成矿规律

第三节成矿规律研究成矿规律的概念矿床时间分布规律矿床空间分布规律成矿物质来源规律矿床共生规律成矿规律概念成矿规律是指对矿床形成和分布的时间、空间、物质来源及共生关系诸方面的高度概括和总结。成矿规律既是进行成矿分析的向导(基础)，又是成矿分析的结晶，它对预测找矿工作具有重要的指导作用。自从1892年法国的L.德洛内提出成矿规律的概念以后，В．И．斯米尔诺夫、Р．鲁蒂埃等人都从不同的方面进行了卓有成效的研究，形成了全球成矿规律、区域成矿规律、矿区成矿规律以及单矿种为主的专门性成矿规律等不同(一)矿床时间分布规律矿床在时间上的分布是不均匀的，某些矿种或矿床常在某一地区的某一地质时代内集中出现。例如世界上70%的金矿、62%的镍和钴、60%以上的铁矿形成于前寒武纪；80%的钨矿形成于中生代；世界上的盐类矿产主要形成于二叠纪等。矿产在时间分布上的不均匀性通常用划分成矿期的方式来表述：凡产生特定矿产组合的一段地质时期(代)就称之为成矿期。1.我国主要的成矿期划分成矿期是研究矿床在时间上的发展、演化和分布规律性的有效途径。地史中一定类型的矿床及其组合的出现往往和一定的大地构造发展阶段有关。据我国地壳发展的主要构造运动及成矿特征，将我国的成矿期划分为如下六个：1)前寒武纪成矿期,2)加里东成矿期，3)海西成矿期，4)印支成矿期，5)燕山成矿期，6)喜山成矿期前寒武纪成矿期早太古代成矿期(泰山期)(3800～2500Ma)：绿岩带及有关矿床；Fe、Au、Cu、P、滑石、菱镁矿、石墨、云母等。晚太古～早元古代成矿期(中条或吕梁期)(2500～１８００Ma)：Cr、Ni、Pt、Fe－Ti、金刚石、铜铅锌硫化物、稀土、硼、滑石、菱镁矿、云母等。(3)中—晚元古代成矿期(1800～600Ma)：Fe、Cu、P、石棉、石墨等矿产，在北方产于长城、蓟县、青白口系地层中，在南方则产于板溪群、会理群、昆阳群、神农架群、南沱砂岩层及相应地层中。加里东成矿期此时我国地壳进入了一个新的发展阶段，华北、西南进入相对稳定的地台时期，矿产以产在浅海地带和古陆边缘海进层序底部的Fe、Mn、P、U等外生矿床为主，如宣龙式铁矿、瓦房子锰矿、湘潭式锰矿、昆阳式和襄阳式磷矿等。中期海浸范围扩大，普遍出现大量钙质沉积，形成灰岩白云岩矿床。晚期在海退环境下形成泻湖相石膏和盐类矿床。祁连山、龙门山、南岭以地槽演化为特点，矿产为内生的Cr、Ni、Fe、Cu、石棉，如镜铁山铁矿床，白银厂黄铁矿型铜矿床等。海西成矿期与加里东期相似。我国东部处在地台阶段，以稳定的浅海相、海陆交互相、泻湖相及陆相沉积为主，相应形成一系列重要的外生矿产，如南方泥盆纪的宁乡式铁矿、二叠纪的泻湖期相Mn、Fe煤等矿床，北方石炭、二叠纪的铁、Al、煤、粘土矿等矿产；我国西北部地区仍处于地槽发展阶段，以内生金属矿产为主，有秦岭和内蒙的铬、镍矿床；内蒙白云鄂博式稀土—铁矿床，阿尔秦、天山地区的稀有金属伟晶岩矿产，与花岗岩有关的W、Sn、Pb、Zn，南祁连的有色金属，川滇等地的Cu、Pb、Zn以及力马河Cu－Ni硫化物矿床。印支成矿期印支运动结束了我国大部分地区的海侵状态，使之上升为陆地，出现一系列内陆盆地，形成许多重要的外生矿床，有铜、石膏、盐类、石油、油页岩等。西部地区尚有三江地槽褶皱系，松潘—甘孜地槽褶皱系、秦岭地槽褶皱系及海南岛地槽褶皱系，其中形成众多的内生矿床，如Fe、Cu、Cr、Ni、稀有金属、云母、石棉等。燕山成矿期燕山运动是我国最重要的内生成矿期。此时我国西部地区大都结束了地槽阶段，进入地台发展阶段。东部地台区进入地洼阶段，构造活动、岩浆活动和火山活动相当强烈，出现多期岩浆活动和火山喷溢，造成丰富多样的内生矿床。岩浆活动以酸性、中酸性岩浆侵入和喷溢为特征，早期以广泛分布的大规模岩浆活动为代表，形成一系列W、Sn、Mo、Bi、Fe、Cu、Pb、Zn矿床，晚期以广泛分布的小规模岩浆活动为代表，形成一系列重要的Fe、Pb、Zn、Hg、Sb、Au、稀有金属、萤石、胆矾石等矿床。