古生代构造演化与成矿系统

区域地质构造演化与成矿作用~

矿床作为地壳演化过程中的重要产物之一，是在特定的地质历史时期相应的成矿地质环境中产出的，往往都经历了复杂的物理-化学过程。根据研究区矿产的时、空分布规律和成矿作用的多期性、多旋回成矿特征，将研究区概括为元古宙、早古生代、晚古生代—早中生代和中-新生代四大成矿作用阶段，它们都有从早期扩张体制下形成的裂谷（或裂陷槽）发展为洋盆型地壳，继而转化为挤压体制下的汇聚型过渡壳，直到新生陆壳形成的过程，从而出现了不同地质历史时期、不同成矿地质背景的构造-岩浆-成矿旋回。
1.元古宙成矿作用阶段
对应于元古宙构造演化阶段，是研究区第一个构造-岩浆-成矿旋回。该阶段的构造体制目前尚不十分清楚，但是从古元古代中-晚期开始，稳定的大陆克拉通开始减薄、裂解，在新太古-古元古代结晶基底之上由地幔底辟作用形成一系列的盆岭（地垒-地堑），其特点是在地堑或盆地内形成一套原岩为半深海、浅海-滨海相细碎岩和碳酸盐岩沉积建造及中酸性火山岩和火山碎屑岩建造。火山岩分布不均匀，由西向东地层中火山物质明显增多，反映出研究区大陆裂解程度为东强西弱，到中-新元古代时万保沟岩群出现了基性火山岩和火山碎屑岩建造。在这样的地质背景下，形成了以沉积变质型、层控碳酸盐岩型、火山-沉积岩型为代表的一系列铁、铁（铜）、铜（钴）矿床。如铁克里克带、阿北-敦煌元古宙微陆块（以下简称阿北带），古元古代细碎屑岩和碳酸盐岩建造内的沉积变质型铁及铁（铜）矿床（布穷、塔合曼、白尖山、塔什等）；在昆南带东段哈图地区，中-新元古代万保沟岩群火山-沉积岩建造形成的火山-沉积岩型矿床、点（督冷沟等）。它们是该区第一次大规模成矿作用的代表性矿床。
2.早古生代成矿作用阶段
对应于南华纪-早古生代构造演化阶段，是研究区一个重要的构造-岩浆-成矿旋回。
南华纪开始，研究区进入新的构造旋回，地壳以拉伸为主，使晋宁期拼合的陆块再度裂解，形成一系列裂谷（或裂陷槽）和与其构造环境相关的矿床成矿系列。例如，在红柳沟-拉配泉结合带内奥陶纪拉配泉岩群中，形成了以喀拉大湾式矿床为代表的火山-沉积岩型矿床；在阿尔金断裂带和昆北蛇绿构造混杂岩带中发育与镁铁质和超镁铁质岩有关的岩浆熔离型铜、镍矿化；昆中带北侧厚度巨大的奥陶-志留系滩间山群火山-沉积岩建造，形成以肯德可克式矿床为代表的火山-沉积岩型矿床；在苦牙克断裂西侧上其汗一带岛弧火山带中形成了与中酸性火山活动有关的火山岩型铜-锌矿化，以上其汗式矿床为代表；沿北羌塘西段木吉—布伦口一带和康西瓦断裂带南侧黑恰达坂一带发育有下志留统温泉沟群和中-上志留统达坂沟群碳酸盐岩、碎屑岩建造，昆中带南侧纳赤台-塔妥一带则发育有具洋岛、岛弧等成分复杂的奥陶-志留系纳赤台群火山岩建造，前者有层控碳酸盐岩型铁（铜）矿床（切列克契）、铁-铜-金矿床（哈拉墩）、铜-金矿床（卡拉库里、卡拉玛、沙子沟等）和沉积变质、热液叠加层控型黑黑孜站干铁（多金属）等矿床，后者有驼路沟式火山岩型矿床等。
总体上看，昆仑造山带区域建造及构造变形显示了从早到晚由伸展到挤压的构造发展演化过程。大的构造单元有昆北裂谷带（弧后盆地）和昆南带弧前盆地，其间为昆中微陆块。在早期伸展背景下，阿尔金造山带南北两侧、昆北带及昆南带局部出现了新的洋壳，现今残留有蛇绿岩套（502～512 Ma的库地蛇绿岩套等）及镁铁质和超镁铁质杂岩（红柳沟-拉配泉、茫崖等）和洋岛（脊）型基性火山岩（昆南带）。“挤压”收缩过程大致从早奥陶世开始，洋壳向北俯冲，与之相伴，区域岩浆活动较为明显，形成加里东期花岗岩类深成侵入岩（476～511 Ma）；祁漫塔格地区大量的S型花岗岩（412～450.4 Ma）出现和东昆仑一系列北西西—北西向大型剪切带云母Ar-Ar法年龄数据（399.4 ± 7.8～439.3 ± 7.1 Ma）表明，洋盆在志留纪末期已经闭合。这一构造旋回形成的内生金属矿床有两个成矿系列，一是与裂解有关的火山-沉积岩型或火山岩型铜、钴、铅、锌等矿床；二是与造山过程有关的矽卡岩型、热液脉型、造山型（构造蚀变岩和石英脉）钨、锡、铁-多金属（包括金、银）矿化，但该时期与造山过程有关的成矿系列成矿作用相对较弱，多以热液型矿（化）点形式出现。
