1906年, 顾琅和周树人编制《中国矿产志》时, 在中国仅发现30个矿种、1 203处矿产地; 如今, 通过《中国矿产地质志》研编工作的初步梳理, 中国矿产资源特征和分布格局已发生了翻天覆地的变化^[4]。截至2020年底, 全国已发现173种矿产, 其中, 能源矿产13种, 金属矿产59种, 非金属矿产95种, 水气矿产6种。已发现并且查明资源储量的矿产162种, 已发现但没有查明资源储量的矿种11种, 包括钬矿、铒矿、铥矿、镱矿、镥矿、黑曜岩、松脂岩、氦气、氡气、硫化氢气和天然气水合物^[4]。据本次志书研编工作最新梳理的初步数据, 共梳理出了182个矿种(含亚种)^[3], 已发现各类矿种的矿产地64 846处^[2]; 矿产地规模级别, 按《矿产地质志研编技术要求》规定, 分超大型矿床、大型矿床、中型矿床、小型矿床和矿点^[3]。其中, 小型及以上规模矿产地共37 603处, 矿产地数量较多的省份或自治区依次是山东、新疆、云南、贵州、内蒙古等(图1), 规模以小型居多。

图1

Fig.1

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	图1 最新矿产地(小型规模以上)按省分布柱状图[2]Fig.1 Histogram of mineral occurrences (small scale and above) by province according to the new statistics data[2]

能源矿产资源丰富、种类齐全、分布广泛, 总体特点是“ 富煤、贫油、少气” 。已发现13种能源矿产, 分别是石油、天然气、天然气水合物(可燃冰)、页岩气、煤层气、油页岩、油砂、煤、石煤、天然沥青、铀、钍、地热, 共计矿产地9 500余处, 主要分布在贵州、山西、新疆、四川、辽宁等, 除西藏、江苏、台湾、海南、天津的能源矿产以地热为主外, 其他省份能源矿产均以煤为主^[4]。

金属矿产资源种类齐全、储量丰富, 分为黑色金属矿产、有色金属矿产、贵金属矿产、稀有金属矿产、稀土金属矿产及分散元素矿产6大类, 共59个矿种, 已发现矿产地28 800余处, 主要分布在新疆、西藏、云南、四川、青海等。其中: 黑色金属主要分布在新疆、河北、西藏、云南、四川等; 有色金属主要分布在新疆、云南、西藏、广西、四川等; 贵金属主要分布在西藏、新疆、山东、黑龙江、青海等; 三稀矿产主要分布于福建、新疆、江西、广东、四川、海南等^[4]。

非金属矿产大类包括工业矿物非金属矿产类、工业岩石(土)非金属矿产类、宝玉石非金属矿产类及观赏石非金属矿产类4类, 共104个矿种, 已发现矿产地22 500余处, 主要分布在新疆、福建、云南、河北、广西等。其中, 工业矿物非金属矿产分布于新疆、西藏、浙江、青海、河北等; 工业岩石(土)非金属矿产主要分布于福建、新疆、河北、云南、广西等; 宝玉石非金属矿产主要分布于云南、内蒙古等; 观赏石非金属矿产主要分布于内蒙古、福建、河北、山东等^[4]。

水气矿产大类共6个矿种, 包括地下水、天然矿泉水、氦气、氡气、二氧化碳气、硫化氢气。其中, 查明有资源储量的矿种仅地下水、天然矿泉水、二氧化碳气3种。已发现矿产地4 000余处。探明的地下水资源主要分布在河南、山东、青岛、内蒙古、陕西等; 天然矿泉水资源主要分布于山东、吉林、黑龙江、福建等; 全国1/3的二氧化碳气资源集中于南海, 另外在四川、吉林、黑龙江、江苏、东海、渤海、山东、重庆和湖北也有分布^[4]。

