矿床叠加改造特征与大型矿集区形成机制探讨
20世纪70~80年代以来,人们对寻找和研究超大型矿床倾注了极大的热情,这是因为超大型矿床能带来巨大的经济效益,这类矿床的发现常能显著改变一个地区或国家矿产资源状况与占有地位。另外,研究超大型矿床也有重要的理论意义,通过研究它们可能更深入揭示某些成矿有利条件以及提供新的找矿思路和方向。因而,成为当代矿床学中的特有研究内容。
超大型矿床也称为特大型矿床、巨型矿床和超巨型矿床或世界级矿床。根据一项概略统计,超大型金属矿床仅占全球矿床总数的5%~7%,但却提供了全世界金属量的75%~95%(裴荣富,1998)。什么样的矿床算作超大型矿床呢?研究者提出过不同的标准和做法。Laznika提出用“吨位富集指数”,即按矿床的金属储量与该金属元素地壳平均丰度的比值来划分,达到1011为巨型,1012为超巨型。也有人曾对世界Au、Ag、Cu、Pb、Zn五种金属矿床按其储量排序前10%的矿床作为世界级矿床。可以看出,就是这少数矿床分别占去了全球Au储量的86%、Ag储量的79%、Cu储量的84%、Zn储量的71%、Pb储量的73%。涂光炽结合我国情况建议以达到国际公认的大型矿床储量五倍以上为标准,如Cu、Pb、Zn大型矿床储量为>50万吨,超大型矿床即为>250万吨,Au大型矿床储量为>20吨,超大矿床即为>100吨。考虑到这各类金属元素性质的差别,后来也有人提出5~10倍的意见。
超大型矿床可以分为两种情况,一种是常规的超大型矿床,另一种是非常规的超大型矿床。常规的超大型矿床是指属于人们已熟悉的矿床成因类型,在矿化特征、控矿因素、形成机制和分布规律方面与同类型的大、中、小型矿床没有本质上的不同,如岩浆型铬铁矿矿床、斑岩型铜矿床、块状硫化物矿床、砂页岩型铜矿床类型的超大型矿床,只是由于它们分别有巨大的岩体、有广阔的矿化蚀变带、有厚大稳定的含砂岩系,而成矿作用又能持续稳定的进行,没有受到干扰,发展到极致。这种矿床还常常会有同类型大、中、小型矿床出现在同一成矿带内。所谓非常规超大型矿床则在地质背景、控矿因素、形成机制和矿床中的元素组合等方面都相当特殊。矿床还常常会具有几种不同成因类型的特点,以致很难判定其成因归属,而且在一个大区域甚至全球范围内很少能见到同样的矿床。例如我们将在后面详加介绍的白云鄂博矿床、金顶矿床和奥林匹克坝矿床就是很有代表性的例子。应该指出,常规超大型矿床与非常规超大型矿床也不是截然分得开的,有的常规超大型矿床中在具有所属成因类型基本特征的同时,也会在一个或几个方面具有不同于常规的突出特点。
对超大型矿床控制因素和成矿背景各个国家也都进行了不少研究。我国科学技术部已将由涂光炽领导的“与寻找超大型矿床有关的基础研究”课题先后列入了“八五”和“九五”国家攀登计划。在国际矿床成因协会工作和国际地质对比计划项目有关超大型矿床的研究中我国科学家也发挥了积极的作用。涂光炽曾指出过并非一种矿产在各种矿化类型中都能有超大型矿床形成,而是具有明显的选择性和局限性。裴荣富把这种特征叫做“偏在性”,就是说超大型矿床都存在着偏爱在一定的金属元素组合、一定的矿床类型、某个成矿时代与某种成矿背景产出的特点。研究工作也已探讨过各种制约超大型矿床时空分布与形成机制的宏观地质因素,如在时代方面、包括时代本身的限制、时代与有关特殊环境时的联系,地质背景方面如矿床产在克拉通内或其边缘、在不同构造单元的交界处或直接受某种大型构造的控制,有的联系到岩石圈地球化学边界时空结构。已知若干超大型矿床都涉及到深部的壳幔相互作用,有幔源物质参与,如出现富钾镁铁质岩、富碱火成岩、相关的热水沉积的一些矿床类型。从区域元素地球化学角度着眼,还认为存在特别的富Au、Sb、W、Sn的地区,以及大面积的低温金属成矿区域等。根据上述认识,提出了相关的远景地区。
