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成矿系统理论视角下的呵叻高原钾盐矿床研究现状及展望

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地质学报 2023年第2期97卷 596-612页

作者：秦占杰李庆宽袁秦李强何海芳都永生王建萍山发寿薛超平中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁810008 青海省盐湖地质与环境重点实验室青海西宁810008 泰国国际石油集团有限公司泰国曼谷10320 中国科学院大学北京100049 青海省有色第三地质勘查院青海西宁810008

成矿系统理论将矿床视为动态演化的自然系统,矿床从发生、形成到发展的整体演变过程及其控制机制是该理论的研究核心,“源、运、储、变、保”是该理论剖析矿床成因的五个基本着眼点。东南亚呵叻高原超大型钾盐矿床作为我国海外钾肥生产... 详细信息

成矿系统理论将矿床视为动态演化的自然系统,矿床从发生、形成到发展的整体演变过程及其控制机制是该理论的研究核心,“源、运、储、变、保”是该理论剖析矿床成因的五个基本着眼点。东南亚呵叻高原超大型钾盐矿床作为我国海外钾肥生产基地的标志性成功案例,其成矿系统研究不仅关乎该矿床成因认识的深度及其开发利用的广度,同时对中国东特提斯域内找钾工作具有重要指导作用。本文拟基于前人的研究成果,借助成矿系统理论,运用动态的整体思维对呵叻高原钾盐矿床成因研究现状进行梳理,探讨时间维度下呵叻高原钾盐矿床“源、运、储、变、保”成矿要素的表现特征及存在的科学问题,初步提出固体可溶性钾盐矿床成矿系统的研究思路构架,以期为全球钾盐矿床深入研究提供一定借鉴。

关键词：成矿系统超大型钾盐矿床成矿要素成矿模式呵叻高原

斑岩钼-热液脉状铅锌银矿成矿系统特征、控制因素及勘查指示

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岩石学报 2020年第12期36卷 3813-3839页

作者：金露英秦克章李光明赵俊兴李真真中国铜业有限公司北京100082 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 防灾科技学院三河065210

斑岩钼矿与热液脉状铅锌银矿为两类重要的矿床类型,两者往往分别独立产出,但越来越来的勘查实例揭示二者也可共生产出,构成统一的成矿系统。斑岩钼-热液脉状铅锌银成矿系统,主要分布在北美西部、加拿大西南部、中国秦岭-大别地区、华北... 详细信息

