编者按: 矿床学及其成矿理论发展简史(四)吴凤鸣编者按:本刊自2017年第2期起,在“科海钩沉”栏目连续刊发了吴凤鸣先生的《矿床学及其成矿理论发展简史》一文的1-5节,受到了广泛好评。本期将刊发该文的第6节“20世纪矿床学及其成矿理论的繁盛时期”,以飨读者。吴凤鸣先生是科学出版社资深编审和地质学史专家,曾在中国科学院研究生院有关研究所主讲地质学史。80年代后出任“全国自然科学名词审定委员会”专职副主任。本文是他在多年讲稿基础上,近年来又经补充、修订而成。文章系统收集了矿床学发展史的国内外资料,以近似编年史方式较完整地覆盖了自史前远古时期至20世纪的矿床学发展重要事件,并具鲜明的作者观点。
19世纪末,矿床学及其成矿理论仍然可归纳为3大理论学派:一是下降溶液成矿学派,二是上升溶液成矿学派,三是侧分泌学派。三大学派在相互探讨中有力地推动了学科的发展,其中侧分泌学派的帕蒂拉(Patira),狄·洛奈(De,Lauhay)等人的观点,在“上升派”的攻击下,已有失去理论阵地的趋势。1893年波斯普尼曾再度集中在矿床与火成岩密切相关的论题上来,然而1901年肯普、韦德等(1903)则力主矿化溶液火成成因理论,影响很大。这些史料反映出这一时期矿床学的理论基础(原理、原则及其方法论)似乎还不够成熟,虽然总结了相当有成效的矿床实例,但作为一门独立学科,有些立论还比较薄弱,特别是流行的理论与学说,还未得到更多学者的认同。
20世纪二三十年代出现的经济地质学,是融合于19世纪末叶欧美学者的思想产物,但它取源于两大因素:一是北美学派,它以1905年创刊《经济地质》期刊为标志;其次是欧洲学派,以狄·洛奈1913年提出的“metallogeny”术语概念为标志,在法国赋予其成矿理论内涵。“Gitology”是法国地质研究学会倡导并提出的,是代表了地质和描述分类更为自然的方法。20年代后矿床分类体系发生很大的变化,各家有不同的分类系统,或描述性的,或成因上的,有内在的,也有外在的,可以说是异彩纷呈,不同论点一时也难以达成共识。
西方学者认为,从经济地质学过渡到矿床地质学,从描述阶段演变而进入矿床成因更深层次的理解阶段,矿床类型实例增多,分类系统逐步完善,加之测试分析方法的进步,有条件认识到矿床的时空分布与构造之间的制约关系,得以探索成矿元素的来源、迁移和沉积作用,加深了对成矿机制的了解,并使矿床学作为一个门独立学科的逻辑理论条件已趋向于成熟。
1900年,洛奈发现矿脉重矿物组分向下分带后,1905年提出“成矿系列”概念,认为某一成矿带是在成因上有联系的多种矿床组合,如与火山活动有关的中深成到浅成,以至地表成因的一系列铁、铜等的矿床组合。
1901年英国地质构造学家蓝塞姆等人确认了构造控制矿化作用,由于他是形变构造地质学的倡导人,完善了形变构造的几何学理论,对阿尔匹斯造山运动及其对成矿的控制作用,特别是对叠加构造和推覆构造研究多有贡献,构造理论对成矿控制及其找矿具有实际指导意义。
1901年美国地质学家范海斯(Van Hise Rienora,1857~1918)最早使用岩石显微镜来研究结晶岩,并定量解释了一些复杂的地质现象。他在确定前寒武纪岩石组分及剖析变质地质过程中,提出新观点:“大气水下渗加热再上升成矿理论”,他认为:岩浆水在成矿中作用较小,大多数矿床是借助地表水产生的,地表水向下渗入地球深部变成热水,使金属从岩石中溶解出来,然后上升、在裂隙或孔洞中沉积。这一理论有力地支持了比朔夫提出的侧分泌学说。1904年美国著名矿床学家艾孟斯(S.F.Emmons)是分泌学说的创建者之一,后来在金属矿床成因方面颇有影响,他曾提出过金属矿床是接触变质成因的观点以及矿床分带理论,他的名著《金属矿床学说》及《近代金属矿床学演化》(1909)有力地奠定了矿床学及其成矿理论基础。
