国家自然科学奖推荐项目.docx
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国家自然科学奖推荐项目
国家自然科学奖推荐项目
一、项目名称
中国东部燕山期大规模成矿动力学模型
二、推荐单位意见
该项目通过近15年的系统研究,提出中国东部中生代成矿动力学模型,厘定了燕山期大爆发成矿具有阶段性,发现了板内成矿受控于板缘多块体的相互作用,查明了大规模金属富集的特殊空间;研究提出大型矿集区新概念,建立了8个矿集区尺度的矿床模型。
该项目研究成果,突破了板内成矿动力来自板内的传统认识,发现板块边缘相互作用是板内多阶段大规模成矿的引擎,合理解释了“东部燕山期成矿大爆发”的机理。
相关论著被国内外著名矿床学家广泛引用和高度评价,其中中国东部成矿动力学模型被称之为“Mao’s模型”。
20篇核心论著他引3075次,其中SCI他引1430次;8篇代表性论文他引1856次,其中SCI他引852次;多篇论文在有关刊物引文频数位居前列。
正是由于本项成果的影响力,1人出任国际矿床成因协会主席、国际经济地质学家协会理事和国际应用矿床地质学会理事,1人获得国家杰出青年基金资助。
本项目成果曾获得2010年国土资源科学技术一等奖。
推荐该项目为国家自然科学奖一等奖。
三、项目简介
本项目属于矿产资源领域的基础科学研究。
上世纪中期以来,随着板块构造理论的兴起,成矿学研究引发了一场革命,板块边缘成矿成为热点并不断取得新进展,相对而言板内成矿研究程度薄弱。
中国东部板内在燕山期出现了大爆发成矿,运用现有的板缘理论难以揭示,其成矿机制是一个世界级科学难题。
尽管前人已经进行了大量研究,但一些关键科学问题尚未解决,如:
板内为什么会发生大规模成矿?
其成矿规律是什么?
本项目通过15年的系统研究,获得了重要进展,发展了成矿理论,推动找矿勘查实现重大突破。
1.提出中国东部燕山期成矿动力学模型
研究发现中国东部板内成矿受控于板缘之间块体的相互作用,如华南和华北受到古太平洋板块作用,东北受到鄂霍次克洋和古太平洋板块的双重作用。
基于系统高精度测年,在前人工作基础上,发现燕山期大爆发成矿具有多阶段性,即:
华南与华北成矿时限基本一致,为中晚侏罗世至早白垩世(165±5~135Ma)(早阶段)和早白垩世晚期至晚白垩世早期(135~80Ma)(晚阶段)两个阶段。
而东北除了上述两个阶段外,还发育一个特有的时间段(180~165Ma)。
研究发现早阶段形成于挤压构造体制,与古太平洋板块低角度斜向大陆俯冲有关;晚阶段形成于伸展构造体制,与后俯冲岩石圈伸展有关;东北180~165Ma的成矿事件与鄂霍次克洋板块向东北大陆俯冲和碰撞有关。
在早阶段挤压环境下,斑岩铜矿系统沿大陆内部块体结合带或深大断裂发育,与俯冲板片撕裂壳幔同熔形成的岩浆密切相关;钨锡钼铅锌多金属矿产发育于大陆边缘弧后伸展区,与软流圈上涌或玄武质底侵诱发地壳重熔的岩浆密切相关;控矿构造为近东西与北东向断裂的复合部位。
在晚阶段岩石圈减薄背景下,成矿空间具有一致性,巨量矿产形成于伸展盆地等,但成矿类型具有多样性,成矿物质来源是幔源或壳幔混源或壳源,发现辉钼矿中铼含量可以作为物质来源的有效示踪剂。
此外,发现板内变质核杂岩区的脉状金矿并非是造山型金矿,而是伸展型金矿:
一种新的金矿类型。
该成矿动力学模型深刻阐述了板内成矿规律,为东部板内和相似背景的其他地区找矿部署具有重要的指导意义。
2.建立了8个矿集区尺度的矿床模型
基于上述特定成矿有利空间的解剖研究,提出大型矿集区新概念,发现大型矿集区在成矿区带面积约5%,拥有资源量却达95%。
通过研究矿集区的时空结构(矿产组合分带、物质来源、水/岩作用和成矿控制条件),建立和提升了德兴、栾川等8个矿集区尺度的矿床模型。
这项研究从传统的单个矿床模型发展到矿集区矿床模型,大幅度提高了找矿效率,在调查过程发现鱼库钼矿,最终探明为一个世界级超大型矿床。
本项研究的新发现和新认识被国内外著名科学家大量引用和高度评价,中国东部成矿动力学模型被称之为“Mao’s模型”。
20篇核心论文他引3075次,其中SCI他引1430次,8篇代表性论文他引1856次,其中SCI他引852次。
正是由于成果的影响力,1人出任国际矿床成因协会主席,1人获得国家杰出青年基金资助。
本成果曾获得2010年国土资源科学技术一等奖。
四、客观评价
本项目提出了2个重要科学发现,得到了国内外同行的高度评价和广泛应用,多位一流科学家在多篇论著中大量正面引用。
(1)中国东部燕山期成矿动力学模型:
经济地质学家协会前主席、MineraliumDeposita前主编、经济地质学家协会银质奖获得者和国际矿床成因协会Kutina-Smirnov奖获得者、美国地质调查局RichardJ.Goldfarb教授(GondwanaResearch,2014,25:
48-102)[引用1]引用论著[3;13;14;16]和其他论文8篇,充分肯定了本项目两个阶段大规模成矿的认识,指出“Thecausativeintrusionsforthegold-bearingskarnshavebeenextensivelydated,withmostagesconcentratedbetween148and135Ma(e.g.,Maoetal.,2006,2011b……).Magnetite–apatiteKiruna-typedeposits,whichlackgoldenrichmentandareassociatedwithmantle-generatedshoshoniticporphyryintrusionsandrelatedvolcanicrocks,aredominantinthebasinsoftheLuzongandNingwudistricts……formedbetween135and123Ma(Maoetal.,2006,2011b)”。
