大地构造与成矿(陆陆碰撞带)

造山带金矿理论对全球造山带型金矿形成分布时空规律的解释前寒武纪造山带型金矿

ca.2.8–2.55and2.1–1.8Ga,与新生大陆壳的形成时间相一致l前寒武纪造山带型金矿与显生宙造山带型金矿的地质特点基本一致,有人提出是与安第斯型俯冲作用有关.但是,650Ma以前造山带型金矿的形成是幕式的,说明总体构造环境在650Ma前后是不同的.这类金矿还在下述几个主特点:1)太古宙和早元古宙较多,全世界各地台区分布,面型2)1.8-0.6Ga这类矿床较少,有时与古陆增生有关,呈线状,多为片岩和片麻岩等3)0.6Ga以后各大陆都有分布,与造山带有关,线状,多为千牧岩和绿片岩等没有造山带型金矿床小于5千万年前寒武纪两期大陆增长和两期造山带型金矿床形成被解释成与早期热的地球/地幔翻转有关.地幔柱使地壳下部增热.—引起大量的熔融,花岗岩体的侵位和浮性地壳的形成这样形成的晚太古和早元古地壳块很大,相对等轴状,稳定.这种地体也有利于金矿的长期保存,特别是在地体的边部.Morethan50%oftheexposedPrecambriancrustformedbetween1.8and0.6Ga,yettheserockscontainfeworogenicgolddeposits,thereforeindicatingthatmorethanvolumeofpreservedcrustcontrolsthedistributionoftheseores.1.8-0.6Ga的前寒武纪地壳占出露老地壳的50%,说明并不是老岩石的分布面积控制金矿床的多少.这个时期是以全球性的引张为主,非造山花岗岩为主,因此,金矿化不好这一时期构造体制发生了重大变化,由地幔柱为主的板块构造体系转变为现代板块体系,长形新生地壳.这种带易于成矿,易于造山,但其主要为高变质的片岩和片麻岩代表较强的剥蚀作用,因此成矿不好.好的可能已被剥蚀650m.y