挪威矿物岩石学家沃格特(H.L.Vogt,1858-1932) 1903年提出岩浆结晶溶解理论,第一次注意到矿物间的关系及其对共结关系的依赖性。1903~1905年发表两卷集《硅熔体》,系统阐述了岩浆分异中主要作用是结晶作用,而控制火成岩发展的主要是物理化学规律。他从博蒙的理论研究着手,运用物理化学及其原理深入研究了上升热液的起源,并根据野外对磁铁矿、铬、镍、黄铁矿等的观察与研究做出论断,认为一些物质是经过岩浆分异作用,从其岩浆源衍生出来的火成贯入物质。他在结论中说,热的矿化水同样也是由岩浆分异衍生出来的,因而他将岩浆分异作用视为矿石的形成过程:(1)矿石的分结和贯入,(2)矿化的气体和蒸发,(3)热的矿化水。这些过程早已做过系统研究,并得到实验证实。沃格特的论断也奠定了当代矿床学及其成矿理论的基础。他曾严厉地批评CIPW 4人的岩石分类法,重新审视自己也曾主张过的黄铁矿硫化物矿床是沉积成因的观点,后来他从同生成因理论出发,转变为再生成因观点,1910~1912年发表的《有用矿物和岩石矿床学》被誉为矿床地质学不朽之作。其人也被誉为现代物理化学岩石学之父。
1906年,中国近代地质先驱鲁迅和顾琅发表《中国矿产志》,这是综合介绍中国地质矿产的最早的文献。
1906年肯普、林格伦(Lind ̄gren,Waldemar,1860~1939)与蓝塞姆共同论述矿床的蚀变作用;1907年林格伦最早提出矿床成因分类后,陆续完善;到1913年林格伦出版了名著《Mineral Deposits》(金属矿床学),创立了科学的矿床分类系统,这是对矿床成因理论一次突破。他把金属矿床分为岩浆分凝矿床、接触变质矿床、伟晶岩脉矿床、热液矿床(高中浅热液)及沉积矿床。林格伦完善了自己的矿床分类系统,最受称赞的是他提出的“岩浆热液学说”,占据了相当长的统治地位,特别是在1933年《金属矿床学》第4版出版、《经济地质学》出版,有力地推动了金属矿床学及其成矿理论的发展的成熟。
1909年中国矿冶地质学家王宠佑(1878~1958)用英文发表了《锑矿》《Antimony》第一版(London:CharslesGrffin & co,ltd.),1919和1952又先后出版第二版及第三版。这是国际上第一本有关锑矿的权威专著,因而作者被誉为“锑矿大王”(Antimony King),该书系统而全面地论述了锑矿的历史、性质、地质、冶金、分析和经济评价等。留美幼童邝荣光(1863-1965,曾就读于美国拉法耶学院,专攻地质矿产),1881年回国,1905年担任直隶矿政调查局探矿师,在华北地区进行了大量地质矿产调查工作,1910年发表了中国学者自己编绘的第一幅彩色地质图《直隶矿产图》,图上精确地标示出煤、铁、铜、铅、银、金等9种矿产的分布。
