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夏浩东1,2王志强3邓会娟2
(1.中南大学地学与环境工程学院 2.国土资源实物地质资料中心3.宁夏地勘局地球物理地球化学勘查院)
摘要 铜是一种重要的金属材料,我国铜资源不能满足国民经济发展的需求,收藏铜矿实物地质资料对加强铜矿资源勘查,加强为矿床研究提供服务意义重大。根据我国铜矿资源特点、成矿背景、主要成因类型,确定国家实物地质资料库铜矿收藏目录。选择性地收藏典型铜矿床实物地质资料,反映中国铜矿成矿特点,反映中国铜矿勘查水平和科研水平,为地矿事业发展服务。
关键词 中国铜矿;特点;收藏名录
铜作为一种有用金属材料被人类利用已有5000多年的历史。在现代工业中,铜更是作为战略物资广泛应用于民用和军事领域。新中国成立以来,我国在铜矿勘探和科研上投入了巨大的财力。据统计,截止到1996年,共投入铜矿地勘费36.25亿元,完成钻探工作量约1379×104m,共发现900余处铜矿床。新一轮国土资源大调查开展以来,寻找新的铜矿床一直是地质调查工作的重点。尽管如此,我国的铜矿储量仍然不能满足国民经济发展的需求,部分铜矿还需长期依赖进口。据有关资料,铜矿石1992年进口32.01×104t,1999年为125×104t,2001年铜矿石进口226×104t,近年,呈现增长的势头。预测到2010年(赵一鸣,2004),我国铜的需求量将达200×104t,铜的供应缺口达105×104t。因此,加强铜矿地质勘查和科研将是今后地质工作的一项长期任务。同时,关注铜矿床实物地质资料的收集、整理、服务、利用也应提上议事日程。
一、中国铜矿分布状况
1.地理分布
除天津、重庆及港澳地区外,全国其他省份都发现数量不等的铜矿床,其中,江西、西藏、云南、新疆等省区的铜矿储量占全国铜矿储量的一半以上,另外,甘肃、安徽、内蒙古、山西、湖北、黑龙江等省区的铜储量在全国也占有重要地位。以上十省区的储量合计占全国铜矿总储量的80%以上。
2.成矿时代的分布
中国铜矿床成矿时代跨度较广,从太古宙到第四纪都有铜矿产出。例如,辽宁红透山铜矿床为中国目前发现的成矿时代最老的铜矿,它形成于新太古代;广东阳春石录铜矿床为中国目前发现的成矿时代最新的铜矿,它形成于第四纪。但中国铜矿最主要的成矿期又相对集中,主要为中生代。从大中型铜矿床的形成时代占有的比例来看,据王之田(1988)统计,中生代占到近50%。
3.空间分布
《中国铜矿床》根据中国铜矿的空间分布情况,划分出三大成矿域:即北部成矿域、东部成矿域和西南成矿域,它们分别是古亚洲成矿域、滨太平洋成矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域的一部分。
北部成矿域包括塔里木-华北陆块以北的天山-兴安褶褶皱带广大地区和吉黑褶皱带。构造演化经历了大陆基底形成、古亚洲洋大陆增生和滨太平洋大陆边缘活动及陆内的断块升降三个阶段。岩浆侵入活动经历了加里东期、华力西中期和华力西晚期,以华力西期为主。本域的东段叠加了燕山期强烈的构造岩浆活动。区内探明的铜矿储量占全国探明储量的27%。
东部成矿域包括康滇地块及其以东和华北陆块以南,主要包括华北和扬子两大陆块及中国台湾省的广大地区。铜的成矿作用从太古宙开始至新生代都有,属多期叠加成矿域,而在燕山早期达到鼎盛。主要受太平洋板块强烈活动的影响,NE和NNE向的中新生代构造运动、岩浆活动和成矿作用向西直达贺兰山-龙门山-康滇南北向构造线附近,但在强度上由西向东逐步减弱,展示了“向洋分带”的格局。在时间上,构造岩浆活动在燕山期进入顶峰。铜矿成矿作用自早到晚由西向洋迁移,形成众多对铜矿成矿有利的环境。
