大地构造演化与成矿.ppt

1,大地构造演化与成矿,胡祥昭,2,大地构造学说,传统 地槽地台学说 地洼学说,大地构造是指由于大范围乃至全球范围的地壳运动所造成的地壳构造形态。大地构造学就是研究地壳构造的发生发展规律、分布组合规律、形成机制和地壳运动的原因。,现代 板块构造学说,3,地槽地台学说,地槽地台学说是关于大地构造的传统学说，它形成于19世纪中叶，直到目前还有非常大的影响，在地理学教科书和其他文献中经常出现。 基本观点 1.地壳地运动主要受垂直运动所控制 2.地壳由活动的地槽和相对稳定的地台组成 3.地台是由地槽发展演化而来的 4.地壳运动的驱动力是地球重力分异和热力作用，即认为地球上的物质是处于均衡状态的，如果一些地方的物质太多，均衡状态遭到破坏，便在重力作用下沉降；同时另外一些地方物质肯定发生减少，均衡状态也遭到破坏，便上升降起，建立新的平衡。 另外，在热力作用下，地幔物质膨胀，引起地表拉张，断裂下陷形成地槽或裂谷。之后，由于热量散失，地幔也开始冷却，引起侧向水平挤压，形成褶皱和构造山脉，地表出现了相对稳定的构造单元地台。,4,地槽地台学说,地槽的概念 关于地槽的概念，首先是美国的霍尔在1859年提出来的。当时他对美国东南部阿巴拉契亚山的研究中发现，山脉的沉积岩厚约一万米，比美国中部平原地区的岩层厚10倍左右。因此，他认为“纽约州的阿巴拉契亚山是由那些原来堆积在一个沉降槽地内的一套巨厚浅海相积物变形升高而成的。”后来（1873年）J.D.丹纳将这种沉积槽称为 geosgncline，中文译为地槽。 现代一般认为，地槽是地壳上 具有强烈活动的狭长地带，早 期强烈差异下降接受巨厚沉积， 后期强烈褶皱上升形成的巨大 山系的“构造单元”。,阿巴拉契亚山,5,地槽地台学说,地槽的发展过程 强烈差异下降阶段：在这一阶段通常认为是地幔物质受热膨胀阶段，地壳被扩张变薄，并出现断裂，在重力作用下沉降。在这个阶段，下降幅度很大，下降速度也很快，由于海侵不断扩大，从而接受了从邻区搬运来的大量沉积物，沉积厚度可达几千米至1-2万米。但是在地槽的不同部分，下降幅度和速度有很大的差异性。同时，地壳的断裂伴随岩浆喷发和侵入。 强烈褶皱上升阶段：在这一阶段，通常认为是地幔接近地表热量散失，并开始收缩，使原来的地槽区在水平挤压作用下，强烈抬升，海水面积不断缩小，海相沉积发生中断。原来沉积的岩石发生大规模褶皱和断裂运动，同时岩浆也大规模侵入，形成以酸性岩浆岩为主的岩基及各种岩脉。广大地区的岩层也发生了强烈的区域变质作用和成矿作用。 最后，海水完全退去，岩层褶皱成山脉，地壳活动逐渐稳定，在长期的外力作用下，被剥蚀夷平成地台。,6,地槽地台学说,地槽的主要特征 巨厚的沉积建造 强烈的构造变动和频繁的岩浆活动，表现为大规模的褶皱和断裂 显著的区域变质作用：地壳大幅度拗陷及上覆巨厚岩层的形成，会使岩层受到地下高温高压的影响，引起区域变质作用的发生。同时岩浆活动也会使固岩发生热液变质，构造运动引起动力变质，形成各种变质岩。 矿产资源丰富：在巨厚的沉积岩中，可形成如煤、石油等有机岩石。石灰岩是重要的建筑材料。岩浆活动形成的各种岩浆中含有多种金属矿藏。,7,地槽地台学说,地台的概念 又称陆台。奥地利地质学家休斯1885年提出的一个概念。他认为地台是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区。法国地质学家奥格1900年首次明确地把地槽和地台视为对立的两大构造单元。 至于地台的系统理论及构造单元命名等，则是俄国地质学家卡尔宾斯基等详细研究了俄罗斯地台后逐渐提出的。 地台是大陆的一部分，其上部覆盖着水平的或缓倾斜的岩层，（主要是沉积岩）其下伏岩层事埋深不同的结晶基底，结晶基底是在更早期变形时固结的。可见地台具有双层结构，下层为褶皱基底，上层为沉积盖层。地台以升降运动为主，但升降幅度和变化都较小，因而沉积盖层较薄，厚度和岩相亦较稳定，构造变动、岩浆活动和区域变质作用都较弱。上述特点都说明地台的活动性比地槽小，地台是地壳中相对稳定的大地构造单元（克拉通的组成部分）。一般认为，地台是由地槽褶皱带转化来的，但地台形成之后，仍在继续发展，并非僵化不变。,8,地槽地台学说,地台的发展过程 具有两层结构：即地台的下部为岩层经过褶皱并发生变质的古老岩层，称为“褶皱基底”。有些地方地势比较低洼，形成产状大致水平的陆相或湖泊沉积岩层，称之为“盖层”，在褶皱基底和陆相沉积岩层之间有一个角度不整合面。