矿床：透视地球演变的窗口
来源：刘继顺的新浪博客
作者：刘继顺
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一、大庆油田发现之争引出的话题
近年来，关于大庆油田的发现过程，众多学者均有论及，著述甚丰。他们查阅文献、文件和记录，采访亲历者，将一些鲜为人知的轶闻趣事呈现在我们面前。但由于历史的原因（纪录不完整）和当事人的立场，结论迥异。在我局外人看来，真有点“剪不断，理还乱”！
目前争论的焦点是：发现大庆油田的头号功臣，究竟是李四光、黄汲清，还是谢家荣？
前两位擅长大地构造，后者专于矿床地质，他们连同翁文灏，都是我国地质学界的巨人，星耀华夏；他们都是我国地质事业的奠基人，泽被后生；他们都是中国石油事业的擎天柱，强我中华。不管他们是作为领导者、组织者，还是实际操作者，或者兼而有之，无论怎么夸赞都不过份！
由大庆油田发现之争，笔者所想到的是：到底是大地构造理论或陆相生油理论，指导了大庆油田的勘探，还是大庆油田的发现促进了大地构造理论的深化，催生了陆相生油理论的形成，却是应该思考的大问题。这个问题看似颇象“鸡与蛋”的问题，实际上不是！
从人类文明发展史来看，是先采矿，再有地质，然后而有系统的现代地球科学。即使在现代科学发展的今天，我们对地球的了解尚知之甚少。在地球面前，我们还只是小学生！许多理论成果，大都是对已知地质现象的说明，然后系统化，再推而广之的。
客观地看待大庆油田发现的过程，指导大庆油田发现的是：石油生成的基本知识和地表的油气显示。
石油生成的条件是：源（要有生油层：富有机质的泥质岩类、碳酸盐岩类；利于有机物转化为石油的环境，主要为有大量有机物来源和利于保存有机物的还原环境和长期缓慢下降的深凹陷环境，即岩相古地理环境）、运（要有压力主要为静压力、浮力、毛细管作用，水气流）、储（储集层，主要为碎屑岩、碳酸盐岩；圈闭构造有构造圈闭，岩性圈闭）。
在玉门油田没有发现之前，的确没有陆相生油说。而玉门油田是怎么被发现的呢？
玉门石油河的油苗古有记载。据石宝珩等[2001，中国石油史实九则，《石油勘探与开发》 28（6）：104-110 ]考证：1937年7-10月，孙健初、韦勒、萨顿野外考察玉门石油沟一带的油苗时，发现了老君庙背斜构造，认为是“一个适合于石油形成的构造”；1938年孙健初二进玉门调查石油河, 干油泉、三橛湾，认为“ ..可知本区各组所有砂岩储油地质构造,合适于存油。再就油层越下而越富”，并设计钻孔验证，1941年4月终发现玉门老君山高产自喷油田。1934年，孙越崎领导开发了中国大陆第一个油矿-延长油矿（古有开采）。有趣的是：这两个油田的含油层不是海相地层，而是陆相沉积的淡水沉积层！
根据这两个油田的淡水沉积物层含油的事实，潘钟祥发表了《中国陕北和四川白垩系的非海相石油》（BAAPG，1941）、黄汲清发表了《新疆油田地质调查报告》（1947），提出了陆相生油说！这可不是在陆相生油说指导下发现的！
至于大庆油田发现前，就曾有过许多油气显示和找油工作。1923年扎赉诺尔小煤矿就曾发现含油沥青。据张以诚[1986，日本人在我国的地质矿产调查，载《地质论评》，32（2）]考证：日本占领东北后，就努力开展找油工作，对扎赉诺尔开展了地质、重磁、地震测量，1940年发现了石油（1941年曾钻达千余米深）；对阜新，日本在钻煤时发现油苗，1938年开展了石油普查工作包括重磁和地震，发现了巨大的背斜构造，1939年开始钻探，1941年见油，到1945年施工了105口井，每口井产油数千克至3吨不等。日本人勘查的这两处目标与我们后来所发现的大庆和辽河两油田相距均不远，前者同属松辽盆地，后者同属渤海湾盆地。因此，日本人的调查与解放后我国自己的石油普查勘探，在主要选区上是一致的。如果上天再给些时间给日本人的话，可能发现权就被日本人拿走了！日本人可没有陆相生油说的指导，他们却在东北进行了这么多的找油开拓性工作，说明了什么问题呢？
解放初期，我国找油工作均是在有油气显示或古采油区部署的。任何一个了解日本人在东北所做的找油工作的人来说，都会优先选择它作为探索区的。可以这么说日本人的开拓性工作，为我们更快地找到大庆油田奠定了基础，具有很好的参考价值。
诚然，日本对我国的侵略及对我国资源的掠夺，我们是绝对要遣责的！！！