东部成矿域探明的铜矿储量占全国探明储量的55%。
西南成矿域是指金沙江—红河一线以西广大地区,包括川西、藏东在内的西南三江褶皱带。三江褶皱系在亚欧大陆最后定型前的萌特提斯—古特提斯—新特提斯的地质演化历史、巨大的构造运动、岩浆作用,对区内重要类型铜矿的形成起了决定性的作用。
由于工作程度较低,西南成矿域探明铜储量仅占全国的18%。但随着地质大调查工作的进一步开展,在区内发现了众多的铜矿床,显示了良好的找矿前景。
二、中国铜矿资源特点
1.矿床规模
中小型矿床多,大型、超大型矿床少。据涂光炽的主张,铜矿储量大于250×104t的铜矿为超大型矿床,按此标准,中国仅江西德兴铜矿、西藏玉龙铜矿床、甘肃金川铜镍矿床、云南东川铜矿床为超大型铜矿床。近年来,新疆土屋-延东铜矿床、西藏驱龙铜矿床、云南普朗铜矿床的深入评价,有可能达到超大型矿床的规模。在现有探明的铜矿产地中,大型、超大型仅占3%,中型占9%,小型占88%。
2.矿石品位
贫矿多,富矿少。中国铜矿平均品位为0.87%,品位大于1%的铜储量约占全国铜矿总储量的35.9%。在大型铜矿中,品位大于1%的铜储量仅占13.2%。
3.矿床物质成分
共伴生矿多,单一矿少。在现有的900余个铜矿床中单一矿仅占27.1%,综合矿占72.9%,具有较大综合利用价值。许多铜矿床中共伴有金、银、铂、硫、铅、锌、镍、钴、钼、铁、镓、铟、锗、铊等元素。
4.开采条件
露采矿少,坑采矿多。目前开采的铜矿中,绝大多数是地下开采,露采矿山较少,而且有些露采矿床也转入了地下开采。
三、中国铜矿主要成因类型
铜矿的形成往往不是一次成矿作用就能完成的,有可能经历几种不同的成矿作用,但为了便于表述和对比,对一个具体的矿床的成因问题,只能以一种最主要成因为代表进行表述。据此,黄崇轲等在《中国铜矿床》一书中,将中国铜矿床的成因类型划分为以下十种:斑岩型、矽卡岩型、岩浆熔离型、海相火山型、陆相火山型、热液型、海相沉积型、陆相沉积型、受变质型和表生型。
四、国家实物地质资料库铜矿床名录的确定
1.筛选的必要性
国家实物地质资料库的库容量是有限的,而我国矿产资源丰富,铜矿床数量众多、成因类型复杂,据不完全统计已发现并探明900余处铜矿床,因此不可能收藏所有的铜矿床实物地质资料,收藏的矿床需要筛选,而且入选的矿床也不是所有的钻孔都需要收藏,钻孔也是有选择性地收藏。
2.入选因素
入选国家实物地质资料库的矿床以典型性、代表性、特殊性为总原则。收藏的矿床应能够反映我国铜矿资源的主要成矿特点、主要成因类型,反映我国铜矿地质勘查、科研总体水平为标准。
针对入选的铜矿床,应从以下几个方面考虑。
(1)矿床规模
从矿床规模考虑,重点收藏超大型、大型铜矿床实物地质资料,选择性收藏特殊意义的中型铜矿床实物地质资料。
超大型矿床的数量极其有限,但矿产储量和经济价值巨大。超大型矿床往往具有独特的和复杂的成因及形成条件,开展和加强超大型矿床的研究,对于揭示矿床成矿规律、发展矿床成因理论也是非常有益的,因此收藏超大型铜矿床实物地质资料是非常必要的。
大型矿床为国民经济建设提供着大量的矿产资源,是国家经济的命脉,为经济的可持续发展提供物质支撑,因此收藏大型矿床实物地质资料也是必要的。
