区域地质构造特征及矿床类型

区域矿产分布特征及矿床类型划分~

一、北山地区
（一）金属矿床（点）
北山地区横跨西伯利亚、哈萨克斯坦－北山和塔里木三大古板块，区内构造形迹复杂、各时代地层发育齐全、岩浆岩类型繁多、变质岩出露广泛、成矿地质环境优越和金属（或非金属）矿床（点）星罗棋布。从现有的资料和数据看，北山地区的金属矿产主要以金、铁和铜为主，次为铅－锌－银、稀有金属、钨和钼等多金属矿产。非金属矿产以萤石和煤为主，次为磷和菱镁矿。新中国成立以来，地质工作者通过对金、铁、铜、铜－镍、钨、钼、铅－锌－银、稀有金属、钒、磷、煤、萤石和菱镁矿等20多种矿产的勘查与评价，先后发现各类金属矿床93处，其中大型矿床2处和中小型矿床91处。统计数据显示，具有重要工业价值的矿种主要有：①金矿床29处，其中代表性矿床为小西弓、南金山、马庄山、金窝子和照壁山；②铜矿床3处，代表性矿床有公婆泉、白山堂和辉铜山；③铜－镍矿床2处，代表性矿床有葫芦；④铅－锌－银矿床4处，代表性矿床为花牛山；⑤稀有金属矿床2处，代表性矿床为七一山；⑥钨矿床4处，代表性矿床有红尖兵山和鹰咀红山；⑦铁矿床30处，代表性矿床为黑鹰山、狼娃山、跃进山和碧玉山；⑧钒－磷－铀矿床2处，代表性矿床为方山口；⑨钼矿床3处，代表性矿床为流沙山和花黑滩。需要提及的是，尽管本区在各类矿产勘查方面取得了可喜成果，但是也存在诸多问题，主要表现在两个方面，其一，各矿产地的勘查程度较低：在所收集的各类地质报告中，多为普查地质报告。从各类金属矿床的金属储量级别来看，除少部分为工业级储量外，大部分为地质储量和远景储量。在矿产储量勘查程度上，普查级约占 90%，探矿深度一般在300m 以内，大都为普查钻孔，其深部和外围尚存在有较大的找矿空间；其二，勘查手段落后：金、铜和铜－镍矿床勘查工作基本采用20世纪60年代或70年代的技术方法，钻探设备陈旧落后、效率低、成本高，资料数据可靠性差。考虑到上述两方面情况，我们认为现有矿产地深部及其外围和延伸部位的找矿预测应是本区矿产资源调查和评价工作的重要组成部分；同时，也是在短时间内实现本区找矿突破的关键所在。
（二）找矿预查区
除上述已发现的93处矿产地外，近3年来，我们与内蒙古地质调查院科研人员密切配合，通过系统的野外地质调查和详细的室内研究工作，先后在内蒙古北山和甘肃北山地区发现和圈定金、铜和钼矿预查区3处，其中找矿前景极佳的金矿预查区为甘肃金塔县百莲图，钼铜矿预查区为内蒙古额济纳旗额勒根乌兰乌拉，铜矿预查区为内蒙古额济纳旗青山。在本报告的第四章中将对这些预查区进行详细介绍。
（三）成矿区（带）划分及主要地质特征
根据上一轮矿产地质调查工作，北山地区共划分出了Ⅲ级成矿带3个，Ⅵ级成矿带8个，Ⅴ级成矿带、成矿区、矿田或预查区32个，成矿带的划分依据及其主要特征详见聂凤军等《北山地区金属矿床成矿规律及找矿方向》（2002b），在此不再赘述。
二、阿拉善地区
（一）区域矿产分布特征
阿拉善地区地处塔里木和华北陆台的交汇部位，位于天山－兴安成矿域的中部。通过广大地质工作者半个多世纪的地质找矿工作，先后在阿拉善地区发现了一大批矿产地，主要有煤、盐湖、芒硝、铁、金、磷、石灰岩、石膏、膨润土、滑石、饰面花岗岩等；其中大型2处，中型5处，小型8处，矿点几十处。另外，百余处地球化学异常和更多的找矿信息尚有待于进一步查证。上述地质特征表明，阿拉善地区存在巨大的找矿潜力，并为今后寻找大型矿床提供了导向和目标。在这些已经发现的矿产地中，金属矿产以铁、金、铜、稀有金属、铬和铂为主，共计有大型矿床1处，中型矿床3处，小型矿床9处，矿点9处，预查区2处（表1-4-1），其中①铁矿床（点）12处，代表性矿床有叠布斯格、卡休他他和查汉陶勒盖；②金矿床（点）6处，代表型金矿床有朱拉扎嘎、查干楚鲁和呼伦西白；③铜多金属矿床（点）2处，代表性矿床（点）有脑木洪和珠斯楞海尔罕；④稀有金属矿床2处，代表性矿床有桃花拉山和其格特敖包；⑤铬矿点1处，即小松山；⑥铂矿点1处，即阿拉坦敖包。
尽管阿拉善地区在找矿方面取得了不少成果，但是与邻区相比，无论在矿床（点）发现的数量上，还是在规模上都存在较明显的差距。总体来说，本区成矿条件优越，找矿潜力巨大，但工作程度低。近年来，内蒙古国土资源勘查院和内蒙古地质调查院分别在珠斯楞海尔罕、查干楚鲁和巴音高勒等地发现了较好的铜和金矿化带就是很好的例证。阿拉善地区内各地段均显示出巨大的金属矿床找矿前景，一些生产矿山外围和深部亦有找到隐伏金属矿体的可能。
表1-4-1 阿拉善地区主要金属矿床（点）一览表


