火成论学说，遭到质疑。1785~1788年他专程进行野外考察，充实其论点的论据，1795年他再次在学会上报告了经过实际论证的资料及得到充实后的火成论观点。他把地球内部“火”，看作为堆积物升出海面的原因和动力，这种“地下火”就是原始熔融物质受地下热力作用沿脉岩侵入的动力，比较确切地论证了岩浆岩是由高温岩浆冷却结晶而成，花岗岩、玄武岩、火成岩及其他类岩石都是“火成的”，是地球内部熔融体结晶而成，矿脉是由地壳下熔融物质上升到裂隙而成。他还把火成岩浆起源理论引入矿床学，断言金属矿物不溶于水，强调是“火成”的。他的这些论点，与德国维尔纳“水成论”相反，这在较长时间内未能得到公认，直到普雷菲尔的《地球理论的说明》发表之后，郝屯的火成论才得到学界的共识。

(13) 德国地质学家维尔纳(A.G. Werner，1750-1817) 是水成论学派的创建者，1774年发表《矿物和外部特征》，提出根据矿物外表形态进行矿物分类，1797年发表《新矿脉成因论》(Neue Theovie Von der Entstehurg der Gunge Fribery)。维尔纳在阐述矿脉成因时，首先摈弃了金属是在地壳内部形成的理念，竭力鼓吹矿脉是远古时代海洋下降渗透水所生成的理论。他认为原生层状岩石是化学沉淀作用在上覆沉积物均匀的压力作用下，以及沉淀在海中的岩石干燥的结果，岩石裂隙，后来水又淹没大洋，裂隙中沉淀着金属和其他充填古海的“地球溶液”。这种由上填充的方式来解释矿脉的生成，忽略了矿体向下尖灭的原理，理论上是不成立的。但由于他颇有名望和权威，又善于演讲，他的理论得到赞赏，而一时占据上风。从成矿理论发展史来说，他的水成论论点阻碍了成矿理论的发展，直到水成论学派及其理论在与火成论的论战失败后而告终。

2 19世纪的矿床学及其成矿理论的发展

19世纪地质学作为一门独立学科在理论体系与方法论上已趋形成，多数地质学史专家认为，经历了水成论与火成论的论战，灾变论与渐变论的论战，特别是莱伊尔的现实主义原则得到认可，《地质学原理》的问世是地质学的诞生标志，而作为地质学分支学科的矿床学及其成矿理论，也进入长足发展阶段。

(1) 美国地质学家麦克卢尔(Maclure William，1763-1840) 于1818年发表了《岩石成因研究》，1838年发表了《地球的家谱》。这些论文都是基于他在美国、俄国、印度等地十余年的地质考察中搜集与积累的资料撰成的，资料丰富，更富哲理性。文中反映出他支持拉马克进化论演化的观点，他主张有机和无机物质是渐变的，更倾向于岩石结晶成因学派，相信有玄武岩的存在；他还主张原始岩的多成因观点，也是最早“花岗岩化”概念的提示者。关于含贵金属岩脉成因，他主张岩流入侵，这与魏格纳的水溶液从地表向下充填裂缝的形成过程相反。

(2) 法国地质学家多布雷(Daoburee)、许奈勒尔(Scheere)以及著名法国地质学家埃利德·博蒙(Eie De Beaumant，1798-1874) 进一步阐述了成矿溶液与岩浆的关系。多布雷首先把实验方法引入矿床研究中，1841年他从二氯化锡中得到人造锡石，并推论：由深部生成的含水氟和硼的蒸汽为矿化剂沉淀出锡矿及其伴生矿物。后来他在总结地下水时提出热水溶液对矿床形成的作用。而博蒙1847年在《山脉构造的起源和成因》一文中提出，多数矿床是火成活动的一个相(阶段)，并强调热水溶液矿化作用，由于博蒙是当时地球收缩说的倡导者，他的热水溶液矿化论点很有影响。著名矿床学家托马斯·克鲁克(Tomas，Crook)对他曾有过高度评价，说他把水蒸气作为火山活动的重要特征，金属矿脉是火成成因所产生的热水在裂隙壁积聚形成的，他把这种矿脉与熔融条件下贯入的岩脉加以区别。他列举出基性火成岩中磁铁矿和铬铁矿的矿脉状况，认为这是侵入体冷却结晶的结果。因而博蒙明确的论断出多种矿床与成岩的亲缘关系，也就是说，有些矿床是岩浆结晶时分解作用的产物，而有些矿床则是火成侵入体向上移动时，由热的水溶出物质形成的。博蒙应该是矿床形成理论的缔造者，一段时间内有些地质矿床学家虽然支持这一论点，但博蒙的论点在当时实际上没得到充分的重视，甚或被忽视而遗忘了。