1910年苏联著名地球化学家维尔纳兹基(B.N. Bepnatck,1863-1945)进行镭矿和铀矿产勘查和地球化学研究,1922年成立国家镭学研究所并担任所长。1910年他提出“同形混合物”(isomorphous mixture)概念,来代替矿物学中的“类质同象”概念,他认为大部分矿物都是同形混合物,因为化学元素系列在自然界中有着结合的、化学公式上的类质同形混合系列达200个之多,这些元素在一定条件下在矿物形成时可以相互交替。1925年他发表《地壳矿物史》一书,书中阐述了造成矿物成因及其共生地球化学反应条件,研究矿物在各种不同的地质圈的变化因素。此外,他在分散与稀有元素、放射性元素、有机地球化学等方面他都做出了杰出贡献。
1912~1914年苏联地球化学家A.E.费尔斯曼在乌拉尔矿区研究的基础上,就矿物成因及其相关理论问题,伟晶岩与各类宝石矿床的关系进行了系统阐述。1920~1923年他揭开了苏联希宾苔原及其磷灰石矿床的地质之谜,1923~1925年发表了镭素矿床的地表风化过程和成因特性的论断,从而拉开了苏联镭素矿床及稀有元素矿床研究的帷幕,1930年解决了蒙契苔原硫化铜矿床和镍矿床成因及多种矿产的开采地质问题。由于他在矿床勘探及成矿理论上的贡献,得到了国家的多次嘉奖。其代表作是《伟晶岩及其科学与应用上的意义》(第一卷1931,第二卷1932,第三卷1949)。
1913~1918年德国著名矿床学家施奈德宏(Schneiderhohn Hans,1887-1962)研制出矿石显微镜,并用于研究原生矿物含量及其与次生富集作用的关系,他发现了“Rosa”(“锗石”)这种不寻常的硫化矿物,提出的“硫循环”理论曾引起热烈讨论。他对热液矿床成矿理论也有独到的观点,并用于解释矿床成因。他的《矿床学教程》(1944)、《地球上的矿床》(1961)以及《早期结晶金属矿床》(1958)多次再版,被译成多种文字,影响深远。
1914年中国学者王汝淮(1870-?)自英国学成归国后撰写了《矿学真銓》,经过三年审稿,于1917年出版,这是中国第一部有关矿床学及其成理论的著述。
1919年中国著名地质学家翁文灏发表《中国矿产志略》,对矿床学及中国金属矿产地质进行了概述;1920他发表《中国矿产区域论》,这是中国早期探讨成矿理论的第一篇论文。论文探讨了中国南部金属矿产的分带理论,论述了云南锡矿与花岗岩之关系,汞矿常远离花岗岩,扬子江以南可划分为锡带、铅锌铜带、锑带和汞带,从而提出岩浆岩成矿专属性的论点,并附分带图。同年中国地质创建人丁文江(1887~1936)发表《中国之矿产》,揭开了中国矿产的调查与研究。
1923年斯帕尔提出矿浆论,拉斯塔尔论述了成矿带概念。
瑞士著名矿物学家、地球化学家,尼格里(Nigli,Paul,1888-1953)是公认的苏黎世学派的代表人物之一,在金属矿床成因和岩浆作用理论研究方面,颇有影响,他利用物理化学原理来解释矿床中的矿物共生规律,特别强调挥发分对岩浆中金属聚集作用。1924年他发表《变质岩》一书,强调区域变质、动力变质和热力变质,而否认热液变质和接触变质作用,曾受到英国剑桥大学岩石学家哈克(A.Harker,1859-1939)尖锐的批评。哈克是在火成岩成因研究上自成体系,并在火成杂岩研究方面有重大突破,他力主岩浆是按多成分溶液规律结晶,各类火成岩是通过岩浆结晶分异作用形成的,早在1909年发表的《火成岩的发展史》是其代表性论著。
1926年翁文灏发表《中国煤炭的分类》,1927年在研究砷矿物中提出中国华南“成矿系列理论”,1933年发表《中国煤炭资源新评价》。
