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第七章矿田构造的若干时空规律概述控制成矿的各种构造,是在不断发展和变化着的。了解控矿构造的时间演化与空间展布规律,把构造与成矿的时间、空间和物质运动有机结合起来,全面历史地研究构造与成岩成矿的关系,才能更深刻地认识成矿构造特征以及构造对矿床的控制作用。通常是根据构造与成矿作用的时间关系,将矿田构造的发展阶段划分为成矿前构造、成矿期构造和成矿后构造。控矿构造的空间展布规律主要表现为构造的等距性、构造的分带性。★一、成矿前构造(一)成矿前构造特征成矿前构造是指成矿作用前已存在的各种构造要素。它经常是控制矿田、矿床和矿体展布的基本因素。●沉积、沉积变质矿床:成矿前构造主要是指控制沉积的盆地以及盆地边缘的断裂。如弧间盆地、弧后盆地、陆缘裂谷盆地等控制海相沉积矿床。
中国南方晚元古代—早加里东期古板块构造和沉积盆地示意图1-洋壳;2-陆壳;3-火山;4-震旦系;5-下寒武系含磷建造;6-碳酸盐岩建造;7-含钼硅页岩建造;8-硬砂岩复理石、类复理石建造;9-深大断裂;10-超基性岩体●内生矿床的成矿前构造●内生矿床的成矿前构造包括五个方面:控制岩浆-矿化活动的区域构造;成矿前地层的原生成层构造;成矿前中深成侵入体及次火山岩体的原生构造、接触带构造、火山机构等;成矿前脉岩所充填的断裂裂隙以及成矿前脉岩中的冷缩裂隙;直接发生在矿化作用前的褶皱、断裂构造。
1、控制岩浆-矿化活动的区域构造
2、成矿前地层的原生成层构造包括岩层的层理面、不整合面以及成矿前的岩溶角砾岩、古溶洞等。古溶洞不整合面控矿3、成矿前中深成侵入体及次火山岩体构造●包括岩体的原生构造、接触带构造、火山机构等;成矿前侵入体及次火山岩体的确定:成岩年龄早于成矿年龄;岩体内有矿化或近矿蚀变;岩体的接触带控矿;矿化或蚀变有以岩体为中心向外的分带现象;矿体切割侵入岩体,而岩体中没有矿石的角砾或捕虏体。
热液矿体与岩墙的相互关系a-放射状分布的岩墙(黑线)和矿体(断线);b-矿脉切穿两个系统的岩墙;c-岩墙切穿矿体;d-矿脉充填于岩墙旁的羽状裂隙中;e-矿化沿岩墙的接触带分布;f-岩墙中含有细脉浸染状矿化1-火山岩株;2-基性岩墙;3-酸性岩墙;4-矿脉;5-浸染状矿化;6-围岩
4、成矿前脉岩成矿前脉岩的确定:脉岩中有矿化或矿化细脉穿入;脉岩遭受矿化作用前的或同时的蚀变作用;矿脉延伸被岩脉所阻挡,在接触处矿脉呈喇叭状;脉岩中没有矿石的角砾,但矿体中有脉岩的角砾。5、成矿前断裂根据断裂构造与成岩成矿的关系,成矿前断裂构造可以分为三组:控制沉积岩、火山沉积岩系堆积、以及岩层发生褶皱时形成的断裂;控制岩浆侵入或侵入时发生的断裂;直接发生在矿化作用前的断裂。在同一地区或矿田,这三组断裂可以是不同的。但由于断裂构造活动的继承性,有时同一断裂既控制沉积岩、火山岩系的堆积,又控制着侵入岩的分布和矿化作用。因此,应注意了解断裂与成岩成矿的关系。断裂与沉积岩、火山岩系的时代关系:根据断裂是否被沉积岩层或火山岩层所覆盖,查明断裂形成的年代上限。断裂与侵入岩体的时代关系:岩体常沿构造软弱带侵入。根据岩体有规律的排列、形态产状,构造角砾等,确定成岩前断裂的存在。●成矿前断裂的标志在成岩后、矿化作用前的断裂,主要特征(标志):矿化带、矿体、蚀变带沿断裂分布或切过断裂;阻挡含矿流体运动的断裂,紧靠断裂面的矿体呈喇叭状;断裂中没有矿石的角砾,但矿化或蚀变交代了成矿前的构造角砾;断裂控制着矿床、矿体的展布格局,断裂两侧的矿脉具有明显的不对应性;控制上述断裂的高一级断裂。★二、成矿期构造成矿期构造为矿石沉淀过程中发生的构造变动,包括从矿化作用开始到矿化作用全部结束之间所发生的构造活动。