翟裕生院士与侯增谦院士作序推荐,顾雪祥教授及其团队撰写的鸿篇巨著,地质出版社出版发行。全书 165万字,大16开,铜版纸彩印,圆脊精装,编排序号的插图 550余个(多为组合式插图)、表格 170余个、公式 560余个,中、外文参考文献 1500余篇。
序 一
矿床是地球演化过程中有用物质高度富集的产物。矿床的形成需要多种地质因素的耦合,它是一个综合的地质体;矿床形成后,又经历了复杂的变化和改造,其原始状态通常难以完整保存,它又是一个渐进演化的地质体。矿床学研究涉及的内容广,需要采用多种理论、方法和技术,以达到全面、准确认识矿床的目的。在矿床学文献中,长期缺乏系统论述矿床学研究学方法及应用的著作,一定程度上影响了矿床学研究的发展,尽快填补这一空白是广大地质同行多年的期盼。
针对上述需求,顾雪祥教授等用3 年时间撰写了《矿床学研究方法及应用》。该专著包括全面系统的矿床野外观测和室内研究方法,如矿床地质特征研究、流体包裹体研究、地球化学热力学研究、微量元素和同位素地球化学研究及微区原位测定等,阐述了各种方法的原理、观测采样测试技术,并列举了大量的具体应用实例,突出了方法的适用性和实用性,有助于全面促进矿床学研究水平的提高。
该书信息量大,既着眼基础,又注重应用,兼具传统与创新,将理论与实践、野外与室内、宏观与微观、常规方法与现代分析技术相结合,体现了作者多年教学和科研成果的总结、提炼和升华,是一部富有特色的矿床学综合性创新著作。
我衷心祝贺这一专著的问世,期望它能促进矿床学研究方法的普及和更新,为提高矿床学理论水平和更好地指导矿产勘查做出重要的贡献。
序 二
矿床学是一门历史悠久且不断创新的学科。早在16 世纪中叶,德国学者阿格里科拉就着手研究矿石成因,提出矿脉是由循环于岩石裂隙中的含矿溶液沉淀而成的观点,开启了矿床学研究之先河。18 世纪晚期,德国学者维尔纳和英国学者赫顿关于矿床成因的“水火之争”,拓展了近代矿床学研究的思想维度。19 世纪末20世纪初,矿床分类研究百家争鸣、百花齐放,出版了较为系统的矿床学著作,奠定了现代矿床学理论基础。20 世纪中叶以来,矿冶技术的快速发展以及现代分析测试技术的长足进步,促使矿床学研究跨越发展,成矿理论不断丰富,研究方法日臻完善。矿床学成矿理论多有著述,但相关研究方法多零星见于各类文献或具体矿床的研究实例中,长期以来缺乏一本全面、系统介绍矿床学研究方法及其应用的著作。
秉承既要“授人以鱼”又要“授人以渔”的治学理念,顾雪祥教授及其团队历时三年多,查阅海量文献,反复推敲打磨,数易其稿,终成此书。初读书稿,我认为有三大特色:一是科学性强,该专著内容丰富,结构完整,层次分明,深入浅出,书中涉及的相关概念、原理、公式及其适用范围等内容,表述简洁、清楚、准确;二是系统性强,该书详细阐明了矿床学研究从信息资料收集、野外地质调查、室内分析测试到综合研究各环节的主要方法,以丰富的实例阐述不同研究方法的具体应用,各章节前后呼应,相互交织,自成体系;三是实用性强,作者将野外与室内、宏观与微观、定性与定量、传统与前沿、理论与实践融会贯通,精心构思撰写了这本富有特色和创新观点的矿床学研究方法指南。对于矿产勘查者和相关专业的研究者来说,这是一本不可多得的工具书。
顾雪祥教授奋战在教学和科研一线30 余年,在矿床学、沉积学、地球化学等领域,具备系统而坚实的理论基础和丰富的实践经验,该专著是他带领团队近年来完成的一部力作。朱熹在《孟子集注》里说,“事必有法,然后可成”,强调做任何事情都要有相应的方法,找到方法,而后才能把事情做成。相信读者在阅读本书过程中定会有所启发和收获。
顾雪祥教授在繁重的教学、科研任务之余,完成了这项繁琐、艰辛又具开创性的工作,为矿床学发展做出了应有贡献。在该书即将出版之际,我向本书作者表达敬意和祝贺。作为一名从事矿床学研究的工作者,我很乐意把这部著作推荐给广大读者。