1932年毛赫(A.Maucher)发现并论证了德国变质多金属硫化物矿床的层控矿床特征,从此拉开了近代层控矿床研究的序幕,在矿床学及其成矿理论上增加了一个新的成矿类型。层控矿床的兴起,构成了对岩浆热液成矿理论的挑战,历经20年的论战,相当一部分矿床学家进入这一理论研究行列,使新理论日臻完善。如中国著名矿床地球化学家涂光炽院士于20世纪六七十年代在中国发起专项《层控矿床与时控矿床研究》,获得突破性成就,出版了4卷专著《中国层控矿床地球化学》,该书总结了中国找寻一批大中型多金属矿床的研究成果,丰富了层控矿床理论内涵,为中国层控矿床研究奠定了基础。
1925~1935年挪威籍瑞士地球化学家V.M.戈尔德施密特(Goldschmidt,1888-1947)最早从事稀有金属(镓、铍、鍺等)及碱金属硼、砷、铬等的研究,提出了岩石矿物中多数元素的分布规律,发现了控制矿物中微量元素分布的规律;他的地球化学思想就建立在这些理论基础上,如他把晶体化学规律融入地球化学理论中,对地壳中的元素进行地球化学分类,并依据元素组合而创立地球分层理论:亲铁元素集中于地核中心,亲石元素在地壳外层。他用物理化学方法研究变质岩的矿物共生规律,提出“矿物相律”概念,奠定了变质岩的物理化学研究基础。他著述丰厚,《地球化学》(1954,中译本,1958)是其代表作。
中国著名矿床学家孟宪民(1900-1969),1925年赴美留学,就读于麻省理工学院,师从矿床大师林格伦,1927年回国,一直从事中国矿床学研究,特别是对金属矿床多有造诣。早期他对云南东川铜矿、个旧锡矿做过系统调查与研究,奠定了矿床成因理论基础,对花岗岩成因理论也有独道见地。他在中国最早提出层控矿床理论,是中国同生成矿理论学派的先驱者,著有《矿床分类与成矿作用》、《若干金属矿床的勘探总结》等专著。
1930年翁文灏发表《中国金属矿床生成之时代》。该书划分出震旦纪前之矿床生成,古生代矿床生成,中生代矿床生成。他之前还发表了《金属矿床分布规律》(1926)。
1933年前苏联著名岩石学家、金属矿床学家A.N.查瓦里茨基(1884-1952)院士,在苏联科学院重新审核南乌拉尔地区黄铜矿床以及外贝加尔湖区同类矿床时,认识到对这些矿床成因认识上有概念性错误,明确指出这些矿床的形成与喷出岩杂岩体有成因关系,否定了原定的与斜长花岗岩侵入杂岩体有关的结论。在大量实际地质资料基础上,他创立了“金属矿床的喷出岩杂岩体成因假说”,并用于指导同类地区的找矿勘探,为国家建设新的矿产基地作出了贡献。
查瓦里茨基一直在乌拉尔、高加索、外贝加尔等地区从事金属矿床的勘探与研究工作,对磁铁矿床、黄铜矿床、铜矿床、稀有金属矿床,及其他有用矿床都有系统的研究,在岩石学、岩石成因理论、超基性岩、喷出岩、深成岩,金属矿床及其围岩形变,都有很深的造诣,特别是在岩石化学方面的贡献非常突出,以他1944年发表的《火成岩岩石化学概论》为代表,创立了一个新的学科。因为岩石化学理论对岩石成因的解决具有重要意义,新学科的建立有独到的贡献。他的金属矿床研究方向,一直坚持前苏联传统的金属矿床地质方向,其特点是在整体中紧密地把矿床研究与岩石学研究联系在一起,因为岩石及其成因上与矿石是统一的地质作用的结果,没有查明岩石的成因,就不可能解决矿石的成因。他强调探索矿床成因更要与研究区域整个的地史发展过程结合起来,才能确切了解矿床在时间与空间上形成规律,他的这些理论观点为苏联金属矿床学派的发展奠定了理论基础。他一生著述丰厚,《乌拉尔铜矿床地质概论》(1927,1929)是早期代表作,《伟晶岩形成物理化学过程的基本问题》(1944)代表晚期,而《火成岩岩石化学概论》(中译本,1962)是他最著名的论著。