据黄崇轲等统计(2001),中国单个铜金属储量大于50×104t以上的大型矿床只有34个,数量占铜矿床总数量的3%,探明铜储量占全部铜储量的57.6%。强调收藏大型铜矿床实物地质资料就是以较少的收藏数量,反映更多的铜矿资源特点,抓住重点进行收藏。
(2)成因类型
从矿床成因类型考虑,中国铜矿成因类型可划分十种形式。其中最主要的是斑岩型和矽卡岩型,其次是海相火山岩型、海相沉积型、岩浆熔离型,其余形式较次要。在收藏铜矿床实物地质资料时,要重点收藏斑岩型和矽卡岩型铜矿床,同时兼顾海相火山岩型、海相沉积型、岩浆熔离型铜矿床,其余成因类型的铜矿床只作少量收藏。
(3)成矿区带
据赵一鸣(2004)等统计,中国铜矿主要产于扬子地台(42.43%)、三江造山系(14.46%)、中朝地台(14.10%)、华南造山系(7.07%)、内蒙古 - 大兴安岭造山系(5.77%)、天山造山系(3.7%)和额尔古纳造山系(3.18%),上述七个大地构造单元的铜矿占我国铜矿总储量的90.71%。另外,冈底斯念青唐古拉造山系新近发现了驱龙等大型铜矿,显示出良好资源潜力。国家实物地质资料库收藏的铜矿床将以以上成矿区带为主要关注目标,进行重点筛选,以反映我国铜矿资源成矿地质背景。
(4)成矿时代
中国铜矿成矿时代跨度较广,以中生代成矿最盛,中生代形成的铜矿储量占到总数的近一半。其次是古生代,形成的铜矿储量占到总数的34%。再次是新生代,形成的铜矿储量占到总数的13%。另外,元古代也是中国铜矿较为重要的成矿时代,中元古代的铜矿,占8%,古元古代的铜矿,占7%。在筛选铜矿实物地质资料时,要充分考虑成矿时代对矿床的约束条件,才能所有侧重,选择主要,兼顾次要,全面准确地收藏铜矿实物地质资料。
3.铜矿床名录的确定
综上所述,从矿床规模、成因类型、成矿区带及成矿时代等方面综合研究比对。确定以下铜矿床为国家实物地质资料库收藏对象,以反映我国铜矿资源特点(表1)。
表1 国家实物地质资料库铜矿床筛选
续表
五、结语
通过对我国铜矿资源特点的解读,了解了中国铜矿的主要成因类型,国家实物地质资料库将竭力收藏反映我国铜矿成矿特点、反映主要成因类型、反映成矿构造背景的实物地质资料,展现我国铜矿勘查水平、展现我国矿床地质科研水平,为地质找矿提供公益性服务。
参考文献
胡魁.2002.振兴矿产地质勘查工作.资源·产业,4(79):14~16
黄崇轲,白冶,朱裕生等.2001.中国铜矿床.北京:地质出版社
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赵一鸣,吴良士等.2004.中国主要金属矿床成矿规律.北京:地质出版社
朱训.1999.中国矿情(第二卷)·金属矿产.北京:科学出版社
朱训.2001.树立资源忧患意识,建立全球资源供应体系.资源·产业,7(70):5~7
成矿系统主要控矿因素
此处的“成矿时序”,是指按一定规律呈先后次序排列的成矿集中期。成矿集中期是指具体的成矿时代,成矿时序则强调了一系列的成矿集中期在地质历史上先后出现的规律。综合构造演化、岩浆-火山活动、变质变形和内生成矿作用等各方面的资料,三江及扬子地台西缘从65Ma以来存在着六个主要成矿阶段,这些阶段按先后次序构成西南三江地区内生成矿作用的以下成矿时序(Luo Junlie et al.,2000)。