喜马拉雅山地区及台湾仍处在地槽发展时期，有超基性、基性岩浆活动，伴随有Cr、Ni、Cu、Pb、Ag等矿床。本期外生矿床不及内生矿床重要，在小型内陆盆地中有Fe、Cu、U、煤、盐类、油页岩等矿床产出。喜山成矿期此期我国东部各个地洼区的发展均进入了余动期，构造活动较弱。但台湾地槽和喜马拉雅地槽仍在强烈活动，产出有伴随基性—超基性岩浆活动的Cr－Pt矿床(西藏)、Cu－Ni矿床及火山岩中的Cu、Au矿床(台湾)等以及Pb、Zn、S矿床(新疆西南部)。本期内生矿产虽较局限，但外生矿产比较发育，以风化淋滤和沉积矿床为主，主要的有塔里木盆地和柴达木盆地边缘地带的层状铜矿床，各地的砂金、砂锡矿床，风化淋滤型镍矿，风化壳型铝土矿，西北许多地区的硼矿和盐类矿床，西南地区的钾盐和岩盐以及第三纪的煤炭和石油等。总体上，我国各类矿床在时间上分布很不均匀。我国铁、金矿产在地史发展的早期比较富集，Hg,Sb,As,稀有金属在晚期相对集中。我国地壳演化早期，成矿作用比较简单；随着时间的推移，地壳加厚，岩浆活动、火山作用、沉积变质作用的多次重演，大气中游离氧增多，生物的出现和大量繁殖，成矿作用愈来愈复杂，到中、新生代达到最高峰。2根据构造作用、岩浆作用、沉积作用和成矿作用的一系列特征，Г．А．特瓦尔奇列利哲将全球分为七个最主要的成矿期(P70表)。3.多旋回性继承性长期性方向性1)成矿的多旋回(多阶段)性成矿的多旋回性，指的是在地壳发展过程中，相同的矿床类型或类似的矿产组合在前后构造旋回中周期性地重复出现的规律性。成矿的多旋回与大地构造演化的多旋回相对应，并受其制约，是后者特殊的物质体现。一般来说，地槽构造活动比较强烈，具有多旋回造山运动，多旋回发展表现十分突出，特别是在优地槽中，与多旋回造山运动紧密伴随的还有多旋回的沉积作用、多旋回的岩浆活动、多旋回的变质作用以及多旋回的成矿作用。我国天山、祁连、秦岭和唐古拉等地槽褶皱带多旋回发展很是典型，国外一些著名的地槽系，如阿帕拉契、科迪勒拉、乌拉尔、高加索、塔斯满等，也都有同样的特点。1—细碧角斑岩和辉绿岩及与其有成因关系的黄铁矿型矿床带；2—早期阶段橄榄岩和辉长岩及与其有成因关系的岩浆型铬铁矿矿床和钛铁矿矿床带；3—中阶段花岗岩类侵入体及与其有成因关系的岩浆期后成矿带；4—晚阶段小侵入体及与其有成因关系的热液矿床带高加索地槽地质演化、岩浆活动和成矿作用略图(据В．И．斯米尔诺夫，1976)2)成矿的继承性：指的是区域内同一成矿元素或一组成矿元素，在不同时代以相同或不同形式相继成矿的规律性。成矿继承性的具体表现是在某一特定的地球化学区内，在各种地质作用下，一些成矿元素以相同或不同的矿床类型辗转成矿、自成系统。如湘西、山东的原生金和沙金。由成矿的继承性，启示我们在预测找矿时应注意矿床类型可随不同时期成矿条件的变化而变化，特别是在地质作用复杂、某种矿化较强的地区，不能死守一个类型。要注意同一矿种、多种类型继承性共存的可能性。据此可顺藤摸瓜，努力发现新的成矿层位和新的矿床类型。3)成矿的长期性已为大量的地质事实所证实，具(1)许多矿种或成矿元素是在长期的地质演化过程中逐步富集成矿的。例如山东招掖地区金矿的形成史长达十几亿年，太古代海底火山喷发形成富金的蓬夼组含铁镁硅酸盐建造，平均含金0.07×10-6，成为本区金成矿的初始矿源层；元古代的区域变质作用中，胶东群遭受褶皱、变形、变质及部分混合岩化，金进一步活化迁移；进入中生代，随着构造、岩浆活动，混合花岗岩部分重熔，金再次活化迁移，集中至重熔花岗岩的边缘及断裂中形成含金石英脉型和破碎带蚀变岩型矿床。(2)与花岗岩有关的矿床的形成时间，也常常可延续很长时间，相对造山运动长得多。例如华南燕山期花岗岩的成矿史表明：在160～185Ma，形成漂塘、西华山、大吉山、瑶岗仙等岩体，以及大量黑钨石英脉、矽卡岩型白钨矿床及稀土矿床；90～110Ma，形成大厂，个旧、德兴等岩体，主要形成锡石硫化物和多金属矿床。