斑岩钼矿与热液脉状铅锌银矿为两类重要的矿床类型,两者往往分别独立产出,但越来越来的勘查实例揭示二者也可共生产出,构成统一的成矿系统。斑岩钼-热液脉状铅锌银成矿系统,主要分布在北美西部、加拿大西南部、中国秦岭-大别地区、华北北缘及西拉沐伦带、大兴安岭北段-额尔古纳等地区。根据斑岩钼矿与热液脉状铅锌银矿的平面关系,成矿系统可分为近源和远源两类:近源时,两者直接叠置或者平面距离小于2km;而远源时,两类矿化平面距离一般不超过6km。成矿系统空间上表现可为上铅-锌-银、下钼的垂向叠置或者内钼、外铅-锌-银侧向共存的形式。时间上两类矿化一般近同期形成,或者相差通常不超过8Myr。成矿系统岩浆性质多为高演化的钙碱性花岗质岩浆,起源于下地壳且加入了不同比例的地幔物质。成矿系统的蚀变特征一般为斑岩钼矿化蚀变向热液脉状铅锌银矿蚀变的渐变,其中粘土化带与绢英岩化带是两类矿床的叠加区。钼矿化常与钾硅酸盐化或者绢英岩化带内侧密切相关,铅锌银矿化则常与浅部的低温硅化-绢云母-伊利石-水白云母化、碳酸盐化密切相关。基于S、Pb、Sr、Nd等同位素研究成果,钼铅锌银系统中成矿物质主要为岩浆来源,但可能有地层物质的加入。成矿流体主要以岩浆水来源为主,初始流体通常为单相中低密度流体,辉钼矿沉淀往往伴随着减压沸腾、大气水混合、冷却及/或水岩反应的进行,发生大规模钼矿化的温度区间通常在300~450℃。浅部脉状铅锌银矿化则由持续降温的流体在混入较多大气水或流体p H值中和而形成,温度区间在175~320℃。成矿系统空间上钼-铅-锌-银的分带,可能受控于流体演化过程中上述多个过程的综合叠加作用。通过总结对比钼铅锌银成矿系统、单一斑岩钼矿、单一热液脉状铅锌银矿床在勘查历史、构造因素、成矿岩体属性、流体特征、特征矿物、地球物理-地球化学勘查指标等方面的异同,本文提出了指示浅部热液脉状铅锌银矿之下同一成矿系统深部斑岩钼矿的找矿标志,且对该成矿系统形成的岩浆性质、岩浆-热液系统、成矿元素、构造条件、保存条件等多个方面进行了探讨。在前人基础上,本文提出本类成矿系统理论研究展望:1)利用微区原位技术分辨矿物的不同期次及元素的分布状态,进而获得该类型铅锌银矿相对准确的成矿年龄;2)确定斑岩钼-热液脉状铅锌银成矿系统的初始流体成矿元素和相关配位剂元素的含量;3)建立钼铅锌银成矿系统的矿物学指示标志;4)查明成矿系统岩浆过程、元素行为等精细成矿过程,研究其与其他成矿系统的差异。上述问题的深入研究和找矿标志的提出或将提高对斑岩钼-脉状铅锌银成矿系统成矿过程的认识,为该类系统勘查找矿工作提供理论支撑。

关键词：斑岩钼矿脉状铅锌银矿床成矿物质来源流体演化成矿系统控制因素勘查指示

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成矿系统及其演化——初步实践到理论思考

地球科学（中国地质大学学报） 2000年第4期25卷 333-339页

作者：翟裕生中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

成矿系统是指在一定的地质时空域中 ,控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用过程 ,以及所形成的矿床系列和异常系列构成的整体 ,它是具有成矿功能的一个自然系统 .依据多年矿床研究的实践经验和理性思考 ,考虑当前矿床学研究的总... 详细信息

成矿系统是指在一定的地质时空域中 ,控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用过程 ,以及所形成的矿床系列和异常系列构成的整体 ,它是具有成矿功能的一个自然系统 .依据多年矿床研究的实践经验和理性思考 ,考虑当前矿床学研究的总体趋势 ,提出成矿系统研究是今后一段时间内矿床学研究的一个重要领域 ;以系统观与历史观相结合 ,提出“成矿系统演化论” ,认为它是成矿学研究的核心问题之一 ;又从中国大地构造与地质成矿特征出发 ,指出成矿系统演化研究对认识中国成矿规律的重要性 .建立了成矿系统的框架结构 ,突出表现了边界成矿、转换成矿、耦合成矿的普遍意义 ;提出成矿产物包括矿床系列和异常系列两个方面 ,以及重视矿床形成后的变化和保存 .这些都是具有理论意义和实际意义的研究课题 .

关键词：成矿系统结构类型演化系统分析

初论高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统:以阿尔金中段地区为例

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岩石学报 2020年第12期36卷 3572-3592页

作者：徐兴旺洪涛李杭牛磊柯强陈建中刘善科翟明国中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 新疆地矿局第三地质大队库尔勒841000

花岗岩-伟晶岩型锂铍矿床是锂铍矿床的重要类型。关于锂铍金属在源区花岗质岩浆形成过程的富集机制,岩石学家和矿床学家多强调锂铍花岗岩-伟晶岩的母花岗岩(淡色花岗岩)源于变沉积岩的白云母熔融,但实验岩石学显示白云母熔融其熔体量小(... 详细信息

