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区域成矿学教材(区域成矿学翟裕生)

区域成矿学教材(区域成矿学翟裕生) 区域成矿学

矿床学的研究领域。本文以区域构造发展演化为背景,研究了矿床的形成条件和时间空分布规律,以及区域成矿物质来源。它是普查和成矿预测的理论基础。

目前,不同层次(全球和局部含矿区)的区域成矿研究已扩展到世界许多地方。除了综合研究某一构造单元或地区的成矿规律外,还开展了某些矿产或矿床类型的区域研究。它还延伸到海洋盆地的调查,不仅着眼于海洋盆地矿物的开发利用,而且有助于深入理解在大陆地壳和海洋地壳统一发展中形成的全球成矿规律。

地壳中主要构造单元的矿物学。

20世纪20-30年代,地质学家逐渐认识到矿床的区域分布规律及其与地壳活动的关系,形成了区域成矿的初步概念。更系统地提出了对地槽褶皱带的成矿认识。比利宾。20世纪50 ~ 60年代以来,遍及全球的区域成矿研究主要涉及作为地壳基本构造单元的地槽褶皱带、地台和活动区的成矿作用。同时也形成了超越构造单元的独立成矿概念。金属省、板块成矿等重要概念简述如下。

地槽褶皱带成矿区的研究是从地槽区开始的,不同地槽带发育的各种构造、构造-岩浆旋回及相关成矿作用差异很大。根据早期岩浆作用的强度和主褶皱幕的构造样式,将斯米尔诺夫含矿性较好的优地槽成矿带划分为四种基本类型。

第一个地槽成矿带。

早期,喷发和侵入的岩浆作用及相关的成矿作用十分强烈,形成了一套具有特征的含矿岩浆建造,如含铬、铂、镍岩浆矿床的超基性岩建造,含铜黄铁矿矿床的海底喷发岩建造,钛铁矿-磁铁矿矿床的基性岩建造,矽卡岩型铁铜矿床的斜长花岗岩和正长岩建造等。在地槽发展中期,花岗岩类的侵入伴随着一些矽卡岩和热液型钨锡钼矿床,但其规模比早期弱得多。该地槽成矿带晚期的构造岩浆作用和成矿作用普遍较弱。

第二地槽成矿带。

早期海底喷发及相关矿化(含铜黄铁矿矿床)高度发育,但侵入作用较弱。褶皱中期,花岗闪长岩和花岗岩强烈侵入,并伴有广泛的热液钼矿床和铜钼矿床。后期虽有小型侵入体和火山岩,但无明显矿化。

第三地槽成矿带。

早期岩浆作用和成矿作用较弱;中期轴向坳陷回归,形成中央隆起,形成大型深成花岗岩体,并伴生伟晶岩型和云英岩型钨锡矿床,基性花岗闪长岩伴生矽卡岩型白钨矿床。晚期发育各种成分的小型侵入体,并伴有多金属、铜、铋、萤石等矿床,还有与侵入活动无明显关系的低温热液锑、汞矿床。[下一个]

第四地槽成矿带。

它是从前地槽旋回继承下来的模式发展而来的。早期无矿化作用;中期形成了非常复杂的矿床组合:金白钨矿床和钨锡矿床;晚期,发育小型断裂侵入体,并伴有锡、钨、铅锌和钴矿床。

地槽成矿带的演化非常复杂,每个地槽成矿带都有自己的特点。各地槽成矿带的内部结构和矿化分布也是多变的。有利于成矿的常见构造有海沟、内部带、中间块体、外围带、地槽框架、边界断裂带和横切地槽褶皱带的断裂带等。这些构造带通常含有独特的矿石建造。因此,了解地槽中的含矿构造,将进一步提高对地槽成矿带规律性的认识。

地台矿化

地台和地盾是地壳长期稳定的部分,其发展过程比地槽褶皱带要长得多。基底成矿作用占主导地位,后期或盖层成矿作用居次要地位。有学者根据世界古大陆对比,将其发展分为三个时期:最早的水盆堆积厚层火山-沉积地层,火山作用和变质作用时期(太古代或元古代);沉积堆积区封闭期和花岗岩类及一些基性-超基性岩体的反复侵入期;地台状态时期,直至沿最新断层充填基性-超基性岩体。基于相似的地质发展,所有古地台的成矿作用都有相似的阶段,即成矿作用发育在古基底,成矿作用发育在地台状态。但由于古地台间早期分异、晚期演化,不同地台的成矿过程和成矿特征差异较大。有些已成为某些金属的重要成矿区,如金、铀和铜,如非洲和加拿大地盾;另一些矿化单一,铁矿床发育,如俄罗斯地台和中朝地台。