成矿期构造经常是直接控制矿体的构造,它的多次脉动活动使矿石沉淀具有断续的性质,造成矿体内部结构的复杂性。成矿期间发生的断层、裂隙、角砾岩化等,可使含矿溶液流通的构造反复地张开和闭合,造成不同阶段的矿化在同一断裂裂隙中重叠,易于形成富矿体或富矿段。因此研究成矿期构造有重要意义。对于沉积的或热水沉积矿床,包括SEDEX型和VMS型矿床,同生断层或生长断层为成矿期构造,它们既可作为矿液运移的通道,又可是矿液的排泄口和矿石的堆积地。同生断层同生断层东升庙矿床勘探剖面图炭窑口矿床勘探剖面图同生断裂活动——矿质输运通道1、成矿期构造的特征●内生矿床成矿期构造的主要鉴别标志在同一矿体内存在不同阶段的矿石交错现象或多种矿石结构构造;矿物组合在共生上具有不一致性;矿石矿物的相互割切或胶结;对称带状构造;明显的多阶段交代蚀变作用。2、成矿期构造应力状况与矿化作用的关系●在时间上:构造裂隙的生成与矿化作用(矿液充填)基本同步发生。每一阶段的构造活动都伴随有矿石的堆积或矿体的形成。构造裂隙的发生与矿化作用(矿液进入)不完全同步。构造裂隙的形成是先挤压、后张裂,挤压阶段不成矿,张裂阶段时成矿。不同构造体系的交替时,构造裂隙多次开合,其中挤压体系可能不成矿,而伸展、走滑体系成矿。成矿裂隙发展阶段解析图水平挤压阶段不发生矿化,张开充填阶段才形成矿化。(不同步)成矿期构造活动与矿化作用的关系●空间关系:重叠(或继承):同一裂隙多次张开,不同阶段矿化重叠在一起。相互交叉切割:不同阶段构造裂隙中的矿化相互穿插。分布不一致:不同阶段构造裂隙中矿化出现分带性。1-石英闪长岩;2-煌斑岩墙;3-石英—黄铁矿脉;4-石英—辉钼矿脉;5-碳酸盐脉;6-产状不同阶段矿化相互穿插石英—黄铁矿脉石英—黄铁矿脉石英—辉钼矿脉碳酸盐脉充填不同矿脉的两期共轭剪节理1-早期共轭剪节理,充填含钨萤石石英脉;2-晚期共轭剪节理,充填铅锌矿脉研究成矿期构造的意义由于成矿期构造直接控制矿体,因此研究成矿期构造,了解构造性质、产状、各组成矿期断裂裂隙的组合关系,及其与有利层位的交切关系,就能了解矿体的分布、形态和产状。成矿期构造的多次活动,构造间的交错于重叠,矿液也常常呈脉动式活动,矿石沉淀具断续的性质,造成矿体内部结构的复杂性,因此研究成矿期构造可以帮助了解矿体内部结构产生的原因。了解每一阶段的构造性质、矿化特征及分布范围,有助于认识矿化分带的特征及原因,对找矿有重要意义。研究成矿期构造可以帮助了解富矿体的分布,富矿体既可以形成于某一矿化阶段,也可以由于多阶段的矿化重叠而成。对于层控矿床及叠生矿床,研究成矿期构造可以帮助查清矿源层中有用组分的活化转移机制及富集过程。研究成矿期构造可以帮助了解矿床的发展史。★三、成矿后构造成矿后构造是指在成矿作用全部结束以后的构造。成矿后的构造变动有尺度或规模的差别。大尺度构造变动影响矿床所在环境的变动。如山体隆升可使地下一定深度形成的矿床被抬升;区域性沉降运动则使浅表环境生成的矿床被深埋,处于更高的温度和压力环境而发生相应的变化。在矿田矿床内,成矿后构造对大多数矿床都有不同的改造和破坏。包括矿体形态、产状、矿石的构造和结构以及矿物成分的种种变化。构造改造作用既可以破坏矿体的连续性和稳定性,给找矿、采矿工作带来困难;也使某些矿体褶皱加厚,增加单位体积内的矿石储量。成矿后构造对于原生矿床暴露地表后经受风化改造的程度也有重要影响。