中国地质矿床学家谢家荣(1898~1966) 1929年在德国柏林大学和弗莱堡大学留学期间,专研金属矿床学,深得著名矿床学家施奈德宏的指导与影响,回国后一直从事中国矿产地质研究。在他主持下发现了淮南八公山大媒田、安徽凤台磷矿、福建漳浦铝矿、南京栖霞山铅锌矿床、甘肃白银厂铜矿等,1936年发表的《中国经济地质学研究现状及其发展趋势》揭开了中国经济地质学研究的序幕。新中国成立后他在煤岩学、矿床学、石油地质学,特别是在建立金属矿床分类系统方面做出了重要贡献。1963年他提出按矿质的地幔、地壳、地表等不同成矿物质来源划分矿床类型的方案,得到了广泛运用与称赞。他著述颇丰,如《中国矿产时代及矿产区域》、《扬子江下游铁矿志》、《中国铁矿之分类》、《火山及活火山停积作用在中国几种矿床的意义》,尤以《中国矿床学》最享盛誉。
苏联著名矿床学家柯尔仁斯基(1899-1985)以研究金属矿床物质成分和矿物共生而闻名。1936年他提出扩散与渗滤交代作用。他主要的学术贡献是对矿物形成过程的物理化学分析,特别是变质作用、交代作用过程的物理化学分析和分带性。在矿物共生和自然系统热力学方面他也有独到见解,在金属矿床物质成分研究方面奠定了熔体结晶时酸-基性相互作用的原理。主要著述有《岩浆矿床学问题》(1955)、《交代作用分带性理论》(1969)等。
苏联矿床学家沃尔弗松(1907-) 1935年进入苏联科学院,从事稀有元素结晶化学以及地球化学研究,在中亚区矿床研究中取得成就,诸如:铅锌矿、铜矿、锑矿、钼矿等。1946年以一个多金属矿床的分布规律、构造和成因的研究论文,获得博士学位,从此便进入了矿床学领域的专题研究。他根据形变理论研究各种成因类型矿田构造的形成历史,提出成矿沉积的临界带概念,指出地壳上各部构造层中的矿床有各种不同的构造,解释了热液矿床多产于大断裂两侧裂隙的原因。他根据近矿围岩蚀变类型、矿液成分、温度、性质等,创立了热液矿床分类法,发表《研究热液矿床的问题》(1953),晚年发表《金属矿床的主要类型》(1975,1982),影响广泛。
1943年中国矿产地质学家王宠佑与李国钦博士合著《钨矿》(Tungsten,New York,Reinhol Publishing Co.1943,1947,1955),把中国钨矿研究推上了国际舞台。
1947年苏联矿床学家C.C.斯米尔诺夫〖老〗(Cmipnof)发表了著名的《岩浆成因的金属矿床理论现状》,代表了当时苏联岩浆成矿理论学派的观点。他早期专门研究乌拉尔型的铅锌矿床、黄玉矿床,鉴定过多种类型的多金属矿床,其中特别是发现东贝加尔地区各种类型多金属矿床。他鉴定出150种硫化矿床中的氧化物矿物,在大量野外与室内研究工作的基础上,他将该矿区划分为3个含矿带:多金属含矿带,锡钨含矿带,钼金含矿带。他的按矿床类型和成矿特征来综合评价矿床的方法,被誉为首创典型范例,受到称赞。他的多金属矿床成矿理论及其分类,不仅为苏联当时经济的发展提供了重要的矿产资源基地,也为整体经济地质学的发展做出了贡献。他一生著述甚多,其中《硫化矿床氧化带》是其代表作。
毕利宾(1901~1952)是在1944~1952年建立起的苏联矿床学派的奠基人之一,这一学派是以“年代-构造-建造学派”而闻名。他本人是从研究砂金矿床开始,逐步研究地壳中矿床分布规律,编制成第一幅苏联地槽发育期的内生成矿演化图。1955年在《成矿省与成矿期》一书中他提出成矿省与成矿带概念,并出版《砂矿地质基础》专著,在国内外享有盛誉;他所倡导的成矿期与成矿带理论,对推动矿床学及其成矿理论发展,具有深远影响。
