成矿作用的分类

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成矿作用的分类

  成矿作用是指在地球的演化过程中,使分散存在的有用物质(化学元素、矿物、化合物)富集而形成矿床的各种地质作用。
  成矿作用是复杂多样,一般按成矿地质环境、能量来源和作用性质划分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用,并相应地分出内生矿床、外生矿床和变质矿床等 3大成因类型矿床。
  1、内生成矿作用:
  主要由于地球内部能量,包括热能、动能、化学能等的作用,导致形成矿床的各种地质作用。除了到达地表的火山成矿作用并相应形成火山成因矿床外,其他各种内生成矿作用都是在地壳内部,即在较高温度和较大压力条件下进行的。
  内生成矿作用按其含矿流体性质和物理化学条件不同可分为以下几种:岩浆成矿作用。指在岩浆的结晶和分异过程中,有用组分富集成矿的作用,这种作用形成的矿床叫岩浆矿床。含矿岩浆经过比较完全的分异作用使铁、铜、镍、铬等金属及其化合物高度集中而成的熔浆称为矿浆,矿浆沿母岩中裂隙贯入而生成贯入矿体(多为富矿)。伟晶成矿作用。指富含挥发组分的熔浆,经过结晶分异和气液交代,使有用组分**成矿的作用,这种作用形成伟晶岩矿床。接触交代成矿作用。在岩浆侵入体与围岩接触带上,主要由于气水溶液的交代作用而使成矿物质富集的作用,其形成的矿床叫接触交代矿床。由于这类矿床经常产在侵入岩与碳酸盐岩之间并形成典型的夕卡岩矿物组合,故也称夕卡岩矿床。热液成矿作用。在含矿热液活动过程(包括与围岩的相互作用过程)中,使有用组分集中成矿的作用,其形成的矿床称热液矿床(见气化热液矿床)。热液矿床的形成条件复杂多样,矿床数量很多。
  内生矿床尤其是热液矿床的成矿方式主要有2种:一种是充填作用,即含矿溶液在化学性质不甚活泼的围岩中运动时,因温度、压力以及溶液内部组分状态的变化,使矿质在围岩的裂隙和孔洞中发生沉淀的作用。另一种是交代作用,即溶液与围岩发生化学反应时,两者间的物质组分进行交换,互有组分的带入和带出,并导致成矿物质富集的作用。交代作用形成的矿体常产在化学性质活泼的**中。
  2、外生成矿作用
  在地壳表层,主要在太阳能影响下,在**、水、空气和生物等的相互作用过程中,使成矿物质富集的各种地质作用。外生成矿基本上是在地表的温度和压力下进行的。在火山和温泉活动区,有大量地球内部热能及地震营力参加作用,因而具有较常温更高的成矿温度和较复杂的构造活动。
  外生成矿作用主要包括2种:风化成矿作用。指地表**经风化作用,使有用物质基本在原地**成矿的作用,由这种作用形成的矿床称风化矿床,原有矿床在经受风化作用时,可使成矿组分进一步富集,因而提高了矿床的经济价值。沉积成矿作用。地表的成矿物质(**风化产物、火山喷出物、生物有机质等)经过沉积分异(机械的、化学的、生物的)而集中形成矿床的作用,其所形成的矿床叫沉积矿床。
  3、变质成矿作用
  指在接触变质和区域变质过程中所发生的成矿作用或使原有矿床发生变质改造的作用,其所形成的矿床称变质矿床。变质成矿作用发生在地壳内部,成矿的温度和压力较高。
  按照成矿的地质环境和成矿方式,变质成矿作用可分为:接触变质成矿作用,指侵入体与围岩接触时,围岩受热变质重结晶而形成矿床的作用,所形成的矿床称为接触变质矿床;区域变质成矿作用,指在区域变质作用下,使有用矿物富集的作用,所形成的矿床称为区域变质矿床;混合岩化成矿作用,指在深变质条件下,由于富碱硅质深熔熔浆和变质热液交代而发生混合岩化的过程中,使围岩中的有用物质活化转移而在有利条件下富集成矿的作用,这种作用形成的矿床叫混合岩化矿床。
  变质矿床的另一种划分方法是,根据变质作用前是矿床还是**而划分为受变质矿床和变成矿床。原有矿床又受变质作用改造,矿物成分和组构以及矿体产状等发生一系列变化称为受变质矿床。原先的**经变质作用而形成的矿床,称变成矿床。
  这 3大类成矿作用之间彼此是有联系的,如有些热液矿床是在岩浆热液与**水热液的联合作用下形成的。而火山-沉积矿床则是火山活动和沉积作用共同的产物。有些矿床则是多种成矿作用叠加的结果,如层控矿床常是内生成矿作用与外生成矿作用相结合而形成的。
  