（二）成矿区（带）划分及主要地质特征
1.划分的原则与依据
如前所述，阿拉善地区是一个以铁和金为主，同时又兼具铜、稀有金属、铬和铂的重要成矿区。各类金属矿床（点）大多集中产在一个有限的空间范围内，局部地段，它们彼此相连，形成更大规模的矿化集中区或带。初步研究结果表明，该区无论在铁和金矿床方面，还是在铜、稀有金属、铬和铂矿床上均具有巨大的成矿潜力和良好的找矿远景。如何根据区域成矿条件、成矿规律和找矿标志，对本区金属矿床（点）进行较为准确的区带划分，不仅是当前成矿预测和找矿勘查工作部署的当务之急，更是进行综合性矿产资源调查与评价的重要手段之一。
为了更好地和更准确地进行成矿预测，我们在划分成矿区带时所遵循的原则主要有以下几点：①金属矿床（点）所处的大地构造环境相同，区域地壳演化和成矿作用过程一致；②容矿围岩（沉积岩、变质岩或岩浆岩）在时空分布上的一致性或相似性；③区域性构造与控矿构造内在联系的一致性；④区域性岩浆活动与成矿作用内在联系的一致性；⑤区域性成矿体系与单个金属矿床成矿过程的统一性、相似性或一致性。另外，划分成矿区带的主要依据有：①金属矿床（点）主要地质特征及分布范围；②主要控矿因素（地层层序、沉积岩建造，岩浆岩发育程度、火山岩分布范围、变质岩变质级序和断裂构造型式）；③不同大地构造单元地质特点和分布范围及其与金属矿床（点）的关系；④地球物理场、地球化学场和遥感影像特征及其与金属矿床（点）的空间对应关系。
2.成矿带（区）的划分
根据上述成矿带（区）的划分原则和依据，并且按照原地质矿产部部关于《固体矿产成矿预测基本要求》（试行稿）分级定名参考意见，将阿拉善地区看作为兴蒙成矿带（Ⅱ级）的一个Ⅲ级成矿带，那么其下依次可划分出4个Ⅳ级成矿区。它们分别是：①叠布斯格－苏海图沉积变质型铁矿带；②扎木敖－巴音诺尔公－叠布斯格金－铁－铜－钨成矿带；③乌力吉铁铜金成矿带；④雅干铜金成矿带（图1-4-1）。