●成矿后断裂的标志断裂横切或斜切矿体时,在断裂两侧一般能找到相应的矿体,在断裂中有矿石角砾;矿体与断裂带交汇处有牵引现象,在断裂带两侧的矿体厚度、产状有较大变化;在断裂两侧的矿体可见有氧化现象,在断裂中有表生矿物充填,矿体内可见断层滑动面、断层泥或擦痕等;断裂纵切矿体,断裂上下盘的矿体具有明显不同的结构构造;矿体或矿化蚀变带与围岩为断层接触,而围岩中无矿化或蚀变;成矿后脉岩所充填的断裂;在矿体中或其附近的无胶结物的结构松散的断裂。被成矿后断层错位的矿脉既有成矿前又有成矿后标志的断裂:成矿前断裂被岩墙充填;成矿后位移(有矿石角砾)成矿后褶皱使矿体发生褶皱变形,剪切褶皱可以使任何形态和成因的矿体变形。含金石英脉与周围的黑色泥岩一起形成了褶曲使矿层变形的剪切褶皱对Ⅰ号矿体破坏较大的几条断层在剖面上所展布的形态特征。前人施工钻孔成矿后断裂运动方向直接影响深部找矿。本次勘查施工钻孔EZK0615(厚38.46m,品位25%)成矿后断裂运动方向直接影响深部找矿。目前已控制到-600米标高离地表约700米。美国曼纽尔-卡拉马祖斑岩铜矿★四、矿田构造发展史任何一个矿床的形成总是经历了较长的发展过程。在详细研究成矿前、成矿期和成矿后构造的基础上,可建立矿田矿床构造发展史。研究矿田矿床构造发展史,能更深入地认识构造的控矿机理和矿床形成的原因。在一些经过系统研究的矿床,经常用成矿期各阶段构造应力场的演变图来表示控矿构造发展史。内生矿田构造发展史研究的基本工作步骤研究矿田形成的地质背景;划分岩浆活动、热液蚀变—成矿阶段;确定各岩浆活动、热液蚀变—成矿阶段的构造特征;厘定控矿构造形成的先后关系,对同期次构造进行组合配套,进行力学分析;总结构造—岩浆—矿化蚀变演化过程与规律。矿床的构造—岩浆—矿化史矿区主要构造为北北东—北东东褶皱,岩体侵入于背斜转折端。岩浆与矿化阶段活动:花岗岩分四次侵入;每次花岗岩侵入后均有矿化作用发生。控矿构造特征:燕山运动存在北北东——北东向、近东西向、近南北向三个构造体系,它们的交替活动造成不同期矿脉具有不同的产状和特性。第一期为北东东向张性小脉;第二期为南北向张性大脉;第三期为北西和北东东剪性矿脉;第四期为北西西剪性矿脉。黄沙坪铅锌矿区构造活动与成岩成矿阶段关系图
矿区的控矿断裂F2、BF3属印支—燕山期南北向构造带的压性结构面,AF3则属燕山期新华夏系压(压扭)性结构面。它们在燕山期东西向挤压作用和南北向反扭作用下,力学性质和两盘运动方向分别有过反复多次的改变,是典型的多期次活动断裂。在这些断裂的发展过程中,只有当它们转变为张性或张扭性的时候才有矿液充填、矿体形成,其它阶段则没有成矿作用发生。湖南安化司徒铺白钨矿矿区构造应力场变化简图印支晚期的早阶段-晚阶段,每一阶段构造活动都伴随有矿脉的充填。(同步发生)◆五、构造等距性地壳中某些构造形迹在空间上展布具有等距离分布的特征。既不同尺度的构造带或构造形迹在空间分布上以大致相等的距离有规律的产出。等距离在不同级别、不同序次、不同性质的构造形迹中均可出现,并表现为不同的组合类型。因而存在各种等距离控矿现象,即矿田之间、矿床之间及矿体之间在空间分布上呈有规律的等距分布。●区域构造成矿带等距性天山-阴山构造成矿带,主要产铁、镍、金为特征,其次有铬、钛、铜、铅、锌等。昆仑-秦岭构造成矿带,西起昆仑山,东止黄海之滨,已发现的主要矿产有镍、铜、钼、金、铅和锌等。南岭构造成矿带,包括赣南、湘西、粤北和桂东北,以盛产钨、锡、稀土、稀有金属为特色。我国境内有三条大致相等的距离纬向构造成矿带,间距约为纬度8度左右。●矿集区内构造带等距性矿集区内构造带的等距性控制矿田矿床等距分布。如豫西卢氏地区,Fe、Cu、Zn、S、Mo、Pb的夕卡岩型和热液型矿床,受东西向和北东向网格状构造控制,在网格状构造结点或结点附近,产出含矿花岗岩类小侵入体及相关矿床。它们等距分布,北东向成带,间隔8-9km;南北成行,行间距约6km。在这些间距交点上大都有矿床产出。豫西地区等距离构造与成矿小岩体关系简图冈底斯斑岩铜矿带成矿等距性●矿床构造的等距性矿床构造的等距性控制矿床矿体作等距分布,这种情况较为普遍。尤其热液脉状矿床明显。如赣南一些钨矿、山东玲珑金矿、湖南香花岭锡矿等的矿体都有等距分布的现象。等距离构造的排列方式:并列式(平行排列)、斜列式(雁行排列)、弧形等间距,菱形网格式(构造结点)、环状等间距等。剖面上矿体侧列示意图木梓园矿区三组矿脉带平面分布简图