苏联地球化学家、生物地球化学家A.维诺格拉多夫是从事有机质中稀有分散元素研究的学者,他提出了生物地球化学省概念和地球化学找矿法。在1950年发表的《土壤中稀有和分散化学元素地球化学》,厘定了主要岩类地球化学的平均成分,提出地球壳层形成的综合机制假说,创立了研究机制过程的物理化学理论。他晚年对大洋地球化学进行过系统研究,发表了《海洋有机质的化学和元素成分》(1935~1944,3卷)、《大洋的地球化学概论》(1967)等专著。
1953年古德贝尔格与施奈德宏(H.Schneiderhohn,1887~1962)分别提出与花岗岩有关的活化水矿化作用,以及再生溶液概念。1954年托匹茨发现与论断洋底有岩浆喷流-沉积混合矿床;1954年美国地球化学家布朗(Brown,1917-)提出痕量元素分析的中子活化法,并指出花岗岩中有三分之一钍以是微量矿物相形式赋存的,因而地球上所有花岗岩中所储能量原则上是可供人类无限使用的一种能源,著有《人类未来的挑战》(1954)专著。
1955年层控矿床理论大为流行,1956年J.D.李奇认为含矿流体为络合物真溶液,H.L.巴恩斯则通过实验提出了影响流体性质的4个主要变量:温度、压力、离子和活度。
1957年巴顿、埃里斯、克劳斯科普夫等分别用热力学参数计算了热水流体性质,并测定出岩浆气的成分。1957年德国矿床学家施奈德宏提出“再生矿床”理论,他早在1913~1918年就研究原生矿物含量及其与次生富集作用的关系,从而发现“锗石”,并提出“硫循环”理论引起热烈讨论。他的这一热液矿床形成观点,曾解释过许多矿床的成因,1944年出版的《矿床学教程》是其矿床学研究的综合成果。
苏联著名矿床学家别捷赫金(1897-1962)长期致力于研究各种成因类型的岩浆矿床、沉积矿床、变质矿床,早在1935年发表的《铂和铂族矿物》中,就提出新的成矿理论和研究矿石的新矿物学方法,从而为一门新的学科-“矿相学”的诞生与发展奠定了理论基础。1937年他在研究沉积锰矿形时提出相变规律,在苏联创建了“矿相学”(中译本,1975)这一新兴学科。1956年曾到中国讲学与学术交流。1955年发表《岩浆矿床学的主要问题》,提出矿石和热液的搬运和沉淀,介质氧化时成矿过程的化学作用、溶液中硫离子浓度的变化与还原势的关系等新观点,为此获得了前苏联的国家奖。
1957奈特(C.L. Knight)提出矿源层概念。而塔塔林诺夫是苏联非金属矿床学派的创始人,发表过《成矿分析原理》,他强调热液矿床分类应注重成矿深度,并主持编制了苏联首批成矿图。1958年奥夫特达尔(Oftedahl)提出火山喷气-沉积矿床。
1961年中国经济地质学倡导者、著名矿床学家谢家荣提出了一个新的矿床成因分类方案,其特点是以矿质来源与矿床形成为基本要素,他的新分类方案是在系统研究林格伦1906~1933年的矿床成因分类方案(以岩浆成因及岩浆分异为主的理论),尼格里1929年发表的矿床分类方案(火山-深成)以及施奈德宏1941年分类方案(矿石建造)的基础上形成的。
1963年洛夫林(T.S.Lovereng)提出“双成因矿床”,1964年阿姆斯特茨(A.C.Amstutz)提出“沉积-成岩-后生成矿”。1964年美国海洋学家迪茨(R.S.Ditz,1914-)是海底扩张理论的创建者,最早发现锰结核成为铜、镍和鈷矿来源的价值,他首先提出加拿大萨德伯里铜鎳矿床为陨石撞击成因。