网上流传盛广的《日本在东北找油三十年为何未发现大庆油田？》一文，将日本人没有发现大庆油田归结为“没有陆相生油理论的指导”，是欠妥的。我们“两弹一星”的研制时间都短于美国，能说我们有新理论的指导或者我们更为聪明吗？塔里木油田和最近发现的南堡油田，工作时间短吗？虽然我们经数十年的工作，目前在塔里木盆地只发现一些规模不大的油田，谁敢说今后不会发现世界级整装大油田呢？
说这些，我们并不是要否定理论对于找矿的重要指导意义，我们今天所从事的正是理论找矿工作。
但我要说，理论总是落后于新现象新发现的！实现找矿突破的理论是：油气生成理论或矿质溶解与沉淀的物理化学反应理论（元素的共生-分离、矿化蚀变、地球化学晕，特殊的岩性矿物等）与容矿的力学理论，而不是经过包装过的新名词。当然，一个新矿床或一个新类型的发现会带来一连串的发现，是人们对新发现进行总结、系统化的自然结果。
当然，一线勘查工作者的理论基础、工作经验和对新现象的敏感性，是找矿成功的关键！在大庆油田勘查过程中，发现并提供重要找矿线索的一线地质工作者，是值得我们大书特书的，他们是最不应该被遗忘而又最可爱的人！
至于中国找油战略东移，那是在大庆发现工业油流以后，是顺理成章的事。谁处在那个领导岗位，都会这么做，我们今天也是这么干的！
综上所述，正是大庆油田的发现促进了大地构造理论的深化，催生了陆相生油理论的形成与完善。
二、矿床勘查开发促进了地球科学的发展
1、矿床成因的“水-火”之争，诱发了地球科学的第一次革命
在早期人类历史中，地质学是贵族的事业，因为无休止的旅行、探险和探宝是要有经济支撑的。徐霞客决不是一个贫民。
人们为了生存及发展的需要，自觉与不自觉地去寻找可供开发利用的矿物资源（找矿、开采、冶炼），自然而然地去探求矿物资源的形成与分布规律（矿床学），进而试图去厘清矿物资源形成与地球演变的关系（地球科学）。最初在找矿实践与矿业开发过程中，逐渐积累了大量的感性认识，从而孕育了早期的矿床理论，进而促进了地球科学的发展。
地球科学史上的第一次革命，正是从矿床的形成争论开始的。德人维尔纳（1749-1817）根据沉积岩中矿床的采掘现象的总结归纳，认为所有的矿床包括岩石和矿脉，都是在大洋水体中沉积形成的（侧分泌说），即“水成论”；而英人赫顿（1726-1797）则从火成岩内及其周边的矿床采掘现象总结出发，认为地球外营力与矿床的形成无关，矿床只能是地球深部火成的溶液或溶化物质注入地壳裂隙中形成的，即“火成论”。两派为了证实证明自己的正确，千方百计地收集地质证据，进行各种测试分析与模拟实验，其中著名的有鲍温的玄武岩熔融实验（鲍温反应系列）。最终以“火成论”胜利而告终，“岩浆一元论”及“岩浆热液成矿论”诞生并一统天下为标志。
“水-火”之争暂时告一段落，但两派的继承者并没有完全放弃自己的主张，而是在前人的基础上进一步深化与升华。20世纪60-70年代，随着矿床的大量开发，特别是海洋地质调查的进行，海底硫化物层及“黑烟囱”硫化物的发现，“水成论”演变为“层控理论及喷流沉积成矿理论”。而“火成论”则进一步发展成为了“与岩浆作用有关的矿床成矿理论”。
2、矿床勘查提供了大量研究地球表层以下的样品
人们最初研究地球都是从地表直接观察开始的，主要开展地表的地质现象的剖面观察与填图。地质学者根据地表剖画观察与填图，发现了大量的地表地质现象，通过这些资料的总结，深化与研究，提出了关于地质作用、地质构造、岩石组成、洋陆变迁、地球演化等方面的各种假设。
由于地表地质现象常常受到出露条件的制约及表生地质作用（包括表生构造）的干扰，使得观察资料的可得性、真实性与可用性大打折扣。
为了更好地了解地球的演化，人们便借助一些间接的手段如地球化学测量、地球物理测量、卫星遥感资料解译等推测地质构造、地球物质组成及地球演化的模式。由于这些方法理论本身的缺陷及地质体的复杂性，常常出现不同的研究者得出的结论大相径庭。因此，人们迫切希望能够观察到地表以下真实的地质现象。要了解地下的真实地质情况与我们的推测是否相同，就需要工程取样，而且需要大量地取样观察。而要实施工程就需要有庞大的资金，这笔资金目前没有任何一个机构或国家能够提供。
即使如此，某些国家还是咬牙拿出了经费为了科学而去打科学探索钻（超深钻），国际地科联曾实施大洋钻探计划（DSDP、ODP、IODP三个计划）和大陆科学钻探计划。目前有13个国家实施了近100口深浅不一的大陆科学钻，其中4000米以上的只有20口。已经实施的大陆钻探的结果与人们早先提出的假说，相去甚远。