在《中国矿产地质志· 稀土金属矿卷》研编过程中, 对赣南寨背离子吸附型稀土矿床的成矿母岩寨背岩体进行了岩石学、地球化学和矿物学特征的研究分析, 查明了富集稀土花岗岩的成因以及稀土元素的赋存状态、迁移富集机制, 建立了寨背离子吸附型稀土矿床的成因概念模型^[5](图2), 总结了华南3类典型离子吸附型稀土矿床中轻、重稀土富集规律^[6](图3): ①“ 足洞式” 重稀土矿主要包括江西足洞、大埠和广东寨背顶等, 其成矿母岩以白云母钾长-碱长花岗岩为主, 稀土矿物以磷钇矿、氟碳钙钇矿、硅铍钇矿、砷钇矿、钇易解石等富重稀土的矿物为主, 风化壳中全相稀土LREE/HREE=0.38, Eu/REE=0.05%, Y/REE=48%, 风化壳稀土配分类型继承了母岩特征为重稀土型, 重稀土的富集层位与风化壳的发育程度有关。②“ 寨背式” 稀土矿主要分布在江西、广西等地, 其中, 重稀土矿体的母岩主体为黑云母正长花岗岩, 以含氟碳铈矿、氟碳钇铈矿及富钇钍石等稀土独立矿物为显著特征, 母岩LREE/HREE=1.45~2.65, 其中Y的配分值可达15%~25%; 风化壳全相稀土的LREE/HREE=1.08, Eu/REE=0.50%, Y/REE=32%; 轻稀土矿床中, 风化壳的稀土配分类型可以继承母岩, 仍为轻稀土型, 也可改变对母岩的继承性转变为重稀土型, 重稀土往往富集在全风化层下部。③“ 河岭式” 稀土矿在华南地区十分普遍, 成矿母岩类型多样, 以酸性火山熔岩及花岗斑岩为主, 稀土矿物分别以独居石、氟碳铈矿、异相硅钛铈矿、氟碳钙铈矿、铈磷灰石等富集轻稀土的矿物为主。花岗岩斑岩的LREE/HREE> 4.62, 其风化壳样品中全相稀土LREE/HREE=8.76, Eu/REE=0.33%, Y/REE=7%, 风化壳稀土配分类型继承了母岩特征为轻稀土型。在发育较为完整的风化壳剖面中, 重稀土往往分布在全风化层下部, 而轻稀土可富集在风化层上部, 也可富集在下部^[7]。

图2

Fig.2

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	图2 寨背离子吸附型稀土矿床的成因概念模型[5] CY.黏土矿物; Qtz.石英; Kf.钾长石; Pl.斜长石; Mnz.独居石; Xen.磷钇矿; Apt.磷灰石; Zrn.锆石; Mag.磁铁矿; Ilm.钛铁矿; Bas.氟碳铈矿; Bas-(Y).氟碳钇铈矿; Rha-(Ce).水磷铈矿; Rha-(La).水磷镧矿。Fig.2 Conceptual model of metallogenesis of the Zhaibei ion-adsorption REE deposit[5]

图3

Fig.3

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	图3 华南典型离子吸附型稀土矿床中稀土元素组成及轻、重稀土垂向分布规律[6]Fig.3 REE composition and vertical distribution of light and heavy REE in the representative REE deposits in southern China[6]