区域构造控矿示意图∈2-3-中-上寒武统;1-闪长岩(δ4);2-矿体;3-复式倒转向斜;木梓园矿区是地质勘探部门在区域构造控矿范围内运用等距离控矿构造理论进行找矿预测并获得成功的一个典型范例。铜山岭矿田裂隙构造空间展布构式图(同一矿床中出现多种等距离构造)产生构造等距规律的原因由于扭应力作用而形成的等距离构造,如雁行褶皱、雁行断裂,两组断裂相交而成的网格式构造。实质可能是地应力在地块中的等距离释放。由于压应力作用而形成的波状起伏构造,如平行展布的褶皱带中,背斜与向斜的等距离规律分布。可能与地应力的均匀分布和岩块介质均匀性等有关。由于不同构造体系复合(叠加)而成的横跨和交叉点等距离构造。是不同方向、不同方式的应力叠加形成的。这种构造形迹的复合部位的变形强度或断裂切割较深,对矿化较为有利。总之,构造形迹等距性的出现与地应力波的缓弛(膨胀)有关。构造应力的波动传播过程中,能量损失形成呈递变等距分布的构造带,是控制矿带、矿田、矿床等距分布的重要因素。不同构造体系复合部位控制矿床分布印支期褶皱为东西向,在燕山期受NNE向构造影响,在东西向褶皱与NNE向短轴褶皱的复合部位是矿床产出部位。NNE向矿带间距2—2.4km,在近南北方向矿床间距为1km.等递差距规律等递差距规律,是指在一定范围内,构造形迹排列距离有规律的递减,且递减距离大致相等。这种现象可能与应力波传递过程中的逐步衰减有关。黄沙坪矿区断裂与铅锌矿体分布关系图黄沙坪矿床AF3断裂中的四个矿体群,自南西向被动,递差距为50cm。★六、构造分带性构造分带性是控矿构造研究中常见的特征,表现为相同或不同的构造要素在空间上作有规律的分布。构造分带有全球、区域、矿集区、矿田和矿床构造等不同规模。按空间维划分有水平分带、垂直分带和三维分带。按构造要素特征有单一构造要素分带、综合分带或复合叠加分带等。单一构造要素的分带:可表现为单一断裂裂隙、褶皱、矿体、岩体以及岩石的物理力学性质分带等。它直接影响矿体分布和矿石构造的分带。单一构造要素的分带既可以表现为有规律的水平分带,而且垂直分带也很明显。一个压性(或压扭性)结构面,自破裂中心向两侧大致可分为:断层泥砾带—挤压片理化带—构造透镜体带—密集裂隙带。在金属矿床中,常出现从矿化中心向外,矿石构造依次由块状、角砾状、网脉状逐渐过渡到稀疏细脉,直至矿化消失。(反映破裂面分带控制矿化作用)。在一些断裂裂隙充填型矿床中,断裂裂隙的垂直分带直接控制矿化的垂直分带,矿石类型受构造岩的类型所制约。1、单一构造要素的分带1-张性裂隙;2-压性、压扭性裂隙;3-逆断层的弯曲断面;4-正断层的弯曲断面;5-鞍状背斜剥离空间;6-弯曲接触带多次出现单一构造要素的垂直分带综合剖面示意图瑶岗仙黑钨矿床49-501矿脉分带图该矿脉系由上部49脉和下部501脉二个斜列脉组合而成,矿化上下连续,但矿脉形态变化较为复杂,表现为上部平行矿脉带宽度大,向下变小。据脉幅宽度:线脉(<1cm)-细脉(1-10cm)带细脉-薄脉(10-50cm)带薄脉带细脉-薄脉带薄脉-大脉(>50cm)带大脉带和细脉带(根部带)自上而下变化规律:1.上部平行脉条数多,往下变少,至根部又变多;2.