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关于成矿系统一词在中外矿床学文献中多有引用，但成矿系统的科学内涵和理论基础却很少涉及。笔者以系统观和历史观为指导，在进行大量矿床实际研究和综合分析的基础上，提出了成矿系统论的六个要点，包括下列内容：

1.成矿系统的内涵与结构

成矿系统是由相互作用和相互依存的若干部分结合成的有机整体。系统中各部分间的相互关联和相互作用，即“成矿系统的结构”。一个成矿系统的结构一般包括以下四部分：

1）成矿要素：矿源、流体、能量、时间、空间。

2）成矿作用过程：成矿的发生、持续和终结。

3）成矿的产物（结果）：由不同矿种和不同成因类型组成的矿床系列，以及由地质、地球物理、地球化学等异常组成的异常系列。

4）矿床形成后的变化、改造与保存。

从狭义上看，成矿系统的内涵只应包括前三者，即上列的1，2，3，也即：源-运-储的过程。作者将矿床形成后的变化与保存也作为成矿系统的内涵之一，即：源-运-储-变-保，显然这是一个广义的成矿系统的概念。

之所以如此考虑，是因为①矿床是地质历史的产物，对绝大多数矿床来说，其形成历史久远，成矿过程我们在今天是观察不到的，只能从对今日保存下来的矿床地质特征去“再造”其形成过程。②从找矿工作看，绝大多数的找矿对象是“经过变化了的矿床”，只能从矿床的现存环境和其现状去追踪它的原貌、进一步去找到它。因此，作者是运用时-空一体的思路，将成矿系统及其演变作为一个整体加以研究，也即“成矿系统及演化”的概念。

成矿系统都是发生在一定的地质环境中，并受控于多种地质因素。因此，成矿系统的研究框架中就包括三部分：①成矿环境；②控矿因素；③成矿系统本身。而成矿环境、控矿因素和成矿系统都是随时间而变化的，它们是一个动态的相互作用过程，即具有四维特征。成矿系统及其演化的结构可表示如下图（图1-3，图1-4）。