国际矿床成因协会副主席、OreGeologyReviews主编、国际矿床成因协会Kutina-Smirnov奖获得者、西澳大利亚大学FrancoPirajno教授在Springer出版的教材书(HydrothermalProcessesandMineralSystems,2009)中有22页引用本项目的论著[3;4;16;17;19]的资料;在FrancoPirajno教授2013年Springer出版的重要专著(TheGeologyandTectonicSettingsofChina’sMineralDeposits,2013)[引用2]有56页正面引用本项目的论著[2;3;4;5;6;12;13;14;16;17;18;19],将华北及邻区、胶东地区成矿模型统称为Mao’s成矿动力学模型(Mao’sGeodynamicandMetallogenicModel)(第95页,图3.23);还引用本项目提出长江中下游两阶段成矿动力学模型[论著13]和德兴矿集区的矿床组合模型[Maoetal.,OreGeologyReviews,2011,43:
203-216]。
经济地质学家协会金质奖章获得者,国际矿床界和找矿勘探界著名的RichardSillitoe博士(SocietyofEconomicGeologistsSpecialPublication,2013,17:
1-16)[引用3]高度评价本项目的论著[14],对于中国东部(作为环太平洋成矿带的组成部分)中生代爆发式成矿背景的研究成果,指出“Fundamentaltranslithosphericstructuresmayplayacriticalroleinthelocalizationofmajormetallogenicprovinces.Thestructuresmaybepreexistingcollisionalsutures,perhapsexemplifiedbytheSouthChinatin-tungstenprovincealongtheProterozoicinterfacebetweentheYangtzeandCathaysiablocks(Maoetal.,2013),EastQinling-DabiemolybdenumbeltalongtheLateTriassictoEarlyJurassicsuturebetweentheYangtzeandNorthChinacratons(Maoetal.,2011a)”。
欧洲著名矿床学家RomerR.L.教授和全球最著名的流体包裹体专家、美国马里兰大学的BodnaR.J.教授等(MineraliumDeposita,2014,49:
353-369)撰文南岭花岗岩与成矿关系时,引证本项成果关于燕山期成矿期次和动力学背景新认识“Jurassic(EarlyYanshanian)mineralizationistypicallyW–Snveintype,peaksaround150–160Ma,andoccursmainlywithintheNanlingbelt(Maoetal.2013;Maoetal.2007;Qietal.2012).Incontrast,Cretaceous(LateYanshanian)mineralizationisdominantlypolymetallicSn–W–Cu–Pb–Zn–Au–Ag–U(Maoetal.2013),peaksaround100–90Ma,andistypicallyrelatedtothedevelopmentofbasinsandstrike-slipfaultsinextensionaltectonicsettings(Maoetal.2013)”。
国家杰出青年基金获得者,“973”项目首席科学家,北京大学著名矿床学家陈衍景教授(OreGeologyReviews,2009,35:
245-261)[引用4]引证本项的论著[1;4;16],如“Maoetal.(2008)recordedthreegroupsofmolybdeniteRe–Osagesfromtheseporphyrysystems,namely:
232–221Ma;148–138Ma;and133–112Ma,whichtheyattributedtoageodynamicevolutionarysequencefromcollisionaltectonicsbetweentheNorthChinaCratonandtheYangtzeCraton,toatransitionaltectonicregimewithdevelopmentofI-typegranitesat148–138Ma,causedbysubductionofthePaleo-pacificplatebeneaththeeasternmarginofAsia.Thelastevent(133–112Ma),accordingtoMaoetal.(2008),isrelatedtoanextensionalregimelinkedtolithosphericthinninganddelamination”。