前 言
方法是人类探索自然的利器。近代以来,方法上的重大创新,导致了现代自然科学的产生,带来了一次次科学上的重要突破。法国哲学家、科学家笛卡尔曾说,“最有价值的知识是关于方法的知识”“没有正确的方法,即使目明的博学者,也会像盲人一样摸索”。俄国生理学家巴甫洛夫曾说,“有了良好的方法,即使是没有多大才干的人,也能做出许多成就;如果方法不好,即使有天才的人,也将一事无成”。我国古代思想家、教育家孔子所说的“工欲善其事,必先利其器”“器欲尽其能,必先得其法”等,也都强调了方法的重要性。
矿床学是一门综合性很强的地质学科,研究内容涉及矿物学、岩石学、矿相学、地球化学、构造地质学、地层学、地史学等多学科理论和方法的综合应用。和其他自然学科一样,现代矿床学的理论创新和找矿勘查突破,在很大程度上得益于新技术、新方法的不断涌现和成功应用。特别是20 世纪中叶以来,现代测试技术和方法的长足进步和在矿床学中的广泛应用,如流体包裹体地质学、同位素地球化学、成岩成矿实验、微区原位元素和同位素分析、等离子光谱和质谱分析、中子活化分析、X 射线衍射和荧光光谱分析、电子计算机和航空航天技术等新技术和新方法的引入,使矿床学研究取得了飞速发展,成矿理论得以不断丰富,一系列新矿床被陆续发现。
然而,矿床学研究所涉及的各种方法多零星见于各类地质文献或具体矿床的研究实例中,长期以来缺乏一本全面、系统阐述矿床学研究方法及其应用的著作。因此,对于一些矿床学专业的研究生或矿产勘查者来说,有时由于对从野外到室内的矿床学具体研究方法不熟悉,在面对需要解决的科学命题或实际问题时往往感到无从入手;有时则因为对某种研究方法的要义和适用性不够清楚,或由于对某些公式或判别图解等使用条件和范围的理解存在误区,在数据解译时可能会得出片面甚至是错误的结论。本书写作的初衷正是基于上述考量。
本书是作者在30 余年从事矿床学领域教学和科研工作基础上的系统总结、提炼和集成,详细阐明从文献资料收集、野外地质调查、室内分析测试到综合研究等矿床学研究各环节的主要方法及其具体应用,并通过大量实例分析,突出方法的实用性和适用性。在写作的指导思想上,注重理论与实践相结合、野外与室内相结合、宏观与微观相结合、常规方法与现代分析技术相结合;在体系结构方面,每种研究方法均包括该方法的基本原理、样品采集与制样要求、数据处理及其在矿床研究中的具体应用等内容。本书可作为矿物学、岩石学、矿床学和地球化学专业研究生的教学用书,也可供从事地质矿产勘查和研究的技术人员参考。
本书的撰写历时3 年,在几易其稿过程中,力图及时吸纳当前矿床学研究的最新理论、方法、技术和成果。全书共分10 章。第一章、第二章由顾雪祥执笔,第三章由章永梅执笔,第四章由彭义伟执笔,第五章由顾雪祥和章永梅执笔,第六章由李葆华、顾雪祥和彭义伟执笔,第七章由李葆华和顾雪祥执笔,第八章由顾雪祥执笔,第九章由彭义伟和顾雪祥执笔,第十章由向中林执笔。书稿完成后,由顾雪祥统一修改和定稿。
感谢翟裕生院士和侯增谦院士长期的指导和帮助,并在百忙中为本书作序;感谢郑明华教授、Oskar Schulz 教授和Franz Vavtar 教授多年的悉心指导与培养,感谢国内外诸多同行专家在许多科学问题和研究方法上有益的启发和研讨。本书的出版,得到了中国地质大学(北京)、中国科学院地球化学研究所、成都理工大学和河南理工大学等单位的大力支持,地质出版社刘亚军编审及其团队为本书的编辑与出版做出了卓有成效的贡献,王佳琳博士以及研究生徐劲驰、柳志华、何宇、张英帅、高昆丽、陈晨、杨倩倩和王升鹏等参与了部分图件、照片的清绘、修饰以及书稿的校对工作。在此,一并致以诚挚的谢意!