矿床成因分类:
  矿床成因分类反映了人们对矿床成因的认识程度,历来是矿床地质学的重要研究课题,1911年,美国学者林格伦,W.提出以成矿的物理化学作用为基础的成因分类。德国的施奈德勋,H.强调成岩和成矿之间的紧密联系,将矿床划分为岩浆、沉积、变质3大类,奠定了矿床分类的基础。50年代以来,地球物理和同位素地球化学的研究有明显进展,因而有可能深入探讨成矿物质来源,提出以成矿物质来源为基础的成因分类(如谢家荣,1961)。当前,常用的矿床成因分类大都是依据成矿物质及其来源、成矿环境和成矿作用这 3个基本成矿因素来划分的,其中,成矿作用是划分矿床成因类型的主要依据。按此原则划分的矿床成因分类如下:
  矿床成因分类
  内生矿床
  岩浆矿床
  伟晶岩矿床
  气化热液矿床
  喷气矿床(含火山-喷气矿床)
  接触交代矿床(夕卡岩矿床)
  热液矿床
  外生矿床
  风化矿床
  残馀矿床(残积矿床)
  淋积矿床
  沉积矿床
  机械沉积矿床(砂矿床)
  蒸发沉积矿床(盐类矿床)
  胶体化学沉积矿床
  生物-化学沉积矿床(石油、煤等)
  变质矿床
  受变质矿床
  变成矿床
  混合岩化矿床
  上述成因分类是基本的归类,在各亚类中还可进一步划分,如岩浆矿床中可分为结晶分异矿床和熔离矿床;热液矿床中可分为高、中、低温热液矿床等。总之,矿床成因分类是不断深化的,随着勘查工作的进展,还将有新的矿床类型被发现,现有分类还需要进一步补充和完善。

区域成矿作用及成矿类型总述

一、区域成矿作用的基本特点

成矿作用的分类

从表4-2可以清楚看出,本区绝大多数矿床都是由岩浆作用所形成的,此即是本区区域成矿作用的最大特色。在28种矿床式中(属于本专题研究对象的为19种),与岩浆作用有关的就有24种(16种为本书研究对象),所占比例高达85%。变质及沉积作用虽然也形成一些重要矿床但数量不多,而且即使是这类矿床也大多因为有岩浆作用参与致使之得到叠加改造并进一步富集。

与成矿有关的岩浆作用方式有多种多样,不论是海相火山还是陆相火山,是潜火山还是中浅成侵入都能形成一批重要矿床。

岩浆作用以各种途径来对成矿作出贡献,有直接提供矿源的,也有提供热源并形成热流体以促使矿质活化迁移和沉淀富集的,还有的先通过形成某些特殊的容矿围岩(如矽卡岩)再使矿体定位其间。多数情况下则是几种途径兼而有之。

岩浆之所以对本区的成矿起如此重大作用,完全是由本区的地质构造条件及其演化过程所决定的。总的来看,本区在一些重要的构造运动期间,壳幔作用都不断处在活跃状态中。

最早可追溯到中元古代,那时海相火山活动就相当发育。这使得四堡期成为本区最早一次集中成矿期。

进入新元古代后,随着硅铝质地壳趋于成熟,区内开始有较大规模的花岗岩类侵入,这为壳源性成矿物质提供了来源。

华力西-印支构造期间,在本区的一些部位发生了一定规模的地壳张裂,导致地幔上隆并使深源成矿物质随岩浆携至地壳上部,使本期因而成为区内第二个重要的集中成矿期。

至燕山运动中晚期,地壳再度大规模开裂,并发育深切断裂而使壳幔作用达到新的高峰。在深源物质上涌的同时,火山喷发及岩浆侵入活动空前活跃。据统计,福建境内中生代火山岩的分布面积竟占全省面积30%之多,若加上同时代的侵入岩出露面积,二者合计接近占全省的三分之二。在如此广泛和强烈的岩浆作用及热流上涌影响下,地壳内的许多成矿元素势必处于一种被激发的活化状态而游离迁移,此时只要有适宜的捕集机制(物理的、化学的,生物的等)就能将之吸附**沉淀成矿。事实也正是如此,燕山运动后期特别是早白垩世,成了本区第三次集中成矿期,将之称为成矿爆发期亦毫不过分。

综上所述,足可说明岩浆作用乃是本区成矿最重要的地质作用。

二、区内各种成矿地质作用简述

1.潜火山-斑岩作用和海相火山作用均形成了本区一批大型-超大型矿床

(1)潜火山成矿作用

潜火山成矿作用是本区一种最具特色极其重要的成矿作用,已发现的紫金山及金瓜石大型-超大型金、铜矿床均由其形成。成矿时代分别为早白垩世(紫金山矿床94.10~111.78Ma)及早更新世(金瓜石矿床(1.0±0.9)Ma)。其基本特征可与环太平洋带的同类矿床相对比,即:均沿构造活动区的深切断裂和火山活动带分布,岩浆属深源的中酸性成分,并有同源岩浆发育形成一套从火山喷发岩-潜火山岩-浅成斑岩及侵入岩类的**组合。潜火山作用后期,由于积聚了大量气体,在半封闭条件下往往发生隐爆作用,形成一套裂隙系统,成为矿体的定位空间。参照R.H.西利比在研究智利此类矿床时所总结的模式,可将之又分为高硫型(酸性硫酸盐型)及低硫型(冰长石、绢云母型)两个亚类(图4-2)。本区的超大型矿床均属高硫型。