主脉幅宽度上下小,中间大;3.含矿率总体为上部低,向下逐渐增高,至根部又变低;4.上部成矿裂隙具有多组方向,有NWW、NNW向剪裂隙,NW向张裂隙,NE向压剪性裂隙,构成网脉状矿体;下部NWW向剪裂隙为主,其它方向裂隙明显减少,逐渐变成了单方向的矿脉。瑶岗仙矿床构造-岩浆-矿化分带综合图2、矿床构造分带(多要素分带)矿床构造分带表现为矿床中多种构造要素的综合型分带。由于构造要素的多样性,因此矿床构造分带的组合形式多样。其中如多组断裂构造的综合分带,与侵入体有关的综合构造分带,与次火山体有关的综合构造分带等。如与侵入体有关矿床构造分带比较复杂,总的看,有体—带—脉—层或体—带—层—脉的构造分带。体为岩体内部构造,控制岩体内矿化;带为正接触带构造,控制沿接触面分布的矿体;层为有利岩层或层间构造控制的矿体;脉为断裂裂隙控制的脉状矿体。多组断裂构造的综合分带,主要是不同方向的多组断裂性质、产状不同,可出现平缓破碎带控制平缓矿体,产状较陡的压(扭)性断裂则控制陡倾斜矿体。广西大厂矿田矿床分带模式图自岩体接触带向外(由下而上)接触面构造(透镜状、似层状矿体);层间断裂构造(层状、似层状矿体);背斜转折端裂隙构造(脉状矿体);微细细脉(找矿标志)的分带。
个旧控矿构造模式图(环绕侵入体呈带状分布:带—脉—层分带)体—岩体内部构造,如斑岩型矿化,云英岩型矿化;带—岩体接触带控制的矿体;层—层间构造控制的矿体;脉—断裂裂隙控制的矿脉。“五层楼+地下室”找矿模型示意图“五层楼+地下室”指的是在具备(或大致具备)“五层楼”格局脉状矿体的矿区,有可能存在层状、似层状、透镜状产出的矿体,前者以直立、近直立矿脉为主,受裂隙构造控制;后者以水平、近水平矿脉为主,受接触带构造或岩体内部构造控制。丰城市徐山钨铜矿床0线剖面图Nh-南华系杨家桥群;Nht-南华系潭头群;γπ-燕山期花岗斑岩;Qw-石英脉型钨矿体;W-为云英矽卡岩化钨矿体;Cu、W-为云英岩化矽卡岩化铜钨矿体;Sk-为云英岩矽卡岩化与花岗岩有关的“多位一体”钨矿床模式图多层楼式分带:◎脉芒带;①线脉带;②细脉带;③薄脉带;④大脉带;⑤根部带。成矿构造环境:A内接触带型矿床;B内外接触带型矿床;C外接触带型矿床。多台阶钨矿床:Ⅰ第一台阶;Ⅱ第二台阶;Ⅲ第三台阶;D“地下室”式矿体;Lu“楼下楼”式矿体矿床类型:上部石英脉型钨矿床、断裂破碎带型钨矿体、层控破碎带型钨矿床,下部云英岩型钨矿床、钠化岩体型钨铌钽矿床、似层状矽卡岩型钨矿床、接触交代矽卡岩型钨矿床。●矿床主要垂向分带变化型式●3、区域构造-矿化分带区域构造分带是由区域地质构造发展演化决定的。取决于主要的沉积、变质、岩浆活动和区域变形事件,不同地段构造位置不同,构造类型也不同,造成区域性分带。区域构造分带影响着区域矿床的分布,其分带型式多样。1-斜列的;2-网格的;3-套叠的;4-羽状的;5-放射状的;6-叠加的几种区域矿化分带型式平面图矿化垂直分带显示的分支性或离散性断裂控制侵入体控制板块构造-内生矿床组合分带示意图各类板块边界是构造最活动地带,而板块内部是相对稳定的环境。板块不同边界有不同的矿床组合。由俯冲带深度不同而引发的成矿分带图从加州东经内华达、犹他到科罗拉多的剖面表示在俯冲带、火成岩石化学和金属矿床组合的可能反应长江中下游断裂构造与铁、铜矿带分布图三个铁矿带:宁芜-繁昌铁矿带、庐枞-安庆铁矿带、鄂城-灵乡铁矿带,受燕山晚期北北东或北东向深断裂控制,作斜列式排列;五个铜矿带:大冶-九瑞、月山-贵池、铜陵-沙滩角、宁镇、滁县,受近东西或北西西向基底深断裂控制,它们向西延伸都分别与上述三个铁矿带相交接。