的造山带型金矿的分布与由1.8GA组成的地块周围分布的绿片岩相的活动带一致.450m.y

以后形成的造山带型金矿保存很好.环太平洋有很多砂金矿,表明脉状矿床的保存周期不太长.这类矿床在形成以后100–150m.y时间内便可进入沉积盆地中.第四章陆－陆碰撞带及成矿一、概述大陆与大陆之间的碰撞带又称地缝合线，是强烈的造山地带岩石发生变形变质、褶皱、形成碰撞型山脉、发育超基性岩石组合如西伯利亚板块与俄罗斯板块交接的乌拉尔山带，欧亚板块与印度扳块间的雅鲁藏布江缝合带等二、成岩成矿的构造模式碰撞型造山带的构造几何学特点是发育一系列的板片堆叠构造,指示碰撞造山机制是以陆内俯冲为特征的水平运动碰撞造山早期的挤压过程俯冲板片、仰冲板片和陆内俯冲混杂岩带①俯冲板片下插,压力和温度升高→温压改变→低晶格能的组分优先活化，形成流体或熔体(H2O,CO2等流体,金属硫化物、碲化物、砷化物等,卤化物类,硫酸盐、硝酸盐等盐类,褐铁矿等氢氧化物,绢云母等含水矿物,石英、钾长石、钠长石等硅酸盐类矿物)流体或熔体向低压低温的浅部(即仰冲板片)或断裂带迁移,并活化萃取浅部或通道附近的活动组分,围岩发生作用,物质活化也应依序发生(按晶格能由低到高),因此导致元素、岩石、矿床的规律分带②碰撞造山的挤压－伸展转变期挤压达高潮之后，造山带开始伸展，区域热异常持续增高并逐步达高峰的时段深部物质发生最强烈的减压分熔,形成大规模流体和熔体;浅层构造因减压扩容而为流体活动提供了更好的空间,同时最高的热异常为流体活动提供了最大的能量,导致深源流体与浅源流体同时强烈活动并混合、循环,是最强的成岩成矿时间。③晚期即区域热异常达到高潮之后直至区域热异常消失,深部流体和熔体的产生逐渐减弱,只有浅部的大气降水热液活动,成岩成矿作用较弱。三、中国境内陆陆碰撞带及其特点（1）碰撞带及时代中国大陆发育着相当多的陆陆碰撞构造带以主碰撞期（即洋壳消失，构造变形作用最强烈）为准，古生代以来主要发育有：早古生代早期阿尔泰-准噶尔-额尔古纳碰撞带早古生代晚期昆仑-阿尔金-祁连碰撞带晚古生代晚期天山-兴安岭碰撞带三叠纪的龙木错-澜沧江（昌宁-孟连）达府，金沙江，秦岭-大别-胶南（苏鲁)和绍兴-十万大山等碰撞带侏罗纪的完达山碰撞带白垩纪晚期班公湖-怒江碰撞带古近纪的雅鲁藏布江碰撞带新（2）特点1）碰撞构造带主要都是由构造岩片和混杂岩带所组成两侧板块的陆壳，地幔成分大陆地块之间的大洋壳幔残片（大洋沉积物，蛇绿岩套与铁镁质岩石等）。糜棱岩，碎裂岩，混杂岩带或构造岩片带碰撞作用很强，常发生很强的动力变质作用，构成高压或超高压变质带碰撞作用时期是有利于元素，岩石和构造单元的混杂而不是有利于元素，物质的分异和富集的。强构造变形过程中，局部地段形成同碰撞期的中酸性侵入体与火山喷发，在此过程中自然也可能存在某些元素的富集。2）碰撞构造带内，经常形成很强的构造变形，以形成扇状褶皱和对冲型逆掩断层为特征在陆陆碰撞的最后阶段，两盘地块岩石组成接近，强度相近，因而在平面上或剖面上发育共轭剪切断裂，易形成对冲型逆掩断层系不可能在每一个地段都表现为对冲，某些地段以某一种倾向的逆掩断层为主的与对冲型的逆掩断层系相伴随，层状地层就容易构成扇状褶皱系。当然可以包括正的或倒的扇状褶皱3）我国的许多碰撞构造带与洋陆之间的俯冲带不同，俯冲带通常都是以单向俯冲为主低角度逆掩断层系西喜马拉雅地区深达的地震层析资料表明，来自印度板块的、冷的高速的异常板片在青藏高原岩石圈之下可垂直下插到600km左右的深处，而在深处则向南翻转，该地区碰撞带的构造样式比较特殊，可能与印度板块与欧亚大陆的青藏地区岩石特征与结构差异有关。4）从剖面上来看,中国大陆上的碰撞带普遍存在楔状构造或称为鳄鱼式构造平面上锯齿状的嵌入构造5）绝大多数中国大陆碰撞带都不是一次形成的，而是经历了多期次，活动性质各不相同的，复杂的形成过程。四、成矿作用与矿床类型1）成矿机制陆－陆碰撞型构造成矿系统是在挤压收缩动力条件下，两个分开的陆块相向运动，直到碰撞对接产出构造混杂岩、大型推覆构造、大型逆冲断层、以至隆升造山、岩层变质、局部地壳重融及同构造期火成岩类侵位等。在这些作用下，加剧了对原有地壳的活化和改造，大陆物质经过重组，提供了有用物质重新运动和富集的机会1)造山作用的主要动力是机械能，同时因碰撞摩擦生热，使陆壳熔融产生“S”型花岗岩类并伴有专属性的成矿作用，如某些含锡花岗岩。2)在高加索造山带分布有钨-钼-钼-铜-钼-汞-锑和火山-沉积锰矿床及古特提斯板块洋壳残余断块上的石油和天然气矿床3)沿西藏的亚欧大陆与次大陆之间的缝合线，有构造侵位的蛇绿岩套和铬铁矿、自然铜等矿床。实例：华北陆块南缘为例(南秦岭区)晚古生代（350Ma）开始的陆陆碰撞，造成地层挤压褶皱、变质隆起以及大规模碰撞型花岗岩类岩浆活动使泥盆纪时海盆中形成的同生－准同生铅-锌矿层受到了后期的热动力改造并使前泥盆系中矿源层中金、汞、锑、铜等受到了岩浆热液和/或构造热液的叠加改造而形成微细浸染型金矿和层控热液型铜（金、钼、铁）矿床等2）成矿特点①以岩浆热液成矿系统为主，矿床类型多样；②矿化也呈区域性带状分布，但有较宽的分带③矿床规模大、中、小均有；④成矿后因造山隆起受剥蚀的几率较大，因而其古老成矿系统被保存下来的可能性不如拉伸构造环境下的成矿系统。中国大陆最主要的内、外生成矿作用是板内伸展成矿作用，真正与俯冲，碰撞作用相关的矿床在中国大陆是十分有限的。3)矿床类型及成矿系列①与镁铁质－超镁铁质岩有关的铬铁矿矿床系列②产在被逆冲的蛇绿岩带中；蛇绿岩套中构造蚀变岩型金矿床③与高压变质作用有关的非金属矿床系列(硬玉等)④与重熔花岗岩有关的锡矿和钨矿⑤产在前陆冲断层带中砂岩型铅锌矿床及层控铅锌汞锑金矿，产在残留盆地中TectonicsettingassociationgenesisTypeofdeposit/metalsExamples残余盆地黑色页岩生物化学－化学沉积磷矿床Nevada(LC)缝合带仰冲的蛇绿岩海底喷气沉积Stratiformcypus-typeCu,FeBettsCove,Newfoundland(O)仰冲的蛇绿岩MagmaticPodiformCrSemail,Oman(K)变质的变质岩浆硬玉和软玉Burma(Pre-Albian)内陆边缘区域变质作用，伟晶岩或霓灰正长岩metasomaticGemstonesMogok,Burma(T),Hunza,Kashmir?前陆冲断带构造就位的大陆架岩石Depositsofcontinentalshelf“s-型超铝花岗岩Megmatic-meteorichydrothermalSn,WHigherHimalayas(T);SWEngland(LP)MainRangeMalaysia(LTriassic)Depositsrelatedcollsionzones