时序1:古新世-早始新世(相当于Danian期-Ypresian期)。为燕山晚期延续而来的壳型花岗岩浆成矿,分布于怒江以西的槟榔江地区,属于滇西-东南亚锡矿带西亚带(从腾冲至泰国普吉)的最西分支。花岗岩类包括三个超单元、八个单元,同位素年龄值59.8~51.1Ma。其中大型锡矿(来利山等)与早始新世的黑云母钾长花岗岩有关;小型铌钽、稀土矿(大秧田、百华脑等)与最末期的白云母钠长花岗岩有关。中缅边界存在双变质带,著名的缅甸翡翠矿床产于高压带内,云南上述含锡、稀土花岗岩产于高温带内。在四川西部地区也存在大量的从中生代向新生代演化的银、锡、铅锌、碲、金等多金属成矿作用,也是与壳源花岗岩密切有关。
时序2:中始新世与晚始新世之间(相当于Bartonian期与Priabonian期之间)。是三江地区喜马拉雅运动主幕(第Ⅰ幕),成矿丰度大,主要沿金沙江-哀牢山断裂两侧的兰坪盆地成矿。兰坪-思茅盆地是从中生代延续下来的,但可能受到古新世以后大规模走滑、剪切作用的影响。成矿作用发生的时间可能从晚白垩世延续到早第三纪。在兰坪盆地东缘,由于沘江同生断裂的控制,下列三种特殊地质作用结合形成了金顶超大型铅锌矿床。一是滑覆前缘河湖三角洲相构成砂岩和灰岩角砾岩两种铅锌容矿层;二是原地系统(穹隆构造)与外来系统(推覆倒转背斜)之间造成巨大的软弱面;三是同生断层控制湖盆沉积,从古新世开始便有热流萃取基底成矿物质并上升喷溢,具有较长的初始富集历史。早先获得的铅同位素模式年龄变化大(为22~275Ma),近年来用Re-Os法测得黄铁矿的Re-Os等时线年龄为72Ma(王登红等,2005),但宏观地质观察应主要发生在中、晚始新世之间。
时序3:晚始新世-渐新世(相当于Priabonian期-Chattian期)。构造上处于喜马拉雅运动第Ⅰ幕与第Ⅱ幕之间,是三江及扬子地台西缘最重要的幔源-幔壳混合源成矿期。它主要表现为与富钾煌斑岩组合有关的金矿及与碱性杂岩有关的稀土矿和与偏碱性斑岩类有关的铜、金、多金属矿床;在空间上,分别富集于哀牢山、冕宁—德昌、杂多—江达—芒康、盐源—鹤庆—金平等4个带。
全区有100多个浅成-超浅成斑岩体,岩性复杂,但含矿最好的是石英二长斑岩、二长花岗斑岩和正长斑岩。不同岩群具有不同的成矿专属性。藏东-青海南部以Cu为主,斑岩型与矽卡岩型共生,成岩成矿深度稍大,大型矿床居多;鹤庆、楚雄、盐源地区以Au、Pb、Zn为主,Cu、Ag次之,中型矿床较多;金平地区以Cu、Mo为主,均为小型。斑岩体同位素年龄虽变化于16.5~67.9Ma之间,但成矿期相对集中,滇西含矿岩体集中于33~36.3Ma(个别41~52.76Ma);川西含矿岩体32.2~34.6Ma;藏东含矿岩体34.9~43.2Ma(少数43.5~57.9Ma);青海南部含矿岩体33.9~49.4Ma(个别22Ma)。
相对而言,以西藏玉龙超大型铜矿、马厂箐和铜厂等中小型斑岩铜钼矿为代表的金沙江-红河成矿带的形成时代较为集中,其南侧哀牢山成矿带的成矿作用可能开始得早而结束得晚,而其北侧的斑岩型铜金矿床、铅锌矿床和稀土元素矿床要形成得晚一些。
与富钾煌斑岩有关的金矿产于哀牢山韧性剪切带中。它是从印支期(硅化蚀变岩型,墨江金厂)、燕山期(绢云母化蚀变岩型,镇源库独木)等在新生代的延续,包括碳酸盐化蚀变岩型(镇源老王寨)和石英脉型(元阳大坪)两种类型。含金的富钾煌斑岩同位素年龄35.6~43Ma,个别延至28.21Ma,但本次研究获得了一批60Ma左右的年龄数据(见第四章)。