涂光炽也总结了中国超大型矿床时空分布上的一些特点,我国分布在克拉通内的超大型矿床相对较少,而更多的超大型矿床是产出在可拉通边缘的外侧,如华北克拉通北缘的白云鄂博(Fe-Nb-REE)、东升庙(Pb-Zn)、东西鞍山(Fe)、大石桥(菱镁矿)等,西及西南缘有金川(Cu-Ni)、金堆城(Mo)、栾川(Mo)等。扬子克拉通西及西南缘有白马与红格(Fe-Ti-V)、东川(Cu)、个旧(Sn)、大厂(Sn),东南缘有锡矿山(Sb)、德兴(Cu)等。克拉通外侧边缘的裂谷、裂陷槽、深大断裂等大型构造直接控制了某些超大型矿床的分布,另外,也可能与古板块的多次活动有关。中国超大型矿床在形成时期方面,太古宙形成的矿床较少,东北和山东古老变质岩系中的超大型金矿有关的花岗岩已知是中生代部分熔融产物。元古庙是中国形成超大型矿床的重要时期,上述白云鄂博、东升庙、金川、鞍山、大石桥、东川等均为元古宙产物。古生代形成的较少,重要的有厂坝(Pb、Zn)、四子王旗(萤石)热水沉积矿床和攀西裂谷基性超基性岩有关的岩浆矿床(Fe-Ti-V)。中生代是超大型矿床形成的另一个重要时期,主要分布在中国东部,包括以花岗岩及岩浆期后热液有关的斑岩型矿床,如德兴、栾川;矽卡岩-石英岩型矿床如柿竹园(W-Bi-Sn);热水沉积受叠加改造型矿床,如个旧和大厂(Sn)、锡矿山(Sb)、务川(Hg)、凡口(Pb、Zn)等;以及与活动大陆边缘中酸性火山岩有关的叶蜡石、沸石、萤石等非金属超大型矿床。新生代形成的超大型矿床很重要,如玉龙(Cu)、金顶(Pb、Zn)等。
裴荣富等还提出超大型矿床形成在“异常成矿构造聚敛场”的认识,就是说超大型矿床的形成是由于存在能促使成矿物质超大量堆积的最佳有利控制因素的长期起作用的时空配置和配合条件。他们进一步以太古宙—古元古代花岗绿岩型金矿、中晚元古-古生代沉积岩容矿的铜铅锌矿床和中生代构造岩浆热液形成的W、Sn、Bi、Pb、Zn、Cu、Au、Ag矿床为例,探讨了各自的“异常成矿构造聚敛场”特点。
在研究中国超大型矿床的同时,我国矿床学家也继续关注着国外超大型矿床的研究动向与进展。
中亚成矿域中分布着众多性质和演化历史不同的地体,这些地体具有截然不同的成矿背景并形成不同类型的矿床。不同成矿省的成矿地质背景差别巨大,各地体演化过程中形成的矿床类型存在明显差异。环巴尔喀什地区的许多矿床都经过多期成矿过程叠加和成矿物质不断改造。造山运动早期形成了斑岩型铜-钼矿和矽卡岩型重晶石多金属矿,后期形成了稀有金属矿床,造山后的上叠盆地中先形成层状铁-锰矿和重晶石多金属矿床,稍晚形成砂岩型铜-铀矿床。
塔尔巴哈台山南缘分布着一些海相块状硫化物型铜多金属矿床,如Mizek和Kosmurun矿床,与奥陶纪蛇绿岩伴生。塔尔巴哈台山东延进入新疆塔城,在塔城北山发现的早奥陶世蛇绿混杂岩(朱永峰等,2006)表明,塔尔巴哈台海底喷流型块状硫化物成矿带有可能与蛇绿混杂岩带一起进入新疆西北部。塔尔巴哈台稀土-稀有金属矿化带与二叠纪碱性花岗岩带有关。这些过碱性钠闪石花岗岩具有高εNd值(Heinhorst等,2000)。Verkhnee Espe是该成矿带中最大的矿床之一,矿化与含钠闪石的花岗岩有关,在花岗岩岩脉和交代矿脉中形成多种稀土-稀有金属矿物。
