大地構造與成礦(陸陸碰撞帶)

造山帶金礦理論對全球造山帶型金礦形成分布時空規(guī)律的解釋前寒武紀造山帶型金礦

ca.2.8–2.55and2.1–1.8Ga,與新生大陸殼的形成時間相一致l前寒武紀造山帶型金礦與顯生宙造山帶型金礦的地質特點基本一致,有人提出是與安第斯型俯沖作用有關.但是,650Ma以前造山帶型金礦的形成是幕式的,說明總體構造環(huán)境在650Ma前后是不同的.這類金礦還在下述幾個主特點:1)太古宙和早元古宙較多,全世界各地臺區(qū)分布,面型2)1.8-0.6Ga這類礦床較少,有時與古陸增生有關,呈線狀,多為片巖和片麻巖等3)0.6Ga以后各大陸都有分布,與造山帶有關,線狀,多為千牧巖和綠片巖等沒有造山帶型金礦床小于5千萬年前寒武紀兩期大陸增長和兩期造山帶型金礦床形成被解釋成與早期熱的地球/地幔翻轉有關.地幔柱使地殼下部增熱.—引起大量的熔融,花崗巖體的侵位和浮性地殼的形成這樣形成的晚太古和早元古地殼塊很大,相對等軸狀,穩(wěn)定.這種地體也有利于金礦的長期保存,特別是在地體的邊部.Morethan50%oftheexposedPrecambriancrustformedbetween1.8and0.6Ga,yettheserockscontainfeworogenicgolddeposits,thereforeindicatingthatmorethanvolumeofpreservedcrustcontrolsthedistributionoftheseores.1.8-0.6Ga的前寒武紀地殼占出露老地殼的50%,說明并不是老巖石的分布面積控制金礦床的多少.這個時期是以全球性的引張為主,非造山花崗巖為主,因此,金礦化不好這一時期構造體制發(fā)生了重大變化,由地幔柱為主的板塊構造體系轉變?yōu)楝F(xiàn)代板塊體系,長形新生地殼.這種帶易于成礦,易于造山,但其主要為高變質的片巖和片麻巖代表較強的剝蝕作用,因此成礦不好.好的可能已被剝蝕650m.y