图1-4-1 阿拉善地区成矿区带划分简图

（图中其它代号的含义请见图1-3-2）
3.成矿带基本地质特征
（1）叠布斯格－苏海图沉积变质型铁矿带（Ⅳ－1）
该成矿带位于阿拉善Ⅲ级成矿带的东南部，呈北东向展布，整个矿带长约250km，宽约100km，面积约2.5万km2。鉴于该矿带中的沉积变质型铁矿床均产于太古宙－古元古代的中深变质岩地层中，因此该矿带分布范围与这些中深变质岩的出露范围一致。这些太古宙－古元古代的中深变质岩也是阿拉善地块的最古老岩石，构成了阿拉善地块的基底。尽管该区各类岩体（层）曾遭受到过后期多期的构造－岩浆活动的影响，并为古生代和中新生代的沉积岩所覆盖，但是这些产于古老变质岩中的铁矿床基本未受到明显影响。迄今为止，已在该成矿带发现了包括叠布斯格、宽湾井、克林哈达、查汉陶勒盖和敖伦布鲁格86异常等一批中小型铁矿床和一大批铁矿点和异常带。需要指出的是，已发现的铁矿床（点）主要集中产出在该矿带的北部。相比之下，南带也有大面积出露的太古宙变质岩，因此在南带寻找沉积变质型铁矿床也是大有希望的。
（2）扎木敖－巴音诺尔公－叠布斯格金－铁－铜－钨成矿带（Ⅳ－2）
该成矿带紧靠阿拉善北缘断裂带南侧，呈北东向分布，整个矿带长500km，宽80～100km，面积5万km2。该矿带位于阿拉善地块的边缘，出露的地层有太古宙－古元古代的中深变质岩、中新元古代浅变质碎屑岩、古生代和中新生代火山－沉积岩。该带岩浆活动十分频繁，从太古宙到燕山期岩浆岩分布广泛，尤以海西晚期岩浆岩最为发育。成矿带内的绝大多数的铁、金、铜和钨等矿化都与这些岩浆岩关系密切。迄今为止，在该成矿带上已经发现了朱拉扎嘎大型金矿床、卡休他他中型铁－金－钴矿床、芦草井小型铁矿床和脑木洪小型铜矿床以及一些铁、金、铜和钨的矿点和矿化点。由于该成矿带地处阿拉善地块的陆缘，多期次的构造－岩浆活动造就了其优越的成矿环境。尽管已经发现了不少铁、金、铜和钨矿床（点），但是与该带的分布范围相比，找矿潜力依然巨大，是找矿突破的首选地区。
（3）乌力吉铁铜金成矿带（Ⅳ－3）
该成矿带位于恩格尔乌苏断裂和阿拉善北缘断裂带之间，整个成矿带长170km，宽50～70km，面积1.2万km2。成矿带内出露的地层主要为上古生界的一套火山碎屑岩与正常的沉积岩，主要岩浆岩为海西期花岗岩类侵入岩。在该矿带上，已经发现了查干楚鲁和巴彦高勒金矿点或预查区以及一些铜和铁铜矿（化）点。尽管迄今为止，在该矿带范围内尚未发现具有工业价值的金属矿床，但是鉴于其所处的独特的构造环境，因此在该区寻找与岛弧有关的斑岩型铜金矿床的潜力是较大的。
（4）雅干铜金成矿带（Ⅳ－4）
该成矿带位于恩格尔乌苏断裂与雅干断裂之间，整个矿带长110km，宽30～50km，分布面积5500km2。成矿带范围内出露的主要地层为上古生界的碳酸盐－碎屑沉积岩以及少量元古宙沉积岩，岩浆岩主要为海西期中酸性侵入岩类，局部地段见有加里东期与印支期侵入岩。该区矿床（点）较少，到目前为止，仅发现有拐子湖铁矿点、呼伦西白金矿点和珠斯楞海尔罕铜－金矿预查区。值得一提的是，尽管珠斯楞海尔罕铜－金矿预查区产出有斑岩型铜－金矿化体，但是由于工作量投入有限，因此，对其矿化特点及控矿因素还知之甚少，加大该预查区地质工作的投入，实现找矿突破是大有希望的。
三、金属矿床（点）类型划分
阿拉善地区金属矿床（点）以铁、金、铜、稀有金属、铬和铂为主，并且以矿床类型繁多、成矿时代相对集中和容矿围岩复杂为特点。除了沉积型和沉积变质型铁矿以及砂铂矿外，绝大多数金属矿床（点）与海西期岩浆岩具有密切的时空分布关系，暗示了海西期构造－岩浆活动与金属成矿作用的成因联系。鉴于本区金属矿床（点）的研究程度较低，对不同金属矿产的矿床类型划分方案也存在较大差别，因此，这里尚不能对本区的金属矿产进行统一分类，而是按照矿种的不同进行矿床分类。下面对这些主要矿产的矿床类型进行简要介绍。
（一）铁矿床
铁矿床是本区最重要的金属矿产之一，已经发现中型铁矿床2处，小型铁矿床7处（表1-4-1）。按照成因类型可将其划分为沉积变质型、矽卡岩型、热液充填型和沉积型4种类型，其中沉积变质型铁矿和矽卡岩型铁矿床以规模最大和品位高为特点。
1.沉积变质型铁矿床
沉积变质型铁矿床主要分布在阿拉善左旗叠布斯格至查汉陶勒盖一带。成矿时代为前长城纪，铁矿床赋存在太古宙叠布斯格组角闪斜长片麻岩和含铁石英岩中，代表性铁矿床（点）有：叠布斯格、宽湾井、克林哈达、查汉陶勒盖和敖伦布鲁格86异常（表1-4-1，表1-4-2）。
2.矽卡岩型铁矿床
该类型铁矿床的成矿作用与海西期辉长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩类岩浆活动有关。该类型矿床以矿石品位富、伴生有益组分多和储量较大为特点。代表性矿床（点）有卡休他他、克布勒和沙拉西别等。
表1-4-2 阿拉善地区主要金属矿床（点）的简要地质特征


续表


续表


3.热液充填型铁矿床
主要分布在阿拉善地块，其成矿作用与海西期岩浆活动有关。代表性矿床点有阎地图拉和芦草井。
4.沉积型铁矿床
该类型矿床以产出规模较小和分布零星为特点，与石炭系沉积岩具密切空间分布关系。代表性矿点有拐子湖和道玉济敖包。
（二）金矿床
本区金矿床（点）分布广泛，除了20世纪末在阿拉善左旗发现的朱拉扎嘎金矿床为大型规模外，其它均为矿点或预查区，共有大型金矿床1处，矿点（包括预查区）5处，伴生金矿床（卡休他他）1处。本区金矿床类型较多，主要有：①与浅变质碎屑岩有关的金矿床，如朱拉扎嘎金矿床；②与次火山岩有关的金矿床，如查干楚鲁金矿预查区；③与矽卡岩有关的金矿床，如巴彦高勒和卡休他他；④石英脉型金矿床，如呼伦西白。尽管这些金矿床的赋矿围岩不同，但是这些金矿床的成矿作用均与海西晚期中酸性岩浆活动有关。
（三）铜矿床
迄今为止，在该区仅发现脑木洪和珠斯楞海尔罕2处铜矿点或预查区，矿床类型分别属于矽卡岩型和斑岩型，其成矿作用与海西期的中酸性岩浆活动有关。
（四）稀有多金属矿床
尽管矿床（点）数量不多，但是它们的产出规模比较大，包括1个中型矿床、1个小型矿床和1个矿点，其中桃花拉山铌矿床产于前寒武系碳酸岩中，与海底火山活动有关。相比之下，其格特敖包稀有金属矿床成矿作用则与碱性花岗岩类岩浆活动有关，矿化主要沿碱性花岗岩与碳酸盐接触蚀变带分布。
（五）铬铁矿床
迄今为止，仅发现有1处与超镁铁质岩有关的铬铁矿床－阿拉善左旗小松山矿床，鉴于矿床铬含量较低，因此，此矿床尚不具有任何工业价值。
（六）铂矿床
目前所发现的2处铂矿点均分布在阿拉善右旗阿拉腾敖包附近，属于砂矿，矿体在第四系冲、洪积物和砂砾石层中产出。
上述各代表性金属矿床（点）的主要地质特征见表1-4-2。