(3) 1844年、1856年弗涅尔(Four)和贝尔特(Belt，1861) 提出许多矿床中的矿脉的是熔融状态下岩浆贯入的结果，这实质是1923年斯帕尔(Spurr)提出“岩浆论”的渊源；贝尔特还认为水在降低石英类矿物的“液化”温度方面有重要作用的。

(4) 1847年本森提出汽化热液喷出理论(pneumato-hydro thermal deposit)，他把各种来源的气水溶液矿床划分为高、中、低温矿床，而溶液的来源则分为岩浆的、变质的及花岗岩化多种类型。

(5) 1859年德国范·科塔(Von Kotta)在弗莱堡矿业学院发表了一篇有关矿床的论文，文中就矿床的品位、特征、结构构造做了阐述，并列举了一些著名的矿区；同时他还审慎地分析了矿物成因的各种理论，他认为没有一种成矿理论能够适用于一切矿床。他写到：“因此，矿床的形成是……多种多样的；…似乎总是与相邻的火成岩的喷发有关。在地球的岩浆流体内部的局部反应，造成一些裂隙，并迫使火成流体物质进入裂隙，而在另一些裂隙内则产生气体喷射和升华作用；这一作用长期推动热水循环，……使溶解的物质在中心沉淀下来…代替原有物质。”他提出：大多数矿床是深部火成活动的产物。矿物的分带，是因为沉积时的温度、压力及表层风化作用的制约，他的这些论点在经济地质学理论中曾产生过深远影响。

(6) 德国地质学家查理-斯托夫·比朔夫(C.G.Bischof11，1792-1890) 长期致力于研究地质过程中的化学变化，尤其是地球化学及与地球形成有关的热力学研究，并最早把化学原理引入矿床成因研究中。他提出的“雨水”也被表层岩石内矿脉渗染所证实。他在《化学地质和物理地质学教程》一书中，也强调在矿床及其成因研究要运用化学原理，要重视地表水的矿化作用。他的这一观点，奠定了侧分泌理论的基础，得到美国亨特(T.S. Hunt)的鼎力支持。1861年亨特提出沉积层中的金属经过变质作用可被溶液溶出并转入地层裂隙中形成矿脉，德国的G.桑德贝格在《矿脉研究》一文中进行了论证支持。他在1882年提出2个论点：一是矿脉中矿石与围岩对应，二是围岩中有金属痕迹，并认为雨水将这些成分从围岩中分解出来并沉积在裂隙中。英国的菲利浦(A. Phlips)在1875年也提出过与比朔夫相同的论点。1886年艾孟斯(S.F. Emmons)就地表水周围岩石中浸滤出金属这一现象，解释了科罗拉多Lleadvilee矿床成因，他曾被认为是分泌学说的创建者之一。总体来说，这一时期侧分泌学说达到一个高潮。后来艾孟斯在金属矿床成因方面曾提出金属矿床是变质成因的论点，以及矿床成因分带理论等，都在世纪之交受到极大关注。