的造山帶型金礦的分布與由1.8GA組成的地塊周圍分布的綠片巖相的活動帶一致.450m.y

以后形成的造山帶型金礦保存很好.環(huán)太平洋有很多砂金礦,表明脈狀礦床的保存周期不太長.這類礦床在形成以后100–150m.y時間內(nèi)便可進入沉積盆地中.第四章陸－陸碰撞帶及成礦一、概述大陸與大陸之間的碰撞帶又稱地縫合線，是強烈的造山地帶巖石發(fā)生變形變質、褶皺、形成碰撞型山脈、發(fā)育超基性巖石組合如西伯利亞板塊與俄羅斯板塊交接的烏拉爾山帶，歐亞板塊與印度扳塊間的雅魯藏布江縫合帶等二、成巖成礦的構造模式碰撞型造山帶的構造幾何學特點是發(fā)育一系列的板片堆疊構造,指示碰撞造山機制是以陸內(nèi)俯沖為特征的水平運動碰撞造山早期的擠壓過程俯沖板片、仰沖板片和陸內(nèi)俯沖混雜巖帶①俯沖板片下插,壓力和溫度升高→溫壓改變→低晶格能的組分優(yōu)先活化，形成流體或熔體(H2O,CO2等流體,金屬硫化物、碲化物、砷化物等,鹵化物類,硫酸鹽、硝酸鹽等鹽類,褐鐵礦等氫氧化物,絹云母等含水礦物,石英、鉀長石、鈉長石等硅酸鹽類礦物)流體或熔體向低壓低溫的淺部(即仰沖板片)或斷裂帶遷移,并活化萃取淺部或通道附近的活動組分,圍巖發(fā)生作用,物質活化也應依序發(fā)生(按晶格能由低到高),因此導致元素、巖石、礦床的規(guī)律分帶②碰撞造山的擠壓－伸展轉變期擠壓達高潮之后，造山帶開始伸展，區(qū)域熱異常持續(xù)增高并逐步達高峰的時段深部物質發(fā)生最強烈的減壓分熔,形成大規(guī)模流體和熔體;淺層構造因減壓擴容而為流體活動提供了更好的空間,同時最高的熱異常為流體活動提供了最大的能量,導致深源流體與淺源流體同時強烈活動并混合、循環(huán),是最強的成巖成礦時間。③晚期即區(qū)域熱異常達到高潮之后直至區(qū)域熱異常消失,深部流體和熔體的產(chǎn)生逐漸減弱,只有淺部的大氣降水熱液活動,成巖成礦作用較弱。三、中國境內(nèi)陸陸碰撞帶及其特點（1）碰撞帶及時代中國大陸發(fā)育著相當多的陸陸碰撞構造帶以主碰撞期（即洋殼消失，構造變形作用最強烈）為準，古生代以來主要發(fā)育有：早古生代早期阿爾泰-準噶爾-額爾古納碰撞帶早古生代晚期昆侖-阿爾金-祁連碰撞帶晚古生代晚期天山-興安嶺碰撞帶三疊紀的龍木錯-瀾滄江（昌寧-孟連）達府，金沙江，秦嶺-大別-膠南（蘇魯)和紹興-十萬大山等碰撞帶侏羅紀的完達山碰撞帶白堊紀晚期班公湖-怒江碰撞帶古近紀的雅魯藏布江碰撞帶新（2）特點1）碰撞構造帶主要都是由構造巖片和混雜巖帶所組成兩側板塊的陸殼，地幔成分大陸地塊之間的大洋殼幔殘片（大洋沉積物，蛇綠巖套與鐵鎂質巖石等）。糜棱巖，碎裂巖，混雜巖帶或構造巖片帶碰撞作用很強，常發(fā)生很強的動力變質作用，構成高壓或超高壓變質帶碰撞作用時期是有利于元素，巖石和構造單元的混雜而不是有利于元素，物質的分異和富集的。強構造變形過程中，局部地段形成同碰撞期的中酸性侵入體與火山噴發(fā)，在此過程中自然也可能存在某些元素的富集。2）碰撞構造帶內(nèi)，經(jīng)常形成很強的構造變形，以形成扇狀褶皺和對沖型逆掩斷層為特征在陸陸碰撞的最后階段，兩盤地塊巖石組成接近，強度相近，因而在平面上或剖面上發(fā)育共軛剪切斷裂，易形成對沖型逆掩斷層系不可能在每一個地段都表現(xiàn)為對沖，某些地段以某一種傾向的逆掩斷層為主的與對沖型的逆掩斷層系相伴隨，層狀地層就容易構成扇狀褶皺系。當然可以包括正的或倒的扇狀褶皺3）我國的許多碰撞構造帶與洋陸之間的俯沖帶不同，俯沖帶通常都是以單向俯沖為主低角度逆掩斷層系西喜馬拉雅地區(qū)深達的地震層析資料表明，來自印度板塊的、冷的高速的異常板片在青藏高原巖石圈之下可垂直下插到600km左右的深處，而在深處則向南翻轉，該地區(qū)碰撞帶的構造樣式比較特殊，可能與印度板塊與歐亞大陸的青藏地區(qū)巖石特征與結構差異有關。4）從剖面上來看,中國大陸上的碰撞帶普遍存在楔狀構造或稱為鱷魚式構造平面上鋸齒狀的嵌入構造5）絕大多數(shù)中國大陸碰撞帶都不是一次形成的，而是經(jīng)歷了多期次，活動性質各不相同的，復雜的形成過程。四、成礦作用與礦床類型1）成礦機制陸－陸碰撞型構造成礦系統(tǒng)是在擠壓收縮動力條件下，兩個分開的陸塊相向運動，直到碰撞對接產(chǎn)出構造混雜巖、大型推覆構造、大型逆沖斷層、以至隆升造山、巖層變質、局部地殼重融及同構造期火成巖類侵位等。在這些作用下，加劇了對原有地殼的活化和改造，大陸物質經(jīng)過重組，提供了有用物質重新運動和富集的機會1)造山作用的主要動力是機械能，同時因碰撞摩擦生熱，使陸殼熔融產(chǎn)生“S”型花崗巖類并伴有專屬性的成礦作用，如某些含錫花崗巖。2)在高加索造山帶分布有鎢-鉬-鉬-銅-鉬-汞-銻和火山-沉積錳礦床及古特提斯板塊洋殼殘余斷塊上的石油和天然氣礦床3)沿西藏的亞歐大陸與次大陸之間的縫合線，有構造侵位的蛇綠巖套和鉻鐵礦、自然銅等礦床。實例：華北陸塊南緣為例(南秦嶺區(qū))晚古生代（350Ma）開始的陸陸碰撞，造成地層擠壓褶皺、變質隆起以及大規(guī)模碰撞型花崗巖類巖漿活動使泥盆紀時海盆中形成的同生－準同生鉛-鋅礦層受到了后期的熱動力改造并使前泥盆系中礦源層中金、汞、銻、銅等受到了巖漿熱液和/或構造熱液的疊加改造而形成微細浸染型金礦和層控熱液型銅（金、鉬、鐵）礦床等2）成礦特點①以巖漿熱液成礦系統(tǒng)為主，礦床類型多樣；②礦化也呈區(qū)域性帶狀分布，但有較寬的分帶③礦床規(guī)模大、中、小均有；④成礦后因造山隆起受剝蝕的幾率較大，因而其古老成礦系統(tǒng)被保存下來的可能性不如拉伸構造環(huán)境下的成礦系統(tǒng)。中國大陸最主要的內(nèi)、外生成礦作用是板內(nèi)伸展成礦作用，真正與俯沖，碰撞作用相關的礦床在中國大陸是十分有限的。3)礦床類型及成礦系列①與鎂鐵質－超鎂鐵質巖有關的鉻鐵礦礦床系列②產(chǎn)在被逆沖的蛇綠巖帶中；蛇綠巖套中構造蝕變巖型金礦床③與高壓變質作用有關的非金屬礦床系列(硬玉等)④與重熔花崗巖有關的錫礦和鎢礦⑤產(chǎn)在前陸沖斷層帶中砂巖型鉛鋅礦床及層控鉛鋅汞銻金礦，產(chǎn)在殘留盆地中TectonicsettingassociationgenesisTypeofdeposit/metalsExamples殘余盆地黑色頁巖生物化學－化學沉積磷礦床Nevada(LC)縫合帶仰沖的蛇綠巖海底噴氣沉積Stratiformcypus-typeCu,FeBettsCove,Newfoundland(O)仰沖的蛇綠巖MagmaticPodiformCrSemail,Oman(K)變質的變質巖漿硬玉和軟玉Burma(Pre-Albian)內(nèi)陸邊緣區(qū)域變質作用，偉晶巖或霓灰正長巖metasomaticGemstonesMogok,Burma(T),Hunza,Kashmir?前陸沖斷帶構造就位的大陸架巖石Depositsofcontinentalshelf“s-型超鋁花崗巖Megmatic-meteorichydrothermalSn,WHigherHimalayas(T);SWEngland(LP)MainRangeMalaysia(LTriassic)Depositsrelatedcollsionzones