图4-2 浅成热液矿床与斑岩型矿床位置示意图

(R.H.西利比,1997)

HS—高硫型;LS—低硫型;P—斑岩型

(2)斑岩成矿作用

本区由斑岩作用形成的大型-超大型矿床有钨、钼、锡及铅锌银等。其成矿斑岩与国内外典型地区相比有许多共同点,例如:都属于由深源的中酸性-酸性岩浆演化至晚阶段时形成的浅成小岩体,大多数受构造带控制,成岩时代以中生代为主,也有新生代,见表4-4。

表4-4 研究区内斑岩型矿床的成岩、成矿时代表

从表中可看出斑岩成分具有明显的成矿专属性,形成钨、锡、铅锌矿床的斑岩属酸性,而形成铜、钼矿的斑岩则为中酸性。另从成岩时代来看,福建境内及江西南部的斑岩年龄,令人惊奇地大多集中在距今1.1亿年左右。这反映出早白垩世是本区壳幔作用十分活跃的时期,并且印证了该期是重要的成矿爆发期。

福建罗卜岭的成矿斑岩还另具特点,即斑岩和同期、同源的潜火山作用属同一成矿体系,二者只不过是成矿部位与成矿阶段有所差别。这点是本区成矿作用的又一特色。

(3)海相火山成矿作用

区内一批大型铅锌银矿床由海相火山成矿作用形成。主成矿时代是中元古代,构造环境是古隆起区内的裂谷,成矿作用与地壳拉张及壳幔作用有关。其中又可按照火山岩浆的成分而分成变质基性火山岩的层控型及细碧角斑岩型两类,前者形成大型铅锌银矿,后者目前仅有中小型的铜钴矿,见表4-5。

表4-5 由海相火山作用形成的两类矿床简表

变质基性火山岩层控型的含矿建造为绿片岩类,恢复原岩是玄武岩-安山玄武岩。至于细碧角斑岩型这一名称则仍沿用传统的命名,虽然近年来这一名称已很少使用而归为黄铁矿型范畴,但考虑到黄铁矿型作为工业类型名称的原意是指矿石以黄铁矿为主要成分,且含量应高达70%~90%(《地质辞典》四分册,1986)。而本区已发现的此类矿床中黄铁矿只占少数,故不宜称之为黄铁矿型。

2.变质作用及深成地质作用是本区形成金矿床的重要成矿作用

前震旦纪变质岩系中金元素的原始丰度并不很高(福建平均值1.38×10-9,最高的是片岩类亦仅2.6×10-9),因而对成矿作用的要求是必须能使之富集至千倍以上才能成为工业矿床。由此决定了金的成矿往往要在很长时期内经过多种作用的反复叠加方能完成。变质作用及深成地质作用即是这样一种重要的成矿作用。总结本区一些重要金矿床的形成过程,首先是由强烈的混合岩化和花岗岩化作用促使金从原岩中析出迁移,此时发育在深层部位的各种剪切带构造就为金的重新**提供了最佳的空间部位。因此本类矿床大多分布于高度混合岩化的热穹窿中心,以及产于变质程度较高及构造层次较深的地区。此外,多数情况下都还要有后期岩浆侵入及热液作用的叠加,才能使之不断富集。

由此种作用形成的金矿床,又可依照控矿构造的不同而分为两种型式:一类是产于剪切带(韧-脆性,通常叠加脆性张裂的糜棱岩带断裂带);另一类产于张性破碎带(脆性断裂带)。以前一类价值较大。

3.由海底喷气(热液)作用形成的矿床在本区极具找矿潜力

本区已发现由海底火山活动或喷气(热液)作用形成的此类矿床,其成矿机制大致可与红海热卤水盆地或东太平洋洋隆地区相对比,因而具有很大的找矿潜力。这类矿床均产于永梅坳陷的海盆内。石炭纪中期由于地壳伸展作用而在该海盆内形成多个张裂中心,导致深源的火山及气液活动。福建龙岩和广东梅州即是当时盆地内的两个凹陷中心。前者形成了与基性火山岩有关的马坑块状铁矿床,后者则形成了与海底远火山及喷气-热液有关的玉水块状铜铅锌矿床。

4.主要与海相沉积岩有关的黑色页岩型矿床是本区新发现的一种重要矿床类型

近年来新发现的此类矿床位于永梅坳陷西南端,早侏罗世时永梅坳陷开始海退,但此处仍为残留海盆,沉积了一套黑色炭质页岩地层,此前又因盆底张裂而引起海底火山及继之发生的热液活动,使银锑等成矿物质被黑色页岩所吸附。至燕山中晚期又由于岩浆侵入及构造破碎作用使之发生再次活化迁移及沉淀富集;而银的富集主要与黑色页岩的吸附作用有关。