在地势比较高的地方，长期接受风化剥蚀，而没有沉积陆相和湖相沉积物，或陆相沉积物被剥蚀，下部古老的褶皱基底露出地表，这种结构单元称为地盾。它不具有双层结构，只有一层古老变质者。 构造变动和岩浆活动很微弱：所以地台的地貌表现比较开阔平坦，陆相沉积岩的产状多为水平状。 变质作用不明显：由于地台的升降幅度小，构造运动和岩浆活动微弱，故盖层变质不太显著，很少出现区域变质现象。 矿产资源丰富：在盖层中有比较丰富的煤、石油、铁和铝土等，但有色金属矿藏带不多。,9,地槽地台学说,地槽地台学说的贡献 1）理论上阐明了：地壳中最早认识的两种构造单元，及其辩证转化关系的一个方面；地壳发展史中最先认识的一段历程和部分规律。它把当时杂乱分散的资料归纳为有条理的系统，在研究方法上使现象描述变为科学的说明。它是注意到地壳演化的开端，为地质学史上的一件大事。它对地质学的发展起了杰出作用，有着深远意义。 2）在实用上，它划分出两种成矿大地构造模型，一百年来运用于找矿勘探以及其他地质领域（水文、工程、地震等）的地质工作。 3）它成为地质学各分科的共同基础理论，促进地质学发展，功绩应该肯定。,10,地槽地台学说,地槽地台学说的局限性 地槽阶段在早元古代已经出现。从晚元古代起，随着地槽体制先后不一地在许多地带相继衰亡，地台体制接着在相应地区先后出现，逐步扩展，终于形成了展布几及全境的十分辽阔的“中国地台”。这段地壳发展史同地槽地台说的观点是一致的。 可是到了中生代中期以后，这些地区却在其地壳发展史中出现了许多与地台性质完全相反的现象：以印支运动（东南）或燕山运动（华北）为开端的强烈褶皱及断裂广泛发育，岩浆大量侵入或喷出。地面大幅度隆起，海水几乎撤退。随着反差强度很大的构造地貌起伏的出现，便形成了许多以陆相为主的槽形构造盆地。其中产生了具有造山期及期后的典型沉积特征的红层及其他岩系，与磨拉式建造在岩性上十分相似。与此同时，形成了丰富多彩的具有自己特色的各种内生和外生矿产。 新构造运动强烈，地震带广布，第四纪火山活跃。这些事实，是地槽地台说所不能解释的。,11,地洼学说,地台由相对稳定转变为较为活动的过程称为地台活化，有人也称之为“地台回春”。 对于地台活化性质的认识存在着不同的看法，一些人认为地台的活化仍属于地台性质，叫活化地台；另一些人认为地台活化后已不属于地台性质，应属于地槽；还有一部分人认为“活化地台”既不属于地台也不属于地槽，而是地壳发展的第三阶段的产物，叫地洼质。 关于地洼学说，是中国著名地质学家陈国达于1956年首先提出的，已成为一个关于大地构造的独立学说。该学说认为，由地槽区转化为地台区，只是达到相对稳定，并不是地壳发展的最后形式和阶段，它还可以转化为新的地洼活动区。地洼活动区仍然不是地壳发展的最后形式，它还可以发展为类似地台的构造单元，并可进一步活化成为另一种形式的构造单元。,12,地洼学说,大陆地壳第三构造单元地洼区（活化区）的提出；,1,大陆地壳演化规律的新认识（动“定”转化）递进律；,2,地洼学说的成矿理论；,3,地壳动“定”转化、递进发展的力源机制的探索地幔蠕动、 热能散聚交替假说。,4,13,地洼学说,1大陆地壳第三构造单元地洼区（活化区）的提出 像中国的那个不那样于中生代中期以来在地台上出现强烈构造岩浆活动的现象，被概括为“地台活化”。 陈国达认为，这个新成的活动区并非以前的地槽区的历史重演，而是属于不同的类型，是后地台阶段的新型活动区，又称为地洼区。 地洼区之所以能够并有必要从地槽区、地台区中划分出来，是在于它具有多方面的明显的自有特征（见表地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表） 地洼区分布的广泛性： 中国中国东部大部，西部一部分 亚洲西伯利亚南部、朝、蒙、越、印、中亚 欧洲“西欧活化区”、“北欧活化区”、顿巴斯、南斯拉夫 非洲东非大裂谷带、南非 北美加拿大西部科迪勒拉、大熊湖、落基山、科罗拉多高原、大河裂谷 南美巴西 澳洲东部，以后加里东及后海西地台为基础 南极洲西部（中央山脉以西）,14,地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表,15,地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表（续表）,16,地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表（续表）,17,地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表（续表）,除结构外，其余各项特征指代表构造层或代表发展阶段情况。