成矿地质构造环境的空间变换
一、以板块构造观点为指导,全面讨论与再现了区域板块构造作用的历史,提出了若干新认识
(1)重建了多旋回板块构造演化历史。指出研究区经历了以白乃庙-西拉木伦缝合带为代表的古亚洲洋演化阶段(前寒武纪至早古生代)、以贺根山缝合带为代表的南蒙古洋演化阶段(中晚古生代)、以蒙古-鄂霍茨克缝合带为代表的蒙古-鄂霍茨克洋演化阶段(早中生代阶段,以印支期为主)和以大兴安岭造山带及一系陆内拉张盆地形成为代表的板内构造-岩浆活动+滨太平洋演化阶段(晚中生代至新生代)等几个大的构造演化阶段。分别阐明了各阶段的大地构造演化特征及形成的相关大地构造环境。
(2)探讨了中生代成矿大爆发的动力学机制。首次提出本区中(新)生代地质构造演化受区域多元构造动力体制复合作用控制,表现出复杂的构造-岩浆活动。①具有延续性,即自晚古生代华北板块与古蒙古洋拼合并进入碰撞阶段以来,本区即长期处于以碰撞造山后拉伸作用为主的状态;②具有叠加性,即中生代中晚期同时受北部蒙古-鄂霍茨克洋缝合和东部太平洋俯冲远程叠加效应影响;③转换性,即自晚侏罗纪以来,内蒙古地区由近EW向古亚洲洋构造体系逐渐转换为主要受N(N)E向滨太平洋构造体系控制,反映出区域中新生代区域应力场条件复杂化(叠加与转换并存);④新生性,反映为本区在该一时期还受到区域岩石圈大规模减薄作用控制。这种复杂的多元动力构造体制使得区域应力综合作用时而加强,时而抵消,与其相关的板内构造-岩浆活动具有时断时续,时强时弱,成因复杂、类型多样但又都不很典型的特点。中(新)生代这种复杂的构造动力背景是本区中生代多金属成矿作用大爆发,并形成独具特色的多金属矿床集中产出的根本原因。
(3)阐释了斑岩型矿床和VMS型矿床同时出现在同一造山带的根本原因。指出本区空间上自西向东,时间上从晚古生代到中生代,火山-沉积盆地具有从弧间(上)盆地经弧后残余盆地向陆内拉张盆地间歇性演化特征,反映了板块缝合的穿时性和完整的从古洋缝合到碰撞增生以及增生后拉张的全过程,具有复杂的地球动力学背景制约。同一盆地内的火山-沉积作用既具有继承性,又具有新生性。这种演化时间长、构造背景复杂的盆地火山-沉积作用,为本区许多铜铅锌银等多金属矿床的形成提供了良好的地质环境和物质基础。多元盆地演化与多旋回板块俯冲相伴进行,岛弧火山活动与盆地火山-沉积作用配套出现。这一区域构造格局是本区宽缓增生型造山带的典型特征之一,同时也是斑岩型和VMS型多金属矿床并存的根本原因。
二、全面总结了多金属矿床产出现状和特点,划分了区域多金属矿床类型
(1)总结和划分了区域金属矿床的主要类型。①产于元古宙大陆边缘裂陷槽或古裂谷环境中的沉积-变质型铁矿床。②产于(早古生代和中古生代)岛弧环境中的斑岩型铜金、铜钼(金)矿床(白乃庙、欧玉陶勒盖、察干苏布尔等)和火山岩型铜金多金属矿床(奥由特等)。③产于(早古生代和中古生代)弧后(残余)盆地环境中的海底火山喷气(流)-沉积型铁、铅锌多金属矿床(朝不楞、查干敖包)、次(火山)-沉积型铜铅锌银金多金属矿床(吉林宝力格、乌兰陶勒盖、绥中查干等)和构造破碎蚀变岩型铅锌矿床(达赛脱、阿尔哈达)。④产于碰撞缝合带(早古生代和中古生代)环境中的基性—超基性岩型或蛇绿岩型铁铜金矿床(小坝梁)和铬铁矿床(赫格敖拉)。⑤产于碰撞造山挤压期构造环境中的斑岩型铜钨铋多金属矿床,韧性剪切带(蚀变岩)型金矿床,石英脉型金矿床和陆相火山岩型或火山-沉积岩型铅锌铜银多金属矿床。⑥产于陆内伸展和板块边缘构造复合环境中的斑岩型铜银、铜钼铋、铜金矿床、金矿床,矽卡岩型铅锌锡铜或铜铅锌矿床,石英脉型锡铜、银铅锌、钨矿床,斑岩-石英脉型铅铋、铜钨铋矿床,火山-沉积岩型铜锡银铅锌矿床,火山岩型铜金多金属(扁扁山)/金矿床(巴林石),角砾岩型金矿床(骆驼场)等。
(2)开展了主要典型矿床研究。选择性讨论了主要类型多金属矿床的地质特征、产出环境、控矿因素和成因问题。作为对比,对邻区特别是蒙古国境内新近发现的超大型斑岩型铜钼金等矿床进行了介绍。
三、根据现代区域成矿学研究的最新成果,指出区域成矿规律的研究思路将发生从后验性的总结对比向先验性判断分析转变,以提高预见性,从而更加强化了成矿理论研究对于找矿实践的指导作用。并以此为指导对区域成矿问题进行了深入探讨
(1)提出地质环境成矿专属性理论。即在特定的地质环境中会形成(专属有)特定的金属矿床(类型)或它们的组合、成矿元素(或它们的组合)和一些标志性的地质特征,并认为其是研究和探讨区域成矿规律的基本理论之一。地质环境包括地质构造环境和地球化学环境两个方面,前者为成矿提供空间基础,后者为成矿提供物质基础,它们通过地质作用,进而是成矿作用发生有机联系或耦合,并最终在合适的部位形成矿床。每一方面又可以划分不同的层次。
