低温地球化学主要研究自然界200℃以下元素被萃取、活化、迁移及富集的地球化学行为。国内外文献中较多地出现低温地球化学或类似字眼不过是近十几年的事，这一领域的研究成果还较零星。长期以来，矿床学、地球化学界普遍认为，金、银、铜、铅、锌、铂族和稀土等元素大都只在中、高温条件下活化、迁移、富集沉淀，以往的成岩成矿实验也主要是选择在2000C以上的中、高温封闭体系中进行。但随着一些新类型矿床的相继发现，人们逐渐认识到在2000C左右及2000C以下的低温开放体系中，上述元素照样可以活化、迁移、富集沉淀形成工业矿床。这些现象的发现给地学界提出了严峻挑战：元素在低温条件下究竟如何活化、迁移、富集沉淀？有哪些特殊条件制约着元素的低温地球化学行为？低温成矿作用表现出哪些规律？主要针对被地学界长期忽视的上述问题，在20世纪九十年代，我室与国际上同步提出了开展低温地球化学的系统研究，并获得国家重点基金的支持。当时主要开展了：（1）低温条件下某些成矿元素活化、迁移和沉淀的实验研究；（2）低温开放体系中水—岩相互作用；（3）低温条件下黑色岩系中Au、Ag、PGE迁移富集过程；（4）埋藏成岩过程中活性元素的地球化学行为等四大方面的研究，该项研究于1999年获中国科学院自然科学一等奖。

主要研究内容
　  以上项目在解决了一些问题的同时，关键还在于提出了一些更加重要的新问题。这些问题主要包括：（1）我国西南地区发育有世界上最好的低温成矿域，其面积之大、包含的矿种之多（Au、Hg、Sb、As、Cu、Pb、Zn、Ag、PGE、Ni-Mo、U和分散元素等）、矿床组成和组合之复杂，在世界上独一无二。为什么在我国西南地区形成了这一大面积低温成矿域？深入探讨这一成矿域的形成背景和过程，既是瞄准国际前沿的重大科学问题，也是在该地区进一步找矿预测的重要基础；（2）很多低温矿床中都赋存大量对人体健康有害的组分（如Hg、As、Tl等），在矿床的自然风化和开采过程中这些有害元素的地球化学行为和环境效应如何？（3）低温地球化学是一相对薄弱的研究领域，要形成系统的成岩成矿低温地球化学理论体系，尚需对更多的典型低温成岩成矿实例进行系统解剖。
　　针对这些新问题，我室主要在国家“973”项目（G1999043200）、中科院重大项目（KZ951-B1-411）和若干国家基金面上项目的支持下，进行了新的探索和研究。主要内容包括：
　 （1）扬子地块西缘的基底和盖层结构及其与大面积低温成矿的关系：包括① 扬子西缘基底和盖层岩石的形成演化史；② 扬子西缘基底和盖层岩石中的元素（成矿元素、矿化剂）分布特征；③ 扬子西缘的基底和盖层结构及其与大面积低温成矿的关系。
　 （2）扬子地块西缘大面积低温成矿的动力学背景：包括① 低温成矿域的构造演化史和低温矿床成矿时代；② 重大地质事件与大面积低温成矿的耦合关系。
　 （3）大面积低温成矿的物质和能量传输机制：包括① 主要的成矿物质源区及其形成条件；② 大规模流体作用及其驱动力； ③ 古地温恢复和大面积低温成矿的能量驱动； ④ 大面积低温成矿的物质—能量—流体—构造配置。
　 （4）低温成矿域内的矿床分区和元素共生分异机制及成矿预测：包括①低温矿床的空间分布规律；②低温矿床的元素共生分异机制；③各低温矿种间的成矿关系；④低温成矿域内矿床成矿规律及成矿预测。
　 （5）我国典型低温矿床的系统研究。

主要科技创新贡献
　  1、第一阶段“成岩成矿低温地球化学”的研究成果
　　 该阶段的工作于1999年10月结束，主要在国家自然科学基金重点项目“低温地球化学研究”的支持下进行，取得的主要成果包括：①通过实验研究，确定了某些成矿元素在低温条件下活化、迁移和沉淀的条件；②首次用实验方法测量了辉铜矿、黄铜矿和斑铜矿的溶解反应速率常数及活化能，应用混沌动力学方法，建立了溶解反应的非线性动力学方程；③对全国20个省区的85个矿床和矿点进行了低温地球化学研究，初步确定了这些矿床的成矿机制；④形成了“成岩成矿低温地球化学”的理论框架。这一阶段“成岩成矿低温地球化学”的研究成果于1999年获“中国科学院自然科学一等奖”。
　　 2、第二阶段“成岩成矿低温地球化学”的研究成果
　   该阶段的工作主要从2000年开始，主要在国家“973”项目（G1999043200）、中科院重大项目（KZ951-B1-411）和若干国家基金面上项目的支持下进行，取得的主要成果包括:
　　（1）首次提出了我国西南地区存在大面积低温成矿域的概念并确定了其主要控制因素