TectonicsettingassociationgenesisTypeofdeposit/metalsExamples前陸沖斷帶“S-type”淺色花崗巖巖漿-天水熱液UMassifcentral,France(D);Rossing,Anamibia(UPt)前陸盆地Molasse成巖或后生strataboundsandstonetypeU(Cu,V)Siwaliks,IndiaandPakistan(UT)Molasse化學沉積EvaporitesEbroBasin,Spain(T)陸內(nèi)盆地陸源碎屑巖后生天水熱液U,CuEurope(P)湖相沉積物化學沉積evaporitesTarimBasin,Tibet(Q)Depositsrelatedcollsionzones

五、實例（一）蛇綠巖中(阿爾卑斯型）豆莢狀鉻鐵礦礦床蛇綠巖鉻鐵礦可以劃分為富鉻(鉻尖晶石的Cr#=100Cr/(Cr+Al)>60)富鋁(Cr#<60)2種類型富鉻富鋁型(Cr#>60～<60)主要控礦構造板塊縫合線控制蛇綠巖的分布；而蛇綠巖中地幔橄欖巖的塑性流變構造控制礦體的分布。礦體嚴格受巖體控制賦礦巖石特征巖石組合為純橄巖、方輝橄欖巖和二輝橄欖巖，礦體主要賦存于純橄巖與方輝橄欖巖構成的雜巖帶中，且純橄巖越多，礦化越好

成巖成礦時代大多為中泥盆世，部分為燕山期共生礦床類型滑石菱鎂巖型金礦床、石棉礦床蛇綠巖中(阿爾卑斯型）

豆莢狀鉻鐵礦礦床礦體賦存部位礦體主要賦存在蛇綠巖剖面中的純橄巖方輝橄欖巖雜巖帶和超鎂鐵質堆積巖下部，前者中礦體具工業(yè)意義，后者中礦體一般不具工業(yè)意義。礦體基本特征呈扁豆狀、透鏡狀，與地幔橄欖巖中的葉理呈整合或次整合相交；礦體“成群分布、分段集中礦石礦物組合鉻鐵礦+鋁鉻鐵礦+亞鐵鉻鐵礦。蛇綠巖中(阿爾卑斯型）