花岗岩-伟晶岩型锂铍矿床是锂铍矿床的重要类型。关于锂铍金属在源区花岗质岩浆形成过程的富集机制,岩石学家和矿床学家多强调锂铍花岗岩-伟晶岩的母花岗岩(淡色花岗岩)源于变沉积岩的白云母熔融,但实验岩石学显示白云母熔融其熔体量小(800℃)其结晶形成黑云母花岗岩并可分异演化为淡色花岗岩与锂铍花岗岩-伟晶岩、并构成高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统,是花岗岩-伟晶岩型锂铍矿床形成的重要成矿系统,其特征与形成机制值得进一步研究。黑云母脱水熔融过程残留相没有富含锂铍矿物的形成,新形成的花岗质岩浆可以高效地从源岩中获取锂铍金属,是一种新的锂铍富集机制。研究团队于2018年率先进入阿尔金中段无人区开展稀有金属成矿作用的地质调查与考察。经过两年的野外地质调查,新发现2个中-大型花岗伟晶岩型锂铍矿(吐格曼铍锂矿与吐格曼北锂铍矿)和塔什萨依金绿宝石矿,发现大量的黑云母花岗岩、二云母花岗岩与伟晶岩,指出这些淡色花岗岩与伟晶岩成因于黑云母花岗岩的分异演化并构成高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统,初步构建花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统的3种组构类型,初步揭示吐格曼铍锂矿与吐格曼北锂铍矿形成于468~460Ma,为加里东期锂铍伟晶岩区。阿尔金中段高温花岗岩-伟晶岩系统成矿特征显示:1)高温黑云母花岗质岩浆可以通过连续的分异结晶形成从下往上依次分带、垂向叠置的系统(组构A),即从黑云母花岗岩到二云母花岗岩、白云母花岗岩与钠长花岗岩、及从近岩体的电气石带到依次远离岩体的绿柱石带、锂辉石带和锂云母带。组构A锂铍伟晶岩的分带与传统的淡色花岗岩-伟晶岩系统中锂铍伟晶岩的分带相似。2)在剪切构造背景下,花岗岩的分异结晶形成从外到里依次为糜棱岩化黑云母花岗岩、二云母花岗岩与白云母花岗岩的环状岩体,而金绿宝石钠长花岗岩从环状岩体中穿出、并向外演化为金绿宝石伟晶岩、绿柱石伟晶岩和锂辉石伟晶岩,金绿宝石钠长花岗岩与金绿宝石伟晶岩的发育是此组构(组构B)的显著特征。3)在强挤压与剪切构造背景下,黑云母花岗岩呈片麻状,伴生的伟晶岩为二云母花岗质伟晶岩、顺围岩片麻理发育、无锂铍矿化。这些特征给我们一些重要启示:即构造动力作用影响与控制岩浆的结晶分异方式,金绿宝石可形成于高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统,形成于岩浆分异与演化低程度阶段的低分异花岗伟晶岩不成矿。

关键词：高温花岗岩-伟晶岩锂铍矿床成矿系统阿尔金中段

扬子西缘乡城-丽江结合带燕山期斑岩Mo多金属矿床成矿系统

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岩石学报 2016年第8期32卷 2281-2302页

作者：刘学龙李文昌张娜赖安琦李喆杨富成昆明理工大学昆明650093 云南省地质调查局昆明650051

位于扬子陆块西缘与西南三江造山带结合部位的乡城-丽江地区，北起四川乡城经云南格咱南至丽江地区，在印支期斑岩铜矿带上新发现叠加了燕山期斑岩Mo多金属成矿作用，形成乡城-丽江斑岩Mo矿带。受印支期古特提斯洋盆闭合后地壳缩短与加... 详细信息