3.晚古生代-早中生代成矿作用阶段
对应于晚古生代-三叠纪构造演化阶段，是研究区另一个重要的构造-岩浆-成矿旋回。
从泥盆纪开始，研究区转入相对稳定的演化阶段，区域上下-中泥盆统仅在昆中带局部发育，指示早古生代洋盆闭合以后研究区的大部分曾处于一个经受剥蚀夷平阶段，晚泥盆世的挤压-伸展型磨拉石建造标志着早古生代构造旋回的终结和晚古生代构造旋回的开始。
晚泥盆世—石炭纪时研究区再次处于区域伸展背景中，逐步形成堑垒相间的构造格局，昆北发育裂谷（裂陷槽）系，南部发展为有限洋盆，较典型的有昆南洋盆、金沙江西金乌兰小洋盆、乌兰乌拉-澜沧江小洋盆等。裂谷中形成下石炭统乌鲁阿特组和上石炭统克孜里奇曼组双峰式海相火山-沉积岩系，地垒上则发育浅海相碳酸盐岩、碎屑岩沉积，洋盆中发育具洋（脊）岛性质的玄武岩以及深海含放射虫硅质岩组合。晚石炭世—早二叠世转入汇聚挤压阶段，洋壳开始消减，沟弧盆体系发育，造成昆北及昆中带广泛的岩浆活动，形成大量华力西期花岗岩类侵入岩（251.1 ± 0.7～284.3 ± 1.25 Ma）。中二叠世末期大多数裂谷、洋盆关闭，在昆仑山、羌塘等地以及冈底斯带发育中、上二叠统之间的不整合，仅在巴颜喀拉地区有残留海盆地，歇武一带残留洋盆，中三叠世末期—晚三叠世的造山运动（伴随同期的大量侵入岩）结束了该区洋的演化历程，从而整个研究区进入板内演化阶段。
总之，该构造旋回是研究区构造及岩浆活动最强烈的时期，它铸就了现今昆仑造山带的总体格局及岩浆岩带的主体，形成了丰富的内生金属矿产。这一构造旋回的金属成矿作用亦由两个成矿系列组成：一是与裂谷-洋盆体系有关的具喷气、喷流成因的火山-沉积岩型及火山岩型铜、铜（金-钴）、铅-锌（钴）、铬矿床成矿系列；二是与俯冲-碰撞造山过程有关的岩浆热液型、斑岩型、矽卡岩型、构造蚀变岩型（石英脉）和韧脆性剪切带型铁、铜、铅、锌、钼、钨、锡、汞、锑、金、银等多金属矿床成矿系列。前者主要分布于昆北带、昆南带和芒康微陆块上的裂陷槽（或裂谷）内，后者则是研究区最主要的多金属成矿作用时期和成矿系列。
该构造-岩浆-成矿旋回是研究区各块体碰撞拼合造山作用叠加在早古生代构造-岩浆成矿旋回之上形成的，该阶段成矿作用特别发育，造山型矿床通常是加里东期矿化，晚华力西-印支期最终形成和定型；加里东期形成的火山-沉积岩型及火山岩型矿床大多受到过强烈的后期叠加改造。
4.中-新生代成矿作用阶段
晚三叠世以后，区内除少数地区存在滞后性的火山岩外（芒康微陆块巴塘群弧火山岩），昆仑地区进入了造山后的调整阶段，发育鄂拉山组火山岩。侏罗纪，研究区的南部为班公错-怒江洋的北部大陆边缘，局部地段（小唐古拉山一带）沉积了一套中侏罗世海相火山-沉积岩系，形成了尕龙格玛式、东拉涌式、小唐古拉式等铁-铅、铁（铜）、多金属矿床。总体而言，印支期之后研究区的地壳演化是陆内叠覆造山作用，发育浅成、超浅成小岩株或小岩枝状产出的花岗斑岩、闪长玢岩、正长斑岩侵入体，沿巴颜喀拉带呈向北凸出的弧形带状分布。伴随着强烈的逆冲推覆、走滑及正断差异升降等构造活动，形成一系列与燕山-喜马拉雅期造山活动有关的斑岩型、热液（脉）型、伟晶岩型及矽卡岩（接触交代）型铁、铜、钼、锑、锂、铍、铅、锌、金等多金属矿床、矿（化）点，分布广泛，绝大多数为矿（化）点，成型矿床主要集中分布在巴颜喀拉带和苟鲁山克错带上。例如，产在巴颜喀拉带北部的斑岩型铜矿（火箭山等），黄羊岭地区的低温热液型汞、锑矿床（长山沟、黄羊岭、卧龙岗），大红柳滩地区的大红柳滩锂-铍矿床和分布于苟鲁山克错带中的纳日贡玛铜-钼矿床、矽卡岩型众根涌铜矿床、冶金山铁矿床等。尤其是纳日贡玛地区在大调查以来又发现了规模较大的铜、多金属异常带和矿化蚀变带及新的斑岩型铜-钼矿体，在众根涌矽卡岩型铜矿区也发现了1条规模较大的斑岩型脉状矿体，显示出该阶段较强的成矿作用、良好的找矿前景和巨大的资源潜力。