(一)南美洲
1.哥伦比亚祖母绿矿区
哥伦比亚祖母绿形成于东科迪勒拉山脉附近及其延伸山脉边缘的狭窄区域,与白垩纪时期的沉积作用有关。东部的祖母绿矿区有高加拉、契沃尔和玛卡纳尔,西部的祖母绿矿区有木佐、科斯丘兹、拉帕尔马—亚科皮和马里皮(图3-24)。

图3-24 哥伦比亚主要祖母绿矿区分布地质图

哥伦比亚祖母绿矿区的成因在20世纪便引起争议。矿体赋存于白垩纪早期的黑色页岩中(图3-25),祖母绿与碳酸盐矿物、黄铁矿等矿物共生。地质学家认为,该类矿床与火山活动无关。同位素组成表明祖母绿中结构水和氧与盆地卤水有关,铍、铬和钒元素与黑色页岩有关。

图3-25 哥伦比亚东科迪勒拉山脉黑色页岩中的祖母绿矿脉

综上,哥伦比亚祖母绿的典型特征是盆地中的卤水与含沥青的黑色页岩相互作用,含有祖母绿的矿脉穿插于黑色页岩岩层内,且与角砾岩和钠长岩有关。后期的热水溶液捕获了黑色页岩中的铍、铬和钒等元素。
含祖母绿的矿脉分布于黑色页岩中,祖母绿在晶簇中与碳酸盐矿物、钠长石和黄铁矿等共生(图3-26)。超过10cm的祖母绿晶体存在于角砾岩的晶簇和黑色页岩的裂隙中。
2.巴西祖母绿矿区
与哥伦比亚东科迪勒拉山脉的祖母绿不同的是,大部分巴西祖母绿矿区(图3-27)的形成与伟晶岩和超基性岩的相互作用有关。大部分巴西祖母绿矿区与伟晶岩相关,但也有例外。例如,戈亚斯州的圣特雷济尼亚矿区没有发现伟晶岩,但是在其附近存在花岗岩体。

图3-26 黑色页岩中含祖母绿的矿脉示意图


图3-27 巴西与哥伦比亚主要祖母绿矿区分布图

巴西祖母绿的矿区主要有戈亚斯州的圣特雷济尼亚—迪戈亚斯;巴伊亚州的卡纳伊巴、索科托和萨利宁哈;米纳斯吉拉斯州的伊塔比拉、贝尔蒙特、皮特亚斯、罗恰和卡帕依拉那。图3-28是米纳斯吉拉斯祖母绿矿外观图。
目前,巴西正在开采的具有经济价值的祖母绿矿床有四个:卡纳伊巴(巴伊亚州);索科托(巴伊亚州);圣特雷济尼亚—迪戈亚斯(戈亚斯州);贝尔蒙特(米纳斯吉拉斯州)。
卡纳伊巴(图3-29)和索科托祖母绿矿床与元古宙的浅色花岗岩体有关,它们穿插到塞拉—达雅科比纳火山沉积岩系和较老的片麻岩—混合岩质太古宙基底中。卡纳伊巴矿区位于花岗岩周围,祖母绿成矿与伟晶岩有关。索科托矿区位于砍普福莫苏花岗岩北部的蛇纹岩中,蛇纹岩分布于太古宙基底的岩层中。超基性岩层中含有粗粒钠长伟晶岩脉和电气石伟晶岩脉。

图3-28 巴西米纳斯吉拉斯祖母绿矿区外观


图3-29 巴西卡纳伊巴祖母绿矿脉外观图

圣特雷济尼亚矿区位于克里沙斯绿岩带的北部,由片岩和基性—超基性岩夹层的石英岩与酸性岩的岩层组成,属于皮拉尔—迪戈亚斯群与乌鲁苏阿努造山运动期间的产物。区域变质作用和变形作用产生了南北向的褶皱,形成了滑石—绿泥石—碳酸盐片岩、石英—绢云母片岩、硅化灰岩、铁质石英岩。该矿没有伟晶岩类岩脉,祖母绿在各种黑云母片岩中成矿,是交代作用的产物。该区受过强烈的切向应力作用和变形作用(图3-30)。
贝尔蒙特矿区(图3-31)位于太古宙片麻岩与强烈变形的花岗岩之间的接触带上。该矿区元古宇的基性岩经变质作用成为黑云母片岩、滑石—绿泥石片岩。其中有许多伟晶岩脉穿插,伟晶岩脉集中产于变形花岗岩和片岩之间,祖母绿赋存在伟晶岩脉或绿泥石片岩和金云母片岩有关的交代带中。