天然地震资料反演表明：地球具有层圈构造，中心部位为内地核、外地核，再是下地幔、上地幔，最外为下地壳（硅镁层）和上地壳（硅铝层），上下地壳之间为康拉德不连续面。苏联人想验证这个康拉德不连续面的存在，选择了地壳厚度最薄的科拉半岛打钻，其中一个为SG-3井，钻至12262米（目前全球最深井,1970-1989实施），原来设想的康拉德面却是一个滑动面，在深达9500米处还有可以利用的金属，1万米深处还存在天然气和含矿物的地下水（参见架起通往“地心”的望远镜，一窥“地心”究竟）。又如德国上法耳次地区的KTB超深钻（9101米深，1987-1994实施），原来地震反射层为近水平状态，而岩心却表明岩层陡倾，近水平的反射层是一组密集的面理所致。
即使这样，所打的钻孔极为有限，对于广袤的地球表面而言，真是“九牛一毛”也！
但与经济结合在一起的矿床勘查，每个大型矿床的钻探进尺均在十万米以上，1989－2003年塔里木石油会战，总进尺达470万米（102口井，平均井深4700米），那么，全球年钻探进尺呢？更何况还有数不清的探槽、浅井、坑道工程。正是这些矿产勘查工程为我们了解地壳变动与地球演化，提供了大量的原始资料和地质现象。
因此，正是矿产勘查为我们揭露了大量的地质现象，使得我们能够纠正过去错误的认识，孕育新的地质理论和成矿理论，促进了地球科学的进步！
三、矿床开发提供了各类地质体的三维空间真相
一般地，我们从事地学研究时，只能得到局部的，线状的，最多是面状的片断。对于地质体及地质现象的三维空间变化真相，只能想象和推测。即使在经过包括详勘及生产探矿的矿产勘查中，对于矿体（地质体、断层、褶皱）的三维空间变化，也都存在着或多或少的推测成分。
而在矿山，不论是露天开采场，还是坑道开采场，什么岩体的接触界线，岩石相变特征，变质分带，断层的波状起伏，脆性—韧性变形的转换，断层扩展过程，褶皱枢纽的起伏与倾伏，还是高温、中温、低温矿物的分带，热液交代序列，成矿元素的空间展布，矿体三维形态，都将一览无余，大白于天下。
在采场，一切的一切，不会是推测。不再有推测断层，不再有推测的地质体。预想不到的现象会吸引我们的眼球，令我们赞叹不已，促使我们思考。
在此意义上，没有到过采场的人算不上真正的地质学家；没有在采场仔细研究过的人，算不上真正的矿床学家！没有对采场连续观察过的人，算不上真正的地质大师！
四、矿床发现可改大地构造属性认识
在地质研究长河中，有些地区的大地构造属性争议不断，莫衷一是。骑墙者说：“各种观点都对。”最后由于具有大地构造属性的矿床的发现，才终止了那些旷日日久的无聊争论。
试举一例说明：在新疆东天山，有一条著名的康古尔断裂带，带内赋存有大大小小的超基性岩体（块），有人认为这是天山洋的残余，康古尔断裂带为板块缝合带或地体拼贴带；有人认为这是弧后洋扩张的产物。而当黄山、黄山东、香山铜镍硫化物矿床等陆续发现以后，再也没有人提板块缝合带、地体拼贴带、什么洋了。因为众所周知，铜镍硫化物矿床的形成，需要一个相对稳定的构造环境，以促使硅酸质熔浆与富硫化物熔浆的熔离并富集成矿。
再如，江西德兴斑岩铜矿产于距我国海岸线数百公里之外，而沿海至今只发现了福建紫金山火山-斑岩型铜金矿，令大地构造学者困惑不已。用板块构造的远距离效应，如何能够解释德兴斑岩铜矿的形成？除了玩弄学术游戏之外，其用几何？然而，事实就是事实，这是无可辩驳的事实！
正如J.D.Lowell所指出的那样：80年代所谓的突破就是试图将板块理论纳入勘查规划中，甚至这成了一种时髦，但这看起来更象是皇帝的新衣，在矿产勘查中不知起到了什么作用。
五、Sudbury超基性岩盆下盘通道型富铜镍硫化物的发现，使陨击成矿不堪一击
加拿大Sudbury铜镍硫化物矿床产于长65公里宽25公里的超基性岩盆内，在100余年的勘查与开发的过程中，证实的铜镍矿石储量达15亿吨之多。作为陨击成矿的典型案例，Sudbury至今充斥于各类教科书和文献中。陨击证据似乎坚不可摧，成就了诸多地质学家的名声。
然而，Falconbridge 公司在2006年发布的信息“Evolution of the Sudbury Exploration Model; Pathways to Footwall Ore”称，已经控制岩盆下盘通道的铜镍矿化至距地表1800米的深处，仍未见底。其中见有厚23米，含镍6.14%，含铜23.62%，含铂族金属11.35g/t的特富矿脉。浸染状矿含镍0.13%，含铜0.41%，含铂族金属34.1g/t，含金3g/t。
试想，如果Sudbury铜镍硫化物矿果真是天外来客，何以形成深达2000米的狭小裂缝？
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