《中国矿产地质志· 稀散金属矿卷》研编内容涵盖镓、锗、硒、镉、铟、碲、铼和铊8个矿种, 对每个矿种均从其矿物属性、资源属性、开发利用、典型矿床和成矿规律等方面进行了总结。以铼为例, 分散元素铼是一种关键金属^{[7, 8]}, 是国防和航空航天领域不可或缺的关键原材料, 全球约83%的铼用于生产航空航天工业所必需的高温合金^[9]。目前, 世界上已查明铼资源量约为11 000 t, 探明铼储量约为2 400 t, 主要分布在智利、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦、亚美尼亚、秘鲁和加拿大等^[10]; 中国目前查明铼资源储量584.74 t, 矿产地为17处, 主要分布于西藏、河南、黑龙江、湖南、陕西、内蒙古、辽宁、福建、江苏和湖北等。由于铼在地壳中丰度极低^[11], 在地球化学演化过程中, 更趋于分散而不形成或很少形成独立矿物^[12]。目前, 自然界铼的独立矿物仅发现有7种, 分别是铜铼矿(CuReS₂)、锇铜铼矿[(Re, Cu, Os, Fe)S₂]、辉铼矿(ReS₂)、氧化铼(Re₂O₇)、自然铼(Re)、钌铼矿(Re₉₇Ru₃)、Tarkianite[(Cu, Fe)(Re, Mo)₄S₈]。其中, 只有硫铼矿(ReS₂)与Tarkianite[(Cu, Fe)(Re, Mo)₄S₈]在2004年通过IMACNMNC申报获批。但含铼的矿物种类较多, 涵盖了5大类56种(表2)。其中, 辉钼矿为最主要的含铼矿物, 如斑岩型矿床中辉钼矿中的铼含量可达几千个10^-6[10], 甚至上万个10^{-6[9, 13]}。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 含铼矿物[14] Tab.2 Rhenium containing minerals[14] 序 矿物 Re/10-6 序 矿物 Re/10-6 序 矿物 Re/10-6 自然金属和金属互化物 20 黄铁矿 < 1×10-8~20 40 褐铁矿 0.000 02~0.000 4 1 М ы ш ь я к о в ы й н и к е л ь 0.01 21 砷铂矿 0.02 硅酸盐 22 辉砷镍矿 0.05 41 角闪石 < 1×10-8~0.002 2 砷铜矿 0.002 23 白铁矿 0.03 42 白云母 0.01 3 陨铁 < 1×10-8~0.01 24 毒砂 0.01 43 正长石 < 1×10-8~0.02 4 锇铱矿 0.1~1.0 25 硫钒铜矿 0.005 44 辉石 0.002 5 自然铂 0.03~0.8 26 锗石 0.03 45 硅铁锆矿 0.06~0.2 硫化物 27 Femolite 0.001 46 锆石 < 1×10-8~0.5 6 辉铜矿 0.04 28 硫砷铜矿 0.02 47 橙黄石 0.02 7 辉银矿 0.07 氧化物 48 钪钇矿 0.6 8 硒铜矿 0.02~0.03 29 铬铁矿 0.01~0.02 49 硅铍钇矿 0.03~1.1 9 方铅矿 0.01 30 金红石 0.01~0.02 50 高岭石 0.2 10 硒铅矿 0.8 31 锡石 0.01 其他矿物 11 碲铅矿 0.01 32 铌铁矿 0.05~2.57 51 黑钨矿 0.02 12 陨硫铁 0.004~0.04 33 铁坦矿 0.03~0.08 52 白钨矿 0.02 13 磁黄铁矿 0.02~0.03 34 黑稀金矿 0.01 53 钨锰矿 0.01 14 镍黄铁矿 0.01 35 褐钇铌矿 0.02 54 钼钙矿 5.0~170.0 15 黄铜矿 0.08~20.0 36 铌钇矿 0.02 55 铁钼华 < 1×10-5~20 16 斑铜矿 0.02 37 钛褐钇铌矿 0.02 56 钼铅矿 0.3~11 17 辉锑矿 0.01 38 石英 < 1×10-8~0.007 18 辉铋矿 0.02 39 硬锰矿 < 1×10-5~2.0 19 辉钼矿 < 1×10-8~18 800

表2 含铼矿物[14] Tab.2 Rhenium containing minerals[14]

铼在自然界中主要呈独立矿物、类质同象和有机质吸附等3种形式存在^[15]。通过志书研编, 对全国已有的与铼有关的地质资料进行梳理和野外调查测试发现, 贵州省赫章县五里坪铅锌钼多金属矿(图4)中石炭系下统旧司组地层中铼异常富集, 最高含量可达近100×10^-6(表3)。通过对其赋存状态研究发现, 铼主要被黏土矿物所吸附, 显著区别于其他已报道岩石中的有机质吸附性铼, 是一种新类型离子吸附型铼矿床, 并且首次在黔西北铅锌矿床中发现原生辉钼矿, 提出了独特的3阶段富集成矿模式^[16]: ①少量铼被海水中有机质吸附的初始富集阶段; ②热液成矿作用形成硫化物富集阶段; ③硫化物由于风化作用释放铼被黏土矿物吸附富集。前2个阶段提供了物质基础, 最后一个阶段次生氧化富集是铼富集成矿的主要机制。离子吸附型铼矿床的提出和发现, 对进一步认识与沉积岩有关的铼富集成矿作用、拓展铼矿找矿领域具有重要意义。

图4

Fig.4

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	图4 黔西北主要铅锌多金属矿床及五里坪铅锌钼多金属矿床示意图Fig.4 Schematic map of major Pb-Zn polymetallic deposits in northwestern Guizhou Province and Wuliping Pb-Zn-Mo polymetallic deposit

表3

Tab.3

表3(Tab.3)

表3 五里坪矿床中含矿泥灰岩中铼含量 Tab.3 Re contents of ore-bearing muddy limestone from the Wuliping deposit 样品号 WD10 WD11 WD12 WD14 WD15 WD16 WD18 WD19 Re含量/10-6 1.261 9.219 15.387 13.474 21.387 47.041 93.130 24.928