位于扬子陆块西缘与西南三江造山带结合部位的乡城-丽江地区，北起四川乡城经云南格咱南至丽江地区，在印支期斑岩铜矿带上新发现叠加了燕山期斑岩Mo多金属成矿作用，形成乡城-丽江斑岩Mo矿带。受印支期古特提斯洋盆闭合后地壳缩短与加厚的影响，燕山晚期下地壳发生拆沉作用，导致后碰撞型花岗质岩浆侵位，发育了Mo多金属成矿作用，并构成斑岩成矿系统。岩石地球化学特征表明，燕山晚期含矿斑岩具高硅（SiO2=66.29%～79.36%）、高碱（K2O＋Na2O=5.07%～9.24%）、富钾（K2O/Na2O=0.71～2.13）的特点，属于高钾钙碱性岩石系列。岩石富集轻稀土元素（LREE），具有负δEu异常；微量元素具富集大离子亲石元素K、U、Th、Rb，亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti的特征；大离子亲石元素的富集和Nb、Ta等高场强元素的亏损，表明形成这些岩体的岩浆主要来自地壳，具有造山带花岗岩的地球化学特征。区内代表性含矿斑岩相似的地球化学组成及分布特征表明，乡城-丽江结合带燕山晚期的成矿斑岩是由同源岩浆分异演化而来。成矿系统的分析表明，燕山晚期主要含矿斑岩成矿物质以壳源为主，但具有少量地幔物质的加入，成岩成矿物质来源具有相似或一致的源区特征。在成矿元素的组合上，由成矿斑岩体向外带表现出W、Mo→W、Mo、Cu→Pb、Zn、Ag的演化趋势。研究表明，本区燕山晚期花岗岩浆的侵入及Mo多金属成矿作用并不是独立或个别的成矿事件，而是纵跨义敦岛弧、甘孜-理塘结合带及扬子西缘的带状成矿活动，属于区内与燕山晚期岩浆侵入作用相关的统一斑岩成矿系统。

关键词：斑岩 Mo多金属矿床成矿系统成矿物质来源燕山晚期乡城.丽江结合带

成矿系统的多尺度探测：概念与进展——以长江中下游成矿带为例

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中国地质 2019年第4期46卷 673-689页

作者：吕庆田孟贵祥严加永张昆赵金花龚雪婧中国地质科学院北京100037 中国地质调查局-中国地质科学院地球深部探测中心北京100037

在全球矿产勘查逐渐转向"绿地"、深部和覆盖区的大背景下,急需成矿理论的指导。20世纪末提出的成矿系统概念由于其强大的区域成矿预测功能,引起了矿业界广泛的关注和研究。本文首先回顾了成矿系统的概念、组成和分类,然后讨论了成矿系... 详细信息

在全球矿产勘查逐渐转向"绿地"、深部和覆盖区的大背景下,急需成矿理论的指导。20世纪末提出的成矿系统概念由于其强大的区域成矿预测功能,引起了矿业界广泛的关注和研究。本文首先回顾了成矿系统的概念、组成和分类,然后讨论了成矿系统主要组成部分的探测和识别方法,最后结合笔者近年在长江中下游成矿带开展的多尺度探测,讨论了陆内典型成矿系统的深部过程、地壳结构和地球物理响应,并对成矿系统概念在成矿预测领域的应用前景进行了展望。本文主要结论:(1)成矿系统是由控制矿床形成和保存所有要素构成的自然系统,基本组成单元包括"源区"、"通道"和"场所",每个组成单元都包括复杂的物理、化学和动力学过程;(2)矿床是成矿系统多尺度深部过程耦合在某一"点上"的"结果"。成矿系统在演化过程中,各种物理、化学作用对地壳和岩石圈地幔进行了强烈"改造",留下各种物理、化学和矿物学"痕迹",这些"痕迹"改变了岩石的地球物理性质,具有很好的可探测性;(3)基于长江中下游多尺度探测结果,提出了陆内典型成矿系统"源区"形成过程、控制岩浆/流体迁移的"通道"和物质沉淀场所的新认识;(4)在地学大数据、机器学习、人工智能不断发展的今天,成矿系统和基于成矿系统的多尺度成矿预测将是未来的重要研究方向。

关键词：成矿系统岩石圈结构深部过程多尺度探测成矿预测深部资源工程

新疆晚古生代大陆边缘成矿系统与成矿区带初步探讨

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岩石学报 2006年第5期22卷 1387-1398页

作者：张连昌夏斌牛贺才李文铅方维萱唐红峰万博中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院广州地球化学研究所广州510640 中国科学院地球化学研究所贵阳550002