(2)区域成矿地质构造环境分析。以地质环境成矿专属理论为指导,根据区域构造演化历史,将区域成矿地质构造环境划分为:①前寒武纪古大陆及被动陆缘(裂陷)环境;②早古生代沟-弧-盆构造环境;③中-晚古生代沟-弧-盆及碰撞造山环境;④早中生代(造山后)陆内伸展构造环境;⑤晚中生代—新生代多元构造动力体制复合环境。在此基础上,将工作区自北而南划分为5个成矿亚带(区),部分成矿带内又划分出若干个成矿集中区。即红格尔-达来庙Cu、Mo、Au成矿区(Ⅰ)(包括两个成矿集中区)、二连浩特-塔日根敖包Pb、Zn、Cu、Ag、Fe、Au多金属成矿带(Ⅱ)(包括5个成矿集中区)、苏左旗Au、Cu、W、Bi、Fe成矿区(Ⅲ)、东乌旗(乌兰陶勒盖-查干楚鲁图)Cu、Pb、Zn、Ag、Au多金属成矿区(Ⅳ)和交其尔-贺根山Fe、Au、Cr、Cu、Pt成矿带(Ⅴ)。
(3)区域成矿地球化学环境分析。以区域基础地质工作成果为支撑,分别从区域地球化学块区和壳幔层圈地球化学结构两方面,探讨了本区的成矿地球化学环境。将研究区划分为4个地球化学块区,即苏尼特左旗Au-Bi-Fe-Cr-Cu-W-Mo块区、二连浩特-阿拉坦合力Cu-Pb-Zn-Au-Ag-W-Mo-Bi块区、东乌旗Cu-Pb-Zn-Ag-Sn-Au-Sb-Bi-Co块区和贺根山Fe-Cr-Cu-Au块区。指出上地壳以富集Zn-Pb-Ag为主要特点,下地壳以Bi-Pb-Zn-Ag-Cu-W-Sn-U-Mo和稀有元素为特点,而地幔中以富集Cu-Fe-Au-Cr-Co-Ni-Sn-Bi等为主。在此基础上,结合不同地区地质构造环境的空间变换和构造-岩浆活动特征,阐明了不同地区成矿地球化学元素组合特点。
(4)全面讨论了区域不同成矿环境的成矿专属性特征和成矿演化。本区成矿作用发生的时间早,期次多,主要集中在古生代(主要是中晚古生代,17%)和中生代(主要是燕山期,58.3%)两个阶段,成矿具有叠加作用异常发育的特点。
(5)建立了区域多金属成矿系列。包括2个主要系列和5个亚系列。一为与中晚古生代南蒙古洋的闭合形成的沟-弧-盆构造环境有关的成矿系列,包括3个亚系列;二为与中生代,特别是燕山期,与多元构造动力体制的复合有关的成矿系列,包括两个亚系列。本书首次指出苏尼特左旗地区存在与早中生代(三叠纪)碱性花岗岩有关的金及铜-铋-钨-金多金属矿化,并具有较好的找矿前景。
四、对区域金、铜资源潜力进行了粗略评估
根据丰度法计算认为在全区近4万km2、深1000m范围内拥有的金资源总量可达960t,铜资源量可达1600万t。并从区域地质背景、地层、构造、岩浆岩等角度对比分析了南蒙古成矿带和中国二连浩特-东乌旗成矿带的成矿特征,指出本区具有斑岩型铜多金属找矿的巨大潜力。
五、基于GIS平台下DPIS系统的区域成矿预测
以GIS为平台,通过自行开发的DPIS(矿床位置预测系统)软件,运用“找矿信息量法”,对全区金、铜矿床开展了区域成矿预测。绘制了区域金铜矿床信息量色块和等值线图,以此为基础,分别圈定了金和铜矿床找矿远景区。其中金找矿远景区10处,A级2处,分别位于苏尼特左旗地区和东乌珠穆沁旗东部地区,B级3处,分别为红格尔、白音乌拉-哈达庙和小坝梁-贺根山地区;C级5处;铜(铅锌)找矿远景区17处,A类5处,分别为苏左旗、东乌旗-查干敖包、莫诺格钦-阿扎哈达、查干楚鲁-奥由特和小坝染-贺根山地区;B类3处,分别为哈达庙-白音乌拉、伊和乌花-吉日嘎郎图、东乌珠穆沁旗西南部地区;C类9处。并对主要成矿远景区的地质特征和找矿问题进行了简要评述。
六、从成矿-找矿体系的角度,对区域找矿问题进行了详细研究和讨论
(1)首次系统研究了本区矿床形成后的变化和保存问题。指出影响本区成矿后矿床变化和保存的主要控制因素是陆内造山与高原整体抬升和局部拗陷、成矿后构造-岩浆活动、气候、地形地貌与风化剥蚀等,分别讨论了它们对矿床的影响结果,特别阐明了风成沙对于区域化探异常的影响。