根据前述区域地质构造特征，以及该区盛产的多金属、贵金属等矿产分布来看（图1-11），所有这些矿产在时空分布特征上与大地构造关系极为密切。不同的矿产资源受控于不同的大地构造格局或大地构造环境，不同的大地构造体制、格局、环境，形成不同的岩浆作用的矿产组合类型。
1.大陆裂谷体系成矿作用阶段
大陆裂谷体系以具双峰式海相火山沉积岩为特征，在此火山喷发的间歇期发生了强烈的火山喷气成矿作用，形成了研究区以清水沟—尕大坂一带铜、多金属矿床（点）为主的铁－铜－硫系列矿产（邬介人等，1998）。除此之外，还在铜、多金属矿体内或围岩中伴（共）生有金矿床（点）或金矿化，如郭米寺、尕大坂、下沟、弯阳河、下柳沟西山梁和拴羊沟等。
2.古板块构造演化成矿作用阶段
北祁连山大陆裂谷自晚寒武世逐渐向大洋裂谷演化，到早中奥陶世进入沟 弧－盆共同发展的板块构造演化阶段，大致沿黑河一带形成大洋裂谷系，生成洋中脊型蛇绿岩，其中产有岩浆作用成因的铬铁矿、铜镍矿和火山喷气－沉积成因的铁矿、铜（锌）矿、铅锌、多金属型矿床（点）等（玉石沟、阴凹槽等）。此后，在造山作用过程中，大洋中脊型蛇绿岩仰冲到托勒山北坡一带，形成与构造挤压相叠加的蛇绿岩杂岩有关的构造蚀变岩型金矿床（点），如川刺沟、红土沟、热水大坂、撒拉河等。
随着洋盆扩张，大洋板块冷却，逐渐致密，继而自SW往NE方向向华北大陆板块俯冲，由于俯冲作用诱发产生岛弧火山作用，形成与原大陆裂谷双峰式海相火山岩或含矿岩系相伴出露的早中奥陶世俯冲杂岩和岛弧火山岩系。岛弧火山活动驱动海底火山堆积物中的热卤水形成循环体系（邬介人等，1994、1996），并在岛弧火山作用所派生的酸性凝灰质沉积岩中形成块状硫化物及金的工业堆积（如二道沟、野马沟、大岔西岔、寺大隆、桦木沟、直河、银灿、浪力克等）。
由于俯冲作用引起的该火山岩带在区域上表现为韧性剪切构造十分发育，已知的原生金矿床（点）均受到韧性剪切带或构造蚀变带控制。金的化探异常也与该构造一致，呈带状分布。就目前掌握的资料来看，寒山金矿及青分岭（团结）金矿就产于该岛弧火山岩带中。结合寒山金矿的发现，在具找寻原生金矿前景的北祁连山中段（青海省境内）早古生代火山沉积岩区韧性剪切带或构造蚀变带，亦包括黑河以北已知的黄铁矿化强构造蚀变区段，获得找金工作的突破是大有希望的。