豆莢狀鉻鐵礦礦床礦石結構構造塊狀，粗粒到細粒浸染狀結構、細粒豆狀結構。

礦床(體)空間分帶在地幔橄欖巖剖面上，礦體密集分布，往往形成數(shù)層礦在薩爾托海巖體的地幔橄欖巖中有上、中、下三層礦，受上地幔巖多次熔融控制。蛇綠巖中(阿爾卑斯型）

豆莢狀鉻鐵礦礦床成礦過程：在擴張脊環(huán)境下，鉻鐵礦結晶并聚集形成礦體。隨著板塊在擴張脊兩側的相向運動，礦體也隨板塊向大陸邊緣運移，并受到地幔運移中的塑性剪切作用，使與葉理不整合的礦體逐漸轉為次整合，直至整合。板塊運移離擴張脊越遠，水平拉伸持續(xù)的時間越長，剪切作用也越強，從而使原礦體支離破碎，形成串珠狀小豆莢體。當離中脊很遠時，礦體可能已不復存在。在葉理由垂直轉為水平的地方可存在大型鉻礦床(百萬噸級)，而葉理水平的地方僅出現(xiàn)規(guī)模較小的鉻礦床蛇綠巖中(阿爾卑斯型）

豆莢狀鉻鐵礦礦床成礦時空演化

豆莢狀鉻鐵礦礦床成礦時間上集中于顯生宙，空間上位于大陸造山帶內(nèi)蛇綠巖中具體礦床的時空演化是一個連續(xù)的、持續(xù)很長的過程。在空間上，礦體要經(jīng)歷從上地幔一擴張脊一大陸邊緣仰沖帶這樣寬廣的區(qū)域時間上要經(jīng)歷板塊從擴張脊至大陸邊緣所需的時間，最終定位形成礦床。成礦模式①堆晶模式鉻鐵礦從向上循環(huán)流動的玄武巖漿中結晶

由于巖漿的循環(huán)使得鉻鐵礦保持了懸浮狀態(tài),鉻鐵礦能聚合形成結核;當巖漿能量減弱時,鉻鐵礦降落聚集形成鉻鐵巖(能量高時，懸浮狀態(tài)；能量低時，聚集成礦)解釋鉻鐵礦作為橄欖巖中的少量礦物相卻能大量聚集形成鉻鐵巖和鉻鐵礦結核狀構造的成因不能解釋為何鉻鐵礦及其圍巖常具有相同的變形組構以及鉻鐵礦與純橄巖外殼緊密伴生等現(xiàn)象.②混熔模式(形成鉻鐵巖體,要么是鉻尖晶石比其他共結的堆晶硅酸鹽尤其是橄欖石集中,要么是僅有鉻尖晶石作為結晶相沉淀)鉻尖晶石的沉淀來自一個由相對原始的玄武質巖漿和富硅巖漿的混合形成的次生巖漿(而富硅巖漿或者由周圍的殼巖熔融形成或者由某個分異結晶過程形成)③熔體-巖石反應模式和熔體-地幔反應模式來自深處的熔體在其運移過程中溶解了通道圍巖中的輝石,形成了沿運移通道的純橄巖外殼,而反應后形成的熔體將僅沉淀鉻鐵礦形成豆莢狀鉻鐵礦混熔模式能解釋鉻鐵礦大量集中分布和鉻鐵礦常與純橄巖緊密相伴生的現(xiàn)象.④熔融再造模式我國學者王希斌和鮑佩聲等多年來的研究總結

富鉻型鉻鐵礦是原始地幔巖高度熔融再造的產(chǎn)物,

而富鋁型鉻鐵礦或為原始地幔巖較低程度部分熔融再造的產(chǎn)物或為高度熔融再造并疊加了與基性熔體的亞固相再平衡的產(chǎn)物.根據(jù)這種模式,地幔巖的部分熔融程度決定了鉻鐵礦的類型,即部分熔融程度越高鉻鐵礦越富鉻,并且剪切變形的強度越強鉻鐵礦越富鉻

熔融再造模式最大的優(yōu)點是能解釋鉻鐵礦與緊鄰的純橄巖具有相同的變質組構.主要控礦因素

(1)純橄巖方輝橄欖巖雜巖帶的發(fā)育程度，純橄巖越多，礦化越好；