大型、超大型矿床在成矿系统中的位置

大型-超大型矿床在成矿系列中的时空位置~

据已有矿床资料分析，多数的大型、超大型矿床不是孤立存在的，它产于一定的成矿系列之中，与系列中的中、小型矿床相伴生，可比喻为“鹤立鸡群”现象。其所以能在同一系列的诸多矿床中以规模巨大而突出出来，可能有其特定的原因。
1.成矿系列中产出超大型矿床的特定因素
1）有足够长的成矿时间，多发生在成岩成矿作用的高峰期，即在主成矿阶段形成矿石巨量堆积；
2）产在矿化中心区适宜的储矿构造中，如岩浆-热液矿床中具脉动活动的构造-岩石圈闭，SEDEX矿床中具有同生断层活动的次级海底凹槽；
3）多期成矿作用在同一空间的叠合，使矿质多重富集；
4）矿床形成后的地质变化过程中，处在易于保存不受破坏的有利部位。
总的认为，成矿系列的形成需要多种有利因素的耦合，而在此背景上的具有成矿因素最佳匹配的时-空地段则是大型、超大型矿床形成的必要条件。而在复杂的地质成矿系统中，这样的极佳条件很少见，因此，超大型矿床产生的几率是很低的。
2.柿竹园矿床实例解剖
现以柿竹园矿床及其所在的湘南花岗岩-热液型W-Sn-Mo-Bi-Pb-Zn-Ag成矿系列为例，说明柿竹园超大型矿床形成的特定条件。
柿竹园-东坡矿田位于郴州市东南千里山花岗岩体周边，沿岩体接触带及附近断续分布有20多个大、中、小型矿床，矿种有W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、Be、萤石等。是我国华南著名的矿产富集区，主要成矿系列为燕山期花岗岩-热液型 W、Sn、Mo、Bi、Be、Pb、Zn成矿系列。
（1）该成矿系列形成的有利因素
1）矿田位于湘赣早古生代地块与湘桂晚古生代坳陷的边界靠隆起地块一侧，在茶陵-临武北东向深断裂带和重力梯度带上，属于古构造转折部位的地块边缘成矿；
2）在区域成矿地球化学背景上，既有赣南 W、Sn、Bi、Mo 成矿特征，又有西部（湘西南、桂北）的Sn、Pb、Zn、Cu成矿特点，形成多成矿元素组合；
3）矿田位于多组断裂构造交会地，北东、北西、南北、东西向米字型断裂的活动中心，构成多期次花岗岩类侵位的有利地段；
4）富含成矿元素的元古宙基底及其分熔演化的花岗岩类以及来自幔源的热流体（含部分矿质）提供了丰富的矿质和成矿流体；
5）花岗岩体周围的晚古生代碳酸盐岩和碎屑岩层的化学性质及其封闭构造型式，构成了捕获成矿物质的构造-岩石圈闭，使大量的成矿物质不致逃散；
6）千里山花岗岩体有四次侵位（183～144 Ma），岩浆活动强度大，热场稳定，延续时间长，伴有相应的多次气液蚀变-矿化作用。
7）早-中侏罗世成矿时，该区地表为断陷湖盆，积蓄的湖水沿断裂系统向下渗透，可淋滤出地层中的有机质、挥发分参与成矿（刘义茂等，2000）；
8）成矿后该区发生继承性的断块上升运动，经过适度剥蚀，大部分矿床得以保存。
（2）柿竹园矿床的特定有利因素
由于具备上述有利成矿因素，在千里山岩体周围形成了东坡、金船塘、野鸡尾、岔路口、大吉岭、青石板及红旗岭等20多个矿床。而作为超大型矿床的柿竹园之所以“鹤立鸡群”，脱颖而出，是由于它除具有上述诸因素之外，还有特定有利条件。
1）千里山岩体就位时间自183 Ma到144 Ma，包括4次花岗岩（斑岩）侵位，每次都有矿化，而柿竹园矿床的主要成岩成矿时间位于第二次即黑云母钾长花岗岩活动（162～158 Ma）时期，正处在成矿高峰期。
2）该矿床处在由两条NE向压扭性断裂夹持的断块中，又处在次级NE向断裂的对称中心，是构造多层次震荡、岩浆多次侵位的中心部位，具备区内最佳的流体成矿系统，也即富挥发分含矿流体上涌活动中心和排泄-堆积场所。
3）具有良好的成矿圈闭构造，该矿位于千里山岩体东南侧内凹处，上有起隔挡作用的缓倾（＋剪切面）地层，下连热流体脉动活动的主要通道（刘义茂称之为“热柱”），具备稳定的地温场，构成极佳的聚矿构造型式。
3.若干超大型矿床的时空位置
超大型矿床在成矿区带或矿田中处于什么位置，情况复杂多样。笔者统计了若干个实例，发现有相当一部分超大型矿床是产在矿集区的中心或靠近中心位置，在成矿时间上是在主成矿阶段（表5-6）。