碱性杂岩分布在永平、冕宁、德昌等地,形成稀土矿床。有两种类型,产于碱性伟晶岩、方解石碳酸岩、霓石碱性花岗岩中的细网脉浸染型氟碳铈矿(冕宁牦牛坪);产于霓辉正长岩的萤石-重晶石-钡天青石型氟碳铈矿矿床(德昌大陆乡)。同位素年龄27.8~40.3Ma,完全与富钾煌斑岩相同;如与斑岩对比,其时限范围相对集中。
时序4:渐新世与中新世之间(相当于Chattian期与Aquitanian期之间)。三江地区经历了新生代第Ⅱ幕运动,哀牢山、高黎贡山等变质地体遭受叠加的混合岩化、糜棱岩化作用,成群出现花岗伟晶岩和石英脉,形成红河-金平和越南黄连山地区比较集中的高档宝玉石,以刚玉类的红宝石、蓝宝石和绿柱石类的海蓝宝石等为主。哀牢山成矿带含矿伟晶岩同位素年龄25.6~28.7Ma,而大渡河成矿带、北衙等地的金矿床中也存在25Ma前后的成矿记录。
时序5:新第三纪(中新世至上新世,包括Aquitanian期至Pliocene期)。与喜马拉雅山本部强烈造山不同,三江及扬子地台西缘主要表现为断陷的山间盆地,成矿以外生的褐煤、硅藻土、高岭土、锗矿为主。内生金属成矿有以下三种类型:
一是在兰坪盆地西侧、南侧,沿线性逆冲带、层间断裂带形成富银多金属(白秧坪)、铜钴(永平)、锑(笔架山)、金(扎村)、砷(石磺厂)等大中型矿床,矿床多、品位富、成分复杂。容矿最高层位为渐新世宝相寺组,缺少可靠的成矿同位素年龄资料。
二是沿着鲜水河断裂和锦屏山断裂的韧性剪切带、糜棱岩带、层间滑脱带形成石英脉型金矿(康定黄金坪、石棉菩萨岗等)。矿点多、品位富,但规模小。成矿同位素年龄15.4~26.9Ma(王登红等,2000)。
三是在四川折多山花岗岩体发现钨、锡、多金属、稀土矿化(点),花岗岩同位素年龄9.9~15Ma,其成矿强度远不及时序1的壳源花岗岩,在构造位置中也不同。
时序6:第四纪(更新世至全新世)。为青藏高原主要隆升期,三江及扬子地台西缘的构造-岩浆活动主要表现为上新世开始的中基性火山喷发,呈热点集中,均为中心式喷发。发育最好的云南腾冲地区分布面积达724km2,共19个火山锥群,现代热(气)泉79处。火山喷发以玄武岩、安山岩为主,分两个旋回,共四个喷发期10个亚期(包括N2、Q1、Q3、Q4)。内生矿床已知的主要是现代热泉型金矿(腾冲两河和川西理塘、巴塘一带)。其他地区如剑川、永德、马关、屏边等地出现粗面岩、碱性火山岩筒,但尚未发现工业矿床。
从成矿时序可以看出:
1)三江及扬子地台西缘新生代内生成矿的时序演化比较完整。一方面,它继承了印支期与燕山期的韧性剪切带金矿(哀牢山)和壳型花岗岩钨锡矿床(腾冲)的演化;另一方面,它新生了几种主要成矿作用,其中以热流盆地的层控多金属矿床(兰坪金顶)、幔壳混合源的斑岩铜金矿床(江达玉龙)、幔源碱性岩的稀土矿床(冕宁牦牛坪)和超深变质带的宝石矿床(元阳等地)最为重要。
2)青藏高原东侧新生代的内生成矿作用以渐新世之前最强烈,大致与第Ⅰ幕、第Ⅱ幕陆内造山旋回相对应。其后,成矿强度明显衰减。
3)新生代内生成矿带的分布受控于构造-岩浆带,但在北纬24°~32°间最为富集。该区深部地壳属于中等加厚(约40~60km)的地段。其中,幔源及幔壳混合源有关矿床发育地区恰是深部地壳剖面存在p波速度7.76~7.84km/s的异常地幔,并在埋深7~21km存在壳内低速层(波速5.54~5.84km/s,厚8~12km)。
(一)造山带中成矿地质环境
在弧岩浆-热液成矿作用中,主要的控矿因素有:① 岩浆岩;② 岩浆岩侵位的地层;③ 热液蚀变作用;④ 热液运移和矿质沉淀的构造空间。它们之间既有密切的联系,各自又有一定的独立性,并在成矿系统中发挥着不同的作用。