图1-3 成矿系统及其演变的结构图

图1-4 成矿系统 “源-运-储-变-保” 模式图

在2009年作者又将成矿系统论概括为：成矿环境、成矿及保存过程（源、运、储、变、保）、资源-环境效应三个方面，从而丰富和发展了成矿系统的理论基础。

2.成矿系统的层次划分

关于成矿系统与构造体系、成矿区划三者的层次划分及对应关系，姚书振、翟裕生（2010）提出以下方案：

成矿全球系统—全球构造-全球成矿网络

成矿巨系统—大地构造-成矿域

成矿大系统—区域构造-成矿省

成矿系统—大型构造-成矿带（区）

成矿亚系统—中型构造-成矿亚带（区）

成矿子系统—矿田构造-矿田

由上述各层次可见，成矿系统是区域尺度的，它们与相应尺度的区域构造和大型构造体系（构造动力体制）相匹配。因此，成矿系统也常称为区域成矿系统。

以上诸层次中的关键是成矿系统的划分。作者试以构造动力体制划分成矿系统的类别（翟裕生，1999）：

1）伸展构造成矿系统，有裂谷、伸展盆地、变质核杂岩——包括岩浆型，SEDEX，VMS等成矿系统。

2）挤压构造成矿系统，有岛弧、陆缘岩浆弧、造山带、推覆构造——包括岩浆型、热液型、变质型成矿系统。

3）走滑构造成矿系统，有转换断层、走滑断层系（含拉分盆地）——包括斑岩型、热液型成矿系统。

4）隆升构造成矿系统，地幔柱、地壳热点、底辟构造系等——包括岩浆型成矿系统。

5）沉降构造成矿系统，盆地、拗陷带等——包括沉积成矿系统、生物成矿系统。

6）韧性剪切带成矿系统，结晶基底的韧性剪切带，包括热液型金矿床等。

7）特殊的成矿系统：包括大型陨石撞击成矿系统，如加拿大肖德贝里的古陨石坑及相伴的岩浆型铜-镍硫化物矿床。

在每一成矿系统类别中，按含矿建造和成矿作用分别命名各具体的成矿系统，如岩浆成矿系统、热液成矿系统、沉积成矿系统、变质成矿系统、生物成矿系统、风化成矿系统等。

成矿系统命名涉及成矿系统的层次，一般应包括以下内容：

①成矿空间域（尺度）；

②成矿时间域（时代）；

③构造环境；

④成矿建造与成矿作用；

⑤成矿系列（亚系列）。

现以秦岭及邻区的成矿系统划分为例（姚书振，2006），说明成矿系统的命名原则（表1-1）。

3.成矿系统的发生——多因耦合与临界转换

成矿作用是一类特殊的地质事件，多因耦合与临界转换是成矿作用发生的普遍机制（翟裕生等，2001）。多因耦合：指在一定条件下多种因素间的相互作用和彼此影响。成矿作用涉及地质的、化学的、物理的、生物的诸多因素，地质因素中又包括构造的、地层的、岩石的等；物理化学因素中又包括温度压力、物质组分及行为等。多种有利控矿因素在一定时-空域中耦合是成矿发生的重要条件。

临界转换：各种控矿因素在特定条件下呈现出临界状态，常造成控矿因素和成矿参数的转变（转折），包括突变、渐变。不同环境、不同尺度、不同形式的成矿参数的临界转换，是很多矿床形成的基本条件。例如，在构造的转折、交汇、复合部位，温度、压力、流体性状等参数常发生突变，导致成矿作用发生。

以断裂带中的热液充填型矿床为例，在一个地区具备矿源、流体、通道等各项成矿因素时，一旦（短暂的）出现了突变、突发、质变、临界状态等地质运动（如岩石断裂、构造地震、流体沸腾、流体混合、火山爆发等），强大的能量突然释放，原在岩石孔隙和裂隙中的含矿流体被激发出来，沿着突发断裂产生的真空或扩大的自由空间，能够快速大量地运移，在断裂的减温、减压空间中停积和沉淀出大量成矿物质，从而形成热液矿脉，如果断裂反复发生多次，热液充填多次，则可形成规模更大的复合矿脉。

4.成矿系统的产物（结果）——矿床和异常构成的矿化网络

矿床系列和异常系列（地、物、化、遥异常）都是成矿系统的产物，它们之间相互依存，共同构成“矿化网络”。矿化网络表现了在一定地质环境中由成矿系统产生的各矿床类型和有关异常的时空结构，它是成矿系统的具体内容的反映。

矿化网络的结构系指该网络中各矿床类型间的相互关联和相互作用。它包括：①时间结构；②空间结构；③物质结构。深入研究这些结构特征，对认识成矿规律和指导找矿均有重要意义。

对成矿系统的深入研究应从矿化网络入手，着重在以下方面：①各类矿床的发育程度；②各类矿床的空间关系；③各类矿床的时间关系；④各类矿床的成因联系；⑤各类矿床被改造情况。这些都是矿床学和找矿预测研究的基础内容，值得重视研究。

5.成矿系统的后来演变——矿床的变化与保存

矿床是地质历史的产物，它们在地质历史中产生，又最终在地史中消亡。大部分矿床在形成以后都经历了后来的变化过程，有的消失了，有的规模减小了，有的形态发生了变化，有的发生了矿床类型的变化（如岩金→砂金）。因此，矿床学的基本内容是研究矿床的“来龙去脉”，即研究矿床形成、变化、破坏或保存的全过程。这是现代矿床学研究和矿产勘查开发所必须掌握的基础知识。

表1-1 秦岭造山带及邻区区域金属成矿系统

（据姚书振，2006）

早期形成的矿床在后来变化中，可能有后期成矿系统的叠加，因而造成矿床的物质组成、构造结构、形态产状的多样性和复杂性。由于中国地质构造的多期性和复杂性，成矿系统叠加现象比较常见，其所产生的多成因矿床值得关注。

6.成矿系统的资源-环境双重效应

前已述及，地质事件常具有资源-环境双重效应。成矿系统所产生的矿床同样具有资源-环境双重效应。矿床是影响生态环境的一个因素，矿床除地质、资源属性外，还有环境属性。对成矿系统的产物“一分为二”地看，既包括有经济价值的矿产资源，又含有无价值甚至有害的物质成分。例如，金属矿床中常见的有害元素如Hg，Cd，As，U等在矿床开发过程中，将会在水、土、气中扩散，损害矿山的生态环境。

因此，成矿系统研究不仅要“探宝”，还要“减灾”，即关注并参与矿山环境整治。矿床研究主要是提供岩矿石鉴定测试中和矿山水文地质研究中获得的有关有害物质的含量、赋存状态、扩散方式、途径、范围等资料，可作为整治矿区环境和改善公共卫生的科学依据。