表3 五里坪矿床中含矿泥灰岩中铼含量 Tab.3 Re contents of ore-bearing muddy limestone from the Wuliping deposit

《中国矿产地质志· 钨矿卷》^[17]是完成的第一部全国性单矿种志书, 系统总结了中国已发现的1 000余处钨矿产地的勘查和科研成果, 将对钨矿成矿作用和区域成矿规律的认识提升到一个新高度, 并对钨矿的成矿预测进行了综合研究, 在后续找矿实践中持续发挥了作用, 指导江西淘锡坑、盘古山, 广东石人嶂等钨矿取得了新的找矿突破。

以石人嶂钨矿为例, 石人嶂钨矿区是著名的石英脉型钨矿“ 五层楼” 模式的发源地之一, 历经百年开发, 已探明的钨资源储量所剩无几。以《中国矿产地质志· 钨矿卷》研编成果为指导, 密切对接企业需求, 瞄准石人嶂钨矿床钨矿资源潜力和找矿勘查方向开展了岩心编录等相关工作, 认为石人嶂钨矿“ 五层楼” 模式为成矿中心向北西侧伏的黑钨矿石英脉分带模式^[18](图5)。该模式较垂直形态“ 五层楼” 模式对于深部、外围找矿方向和具体钻孔布设具有指导意义, 即认为石人嶂钨矿的矿源并非来自莲花山隐伏花岗岩体, 而可能是来自北西向深部的未知岩体, 在黄草山南部或可实现外围找矿突破。同时, 将液态不混溶和微粒重力沉淀成矿机制融合, 提出石人嶂钨矿成矿流体液态分离重力分异机制, 预测了砂包型富矿的赋存部位, 即在中下部薄脉— 大脉带的石英脉在沿倾向倾角由陡变缓、脉幅由宽变窄部位和沿走向脉体分支复合、尖灭及构造角砾发育部位。

图5

Fig.5

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	图5 粤北石人嶂钨矿床侧伏“ 五层楼” 模式Fig.5 “ Five levels” pattern of the Shirenzhang W deposit in Northern Guangdong Province

以GB958— 2015等国标为基础, 按照中国矿产地质志的182种矿产类型划分方案和18种矿床类型划分方案, 修改和新增部分矿种图例。如, 新增天然气水合物、页岩气、煤层气、地热水和干热岩图例, 形成了一套较完善的、具中国特色的矿产/矿床(矿产地)图例。

一个完整的矿产地图例应包括矿种、矿床类型、矿床规模、成矿时代和所属矿床成矿系列5要素。在矿产地质图上, 图面上采用了“ 矿产+矿床类型+矿床规模” 的“ 三位一体” 矿产地图例和“ 多矿种矿床图例” 的表达方式(图9), 清晰显示各矿种、各矿床类型的成矿特征; 在“ 三位一体” 矿产地图例基础上, 增加“ 成矿时代” 和“ 所属矿床成矿系列” 2个要素, 形成“ 五位一体” 矿产地图例, 应用于成矿规律图编制, 以清晰地反映综合矿种的区域成矿规律。

图9

Fig.9

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	图9 “ 矿产+矿床类型+矿床规模” 图例和“ 多矿种矿床” 图例[21]Fig.9 Legend of “ Mineral+deposit type+deposit scale” and “ multi-mineral deposit”[21]

矿产地质图采用的地质底图, 原则上采用新一代“ 各省区域地质志” 项目新编地质图经简化和淡化的地质图, 并提出了如何简化和淡化的要求^[20]。

成矿规律图采用的地质构造底图, 突出“ 构造单元” “ 构造旋回” “ 构造层” 及由此显示的沉积作用和变质作用(地层)及岩浆作用和相关的成矿作用之时空演化特征, 并且设计了一套用于成矿规律图底图上清晰展示“ 构造层” 与“ 地层” 对应关系及侵入岩时代和岩石类型的图例和展示方式, 以减少以往“ 地质构造图” 中对“ 构造层代号” 和“ 岩体代号注记” , 使图面更简洁。为突出和清晰表达成矿作用的时空演化、成矿地质条件及受控因素等, 成矿规律图上均附有一张“ 地层-构造-岩浆-成矿作用时空演化图” (图10)。

图10

Fig.10

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	图10 河北省地层— 构造— 岩浆— 成矿作用时空演化图Fig.10 Time-space evolution of strata, structure, magmatism and mineralization in Hebei Province