5.区内数量最多、分布最广的中小型矿床是由侵入接触和陆相火山作用所形成

(1)侵入接触交代作用

燕山期岩浆侵入至碳酸盐围岩时,在其接触带往往形成矽卡岩矿床,以铅锌银为主。侵入岩成分偏酸性,地层层位从元古宇到下三叠统都有。矽卡岩及矿体常沿一定层位和层间破碎带分布而成为层状矽卡岩矿床。此类矿床又往往围绕某个侵入岩体成群分布而形成矿田或矿集区。有的矿床内还见到有矿化的斑岩及**角砾岩类,因而又与斑岩型矿床构成一种具有成因联系的共生组合系列。本类矿床以形成于永梅坳陷区内居多,但在其他构造单元也有分布。

(2)陆相火山作用

与中生代陆相火山作用有关的矿床(点)广泛形成于闽粤火山断陷带内,另在其余构造单元内亦有分布。矿种有金、银、铅、锌、锡、铁及各种非金属矿产。其中的金属矿大多分布零星规模不大,很少能成为工业矿床。从陆相火山作用的成矿机理来分析,虽然火山岩浆本身也携有成矿物质(如福建下西坑铁矿的火山岩围岩中就有铁质火山弹),却难以富集,其原因是与陆相火山作用的自身特点有关。由于陆相环境下的火山喷发物是在开放条件下只与大气圈短暂接触后即**地面,使得其中的成矿元素总的趋于分散状态,而没有时间进行比较充分的物质交换。因此,只有在具备以下的后生条件时才有可能富集成矿:其一是能在喷发期后形成一个长期稳定的环流系统,具备必需的热源、水源、裂隙通道以及有利于交代的围岩岩性(如孔隙度较大的凝灰岩类)等,只有这样才能使热流体不断从围岩中汲出成矿元素并迁移至适宜的场所沉淀**;另一种条件是水盆地环境,成矿元素随喷发物进入水体后,就能有较充分时间得到解离、分异、迁移和沉淀**。对应于这两种条件就形成了两种矿床类型。前者形成的是火山岩构造蚀变岩型,后者形成的是火山-沉积岩中的似层状型,其中以前者的数量最多也较重要。对于构造蚀变岩型矿床来说,在其形成过程中,环流体往往会从火山岩下面或周围的基底岩层中汲取成矿物质,这就使得成矿元素与基底岩之间具有一种亲缘和继承性关系。例如,当火山岩之下或邻近地区的基底岩是老变质岩时,在火山岩盖层内就可能形成金矿。而当基底岩是下侏罗统的海相碎屑岩地层时,火山岩盖层中就会有锡矿形成。这即为本区成矿作用的一大特点。

6.岩浆热液和构造充填作用也能形成大型矿床

这是本区的又一新发现。此类矿床虽仅发现广东厚婆坳一处,但很具意义。成矿与燕山期花岗岩的侵入和岩浆热液作用有关。矿体虽产于侵入接触外带的沉积岩地层内,但随着距岩体的远近而呈现出成矿元素的水平分带特征。此外,其控矿构造也比较特殊,使主矿体成为一种似筒状体产出。

三、区内矿床的成矿类型及其空间分布

矿床的成矿类型是一种按照成矿作用来划分的矿床类型,其不同于成因类型或工业类型的分类,但可作为矿床成矿系列中成矿亚系列之简化同义词,因为二者都建立在成矿作用的基础上,而且成矿类型的名词能简要地表明其成矿作用特点,也比较符合传统习惯,在使用上也方便些,因此在以下的叙述中采用成矿类型来表述。区内的各种成矿类型中有些只在特定的地质单元内才有,有些则贯通于不同地质构造单元。表4-6是本区成矿类型与成矿亚系列及矿床式的对应关系及其在各成矿区带中的分布。

表4-6 研究区内成矿类型与成矿亚系列的对应关系及空间分布

续表

“大三江”新生代成矿作用的重要性

就全国范围来说(图1-2),新生代的成矿作用在中国西部和东部均发育,但以西部为多;而西南部不同地区的成矿作用常常体现出“一地多期次”和“异地同期次”的特点。如大渡河沿线的金矿和丽江—大理—姚安一带的斑岩型铜金矿均存在始新世和中新世两个成矿期,而四川、云南等地的金矿和铜金矿在25Ma的时候均达到一个成矿集中期,西藏玉龙和云南马厂箐、铜厂的斑岩型铜钼多金属矿床均在36~33Ma的时候达到成矿高峰期。这可能反映了成矿作用既有叠加又有集中的特点。成矿作用与构造事件是一致的,除了早、晚第三纪之间形成了众多的剪切带型金矿、斑岩型铜金矿和岩浆-流体型蓝石棉矿外,在古新世与始新世之间也形成了一个高峰,但主要是金矿。