成矿系统研究的资源、环保效应可概括如图1-5。

图1-5 成矿系统研究的资源-环境效应

总之，成矿系统研究体现了矿床研究的发展趋势。它强调研究成矿环境、成矿控制要素、成矿作用过程、成矿产物（矿床系列和异常系列构成的矿化网络），以及矿床保存条件和成矿后的变化过程。成矿系统的整体分析、空间分析、时间分析，以及历史分析对于区域勘查有重要的指导意义，并已获得明显的成效。

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进行深部找矿的关键是要深入研究区域和矿区的成矿规律，重点是成矿环境、成矿系统和成矿演化，以便全面认识矿床之所以产在某一深度空间的原因及其制约因素，据以运用适当手段，发现深部矿床。

1.成矿系统发育的完整程度

按笔者理解，成矿系统是指在一定时空域中，由成矿要素、源-运-储成矿过程、成矿产物及成矿后变化等诸因素构成的成矿整体（翟裕生，1999）。一个发育完整的成矿系统，具有一定的时-空边界，包括三维网络空间，常能包括多个矿种和多种矿床类型。如长江中下游成矿带，具备多种有利的成矿条件，其中的燕山期与岩浆热液有关的成矿系统发育就比较完整，体现了成矿的多样性和复杂性，既有铜、铁、金、银、铅、锌、钴、钒、钛、磷等多个矿种，又有矽卡岩型、斑岩型、脉型、角砾岩型、层控型等多种矿床类型，其形成时间自170～90Ma，又分布在自武汉到上海的沿江毗邻的广阔区域（翟裕生等，1996）。因此，可形成由此及彼、举一反三的找矿思路。

2.成矿系统发育的深度

不同的成矿系统产在不同的构造环境和地壳的不同深度。研究掌握各种成矿系统的发育深度（含深度间隔），有助于从宏观上把握矿床的空间分布规律，包括在垂向上的分布特征。这对于在一个区域中进行深部找矿有直接的指导作用。

根据地质研究和大量探矿、采矿资料，已知变质、受变质矿床多发生在中下地壳中，与幔源基性-超基性岩浆有关的成矿系统产出也较深，可在中下地壳中发生。与花岗岩类有关成矿系统多在上地壳、距地表5～15 km的范围内，而产在陆上和海底的火山-次火山活动有关的浅表热液矿床也可延伸至地下3 km左右。

海陆盆地中的沉积矿床一般是产在水底的近水平、延伸大的矿层，当其受到区域构造作用时可下降到地壳深处并受到明显的热动力变质改造。

不同成矿系统的发育深度参见图11-4，其中矿源场、中介演化场（中介场）和储矿场等概念是参考引用李人澍（1996）的观点。

图11-4 主要成矿系统发育深度概图

Ⅰ—VMS，SEDEX成矿系统；Ⅱ—花岗岩类岩浆热液成矿系统；Ⅲ—镁铁-超镁铁质岩浆成矿系统；Ⅳ—变质-受变质成矿系统；Ⅴ—沉积成矿系统；Ⅵ—韧性剪切带有关成矿系统①—矿源场；②—中介场；③—储矿场

按区域的构造层，可划分出产在古老结晶基底中的成矿系统、早古生代岩层中的成矿系统、晚古生代岩层中的成矿系统、产在中生代和新生代地层中的成矿系统等。越古老的矿床产出的空间局限性越大，越年轻的矿床产出的有利空间越多，可在多个构造层中产出，尤其是产在多旋回构造的地块中的矿床（图11-5）。

图11-5 产于不同构造层和不整合面上的各时代矿床

—前寒武纪；Pz—古生代；Mz-K—中-新生代

3.成矿系统网络结构与矿床分带

矿床分带性指矿床的物质组成、矿石组构、矿化强度（品位）、矿化类型及所在岩石、构造等在区域和矿床内的空间变化规律。研究阐明矿床分带特征，尤其是矿床垂直分带特征，对找寻深部矿床有重要意义。

从成矿系统观点看，成矿系统的网络性表现为系统内部各成员（矿床、矿点、围岩、构造、流体及各类矿化异常）间的有序分布和相互关联，表现为共生、过渡、复合、重叠和多通道性。作为一个网络，它有自己的内部结构和外部边界（三维的），它包括矿化分带，具有比矿化分带更为广阔的内涵。在深部找矿中要着重研究矿化网络的垂向变化趋势。

