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第四篇现代成矿理论进展一、海底现代热液成矿作用的发现1．过程1）首次报导Miler及其同事1966年首次报导了红海拉张海底的热液成矿作用，发现规模巨大的多金属矿床（约1亿吨）和金属热卤水。与此同时，Bonatti和Joensun观察到了南太平洋隆起的现代热液成矿作用。2）广泛发现70-80年代在太平洋、大西洋、印度洋的洋中脊及各种海槽都发现类似的成矿作用。3）初步总结Rona和Scott1993年对此进行了总结，收集了135处现代热液的资料，包括热液的性质，它们所携带的金属、挥发份与形成的矿物组合等4）系统总结侯增谦和莫宣学1996年对国内外有关资料进行了总结，在回顾现代海底热液成矿作用研究的过去与现在的基础上，重点介绍了现代海底热液成矿作用研究的重要进展，并讨论了其今后的研究方向。2．重要进展1）现代海底各种重要硫化物矿床的发现洋脊红海海渊火山岩弧后扩张盆地冲绳海槽容矿岩石构造环境岛弧小笠原岛弧（规模小）沉积岩中轴谷地Escanaba海槽大洋裂谷MiddleValley△均与海底扩张作用和断陷活动密切相关2）现代海底热液成矿作用过程的观察（1）成矿地质构造背景洋脊、弧后扩张盆地、岛弧、中轴谷地、大洋裂谷*成矿作用不是与挤压造弧阶段的钙碱性岩系有关，而是与岛弧开裂断陷阶段的双峰式岩石组合密切共生。（2）硫化物堆积机制现代海底硫化物堆积过程实际是烟囱生长、倒塌堆积和热液流体在其开放空间充填与交代的过程。（3）成矿物质来源冲绳陆壳双峰组合Zn-Pb-Cu/Zn-Cu基底火山岩矿化马里亚纳洋壳MORB型玄武岩Cu-Zn/Cu△火山成因块状硫化物矿床的成矿物质主体源自含矿火山岩系及其下伏基底物质，是由循环的热液从中淋滤出来的。（4）热液流体对流循环单途径循环模型→双扩散对流循环模型①温度：350度②两个垂向上分离的蚀变体系单途径双途径3）研究意义（1）全球性物质和热流量监测和全球热状态和物质化学平衡研究来自地球深部的物质和热液，约80%是通过热液活动在洋脊排放的。因此，现代海底热液成矿活动成为监测全球性的物质和热流量的重要窗口，研究全球热状态和物质化学平衡的重要途径。（2）海洋学、生物学和气象学研究大量物质通过热液活动向大洋排泄，不仅影响着水圈的物质组成和化学成分，同时制约着大量热液喷口生物群的生存与繁衍，并对气象产生影响，因而成为海洋学家，生物学家和气象学家的重大研究课题。（3）热液成矿作用天然实验室的观察、研究热液成矿作用天然实验室的观察、研究，丰富和更新我们现有的知识储备和成矿理论。（4）海底矿产资源利用陆地资源日趋贫乏，海底矿产资源利用（岛屿争执）。二、与板块构造理论相结合的矿床时空分布规律1．概述60年代板块构造学说兴起，活动边界-岩浆活动-成矿。偏重讨论块状硫化物矿床、斑岩铜矿与板块构造关系。火山岩型浅成低温热液金矿。2．板块构造演化与成矿阶段主要事件沉积组合岩浆活动构造变动变质作用成矿作用造山作用现代实例大陆裂谷阶段地幔柱上涌，岩石圈穹起、变薄，陆内裂谷及陆间裂谷发育类磨拉石沉积，红层-熔岩-蒸发岩（浊积岩）组合A.A-TH系列岩浆的喷发与侵入正断层为主的地堑、地垒等断块构造，伸展构造与裂谷岩浆活动有关的Ni、Cr、V、Ti、Pt、金刚石、W、Sn、Nb等；层控金属矿床，煤、油、盐类矿床块断造山东非裂谷与红海洋底扩大洋裂谷、大洋盆地、大深海沉积，大西TH系列岩浆的喷发与拉张的大洋裂谷，沿转换断层的剪洋底变与蛇绿岩套有关的矿床，大陆边沿洋中脊的洋大西洋张阶段陆边缘被动及转换断层的发育洋型浊积岩，陆架沉积等侵入，蛇绿岩套的形成切，大陆边缘的挤压和古断裂的重新活动质作用缘裂谷中的层控多金属矿床，大洋盆地深海铁锰结核等底山脉，大陆边缘隆起的山系俯冲阶段洋壳板块俯冲，洋内弧（陆缘弧）弧沟系发育，大洋盆地开始消亡弧沟系的各种沉积作用，各种类型浊积岩的广泛发育与俯冲有关的岩浆活动，以CA系列岩浆为主的喷出和侵入俯冲导致的强烈褶皱和断裂，以逆断层为主，混杂堆