图3-30 巴西圣特雷济尼亚矿区祖母绿赋存于金云母片岩和碳酸盐—滑石片岩中


图3-31 巴西米纳斯吉拉斯州贝尔蒙特祖母绿矿

(二)亚洲
1.阿富汗祖母绿矿区
潘杰希尔谷地的祖母绿矿脉赋存于岩层中,岩层包括4亿年前志留纪—泥盆纪时期形成的变质灰岩、钙质板岩、千枚岩、云母片岩等。祖母绿零星分布在石英—白云石—黄铁矿脉内,矿脉的最大宽度为15cm。该矿区祖母绿矿被认为是热液成因,由沿着矿脉的溶液和围岩的反应生成。
2.巴基斯坦祖母绿矿区
巴基斯坦质量最好的祖母绿来自斯瓦特河谷(图3-32),位于巴基斯坦西北边境省白沙瓦东北部200km处。巴基斯坦和阿富汗两地的祖母绿都出现在一个被称为印巴板块的科希斯坦弧序列碰撞缝合带内。

图3-32 巴基斯坦斯瓦特山谷祖母绿矿区

斯瓦特祖母绿赋存于碳酸盐—滑石片岩和石英脉中(图3-33),周围没有发现伟晶岩。矿区位于区域变质的构造混合带内,矿体主要呈结核状和脉状。祖母绿中钒、铬致色元素来源于母岩的滑石片岩和铬云母层,但铍元素的来源未知。
3.俄罗斯乌拉尔山脉祖母绿矿区
俄罗斯乌拉尔山脉祖母绿矿区位于斯维尔德洛夫斯克州(原叶卡捷琳堡)东北处。该祖母绿矿床的形成与伟晶岩、黑云母—金云母片岩、绿泥石—阳起石片岩、滑石片岩有关。其中含祖母绿的母岩为黑云母—金云母片岩。
马雷舍瓦祖母绿矿点是该地区典型与花岗岩侵入体有关的祖母绿矿床。侵入岩石的类型是花岗岩、云英岩、伟晶岩和石英矿脉。矿体主要呈透镜体状和不规则形态,分布于片岩中(图3-34)。据研究铍元素主要来源于绿柱石、长石、云母和硅铍石的分解,铬来自基性岩。

图3-33 巴基斯坦祖母绿赋存于碳酸盐—滑石片岩和石英透镜体中


图3-34 俄罗斯乌拉尔山脉祖母绿赋存于云母片岩中

4.中国祖母绿矿区
中国的祖母绿矿床主要位于新疆和云南。
新疆的祖母绿(图3-35)矿床位于新疆西部的塔什库尔干地区,距离中国与巴基斯坦北部边界120km。祖母绿赋存于石英岩脉或碳酸盐岩脉中,其围岩为沉积岩。
云南麻栗坡祖母绿矿区出露的地层为寒武系的变质岩。变质岩层中含有中生代形成的花岗岩体和伟晶岩脉,祖母绿晶体多产于伟晶岩脉的膨大部分,该部位祖母绿晶体粒度大、透明高、颜色较好,多产出宝石级晶体(图3-36)。部分祖母绿产于云英岩中,祖母绿晶体形态较好,共生矿物有石英、萤石、电气石、白云母、方解石、白钨矿和锡石等。

图3-35 新疆祖母绿晶体和围岩


图3-36 云南祖母绿晶体和围岩

(三)非洲
1.赞比亚祖母绿矿区
赞比亚祖母绿矿区位于铜带省恩多拉郊区,这个区域毗邻卡福布地区。该区域的地质背景较为复杂,祖母绿矿赋存于基性岩中,上覆花岗片麻岩,基性岩的组成包括滑石—绿泥石—阳起石片岩和磁铁矿片岩(图3-37)。
卡福布区域(图3-38)存在含铍的伟晶岩和热液矿脉,这个区域与富铬的基性岩重叠,形成时间为距今大概4.5亿年。
卡福布区域母岩——基性岩的性质可能因为有热液流入发生了改变,流体中含有硅、硼、钾、氟和其他微量元素。从地质意义上分析,形成祖母绿的含铍流体或溶液存在暗示了附近可能存在花岗岩体。流体包体的研究和区域地质特征显示,祖母绿成矿温度为360~390℃,压力为400~450百万Pa。

图3-37 赞比亚祖母绿矿脉


图3-38 赞比亚卡福布祖母绿矿区分布图

2.津巴布韦祖母绿矿区
津巴布韦桑达瓦纳祖母绿矿形成于太古宙,位于津巴布韦姆韦扎绿岩带的南部,靠近林波波河移动带的北部。姆韦扎绿岩带由一系列强烈变形、变质的超基性—基性火山岩和变质沉积岩组成,该绿岩带包括大量相对小的伟晶岩体,祖母绿集中分布在这些伟晶岩和超基性—基性岩的接触带中(图3-39)。