它们除注明者外，均以发展中期为最典型； X为前地槽构造层，未计入；、依次为地槽、地台及地洼构造层阶段、各个构造层不一定全。可有缺失，基本构造层中还可分出亚构造层。1、2、3，1、2、3，1、2、3为相应的亚构造层或亚阶段； 在地洼区中的每可因受地洼活动的改造而破碎。不复如在地台区中所见的完整； 优地槽区、优地洼区岩浆活动较强、较完整；渺地槽区、渺地洼区较弱，缺乏或少喷发； 以中国东南部而论、地洼花岗岩SiO2含量较高，一般可达7476%，最高可达80%（酸性超酸性岩）；K2O+Na2O一般88.5%，且大多数K2O：Na2O1，地洼玄武岩一般K2O+Na2O可4%； 一般-50+100毫伽； 一般-200-300毫伽； 一般10-30（或-40）毫伽； 一般为-200-300（中期更低，如青藏-550）毫伽； 一般1.72HFU（如阿尔卑斯山），但老年褶皱带（接近地台阶段）转低，一般为0.71HFU； 11一般0.70.8（有时为1左右）HFU； 12一般1.72.5（如美国落矶山），或2.6（苏联贝加尔）HFU；余动期略低（华北一般1.21.5，个别1.95HFU）。,18,地洼学说,2大陆地壳演化规律的新认识（动“定”转化）递进律 地槽区（活动区）发展到余动期，活动性渐弱，由量变到质变，最后转化为地台区（“稳定”区）；地台区发展到余“定”期，活动性渐强，由量变到质变，最后转化为地洼区（新型活动区）。 地壳演化过程并非如同地槽地台学说所认识的那样简单地、直线地进行的，而是多阶段的，其演化过程是递进的，不平衡的。,19,地洼学说,3地洼学说的成矿理论 在地壳演化规律支配下，成矿作用及所成矿产有如下几个特点： 1.成矿作用及所成矿产的大地构造类型，不止以前所知的地槽型及地台型两种，而是还有新被认识的类型如地洼型 2.不同性质或类型的构造单元具有一定程度的“成矿专属性” 3.后成矿构造单元可有对历代先成构造单元“矿产的继承性” 4.在地壳演化史中出现愈晚的构造单元，继承前身的矿产愈多，这体现“成矿的递进（累进）性”。 5.一个构造区，特别是地壳发展史比较复杂的构造区，由于自身的矿产加上历代前身的矿产，便形成了“成矿的多阶段性”，并产生了“矿床迭加现象”。 6.不同构造区的成矿发展史不相同，遂出现了“成矿的不平衡性”和“矿产的时空分布规律性”。 7.先成构造单元对后成构造单元的矿产可起控制和影响的作用。 8.后成构造单元对先成构造单元的矿产可起改造和再造的作用。有时由于迭加、改造或再造成矿作用的结果，形成了“多因复成矿床”。 地洼区具有重大的成矿作用 地洼型矿产无论在矿种组合还是在矿床类型方面，都有自身的特色，并有巨大的经济意义 继承矿产最多，递进性和阶段性最明显，矿床迭加现象最广见。,20,地洼学说,4地壳动“定”转化、递进发展的力源机制的探索地幔蠕动、热能散聚交替假说。 主要为由于地幔物质的上下蠕动所引起的横向差异蠕动，从而在深处拖引地壳或岩石圈不同块体之间的位置变化，发生拉伸（离散）、挤压（聚合）、平错等相对运动。 由于上述地球内部及地壳的大范围胀缩所导致的地球自转速度的变化，引起了地壳中广泛的经向和纬向两对水平压力及其强弱变化，从而加强或减弱地壳某些部分、某些壳体之间朝一定方向的相对移动。 由于地壳各个不同地段之间的大地构造发展的不平衡性，胀缩不相齐一，内部或边界条件有异，遂决定和产生了相应的运动方向和应力场。 此外，还有其他天体的引力等。,21,地洼学说,地洼学说的理论意义 1.提出大陆地壳的第三基本构造单元、后地台阶段的一种新型活动区地洼区（活化区），从而冲破了长期以来认为地壳构造单元只有地槽区和地台区两种的传统看法。 2.阐明了地壳演化的（动“定”转化）递进律，从而使地壳发展规律问题有了进一步的认识，冲破了过去认为只有两个发展阶段的观点。 3.这个学说阐述了地壳演化史中的自然辨证法则，给辨证唯物主义哲学增添了新的例证。,22,地洼学说,地洼学说的实践意义 1.提出了大地构造成矿的一种新的类型第三成矿大地构造类型，即地洼型（活化型），从而冲破了长期以来一直受槽台学说支配的、把成矿大地构造类型仅划分为两种的传统观点，并从新的角度探索成矿规律，扩大了找矿线索和领域。 2.