图1-2 中国新生代矿床的同位素年代学记录

Fig.1-2 Geochronology record of Cenozoic mineral deposits in China

具体而言,在大三江地区有中国最大的斑岩铜矿带即纳日贡玛-玉龙成矿带,包括玉龙(15.3~55.0Ma)、马拉松多(32.4~49.2Ma)、多霞松多、莽总(25~33.9Ma)、纳日贡玛(22~49.3Ma)、扎那尕(33.9Ma)、马牧普、惜星措(40.7Ma)、格贡弄、夏日多等;另外在滇中祥云-红河-金平成矿带还有马厂箐铜钼矿(45.7~64.8Ma)、长安冲铜钼矿(62Ma)、红河铜矿、姚安铅锌银矿等。在大三江地区还有一些新生代形成的矽卡岩型铜矿(如青海宗格涌铜矿,29.3~77.0Ma)、砂岩型铜矿(如云南景谷县产于下第三系始新统等黑组中段的登海山铜矿)、泥岩型铜矿(如四川德格县产于下第三系热鲁群中的甲他铜矿、你岔马铜矿)以及各种围岩中的脉状铜矿(如产于白垩统—第三系中的云南瑶家山铜矿)等。云南兰坪金顶铅锌矿主要形成于早第三纪。另外还有一系列与燕山—新生代岩浆作用有关的热液型钨、锡、铅锌矿床。除了铜矿外,三江地区也是一个金成矿带,产有墨江金厂、镇沅老王寨、元阳大坪、祥云马厂箐、潞西上芒岗金银矿、澜沧西盟金银矿、巍山扎村金银矿等大中型金矿。腾冲近现代热泉型金矿也达中型以上规模。

据罗君烈等(2001b)的统计,大三江地区新生代的铜矿占各时代总量的84%,其中超大型矿床占64%;铅锌矿占全区各时代的67%,其中超大型占64%;银矿(未包括夏塞等2000年以来新评价的矿区)占全区各时代的31%,其中超大型占10%;金矿占全区各时代总量的77%,其中超大型占56%;锡矿占全区各时代的24%,尚无超大型矿床。

区域构造岩浆演化与金的成矿作用

矿床是地壳演化特定历史阶段异常构造事件和特殊岩浆活动的产物。构造环境是成矿作用根本性的控制因素,同时不同的构造环境都匹配有特定的**组合,在特定的**组合中赋存有不同类型的矿床。北山南带地处塔里木板块和哈萨克斯坦板块的结合部位,从奥陶纪至晚二叠世,经历了陆壳伸展、洋壳俯冲、陆陆碰撞和再闭合的全过程,形成类型多样的岩浆岩组合,留下丰富多彩的地质记录。同时,伴随着地壳演化的不同阶段,形成不同类型的金矿床(图6-2)。

北山南带存有深成侵入岩型、火山岩型和变质岩型三类金矿床。虽然这三类金矿床赋矿围岩、矿床地质特征、成矿流体性质和成矿物质来源各不相同,且金矿床的形成先后有别,但从北山南带地壳运动和**圈演化的高度来看,它们都是北山南带古生代**圈演化过程中构造-岩浆热事件的地质产物,是**圈持续演化的重要组成部分。因此,从区域地壳演化的活动论观点出发,将各类金矿床放到整个区域地质演化的历史中观察,对其做全面和系统的综合分析,才能认识金属成矿作用的本质,了解金属矿床的形成机制和圈定有效的找矿远景区(聂凤军等,1994)。从北山南带金矿床的时空分布来看,以晚古生代以来的**圈运动所形成的构造-岩浆热事件对金的成矿作用有重要的影响。