图3-39 津巴布韦桑达瓦纳矿区祖母绿矿脉

26亿年前,在桑达瓦纳区域发生了重要的地质事件:津巴布韦北部隆起的同时,南部的姆韦扎绿岩带形成了一系列剪切带。区域内岩层发生强烈的变形,造成岩石的破碎角砾岩化或韧性变形。
绿岩带的变质作用与广泛的岩浆和热液活动发生在同一时期,岩浆侵入到含铬的超基性的姆韦扎绿岩带中。热液流体流经伟晶岩和绿岩带的接触区域,加入了铍和铬元素并沿剪切带进入,随后逐渐结晶形成祖母绿晶体。
3.坦桑尼亚祖母绿矿区
坦桑尼亚曼亚拉湖祖母绿矿区位于坦桑尼亚北部曼亚拉湖的西南边缘,该地区祖母绿的形成是由于接触带内超基性岩和伟晶岩的交代作用成矿。该区域的主要岩石为片麻岩、片岩、花岗岩—片麻岩、带状片麻岩、石英岩和伟晶岩。该矿的祖母绿主要赋存于含斑状变晶的黑云母岩脉中,其他共生的矿物有变石、黄色金绿宝石、磷灰石、石榴子石、尖晶石、橄榄石、粒硅镁石、蓝色刚玉、红宝石、硅铍石、深色碧玺和浅色绿柱石。
坦桑尼亚另一处祖母绿矿区位于坦桑尼亚西南部松巴万加周围的山上,接近西部裂谷,距离鲁夸湖西部边缘约3km。祖母绿发现于风化地区,寄主岩石的顶部有变质带,变质带中有较新的花岗岩和云母石英侵入体。这一地区祖母绿最重要的特点是含丰富的多相固体矿物包体。多相矿物包体通常由两相组成,如石英和祖母绿或蓝柱石,有时也会出现第三个相,如硬石膏。另一种类型的固体包体是片状、针状或细粒状的硅铍石或蓝柱石集合体。祖母绿生长的温度是220~300℃,压力为700~3000个标准大气压。
4.莫桑比克祖母绿矿区
莫桑比克的祖母绿矿区位于利戈尼亚州东南部,含祖母绿的伟晶岩形成于泛非运动过程中。岩石种类有麻粒岩、紫苏花岗岩、钙长石和泛非运动后期形成的花岗岩。祖母绿赋存于前寒武纪超基性岩中的后期热液矿脉和伟晶岩中。
5.尼日利亚祖母绿矿区
尼日利亚中部卡杜纳和普拉托州的祖母绿成矿与花岗伟晶岩有关,花岗伟晶岩是两期岩浆作用的结果,即4.5亿~6亿年前的泛非造山运动和1.44亿~1.90亿年前的中生代造山运动。在后一时期同时有碱性花岗岩侵入体,碱性花岗岩中包含重要的Sn-Nb-Ta-Zn矿化。在环状复合体中,发现了一系列的热液交代过程和相关的矿化作用,每一个热液过程都以一种特定的硅酸盐矿物的结晶为标志,绿柱石类宝石的形成与钠长石化过程有关。祖母绿和绿色绿柱石结晶的温度是500~400℃。
在早期的泛非伟晶岩中,祖母绿伴随海蓝宝石、绿柱石和电气石出现。在较新的中生代花岗岩中,与祖母绿相伴生的矿物有石英、蓝色黄玉和绿柱石—海蓝宝石,它们出现在伟晶岩或黑云母碱性长石花岗岩中。这些火山岩通常在侵入体或花岗岩的顶部出现。
尼日利亚绿柱石和祖母绿形成于岩浆作用的晚期和热液作用的早期。碱性花岗岩含有丰富的铍和氟元素。通过氧和氢同位素组成分析判断其结晶溶液起源于岩浆。铍元素来自花岗岩中的云母和长石,铬元素来自火山岩。
伟晶岩型的尼日利亚祖母绿矿区没有出现片岩,祖母绿矿通常在花岗岩的顶部出现,常有伟晶岩或细晶岩脉穿插或者平行于花岗岩围岩。祖母绿与石英、长石和云母在蚀变的花岗岩晶簇中共生(图3-40)。因为生长在空洞中,所以祖母绿晶体可以达到10cm,并有发育良好的棱柱面和上下底面。

图3-40 尼日利亚祖母绿赋存于花岗岩和伟晶岩晶簇中

6.马达加斯加祖母绿矿区
马达加斯加有两个重要的祖母绿矿区,分别是马南扎里和埃纳皮尔。这两个矿床都寄主在太古宙超基性片麻岩中,且与泛非造山运动有关。
马南扎里祖母绿矿床赋存于伟晶岩和超基性的岩石中,祖母绿的生长与富含金云母的岩石相关。马南扎里矿床分为南北两个区域,北部是与蛇纹石有关的区域,南部则是伟晶岩侵入体区域。北部岩石的矿物组合为透闪石—含硅的浅闪石—金云母和含锰的祖母绿—锰铝榴石—斜长岩;南部岩石的矿物组合为有角闪石—绿泥石、金云母—祖母绿—斜长岩—方解石—石英。
埃纳皮尔矿位于马达加斯加东部,图利亚拉东350km。埃纳皮尔祖母绿赋存于金云母矿脉中,围岩是超基性岩石。岩浆侵入到埃纳皮尔超基性岩体的过程中,含铬的超基性岩通过热液交代作用改变了伟晶岩的成分,致使祖母绿结晶。

