文|一叶禅儿

编|一缕墨香

地构造是多种地质作用,包括沉积作用、岩浆作用和变质作用的形成及分布的重要控制因素,因而也是成矿作用的基础条件。

不同的大地构造环境控制了不同类型矿床的形成、发展和分布。就成矿作用的全过程来说,矿质的来源、迁移和聚集都在很大程度上受到构造地质因素的制约 。

矿床

在讨论成矿带或成矿区的时、空演化和分布问题时,大地构造环境及其时、空演化更是重要的决定因素。

裂谷与成矿作用

裂谷是因热地幔软流圈上涌导致,陆壳伸展变薄而形成的一个强烈下陷区。因此,裂谷带的显著特点是有很厚的沉积物,一般可达10000m以上,并含有大量火山岩(拉斑玄武质及硅铝质火山岩)及侵入岩。

裂谷产出的部位一般可分为大陆裂谷和大洋裂谷两大类。前者与大陆热点、地拱及拗拉谷相伴生,并被认为是大陆板块发生裂解的原始机制。

后者则形成于大洋板块中,最突出的特征是巨大的洋中脊系统。这里是大洋板块发生扩张运动的起始点。

刘肇昌曾将裂谷的演化过程分为以下4个阶段:

第Ⅰ阶段为地裂前的地拱阶段。

大陆内部地幔软流圈的上涌(热点),使陆壳形成大型宽广的穹窿状隆起,形成环形或放射形深断裂,同时导致一系列岩浆的侵入和喷出,形成玄武岩、碱性镁铁岩、碳酸岩及过碱和过铝质长英岩套。

锶同位素初始值表明,大多数岩石源于地幔,但有些则源于陆壳深部。

地幔

第Ⅱ阶段为陆内裂谷阶段。

常形成地暂、地垒。其基底仍为陆壳,只不过比裂谷两侧的陆壳薄些,如东非裂谷、贝加尔裂谷以及我国的汾河地堑、渭河地堑、滇西兰坪—思茅裂谷和东南沿海的裂解带(中生代红层—火山岩区)。

其中沉积有巨厚的陆源碎屑岩—蒸发岩建造及油页岩—褐煤建造,上部有时也有部分浅海相沉积物。在许多裂陷带中或多或少含有镁铁质、长英质双峰式或单峰式火山岩及与其有关的浅成岩和深成岩。

有的大陆裂谷带中还产有碱性花岗岩(“A”型花岗岩)、金伯利岩或钾镁煌斑岩。

煌斑岩

第Ⅲ阶段则转变为陆间裂谷。

其基准面已下降到海平面以下,其基底为洋壳。如现代的红海裂谷中的沉积物,下部为陆相碎屑岩建造,中部为海陆过渡相沉积建造,上部为浅海相乃至深海相沉积建造。

单峰式拉斑玄武岩建造是这个阶段的火山作用的特点。但是,有时也有混合类型的双峰式火山岩,这主要取决于裂谷的发展速度及其演化方向。

第Ⅳ阶段则已发展到了裂谷作用的较晚期阶段。

其热状况如图所示。下部热地幔部分熔融,形成洋中脊(大洋裂谷)、大洋盆地和被动大陆边缘。例子是当今的大西洋。从第I阶段到第Ⅳ阶段的发展,不一定为直线性的。在不少情况下,由于热地

火山岩

幔柱的衰退或板块漂移而使裂谷离开了地幔热点,因而导致裂谷作用的部分或全部夭折或终止。

除以上四类裂谷外,还有少数裂谷发生在火山岛弧(或大陆火山带)的弧前或强后拉张区如日本北部产有黑矿的绿色凝灰岩带,就位于主火山岩活动后期的中新世弧间裂谷带中。

01:大陆热点、拗拉谷及大陆裂谷中的成矿作用

大陆裂谷主要产生在非造山区的大陆内部,从穹窿状隆起开始,中心为大陆热点。放射状断裂往往组成三联系统。拗拉谷则是

大陆火山带

三联裂谷系统中的一支深入克拉通内的海槽或地堑。大陆裂谷既可以发生于地槽早期的生长阶段,也可以发生在后地槽阶段。与大陆热点、拗拉谷及大陆裂谷有关的矿床有:

(1)碱性岩及碳酸岩中的磷、铌、稀土(铜)等矿床,属岩浆-交代成因矿床,如南非帕拉波拉碳酸岩、原苏联科拉半品碱性岩;

(2)过铝及过碱花岗岩中的锡、铌、铀矿床,属岩浆-交代成因矿床,如尼日利亚;

(3)金伯利岩中的金刚石矿床,如南非及我国胶东一辽东的金刚石矿床;

(4)层状超镁铁质-镁铁质岩中的铜、镍、铬、铂族、石棉矿床,如南非布什维尔德、津巴布韦大岩墙,美国斯蒂瓦特及加拿大肖德贝里;

金伯利岩

(5)斜长岩中的钛磁铁矿矿床,如北美拉布拉多及格仑维尔省和西南非洲库乃乃等;