阐述了各种已经祥究的大地构造单元的成矿专属性、矿产继承性、成矿的递进性、矿床迭加现象，以及矿床分析的时空规律性等，从而有助于找矿方向的新的认识。 3.阐明了先成构造单元对后成矿的控制作用，以及后成构造单元对先成矿产的迭加、改造、再造等作用，从而有助于对成矿规律问题的研究。 4.提出多因复成矿床概念，为矿床的成因类型（除内生、外生之外）增添了第三类型，为解决许多重要矿床长期争论而未获结论的成因问题指出了解决的途径。 5.阐明了地洼区在地壳演化史中是一个重要的成矿阶段，以及这种构造单元里面矿产的综合性、复杂性和多样性，并且多阶段性和多因性特别明显，从而使我们认识这一新构造单元是许多重要矿产（特别是往往可称为既大且富得多因复成矿床）的主要找矿方向。,23,板块构造学说,板块构造学说是在本世纪七十年代才发展起来的一个关于解释大地构造的崭新的学说，是当前最引人注目的学说。该学说是在大陆浮移、海底扩张等学说的基础上而创立的。 基本观点 地球的岩石圈是由相互独立的板块构成的。 板块之间存在着相对的水平运动。 板块运动的动力是地幔物质的对流。 板块运动是比较稳定的区域，而板块边缘是地质活动强烈的地区。,24,板块构造学说,板块的概念 所谓板块是岩石圈被一些构造活动带分割成的相互独立的构造单元。 这呈说的构造活动带是指大洋中脊和裂谷、海沟、大的断层和山脉等。这些地方都是地质活动比较频繁的地区，如火山、地震经常发生。 根据板块的定义，1968年法国地质学家勒皮松（X.Lepichon）将地球岩石圈共划分为六大板块，分别是太平洋板块，亚欧板块、美洲板块、非洲板块、大洋洲（或印度洋）板块和南极洲板块。 从下图可以看出，除六大板块之外，还有一些小的板块，如加勒比板块，纳资卡板块、菲律宾板块等。,25,板块构造学说,板块之间的边界类型 一般认为板块的上界是地球固体外壳的表面，下界是地壳下部和上地中幔上部。 这是板块上下的界限，各个板块之间也有界限，而且类型比较复杂，但总起来说可分为三种类型，即： 扩张型边界（也叫增生型边界） 岛孤海沟型边界 俯冲型边界（也叫汇聚边界） 地缝合线型边界 转换断层型边界（次生型边界）,26,板块构造学说,板块的驱动力 多数学者认为板块发生移动的动力是地幔物质的热力对流，地幔物质的上升流，导致板块的分离并向两侧水平移动，地幔物质的下降流，导致板块的汇聚。如大洋中脊是新地壳生成的地方，生成的新地壳不断向两侧移动；在大陆地壳的大洋地壳交接处是地幔物质的下降处，生成的地壳又重新回到地幔中。 同时，板块构造学说认为，新地壳不仅在大洋中脊处生成，也可以在大陆内部发生。因为地幔对流在大陆的深处也进行着。如东非大裂谷长达数千公里，被称之为地球的伤疤。它的形成也是地幔物质上升涌出，使地壳发生大规模断裂所致。东非大裂谷的出现正表明非洲大陆正在开始扩张发生分离，地震活动非常强烈，如埃塞俄比亚高原就是著名的火山高原。预计今后东非大裂谷的进一步发展可以形成新的海洋。 由以上讨论可以发现，板块构造学说可以比其他学说更好地解释地震火山带的分布规律；大洋的形成和年龄；地壳构造形迹的形成原因等，是当前学术界最有影响的一个大地构造学说。,27,板块构造学说,板块构造与成矿背景 板块构造已经建立了完成的理论系统，成功的揭示了地壳运动的规律和演化过程，随着板块构造理论的普及，发现板块构造与成矿作用之间有着密切的关系，有可能从板块构造的角度对矿床的分布总结新的规律性认识。矿床在区域上的分布规律是长期探讨的课题，但在大地构造理论不成熟的时期，做到这一点不容易，矿床学的研究更多的依赖地球化学的原理，进行各种矿床学的分类。板块构造理论提供了对矿床区域分布认识的理论基础，金属矿床总是和一定的岩石类型相关联，而板块构造运动正式决定了不同岩石类型产生的条件。矿床的形成和定位受许多局部因素的制约，但成矿的基础还在地壳深部，是由板块运动来控制的，所以区域成矿规律应该通过板块构造来认识。板块运动贯穿于地球演化的大部分时期，所以也能对矿床在时间上的分布演化作出解释。但板块运动只能在宏观上控制矿床分布，并不能解决矿床的精确定位，以及矿床内部的形态和分布，主要是讨论矿床形成的区域背景。,28,板块构造与成矿背景,成矿,1.俯冲带环境成矿,6.转换断层成矿,2.大洋环境成矿,3.大陆内部热点成矿,5.碰撞带环境成矿,4.大陆裂谷环境成矿,29,1.俯冲带环境成矿,俯冲带是会聚板块边界类型，主要发生在靠近大陆边缘的大洋区或陆缘内部，毕尼奥夫带的俯冲构造型式控制了这个环境中的成岩成矿作用，当俯冲板片进入软流圈时发生岩浆活动，向上方侵位或喷发，产生相应的成矿作用。