图1-11　北祁连山地区沟－弧－盆体系多金属、贵金属矿床（点）分布示意图（据夏林圻等，1998，修编）

Ⅰ—塔里木－中朝板块；Ⅱ—走廊弧后边缘海区；Ⅲ—北祁连山沟 弧－盆体系；Ⅳ—中祁连陆块。1洋盆扩张脊；2—弧后盆地扩张脊；3—裂谷岛弧或岛弧带；4—俯冲带；5—被动陆缘裂谷；6—深断裂、走滑断裂及构造分区；7—铜多金属（金）矿床（点）；8—金矿床（点）
由于俯冲作用的加强，在岛弧火山链的后方发生拉伸，形成弧后盆地，并发育弧后盆地扩张脊型蛇绿岩，这些蛇绿岩中的中基性火山岩内产有喷气火山成因的铜（金）、多金属矿床（点），如九个泉、石居里及北祁连山东段老虎山猪嘴哑巴等。
中—晚奥陶世时，由于古浪运动造成大洋盆地缩减，转化为残留洋盆；晚奥陶世时北祁连山是残留洋盆的演化时期。从早志留世开始，残留洋盆已转化为海盆，这一时期主要表现为残留海盆碎屑建造，而火山活动变得微弱。截至目前还未见有金矿方面的报道，仅在肃南一带发现了沉积型微细粒蓝辉铜矿矿床。
泥盆纪为碰撞造山带上升期，至今未见有这一时期形成的矿床。
从石炭纪开始，北祁连山造山带进入陆内造山阶段，该阶段的前期为上叠盆地期，从石炭纪延续到三叠纪，造成时空跨度都较大的滨浅海沼泽环境，为该期北祁连地区煤炭资源的成矿作用创造了条件。该阶段后为盆－山构造期，成矿作用以煤炭、石油、蒸发盐类及砂金为主。北祁连山火山岩带韧性剪切蚀变岩型金矿正是这种多阶段富集成矿作用的产物。
总之，北祁连山大地构造与古板块运动的演化历史和成矿信息告诉我们，北祁连山海相火山沉积岩地区有金成矿的良好环境和地质条件，有金来源的矿源层，具有金矿的潜资源优势。在此火山岩带内注意寻找有利于金元素活化、迁移、再富集的加里东期及其以后多阶段的地质事件叠加改造相对集中的区段（如构造破碎蚀变带、多期次的韧性、韧脆性剪切构造蚀变带、糜棱岩带、多期次岩浆侵入体相对集中区段等），坚信这一点，在以后地质研究与找矿实践中定会有新的突破。

新元古代末期到加里东运动早中期，华北克拉通分别受到来自南北两侧的大洋板块的汇聚运动，逐步发展为主动大陆边缘，在陆缘岛弧带等构造环境中，火山-次火山活动明显，生成了VMS型铜-钼矿和铜-铅-锌-金-银等成矿系统，在西南缘以著名的白银厂多金属矿田为代表；在陆块东南侧桐柏区以火山热液沉积型金、银、铜、锌矿床（刘山岩等）为代表。在陆块北缘则产生了VMS-斑岩复合型的白乃庙铜矿床。

加里东期，在华北板块与西伯利亚板块汇聚过程中，原白云鄂博裂谷盆地发育为洋陆过渡带，洋壳向华北板块下部俯冲，形成板块俯冲边界，白云矿区北的宽沟断裂可能为折断带（周建波等，2002），俯冲带下盘物质被带入下地壳甚至上地幔，在高的温压条件下部分熔融，从而与地幔岩浆混合成碳酸岩浆，再上侵充填交代俯冲带上盘的白云鄂博群碳酸盐岩，形成稀土矿床的主体部分。其时间相当于奥陶纪。

在温都尔庙、林西一带，早古生代蛇绿岩套的发现（彭立红等，1985）说明华北陆块北缘加里东洋盆和加里东期板块聚敛带的存在。

华北陆块进入显生宙以来，除加里东期发育活动陆缘建造外，在相当长的时间内表现为稳定地台性质，沉积了巨厚的盖层，以寒武纪及早-中奥陶纪地层最发育。以后全区隆升，广大区域为古大陆剥蚀区，缺少晚奥陶世、志留纪、泥盆纪及早石炭世的沉积物，直到中石炭世，遭受海侵，重新沉降并普遍发育平行不整合。石炭纪和二叠纪地层部分为海相，部分为陆相。从二叠纪开始整体上升转为陆相沉积，早二叠世为本区重要成煤期。到二叠纪中-晚期时，由于西伯利亚板块与华北板块的汇聚碰撞造山，华北板块北缘至两淮地区含煤盆地的性质已转变为前陆盆地（孟祥化等，2001）。同时，由于华力西造山运动，大量花岗岩类岩浆侵位，在北缘形成白乃庙金矿床，在南缘形成伟晶岩型锂、铍、铌矿床（化），在吉林红旗岭一带则产生了与镁铁质-超镁铁质岩有关的岩浆型铜-镍矿床。

图8-5 华北陆块边缘构造背景及主要矿床

1—Ar₃—Pt₁；2—Pt₂—Pt₃；3—加里东缝合带；4—华力西缝合带；5—印支缝合带；6—区域性断裂；7—前寒武纪矿床（矿集区）；8—古生代矿床（矿集区）；9—中生代矿床（矿集区）；10—毗邻板块作用

在华北陆块内部，相应地形成了一套沉积矿产组合，煤、铁、粘土矿、铝土矿、石油、盐类矿床及石灰岩矿床等占有重要地位。还有与金伯利岩有关的金刚石矿，产于山东、辽东两区，分布在郯庐断裂带旁侧。

表8-3 华北古陆边缘成矿谱系

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