成矿作用的时间分布规律是人们经常讨论的“成矿时代”问题,它是指矿床形成在地球历史上的分布。我国矿床学家冯景兰教授曾指出(1965):“在不同的地质时期,在不同的地方和区域,只要成矿的控制条件完全适宜,就有可能形成矿床或一定规模的矿床。但在某一地质时代的某一地区,或某一地区的某一时代,对于某些矿产或矿床或某些规律性矿床的形成,可能表现出特殊的重要性和集中性”。成矿时代矿物分布不均,如前寒武系集中了全球约70%的金;超过60%的镍、钴和铁矿石。例如,约80%的钨矿床形成于中生代;约50%的锡矿床形成于中生代晚期;85%以上的钼矿床形成于中、新生代;约60%的铜矿床形成于新生代。类似的例子见于外生矿床,如世界上的煤主要形成于石炭纪-二叠纪;新生代是世界上主要的成油期;世界上岩盐和钾盐主要形成于二叠纪。特定地质时期矿物富集的原因非常复杂,既与历史上不同时期地球的演化有关,也与不同时期、不同地区控矿地质条件的演化和形成有关。因此,既要研究地球历史上各种矿物形成和分布的一般共同规律,又要分析成矿的具体区域和条件。只有这样,才能充分利用成矿时间规律进行矿产预测。
1.中国主要成矿期
如前所述,我国的大地构造特征是多旋回的。矿物形成的时间分布规律与地壳结构和构造运动的发展演化密切相关。总的来说,中国的成矿时代分为五个时期。
(1)前震旦纪成矿期
这是我国重要的成矿时期,主要包括变质铁矿(如鞍山式铁矿)、绿岩带金矿、变质磷矿床、滑石菱镁矿床(辽宁)、石墨矿床(山东莱阳)、刚玉矿床(太行山)等。内生矿床包括河北的钒钛磁铁矿、山西的铜矿、内蒙古和新疆的稀有金属伟晶岩等。
(2)加里东成矿期
中国东部地区以外生沉积矿床为主,如龙轩式铁矿、瓦房子式锰矿、湘潭式锰矿、昆阳式和向阳式磷矿、湘西钼镍矿床等。中国西部以内生矿床为主,也有黄铁矿型铜矿(白银厂型)、铬镍矿、伟晶岩矿床、气成热液矿床、镜铁山型铁矿(北祁连山)等变质矿床。
(3)海西成矿期
它类似于加里东成矿期,但在中国更为重要。中国东部以沉积矿产为主,如北方的石炭纪山西型铁矿,云贵尤鲁的铝土矿和粘土矿床,如珙县型铝土矿;华南泥盆纪宁乡式铁矿和西南二叠纪遵义式锰矿;北方各省的石炭纪-二叠纪煤田是中国最重要的成煤期。内生矿床包括秦岭和内蒙古的铬和镍矿床,以及内蒙古白云鄂博的稀土铁矿床。中国西部地区以内生矿床为主,如阿尔泰和天山地区的稀有金属伟晶岩矿床,与花岗岩有关的钨、锡、铜、铅锌矿床,南祁连山的有色金属矿床,川滇地区的多处铜、铅、锌矿床,四川的李马河铜镍矿床等。
(4)燕山成矿期
是中国东部最重要的内生成矿期,形成了大量与中酸性岩浆岩有关的气成和热液矿床,如钨、锡、钼、铋、铍、铜、铅、锌、汞、锑、金、铌、钽、稀土和稀土,以及非金属萤石、明矾石、黄铁矿等,具有重要的经济意义。此外,矽卡岩和火山铁矿也有重要的工业。外生矿床相对较少,如东北、西北、华南的煤田、油田,华南、西南部分中新世盆地的盐膏矿床,滇中的含铜砂岩矿床。
(5)西山成矿期
中国新生代内生矿床有限,包括西藏超基性岩带中的铬铁矿、台湾火山岩中的金铜矿和西南新疆的少量铅锌矿。外生矿床相对重要,包括塔里木盆地和柴达木盆地一些边缘地区的层状铜矿,各地的砂金矿床和砂锡矿床,西北许多地区的硼砂和盐矿床,西南地区的钾盐和岩盐矿床,第三纪煤田和油田等。
从上面可以看出,我国各种矿床的形成时间确实很不均匀。其中,铁、金和部分变质矿床在早期较为丰富,而钨、锡、汞、锑、砷和稀土元素在晚期相对富集。随着地球的演化,到地质历史晚期,地质作用复杂,成矿作用重叠,因此矿产也丰富多样。
二。世界主要成矿期
为了比较中国和世界主要成矿期,这里引用了γ α te Valci Lielizhe (1970)划分的世界七大成矿期及其相关矿物(见表1)。从表中可以看出,虽然γ α te Valci Lielizhe把所有矿物都归于地槽和地台成矿理论,但就成矿时代而言,确实包括了一些世界上最重要的矿物。但是他对矿化强度的分析并不完整。例如,对中新生代成矿期的估计不够充分。新生代成矿作用形成的钨、锡、铜、钼和铬铁矿床高度矿化,受板块构造控制的环太平洋成矿带和阿尔卑斯成矿带不断涌现新的矿田和矿床。这无论在世界上还是在中国都意义重大,值得关注。总之,我们用各种数据对比中国主要成矿期与世界主要成矿期的异同,从而得到启示,并应用于区域矿产预测评价。例如,在全球成矿期,前寒武纪金矿床的矿化强度和规模都很大,矿化类型也很多。但与全球金矿化特征相比,中国前寒武纪金矿床并未达到相应的大规模和强矿化程度。值得注意的是,中国不具备类似的成矿条件,或者说研究不够。