在俯冲带上可以划分出不同的侧向分带，这些分带的成岩成矿特征有明显差别，分带是平行俯冲带的，它们与深部构造活动方式有关。俯冲带活动的方式存在不同的变化，如俯冲速度的快慢，俯冲带倾角的大小，俯冲板片的热成熟度高低，俯冲方向的正偏，俯冲会聚应力的强弱等，这些都对俯冲带成矿条件有很大影响。根据弧系中相对运动方向可分为张性弧，中性弧和压性弧，它们在岩浆，沉积和构造上有不同的特征，如张性弧以玄武质-安山质岩浆活动为主，地形高差小，剥蚀沉积不发育，以偏基性火山碎屑沉积为主。压性弧因地壳增厚，以安山质-英安质-流纹质岩浆活动为主，地形高差大，剥蚀沉积发育，以偏长英质沉积为主。俯冲带的倾角一般是越来越小，也可相反而增大，这将决定岩浆活动位置的迁移方向。 根据侧向分带将俯冲带分为主弧，主弧内侧和弧后带，分别介绍它们的构造和成矿特征。,30,1.俯冲带环境成矿,1.1 俯冲主弧带成矿 1.1.1 主弧带及成矿特征 主弧带是俯冲带靠近大洋的火山-岩浆岩活动带，是岩浆活动最剧烈的带，在走向上连续分布，距深部源区最近，以钙碱性岩浆成分为主，主要源于洋壳成分，在俯冲带倾角为中等到陡倾时，主弧带的分布宽度相对狭窄，岩浆活动更为集中，俯冲带倾角平缓时，主弧带会变宽和分散。张性弧和压性弧对应的成矿类型有明显区别，张性弧形成洋内弧，按其形成时间的长短分为不成熟弧(以拉斑系列岩浆活动为主)，和成熟弧(以钙碱系列岩浆活动为主)，但也可以是从陆缘分离出来的洋内弧，具有陆壳性质(如日本弧)，压性弧为陆缘弧。张性弧对应陡倾俯冲带，压性弧对应缓倾俯冲带，中性弧对应中等倾角俯冲带。 主弧带成矿以铜、铁和贵金属矿床为主，次为钨钼矿化，矿床类型有斑岩铜矿，块状磁铁矿，矽卡岩矿床，平卧型铜矿，深成脉状矿床，浅成热液金银矿床等。斑岩铜矿是主弧带最有代表性矿床，但限于压性弧中，张性弧中不存在，岛弧环境的斑岩铜矿富金贫钼，而边缘弧环境的斑岩铜矿富钼贫金，但有明显的例外。这说明主弧带的矿床成矿元素主要受其共有的岩浆演化和地壳厚度控制，其次受不同地区岩性差异影响，地壳厚度的影响如科迪勒拉弧系中产有钨矿床，且斑岩铜矿规模大，是因为它的地壳厚度大于洋内弧的地壳厚度。,31,1.俯冲带环境成矿,1.1 俯冲主弧带成矿 1.1.2 斑岩型矿床 斑岩铜矿床基本上分布在俯冲带钙碱性线状火山深成弧上，以挤压弧为主，环太平洋带和阿尔卑斯-喜马拉雅带是现代和近代活动的俯冲带，也是斑岩铜矿床全球集中分布的带，古亚洲域(苏联)和东澳大利亚斑岩铜矿床则属古生代俯冲带。 斑岩矿床的金属矿物来源于大洋岩石圈，当大洋岩石圈俯冲于软流圈发生部分熔融，金属矿物随钙碱性岩浆上升，在分异的热液中富集，充填于斑岩裂隙中成矿。智利萨尔瓦多铜矿是研究最详细的斑岩铜矿床，可知其成矿条件是，1. 斑岩岩浆的含水量必须足够高(2-3%)，能使斑岩体上升到2-6km深度发生固化，使形成角闪石和黑云母斑晶，并使含矿热液能导致岩石形成大量含矿裂隙。2. 岩浆温度要足够高(800°C)，才能使熔浆上升到4km的浅部。3. 岩浆中含形成铜硫化物所需的金属，硫和氯化物，岩浆有较高的氧化态，保证硫和金属氯化物的搬运。这些条件正是主弧带的次火山杂岩才能具备的，俯冲带可将大量水带入深部，主弧的岩浆活动强烈，直接来自源区，侵位浅，同时高温岩浆热液与低温大气水叠加的作用形成了发育的蚀变分带。,32,1.俯冲带环境成矿,1.1 俯冲主弧带成矿 1.1.3 矽卡岩矿床 主弧带具有矽卡岩矿床形成的良好条件，矽卡岩矿床多形成于中浅层的中酸性岩浆岩，主要为钙碱性系列，这是主弧带岩浆岩特点，围岩为各种碳酸盐岩石，这在主弧带具有陆基的早期冒地槽期都有广泛发育，例如在边缘弧中矽卡岩矿床更发育。 主弧带矽卡岩矿床主要为钨、锌、铜的矿床，它们具有不同的形成深度，钨矿床深度最大，锌矿居中，铜矿最浅，钨矿形成于早期矽卡岩阶段，而贱金属矿床还可发生晚期硫化物阶段，许多情况下贱金属矽卡岩矿床是斑岩铜矿的过渡相，它们的成矿条件是十分类似的，都是由相同的岩浆岩流体含矿质，不同的是围岩条件的变化。,33,1.俯冲带环境成矿,1.1 俯冲主弧带成矿 1.1.4 脉状矿床 主弧带脉状矿床是与主弧期钙碱性岩浆侵入体的热液活动相关的矿床，以贵金属矿床为主。其中重要的一类是浅成热液贵金属矿床，矿床围岩为主弧安山质火山岩，这类矿床已经总结为一种理想模式，在古地表浅部数百米深度内成矿，金矿为脉状，其深部可变为脉状贱金属硫化物矿床，成矿裂隙系统通达地表形成热泉喷口。