(2)阐述了区域找矿战略。指出本区找矿的主攻矿床类型包括斑岩型铜-钼-金矿床,喷流(气)-沉积(变质)型铅-锌-银多金属矿床,岩浆期后热液(石英)脉型铜矿床,钨矿床、铋-钨矿床、钨-锡矿床、基性—超基性岩型铁-铜-金矿床、铬矿床,构造蚀变岩型铅-锌-铜-银矿床,韧性剪切带型金矿床,火山-次火岩(热液)型金-银矿床和变质岩型铁矿床等几类,主攻地区主要包括苏尼特左旗一带、东乌珠穆沁旗东北部、吉尔嘎朗图(阿巴嘎旗北部)—东乌珠穆沁旗奥由特、贺根山—小坝梁、苏尼特左旗北部的白音乌拉-哈达庙等地区,并对各区找矿中必须需注意的问题进行了针对性的具体分析。
(3)总结了金铜矿床找矿标志。以金、铜为重点,对研究区主要类型矿床的找矿标志进行了系统总结,全面讨论了不同找矿方法,主要是化探、物探、遥感等在本区的适用性及使用中应注意的问题。以典型矿床为例,分别从地质产出模式、地球化学模式、地球物理模式等方面论述了主要类型多金属矿床的找矿勘查模型。以此为基础,系统制定了适用于不同层次、不同类型金属矿床的找矿勘查技术方法组合。
七、重点矿区研究取得了新认识,以此为指导的勘查区地质勘查取得重要成果,提交金矿产地2处
(1)巴彦温都尔矿区的地质控制和矿化类型。研究认为,该区金矿化带为受二叠系砂岩与中生代花岗岩接触带发育的区域性韧性剪切带及其次级构造控制,盆地边缘NE向断裂和近EW向韧性剪切带的交会部位控制了金矿床(点)产出,矿床(点)分布具有近等间距展布规律,区域上自南向北矿化类型具有从糜棱岩型、糜棱岩+石英脉型到石英脉型的演化过渡特征。以此确定了矿区的主要矿化地段和勘查方向。
(2)矿床成因研究。大致查明了巴彦温都尔矿区金矿脉的地质特征和成因,成矿具有早期NE向或NEE向韧性剪切带控制的糜棱岩型低品位矿化+晚期近EW向脆性裂隙控制的石英脉型高品位矿化叠加特点。晚期脆性构造带控制的石英脉具有近等间距分布规律。前者形成于印支期碰撞后区域持续挤压环境,成矿主要与韧性剪切变形过程中的变质流体有关,后者形成于燕山期区域伸展环境。成矿主要与中酸性岩浆活动有关。矿质主要源于深部岩浆,并具有明显的幔源色彩。矿区深部具有寻找规模大但品位低的糜棱岩型矿床的可能性。
(3)通过进一步工作,提交新的金矿产地2处。在BW矿产地提交资源量(333+3341)5821kg;在HG矿产地提交资源量(333+3341)2292kg。同时指出矿区南部的9号脉具有进一步工作的潜力。从而实现了在本区金矿床找矿的重要突破。
八、矿区外围找矿工作取得一批新成果,提交可进一步工作的金多金属找矿靶区5处
分别为①返斋音呼都格金;②乌兰哈达铜铋;③乌和尔楚鲁钨铋;④森吉格金钨;⑤查干楚鲁图金等。其中返斋音呼都格、乌兰哈达、乌和尔楚鲁-森吉格以及外围现有的必鲁甘干钨矿点组成一个NEE向规模较大的多金属矿化带,系统的地球化学剖面测量表明,矿化元素具有分段富集现象,富集段铋、金、钨等异常显著,局部已达工业品位,具有较好的找矿前景。
成矿作用延续时间越长,成矿期内的各种变化就相对更明显,从而造成成矿系统的复杂性和多变性,其结果造成矿床(矿体)构造结构、矿物组成的复杂多样。
1.成矿期的构造活动
成矿期构造为矿石沉淀过程中发生的构造变动,从时间上讲,应包括从矿化作用开始到矿化作用全部结束之间所发生的构造活动。成矿期构造经常是直接控制矿体的构造。它的多次脉动活动使得矿石沉淀具有断续的性质,造成矿体内部结构的复杂性。成矿期构造包括成矿期间发生的断层、裂隙、角砾岩化等,可使含矿溶液流通的构造通道反复地张开和闭合,造成不同阶段的矿化在同一断裂裂隙中重叠,因而更易于形成富矿体或富矿段。
对于海底和湖盆中的沉积或热水沉积矿床来说,在成矿过程中,同生断层或生长断层有着重要意义,它们既可作为矿液运移的通道,又可作为矿液的排泄口和矿石堆积地。这对于SEDEX型和VMS型矿床的产生有至关重要的意义。又如,在一些沉积赤铁矿床的形成过程中,同生褶皱的发育,促使在向斜的低凹部位堆积较厚的矿层,而在背斜部位则矿体较薄。关于同生构造(同沉积构造)对成矿的控制作用,笔者有专门的论述(翟裕生等,1998)。
鉴别成矿期构造有多种标志,在不同矿床类型中的表现形式也不同。最直接的标志是它们既切割(或包裹或破碎或其他形式)早期的矿体,又被比它更晚的矿体(石)所交切或充填。
成矿期构造常常是继承成矿前构造,尤其是在第一个矿化阶段最为明显,但也可以是新生的断层裂隙,其规模一般比成矿前的断裂裂隙规模要小。
2.成矿期间的岩石生成
成岩、成矿作用常是相伴或相继产生,它们是物质分异作用表现不同的两个侧面。在与岩浆活动有关的矿床中,经常发现火成岩以岩脉、岩枝、岩株等形式侵入,有的就是成岩、成矿系统中的组成部分。例如,著名的柿竹园矿床,就是与千里山复式花岗岩体有关的多次成岩、成矿的产物。已知该岩体由四次侵入(172~63Ma)作用形成,最后形成的辉绿岩脉代表了深源岩浆分异的最后产物。四次侵入活动,每次都伴有一定程度的矿化。其中,第二次和第三次花岗岩侵位后都伴有大量矿石生成,前者生成矽卡岩型钨-锡矿石,后者生成云英岩型钨-锡-铋-钼矿石。