（一）构造特征

根据新近的地球物理和区域地质构造研究，长江中下游地区的壳幔结构具有“多层、断块”性质。在纵向上分为陆相中-新生界、海相中-古生界、浅变质岩、深变质岩、下地壳和上地幔6大层，在横向上被10多条岩石圈断裂分割成若干块段。本区这种“层、块交错、立体网络”构造格局，是经长期地史演化形成的。根据已知的资料（翟裕生、姚书振等，1992）可将本区的构造演化分为3个阶段：约800Ma以前为变质基底形成阶段；震旦纪至中三叠世为板块迁移及沉积盖层形成阶段，以多次拉张沉陷、隆坳变迁为特色；印支运动后为板内变形阶段。印支末期，由于扬子板块和华北板块对接碰撞，本区处于前陆盆地位置，后经强烈褶皱造山作用，形成了规模巨大的弧形褶皱系统（以九江为中心），推覆构造和逆冲断层发育；燕山期以来，由于太平洋板块及印度板块的近程和远程影响，区内构造体制发生重大转变。由挤压构造体制逐步转化为以伸张为主的构造体制，构造-岩浆活动频繁而强烈，并形成断块隆起区和断陷火山岩盆地共存的构造格局及丰富的Fe、Cu、Au矿床。从总体上看，长江中下游成矿带属于燕山期大陆板块内部的断块与裂陷交织的构造-岩浆-成矿带。

本区断裂构造发育，按其切割深度可分为岩石圈断裂、壳断裂（基底断裂）和盖层大断裂等（图5-1）。其中岩石圈断裂和壳断裂是控制区域成岩成矿的主导构造。岩石圈断裂的地质地球物理特征表现为重力和磁力的梯度带，有壳幔同熔型岩浆岩带展布，有的还有基性岩体产出。由于各岩石圈断裂的发育时间和产出方位不同，因而与其有关的岩浆活动和成矿作用也随之表现出差异性。燕山早期，长江中下游区域的最大主压应力方向为北西西—南东东向，以北西西—南东东和东西向的张剪性断裂下切至上地幔，诱发产生岩石部分熔融，形成初始岩浆，进而上涌并混熔地壳物质后向浅部的沉积盖层中运移和就位，并伴随成矿作用的发生，形成燕山早期的构造-岩浆-成矿带，如大冶—九瑞Cu、（Mo）、Au、Fe成矿带等。燕山晚期，区域最大主压应力方向转为北东—南西。早先存在的北东、北北东向的断裂拉张作用强烈，切割深度加大，导致火山—侵入作用剧烈而普遍，形成与其有关的构造-岩浆-成矿带，如程潮—铁山—灵乡Fe矿带、宁芜Fe矿带等。而北西西、东西、北东、北北东、北西、北南等几组壳断裂，当它们与岩石圈断裂连通时，常成为岩浆进入沉积盖层的通道，进而控制浅位岩浆房的就位和金属矿田的形成和展布，不同方向壳断裂构成的网格状构造结点，多为矿田所在部位，如九瑞地区丰山—东雷湾、武山—丁家山、城门山、铜陵狮子山等铜金矿田，宁芜凹山铁矿田等。盖层大断裂和褶皱构造、浅层次滑脱拆离断层则控制含矿岩体和矿床的产出。

图5-1 长江中下游断裂构造及岩浆岩分布简图

除上述断裂外，本区推覆构造和滑脱构造也有发育，如鄂东南区的层间滑脱构造控制含矿小岩体分布，苏州西部双重逆推断层控制Pb、Zn、Ag矿床。

此外，根据区域重力资料推断，中下扬子区对应于莫霍面的鼻状隆起带，从鄂东南到宁镇，主要的大中型矿床及其有关的火山-侵入岩（燕山期）均分布在这一鼻状隆起带或隆坳过渡带上。说明中生代以来大陆板内拉张、地壳减薄、地幔隆起、软流圈物质上涌和地热异常显著的总的动力学机制是形成本区Fe、Cu、Au等富集的重要原因。

（二）地层与成矿

长江中下游矿床的形成、分布与地层关系密切。

本区震旦纪以来沉积盖层分布区下伏变质基底可能有3套：一是扬子地台北部陆缘带的中元古代随县群、晚元古代张八岭群为代表的变质富钠细碧岩和石英角斑岩为主的变质岩系（江北式基底）；二是扬子地台核部的晚太古代—早元古代崆岭群、董岭群为代表的深变质岩系（中下扬子式基底）；三是扬子地台南部陆缘带—江南隆起内带中晚元古代冷家溪、双桥山和上溪群等以浅变质边缘海弧后盆地泥砂质浊积岩为主的变质岩系（江南式基底）。长江中下游盖层构造中产出的Fe矿带对应着下伏的“中下扬子式基底”，而Cu、Au矿带则大多数分布于“江南式基底”之上的盖层中，这与“中下扬子式基底”贫Cu、Au而“江南式基底”富Cu、Au相对应。这种相关性表明，基底的组成对上部构造层中矿床的产出有重要的影响。可能是幔源岩浆上升过程中或到达浅位岩浆房（临近基底与盖层滑脱带附近）时，通过对基底岩石的同化混染作用或与不同类型壳源岩浆混合而生成不同类型的含矿岩浆，进而影响到上部构造层中的矿化组合类型。

震旦系—下三叠统主要是大套海相碳酸盐岩和碎屑岩建造，夹有海陆交互相和少量陆相沉积物，系板块迁移和沉积盖层形成阶段产物，组成准地台的盖层主体。

中三叠统至第四系为板内变形阶段的产物，主要由陆相碎屑物和火山喷发及火山沉积物质组成。其中，中、上三叠统为一海退型沉积序列，蒸发台地相白云岩和膏（盐）沉积物发育，晚侏罗—早白垩统以巨厚的陆相火山岩为主。