　　 在全面分析国内外低温矿床分布特点的基础上，总结出全球的大面积低温成矿域，目前只在美国中西部和中国西南地区两个区域发现。而我国西南地区的低温成矿域发育最好，其面积之大、包含的矿种之多、矿床组成和组合之复杂，堪称世界之最。该成矿域包括川、滇、黔、桂、湘、鄂等省的部分地区，面积约90万km2。这一区域广泛分布着金、银、铜、铅、锌、汞、锑、砷、铀、镍—钼等矿床以及水晶、重晶石等非金属矿床。本项成果研究了该区域的数十个矿床，确定了该地区大面积低温成矿域的形成主要与该区发育元古宙基底（不像加、澳、俄及中国北方大多是太古宙基底）、大面积分布显生宙巨厚的碳酸盐—细碎屑岩建造、花岗质岩浆活动微弱、黑色岩系广泛分布等因素有密切关系。
　　（2）确定了西南大面积低温成矿作用的时代
　　 在西南低温成矿域中，Au、As、Sb、Hg等低温矿床赋矿层位众多，空间上又往往与岩浆活动缺乏明显联系，且这些低温矿床的矿物组合相对简单，多缺乏合适的供常规同位素定年的矿物，因此，该区域低温矿床的成矿时代问题，一直是成矿理论研究中的薄弱环节。
　　 近年来，我们采取Rb-Sr、Sm-Nd、Ar-Ar、Re-Os等多种同位素定年方法，对西南地区的磷矿、金矿、锑矿、汞矿、雄黄—雌黄矿和镍—钼矿等低温矿床进行较系统的年代学研究，确定了西南大面积低温成矿作用主要发生在三个时期：①早古生代：以东西分布一千多公里的的P、S、Ba、V、Ni-Mo、Mn、黑色页岩和石煤及其中的多金属、贵金属矿化为代表（~530-600Ma）；②加里东期（~380-425Ma）：以扬子地块西缘沿江南古陆分布的W-Sb-Au矿床为代表；③燕山期（~80-155 Ma）：是主成矿期，以西南大面积低温成矿域内广泛分布的Au、Hg、Sb、As等矿床为代表。
　　（3）确定了大规模的流体流动与大面积低温成矿的关系
　　 主要以右江盆地为例，系统研究了盆地流体与成矿的关系。在燕山主成矿期，盆地流体的大规模流动引起了研究区大面积的低温成矿。在盆地与台地间，成矿流体主要由盆地向台地发生大规模迁移，在盆地内部则主要由台间盆地向相邻的孤立台地或其四周发生大规模迁移。因此，盆地周缘及盆地内部孤立台地附近的古岩溶面、不整合面和各类断裂构造，是流体聚集和成矿的有利构造部位，因而也是找矿的有利部位。
　　（4）确定了西南地区燕山期大面积低温成矿的动力学机制
　　 利用K-Ar、Ar-Ar、Rb-Sr和Sm-Nd法，确定了分布于研究区的偏碱性超基性岩体和基性岩脉的时代约为170-85Ma。研究发现，它们是燕山期地幔隆起、岩石圈伸展背景下的产物，其时代与大面积低温域的主成矿期一致；西南地区燕山期地幔隆起、构造体制由挤压向伸展的转换，导致了盆地流体的集中释放和大规模运移而大面积成矿。
　　（5）确定了低温成矿域中元素的共生分异机制
　　 西南大面积低温成矿域内可划分出六个低温热液矿床集中区：滇中陆相砂岩型铜矿和富铊雄黄雌黄矿区；川滇黔接壤区MVT铅锌银矿分布区；滇黔桂接壤区卡林型金矿集中区及单个的锑、冰洲石、铊矿床分布区；黔中—桂北铀、汞、锑及铅锌矿分布区；渝黔湘接壤区汞、雄黄雌黄及铅锌矿床集中区和湘中锑矿与铅锌矿集中区。研究表明，低温热液矿床分区除与一定的构造环境有关外，元素的共生分异起着重要的作用，而影响共生分异作用的主要因素是元素的地球化学性质、元素区域地球化学场、成矿地热场的差异和T、pH、fo2等物理化学因素。
　　（6）确定了西南地区大面积低温成矿域的形成过程
　　 主要以燕山主成矿期为重点进行了系统研究。研究发现：①大面积低温成矿作用的成矿流体为大规模运移的盆地流体；②低温矿床中的成矿物质主要来自于富含成矿元素的元古宙基底和部分显生宙盖层沉积地层；③大面积低温成矿作用主要发生在155—80Ma之间，与区内燕山期在岩石圈伸展背景下由地幔上涌而形成的幔源基性脉岩的时代相当；④区内各低温矿种之间在形成机制上具有相似性；⑤燕山期地幔上涌导致的热异常和岩石圈伸展引起的驱动力，对驱动盆地流体大规模运移而形成大面积低温成矿域，起着重要的控制作用。
　　（7）其它贡献
　　 将有机地球化学与无机地球化学融合，提出了油气形成过程可以促进金属元素成矿的理论；突破了只有高中温才能形成贵金属（特别是铂族元素）矿床的传统观念，提出了低温条件下贵金属富集成矿的理论；开展了低温矿床自然风化和开采过程中某些有害元素地球化学行为及其环境效应，以及西南大面积低温成矿域之外某些典型低温成岩成矿实例的深入解剖，尤其在金矿和煤矿开采及风化过程中的环境效应、含As矿物毒砂的稳定性和氧化作用动力学、Tl的光致氧化实验及矿山开发过程中Tl治理技术的基础研究、新疆萨瓦亚尔顿金矿床成矿特征、成矿过程及其与穆龙套型金矿床的异同性研究等方面，取得了较好的研究进展。