TectonicsettingassociationgenesisTypeofdeposit/metalsExamples前陆冲断带“S-type”浅色花岗岩岩浆-天水热液UMassifcentral,France(D);Rossing,Anamibia(UPt)前陆盆地Molasse成岩或后生strataboundsandstonetypeU(Cu,V)Siwaliks,IndiaandPakistan(UT)Molasse化学沉积EvaporitesEbroBasin,Spain(T)陆内盆地陆源碎屑岩后生天水热液U,CuEurope(P)湖相沉积物化学沉积evaporitesTarimBasin,Tibet(Q)Depositsrelatedcollsionzones

五、实例（一）蛇绿岩中(阿尔卑斯型）豆荚状铬铁矿矿床蛇绿岩铬铁矿可以划分为富铬(铬尖晶石的Cr#=100Cr/(Cr+Al)>60)富铝(Cr#<60)2种类型富铬富铝型(Cr#>60～<60)主要控矿构造板块缝合线控制蛇绿岩的分布；而蛇绿岩中地幔橄榄岩的塑性流变构造控制矿体的分布。矿体严格受岩体控制赋矿岩石特征岩石组合为纯橄岩、方辉橄榄岩和二辉橄榄岩，矿体主要赋存于纯橄岩与方辉橄榄岩构成的杂岩带中，且纯橄岩越多，矿化越好

成岩成矿时代大多为中泥盆世，部分为燕山期共生矿床类型滑石菱镁岩型金矿床、石棉矿床蛇绿岩中(阿尔卑斯型）

豆荚状铬铁矿矿床矿体赋存部位矿体主要赋存在蛇绿岩剖面中的纯橄岩方辉橄榄岩杂岩带和超镁铁质堆积岩下部，前者中矿体具工业意义，后者中矿体一般不具工业意义。矿体基本特征呈扁豆状、透镜状，与地幔橄榄岩中的叶理呈整合或次整合相交；矿体“成群分布、分段集中矿石矿物组合铬铁矿+铝铬铁矿+亚铁铬铁矿。蛇绿岩中(阿尔卑斯型）