1963年中国沉积矿床学家叶连俊(1913-2007)提出外生矿床陆源汲取成矿理论。1965年戴维森提出卤水成矿理论。1966~1967年德国岩石学家米勒(J.J.Miller))发表了《泥质沉积岩的成岩作用》。美国地球化学家怀特(D.E.White1)等先后开展了洋底与海滨矿化现象的调查与研究。1970年苏联地质矿床学家、地球化学家柯尔任斯基(1899-1985)提出交代分带理论。1972年斯坦顿(R.L.Stanton)创立矿石岩石学,认为矿石就是岩石。1973年吉尔德首先结合全球板块构造理论阐述成矿特征。1973年金(H.F.King)与克劳斯科普夫(K.B.Kraoskopf)提出“沉积-演化成矿理论”,1975年帕克在自己的地质实践中,认识到“热水”不一定与火成作用有关。
中国著名矿床学家王恒升(1901-2003),1933年在苏黎世大学从师尼格里大师,回国后一直从事金属矿床的教学与研究,20世纪60年代提出了铬铁矿多为岩浆晚期产物,是矿浆熔离经富集而成的理论,1976年发表《含铬铁矿基性岩体类型及其成矿规律》,后又对上述理论做了系统的补充与论证。1978年发表《岩浆液态重力分异及其在层状火成岩体上成岩成矿的意义》,晚年主编《中国铬铁矿的成因》获得国家奖。
中国著名矿床学家程裕淇(1912-2002)最早提出金属矿床成矿系列理论,有力地推动了中国成矿理论研究;晚年还创立了成矿规律与成矿预测学。
20世纪70年代中国地质学家张更(1896~1982)対四川裂缝气田打分叉井理论,获得成功。
近年来,地球化学方法特别是同位素方法,在探讨成矿元素来源方面起有决定作用。同位素年代学的发展,对成矿时代的确定拥有了更精确的参数,基本上解决了同生与后生成因理论的争端。关于矿床的空间分布,Routhier最先提出过矿床的带式分布规律的论断;在成矿期研究方面,苏联学者有过经典的研究,像著名矿床学家斯米尔诺夫院士将成矿期与造山幕联系起来,但由于各造山带之间各有不同,有的差别很大,也不能全面得到解释,2001年有的矿床学家试图用地幔行为的新观点来解释,认为周期性的地幔对流会影响整个地幔,迫使矿床在时代上的分布更加复杂化。由于地幔对流是不规则的,伴随着来自热点的地幔柱的深部热物质的突发性的抵达,引发大陆破裂。地幔源岩浆形成层状侵入体,会形成不同类型的金属矿床。
1976年苏联著名金属矿床学家B.N.斯米尔诺夫(小)提出定量评价矿产储量方法,提出金属矿床形成和分布的分带性,论断了太平洋洋底成矿特点及其矿床成因分类原则。其主要研究成就为金属矿床地质及其成矿理论,在研究太平洋火山岩分带中,划分出5大岩浆成矿带。1972年由于对火山建造成矿性的研究成就,荣获列宁奖金,也曾提出“多成因、多来源成矿体系”,其主要论著有:《金属矿床普查和勘探地质》(1957,1963),《成矿概论》(1963),《矿床地质学》(1969,中译本1981),等。
在这一时期,以德国毛赫为代表的“慕尼黑学派”极力倡导层控矿床理论与实践。1976年沃尔夫(K.H.Wolf)主编七大卷《层控矿床与层状矿床》。他们从大地构造、表层及变质作用、区域成矿研究等方面对成矿理论特别是对层控矿床特点进行了总结,对十几种元素的层控矿床进行了阐述,得到了矿床地球化学家的广泛支持与认可。一时间把矿床及其成矿理论,提高到相当高度。1977年克莱姆(D.D.Klemm)与施耐德(Schnidtr)主编了《时控和层控矿床》,书中凸显时控矿床概念。1978年在国际金属矿床成因协会讨论会上,几乎所有矿床地球化学家都一致认为,层控矿床是原始同生分散沉积,后来由各种地质作用重新组合的准后生矿床,从而使长期论争不休的、同生与后生成因理论的对立概念得到融合。