国家杰出青年基金获得者,“973”项目首席科学家,矿床地球化学重点实验室主任著名矿床地化方面专家胡瑞忠研究员和香港大学著名矿床学家周美夫教授(MineraliumDeposita,2012,47:
579-588)[引用5]引证本项的论著[3;18],如“NumerousW–Snpolymetallicdepositsformedintheperiodof160–150MainthecentralNanlingRange(Maoetal.2004,2011;Pengetal.,2006;Huetal.,2012b)”。
中国地质大学著名的构造地质学家刘俊来教授(JournalofAsianEarthSciences,2011,41:
107–118)[引用6]从构造学角度认同本项关于华北和东北地区地球动力学演化与成矿的新认识(论著[1;3;4;5;12]),如“MineralizationassociatedwithCretaceousmagmatismiswelldocumented,forexample,inNorthChina(Maoetal.,2003a,b,2005;Yangetal.,2003;Fanetal.,2007),Qinling-Dabieorogenicbelt(Maoetal.,2008a,2010),SouthChina(Maoetal.,2006,2008b;Sunetal.,2007)andinNortheastChina(Miaoetal.,2005),wheregoldandbasemetalmineralizationiscoevalandgeneticallyassociatedwiththeextensionandmagmatism”。
俄国著名矿床学家,俄国科学院西伯利亚分院俄罗斯地质与地球物理研究的BerzinaAnita教授(OreGeologyReviews,2005,26:
91-113)高度认同论著[6]关于辉钼矿中Re含量示踪成矿物质来源的新认识,且早于国外HollyStein教授类似观点,如“Maoetal.(1999)suggestedthatthemetalsourceofthedepositsmayaffecttheRecontentinmolybdenites,resultingindecreasingofRecontentinmolybdenitesfrommantletoI-typeandthentoStypegranite-relateddeposits.Steinetal.(2001)alsoproposedthatdepositsthat”。
世界著名的铼锇同位素地球化学专家HollyStein教授等的论文(GeochimicaetCosmochimicaActa,2014,131:
13–32)[引用7]充分肯定论著[6]提出的认识,如“Rheniumconcentrationsinmolybdeniteinthe100sofppmarealsosuggestiveofmantlemetalsourcing(Maoetal.,1999;Steinetal.,2001)”。
国际应用矿床地质学会秘书长、著名矿床学家JanPasava教授等通过对欧洲地区典型矿床对比研究(OreGeologyReviews,2016,72:
874-895),再次证实论著[6]观点,如PublisheddataindicateprogressiveRedecreasefrom>100ppminmolybdenitederivedfrommantlesourcesthroughtensofppmformixedmantle/crustsourceto<10ppmforcrustalsources(e.g.,…;Maoetal.,2006;…)
(2)关于伸展型金矿新类型和地幔流体参与成矿新认识:
本项目提出的伸展型金矿新模型(论著19)编入2009年Springer出版国外矿床学教材(HydrothermalProcessesandMineralSystems)中第963页图9.27(附件7.2);朱日祥院士等(ScienceChinaEarthSciences,2015,58:
1523-1537)在提出的克拉通破坏型金矿模型中参考和引用了本项目的论文[16;19](附件7.5),两个模型的动力学背景具有类似性。
Pirajno教授在2009年Springer出版矿床学教材(HydrothermalProcessesandMineralSystems)中肯定了本项目的论著[19]的地幔流体参与成矿过程观点,如“AmantlefluidcomponentfortheMesozoicAudeposit(Dongping)onthenorthernmarginoftheNorthChinaCraton,wasdetectedonthebasisof3He/4Heratios(2.1–5.2Ra)ininclusionfluidsfromorezonepyrite(Maoetal.2003).Theseresultssuggestthattheoreformingfluidshadastrongmantlecomponent,therebyreinforcingtheideaofmantleupwellingduringtheMesozoicalongtheeasternregionsofChinatoaccountforthewidespreadmagmatismandhydrothermaloredepositsofthatage(Maoetal.2007)”(附件7.2)。