可见华南钨锡花岗岩的成矿史是较长的，成矿演化也是长期的，在每一期岩浆演化和成矿演化中，大量工业矿化总是与较晚期花岗岩有关。4)成矿演化的方向性是指成矿特征随时间的变化以一定的趋势向前发展的不可逆性。上述成矿演化虽然具有多旋回性和继承性，但并不是相同的重现，而是一螺旋式发展，具体表现为下述四方面：(1)在地壳的演化中，地槽的面积逐渐缩小，但成矿作用的规模并没有相应缩小，反而随着时间的推移，还有增大趋势。从太古代至元古代，从早里菲至晚里菲，从加里东至海西，矿化强度都是由弱到强，弱强交替。欧洲和亚洲海西期金属成矿省广泛发育，非、美、澳三洲也有部分发育，环太平洋构造带和特提斯构造带则中、新生代成矿期广泛发育。(2)每一时代地槽系的发展，开始是亲玄武岩类矿化占优势，晚期是亲花岗岩类矿化占优势。这种成矿演化的方向性是由岩浆活动演化的方向性所决定的。但地洼区的岩浆演化顺序在大多数情况下和地槽区相反，一般趋势是由酸到基，并控制了相应的成矿演化的方向；(3)在继承性成矿中同一种元素的成矿特点随时间演化而有所变化，亦表现了成矿演化的方向性。例如SiO2，太古代时主要形成火山沉积型碧玉矿床；古生代则主要形成化学沉积型燧石矿床；到新生代则由生物作用而形成硅藻土；又如铁的成矿，20Ga前以条带状含铁石英岩为主；20Ga年后，以鲕状赤铁矿为主；到中生代则以菱铁矿为主；4)在地史演化中不同元素成矿演化的方向性：表现在亲铁元素一般倾向早期富集，而亲硫元素以晚期富集为特征(表)。(二)矿床在空间上也主要表现为不均匀分布，具体体现为丛聚性分布、带状分布等但在特殊的地质条件下，也可表现出均匀分布特征，即在空间上的等距性分布。1矿床的丛聚性分布是指矿床在平面的分布上往往在一定范围内集中出现，构成矿化集中区或特定的成矿区域的现象1)矿化集中区是指在一个不太大的范围内，某些矿产或成矿组合特别丰富，形成具有一套固定的标型矿产或矿床组合的地区。。如我国南岭地区是钨、锡、稀有、稀土的矿化集中区、川南滇北是铁铜的矿化集中区、湘黔交界地区是汞锑的矿化集中区、长江中下游地区是铜铁矿化集中区、鞍本、冀东是铁的矿化集中区、辽西冀北是钼和铅锌的矿化集中区、胶东半岛是金的矿化集中区、东秦岭是Mo和Au的矿化集中区、邯邢、莱芜是铁的矿化集中区等。国外，如美国上湖地区的铁、亚利桑那的铜、密西西比的铅锌、克莱麦克斯的钼；苏联乌拉尔土尔盖的Fe、Cu、库尔斯克的Fe、科拉半岛的磷—稀土；南非阿扎尼亚的Au、Pt、Cr、金刚石等。矿化集中区内的矿床特点首先表现在矿床数量多、规模大，特别是有大型、超大型矿床的存在。如我国鞍本地区在100×10Km2范围内发育有700余个铁矿床、总储量达5×109t以上。另外，矿种可以是单矿种，也可以是多矿种，矿床成因可以是同期多成因。也可以是多期多成因，矿化集中区的形成原因推测与地壳和上地幔中元素分布不均匀性有关，与地质经历复杂、保存条件良好及矿源层的存在有关。矿化集中区的认识及研究意义在于指导“就矿找矿”工作的开展。长期以来我国地勘工作者进行的行之有效的“就矿找矿”工作的理论依据就是矿化集中区的存在的这一自然现象。2)成矿区域成矿区域是指某种或某些矿床类型相对比较发育、地质发展历史相近，成矿作用上具有一定的共性的地区。成矿区域的范围常与一定的大地构造单元、一定的构造—岩浆带或一定的构造—岩相带相符合。在一定的构造—岩浆带中常产出某些内生矿床，在一定的构造—岩相带中常赋存某些外生矿床或变质矿床。成矿区域还和区域地球化学场有着密切的联系，地壳中矿产的不均匀分布主要是由于元素的不均匀分布造成的。因此，一定的成矿区域也都有着自己的区域地球化学场特征。成矿区域是人们为了研究矿产空间分布规律，进行成矿区划，从有关矿产的区域性分布特征入手，结合区域内构造、地球化学场特征而划分、总结的。不同的大地构造成矿分析学派都按照各自的观点对世界及我国成矿区进行了划分，如地质力学成矿分析学派把我国的主要成矿区域划分为纬向构造体系控制的成矿带、新华夏系控制