以上讲的是在一次成矿作用中一个成矿系统的结构及分带性，至于由多个成矿系统叠合交织形成的网络就更加复杂，影响因素就更多。

研究矿床的垂直分带即矿化网络由浅向深的变化趋势，包括以下主要问题：①变化内容：有矿种变化（如浅部银、铅、锌，深部铜、钼等）；矿化类型变化（如上部为脉型、细脉型，下部为斑岩型及矽卡岩型等）；含矿岩石变化（碎屑岩、碳酸盐岩、泥质岩等及其组合）；成矿强度变化（矿石品位和矿体规模），以及由大气、地下水作用制约的氧化带深度等。②变化形式（指矿体由浅到深的变化）复杂多样，可概括为（矿体）连续型、断续型、多层型、叠加型，以及构造断开型等（图11-6）。要强调指出的是，每个矿床都有其形态产状特征，如再经过后来的构造变动，将更加难以辨认和测定。因此，要做详细的调研和缜密的思考判断，包括采用大比例尺立体填图等精细方法，而不宜套用某种现有模式。

图11-6 矿床主要垂向变化型式

如何根据已知的浅表矿床信息推断其向下延伸方向，涉及因素很多，有几点可作参考：

1）利用矿床模型或矿床地球化学模型的完整性。一个完整的矿床模型，应能清楚地显示出矿床的顶部特征和根部特征（蚀变的、构造的、元素组合晕等）及整个矿床的蚀变矿化结构，作为预测深部矿体的重要标志。如斑岩铜矿模型（以矿化蚀变分带为主体）可以作为帮助探寻深部矿的依据，如美国斑岩型 Kalamazoo 矿床深部找矿成功的实例（Guilbert et al.，1986）；又如金矿脉的地化原生晕模型可帮助判断矿头、矿身、矿尾的部位，从而有助于指出深部找矿方向（李惠等，1998）。

2）构造控矿研究。构造是控制矿体向深部延伸的重要因素，大型垂直断裂及其中的角砾岩筒、岩墙等控制的矿体可深达1 km以上，主要断裂与分支断裂的交点常是富矿囊定位处。而复式褶皱的顶缘虚脱部位也是富矿石聚集部位。一般可依据含矿断层的断距、断裂带宽度、断裂性质推测该断层的垂向深度及相应的矿体尖灭深度；也要注意矿化系统垂向的多通道性对矿床规模及产状的控制（翟裕生等，1993）。

除垂向构造外，不同岩层界面、不同构造层界面、不整合面、拆离和滑脱断层带及隐伏岩体接触带也应注意研究，因为这些有显著物化性质差异的临界面和突变带，常是含矿流体运移道路上的物理化学障，是深部矿体的就位场所。

矿床的垂向变化参见图11-7，深部矿床产状十分复杂，这里只是概括地加以表述。该图中的多型多层型常表现为高硫的浅成低温矿床和深部斑岩铜矿床的套叠（Telescoping），这在很多地区是常见的（Hedenquist et al.，1999）。另外，矿床由浅到深的变化，除表现在矿体的形态产状外，在成矿元素、蚀变类型等方面也会有变化，如著名的澳大利亚芒特艾莎矿床在浅部以铅锌矿为主，到1500 m±的深度则以铜矿石为主（Perkins，1990）。

4.深部矿床的示踪标志

大多数矿床包括深部矿床与周围的不含矿地质体有明显的物理和化学性质差别，表现为种种异常。在矿床的形成过程中，一般都经历了由矿源、流体输运到矿石沉淀聚集的整个过程。在这个过程中含矿流体在所经地质体中会遗留下或多或少的成矿痕迹（踪迹）。这类成矿过程的遗迹的分布范围较广，过去对它们的关注和研究不够。它们和矿体本身的异常都可以作为追踪和指示矿体存在的标志，对它们作全面研究是深部找矿的一个必要手段。也就是说，对矿床（储矿场）本身的矿化异常研究要扩展到对整个成矿系统包括矿源场、中介场（输运场）和储矿场的矿化异常的研究。这在找矿难度日益增大的条件下，是提高找矿成效的必要手段，也是对矿化异常理论研究范围的扩大和突破（图11-7）。