1977年赫奇森第一次记录了东太平洋海隆的“黑烟囱”成矿作用的现场。他对加拿大地盾、挪威、日本海的大量考查与观测,论证了“黑烟囱”的存在,并直接观察到海底金属热液沉淀。早在1978年Francheteau也做过阐述,认为这是成矿学上的一次重要发现,可以说是改变块状硫化物矿床研究方向的发现。同时这也为矿床地层层序学揭开了帷幕,用物理火山学与矿床之间的联系来指示发现火山中心的矿床集合。在此理论的基础上,在欧洲尤其是在法国发现一些新类型的铜矿床。
1978年在“当前矿床学研究方向学术讨论会”上,与会者强调矿床沉积位置的成矿模式对提高勘探效率具有巨大潜力。1982年苏联矿床学家斯米尔诺夫提出岩浆、变质和沉积三大成矿系列。1985年拉兹尼卡建立经验成矿学。1989年开展了矿床的微区痕量研究。总之,进入20世纪随着全球科学技术的发展,地质科学中矿床学及其成矿理论,涌现出许多新的思想,新的理论,呈现出一派繁荣前景!
矿床学及其成矿理论是建立在各学科成就的基础上的一门高度综合性学科,随着电子技术的进步,航天探测深海地质调查、深部地质钻探、地球物理、大地构造,以及前寒武纪地质等基础性研究的进展,涌现出一系列成矿理论新观点。行星和月球的形成与演化的研究成就,启迪地质学家提出地壳演化特征和地球历史中的岩浆演化与元素演化富集的关系史;特别是深海探测与研究,诸如霍姆斯(A.Holmes,1890~1965)的地幔对流理论,赫斯(H.H.Hess1906-1969)的大洋中脊理论,迪茨(R.S.Dietz,1914-)的海底扩张理论,加拿大学者威尔逊(J.T.Wilson,1908-)提出“板块构造”概念,曾被誉为推动“地球科学革命”的板块大地构造学。板块构造理论对矿床学及其成矿理论影响深远,在板块构造理论框架下,成矿理论一时大有“繁花似锦,异彩纷呈”之势。
构成一家之说的有:岩浆成矿说、岩浆热液学说、矿床同生说、后生说、岩浆入侵与喷出说、金属硫化物沉积说、喷气沉积说、侧分泌说、矿源系列说、编织成矿说、花岗岩化成矿说、岩浆后期蚀变成矿说、深层盐卤成矿说、次生热液与再生成矿说等等。
板块构造学说,是在海洋地质学成就基础上建立起来的,海洋矿产资源开发利用前景,就成了各国地质学家十分关注的课题,诸如:三大洋矿产资源的形成、分布规律及其与板块构造,地幔柱活动的相互关系等,包括多金属结核的生物成因、岩浆水和热流体物源问题等。
众所周知,在三大洋中块状硫化物矿床分布甚广,在对海洋与大陆硫化物矿床成矿构造分析对比中,发现海洋硫化物矿床成矿构造有不同的特征,特别是深水块状硫化物矿床,不仅关系到海洋矿产资源的前景,也关系到对地球内部构造和物质组成的探索。继多金属结核和钴结壳之后,深海油气或碳氢化合物的资源赋存远景巨大,是涉及到能源的重大课题,早已引起各国地质学家的重视。关于海洋矿产资源的生物成因及其地幔柱流体的关系,沉积成矿作用、成矿模式、成矿系列、区域成矿规律等的研究,是21世纪亟待解决的理论与开发远景资源的技术和方法论。这项战略性课题的系统研究,对传统的矿床学及其成矿理论,一定会产生深远的影响和新的挑战。
2017, Vol. 36