晚太古代,在最古老的出露岩石区,有与角闪石和紫苏辉石有关的部分矿化,还有少量含金的石英脉和与铌、钽有关的伟晶岩。早元古代许多地台发育碧玉磁铁矿床,一些地台发育含铜黄铁矿床、布什维尔德型铬铁矿床、铜镍矿床和含铀金砾岩矿床。在晚元古代,除了碧玉-磁铁矿和铬铁矿矿床在一些地台继续发育外,铜镍矿床、磁铁矿-钛铁矿矿床和碳酸盐岩中的铝矿矿床广泛发育,在一些地台区还形成了含钨、锡、铌和钽的应时脉矿床。地台期后,主要发育与暗色岩建造有关的岩浆铁矿床、钴铜镍矿床和热液铅锌矿床。

活化区(地洼区)成矿学和大地构造学的一个重大理论进展,与构造-岩浆活化区(地洼区)的建立有关。有些学者,如中国的陈和前苏联的..谢格洛夫主张将其列为大陆地壳的第三个基本构造单元,认为在古地台和固结的显生宙地槽褶皱带中,由于构造-岩浆活化形成了一套新的成矿组合。这种矿化空分布广泛,矿石量占很大比例。一些金属,如钨、锡、锑、汞等,大多形成于活化阶段,分布于新构造活化带。因此,这一成矿概念在实践中也具有重要意义。活化矿化包括广义和狭义两种。前者是指地槽活动在地槽活动带附近的地台边缘引起活化而形成的沉积物。这种活化称为反射构造-岩浆活化。属于这一类的成矿单元包括中间块体,如欧洲海西褶皱带的一系列中间块体和地台与地槽的缝合带;狭义是指一个独立的构造-岩浆活化带或活化带,在其中通过活化作用发生成矿作用。

活化区具有独特的成矿特征,中块型活化区成矿作用复杂,包括岩浆矿床(如铜镍矿床)、典型热液矿床(如钨、锡、钼等矿床)和低温热液矿床(如金、锑、汞、铀等矿床)。在独立活化区,显示出一套特定的矿化,其中锑汞、钨锡、铌钽、钼矿床最为常见。活化成矿组合的成因主要是热液,尤其是低温热液,其分布随活化程度而异,多分布于特定的构造活化带或构造-岩浆活化带。

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金属区成矿作用

金属矿床在世界各地的分布很不均匀,不同金属往往高度集中在某些地区,如中国的南岭钨矿和美国西部的铜钼矿。这一具有独特成矿特征的区域被称为金属省。这些区域还显示相应的地球化学省或矿物省。在这些地区,有时同一种金属或同一种金属组合的矿床随着构造发展活动而重复形成。唯一不同的是矿床类型发生了演化,如阿根廷和玻利维亚的钨锡矿床和金矿床,在寒武纪至第三纪的地质发展过程中多次矿化(见成矿继承性)。根据15种金属的实际评价数据,I.A. Noble为美国西部著名金属产区编制了单金属和共生金属的金属省图。在地图中,金属浓度高的金属区域被圈起来。共生金属图揭示了大部分金属呈放射状分布在科罗拉多高原(地台)两侧,与四个大型火山沉积一致,从而揭示了美国西部金属区分布的基本规律,并考虑了上述金属区的分布图。P. Routhier总结了全世界的储藏量。他认为,除了南非罗得西亚、布什维尔德杂岩和加拿大萨德伯里的铜、镍、铬等基性-超基性岩真正来自地幔外,大部分矿化来自当地的古地壳。因此,他认为不同的金属矿带是这种原本不均匀的古地壳演化的结果。

板块构造原理强烈地影响着区域成矿规律的研究方向。越来越多的人用板块构造来讨论大陆的构造环境、形成机制和矿床分布规律。其中,板块俯冲带在成矿中的作用受到普遍关注。活动大陆边缘的结构不同,俯冲带引起的成矿作用也不同。在亚洲大陆边缘,从岛弧到大陆的成矿分布是在火山岛弧中形成铜金矿带和铅锌矿带,在边缘海之后的大陆部分内陆发育钼金矿带、铅锌矿带、钨锡矿带和锑汞矿带。在无岛弧分布的太平洋东岸(如美国西部),从边缘向内部形成金、铅锌矿带和铜钼矿带;在南美洲的安第斯带上,从边缘向内地形成了铜(金)、铅锌矿带、钨锡矿带和铌、稀土矿带。除与俯冲带有关的成矿分带外,由于大陆内部的张力形成各种类型的裂谷,对铜、镍等矿物有害。