本区不同时代地层赋矿性有明显差异，首先是矿种（产）组合不同，如震旦系至下古生界比较有代表性的矿产为W、Sb、Mo、Pb、Zn，其次为Cu、Au；上古生界至下三叠统中以各种成因的Cu、S为主，其次为Fe、Au、Pb、Zn；中三叠统至白垩系中以Fe、S、（Cu、Au）组合为主，其次为Pb、Zn。再就是矿产储量和矿床频率的不均匀性。根据矿床储量的统计，石炭系—三叠系和下白垩统是本区Fe、Cu、S、Au、Mo、Pb、Zn等的主要赋矿层位。这些赋矿层位在不同地区各有侧重，总体上看，鄂东南、安庆地区以三叠系赋矿最佳，九瑞地区的赋矿层位以石炭系最重要，铜陵、宁镇地区赋矿层位从石炭系到三叠系，宁芜地区以下白垩统火山岩系为主。同一地区，不同赋矿层也有差异，如铜陵地区Cu储量所占比例：石炭系62.69%，二叠系6.10%、下三叠统30.05%，志留-泥盆系0.93%。总的来说，表现出区域的赋矿层位具有“限定性”，在水平分布上有“差异性”，在垂向上表现为“多层楼”的特色。

主要赋矿层的地球化学研究（金福全等，1990）表明，石炭系、二叠系、三叠系等沉积岩中36个元素的丰度值与Taylor（1964）的元素地壳丰度值对比，大都属于显著贫化和接近地壳丰度值。这说明地层本身难以构成成矿物质主要和直接的来源，本区成矿作用有赖于燕山期岩浆活动，地层作为成矿的构造-岩石条件也起了重要作用。此外，有机碳含量较高的部位，不一定就是主要含矿层，而恰恰是位于主含矿层位的下部，作为主要含矿层的底板，这可能为以后的改造成矿作用创造了物理化学条件。

（三）岩浆岩特征

长江中下游中生代岩浆岩星罗棋布，其中出露面积大于0.2km²的岩体就有200多个。其主要特征表现为：

（1）岩石类型多，主要有碱长花岗岩、花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英正长岩、石英二长岩、石英二长闪长岩、石英闪长岩、二长闪长岩、闪长岩、辉长闪长玢岩等，它们都属于广义的花岗岩类。

（2）岩石化学成分变化大，岩石中SiO₂含量为50%～76%；全碱含量偏高且变化大，为6%～9%；K₂O／Na₂O比值变化也较大，小者为0.23，大者可达1.31。就岩石化学成分类型看属于弱碱质岩系—钙碱质岩系。

（3）侵入岩的年龄跨度大，从200Ma到90Ma，多集中在160～110Ma。同时，表现出多期多阶段岩浆活动的特征，含矿岩体均为复式岩体，多有3～5次岩浆侵入的标志。

（4）从本区147个中生代岩浆岩An值统计看，它们分别集中在0～4%和10%～20%区间，在图上呈双峰式分布，表明了拉张环境下岩浆岩的特点，说明本区中生代岩浆活动的环境为断块-岩浆活动带。

此外，岩石化学、矿物学和地球化学研究表明，本区中生代岩浆岩是以壳幔同熔型（I型）花岗岩为主（幔源物质所占比例为14%～84%），少部分为壳幔A型花岗岩（如苏州岩体）。其中控制本区金属矿床的主要是I型花岗岩。这类花岗岩按其岩石化学特征及其含矿性，可划分为高碱富钾酸性岩亚系列、高碱富钠中-中酸性岩亚系列和富钠偏基中性岩亚系列（表5-1）。

表5-1 长江中下游矿床类型特征表

（四）区域矿床类型

本区自晋宁期以来经历了漫长的沉积盖层发育和燕山期强烈的构造-岩浆活动，在多种有利的构造环境中，形成了丰富的矿床，按照矿床的形成环境和成矿作用，可归纳为9种成因类型：

（1）沉积及火山沉积型（如阳新枫林黄铁矿矿床）；

（2）沉积-改造型或层控型（如栖霞山铅锌矿床）；

（3）矿浆型及矿浆-热液过渡型（如铁山和灵乡铁矿）；

（4）矽卡岩（接触交代）型（如铜录山铜矿床）；

（5）斑岩型（如沙溪铜矿）；

（6）玢岩型（如凹山铁矿）；

（7）热液脉型及蚀变破碎带型（如铜牛井铜矿、烈士山金矿）；

（8）复合型（如城门山铜矿）；

（9）风化型，包括铁帽型（如马山金矿）和硫化物次生富集带型（如六峰山铜矿）。

各类矿床的主要特征见表5-1。这些矿床都是在区域构造发展演化的特定阶段产生的，在成因上和时-空分布上有一定的差异，又有一定的联系。按照矿床形成的大地构造环境及矿床在时间、空间和成因上的联系，本区矿床可划分为3个成矿系列。即沉积成矿系列、与“I型”花岗岩有关的成矿系列和风化成矿系列，第二个成矿系列占主导地位。

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