北山南带涉及的古老陆壳块体有马鬃山中间地块和敦煌陆块的安北旧寺墩构造带,两者的前震旦纪结晶基底以及早奥陶世以前的沉积盖层,不论是**组合还是古生物群落,均与塔里木地台相似,因此,在奥陶纪早期,这些地块与塔里木地台是一个整体,在此称为泛塔里木古陆。从全球范围看,泛塔里木古陆是古冈瓦纳**的一部分,其北部的海域是介于冈瓦纳**与西伯利亚地台之间的巨大洋盆———古亚洲洋(刘雪亚等,1995)。自中奥陶世始,随着古亚洲洋沿北山北带石板井—月牙山—小黄山一线向南俯冲消减,泛塔里木古陆北缘裂解,在现在的北山南带形成具有边缘海性质的新洋盆———北山南带有限洋盆。志留纪早期,北山南带有限洋盆的南北两侧均为被动陆源沉积,接受浅海相含笔石页岩沉积。志留纪中期,北山南带洋盆新生洋壳沿马鬃山地块南缘之辉铜山、花牛山至五峰山一带开始向北俯冲,花牛山地体增生,在其期间有强烈的火山喷发活动,进而形成泥盆系三个井群和墩墩山群岛弧型火山-沉积岩建造,同时增生过程中大规模的深成岩浆侵入活动形成壳幔混源花岗质**,它们从壳幔过渡带携带成矿物质和长期演化形成成矿流体,在俯冲造山局部伸展阶段沿有利的构造空间上升侵位形成深成侵入岩型金矿床(如拾金坡、磨金硐、花牛山等)。此时,敦煌地块北缘仍为稳定的被动陆缘带。自石炭世中期始,北山南带洋盆沿白山-红柳园和野马井一线同时向南、北两侧双向俯冲,形成哈萨克斯坦板块南缘的柳园-大奇山地体以及塔里木板块北缘的安北-旧寺墩构造带。下石炭统红柳园组和干泉组巨厚的岛弧型中酸性火山岩就是这一阶段的产物。通过新老金厂地区下二叠统火山岩具有**边缘火山岩亲和性判断洋壳俯冲应持续至早二叠世。这一时期是北山南带金矿床形成的爆发期,不仅在具有岛弧性质的柳园-大奇山地体和活动**边缘性质的安北-旧寺墩构造带中形成火山岩型金矿(如新老金厂、金场沟等),同时俯冲碰撞引发的敦煌地块和安北-旧寺墩构造带中古老变质岩(金的矿源层)重熔形成中酸性花岗质岩浆,并导致韧性剪切带活化,构造抬升叠加于上部的韧-脆性构造带之上,形成变质岩型金矿床(如小西弓、小宛南山等)。二叠纪末期,北山南带洋盆完全闭合,该区进入统一的板块内部初期构造演化阶段,全区处于一个相对稳定的状态,没有金的成矿作用发生。

图6-2 北山南带地壳演化与金成矿模式图

成矿作用的分类

  成矿作用是指在地球的演化过程中,使分散存在的有用物质(化学元素、矿物、化合物)富集而形成矿床的各种地质作用。
  成矿作用是复杂多样,一般按成矿地质环境、能量来源和作用性质划分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用,并相应地分出内生矿床、外生矿床和变质矿床等 3大成因类型矿床。
  1、内生成矿作用:
  主要由于地球内部能量,包括热能、动能、化学能等的作用,导致形成矿床的各种地质作用。除了到达地表的火山成矿作用并相应形成火山成因矿床外,其他各种内生成矿作用都是在地壳内部,即在较高温度和较大压力条件下进行的。
  内生成矿作用按其含矿流体性质和物理化学条件不同可分为以下几种:岩浆成矿作用。指在岩浆的结晶和分异过程中,有用组分富集成矿的作用,这种作用形成的矿床叫岩浆矿床。含矿岩浆经过比较完全的分异作用使铁、铜、镍、铬等金属及其化合物高度集中而成的熔浆称为矿浆,矿浆沿母岩中裂隙贯入而生成贯入矿体(多为富矿)。伟晶成矿作用。指富含挥发组分的熔浆,经过结晶分异和气液交代,使有用组分**成矿的作用,这种作用形成伟晶岩矿床。接触交代成矿作用。在岩浆侵入体与围岩接触带上,主要由于气水溶液的交代作用而使成矿物质富集的作用,其形成的矿床叫接触交代矿床。由于这类矿床经常产在侵入岩与碳酸盐岩之间并形成典型的夕卡岩矿物组合,故也称夕卡岩矿床。热液成矿作用。在含矿热液活动过程(包括与围岩的相互作用过程)中,使有用组分集中成矿的作用,其形成的矿床称热液矿床(见气化热液矿床)。热液矿床的形成条件复杂多样,矿床数量很多。
  内生矿床尤其是热液矿床的成矿方式主要有2种:一种是充填作用,即含矿溶液在化学性质不甚活泼的围岩中运动时,因温度、压力以及溶液内部组分状态的变化,使矿质在围岩的裂隙和孔洞中发生沉淀的作用。另一种是交代作用,即溶液与围岩发生化学反应时,两者间的物质组分进行交换,互有组分的带入和带出,并导致成矿物质富集的作用。交代作用形成的矿体常产在化学性质活泼的**中。
  2、外生成矿作用
  在地壳表层,主要在太阳能影响下,在**、水、空气和生物等的相互作用过程中,使成矿物质富集的各种地质作用。外生成矿基本上是在地表的温度和压力下进行的。在火山和温泉活动区,有大量地球内部热能及地震营力参加作用,因而具有较常温更高的成矿温度和较复杂的构造活动。
  外生成矿作用主要包括2种:风化成矿作用。指地表**经风化作用,使有用物质基本在原地**成矿的作用,由这种作用形成的矿床称风化矿床,原有矿床在经受风化作用时,可使成矿组分进一步富集,因而提高了矿床的经济价值。沉积成矿作用。地表的成矿物质(**风化产物、火山喷出物、生物有机质等)经过沉积分异(机械的、化学的、生物的)而集中形成矿床的作用,其所形成的矿床叫沉积矿床。
  3、变质成矿作用
  指在接触变质和区域变质过程中所发生的成矿作用或使原有矿床发生变质改造的作用,其所形成的矿床称变质矿床。变质成矿作用发生在地壳内部,成矿的温度和压力较高。
  按照成矿的地质环境和成矿方式,变质成矿作用可分为:接触变质成矿作用,指侵入体与围岩接触时,围岩受热变质重结晶而形成矿床的作用,所形成的矿床称为接触变质矿床;区域变质成矿作用,指在区域变质作用下,使有用矿物富集的作用,所形成的矿床称为区域变质矿床;混合岩化成矿作用,指在深变质条件下,由于富碱硅质深熔熔浆和变质热液交代而发生混合岩化的过程中,使围岩中的有用物质活化转移而在有利条件下富集成矿的作用,这种作用形成的矿床叫混合岩化矿床。
  变质矿床的另一种划分方法是,根据变质作用前是矿床还是**而划分为受变质矿床和变成矿床。原有矿床又受变质作用改造,矿物成分和组构以及矿体产状等发生一系列变化称为受变质矿床。原先的**经变质作用而形成的矿床,称变成矿床。
  这 3大类成矿作用之间彼此是有联系的,如有些热液矿床是在岩浆热液与**水热液的联合作用下形成的。而火山-沉积矿床则是火山活动和沉积作用共同的产物。有些矿床则是多种成矿作用叠加的结果,如层控矿床常是内生成矿作用与外生成矿作用相结合而形成的。
  