(一)岩浆岩
与岛弧岩浆-热液成矿作用有关的岩浆岩几乎仅为浅成—超浅成斑(玢)岩,特别是斑(玢)岩型矿体更是如此。因此,斑(玢)岩的存在与否,是形成这类矿床的决定性因素。这类岩浆岩的基本特征在第二章第二节中已有较详论述。
在我国斑岩型矿床中,矿体主要赋存在偏酸、偏碱性的斑岩中,如三江地区的玉龙斑岩铜矿带,矿化的载体主要为二长花岗斑岩。而由玢岩构成矿化者是义敦岛弧的一大特色,但在玢岩和斑岩共存时,矿化主要趋向于在斑岩中发生,这说明有色金属元素更适宜在偏碱性熔体-溶液中富集。在斑岩和玢岩均发生矿化时,其中富含石英的玢岩和斑岩中矿化更好。也即酸性流体是矿化元素更适宜迁移、富集的介质。
虽然,斑岩和玢岩均是近地表侵位的产物,但距地表愈近,岩浆前峰富含的流体,挥发组分及矿化元素也相对愈集中,因爆裂减压而产生的流体沸腾作用也愈强烈。矿化元素易在物理化学环境突变条件下,从络合物中分解沉淀。因此在同一地区,斑(玢)岩定位的深度愈浅,产生的矿化也相对较好。
(二)地层
与弧岩浆-热液作用有关的斑岩型及矽卡岩型矿床(点)基本仅产出在曲嘎寺组二段和图姆沟组二段(图4-4),这两段是上三叠统中火山岩最发育的部位,在其上、下段中,主要是海相碎屑沉积岩。这有力的说明了斑(玢)岩、矿产和火山岩在成因上的密切联系。矿产和地层的关系还可通过不同火山岩地层中矿产类型的不同进一步反映出。在曲嘎寺组二段地层中主要发育矽卡岩型多金属矿产,矿石中铁的含量普遍较高,有些地段的铁含量甚至构成了独立的铁矿体,这和曲嘎寺组二段以发育基性火山岩的特点是一致的。在图姆沟组二段中,基本仅产出较单一的斑岩型铜矿,矿石中铁的含量明显低于矽卡岩型矿石,与图姆沟组二段基本仅发育相对贫铁的安山岩是一致的,说明不同的火山岩地层控制着不同类型的矿产。
图4-4 中甸上三叠统火山岩盆地中雪鸡坪和红山等矿床产出层位剖面图
(三)热液蚀变作用
在与弧岩浆-热液成矿系统有关的矿床中,热液蚀变均很发育,蚀变范围远大于矿体,可以说没有热液蚀变就没有斑岩型、矽卡岩型等矿床的形成。Cu等成矿物质以络合物形式存在于热液中,它们在矿区范围内循环活动时,因和介质环境物理化学条件的差异,而发生物质交换即蚀变交代作用,使由矿质为核心的络合物发生分解而产生矿化。因此,热液蚀变是产生矿化的重要条件之一,但在不同类型矿床中,热液蚀变的特征则有较大差异。
1.斑岩型矿床中的热液蚀变特征
在斑岩型矿床中,热液蚀变具有如下一些特征:① 类型多,在斑岩型矿床中的热液蚀变种类可达十几种,主要有钾长石化、钠长石化、黑云母化、硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、重晶石化、粘土化以及作为成矿作用直接标志的硫化物化;② 热液蚀变分带明显,总体上,热液活动中心为较高温的蚀变作用,向两侧依次递变为较低温的蚀变作用,相邻蚀变作用常呈渐变过渡关系;③ 热液蚀变具阶段性,热液在矿区活动时由于常发生脉动性,因而常使热液蚀变分出不同阶段,不同阶段热液蚀变的种类不同,矿化特征也有差异;④ 矿化发生在一定种类热液蚀变、一定的分带和一定的阶段中,其中最重要的矿化作用发生在蚀变中心部位和硅化—绢云母化蚀变作用中,蚀变愈强,矿化愈好。
2.矽卡岩矿床中热液蚀变特征
矽卡岩矿床中与铜多金属矿化有关的热液蚀变是在矽卡岩形成基础产生的,因此热液蚀变仅发生在矽卡岩中和伴生的角岩中,热液交代的对象主要是矽卡岩矿物-石榴子石和辉石。热液蚀变类型相对较少,主要是阳起石-透闪石化、硅化、碳酸盐化,分带不明显。矿化主要和阳起石-透闪石化等蚀变作用有关。