印度矿床学家SwainS等(OreGeologyReviews,2015,70:
305-320)(附件7.6)肯定和支持本项目的论著[19]关于地幔流体参与成矿的认识:
“Onthebasisofsuchstudies,inmostcases,ithasbeenfoundthatthereisinvolvementofmantlederivedfluidsorjuvenilemagmatism(seeTable1,Sarangietal.,2012).Forexample,fluidsfordepositsinJiadongGoldProvince,Chinahavebeensuggestedtobeofmantleorigin,althoughthedepositisgranitehosted(Maoetal,2008)”。
欧洲地质学家HugodeBoorder(OreGeologyReviews,2015,65:
574-588)[引用8]赞同本项的论著[19]的成果,如“Maoetal.(2008b)emphasizedthatthegolddepositsofwesternJiaodongwerecoevalwith121–114Malamprophyreanddoleritedykes.Retrogradealterationfluidsinlamprophyresanddoleriteswerefoundtobethesame,aspartofapotassium-andcarbondioxide-richsystem,andyoungerthanthegraniticcomplexes”。
澳大利亚著名稀有气体地球化学家KendrickMA等(PrecambrianResearch,2011,89:
313–3271)引用本项目的论著[17]地幔流体参与金矿成矿的论述(Maoetal.,2003),认为在亚洲具有普遍性。
本项研究发表论文200余篇,其中SCI论文80余篇。
反映主要成果的20篇核心学术论文,累计他引3075次,其中SCI他引1430次。
8篇代表性论文他引1856次,其中SCI他引848次(见附件3检索报告)。
国际矿床成因协会前任主席,著名矿床学家NigelCook教授曾任OreGeologyReviews刊物主编8年,在其任期结束时列举出2003-2008年期间该刊物最有影响力的论文,包括本项目的论著[3;19]。
本项目的主要论文在相关刊物引用位于前列,如下表。
除了代表性20篇主要论著外,本项目4篇核心论文在国内核心期刊《矿床地质》历年载文中分别名列第1、3、7和9位;1篇国际SCI论文在《OreGeologyReviews》2012-2015年期间排名5。
主要论著序号
发表刊名
发表时间
论著在刊物发表所有论文引用排名情况
1
岩石学报
2005年
1985年至今第2位(CSCD);第6位(SCI)
2
中国科学(D辑)
2003年
1996年至今第9位(CSCD)
3
OreGeologyReviews
2006年
2006-2011年期间第1位(SCI)
4
GeochimicaetCosochimicaActa
2008年
2009-2013年期间第5位(SCI)
5
高校地质学报
2008年
1995年至今第5位(CSCD)
13
OreGeologyReviews
2011年
2012-2015年期间第2位(SCI)
14
OreGeologyReviews
2011年
2012-2015年期间第3位(SCI)
15
岩石学报
2007年
1985年至今第15位(CSCD);第19位(SCI)
18
地学前缘
2004年
1985年至今第4位(CSCD)
在项目执行期间在国际会议大会报告3次,专题主旨报告7次,国内大会报告5次,主题报告12次。
毛景文作为大会主席于2005年和2013年组织大型国际学术会议两次(会议代表675人和760人),2005年作为第一作者在国外著名Springer出版社出版了论文集,2011年作为邀请主编在国际核心刊物《OreGeologyReviews》出版了中国东部中生代成矿与动力学专辑,主编给出高度评价。
正是由于研究成果的重要影响力,毛景文出任为国际矿床成因协会主席(2012-2016),作为中国科学家首次出任经济地质学家协会(成立于1902年)理事(2014-2016),任国际应用矿床地质学会理事(2002-2009),任国际核心刊物《OreGeologyReviews》和《JournalofGeochemicalExploration》副主编(2001年至今和2014年至今),并任中国地质学会矿床地质专业委员会主任、《矿床地质》主编和《ActaGeologicaSinica》副主编。
陈斌教授2008年获得国家杰出青年基金资助。
谢桂青于2013年入选国土资源部杰出青年人才计划。
毛景文和陈
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