矿床形成于大气水对流系统中，由深部岩浆热源驱动热液运动，金属来源于岩体或围岩，金属沉淀成矿多与热液的沸腾作用有关。矿床垂向分布范围有限，仅几百米，但在平面上可广泛分布达几公里。当金矿脉靠近地表时与古热泉密切共生，成为热泉型金矿床。 主弧带浅成热液金矿床中有一类是交代碳酸盐形成的浸染状矿床，称为卡林型金矿床，是一类有价值的矿床，矿床成因仍是与主弧岩浆活动有关，由大气水对流系统成矿，特殊的条件仅是碳酸盐岩的围岩为含矿母岩，以及十分发育的裂隙系统，从交代成矿成因看，卡林型矿床可作为含金矽卡岩的远端低温相。 浅成低温和热泉型金矿在美国西部，墨西哥和菲律宾等地区较为典型，广泛分布脉金矿床，是金矿重要产区，我国也加强了这类矿床研究，但要注意是否产于主弧背景中。,34,1.俯冲带环境成矿,1.2 主弧带内侧成矿 1.2.1 主弧带内侧及成矿特征 对于缓倾角的俯冲带，在主弧带内侧(靠陆一侧)很宽的范围内，分布孤立的岩株状侵入体，与此伴生的矿床即主弧带内侧矿床，它们不同于主弧带矿床。在缓倾角俯冲带上有明显的成矿分带性，与岩浆岩分带性相对应，在主弧带上为钙碱性岩浆和相关的斑岩铜钼矿床等，在内侧带上为中酸性和酸性侵入岩，产出的矿床有中部的铜铅锌银矿床和内侧的钨锡矿床，及稀土矿床等。成矿元素分带性的概略解释是主弧带上俯冲带处于浅部使易熔组分先分离出来成矿，而与内带对应的是俯冲带的深部，难熔元素这时才分离出来成矿。对应内带的岩浆岩分两类，即I型和S型花岗岩，分别为地幔来源和地壳重熔来源。内弧带以侵入体为主，主弧则发育火山岩。 内弧带上主要有矽卡岩型和脉状矿床，二者常共生，此外还有斑岩型锡矿床。,35,1.俯冲带环境成矿,1.2 主弧带内侧成矿 1.2.2 接触交代矿床 是岩株与碳酸盐岩接触交代形成的矽卡岩型矿床，为铜铅锌银等矿种，岩株以花岗闪长岩和石英二长岩为主，碳酸盐岩为较早期的陆缘冒地槽或地台沉积形成，矿床产于接触带上，常为筒状，层状等，分布不规则，勘探难度大。有时以岩株为中心有矿化分带，中心为斑岩铜矿，向边部转为矽卡岩型铜矿，外围是矽卡岩型铅锌银矿，也可不具分带，但铅锌与铜的矽卡岩矿化常是分离的，多筒状矿体是裂隙构造与层理双重控制。秘鲁的产于火山口环境的大型交代矿床也很有意义，为硫铁矿床，也发育铜和铅锌交代矿体，属内带型矿床，表明内带也有火山活动，且其规模更大。 内弧带与主弧带的矽卡岩矿床形成条件是相似的，差别在于俯冲带的深度分带性引起的岩浆岩和金属组合的变化。,36,1.俯冲带环境成矿,1.2 主弧带内侧成矿 1.2.3 脉状矿床 内弧脉状矿床以银-铅-锌及铜为主，在空间上与上述矽卡岩矿床共生或混合产出，矿种相近，应该说具有相同的成矿环境，差别是围岩不是碳酸盐岩地层，矿化沿裂隙充填，可延伸较远。脉矿床中贱金属和贵金属为成矿系列，有时二者分离，银可能是远端矿化，有浅成低温热液矿床特征，但金含量低。 脉状矿矿质来源于岩浆热液，成矿时有大气水的加入，为混合热液，形成脉矿化的相应特征。该类矿床典型产区是安底斯山带。,37,1.俯冲带环境成矿,1.2 主弧带内侧成矿 1.2.4 锡钨矿床 在内弧带上锡钨矿床更靠向大陆内部，成矿环境为内弧型，与石英二长岩和花岗岩伴生，有I型和S型两种。矿床有锡矿床，钨矿床或钨锡矿床，类型有矽卡岩型，筒状，脉状及斑岩型等，单独讨论是因为它很重要，且是单独分带的。典型产区有安底斯山带，著名的东南亚锡带(缅甸，泰国，马来西亚，长1400km)，和中国东南部中生代花岗岩带的钨锡矿带，以S型为主，还有澳大利亚东部锡矿带。 矿床类型虽然复杂多样，但总是与长英质岩浆活动有关，是内弧带矿化共同因素，只是局部地层，构造及成矿物化条件有差异。这类矿床中也有斑岩型矿床，如玻利维亚的Llallagua斑岩锡矿，规模巨大(50万t锡金属量)，它们与主弧带的斑岩铜矿成矿特点相似，只是成分上的分带。矿床在I型和S型花岗岩都有产出，表明了成因上的差别，二者之间是否有某种联系尚不清楚。,38,1.俯冲带环境成矿,1.3 弧后带成矿 1.3.1 弧后带及成矿特征 弧后带是指弧后盆地带，处于主弧靠大陆一侧，是在引张作用下形成的盆地或裂谷带，这是在总体为挤压作用下形成的局部张裂带，由于弧后张裂的原因不同，所形成的弧后盆地及其成矿有不同的面貌。弧后带与内弧带都处于主弧后侧，但应力状态不同，构造型式和成岩成矿有很大差异。 弧后盆地与陡倾斜俯冲带关系密切，这时弧后为张应力体制，弧系拉张形成裂谷，并可发展到弧后洋盆，如日本海属此成因，这里形成的典型矿床是黑矿型块状硫化物矿床。