矿体和矿化通道中的各类异常不是孤立的，而是密切关联的。运用综合的和整体的观点，对地、物、化、遥异常，宏观异常与微观异常，直接异常与间接异常，原生异常与次生异常等作综合研究，可以建立起各类成矿系统（区域的、矿田的）的综合异常模型（翟裕生等，1999），这对找矿是很有帮助的（图11-7）。

除图11-8中标出的各种异常外，在岩石、矿物尺度上的异常还有标型矿物晕、矿相学特征等，在微观尺度上还有矿物流体包裹体特征、地气晕、显微及超微结构特征等。

上述异常信息都各有其有用性和局限性，偏宏观的异常信息如地球物理、构造及岩石异常等能反映成矿的构造岩石环境及矿体的间接信息可用于优选靶区；而蚀变岩石、找矿矿物学和各类地球化学晕是接近矿体的信息，可据以逼近矿体。实际工作中，应综合运用各类信息筛选出各种异常的复合带、浓集带，它们常是大型矿床（体）的示踪标志。

图11-7 成矿系统及综合异常网络图解

关于深部找矿的浅部示踪标志，可以举内生铁矿床为例。笔者1956年研究河北承德大庙-黑山钒-钛-磁铁矿矿床时，注意到：在矿区地表的矿体露头中显示有伟晶状矿脉，有大量的分支状小型贯入式矿体且其围岩蚀变比较轻微，这些都是铁矿床的浅部标志。依据这些浅部标志，结合在本区发现的显著高磁异常，还有对矿区岩石、构造及区域风化剥蚀程度的分析，以及已揭露矿体已深达300 m等信息的综合分析，提出“大庙矿床有工业意义，尤其是贯入式矿体价值最大。从成矿的先决条件分析，区域内钛磁铁矿矿床很有远景”（翟裕生，1957）。近年来的危机矿山深部找矿工作已经钻探证明黑山矿床的铁矿体延深已经超过1000 m，矿量有较大增长，此外还在大庙邻区找到新的同类矿床。

再以湖北大冶铁矿床为例，翟裕生、石准立、姚书振等于20世纪70年代在其露天采场观察时，发现贯入式富矿体的浅部特征，包括：富矿体边缘闪长岩中有裂隙充填的小矿脉，且在铁矿体中有闪长岩板条（中石）定向排列；富铁矿体边缘发育有晶洞，中间有磁铁矿晶簇；富矿体的围岩蚀变轻微；以及在灵乡矿区发现有矿浆-热液过渡型铁矿体等，认为这些都是大型铁矿床的浅部标志。近几年的危机矿山探矿增储项目，在铁山矿床经钻探在1000 m以下深度发现新的富矿体。

深部矿床（体）的各种异常，如果在矿床形成后未经重大变化，则原生异常保存较好，但由于位置较深，其反映在浅部的异常信号一般比较微弱。这需要充分利用已有钻孔、坑道中揭露的每一个直接间接矿化信息，作精细的观察、研究和判断；注意开展钻井中和坑道内的物化探等工作，从近距离捕捉矿化异常。同时，也要针对深部矿床的种种特点，研究发现新的异常和新的探测方法。一些有效的常规地质方法也可提供重要信息，例如，找矿区内成矿后岩脉或断层如在深部切过矿体，则可能将破碎的矿石块（粉）带到浅部，从而提供深部存在矿体的证据。勘查地球化学表明，当地气（Geogas）通过矿床或矿床周围的原生分散晕时，会将超微细颗粒乃至纳米级的成矿元素带到更浅部位直到地表，从而提供比较可靠的有关深部可能存在大型矿床的信息（谢学锦，2002；王学求等，2010）。

5.结语及建议

当前在中国中东部广大地区，已逐步进入深部找矿的新阶段。深部找矿的经济和社会意义重大，同时也是发展成矿学和矿产勘查学的一个良好机遇，希望同行专家多加关注。近期内可先制定工作规划，坚持产学研相结合的调查研究路线，深入解剖代表性矿山，充分收集整理分析已有的大量地矿资料，研究矿床成因和就位机制，阐明矿化网络，建立深部矿床的精细结构模型，并以工程查证，以期找到深部矿体。

深部找矿既要有系统观和整体观，又要精细观测，见微知著。既要通过类比从已知到未知，寻找与已知矿床类型类似和同类的矿床；又要善于求异创新，注意那些与已知矿床类型不同的新矿床类型和新矿种，以及相应的新的成矿环境和控矿因素（翟裕生，2003）。

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