(7) 1884年俄国岩石学家F.U.列文生-列星格(1961-1939) 在研究球粒玄武岩时，就岩浆形成、岩石成因过程中强调了物理化学作用。他在博士论文《关于与中部高加索火成岩研究有关的理论岩石学的探讨》中，提出了岩石成因的同源岩浆液态分异假说，坚持主张有2种原始岩浆：即花岗岩浆与玄武岩浆；同时提出除岩浆分异外，还有岩浆液态分异作用。1888年他提出“岩系理论”，并根据物理化学原理与方法阐明了“岩石成因论”理论概念，首次制定了“岩石化学分类方案”。这些理论，在当时有益于解决岩浆作用、金属矿床成因及其分类等悬而未解的问题。1936年他的《岩石学史概论》表明了他是一位经典的岩石发生史学家，他把岩石发展史划分为3个阶段：显微镜出现前期(1870年前)，利用显微镜时期，使用显微镜后期(19世纪末叶)，他发展了显微镜岩石学这一学科，创立了列文生-列星格岩石化学学派。

(8) 1893年波斯普尼(Pospuny)再次提出矿床的形成与火成岩有密切关系的论题。这一时期，矿床学及其成矿理论可大致分为三大体系：一是主张下降溶液成矿理论，二是力主岩浆上升成矿理论，三是侧分泌理论。到1888年力主侧分泌学说的巴蒂拉(Patira)，狄·洛奈(de Launay)等人的论点在上升成矿理论的强大攻击下，似乎已失去了理论阵地。

19世纪后期，由于矿业的大发展，矿床学及其成矿理论的研究日益深入，涌现出新的方法，意大利学者S.布莱斯勒克提出地壳内熔融物中一些金属元素，会由于物理化学性质、比重、亲和力等因素的不同而相对聚集，或者分离。这一新论点，成了早期岩浆分异学说的理论基础(岩浆分异学说)。

(9) 德国的范·科塔早就提出，许多矿床是经过完全不同的过程形成的。矿床的形成必须具备三大因素：成矿元素的来源及其迁移机制和成因模式，驱动这些作用能量的外部来源是成矿机制的核心。

(10) 美国沉积学家巴蕾尔(Barrell Joseph，1869-1919) 敢于冲破传统理论，提出沉积岩中有相当大部分是陆相河流成因和风成的新论点。

(11) 美国地质学家杜顿(Dutton Clarence Eduwar，1841-1912) 曾提出：岩浆演化是放射性元素衰变时释放出的热量引起火山活动、地壳上升与下降、扭曲与褶皱，还提出上覆岩层压力迫使熔融岩浆涌出地表，是“地壳均衡假说”术语及其理论概念的提出者。

(12) 英国构造地质学家兰姆赛最早提出地质构造对矿化作用的控制论点。他是形变构造学的倡导者，不但完善了形变构造的几何学研究，而且对阿尔匹斯造山运动，特别是对叠加构造和推覆构造的研究，对矿床研究都有影响与贡献。

19世纪末，特别是在中国晚清时，洋务运动兴起，对近代科学技术有所希求。1872年满清政府分四批派出120名幼童赴美留学，学习现代科学技术，而到1881年突然中途召回，其中有15人是学习地质矿业的，诸如：邝荣光(1863-1965) 曾就读于美国拉法耶学院；吴仰曾(1863-1939) 曾就读于美国哥伦比亚大学，专攻地质矿业，1886年就读于英国皇家工程学院，专攻矿冶和探矿技术，1890年学成归国，开创中国近代地质矿冶工作。他曾在开平煤矿任总工程师，1895年派往南京进行煤、铜矿的勘探开发工作，1897年被派到浙江进行地质矿产勘查，特别是在湖北大冶龙角山勘探银矿获得成功，是用近代科学方法进行冶炼的开创者。虽然中国当时的地质矿业远落后于西方先进国家，更谈不上成矿理论，但邝荣光、吴仰曾等的启蒙开创性工作，笔者认为他们的贡献是中国地质矿业开拓发展史上光辉的一页，应载入史册。

1899年美国人安德逊的《求矿指南》译成中文出版，是中国出版的第一部有关矿床学及其成因理论的著述。

(未完待续)