表1世界主要成矿期及相关矿床
最重要的成矿期
主褶皱平台的形成时期。金属矿化强度。最重要的矿石建筑(1.5亿年及以后)
阿尔卑斯时期(5000万年)
媒介含铜黄铁矿、黄铁矿-多金属、铬铁矿、矽卡岩-磁铁矿、硫化锡石、应时-锡石-黑钨矿、铜-钼、脉金-碲、蓝闪锌矿-金银、汞-锑。碳酸盐岩、含铜砂岩、五元(金、银、钴、硒、碲)碳酸盐岩、金伯利岩、铜镍中的铅和锌(5000 ~ 1.5亿年)
海西时期(2亿年)
强烈的含铜黄铁矿、黄铁矿多金属、铬铁矿、钛磁铁矿、铂、矽卡岩磁铁矿、云英岩、锡钨、矽卡岩铅锌和锑汞。碳酸盐岩、含铜砂岩中的铅和锌,五行(9亿~ 5亿年)
贝加尔湖时期(7-5亿年)
很强含铜黄铁矿、磁铁矿-钛铁矿、铬铁矿、脉状应时金矿、伟晶岩。碳酸盐岩、含铜砂岩和页岩(通常与钴和铀有关)中的铅和锌、与铀有关的伟晶岩、云英岩和金伯利岩中的钨锡。(1.65 ~ 9亿年)
哥达时期(1 ~ 9亿年)
无力的硬玉、与铀共生的铁硫化物、脉状应时稀有金属(钨、锡、金、钽铌)、伟晶岩、铁锰、铁钛铜镍、铜镍银钴(Shodberry-Deluth型)(18 ~ 16.5亿年)
哈德逊时期(17 ~ 16.5亿年)
媒介黄铁矿-多金属,碧玉,伟晶岩,铬铁矿。铀砾岩(25 ~ 18亿年)
白海时期(20 ~ 18亿年)
很强碧玉岩、铬铁矿、铁锰矿、脉状应时金矿、铜(变质岩中的透镜体)含金和含铀砾岩、含铜砂岩和与铂、钒、锡和金有关的铬铁矿-铜-镍(Bushveld型)。(35 ~ 25亿年)
南罗得西亚时期(27 ~ 25亿年)
无力的磁铁矿紫苏辉石、磁铁矿角闪石、与钽铌共生的伟晶岩、脉状应时金矿。第三,利用矿物的时间分布规律预测矿物。
由于矿物在时间上是有规律分布的,应用这一规律可以帮助我们发现矿物,同时也可以进一步揭示有利于成矿的时代。由于成矿作用与整个地质发展史有关,在应用成矿时间规律进行成矿预测时,应注意以下几点:
(a)深入研究各种地质历史时期各种地质作用和地质体的形成和发展过程,其中应特别注意与矿产资源有关的那些地质条件形成和发展的时间和过程。总结各种矿物在各个地质历史时期形成演化的一般规律,也要注意特殊规律。所以时代控制成矿,某种意义上控制成矿,就是在一定时代形成特定的有利于成矿的地质条件,从而控制成矿。
(2)在对某一地区进行矿产资源预测时,应注意在较大范围内揭示上述规律,从而从时间规律关系转向矿产分布的空规律。这是一次极其重要的转移。如前一节所述,南北美洲科迪勒拉的新生代有利于斑岩铜矿构造-岩浆带的研究和发现,分析预测新生代类似构造-岩浆带延伸至环太平洋西南的东南亚诸岛,从而发现新的大型斑岩铜矿成矿带,就是一个鲜明的例子。此外,还应充分研究某一地区成矿时代的多旋回性和继承性。在揭示了某一成矿时代的成矿条件后,一方面要分析其他时代(包括早期和晚期)类似成矿有利条件的可能性;另一方面,要注意一个时代形成的矿物组合,同样的矿物组合可能在其他时代重复出现或以其他类型出现。也就是说,可以利用揭示的规律来预测新的矿产。
(3)注意矿物形成的阶段性和不均匀性。分析某一地区的成矿阶段,并与全球成矿的不均匀性进行对比,从而发现和评价潜在矿产。苏联矿床学者и γ Magakyan (MA-гакъян)对地质历史中某些矿物的分布统计如下。
表2地质年代主要矿产储量比例(%)
埃铁镍钛U汞钼锰铜铅锌加里东-海西期
奇米利
阿尔卑斯山
70五
15
10
75五
15
五
7010
20
-
8020
-
-
6015
15
10
-?
五
95
?五
五
90
25-
五
70
2510
五
60
1030
30
30
从表中可以看出,一般来说,亲铁元素倾向于前期富集,而亲硫元素则表现为后期富集。苏联学者двврниквист从元素浓度克拉克值的角度研究了成矿元素的时间分布,得出了类似的结论,即克拉克值小的成矿元素(如亲铁元素)在早期富集。我国地质学家叶连俊教授也对沉积矿物的成矿期进行了划分,每种矿物在地质历史中的继承性、多旋回性和阶段性都有所体现。因此,在对某一地区进行矿产资源预测时,不仅要具体分析当地情况,而且要在与全球和中国的对比中,处理好成矿期的继承性、多旋回性和阶段性分布。
(4)为了准确揭示整个地区的地质发展史、地质作用、地质体和矿物形成的时间分布规律,需要应用野外和室内的一切知识体系,利用绝对同位素年龄测定等先进技术手段,准确确定地质年龄。
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