作者
2019 年10 月
目 录
序一
序二
前言
第一章 绪 论 // 1
第一节 矿床学的基本任务和研究内容 // 1
第二节 矿床学研究的指导思想 // 2
一、矿床学研究的实践性 // 2
二、矿床学研究的系统性 // 2
三、矿床学研究的历史观 // 2
四、矿床学研究的经济观和环境观 // 3
五、矿床学研究的继承性和创新性 // 3
第三节 矿床学研究的基本方法 // 3
一、野外地质调查(野外现场观测) // 3
二、实验室研究 // 4
三、综合研究 // 4
第二章 资料收集与野外地质调查 // 6
第一节 资料收集 // 6
一、区域地质、物探、化探、遥感资料 // 6
二、区域矿产及典型矿床资料 // 6
三、国内外相关研究的成果和动态 // 7
第二节 成矿地质背景分析 // 7
一、区域地质踏勘 // 7
二、矿区地质—地球化学剖面实测 // 7
第三节 矿床地质特征研究 // 8
一、赋矿围岩 // 9
二、控矿构造 // 9
三、矿体产出特征 // 11
四、矿石特征 // 12
五、围岩蚀变 // 12
六、矿床形成后的变化与保存 // 14
第四节 样品采集 // 14
一、取样的一般原则 // 14
二、取样类型及要求 // 15
第三章 矿石物质成分和组构研究 // 17
第一节 研究方法与样品制备 // 17
一、样品制备 // 17
二、研究方法 // 18
第二节 矿石物质成分研究 // 30
一、自然元素 // 32
二、硫化物和硫盐 // 36
三、碲化物 // 48
四、金属氧化物和含氧盐 // 51
五、常见脉石矿物和透明矿石矿物 // 57
第三节 矿石组构研究 // 67
一、矿石构造 // 67
二、矿石结构 // 79
三、矿物晶粒内部结构 // 88
第四节 在矿床研究中的应用 // 90
一、划分矿化期次 // 90
二、分析成矿物理化学条件 // 100
三、探讨矿床成因和成矿过程 // 104
四、指导找矿勘探 // 110
五、指导矿石技术加工 // 112
第四章 成因矿物学与找矿矿物学研究 // 115
第一节 基本原理 // 115
一、概述 // 115
二、化学成分标型 // 116
三、晶体形态标型 // 118
四、晶体结构标型 // 119
五、物理性质标型 // 121
六、谱学标型 // 124
第二节 样品采集和测试方法 // 126
一、野外观察和样品采集 // 126
二、样品制备 // 126
三、主要物性测试方法 // 126
第三节 在矿床研究中的应用 // 128
一、分析成矿物理化学条件(P、T、Eh、pH) // 128
二、判断矿液流动方向或矿质供应方向 // 136
三、探讨矿床成因 // 137
四、找矿预测 // 144
第五章 微量元素地球化学研究 // 163
第一节 基本原理 // 163
一、常量元素与微量元素的概念 // 163
二、微量元素赋存形式 // 163
三、微量元素分配系数 // 165
四、微量元素分类 // 168
五、地质作用过程中的微量元素地球化学行为 // 170
六、微量元素地球化学数据的处理和表达 // 174
第二节 样品制备与测试分析方法 // 180
一、样品制备 // 180
二、测试分析方法 // 181
第三节 在矿床研究中的应用 // 183
一、示踪成矿物质来源和矿床成因 // 183
二、限定成岩成矿物理化学条件 // 244
三、计算热液蚀变矿化过程中元素的迁移量 // 265
四、评价岩浆岩含矿性 // 271
五、指导找矿 // 288
第六章 流体包裹体研究 // 310
第一节 基本原理 // 310
一、包裹体的定义 // 310
二、包裹体的形成机理 // 311
三、包裹体形成后的变化 // 313
四、包裹体的分类 // 317
五、包裹体研究的三个基本前提 // 324
第二节 样品采集及制备 // 325
一、样品采集 // 325
二、样品制备 // 327
第三节 主要研究内容 // 329
一、岩相学 // 329
二、显微测温 // 344
三、盐度估测 // 356
四、成分分析 // 363
五、压力估算 // 367
第四节 在矿床研究中的应用 // 377
一、确定成矿物理化学条件 // 377
二、判断成矿流体来源 // 395
三、探讨成矿元素搬运形式和沉淀机制 // 397
四、判断矿液运移方向 // 404
五、划分矿床类型 // 405
六、指导找矿 // 430
第七章 地球化学热力学研究 // 436
第一节 热力学基础 // 436
一、基本概念 // 436
二、热力学第一定律 // 438
三、焓和热容 // 438
四、熵和自由能 // 440
五、化学位 // 440
六、标准状态、标准生成自由能和标准生成热 // 442
七、热力学第二定律 // 442
八、热力学第三定律 // 443
九、常用的物理量、常数及单位 // 443
第二节 自由能变化与化学反应平衡常数 // 444
一、化学反应的标准自由能变化 // 444
二、化学反应自由能的计算 // 444
三、化学反应平衡常数 // 447