在一些沉积矿床中,经常见到多层矿体中夹有砂岩、泥岩和石灰岩等岩层。它们的厚度一般不大,有的作为薄的夹层产在厚大矿层中。这表明,在成矿过程中,源区物源种类发生变化,有些变化具有周期性,反映在矿层与围岩的韵律性更替。
很多热液矿床中,经常有脉岩产出,它们或早于成矿,或晚于成矿,有些是与成矿基本同时。这种紧密相伴,形影不离的伴生关系有其特定的成因含义,也可作为找矿的重要标志。
成矿作用期内有关岩石的生成,视其环境不同而有不同的意义。对沉积矿床来说,由于在沉积过程中,物源成分的改变,以及表生控矿因素如温度、介质条件、大气成分、生物和气候等因素的变化,导致沉积物类型和沉积作用机制的变更,因而在矿层内部和多个矿层间形成沉积岩层。
在内生矿床中,成岩与成矿作用常有密切成因联系,对于多种矿床来说(如岩浆分凝矿床、岩浆热液矿床等),一个有规模的岩浆房的活动经常是朝着金属矿质向硫化物、氧化物浓集方向演变。在这个过程中,岩浆分异作用也在持续进行,如果所处的构造环境不稳定,则有岩浆的多次侵入、多次分异,并使矿质逐步浓集,主要矿体一般形成在成岩的晚期或末期阶段。
3.成矿物质(含流体)供应情况的变化
成矿作用过程中,成矿元素和化合物供应情况的变化直接影响着成矿过程是否能持续进行。如果矿源供应一时中断(由于源岩中无矿部分被剥露,或由于构造变形阻断矿源输运通路等),则成矿暂时停止,而形成矿化地段内的无矿部分。一旦克服了这些障碍,矿源供应恢复,则成矿作用仍可持续进行。
如果矿源继续供应,但矿质数量减少,矿质浓集减低,成矿虽可持续进行,但只能生成较小规模矿体或低品位矿石。
如果矿源继续供应,但矿石组成发生变化,如多金属矿床中铅、锌等的金属供应量可互为消长,则可形成此多彼少的矿石,或是形成不同金属组分的矿石。如果矿源供应中成矿介质如挥发分、阴离子或配阴离子团发生变化,则可形成同一金属的不同化合物,如氧化物、硫化物、硫盐类矿物及碳酸盐类矿物等。
除了矿源供应的有无变化、数量变化、浓度变化、组分变化外,在成矿期间,含矿流体性质和类型的变化也是值得注意的问题。流体性质的变化直接影响成矿作用机理、成矿矿物类型乃至成矿作用是否持续进行等。对于多数与岩浆作用有关的矿床,其含矿流体在作用早期多为岩浆热液,以后常有循环大气降水的加入,成为混合流体,到成矿晚期,则以大气降水为主。在斑岩铜矿系统中,成矿流体的这种变化比较明显。
4.成矿期间物理化学条件及成矿机制的变化
上述成矿强度、成矿组分和矿床类型随时间前进而发生的种种变化,都与成矿系统中的成矿要素和控矿条件随时间的变化有关。前已说明,成矿系统是一个动态的开放系统,系统与环境之间一直进行着物质和能量的交换作用,这个作用时而强烈、时而微弱,视各成矿要素间的耦合程度而变化。成矿过程中,如矿源场的组成和供应数量、供应速度发生变化,或流体中加入某些成矿物质,或溶液中p,t,Eh,pH等参量变化导致某些伴生组分的相对浓集等,都可能使成矿物质组分发生变化。成矿过程中,成矿流体的状态或赋矿围岩发生明显变化,如由较高温,密度较大的富矿熔浆(宁芜地区的铁矿浆等)转变为温度较低、密度较小、挥发分增多的富铁气液时,则形成的矿床类型相应由矿浆型铁矿转化为热液交代-充填型铁矿。当围岩为碳酸盐岩时易被含矿流体交代而形成矽卡岩型矿床,而后来的矿液再上升在碎屑岩中就位时,则易形成裂隙充填型矿脉。
物理化学条件的变化还直接影响到成矿作用机制的变化,如温度降低可导致矿石矿物的沉淀,压力降低可导致高压热流体的沸腾,促进矿质的分馏集中。地表风化条件下温度的升高有利于化学风化作用的加快,地表水流速的变化可导致密度不同矿物的分别沉淀,促进重矿物富集成砂矿等。
这些物理化学条件的变化对矿质浓度、矿质组分等都有明显的控制和影响,在时间上表现为不同的矿化阶段,如对矽卡岩矿床来说,按先后顺序常表现为:硅酸盐阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段等。物理化学因素在空间上的变化则表现为矿化的分带性,如对斑岩铜矿来说,在斑岩顶缘内核处自内向外依次为:钾化带、石英-绢云母化带、泥化带和青磐岩化带等,其中,斑岩型铜(钼)矿石主要产在钾化带和石英-绢云母化带中,后者的蚀变强度和影响范围直接关系到矿化的规模。