积的出现，蛇绿岩套的定位，弧后扩张或挤压双或单变质带与俯冲岩浆活动有关的及层控的Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Au、Sb、Hg等金属矿床俯冲造山太平洋大陆碰撞阶段大陆碰撞，大洋消失，缝合带形成，山脉形成，有时有残留洋盆边缘盆地中的浊积岩，磨拉石沉积地壳重熔产生的花岗岩形成并侵位强烈逆掩，大型推覆构造，多期变形，叠加褶皱中压区域变质和混合岩化与S型花岗岩有关的Sn、W矿床，边缘盆地中层控Pb、Zn、Hg、Sb、Cu、U、V矿床碰撞造山阿尔卑斯-喜马拉雅及东地中海、黑海、里海3．板块构造登陆遇到的难题（德兴铜矿）/宏观规律三、超大型矿床的探索与研究愈来愈引起世人的关注1．实例国外：澳大利亚OlympicDamCu-U-Au-Ag日本菱刈陆相火山岩型金矿100吨Au加拿大McArthurRiverU10万吨国内：广西大厂锡矿湖南柿竹园钨矿云南金顶Pb-Zn矿云南个旧锡矿湖南锡矿山Sb矿内蒙白云鄂博REE甘肃金川镍矿河南栾川钼矿W.、Sb、.REE2．事件1）IUGG90年代地球科学12个重要前沿课题之一国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）于1987年提出将“超大型矿床的全球背景”研究作为90年代地球科学12个重要前沿课题之一。2）国家科委计划项目1992年国家科委批准“与寻找超大型矿床有关的基础研究”计划项目实施，首席科学家涂光炽院士，我校翟裕生院士负责一个专题及方法技术研究。同年，国家科委批准“与寻找超大型矿床有关的方法技术研究”计划项目实施，首席科学家是谢学锦院士。3）加拿大地质调查所矿物资源会1994年1月加拿大地质调查所主持召开了矿物资源会，讨论“世界级”矿床有关问题。4）加拿大地质学会年会1994年9月加拿大地质学会第四届年会的主题是“世界级矿床的勘查与矿山地质”。5）国家科委延续攀登项目1997年底国家科委批准“超大型矿床”延续攀登项目，涂光炽先生负责。6）《大型构造与超大型矿床》出版1997年《大型构造与超大型矿床》出版。3．研究进展1）大型矿床与类似名词定义超大型、特大型、巨型、世界级矿床giantoredeposit/worldclassdeposit/superlargedeposit涂：储量超过大型矿床储量5倍以上的矿床2）对典型超大型矿床的剖析加拿大、俄罗斯、澳大利亚OlympicDam中国白云鄂博、柿竹园、大厂及金顶3）超大型矿床的分类点型：只此一家，别无分店（白云鄂博、奥林匹克坝）面型、线型：有“徒子徒孙”、斑岩铜矿德兴4）超大型矿床的矿化类型钼矿：矽卡岩型、石英脉型、砂岩型、陆相火山岩型和斑岩型，仅斑岩型具超大规模。锡矿：石英脉型、云英岩型、矽卡岩型、斑岩型、砂锡矿和锡石硫化物型，仅锡石硫化物型具超大规模汞矿、锑矿、铅锌矿，层控型铜矿斑岩型4个，层控1个金矿花岗岩-绿岩带型（玲珑、焦家）5）超大型矿床形成条件的主要观点（1）成矿因素的良好匹配（2）多重分异富集成矿（湖南柿竹园）四期千里山花岗岩侵入（3）成矿系统的复合与叠加（狮子山层控矽卡岩型铜-硫矿床）（4）特定的地球化学省：华南W、Sn背景高、华北Au、Mo高欧阳自远（1995）认为地球原始物质的不均一性是超大型矿床形成的物质基础。（5）全球背景说和全球事件说（元古代／燕山期）（6）根植于地幔的深位构造6）大型构造对超大型矿床的控制（略）7）超大型矿床成因及其与较小矿床的关系四、花岗岩与成矿讨论的深化1．概述1）研究历史国外水成/火成→鲍温实验（20年代）→里德（花岗岩化，50年代）→温克勒（变质岩熔融，60年代）→ISMA分类（70年代）→皮彻尔（与构造关系，80年代）→包体研究（90年代初期）→大陆动力学（壳幔交换与地壳演化，90年代末期）国内50年代：南大徐克勤80年代：三次国际会议，南京大学地质系、贵阳地化所，袁奎荣、刘家远90年代：南京大学地质系、中国地质大学、桂林冶金地质学院2）研究意义（1）地壳和地球演化/大陆动力学（理论）（2）矿产丰富（3）建筑材料（应用）2．