地质史上的成矿时代,是矿床形成的集中时期。表明该矿床的形成在地质历史发展中具有一定的时间规律性。成矿元素作为地壳的组成部分,随着地壳的演化而不断分化,在地壳不同的历史发展阶段形成了各种矿床。根据地质标志确定的成矿年龄具有一定的规律性。随着同位素年代学中地质和矿床学研究的引入,矿化年龄数据的准确性和广度都有了很大的提高。矿化的时间规律性表现在以下三个方面

成矿的周期性。在地壳的发展过程中,成矿作用不是连续发生的,而大多是在地质环境剧烈变化的阶段发展,其时间与构造旋回一致。成矿期主要分为太古宙成矿期(26亿年前)、早元古代成矿期(25-18亿年前)、中元古代成矿期(18-10亿年前)和晚元古代成矿期(10年前),上述成矿期的成矿强度也不同,其中重要的有中元古代成矿期、晚元古代成矿期、晚古生代成矿期(4.3亿-2.3亿年前)和中新生代成矿期。

地质时代矿化类型的演变。一般来说,矿化类型是随着地壳的发展而演变的。如元古代,特别是早元古代广泛发育条带状应时磁铁矿矿床(含金铀砾岩矿床主要发育于早元古代),是晚太古代绿岩带含金石英脉和分散沥青铀矿、铀钍矿风化剥蚀提供的物质来源。上述两类矿床是在地壳周围缺氧的特定条件下形成的,这类矿床不是在后期地质发展阶段出现的。不同成因类型的矿床在上述成矿期也表现出明显的演化,如主要发育于前寒武纪的岩浆岩矿床、主要发育于海西期和中生代的矽卡岩矿床、主要发育于海西期和中新生代的热液矿床以及与岩浆岩关系不明显的主要发育于中新生代的矿床。但有些矿床类型具有穿时性,如与各种海相火山岩有关的块状硫化物矿床,在大洋地壳形成以来的所有成矿时代都有发现。[下一个]

各种金属在地质时期的分布。不同金属有各自的集中成矿时间。如铁、铬、镍、金多集中于前寒武纪成矿期,铅、锌、铜多形成于前寒武纪,其余分布于显生宙成矿期。钨锡矿化主要发育于中、新生代,锑汞主要富集于中、新生代晚期。这种成矿时代的分布规律与地壳的演化和各种金属本身的地球化学特征有关。

成矿区成矿区是矿床集中的地区。划分不同的成矿区域是区域成矿研究的必然结果。矿藏的分布极不均匀,但有规律。矿床往往集中成带,在世界各地形成不同规模、方向和不同矿床组合特征的成矿带。这些矿带都与引起强烈地壳变动的巨大活动带有关。例如,环太平洋矿带是中、新生代太平洋板块与周边大陆相对构造活动形成的。这么大的地壳运动带,在前寒武纪因为大陆变化很难重建,但显生宙以来就清晰可见,如乌拉尔-蒙古-大兴安岭褶皱系,特提斯-喜马拉雅褶皱带等。由于构造带范围广,往往涉及各种地质单元,而且构造变化本身很不均匀,发育各种构造活动带,所以带内成矿作用一般复杂多样。在进一步划分低阶成矿单元时,还应结合次级构造分带、构造-构造分带、岩浆岩建造、金属组合或成矿、成矿时代等。

根据含矿带的规模,可分为以下四个等级:全球成矿带。在全球范围内,横跨不同大陆,包括不同时代和不同性质的构造单元,在统一的地壳构造变化中形成的矿带包含了多种多样的金属组合和成矿作用。这些成矿带属于环太平洋成矿带、乌拉尔-蒙古-大兴安岭褶皱成矿带、地中海-喜马拉雅成矿带等。成矿带。其范围相当于不同时代的地台或褶皱带,基底的岩石建造、盖层的沉积建造和褶皱带内的构造-成矿特征因具体地台和地槽而异,具有相应的成矿组合和成矿组合。成矿区或成矿亚带。范围相当于中间地块、断隆、褶皱带等非带状构造中的构造-构造带。成矿作用往往与某些矿床、火山或岩浆建造有关,表现出一定的特异性,矿床往往集中在某些类型的构造活动带上。或者矿区。属于局部含矿区或含矿带,包括矿点或矿田。矿化多为单一矿石构筑的不同类型矿床,矿化多受特定区域断裂带控制。

 
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