新疆地处中亚成矿域的中段,古生代大陆边缘增生明显、构造和岩浆活动强烈、矿产资源丰富。古生代大陆边缘成矿作用主要集中在两个时期,即以阿尔泰南缘为主的早中泥盆世和以天山为主的早石炭世。本文在综合研究及与境外对比的基础上,按... 详细信息

新疆地处中亚成矿域的中段,古生代大陆边缘增生明显、构造和岩浆活动强烈、矿产资源丰富。古生代大陆边缘成矿作用主要集中在两个时期,即以阿尔泰南缘为主的早中泥盆世和以天山为主的早石炭世。本文在综合研究及与境外对比的基础上,按照北疆地区晚古生代大陆边缘的构造动力学和成矿特征,将研究区大陆边缘成矿系统划分为:活动大陆边缘海相火山岩-盆地流体成矿系统,活动大陆边缘火山岛弧-岩浆活动成矿系统和被动大陆边缘沉积盆地-热水活动成矿系统三类。同时对形成于大陆边缘的成矿区带进行划分,主要包括:阿勒泰南缘晚古生代活动大陆边缘块状硫化物成矿带;阿尔泰南缘-东准噶尔活动大陆边缘卡拉先格尔岛弧斑岩铜金成矿带;东天山晚古生代活动大陆边缘铜钼锌成矿区带;西准噶尔洋内弧斑岩-浅成低温热液铜金成矿区带;西天山(伊犁地块)活动大陆边缘金铜成矿区带;塔里木板块被动大陆边缘沉积型铅锌成矿带。本文认为大陆增生与成矿作用的关系是矿床学和成矿系统研究的重要内容,成矿区带是成矿系统发生成矿作用的响应,而成矿系统是成矿区带形成的本质。

关键词：晚古生代大陆边缘大陆增生成矿系统成矿带中亚造山带

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三江特提斯兰坪盆地构造-流体-成矿系统

岩石学报 2017年第7期33卷 1957-1977页

作者：王长明陈晶源杨立飞张端杜斌石康兴中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

西南三江中段兰坪地区经历了复杂的碰撞造山过程,导致成矿时间长、强度大、作用多样,复合叠加成矿突出;碰撞造山时空演化格架和成矿作用已有深入探索,而叠加成矿作用及其对碰撞造山过程的响应,构造控矿样式,及金属富集机理尚需研究。本... 详细信息

西南三江中段兰坪地区经历了复杂的碰撞造山过程,导致成矿时间长、强度大、作用多样,复合叠加成矿突出;碰撞造山时空演化格架和成矿作用已有深入探索,而叠加成矿作用及其对碰撞造山过程的响应,构造控矿样式,及金属富集机理尚需研究。本文以碰撞造山过程与成矿系统研究为基础,选取金顶和金满等矿床为重点解剖对象,以盆地卤水和热液铅锌铜银成矿作用为主线,利用锆石LA-ICP-MS U-Pb和流体包裹体测试分析手段,解析兰坪盆地构造-流体-成矿系统。利用锆石U-Pb同位素定年获得兰坪盆地西侧片麻质花岗岩和二长花岗岩的上交点年龄和加权平均年龄为1067±20Ma和206±1Ma,分别代表了基底岩石前寒武时期变质事件的年龄,以及昌宁-孟连古特提斯洋后碰撞造山事件的年龄。在此基础上,构建了兰坪盆地的前寒武盆地基底形成、中二叠世-中三叠世前陆盆地、晚三叠世裂谷盆地、侏罗纪-白垩纪坳陷盆地、古新世-早渐新世前陆盆地和晚渐新世-中新世走滑拉分盆地等复杂的转化过程。三江特提斯兰坪盆地发育3个与碰撞造山盆地有关的Pb-ZnCu-Ag-Au-Sb-Hg成矿系统:(1)中低温热液脉型Cu-Ag多金属成矿系统,以金满-连城铜钼矿床为代表。成矿铜和铅锌矿化两期叠加,集中于早始新世(56~46Ma)和渐新世-中新世(32~21Ma)。成矿流体盐度变化于0.88%~20.51%NaC leqv之间,成矿温度较低,通常在210~270℃,显示以低温高盐度的盆地卤水为主的特征,可能受到来自富CO2的变质流体影响;(2)浅成低温热液Sb-Au-Hg-As多金属成矿系统,以笔架山锑矿床为代表。成矿时间集中于中-晚始新世。成矿流体盐度成矿温度较低,通常在145~200℃,显示以大气降水为主的特征;(3)密西西比河谷型Pb-Zn多金属成矿系统,以金顶超大型铅锌矿床为代表。成矿时间集中于32~21Ma之间。成矿流体盐度变化于1.6%~18%NaC leqv之间,成矿温度较低,通常在80~190℃,显示以低温高盐度的盆地卤水为主的特征,可能有大气降水的贡献。文章最后解析了兰坪盆地构造-流体-成矿过程。研究对兰坪地区盆地卤水–岩浆热液型铅锌铜银成矿系统认识,为大陆碰撞过程及叠加成矿作用进一步研究提供理论支撑。