(四)构造裂隙
由于在俯冲造山作用中,形成的金属矿床与岩浆热液活动具有密切的联系,因此含矿热液运移的通道及矿质沉淀的空间,即构造裂隙的存在及特点则直接影响着矿床的发育。
从全区看,复背斜构造的存在有利于深部岩浆向地壳浅部的升移,但大断裂的活动,则是诱发岩浆及热液迅速向地表运动并改变区域地球物理场的重要条件。正如前述,乡城—格咱深大断裂的存在及长期活动对中甸地区乃至义敦岛弧带岩浆活动均有重大影响。
乡城—格咱深大断裂的产状首先限制了岩浆活动仅发育在断裂的东侧,而该大断裂附近次一构造裂隙的发育,为超浅成侵入岩的活动创造了极其有利的条件。众所周知,斑(玢)岩型矿床的又一名称为细脉浸染型,即在矿石中,成矿矿物以微细脉或浸染状产出,这表明斑(玢)岩成岩后,构造的继续活动在岩石中又产生了大量的微裂隙,它们为含矿热液的活动提供了必要的空间,从而导致了矿质的运移和沉淀。此外,在微细浸染型矿石形成后,伴随区域性的断裂活动,在矿体中又会产生了新的构造裂隙,在诱发新的含矿热液活动同时,产生了富黄铜矿的石英脉型矿石。因此,在斑(玢)岩型矿床的形成中,构造裂隙是必不可少的成矿条件。
在矽卡岩矿床的形成中,虽然断裂裂隙的作用不如斑玢岩型矿床明显,但沉积岩在形成之后产生的层间裂隙及解理裂隙,则是矽卡岩及矽卡岩型矿石形成的不可缺少的条件。对于红山矿床来说,层间裂隙的发育则有较大意义,深部熔体-溶液主要沿其层间裂隙渗透侵入,并对不纯碳酸盐岩交代形成矽卡岩,并在其后的热液活动中产生矿化,因此,在矽卡岩型矿床的形成中构造裂隙的存在也是十分重要的。
1.洋盆拉张环境
主要分布于新疆、内蒙古、三江等地,以早古生代最常见。成矿作用主要发生在洋壳拉张带附近的细碧角斑质海相火山岩层中,后者在成岩过程中因受表层海水温度、压力及海水动力学影响,使火山喷发及其成矿作用处于急速冷却、就地堆积和分异的状态,因而使海相火山岩层呈较大规模的层状—似层状分布,而金属矿化基本局限其中,最典型的为甘肃白银厂矿田。这种成矿地质环境成矿延续时间比较长,往往在晚期可出现富含硫化物的“黑烟筒”,如祁连山、河北高板河一带所见的,当其受海水潜流影响,将可在海盆坳陷较闭封的状态下直接沉积成矿。
在洋盆拉张环境中成矿作用主要发生于细碧角斑岩中,但从接触关系看它们之间具有明显交代现象,反映了成矿高潮期是在火山活动的晚期,并且延续时间较长。因此在该环境中矿床类型主要为海相火山岩型、火山-沉积型和岩浆型三种,其中以海相火山岩型最突出,分布较广,主要为铅、锌、铜、金等,而矿体赋存部位常受火山岩岩性或旋回变化控制,如甘肃白银厂、青海红沟、新疆阿舍勒等。火山-沉积型矿床,形成时间比前者晚或同时,但规模有限,常以铁铜为主。而岩浆型通常在洋盆闭合后才出现,为规模较小的Cr-Ni矿。洋盆拉张环境中以海相火山岩型为主的有色金属矿产在造山带中分布较广,空间特征比较清楚,有相对集中的特点。
2.弧后盆地环境
分布于秦岭、新疆、江南及华北等地。由于弧后盆地一方面与大陆相接,可接受陆源物质供应,另一方面又毗邻岛弧带,又受岛弧火山喷发影响,因此该成矿地质环境中有三个部位与成矿极为密切。
1)陆缘海盆:因受岛弧带间歇性火山喷发活动影响,将使海盆中硅、铁质及其氧化还原电位发生韵律性变化,促使条带状硅、铁建造的产生。鞍本地区和冀东地区铁矿,其原先就是在此环境下形成的。