巴尔喀什湖北岸产出一系列大型矿床,包括赋存在火山-沉积岩中的金-银-锡-钨矿床、矽卡岩-斑岩型矿床、斑岩型铜-钼-金矿床等。环巴尔喀什地区的矿床谱系反映了受控于活动大陆边缘多旋回的地球动力学背景。寒武纪—奥陶纪在马蹄形构造的外环,形成了块状硫化物型矿床和各种铜-金矿床,志留纪—泥盆纪形成了锡-钨-钼-铜-金矿床,石炭纪—二叠纪时在内环形成了规模巨大的斑岩型铜-钼-金矿床、热液型钨-金-铜矿床和与碱性岩浆演化有关的稀有-稀土金属矿床。在空间上由外向内,时间从早古生代逐渐变化到晚古生代,矿床类型从块状硫化物型演化到斑岩型—矽卡岩型—中低温热液型,成矿环境从海底演化到大陆边缘(或者大陆弧),并最终发展到大陆内部裂谷(Kolesnikov,1991;Popov,1996)。
楚伊犁-天山成矿省主要由以下几个成矿带构成:①莫因特-捷克利-赛里木钨-钼铅锌多金属成矿带;②楚伊犁-博洛霍勒金-钨铅锌多金属成矿带;③穆云库姆-伊赛克-吐拉苏金-铜钨锡多金属成矿带;④卡扎尔曼-阿吾拉勒铜-钼-金-铁成矿带。中国境内的西北天山与境外楚伊犁-天山连接。该地区火山活动频繁,晚泥盆世火山岩主要出露在阿拉套-科古琴晚古生代岛弧带(主要为中酸性火山碎屑岩和熔岩)。对阿希-京希-伊尔曼德金矿区容矿安山岩中锆石的SHRIMP研究表明(翟伟等,2006;安芳等,2008),该地区火山岩形成于晚泥盆世。
西南天山成矿省以斑岩型铜-金和热液型金-钨矿带为重要特征。西南天山地质构造复杂,剪切带发育,并控制着大型金矿。最重要的构造线是尼古拉耶夫线,沿尼古拉耶夫线分布着众多大型矿床,著名金矿如 Daugyzstau、Zarmitan、Taror、Muruntau(穆龙套)、Jilau(吉拉奥)、Kumtor(库姆托尔)、萨瓦亚尔顿和大山口金矿。例如库姆托尔金矿产于碳质黑色岩系中,受EW向韧性剪切带控制(位于尼古拉耶夫构造线的一条分支断裂中),成矿作用发生在早二叠世(Mao等,2004)。离中国边境不远的Karakol、Oktorkoy和Zharkulak斑岩型铜矿均分布在尼古拉耶夫线北侧。西南天山成矿省的关键科学问题包括:①古南天山洋俯冲带流体-岩浆演化过程对成矿作用的制约;②沿尼古拉耶夫线分布的火山岩-次火山岩中的低温金-银-锑-碲-汞矿床成矿机制;③巨型斑岩铜矿带的形成环境与晚古生代大地构造格局重建;④中-南天山韧性剪切带的特征及其对金成矿作用的控制意义。许多巨型金矿与板块缝合线关系密切,来自地球深部的物质通过长期活动的热液体系在特定区域不断有效地聚积,是形成巨型矿床的必要条件之一。
成矿省的区域成矿作用是经几个或一个大地构造-岩浆旋回的地质历史时期形成的,发育特定的矿化类型。在区域成矿作用演化过程中,成矿物质的富集受地壳物质不均匀性控制,矿床类型明显受构造控制。成矿省由多个成矿带组成,每个成矿带由若干个矿集区组成,而每一个矿集区包含至少一个大型—超大型矿床。成矿带指在成矿省内的一定地壳演化阶段形成的独特的一种或多种矿化集中分布区,成矿受控于某一构造-岩浆岩带、岩相带、区域构造或变质作用。矿集区指在成矿带中,受同一区域成矿作用控制的矿田分布带。
中亚成矿域核心区可以划分出4个成矿省:阿尔泰成矿省、巴尔喀什-准噶尔成矿省、楚伊犁-天山成矿省和西南天山成矿省。本次研究重点关注巴尔喀什-准噶尔成矿省和楚伊犁-天山成矿省,对西南天山成矿省仅作一些介绍。阿尔泰成矿省已经有较多著作出版,这里不多论述。各成矿省中包含多个成矿带,其分布图和划分方案分别见图1.6和表1.1。
图1.6 中亚成矿域核心区成矿单元分布图
注:成矿带和矿集区编号名称见表1.1
表1.1 中亚成矿域核心区成矿省和巨型成矿带划分方案