(6)碎屑岩-白云岩建造或沥青质页岩建造中的层状铜矿床,如中非铜带、中欧含铜

页岩及我国东川铜矿;

(7)陆相红层中的铜-铀矿床,如川西一滇中的砂岩铜矿;

(8)陆相红层中的铅-锌-锶(天青石)矿床,世界上唯一的典型、超大型矿床为我国

滇西金顶矿床。

天青石

02:被动大陆边缘及大洋裂谷中的成矿作用

与被动大陆边缘及大洋裂谷有关的矿床有:

(1)页岩碳酸盐建造中的控铅锌银矿床,如加拿大沙利文、澳大利亚芒特艾萨和麦克阿瑟,以及我国秦岭的西成-凤太山柞成矿带、内蒙古狼山地区甲生盘-东升庙成矿带、北京银冶岭、河北高板河等;

(2)碳酸盐岩建造中的层控铅-锌矿床,如美国密西西比河谷型矿床;

(3)沥青质页岩-石英岩建造中的铜矿床,如中条山胡-篦铜矿、内蒙古霍各乞铜矿等;

(4)白云岩建造中的铁-稀土矿床,如我国白云鄂博超大型轻稀土矿床;

(5)白云岩建造中的滑石-菱铁矿矿床,如我国大石桥矿床;

(6)碳酸盐岩建造中的钾盐矿床,如中欧蔡希斯坦盆地、西乌拉尔上卡姆矿床等;

(7)黑色页岩-燧石岩建造中的磷块岩矿床,如大陆边缘与上翻洋流有关的磷块岩矿床和我国川、滇、黔、湘、鄂磷矿床;

磷矿石

(8)碎屑岩建造中的铀-金矿床,如南非维特瓦特斯兰德矿床,米契尔等将其列入不确定的大陆内背景中;

(9)洋脊玄武岩中的块状硫化物铜-锌矿床,现代此类矿床以东太平洋高地为代表,古代矿床以塞浦路斯矿床为代表;

(10)地幔橄榄岩中豆荚状铬矿床,如塞浦路斯、古巴、菲律宾等;

(11)阿尔卑斯型蛇绿岩中豆荚状铬矿床,如希腊、安曼;

(12)浅海相碎屑岩建造中的赤铁矿-缅绿泥石-菱铁矿矿床,如西欧的米乃特矿床、

北美的克林顿矿床和我国的宣龙及宁乡铁矿床等;燧石岩-石英岩建造中的条带状铁矿床(BIF),如北美上湖铁矿床等;

铁矿床

(14)流纹质火山岩中块状硫化物铅-锌矿床,如日本的黑矿(似属岛弧间裂谷矿床)。据王开华资料,裂谷成矿系列有以下5个:

①硅铝层源型裂谷成矿系列,呈花岗岩基产出,锶同位素初始比值大于0.710,与之有关的矿产有钨、锡、钼、稀土等,如我国华南地区;

②硅镁层源型裂谷成矿系列,呈闪长岩或闪长玢岩岩体产出,锶同位素初始比值为0705~0.710,主要形成斑岩(玢岩)铜-钼矿床;

③陆下幔源型裂谷成矿系列,呈镁铁质一超镁铁质岩产出,锶同位素初始比值小于0.705,主要形成铬、镍、铜、钒、铂族、金和金刚石等矿床;

④洋下幔源型裂谷成矿系列,以基性岩为主,含少量超基性岩,锶同位素初始比值小于0.705、有铜、镍、铬、金等矿床;

超镁铁质岩

⑤壳/幔混源型裂谷成矿系列,其岩浆岩及矿产组合变化较大。

沟-弧-盆系与成矿作用

沟-弧-盆系是大洋板块与大陆板块汇聚而产生的海沟、火山弧(或称岩浆弧)和弧后盆地(或弧后裂谷)系统的总称。

由于大洋板块的扩张,或由于大洋板块和大陆板块的相对的挤压作用,大洋板块与大陆板块之间发生汇聚作用。

由于这两种板块的重力条件和运动方式不同,一般情况下大洋板块质量较重,因而它向大陆板块下部俯冲。

这一俯冲带向海沟下部延伸直达上地幔,是地壳中一个重要的地球物理破裂带和不连续带,是一个重要的深震源地震带,也是一个重要的磁力、重力、热力条件和地球化学条件的不连续带。

岩浆

由于这一不连续带的特殊的热动力条件和地球化学场,沿俯冲带由浅至深发生了一系列的区域变质作用、岩浆作用(“I”型或“S”型的,深成的、中浅层的或喷出的)以及类型众多而又各县特色的“火山”成矿作用,形成一条十分注目的构造-岩浆-成矿带。

长达数万公里的环太平洋成矿带是中一新生代太平洋板块与周边的大陆板块汇聚作用的产物,是世界上最重要的铜、金、钼、钨、锡等亲铜及亲石金属元素矿床的产地,也是铬、铂族等亲铁金属元素矿床的产区。