第三节 在矿床研究中的应用 // 448
一、构筑相图 // 449
二、研究地球化学过程的热力学条件 // 473
三、分析围岩蚀变矿物的成因 // 475
四、判定体系中化学反应的进行方向和程度 // 478
五、计算成矿流体的活度和逸度 // 479
六、确定成矿元素的迁移形式和沉淀机理 // 487
第八章 稳定同位素研究 // 490
第一节 基本原理 // 490
一、同位素的概念和分类 // 490
二、同位素比值与同位素组成 // 490
三、同位素标准 // 491
四、同位素效应与同位素分馏 // 491
五、同位素分馏系数与同位素分馏值 // 491
六、稳定同位素分馏机理 // 492
七、稳定同位素地质温度计 // 494
八、稳定同位素分析方法 // 496
第二节 氢、氧同位素 // 499
一、不同地质储库的氢、氧同位素组成 // 499
二、氢、氧同位素分馏机理 // 505
三、采样和送样要求 // 506
四、在矿床研究中的应用 // 507
第三节 硫同位素 // 527
一、不同地质储库的硫同位素组成 // 527
二、硫同位素分馏机理 // 530
三、采样和送样要求 // 539
四、在矿床研究中的应用 // 539
第四节 碳同位素 // 564
一、不同地质储库的碳同位素组成 // 565
二、碳同位素分馏机理 // 567
三、采样和送样要求 // 570
四、在矿床研究中的应用 // 571
第五节 非传统稳定同位素 // 584
一、概述 // 584
二、铁同位素 // 590
三、铜同位素 // 596
四、锌同位素 // 602
五、钼同位素 // 605
六、硒同位素 // 608
第九章 放射性同位素研究 // 611
第一节 基本原理 // 611
一、放射性同位素的概念 // 611
二、放射性衰变 // 611
三、放射性衰变定律与同位素年代学基本公式 // 612
四、放射性同位素定年的前提条件 // 614
五、样品制备与分析方法 // 615
第二节 Rb—Sr 同位素 // 616
一、铷和锶的地球化学特征 // 616
二、Rb—Sr 同位素定年公式及适用条件 // 617
三、不同地质储库的Sr 同位素组成与演化 // 618
四、采样与送样要求 // 621
五、在矿床研究中的应用 // 622
第三节 Sm—Nd 同位素 // 630
一、钐和钕的地球化学特征 // 630
二、Sm—Nd 同位素定年公式及适用条件 // 632
三、不同地质储库的Nd 同位素组成与演化 // 633
四、采样与送样要求 // 637
五、在矿床研究中的应用 // 637
第四节 U—Th—Pb 同位素 // 645
一、铀、钍和铅的地球化学特征 // 645
二、U—Th—Pb 同位素定年公式及适用条件 // 646
三、不同地质储库的铅同位素组成与演化 // 654
四、采样与送样要求 // 656
五、在矿床研究中的应用 // 657
第五节 K—Ar 和Ar—Ar 同位素 // 666
一、钾和氩的地球化学特征 // 666
二、K—Ar 法和Ar—Ar 法同位素定年公式及适用条件 // 667
三、采样与送样要求 // 671
四、在矿床研究中的应用 // 672
第六节 Re—Os 同位素 // 676
一、铼和锇的地球化学特征 // 676
二、Re—Os 法同位素定年公式及适用条件 // 678
三、不同地质储库Os 同位素组成与演化 // 679
四、采样与送样要求 // 682
五、在矿床研究中的应用 // 682
第七节 Lu—Hf 同位素 // 691
一、镥和铪的地球化学特征 // 691
二、Lu—Hf 同位素定年公式及适用条件 // 692
三、Hf 同位素示踪基本原理及不同地质储库的Hf 同位素组成 // 693
四、采样与送样要求 // 696
五、在矿床研究中的应用 // 696
第十章 综合信息成矿预测 // 705
第一节 基本原理和方法技术 // 705
一、基本原理 // 705
二、指导理论 // 706
三、找矿技术方法 // 708
四、综合预测方法 // 711
第二节 数据采集与处理 // 715
一、数据来源 // 715
二、数据预处理及相关软件 // 715
三、综合信息数据库的设计 // 718
四、多源空间数据库的建立 // 724
第三节 多元成矿信息的提取与分析 // 725
一、地质信息 // 725
二、地球物理信息 // 730
三、地球化学信息 // 737
四、遥感信息 // 740
第四节 模型建立与成矿预测 // 742
一、鲁西铜石地区金矿综合信息成矿预测 // 742
二、内蒙古哈达门沟金矿床深部及外围综合信息成矿预测 // 752
参考文献// 758
版 本 信 息
责任编辑:刘亚军 吴金键 田泽瑾
字 数:1650 千字
版 次:2019 年11 月北京第1 版
印 次:2019 年11 月北京第1 次印刷
定 价:460.00 元
书 号:ISBN 978-7-116-11731-0
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