表5-6 若干大型-超大型矿床的时空位置

4.大型、超大型矿床在成矿系列中的位置
在有些地区的成矿系列中，只生成一般的大、中、小型矿床，而未生成超大型矿床，如宁芜玢岩铁矿系列、鄂东南中生代Fe、Cu、Mo、Au成矿系列。以宁芜地区为例，该区在2000km2区域内，有30多个Fe（P、Ti）矿床，比较密集，成矿受处在断裂交点的次火山岩（辉石闪长玢岩）控制，由于该火山岩盆地中构造网络发育，次火山岩体众多，造成矿化的多个中心，形成8种矿床类型，在构造-岩浆结点上中小型矿床星罗棋布，而未能出现鸡群中的“鹤”。
在鄂东南地区，在约5000km2面积内，以燕山期为主的Fe、Cu、Mo、Pb、Zn、Au矿床密集，计有10种矿床类型，大、中、小矿床114个，但没有超大型矿床。这与该区的褶皱、断裂构造的多样性、多个构造结点、多个含矿层位、多个岩浆侵入体（6个大岩体，40多个小岩体）有密切关系，也即控矿因素主要是侵入岩的众多和分散，导致本区矿床数目众多，但缺少超大型矿床。
从以上2个缺少超大型矿床的著名矿集区的分析可见，在岩浆热液成矿系统中，构造-岩浆侵入体的众多和分散（多中心），是造成矿质平均、分散的一个重要原因。这也从反面说明，一个岩浆-热液成矿系统中，要发育大型、超大型矿床，一个长期（多期次）活动的构造-岩浆-热液-矿化中心是至关重要的，上述的瑶岗仙矿床是一个实例。澳大利亚的卡姆巴达铜镍矿、布罗肯山铅锌银矿、奥林匹克坝铜铀金矿等巨型矿床也都是产于长期构造活动中心。
从以上正反两面实例对比和分析中可见，一个成矿系列中，产出超大型-大型矿床的因素如下（图5-10）：

中国重要成矿系列的形成机制和结构特征


图5-10 成矿系列中超大型矿床控制因素

需要说明的是，矿化多次活动中心在矿集区中的位置，视具体成矿区带不同。有不少是产在矿集区的中心（表5-6），有些则是在矿集区的边缘，如凡口矿床，其形成受盆地边缘的多种断裂控制。
总之，成矿系列中是否产出超大型矿床受多种因素控制，在不同构造环境下的不同成矿系列中，其因素也不尽相同。这里，只着重讨论了岩浆热液型及SEDEX型矿床系列中产出超大型矿床的可能条件，主要是提出一些工作思路和初步观点，有待进一步的研究、检验和深化。