发育完全的汇聚带包括海沟、外弧、主岩浆弧、弧后逆冲带及弧后扩张盆地或盆岭系(弧后裂谷带)。

在汇聚板块边缘最基本的地质作用是大洋板块(包括地幔岩、洋壳及深海沉积物)在大陆板块下的消亡作用。

海沟

由于大洋板块的俯冲态势,包括俯冲的时间、角度和速度的变化造成消亡作用的深度和强度的变化,也造成矿化类型和金属组合的变化。

在陡至中等倾斜的毕鸟夫带上的主岩浆弧中形成特征的铜-铁-钼-金(±银)矿带。这些矿床在时间和空间上,受浅层“I”型花岗岩的控制。

沿科迪勒拉弧,由于相对汇聚的向量的增加使消亡角降低,因而在内弧形成银-铅-锌(±铜)矿化。在深的穿透性的消亡带上,可以产生与钨-锡矿化有关的“S”型岩浆岩。有人认为我国华南“S”型花岗岩和钨-锡矿床属此成因。

岩浆岩

在美国西部,在 30Ma左右,消亡作用急剧减缓并向西后退,产生了闻名于世的盆-岭构造体系,代表了弧后伸展构造体制,发育了一系列高硅富钾流纹岩,与之共生的有著名的克莱梅克斯斑岩钼矿床和卡林型金矿床。

在相对较陡的毕鸟夫带上,在岛弧系统的主火山作用后期,可以产生弧间裂谷或破火山口型由海底火山喷发形成的块状硫化物铅-锌-铜矿床,如日本的黑矿型矿床。

01:海沟及外弧中的成矿作用

产于海沟及外弧环境中的矿床计有:

(1)与蛇绿岩、混杂岩有关的汞-金矿床,如美国西海岸新马尔登汞矿床及新发现的超大型麦克劳伦金矿床;

(2)蛇绿岩中层状硫化物铜-铁矿床及豆菜状铬铁矿矿床,如菲律宾及斐济;

(3)复理石建造中的金矿床;

(4)河流、三角洲金-铀及钛-锆-独居石砂矿床。

蛇绿岩

02:岩浆弧中的成矿作用

产于岩浆弧环境中的矿床计有:

(1)与“I”型石英闪长岩有关的斑岩型铜、金矿床及角砾岩筒型矿床,南、北美洲

安第斯-科迪勒拉带及西太平洋斑岩铜矿床;

(2)安山质破火山口型碲-金-银矿床;

(3)石英闪长岩、闪长岩中的含金石英脉型矿床,如台湾金瓜石矿床;

(4)硅质火山岩中的磁铁矿-赤铁矿-磷灰石矿床,如智利拉科矿床;

(5)基性火山岩中的层状钨-汞-锑矿床,如东阿尔卑斯早古生代矿床;

(6)流纹质火山碎屑岩中的块状硫化物铅-锌-铜矿床,如日本花山矿床;

(7)过铝“S”型花岗岩中的锡-钨矿床,如日本火山岩内带和东南亚锡矿带。

磁铁矿

03:弧后岩浆带、弧后盆地及逆冲断层带中的成矿作用

产于弧后逆冲带中的矿床计有:

(1)过铝“S”型花岗岩中的锡-钨矿床,如东南亚西锡矿带;

(2)过铝“S”型流纹质破火山口型锡矿床,如南美玻利维亚锡矿床及美国西部与富氟流纹岩有关的萤石-铍矿床;

(3)与石英花岗斑岩有关的斑岩型铜-钼矿床及夕卡岩型铅-锌矿床,如美国宾汉-廷第克矿田及克莱梅克斯斑岩钼矿床。

产于弧后盆地及盆岭环境中的矿床计有:

(1)双峰式火山岩中的低温银-金矿床,如美国卡林型金矿床;

(2)弧后蛇绿岩中的豆荚状铬铁矿矿床;

(3)状武岩中的块状硫化物铜-锌矿床;

(4)岩建造中的钾盐矿床,如泰国阿叻高原钾矿床;

(5)碳酸盐建造中的层控铅-锌矿床,如阿尔卑斯铅-锌矿带;

(6)弧后挤压盆地(哥伦比亚和不列颠哥伦比亚)和外弧槽(加利福尼亚大溪谷)中的超大型砂金矿床。

金矿

索金斯还列出了一系列与前中生代火山弧有关的金属矿床,计有古生代及古老的斑岩型矿床,原苏联古生代造山带中的斑岩铜矿,澳大利亚塔斯马尼亚造山带中的斑岩铜-钼矿床,北美阿帕拉契亚造山带中的斑岩铜矿床:

(1)加拿大、非洲及我国中条山,还有元古宙的斑岩型铜矿床;

(2)北欧加里东褶皱带中的块状硫化物矿床;

(3)日本西部三波川变质地体中、晚古生代复理石、玄武岩中的别子型矿床;

(4)绿岩带中的块状硫化物矿床,如加拿大阿铜矿比蒂比绿岩带中的诺兰达矿床和安大略省基德克里克块状硫化物矿床等,它们的成矿年龄约为2700Ma;

(5)绿岩带中的脉状及层状金矿床,如美国西部与元古宙BIF及火山沉积岩共生的霍姆斯塔克型金矿床,以及我国华北和东北的金矿床。