5.成矿期间所在地质环境的变化
成矿期间成矿系统所在地质环境的变化,如地质构造、成岩作用乃至环境背景和热场变化等,也会直接、间接影响成矿系统中物理化学条件包括p,t,pH,Eh,fS2,fO2等的变化,这些变化影响到成矿系统与所在环境的相互作用状态,是否达到相对平衡或不平衡,是否有利于成矿作用的持续发生,是加快或延缓成矿速率,是保持还是改变矿化产物的化学类型,还是导致成矿作用的中断或最后终结。
成矿期间物理化学条件变化的趋向、方向、变化的速率、变化的持久性和脉动性等都与所在的地质环境密切相关。这些环境类型有:
逐渐升温的环境:如正在上侵的岩浆或热流体;
逐渐降温的环境:如冷却中的岩体;
压力增大的环境:如正在受挤压的地质体;
压力减小的环境:如在伸展构造下的地质体;
fO2增大的环境:如趋向接近地表的环境;
fO2减小的环境:如趋向地壳深处的环境。
研究成矿环境的变化对于时间漫长的成矿系统(例如沉积成矿系统),更显得重要。此外,对于处在复杂地质环境的成矿系统,也应注意研究其成矿过程中的地质微环境的变化。
现根据区域大地构造演化的分析结果,将本区成矿地质构造环境及空间变换和其中的重要地质作用特点讨论如下。
(一)前寒武纪古大陆及被动陆缘(裂陷)环境
前寒武纪早期,华北-塔里木板块和西伯利亚板块在新元古代以前可能同属一个古大陆,它们具有相似的结晶基底、沉积盖层、古生物群落和古地磁学特征(刘雪亚等,1995;王荃等,1991)。新元古代中-晚期(大约在600Ma)前,受张裂构造作用的影响,巨大的古陆块发生裂解,进而形成南和北两个不同的古陆块,之间出现了一个广阔的大洋盆地———古亚洲洋。但两者之间的分离在某种程度上看,还不彻底,其间还留有多个相对独立的、从板块上拉离的小陆块,有些小陆块之间以及小陆块与南北两板块之间还具有局部发育的洋壳。此时,两大古板块南、北两侧均属被动型陆缘构造环境,其上还可能发育有边缘裂陷(谷)。由此可以看出,在这一时期区域上主要处于古大陆及被动陆缘构造环境。位于本研究区之内的几个古地块(如锡林浩特、苏尼特左旗等)虽处于古大洋之内,但大致相当于古大陆环境。相应的成矿作用主要发生在古大陆内部的陆缘(裂陷)地区。但到目前为止,还没明确的证据表明,区内相关矿床的成矿与该环境直接相关,但作为古大陆边缘裂陷地区火山-沉积物,如(南)温都尔庙群可能为此后变质作用发生时形成的相关铁矿提供了丰富的矿源,区域上则有白云鄂博巨型稀土矿床形成,由于均在工作区之外,此不多讨论。
(二)早古生代沟-弧-盆构造环境
早古生代,古亚洲洋壳和古板块之间开始了相互作用。据研究,此时介于华北大陆与苏尼特左旗之间的洋壳是向北俯冲的,随着洋壳俯冲作用,沿白乃庙—温都尔庙北部一带形成岛弧,并发育一定规模的火山喷发活动,同时伴有少量加里东期花岗岩类侵入活动;其北则发育弧后盆地,发育有较厚的海相火山-沉积岩建造(北温都尔庙群);随着俯冲作用的进行并于早古生代中期,洋壳渐趋闭合,最后于温都尔庙(南)-西拉木伦地区形成著名的早古生代缝合带。由此构成了早古生代较为完整的沟-弧-盆相配套的大地构造环境。由于岛弧在华北板块边缘的增生与拼合,华北板块的北部边缘随之向北迁移。在此期间发生了较强的成矿作用,主要的成矿事件及其产物集中在岛弧地区,其次为弧后盆地区。例如在白乃庙岛弧带即形成了著名的白乃庙铜(钼)矿床、白乃庙金矿床、徐尼乌苏金矿床、谷那乌苏铜矿床等(葛良胜,1992;Nie et al.,1999;聂凤军等,1993);在温都尔庙地区则形成了众多的小型铁矿床,其中部分可能与缝合带环境中的蛇绿岩套有密切关系。区域上在西部的化德岛弧带上也不断有相应的矿床发现。从岛弧构造-岩浆活动及相关的成矿作用看,这一次的洋壳俯冲强度还是相对较大的。
(三)中-晚古生代沟-弧-盆及碰撞造山环境
经过早古生代的增生拼合,板块间的相互作用并未停止。至中古生代,界于增生后的华北板块与南蒙古地块间的南蒙古洋开始发生俯冲作用。应该说,其最早的俯冲活动可能在早古生代的某一时期就已开始,并于中古生代时逐步加强。洋壳的俯冲仍然向北,形成了苏尼特左旗—东乌珠穆沁旗地区的岛弧岩浆岩带,向西并延入蒙古境内。其北部发育弧后(间)盆地。至中生代后期(大约在泥盆纪末—石炭纪初)又一次发生地块间的增生拼合。缝合带大致位于索伦山—苏尼特左旗南—贺根山一线。由此也形成了一套完整的沟-弧-盆构造环境。必须注意到,与此同时,在岛弧带的北部以及局部小地块的南北两侧,还可能发育一些小的分支洋壳,并也随着上述缝合带的形成而先后关闭。还应指出的是,这次洋壳关闭在区域上是自西向东逐步完成的,也就是说当西部的缝合过程完成,海水基本退出后(中古生代初),而东部则还处于残留海盆并接受沉积状态。甚至到晚古生代晚期,西部地区已进入缝合后(碰撞造山期的局部)伸展,形成陆缘的局部有限拉张盆地时,东部地区的残留海盆仍未结束沉积作用,直到古生代末期才最终完成东段的地块拼合和增生。经过此次增生,南蒙古板块被增生到华北板块北缘,华北板块北部边缘进一步向北大幅度迁移。