基底断裂—盖层与基底滑脱带—岩基(岩浆房)(矿田)盖层断裂—基底断裂—岩柱(通道带)一般断裂—含矿岩株(体)组合(矿床)岩石圈断裂—基底断裂(成矿亚带)丰山-九瑞矿带含矿岩浆岩系统立体结构图丰山-九瑞矿带构造-岩浆-成矿系统结构模式图构造对矿化类型和成矿系列的控制构造活动及其性质不仅提供了成岩成矿空间、控制矿化分带格局,而且对矿化类型也产生重要影响。例:与花岗岩有关的钨锡矿床包括花岗岩晚期浸染型、云英岩型、矽卡岩型、石英脉型和伟晶岩型等.各类矿床的构造条件是有差别的。根据赋矿构造特点、性质和产生背景,可划分出围岩中断裂裂隙构造、花岗岩体内裂隙构造(包括裂隙带和孔隙带)、花岗岩体与围岩接触带(及其附近层间裂隙)构造和多期次构造一岩浆脉动中心等。不同构造型式控制着不同矿化类型。南岭花岗岩型钨矿成矿构造和成矿系列构造组合类型:(1)围岩中断裂裂隙构造为主一一形成密集排列的脉状矿体。(2)岩体构造十围岩中裂隙构造一一以石英脉型为主,次有云英岩型、伟晶岩型。(3)接触带构造十岩体构造十围岩裂隙构造一有矽卡岩型白钨矿床,石英脉型以及伟晶岩型、云英岩型等。(4)多期次脉动构造一一云英岩(有面状和网脉状)+矽卡岩复合型矿床。①一花岗岩晚期浸染型;②一伟晶岩型;③一高中温石英脉型,a一铝硅酸盐岩中,b一碳酸盐岩中;④一云英岩型;⑤一矽卡岩型;⑥一中低温热液型:a一铝硅酸盐岩中,b一碳酸盐岩中成矿系统的形成深度Ⅰ-VMS、SEDEX成矿系统;Ⅱ-花岗岩类岩浆热液成矿系统;Ⅲ-镁铁-超镁铁质岩浆成矿系统;Ⅳ-变质-受变质成矿系统;Ⅴ-沉积成矿系统;Ⅵ-韧性剪切带有关成矿系统①-矿源场;②-中介场;③-储矿场◆七、构造动力体制与成矿★1、构造动力体制与成矿系统构造动力体制、壳幔结构和组成是提供成矿环境和物质、控制矿床形成和分布的根本因素,是成矿系统发生的背景和基本原因。
成矿系统作用过程是地球物质运动的一种独特形式。从构造—成岩—成矿的观点出发,可以以成矿的构造动力学体制作为划分成矿系统大类的主要依据。常见的构造动力学体制,可按其反映的地壳变形场分为7种基本的构造动力体制。●构造动力体制
伸展(拉张)——裂谷、大型生长断层或同生断层、盆岭构造、变质核杂岩构造等;收缩(挤压)——板块俯冲带含岛弧、陆缘岩浆弧、构造混杂岩带等,大型推覆构造,大型逆冲断层等;走滑——转换断层、走滑断层系(含拉分盆地)等;隆升——地幔柱上升、地壳热隆(点)、底辟构造系等;沉降——沉积盆地、拗陷带等;大型韧性剪切——结晶基底的韧性剪切带,有逆冲、正滑、走滑之分;大型陨石撞击——古陨石坑及相伴的侵入杂岩。
按构造体制与成矿系统伸展构造成矿系统:裂谷、伸展盆地、变质核杂岩——岩浆型、SEDEX、VMS等成矿系统;挤压构造成矿系统:岛弧、陆缘岩浆弧、造山带、推覆构造——热液型、变质型成矿系统;走滑构造成矿系统:转换断层、走滑断层系(含拉分盆地)——斑岩型、热液型成矿系统隆升构造成矿系统:地幔柱等——岩浆型沉降构造成矿系统:盆地——沉积成矿系统大型韧性剪切成矿系统:韧性剪切带——剪切带金矿陨击构造成矿系统:伸展构造成矿系统——大陆裂谷成矿陆缘裂谷SEDEX成矿系统模式大洋板块大陆斑岩铜矿挤压构造成矿系统—造山带成矿作用
构造转换带第三纪前陆盆地 65-50Ma大规模逆冲推覆 55-32Ma大规模走滑断裂 42-32Ma大规模岩浆活动 40-33Ma大规模走滑拉分 ~40Ma大规模走滑剪切 38-23MaAuREECuPb-Zn-Ag(侯增谦等,2008)走滑构造成矿系统——构造转换成矿走滑构造成矿系统左:智利—秘鲁斑岩铜矿带;右:西藏玉龙斑岩铜矿带隆升构造成矿系统(地幔柱成矿系统)峨眉山大火成岩省的形成时间分成3个岩浆活动阶段:260Ma的起始阶段,256~254Ma的岩浆大规模喷发阶段和253~251Ma的晚期阶段,这些不同时代的岩浆活动对应于峨眉山二叠纪地幔柱冲击作用的不同阶段。