美国西部则形成另一种弧后扩张机制，这里属于安底斯山型俯冲带，为缓倾角俯冲带，但在距海岸1000多公里的大陆内出现裂谷带，其成因与板片俯冲速度由快速到慢速的变化有关，俯冲减速后深部俯冲板片下沉，导致地壳下陷形成盆地，深部岩浆底辟上升，形成新的成矿条件，形成大型斑岩钼矿床。,39,1.俯冲带环境成矿,1.3 弧后带成矿 1.3.2 黑矿型矿床 典型黑矿型块状硫化物矿床产于日本北海道和本州东北部，在日本岛西侧靠日本海一线，矿床产于长英质火山岩中整合分布的多金属透镜体矿层，矿床形成于中新世，这期间是日本海盆地引张活动的一期，发生新的火山活动，形成相应的黑矿型矿床。日本的黑矿型矿床因为形成时间晚，未受构造运动改造，它的构造背景十分清楚，从而成为一种基本矿床类型，成为全世界对比研究的范例，但这类矿床也可以产于大陆张性裂谷中，不一定有弧后扩张背景，而且可与双峰式火山岩共生，表明一般陆内裂谷特征。因此黑矿型矿床研究的意义十分重要，特别对于古构造背景中的这类矿床的鉴别，对认识古构造带性质提供证据。 黑矿型矿床是张性弧的特征性矿床，产于弧后盆地中，这里的主弧中不出现斑岩型铜矿床，后者产于压性弧中，那里不会有黑矿型矿床，二者不共生。这两类矿床有鉴别岛弧构造性质的意义。黑矿型矿床常与另外两类块状硫化物矿床别子型和塞浦路斯型矿床一起放在俯冲带的完整剖面的不同构造位置，作为成矿系列，但从板块构造背景看是完全不同的。 绿岩带块状硫化物矿床也属此类型，产于太古代，此处略。,40,1.俯冲带环境成矿,1.3 弧后带成矿 1.3.3 斑岩钼矿床 在美国西部的安底斯型俯冲带的弧后扩张带中形成大型斑岩钼矿床，即克莱马克斯型钼矿床，产于高硅富碱的流纹斑岩岩株中，含亲岩元素钨锡铀铌钽等，不含铜。这类矿床的成因与其弧后裂谷机制有关，如上所述，当俯冲板片减速后下沉，倾角增大，地幔基性岩浆上升，新的热活动使地壳重熔，分异成流纹质岩浆并富含亲岩元素，通过底辟作用上升形成斑岩体和矿化。 显然弧后裂谷中斑岩钼矿床不同于主弧中的斑岩铜矿床，它们的构造位置，岩浆岩类型和金属元素组合是明显不同的。不过美国西部安底斯型俯冲带的这种构造性质是有其特殊性和复杂性的，它原本属于缓倾角俯冲带的压性弧，由于俯冲减速而改变成张性弧，形成大陆内部的裂谷盆地，不同于日本弧的弧后海盆地。这种环境及其矿床在其它地区的再现还不普遍，应注意观察。,41,2. 大洋环境成矿,2.1 洋壳环境及成矿特征 洋壳形成于洋中脊，是主要的板块离散边界，全球有5万多公里长，是岩浆活动最强烈的带，在这里形成镁铁质的蛇绿岩套，并从中脊向两侧迁移，洋脊扩张的速度在各处不同，可发生变化。 洋中脊不仅是岩浆活动的地带，也是热液活动地区，热液活动造成洋底玄武岩蚀变是普遍现象，热液富含金属元素并上升到海底，就会沉积下来形成矿床，这要求洋壳岩石有高渗透性，总体上看洋脊上的成矿作用并不发育。扩张脊上热液活动可分强弱两种类型，弱型热液活动可在玄武岩上形成富锰和富铁两种皮壳，就是海底铁锰结核的来源。强型热液活动形成黑烟囱和白烟囱，就是热液在海底的喷口，其中黑烟囱形成硫化物矿化，以铜和锌矿化为主，这是洋脊主要成矿活动。洋壳成矿的意义还在于它们可以被迁移进入大陆成矿带中，其次，洋壳含矿是弧系成矿的重要来源。,42,2. 大洋环境成矿,2.2 塞浦路斯型矿 特罗多斯蛇绿岩形成于洋中脊环境，是板块俯冲而被抬升至大陆的，块状硫化物矿床都产在下部枕状熔岩的顶端或内部，有90多个矿床，规模较小，矿石黄铁矿为主，含铜和锌矿化。塞浦路斯型矿床有广泛分布，但重要的是鉴定它形成于洋中脊环境。但是塞浦路斯型矿床是否就是海底黑烟囱成矿的结果，也有些疑问，如黑烟囱含丰富磁黄铁矿，而塞浦路斯型矿床则不含，不过多数地质特征相似。 2.3 蛇绿岩深成岩铬铁矿矿床,43,3. 大陆内部热点成矿,3.1 大陆内部热点及成矿特征 板块构造与成矿的关系大多发生在板块边缘上，或由边缘活动引起的附近地带，而大陆内部的热点活动与成矿却与板缘无关，它是由地幔柱的活动引起的，与太平洋中夏威夷群岛的成因相似。当大陆板块从地幔柱上漂过时，就会留下一串活动的轨迹，如东澳大利亚新生代玄武质火山熔岩，如果相对运动很小，地幔热柱在大陆固定点长期停留，会形成更强烈岩浆活动，包括玄武岩，镁铁质岩和长英质岩的多种火成岩组合，碱性高，有来自地幔的和地壳重熔的成分。