豆荚状铬铁矿矿床矿石结构构造块状，粗粒到细粒浸染状结构、细粒豆状结构。

矿床(体)空间分带在地幔橄榄岩剖面上，矿体密集分布，往往形成数层矿在萨尔托海岩体的地幔橄榄岩中有上、中、下三层矿，受上地幔岩多次熔融控制。蛇绿岩中(阿尔卑斯型）

豆荚状铬铁矿矿床成矿过程：在扩张脊环境下，铬铁矿结晶并聚集形成矿体。随着板块在扩张脊两侧的相向运动，矿体也随板块向大陆边缘运移，并受到地幔运移中的塑性剪切作用，使与叶理不整合的矿体逐渐转为次整合，直至整合。板块运移离扩张脊越远，水平拉伸持续的时间越长，剪切作用也越强，从而使原矿体支离破碎，形成串珠状小豆荚体。当离中脊很远时，矿体可能已不复存在。在叶理由垂直转为水平的地方可存在大型铬矿床(百万吨级)，而叶理水平的地方仅出现规模较小的铬矿床蛇绿岩中(阿尔卑斯型）

豆荚状铬铁矿矿床成矿时空演化

豆荚状铬铁矿矿床成矿时间上集中于显生宙，空间上位于大陆造山带内蛇绿岩中具体矿床的时空演化是一个连续的、持续很长的过程。在空间上，矿体要经历从上地幔一扩张脊一大陆边缘仰冲带这样宽广的区域时间上要经历板块从扩张脊至大陆边缘所需的时间，最终定位形成矿床。成矿模式①堆晶模式铬铁矿从向上循环流动的玄武岩浆中结晶

由于岩浆的循环使得铬铁矿保持了悬浮状态,铬铁矿能聚合形成结核;当岩浆能量减弱时,铬铁矿降落聚集形成铬铁岩(能量高时，悬浮状态；能量低时，聚集成矿)解释铬铁矿作为橄榄岩中的少量矿物相却能大量聚集形成铬铁岩和铬铁矿结核状构造的成因不能解释为何铬铁矿及其围岩常具有相同的变形组构以及铬铁矿与纯橄岩外壳紧密伴生等现象.②混熔模式(形成铬铁岩体,要么是铬尖晶石比其他共结的堆晶硅酸盐尤其是橄榄石集中,要么是仅有铬尖晶石作为结晶相沉淀)铬尖晶石的沉淀来自一个由相对原始的玄武质岩浆和富硅岩浆的混合形成的次生岩浆(而富硅岩浆或者由周围的壳岩熔融形成或者由某个分异结晶过程形成)③熔体-岩石反应模式和熔体-地幔反应模式来自深处的熔体在其运移过程中溶解了通道围岩中的辉石,形成了沿运移通道的纯橄岩外壳,而反应后形成的熔体将仅沉淀铬铁矿形成豆荚状铬铁矿混熔模式能解释铬铁矿大量集中分布和铬铁矿常与纯橄岩紧密相伴生的现象.④熔融再造模式我国学者王希斌和鲍佩声等多年来的研究总结

富铬型铬铁矿是原始地幔岩高度熔融再造的产物,

而富铝型铬铁矿或为原始地幔岩较低程度部分熔融再造的产物或为高度熔融再造并叠加了与基性熔体的亚固相再平衡的产物.根据这种模式,地幔岩的部分熔融程度决定了铬铁矿的类型,即部分熔融程度越高铬铁矿越富铬,并且剪切变形的强度越强铬铁矿越富铬

熔融再造模式最大的优点是能解释铬铁矿与紧邻的纯橄岩具有相同的变质组构.主要控矿因素

(1)纯橄岩方辉橄榄岩杂岩带的发育程度，纯橄岩越多，矿化越好；