2)近陆缘拗拉槽:往往有强度不大的火山喷发,因而在陆源(浊流)沉积作用下将产生不同的沉积层序及其有关的成矿作用,如云南东川、甘南、陕南等地区。
表11-1 成矿地质环境基本特征
3)陆缘海沟:通常火山作用不十分强烈,以浊流沉积作用为主并产生微细浸染状矿化如陕甘川一带。
在弧后盆地中不论海盆、海沟或陆缘拗拉槽的成矿作用基本上与沉积作用同步,从鞍本、东川和华南等地剖面看,含矿层或矿体均于沉积层序的下部或中下部,显然成矿高潮期是在环境形成的早期或中早期;在海沟中可能延续时间较长,但也不超过中晚期。矿床有火山-沉积型、热液型和微细浸染型三种。前者主要在前寒武纪海盆中,通常在海盆中心偏大陆一侧硅铁质建造比较发育,后经变质使其进一步富集成为条带状沉积变质型铁矿,如鞍本、冀东等地。热液型主要于显生宙陆缘或陆缘拗拉槽中,以碳酸盐岩(黔滇桂地区),或碎屑岩(甘南地区),或杂色岩系(东川地区)为容矿围岩,呈层状、似层状或层带状的Pb、Zn、Hg、Sb或Cu等矿床产出(这类矿床由于认识上不同,各个学者有不同冠名,如层控型、热(卤)水型、层带型等),如甘肃厂坝铅锌矿、陕南公馆、贵州铜仁汞锑矿、云南东川铜矿等。微细浸染型矿床多产于海沟相中,分布范围有限,以金为主,规模较大,如陕甘川和黔滇桂一带微细浸染型金矿床。上述类型矿床成矿标志比较明显,特别是热液型往往产于一定层位中,而其周围无明显岩体出露。
3.岛弧带环境
分布不广,目前所见主要为中新生代,而前中生代的大多被改造或埋没,详情不清。在成矿作用上往往在连续性较差的岛弧带成矿较好,而且常出现在火山喷发变化较大的火山弧边缘部位,如三江义敦地区常有从喷发向侵入过渡,其环境从还原向氧化变化,从而为脉状、网脉状矿化向层状、似层状转化;由“黑矿”向“黄矿”变换创造有利条件,形成了铜铅锌银多金属矿床。
岛弧带成矿剖面分析表明,从网脉状矿体至“黄矿”和“黑矿”均处于火山岩层序的中上部至上部,看来其成矿作用是在岛弧带火山喷发中期就开始了,而至晚期达到高潮。岛弧带内目前所知主要为海相火山岩型矿床,以有色金属铅、锌、铜、银等产出为特征。矿床产出的构造特征十分明显,通常在最晚期有重晶石矿层出现。
4.碰撞增生环境
这种环境主要出现于内蒙古、新疆、甘肃以及西藏等地,形成时间既有古生代,亦有中新生代。依碰撞对象可分陆-洋碰撞和陆-陆碰撞两种。
陆-洋碰撞过程中将产出蛇绿岩套以及基性-超基性岩和中酸性岩浆侵入活动及局部的火山喷发,如新疆天山、内蒙古锡林郭勒等碰撞带成矿作用主要局限在岩体与火山岩中。
陆-陆碰撞过程中除小规模基性-超基性岩侵入外在碰撞带附近常有Ⅰ型花岗岩侵入,赋矿部位主要在深部大型侵入体的顶部或分离出来的小岩体(群)中及其接触带。
陆-洋碰撞与陆-陆碰撞的成矿高潮期有很大差别。陆洋碰撞环境中成矿作用与碰撞时间可以比较接近,主要于碰撞带上,有海相火山岩型与岩浆型矿床。如西伯利亚板块与华北板块碰撞过程中在内蒙古一带形成海相火山岩型白乃庙铜矿、温都尔庙铁矿以及与超基性岩有关的岩浆型铬铁矿。
在陆-陆碰撞增生中成矿高潮期多在碰撞以后出现,特别是与花岗岩有关的成矿作用均发生在构造带性质由压扭性转换为张扭性之后的岩浆侵入期后。成矿作用基本围绕岩体进行,主要有斑岩型(夕卡岩型)和岩浆型,形成了Cu、Mo和Cr、Ni矿床。如印度板块与西藏板块碰撞时,在拉萨附近的雅鲁藏布江碰撞带上既有岩浆型铬、镍矿床,又有斑岩(夕卡岩)型铜、钼矿。
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