与洋壳俯冲相伴的岛弧火山作用较为发育,但分布不均。与之相伴的华力西期花岗岩活动分布也较为广泛,它包括俯冲期形成的俯冲型岩浆侵入,也包括碰撞期的碰撞型岩浆活动(苏尼特左旗南部地区),还包括碰撞造山后伸展构造环境中的伸展型碱性岩浆活动等。同岛弧构造-岩浆活动相比,弧后(间)盆地、残留盆地、造山后伸展拉张盆地内的火山-沉积作用也非常引人注目。同一时代的沉积,不同地区具有相变特征,不同时代同一地区的沉积作用则体现沉积环境的明显变化,如从海相过渡到陆相等。在上述不同构造环境中,发生了强烈的不同类型的成矿作用。二连浩特—东乌珠穆沁旗一带即处于与此次洋壳俯冲形成的古生代岛弧带内,形成了如奥由特、莫若格钦、巴润苏格德日图、阿拉盖乌拉、准苏吉花敖包和阿太乌拉铜矿床(点)以及一大批铜矿化异常。其西延进入蒙古境内,更是发现了亚洲最大的斑岩型铜钼金矿床———欧玉陶勒盖和其他斑岩型矿床,如察干苏布尔加等。在晚古生代盆地内部,则形成了许多与海底火山(喷流)-沉积作用相关的铅锌银多金属矿床以及火山-次火山岩型铜铅锌矿床等。由于研究区东部东乌旗地区盆地持续时间长,火山-沉积作用发育,发现的矿床也较多,主要如达赛脱、阿尔哈达、查干敖包、乌兰陶勒盖、吉林宝力格等,以及受构造破碎带控制的蚀变岩型铅锌矿床和少量沉积型铁矿等。尽管部分矿床还发生了明显的后期成矿作用叠加。此外,在缝合带构造环境中,还形成了与基性—超基性岩(蛇绿岩系)有关的铁、铜、金矿床或铬铁矿矿床。但到目前止,还没有足够的证据表明,在缝合后的碰撞造山阶段(以挤压为主的时期)有较大规模的成矿作用发生。
综上所述,中晚古生代与早古生代的地块增生拼合作用对比,发育的过程更长一些,形成的环境更为复杂,地质(成矿)作用类型更复杂多样因此形成的矿床也较多。
(四)早中生代(造山后)陆内伸展构造环境
早中生代时期,本区在区域大地构造演化的历史中处于一种过渡期和转折期。一方面,虽然南蒙古洋已经闭合,本区已变成华北板块北部的一部分,但区域南北向的挤压作用并未停止,进入中生代,经历三叠纪碰撞造山后的隆升后,相继在晚古生代伸展盆地基础上进一步发生伸展作用。增生后的华北板块北部边缘向北大幅度迁移,北部还发育有蒙古-鄂霍茨克洋,新的洋陆板块之间的相互作用仍在进行。但由于该洋主体发育于东部,距本区相对较远,因此其对本区的直接作用较小,而只能通过板块相互作用过程中应力的远程传递对本区施加影响。另一方面,东部太平洋板块的活动也渐趋增强,对本区的影响也逐渐有所显现,尽管还不强烈。总体上看,本区主要处于碰撞造山后的陆内挤压—伸展交替并以伸展为主的构造环境,但受到北部和东部大洋板块活动的影响,区域构造线发生变化,自西向东由近EW向为主渐变为以NE向占主导地位,至东乌珠穆沁旗东部,受太平洋板块俯冲作用影响强度较大,北东构造形迹开始发育,大兴安岭隆起带的雏形开始形成。在这种综合应力条件下,岩石圈壳幔相互作用加强,可能发生了早期的岩石圈拆沉。陆内拉伸盆地进一步发育,接受以陆相为主的火山-沉积作用。研究还表明,自晚古生代碰撞造山及造山后延续而来的中酸性岩浆活动继续发育,形成了一条晚三叠世强过铝质花岗岩带(西起乌拉特中旗,经白云鄂博、达茂旗,向东一直延伸至化德—苏尼特左旗一带,其岩性主要为黑云母二长花岗岩、正长花岗岩,可见含石榴子石-黑云母/二云母二长花岗岩和花岗闪长岩)。同时还伴有强烈的韧性剪切构造活动,自苏尼特左旗向东至东乌珠穆沁旗地区依序发育多条宽大的韧性剪切构造带。
从目前的找矿勘查成果看,该阶段本区的成矿作用主要与韧性剪切构造活动密切相关,在东苏旗一带形成了一系列金矿床(点);其次为与中酸性花岗岩有关,形成了铜-钨-铋多金属矿化,但到目前为止,勘查工作尚未获得明显突破,第三为与盆地陆相火山-沉积活动有关形成了铜-铅-锌-银多金属矿化等。
(五)晚中生代—新生代多元构造动力体制复合环境
随着北部鄂霍茨克海于中-晚侏罗世关闭,本区全面进入陆内构造活动阶段和多元构造动力体制复合的构造环境。其多元性主要表现在:
(1)造山后伸展构造-岩浆活动体制继续发展:这一体制是自古生代以来的板块构造活动的继续。也就是说虽然区域上洋陆板块间的构造活动已经结束,并全面转化为陆内活动,但区域上不同拼合块体间的相互作用仍在发生。
(2)主动大陆边缘岩浆弧构造体制:这与库拉-太平洋板块于此时的持续强烈俯冲活动相关。库拉-太平洋板块向欧亚大陆的俯冲作用,在大陆一侧形成了典型的沟-弧-盆体系,但其早期(燕山早期)则主要表现为欧亚大陆边缘形成的醒目的陆缘岩浆弧。由于俯冲作用的进行和俯冲深度的加大,岛弧火山作用持续发育,边缘海盆扩张,陆缘弧上的火山作用中心向前迁移,形成火山岩从内陆到边缘,时代逐渐变新的分带特征。大兴安岭地区NE向强烈火山岩浆作用即是该早期陆缘弧的一部分。而目前的陆缘弧位置已迁移到那丹哈达岭、中国东部沿海一带,但弧上的火山岩浆活动主要发生在燕山中-晚期。这时大洋板块的俯冲对于远在内陆的二连浩特—东乌珠穆沁旗以至大兴安岭一带的影响同早期鄂霍茨克海的关闭一样,由早期的直接效应过渡到远程效应。
(3)陆内壳-幔相互作用和岩石圈大规模减薄构造体制:研究表明,研究区及其邻区在晚中生代-新生代发生了强烈的陆内壳-幔相互作用和岩石圈大规模减薄。与之相伴,有大面积玄武岩火山岩喷发,后造山花岗岩发育。地壳快速隆升和地壳表层产生了大规模伸展构造,变质核杂岩、底辟热隆构造等(肖庆辉等,2006)。上述每一种构造动力体制即表征为一种地质构造环境,由此可以看出,自晚中生代以来,本区即处于一种复杂的多元构造动力体制复合的背景之下,既有继承性的,又有新生性的,表现为多种地质构造环境在同一地理空间的叠加。这种复杂的构造环境造成了本区复杂的构造-岩浆活动和多姿多彩的成矿作用,形成了类型多样,元素组合复杂的不同规模金属或非金属矿床。另一方面应注意到,本期发育的多元构造环境均是在此前不同的构造背景基础上发育,在区域上叠加在前不同类型的构造环境之上,因此在成矿角度看,既有新生性(燕山期),而更多地表现为叠加成矿特征。这是本区,特别是东部众多矿床成矿元素组合复杂、矿床成因复杂、矿化类型多样的根本原因。
矿山地质构造和生态环境信息都包括哪些内容
矿山地质环境评价主要是通过调查和评价,摸清矿山地质环境现状,查明主要环境地质问题及其危害,为合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、整治矿山环境、恢复与重建矿山生态、实施矿山地质环境监督管理等提供基础科学资料和依据。
矿井地质简述
断裂构造较为发育,以小型为主。九里山断层走向在40°至70°之间,倾向北西,倾角约70°,落差在350至550米之间。南盘强烈上升,导致奥陶系灰岩大面积出露,形成残丘,煤系地层遭受侵蚀,形成山前洪积-冲积扇。方庄—北碑村宏空断层构成矿井东部边界,为一组走向平行、倾向相反的断层构成地堑构造。走向...
矿山地质环境问题的成因分析
矿业开发活动过程中,地下开采掘进及主动放顶、矿山地面工程建设、露天采场开挖及表土剥离等采矿行为,很难避免采空地面变形、地下水位下降、土地资源占用破坏等矿山地质环境问题的发生,这是矿业活动的基本属性所致。但规范的矿业活动或矿业活动过程中事先主动采取有效的矿山地质环境防护措施,将大大减少或消除采矿活动对矿山...
矿床产出控制因素
矿床时-空分布规律和产出特征,主要取决于其形成的地质构造环境、矿床产出地层层序、岩浆活动特性、容矿主岩岩性、成矿作用等诸多控矿因素,了解这些因素对矿床产出的影响和控制程度是矿床成因和成矿规律研究的重要内容之一。 1.构造控矿作用 构造对矿床形成和产出的控制作用主要表现在两个方面:一是成矿地质构造环境对...
不同类型矿床地质特征及成矿环境
容矿火山岩主要为层状玄武岩或层状辉长岩,经强烈变质作用形成角闪岩相。矿床的成矿地质环境一般都靠近构造交界处,如在洋底与岛弧间,洋底与克拉通间或洋底与大陆壳间。矿体常为层状,形态规则,与围岩整合接触,并且具有明显的接触界线。成矿时代与第三类矿床相似,均在新元古代产出,而古元古代和太古宙不出现。 五、...
(二)陆块上的成矿地质环境
1.古陆核边缘裂陷环境 主要见于华北地台上,以太古宙为主。在古陆核经过拼合初具规模后,由于地壳较薄,活动性大,其边缘常发生裂陷,并伴有一定规模的基性岩浆喷发,形成绿岩带,并因岩浆分异欠佳,使其金属矿化或背景较高,从而构成了该成矿地质环境的主体。其中有两种情况与成矿关系极为密切。 1)在后期GGT岩系侵入...