这些大陆内的岩浆活动及伴生的金属矿产，没有裂谷构造和造山构造的表现，具体地质特征的多样性复杂性则是由地幔热点的活动性，大陆壳的特点，热点持续时间长短，岩浆上升路线等因素引起。但地幔热点的成矿规模可以非常巨大，所以有很重要的意义。,44,3. 大陆内部热点成矿,3.2 花岗岩锡矿床 由地幔热点形成的花岗岩锡矿床的实例有西非乔斯高原环状花岗岩锡矿，巴西西部朗多尼亚花岗岩带锡矿，南非元古代布什维尔德花岗岩锡矿等，前二者成带状，后者为点状杂岩体，都具有大规模矿化，全球其余地区有许多中小规模的花岗岩锡矿。这些花岗岩为碱性，多为地壳成因，包括锡矿化，也可含地幔来源物质，花岗岩锡矿床成线状分布表明热点活动轨迹，为区域成矿规律。 3.3 斜长岩铁钛矿床 3.4 层状镁铁质杂岩矿床 是以玄武岩质为主的镁铁质杂岩体及矿床，典型实例有南非元古代布什维尔德火成杂岩体中层状镁铁质岩，伴生铬铁矿，铂族元素，钒磁铁矿；美国蒙大拿州太古代层状镁铁质杂岩铂矿床；加拿大安大略省萨德伯里太古代侵入体铜镍矿床等。这些矿床都有十分巨大的规模，将它们归入热点矿床成因是因为没有裂谷活动证据，有人还提出郧石撞击成因，也可能是诱发成因之一。,45,4. 大陆裂谷环境成矿,大陆裂谷是地壳拉张运动形成的，但拉张的原因，裂谷的形态，发展的过程却有着不同的特征，所以认识大陆裂谷有许多困难。有人提出裂谷带仅指现在的裂谷，但作为成矿研究必须涉及成矿期的裂谷环境，是古裂谷环境，不能说不属于裂谷构造范围，当然不是把凹陷或盆地都作为裂谷看。大陆裂谷不同于前述的弧后拉张运动，是地壳整体的伸展，当然不一定起源于直接的板块拉张运动，如碰撞裂谷。本章研究的裂谷是大陆拉张运动成因的构造，有三种基本类型，大陆破裂裂谷，夭折裂谷和拗拉槽，它们也是裂谷演化向不同方向发展的过程的产物，裂谷成因有被动和主动两种类型，指地幔隆升在形成裂谷中的作用而言。大陆裂谷的发展最终使大陆分离，形成洋盆，但这一过程按成矿的差异有必要分成两个阶段，早期阶段是陆相沉积阶段至浅海沉积阶段，然后转为深海沉积阶段，为晚期阶段。,46,4. 大陆裂谷环境成矿,4.1 大陆裂谷早期成矿 4.1.1 大陆裂谷早期阶段构造及成矿特征 大陆裂谷形成早期从陆相红层沉积开始，逐渐转向海相沉积，陆相沉积盆地可达到巨大规模，具有很大的沉积厚度，在此阶段出现广泛的火山活动，为拉斑玄武岩和碱性玄武岩，及玄武岩-流纹岩的双模式组合。显然裂谷早期广泛的岩浆活动和沉积环境应该是裂谷成矿的特征条件，沉积型矿床是其主要矿床类型，本节中介绍的矿床许多是停留在大陆裂谷早期阶段的构造形态，保存这一阶段矿床的特征，作为现代实例就是东非裂谷带，在构造上处于裂谷早期阶段，裂谷系中分布着高盐度卤水湖，湖底正在形成富含金属的卤泥沉积物，如果海水继续入侵则可形成含铜页岩型铜矿床及铅锌银矿床等。裂谷构造若向后期演化，则会对早期形成的矿床进行改造和叠加的作用。,47,4. 大陆裂谷环境成矿,4.1 大陆裂谷早期成矿 4.1.2 层状铜矿床 这类矿床产于页岩或砂岩层中，以浸染状矿化为特征，在地层层序上往往是含矿地层下伏为红层沉积，上覆地层为碳酸盐岩层，表明是海侵沉积层序，具有稳定大陆内部裂谷特征，是裂谷带中初期沉积的特征，在矿床之下或附近总有玄武质火山岩分布。矿床以铜矿为主，具有辉铜矿，斑铜矿，黄铜矿分带，再往上可出现铅锌矿层，显示从氧化到还原的环境变化，缺少黄铁矿，可见虽属沉积矿床，但与块状硫化物矿床完全不同。矿床广泛分布于各大陆，成矿时代以元古代为主，显生宙较少。这类矿床仅次于斑岩型铜矿，为第二大规模铜矿。 典型矿床实例为赞比亚铜矿带，形成于元古代地层中，有一种成因模式是矿质来源于附近富含铜的玄武岩，当时具有很大规模，剥蚀后搬运到裂谷盆地中沉积，近岸为氧化带，远岸转为还原带，形成上述分层或分带性。裂谷初期环境有利于层状铜矿的形成条件有，1. 富含铜的裂谷玄武岩，2. 裂谷盆地中氧化与还原环境的界线明显，3. 沉积成矿时有张性断裂活动，4. 裂谷存在高温热流。这些条件保证了矿质来源，沉积场所，方便搬运的裂隙带，搬运的热流动力等。元古代发育层状铜矿是因那时以大陆内裂谷活动为主要构造运动方式，大气中氧的增加也利于在地表水中矿质的搬运，所以这类矿床在显生宙不再发育。,48,4. 大陆裂谷环境成矿,4.1 大陆裂谷早期成矿 4.1.3 碳酸盐岩中的铅锌矿床 这是一类各有特征的铅锌矿床，如密西西比河谷型，阿尔卑斯型，爱尔兰型等，都产于浅水海相碳酸盐岩中，产在大的沉积盆地边缘或基底中的高地上，地层较少变形，成矿温度低，成矿溶液主要来自旁侧大盆地中的热卤水，成矿时