花岗岩研究的几个主要方面1).花岗岩分类（1）物源：（ISAM、磁铁矿/钛铁矿）单一源混合源多元（源）物质混合长英质上地壳、基性下地壳、幔源基性物质（或陆壳、洋壳、地幔）（2）形成方式：熔融、交代改造、同熔、混合（3）构造背景：造山带、盆地、裂谷带（4）成分：QAPF2).花岗岩与构造英国皮彻尔、杨树峰、胡受奚3).花岗岩成因（1）结晶分异（鲍温）、重熔（Winkle）、同熔（徐克勤）、交代改造（里德）（2）交代改造→重熔→深熔/结晶分异→同熔（3）玄武岩浆的底侵作用（Underplating）（基性岩浆与老地壳岩石间的相互作用）①海西造山带；②安第斯山脉；③阿尔泰—兴蒙造山带、东南沿海4).花岗岩就位方式岩浆花岗岩（重熔）、构造伸展、断裂剪切、火山构造塌陷5).花岗岩类岩浆动力学6).花岗岩与地壳演化、增生（1）板块汇聚水平增生（2）岩浆底侵垂向增生（3）基性岩浆与老地壳之间的相互作用7).花岗岩研究与大陆动力学（1）花岗岩成因与大陆生长、结构；（2）花岗岩成因演化与大陆演化及壳幔相互作用空间热源（3）花岗岩浆上升迁移与大陆内部能量传递和物质调整（4）花岗岩体的定时、定位与大陆块体时空定位及运动学、动力学（5）花岗岩体变形—大陆地壳变形的一种应变标志体8).花岗岩中的岩石包体研究Didier、周新民、杜杨松等（1）花岗岩类型（2）形成机制（3）岩浆—成矿过程（4）中下地壳结构和性质（5）隐伏矿寻找9).花岗岩与成矿关系（1）花岗岩成因系列与成矿改造型：W、Sn、Nb、Ta、REE同熔型：Cu、Pb、Zn、Mo幔源型：陈毓川根据成因、物质来源、矿化组合，把南岭地区与花岗岩类有关的有色、稀有稀土金属矿床分成5个矿床成矿系列、6个矿床成矿亚系列和21个矿床式。（2）花岗岩成矿模式五层楼成矿模式典型矿床成矿模式（西华山、柿竹园大厂……）成矿区成矿模式（赣东北Cu、Pb、Zn、Nb(Au)城矿区）10).花岗岩的等级体制单元—超单元花岗岩类岩石谱系单位/同源性及演化序列岩石谱系单位的划分方案及与岩石地层单位的对应关系岩石谱系单位岩石地层单位高秉璋等1991皮切尔·科宾1972秘鲁海岸岩基贝尔曼·道奇1970内华达山脉岩基北美地层指南1983苏联1：5万区调规范1988正式单位超单元组合岩基段超岩套侵入杂岩巨序列（巨岩套）超群超单元超单元序列岩套侵入杂岩序列（岩套）群单元单元组岩簇（或岩谱）侵入组合群（杂岩组合）组侵入组合（系列）（侵入体）侵入杂岩（体）侵入体（群体）段非单正位侵入体式不义具的等单级位意岩浆杂岩五、火山作用及与成矿关系1．火山碎屑岩分类（火山碎屑岩结构类型）2．火山碎屑流与涌浪堆积分布模型3．塑性碎屑结构4．线环复合的火山构造带（火山-侵入杂岩带）5．三位一体的火山侵入杂岩6．火山岩系列与大地构造环境7．火山岩演化与深部过程8．火山活动旋回与地球演化节律9．火山岩中岩石包体研究10．火山喷发物理过程11．火山活动与地质灾害及环境和气候变化12．火山作用与油气聚集及内生成矿六、层控矿床理论的兴起1．概述1）层矿矿床概念与定义层控矿床是指矿体赋存于一定的地层层位中，矿体呈层状或基本上呈层状，包含一部分非层状矿体，但受一定地层层位限制的矿床。层控矿床的形成，一般经历了一个比较漫长而复杂的成矿演化过程。因而层控矿床往往是包含有多种不同时代、不同成因和不同矿物组合的多成矿阶段、多物质来源的多成因矿床。2）层矿矿床研究的意义（1）经济意义：层控铜50%，Pb、Zn90%以上，Au、Ag、Hg、Sb……（2）指导找矿；顺层找矿（3）矿床成因理论：突破了单一成矿作用的思想（4）可作为地层对比的辅助标志2．主要进展国外70~80年代系列专著，国内80年代专著—中科院地化所涂光炽、中国地质大学朱上庆1）层矿矿床地球化学17各矿种250个矿床地球化学工作2）层矿矿床地质学（1）层控矿床中的表生成矿作用和后生成矿作用（*层控矽卡岩）（2）层控矿床铜铅锌矿床主要类型及成矿模式（3）国内外主要层控（铜铅锌）矿床（4）中国层