关键词：成矿流体构造控矿成矿系统大陆碰撞兰坪盆地三江特提斯

安徽大别山地区沙坪沟超大型斑岩钼矿床成矿系统特征

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地学前缘 2020年第2期27卷 353-372页

作者：任志周涛发袁峰张怀东合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心安徽合肥230009 安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽六安237271

东秦岭-大别钼成矿带斑岩钼矿床的成矿地球动力学、地球化学背景和成岩成矿机制等备受研究学者的重视,但仍有许多成矿学问题需要加强研究,特别是超大型钼矿床成矿系统的组成特征、形成与演化等还需要加以系统总结。本文以翟裕生院士的... 详细信息

东秦岭-大别钼成矿带斑岩钼矿床的成矿地球动力学、地球化学背景和成岩成矿机制等备受研究学者的重视,但仍有许多成矿学问题需要加强研究,特别是超大型钼矿床成矿系统的组成特征、形成与演化等还需要加以系统总结。本文以翟裕生院士的成矿系统理论为指导,选取具有代表性的沙坪沟斑岩钼矿床作为研究对象,在总结前人研究成果和作者前期工作的基础上,归纳沙坪沟钼矿床地质特征,分析成矿系统的构成,通过综合对比研究,提取系统成矿特色。沙坪沟钼矿床形成于陆内伸展环境,是中国东部中生代大规模岩浆-成矿事件的产物,其含矿斑岩起源于古老下地壳+大别杂岩+岩石圈地幔,钼主要源自古老下地壳+大别杂岩,岩浆演化与热液活动持续了约24 Ma,形成了一个直径约为3 km左右的球状巨型斑岩钼成矿系统。成矿流体经历了由早期的高温、中盐度、较高氧逸度、低碱度、低pH值、低密度,中期的中高温-中温、低盐度与高盐度共存、低密度与高密度共存、低氧逸度、富CO2,向晚期的低温、低盐度、贫CO2、较高氧逸度、较高碱度、较高pH值、较高密度进行演化的过程,含Cl络合物由于温度、氧逸度下降和流体沸腾产生的相分离导致Mo的沉淀,形成了巨量钼金属的聚集。与国内外主要的斑岩钼成矿系统相比,沙坪沟钼矿床的成矿系统具有单矿体、巨系统、先天富、长孕育、多来源、高演化、多期次、超富集等鲜明的成矿特色。应用成矿系统理论,不断深入研究这一世界级超大型高品位斑岩型钼矿床的成矿作用和成矿过程,对于全面揭示斑岩型钼矿床的成因以及同类矿床的找寻都具有十分重要的意义。

关键词：成矿系统成矿特色矿床地质特征斑岩钼矿床沙坪沟大别山地区