超大型矿床很罕见，其形成需要多种有利成矿因素和条件的良好匹配。这些条件包括：
1.巨量矿质、流体和能源的有利匹配和稳定供给
其中，矿质应是易活化、易被流体浸取和集中的，流体应有较强的化学活动性能，而能源应是不间断地供给的，以保持成矿系统的持续运动。从已知资料看，对一部分超大型矿床来说，其矿质、流体、热能常是多来源的，而非只局限于一种来源。
2.成矿系统的矿源场、中介场和储矿场的结构紧凑
成矿系统的核心是源、运、储三个环节，即矿源场、中介场和储矿场。它们三者的结构状态影响成矿功能。当三者结构紧凑时，热-动力条件优越，矿质运输通畅，成矿过程简捷高效，局部构造和岩石的聚矿功能强，这些因素能使巨量矿质高度集中于集约化的局部空间，从而形成大型-超大型矿床。
3.适时的成矿启动
即当出现成矿契机时成矿作用及时发生，使各种成矿因素协调地有机地运动起来（成矿“机器”的启动）。这种契机包括构造应力的转换、局部温度、压力突变等。一些研究表明，成矿作用往往是在局部升温后再突然降温，局部升压后再突然降压的条件下发生。此外，不同类型流体的混合也是矿质大规模沉淀的契机。
4.稳定持续的成矿作用
超大型矿床的形成一般需要较长的时间，这就要求区域成矿环境、良好匹配的成矿因素、高效成矿作用等保持在稳定运行状态。而在成矿环境发生变化（干扰）时，成矿系统能发挥自组织能力，调整和建立新的匹配关系，最大限度地适应变化了的环境，维持系统的正常运转，而不致中断，直到完成矿质的最大量富集。
5.良好保存条件
矿床形成后，尤其是古老矿床形成后，还要经过一系列的地质变化，包括所在区域的隆升或凹陷、构造变形、岩浆活动以及地表风化改造等。矿床全部保存且现今接近地表，是最理想的勘查和开采目标。矿床的部分矿量被剥蚀分散，则可能由超大型矿床缩小为大中型矿床。因此，对矿床形成后所在区域的构造演化史，尤其是地壳抬升和剥蚀速率的研究对评价矿床有重要意义。
总的认为，大型-超大型矿床的形成条件可简单地概括为：“多因耦合，临界转变，成矿持续，保存良好”。

在有些地区的成矿系统中，只生成一般的大、中、小型矿床，而未生成超大型矿床(或至今尚未发现)，如宁芜玢岩铁矿系统、鄂东南中生代铁、铜、钼、金成矿系统。以宁芜地区为例，该区在2000km²区域内，有30多个Fe(P，Ti)矿床，比较密集，成矿受处在断裂交点的次火山岩(辉石闪长玢岩)控制，由于该火山岩盆地中构造网络发育，次火山岩体众多，造成矿化的多个中心，形成八种矿床类型，在构造-岩浆结点上大中小型矿床星罗棋布，而未能出现立于“鸡群”中的“鹤”(超大型矿床)。

在鄂东南地区，在约5000km²面积内，以燕山期为主的铁、铜、钼、铅、锌、金矿床密集，计有10种矿床类型，大、中、小矿床114个，但迄今未发现超大型矿床。这与该区的褶皱、断裂构造的多样性、多个构造结点、多个含矿层位、多个岩浆侵入体(六个大岩体，40多个小岩体)有密切关系，也即控矿因素主要是侵入岩的众多和分散，导致本区矿床数目众多，但缺少超大型矿床。

从以上两个缺少超大型矿床的著名矿集区的分析可见，在岩浆热液成矿系统中，构造-岩浆侵入体的众多和分散(多中心)，是造成矿质平均、分散的一个重要原因。这也从反面说明，一个岩浆-热液成矿系统中，要发育大型、超大型矿床，一个长期(多期次)活动的构造-岩浆-热液-矿化中心是至关重要的，前面提到的柿竹园矿床是一个实例。澳大利亚的卡姆巴达铜-镍矿、Broken Hill铅-锌-银矿、Olmpic Dam铜-铀-金矿等巨型矿床也都是产于长期构造活动中心。

从以上正反两面实例对比和分析中可见，在一个成矿系统中，产生大型-超大型矿床的基本因素如下(图10-6):

成矿系统论

图10-6 成矿系统中超大型矿床控制因素

需要说明的是，矿化多次活动中心在矿集区中的位置，视具体成矿区带不同。有不少是产在矿集区的中心(表10-6)，有些则是在矿集区边缘的特定有利地段，如凡口矿床，其形成受盆地边缘的多种断裂控制，但是处在矿田的中心部位。

总之，成矿系统中是否产出超大型矿床受多种因素控制，在不同构造环境下的不同成矿系统中，其因素也不尽相同。这里，只着重讨论了岩浆热液型及SEDEX型矿床系统中产出超大型矿床的可能条件，主要是提出一些研究思路和初步观点，有待进一步的探索、检验和深化。

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