矿床成因分类:
  矿床成因分类反映了人们对矿床成因的认识程度,历来是矿床地质学的重要研究课题,1911年,美国学者林格伦,W.提出以成矿的物理化学作用为基础的成因分类。德国的施奈德勋,H.强调成岩和成矿之间的紧密联系,将矿床划分为岩浆、沉积、变质3大类,奠定了矿床分类的基础。50年代以来,地球物理和同位素地球化学的研究有明显进展,因而有可能深入探讨成矿物质来源,提出以成矿物质来源为基础的成因分类(如谢家荣,1961)。当前,常用的矿床成因分类大都是依据成矿物质及其来源、成矿环境和成矿作用这 3个基本成矿因素来划分的,其中,成矿作用是划分矿床成因类型的主要依据。按此原则划分的矿床成因分类如下:
  矿床成因分类
  内生矿床
  岩浆矿床
  伟晶岩矿床
  气化热液矿床
  喷气矿床(含火山-喷气矿床)
  接触交代矿床(夕卡岩矿床)
  热液矿床
  外生矿床
  风化矿床
  残馀矿床(残积矿床)
  淋积矿床
  沉积矿床
  机械沉积矿床(砂矿床)
  蒸发沉积矿床(盐类矿床)
  胶体化学沉积矿床
  生物-化学沉积矿床(石油、煤等)
  变质矿床
  受变质矿床
  变成矿床
  混合岩化矿床
  上述成因分类是基本的归类,在各亚类中还可进一步划分,如岩浆矿床中可分为结晶分异矿床和熔离矿床;热液矿床中可分为高、中、低温热液矿床等。总之,矿床成因分类是不断深化的,随着勘查工作的进展,还将有新的矿床类型被发现,现有分类还需要进一步补充和完善。

什么是成矿作用?

导致地壳中一种或几种有用成分(元素或矿物)集中形成矿床的各种地质作用,按其能量来源,可分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用。

成矿作用及成矿类型

本区已发现矿产地70处,其中,大型1处,中型矿床3处,小型矿床8处,矿点28处,其余为矿化点,成矿作用在石渠-德格地区主要与燕山-喜马拉雅期构造-岩浆活动有关,已知矿产均产于岩体内或与围岩接触带上,成矿时代为燕山晚期-喜马拉雅期,主要成矿元素为铜、锡、银、铅、锌,主要矿床类型为与中酸性浅成-超浅成岩体有关的斑岩型铜矿(如昌达沟);与二长花岗岩有关的接触交代型、热液型银锡多金属矿(如硐中达、渣陇)。近年来在渣陇矿区还发现了隐爆角砾岩型银锡多金属矿。在三岔河-甘孜地区,金矿主要形成于蛇绿岩群中,金矿成矿作用主要发生在陆内造山阶段,与新生代喜马拉雅期大规模的逆冲推覆和平移走滑剪切以及表生**作用有关。按矿化特征方式,金矿可划为以下几个类型:

1)构造蚀变岩-硫化物型金矿,如甘孜嘎拉金矿床和德格马达柯金矿床。

2)构造蚀变岩-石英脉型金矿,如甘孜尼多金矿床。

3)与基性浅成脉岩有关的金矿,如甘孜绒直柯和尼亚达柯金矿点。

4)与碎屑岩有关的构造破碎蚀变型金矿,如新龙雄龙西金矿床和德格纳拥金矿点。

5)产于上述金矿浅部和地表与表生作用有关的淋积型金矿。

上述类型金矿中,以嘎拉为代表产于蛇绿岩群瓦能组的构造蚀变岩-硫化物型金矿是该断裂带产出的主要类型。嘎拉金矿床,主要受北西向和北北西向韧脆性剪切带控制,矿体产于这两组剪切带所夹持的瓦能组变基性火山岩(块)之东西两侧的剪切蚀变带中,赋存于强烈蚀变褪色的玄武质(千)糜棱岩中,矿体的产状与蚀变千糜岩的产状一致,总体向北东陡倾。金矿化地段发育铁白云石化、绢云母化、黄铁矿化,辉锑矿-石英脉穿切叠加,造成金矿化的进一步富集。区或性隆升又使金矿遭受表生**富集。

此外,在断裂带东西南侧的西康群和义敦群分布区内,发育有一系列规模和方向不同的构造破碎带,具有形成“马脑壳”式大型金矿床类似的成矿条件。化探资料显示了Au的高背景和浓集中心,在甘孜县仁达和冈嘎已发现多处Au>10g/t的矿点。

成矿作用的基本条件

胶东地区的莱州—招远、蓬莱—栖霞、牟平—*山等几个金矿带组成了我国目前规模最大的金矿集区,该矿集区成矿条件优越,其大规模成矿作用发生的因素,概要如下:

1.与地质异常事件的对应关系

近代研究证实大规模成矿作用的发生总是对应某些特别地质异常事件。胶东地区在漫长的地质历史中,牵动金大规模成矿作用发生的异常地质事件当属印支后期—燕山早期的太平洋板块持续向欧亚板块挤压俯冲作用和新元古代晋宁期的扬子板块与华北板块碰撞对接两次重大的地质异常事件。后者板块活动孕育了“衍生矿源岩系”——震旦期玲珑超单元的形成定位;前者板块运动和沂沭断裂带大规模左行平移剪切活动,导致在原始和衍生矿源岩系组成的隆升地壳上,大规模岩浆侵入,与其发生强烈壳幔相互作用而形成的“直接矿源岩系”——郭家岭超单元。

2.大规模成矿物质与成矿能量

大规模成矿研究表明只有当地幔、地壳两者均富有某种巨量的成矿元素,才有可能为大规模成矿供给巨量物质,从而形成规模可观的矿集区。胶东地区恰恰具有该两类富金元素巨量物质的地壳、地幔体。地壳富有体是华北扬子板块碰撞造山期后,幔源或壳幔携富金的花岗岩浆,交代重熔已克拉通化的含金甚丰的陆核杂岩及TTG岩系组成的原始岩系,同时焠取了古元古代变质基底中与成矿有利的物质形成的衍生矿源岩系——震旦期玲珑超单元定位,自震旦之后,隆升组成了金元素颇丰的花岗岩地壳;地幔富有体乃是燕山早期郭家岭超单元幔源富金玄武岩浆,在侵位过程中与地壳富有体相互作用——即代表了地壳与地幔两个富有成矿元素者的强烈相互交代、对流、置换,结果产生了巨能量成矿物质。

图4-3 胶东地区断裂构造与金矿分布图

1-第四系;2-新近纪;3-中生代;4-古生代;5-新元古代界震旦系;6-古元古宙;7-太古宙;8-燕山晚期侵入岩;9-燕山早期侵入岩;10-印支期侵入岩;11-震旦期侵入岩;12-晋宁期侵入岩;13-四堡期侵入岩;14-吕梁期侵入岩;15-太古宙侵入岩;16-地质界线;17-不整合地质界线;18-实测断层;19-推测断层;20-金矿床(点)

大规模成矿不仅要有巨量物质供给,而且还必须有巨大能量供应,其能量来自印支—燕山早期构造体制转换所造成的岩圈减薄的壳幔相互作用的热能、太平洋板块向欧亚板块挤压俯冲时热能和郭家岭超单元大规模侵位时幔源高热能及断裂构造形成时的热效应。四者合一,源源不绝的供给岩浆流体,从事金活化、萃取和运移活动中。

3.热流体与大规模成矿

热液矿床成矿作用过程中最活跃的因素莫过于热流体,热流体在成矿过程中既是能量的载体和传递媒介,亦是成矿物质的输送和交换的重要介质。它的形成、运移、置换、淀积过程反映了整个成矿轨迹。胶东地区成矿流体除来自玲珑超单元形成的富金岩浆流体外,主要来自郭家岭超单元的富金流体。该热流体发生于陆内板块挤压俯冲,区域增温达到**时的减压拉伸时刻,深部物质发生了强烈的减压分熔作用,在板块俯冲深度较大的条件下,低熔组分减压分熔形成了花岗岩浆及与之相应的富金流体及成矿物质的岩浆热流体,流体借势上升到浅部,由减压升温迅速变为减压降温、从而使热流体携带物质在断裂及有利部位沉淀成矿。