火山岩系形成的地质构造环境讨论
昆盖山北坡的石炭系以火山岩为主,而库尔良等地的石炭系以滨海-浅海相沉积建造为主,火山岩系仅作为夹层出现。这一特点表明构造活动和岩浆作用在空间分布上存在的不均匀性。东、西火山岩带形成的地质构造环境上的差异,决定了二者成矿地质条件的不同,因此对矿床的形成和成矿强度均具有重要的控制作用。
主要矿山地质环境问题
采空塌陷的影响因素错综复杂,其发生发展过程及地表形态特征主要取决于矿层条件、顶板岩性特征、地质构造和采高、开采条件等。 采空塌陷是危害极大的矿区地质灾害之一,它使地表植被、土壤及地层结构遭到破坏,严重恶化了自然生态环境,其所造成的经济损失是巨大的,直接影响着人们的生活、生产环境,严重威胁着人们的生命财产...
西天山斑岩铜矿成矿地质环境
1.断裂构造与成矿 区内断裂构造极为发育,主要有NW向、NE向和近EW向三组。艾比湖-依连哈比尔尕断裂:断裂呈NWW向延伸,长约420km,形成于石炭纪末。中新生代历经多次复活,当前仍在活动,成为天山北侧地震多发区。该断裂控制了其北盘的铬、金、铁、铜成矿带。尼勒克断裂:断裂走向NWW向,西端延出境外...
深部过程、浅表环境与成矿系统
因此,深入系统地研究地幔柱及其成矿作用,可以促进深部过程、浅表环境与成矿系统的结合研究,有助于从全新角度来认识很多矿床的形成和分布规律。正是由于地质构造环境对成矿的特殊重要性,在一定的地质构造环境中产出一定的成矿系统,笔者提出,按构造动力体制划分成矿系统的类型(大类)。
禹刻三分:[答案] 成矿特点包括成矿时间、空间、构造环境、温度压力等物理化学条件、矿石结构构造上的特点等,对于火山成因矿床等内生矿床,还要考虑介质、与围岩的接触关系等. 火山成因矿床的特点有: 1、矿床位于火山岩浆构造活动带内,矿区附近有同期...
六枝特区19626895211: 构造地质学的研究意义 - ?
禹刻三分: 构造地质学的研究意义,可以归纳为地质理论意义和生产实践意义.通过构造地质学的研究,可以在理论上阐明地质构造的分布、相互关系和变形特征,探讨变形机制、构造演化和地壳运动规律及动力来源;在生产实践中运用地质构造的客观规...
六枝特区19626895211: 成矿地质条件主要包括哪一些? - ?
禹刻三分: ZHYZHY2007的回答,是高度概括的.但太笼统,且不全面.可以稍微具体地回答如下:一、内生成矿条件1、岩浆岩条件--岩性(超基性、基性、中性、酸性、碱性)具有成矿的专属性,不同的岩性,往往有自己独特的成矿系统.考察成矿条...
六枝特区19626895211: 矿点和矿化点 - ?
禹刻三分: 在成矿系统的产物中,成矿物质有一定浓集但由于储量微小或矿石品位较低,在当前经济技术条件下尚不能被开发利用的矿化地段称为矿点;仅有某些矿化现象的地段称为矿化点.在一个含矿区域中,矿点和矿化点的数量经常是远大于矿床的数...
六枝特区19626895211: 矿床的成因也类型是怎样划分的? - ?
禹刻三分: 矿床根据成因可分为三类,即内生矿床、外生矿床和变质矿床.1、内生矿床:在岩浆活动过程中,有用元素或有用矿物富集起来形成 的矿床,总称为内生矿床.绝大多数的有色金属和稀有金属等矿产,及部分非金属矿产都产于内生矿床.内...
六枝特区19626895211: 地质流体在成矿过程中起了哪些重要作用 - ?
禹刻三分: 不同类型的流体特征及其成矿机制,而在具体的成矿过程中,构造对成矿起着至关重要的作用.成矿物质由分散到富集并形成矿床的过程受多种地质因素控制,其 中,构造和流体起了重要的作用.从构造与流体的相互关系看, 在成矿过程中,...
六枝特区19626895211: 矿物,岩石,沉积环境,地质构造,圈闭,油气藏,原油间是什么关系? - ?
禹刻三分: 沉积环境中有沉积岩,沉积岩中包含化石,有化石则有矿物,地质构造分有向斜背斜,向斜是凹下去的,则可以储藏水,背斜是凸的,则可以储藏油、天然气
六枝特区19626895211: 变质岩相类型对成矿有何影响? - ?
禹刻三分: 在变质地区,因受区域变质作用影响使成矿物质富集而形成的矿床,以及原有矿床经受强烈的区域变质,成为具有另一种工艺性质的矿床.由内生作用或外生作用形成的岩石或矿石在遭受变质作用时,由于地质环境的改变,温度和压力的增加,...
六枝特区19626895211: 地质学中结构和构造 - ?
禹刻三分: 矿石结构(texture of ore):(矿物粒度、晶形即显微结构)研究矿物颗粒的形态、大小空间相互的 结合关系等,也包括矿物颗粒于矿物集合体的结合关系所反映的形态特征,指矿石中矿物 颗粒的特点; 矿石的构造(手标本和显微构造) 研究矿物集合体的形态、相对大小及其空间相 互的结合关系等所反映的形态特征,指组成矿石的矿物集合体的特点
六枝特区19626895211: 锰矿的地质构造? - ?
禹刻三分: 从大地构造上看,我国锰矿绝大多数产于地台区,如中南和西南地区的锰矿位于在扬子地台边缘、华南褶皱区,以及华北地台区,只有少数产在地槽中,如产在祁连山和天山的锰矿.从成矿古地理环境上看,我国锰矿的成矿环境主要是浅海环境,其次是陆缘滨海与冩湖环境.