岩浆硫化物矿床蕴藏着全球约40%的Ni、99%的PGE和3%的Cu资源,全球约98%的V和90%的Ti资源来自V-Ti磁铁矿床
(MineralCommoditySummaries,2006)ELIP(0.26Ga)地幔柱成矿系统岩浆矿床岩浆硫化物矿床V-Ti磁铁矿床铬铁矿床热液矿床自然铜矿床Nb-REE矿床等
南非Bushveld:超大型PGE矿床(~16000吨PGE)
俄罗斯Noril’sk:
超大型Cu-Ni-PGE矿床(~2100万吨Ni+6000吨PGE)
北美Keweenawan:超大型Cu-Ni-PGE、自然Cu矿床(5000万吨Cu)
中国峨眉大火成岩省:超大型V-Ti磁铁矿矿床、Ni-Cu(PGE)矿床由于全球各种矿床类型都很发育的大火成岩省十分罕见,对地幔柱成矿作用的系统认识还很有限
古大陆边缘构造成矿系统陆缘构造动力型式
陆缘类型
构造部位代表性成矿系统主要矿种
实例离散型(拉张)被动陆缘裂谷、坳拉谷同生断层、陆缘盆地、陆缘海、大陆架热水沉积型、火山沉积型、沉积和生物沉积型Pb、Zn、Cu、Fe、REE、Mn、Al、P狼山-渣尔泰山Pt2成矿带、南秦岭Pz2成矿带、扬子陆块Pz2磷成矿带会聚型(挤压)主动陆缘岛弧、陆缘岩浆弧、构造混杂岩、逆冲推覆带、弧后盆地火山热液型、斑岩型、中深成岩浆热液型、浅成低温型、动力成矿型Au、Cu、Mo、Sn、Pb、Zn、Cr、Ni日本列岛、美洲西缘Mz-Kz成矿带、华北陆块中段前寒武成矿带转换型(走滑)转换陆缘走滑断层系(含拉分盆地及火山-次火山岩带)动力成矿型、斑岩型、火山热液型、改造成矿型Au、Cu、Mo、Cr、郯庐断裂系Mz成矿带、滇西三江地区成矿带★储矿场的基本动力型式
储矿场是矿石堆积地即矿床定位场所。它是在一定成矿地质构造背景下产生的有利成矿的地质、物理、化学因素的耦合场。其形成机制与成矿构造动力型式的突变有关。表现为界面成矿、转换成矿、多场耦合成矿、叠加成矿等。界面成矿(边缘成矿):指有利成矿的各种尺度地质体的边缘和界面,有大陆边缘、板块边缘、地体边缘、侵入体边缘以及地层界面、岩相界面、氧化还原界面等。这些地质体的边缘经常是物理、化学、生物、应力和流体的突变地带,在不同的地质体间进行着物质和能量的显著交换,因而是成矿的有利场地。转换成矿:指各种控制因素和成矿参量的转变(或突变)。包括导致成矿温度、压力、速度、浓度、Eh值、pH值等参量的转换,岩相和岩性的转换、构造应力场转换等,主要是这些转换的急变、突变部位,也可称为梯度带。这些转换中的突变地段常能引起成矿作用的发生。
多场耦合成矿:包括矿源场、流体场、能量场、应力场等在一定的时空条件下耦合,形成矿石沉淀条件的最佳匹配,构成储矿场。
叠加成矿:指早时代成矿作用发生后,又经过以后地质时代的成矿作用,两者重叠在同一空间。如有些地区泥盆纪热水沉积矿床与燕山期岩浆热液成矿的叠加。叠加成矿的关键是成矿区内有持续性的构造活动。以上四种基本的成矿动力型式分别构成了边界储矿场、转变储矿场、耦合储矿场和叠加储矿场等不同的储矿场类型。查明储矿场的具体位置并判断其动力型式,以便为成矿预测指出准确方向。甘肃省西成铅锌矿田断层构造、地层岩性分界面含矿丰度异常图甘肃省西成铅锌矿田万分之一化探土壤测量找矿有利度异常图甘肃省西成铅锌矿田综合证据权异常及成矿远景预测图★2、构造体制转换与成矿●构造体制转换常能诱发突发地质事件,而这些突发事件又能构成有利成矿的环境和条件。构造体制转换使正常的岩石圈/软流圈的结构(热结构、物质结构和密度结构)受到扰动和破坏,诱发强烈的构造、岩浆和流体活动,使壳幔内的成矿元素被激活、萃取、大量运移,并在局部有利构造部位聚集成矿。火山活动构造地震裂陷作用碰撞造山伸展作用构造动力体制转换的多重尺度全球的:古陆开合与成矿峰期区域的:中生代岩石圈构造转换与大规模成矿
(中国东部)
矿田的
:
韧性剪切带与成矿露头的:断层转换端的矿脉全球尺度的构造体制转换全球尺度的构造体制转换:古大陆开合-散聚是构造体制转换的一种重要形式。据统计,古大陆聚合的末期到裂解的初期这个转换时期是大陆上成矿的高峰期,地史上这样的时期主要有3个:距今2000-1800Ma,在广阔的中元古大陆产有基鲁那铁矿、奥林匹克坝Cu-Au-REE矿和含Ti-V-Fe;距今1000-800Ma,新元古代超大陆上发育碎屑岩中铜矿和风化壳中铀矿等;距今400-300Ma,泛大陆上以沉积岩中的金属硫化物矿床最为发育,包括MVT型Pb-Zn矿和碎屑岩中的Cu及Pb-Zn矿等。全球尺度的构造体制转换是全球性大规模成矿作用最重要的背景区域尺度的构造体制转换
华北克拉通金矿床主要形成于中生代,中生代华北尤其是其东部地区发生过构造体制的重大转折。(1)构造体制上从古生代至中生代早期近东西向构造格局转为晚中生代的北北东向构造格局,由挤压为主到伸展为主;(2)大陆动力学过程由古生代—中生代早期不同陆块的拼合转变为中生代晚期的陆内构造过程为主;(3)岩石圈厚度由古生代的大于200km到中、新生代快速减薄至不足80km;(4)中酸性岩浆活动及成矿作用在古生代均相对较弱,而在中生代活动强烈,至晚中生代达到高峰,形成了包括华北克拉通东部的大多数金矿床。
矿田-矿床尺度的构造转换矿田-矿床尺度上的构造转换及对成矿的控制最为普遍。如褶皱构造由挤压向拉张的转换部位、背斜脊部由挤压向拉张的转换时段、含矿剪切带中张剪断裂发生时段、断裂的走向及倾向变化部位,常是矿床或矿体的富集空间。例如对胶东金矿集中区的研究表明,构造应力场由强到弱过渡部位,即强变形域到弱变形域的转换控制矿田-矿床(矿体)的产出;剪切带中脆-韧性构造过渡域控制矿床(体)的产出;断裂构造走向及倾向上的转弯部位或波状起伏的拐点处控制矿床(体)及富矿体的产出。含金石英脉★整体构造动力环境中局部异常转换●较大尺度的构造体系中包含有多种次一级别和低序次的构造成分,在构造动力体制的临界转换过程中,有时高级别构造的整体动力性质与次级构造的局部动力性质不一致,出现局部异常,这种局部构造异常通常是矿床形成的有利条件。如总体为挤压的物理场中有局部拉张部位,挤压或剪切构造场中次级的局部拉张或剪张构造,形成挤压扩容带,导致矿液的集中和矿石堆积。在拉张构造场(如裂谷)中封闭或半封闭的次级盆地,这些次级盆地中SEDEX(沉积喷流)型矿床或VHMS(火山岩型块状硫化物)型矿床的堆积则是裂谷中的局部异常。例如,南秦岭中泥盆世形成碳酸盐岩台地中的厂坝-李家沟铅锌矿床就位于该盆地西侧的次级洼地中。汇聚板块俯冲带的构造-岩浆-成矿模型在大洋板块向大陆俯冲带的挤压构造动力环境下,由于局部应力场转换和不均匀等原因,造成板块运移的不均匀,将板块错裂成一系列近平行于运动方向的板片,又被称之为板条构造。由陡倾斜板舌和缓平倾斜板舌之间裂开造成的板条缝,是一种局部的剪张构造,沿此断裂通道有深部岩浆向上侵位,并可能构成相应的岩浆-热液成矿系统。阜山金矿床成矿参数界面转换
基本结论(1)构造动力体制转换无论从空间上还是从时间上是一个普遍发生的地质现象,它控制成岩成矿的过程是一个重要的地质问题。
(2)构造动力体制的转换,
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