冈底斯成矿带内花岗质岩浆侵入活动强烈,广泛发育10~130Ma的、与板块俯冲作用、陆陆碰撞作用、后碰撞作用有关的多阶段的火山-岩浆活动,是一个规模宏大、经多次岩浆活动叠加的复合火山-岩浆弧带(潘桂棠等,2006;朱弟成等,2003)。冈底斯成矿带的地质构造演化经历了特提斯演化-碰撞造山和高原隆升的全过程,大致可划分为活动大陆边缘(C—P)、多岛弧-盆系统(T—K)、碰撞造山(65~40Ma)、后碰撞(40~8Ma)和高原快速隆升(8Ma以来)5个构造体制演化阶段。
冈底斯成矿带资源潜力巨大,是我国目前加大力度进行资源评价和研究的重点成矿带。根据目前中国地质调查局公布的最新资料,1999~2007年,新一轮国土资源大调查专项在冈底斯成矿带资源评价工作中发现超大型斑岩铜矿床1个,大型以上的铜铅锌铁矿床10个,中型规模以上的铜铅锌矿床16个,并形成了驱龙-甲马、洞嘎浦-雄村、亚贵拉-沙让、得明顶-吹败子、厅宫-冲江、蒙亚啊-龙马拉、拉屋-尤卡朗等多个重要的大型铜多金属矿的矿集区,为我国“十一五”规划期间在青藏铁路沿线地区建设国家级铜、铅锌和富铁矿的勘查-开发后备基地奠定了坚实的基础。
驱龙-甲马铜钼铅锌矿集区:位于南冈底斯尼木-工布江达铜钼铁铅锌次级成矿带中东部,面积约900km2,矿集区内主要发育中生代弧火山和弧间盆地的碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩建造。新生代花岗质岩浆侵入活动强烈,铜钼矿化主要与喜马拉雅晚期(18~14Ma)斑岩岩浆活动有关,在岩体中和内外接触带形成斑岩型铜钼矿化,在钙质围岩中形成矽卡岩型铜多金属矿化。矿集区内发育超大型矿床1处(驱龙铜矿床)、大型矿床1处(甲马铜多金属矿床),另有拉抗俄、普下、巴嘎雪等斑岩型铜钼矿等矿床点分布,铜资源潜力大于1000×104t,铅锌资源潜力大于100×104t。
洞嘎浦-雄村铜金矿集区:位于南冈底斯中西部谢通门-仁钦则铜钼铁铅锌次级成矿带西部,面积约400km2,居南木林-谢通门近东西向大型韧性剪切带南侧。区内主要出露下白垩统比马组弧火山岩夹碎屑岩和碳酸盐岩建造,北西向断裂控制了铜金矿体的产出。成矿可能与岩浆热液和低温热液的共同作用有关。矿集区内已有大型矿床1处(雄村铜金矿),另有则莫多拉、洞嘎浦、仁钦则、汤白等铜金矿床亦具进一步的找矿潜力,铜资源潜力大于500×104t。
亚贵拉-沙让银铅锌钼矿集区:位于中冈底斯弧背断隆东段的旁多-金达银铅锌钼次级成矿带南部,面积约600km2,区内主要出露古生代石炭-二叠系碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩建造,燕山期花岗质侵入岩浆活动较强,铅锌银矿化早期与石炭-二叠纪时期伸展盆地中的喷流沉积作用有关,层控性明显,后期受到燕山期岩浆-热液作用的改造富集成矿。钼矿化与喜马拉雅期(52Ma)的花岗斑岩或石英斑岩的关系密切。矿集区内发现的,可能达超大型矿床1处(亚贵拉铅锌银矿床)、大型矿床2处(沙让钼矿床、洞中松多铅锌银矿床)、中型铅锌银矿床1处(洞中拉铅锌银矿),另有普龙、窝让等矿床点分布,铅锌资源潜力在1000×104t以上,银资源潜力大于5000t,钼资源潜力大于50×104t。
杜光树等(1998)、潘凤雏等(1997)、姚鹏等(2002)根据甲马矿区内层矽卡岩和铜多金属矿体的产状、元素地球化学、流体包裹体等特征,提出了侏罗纪海底热水喷流成矿的观点。潘凤雏(2002)进一步认为海底热水交代和热水沉积形成的矽卡岩是矿区主要的矽卡岩类型和主矿体的容矿岩石,提出甲马矿床的矽卡岩可分喷流、岩浆热液交代和构造热液交代3种成因类型。姚鹏等(2002)通过对驱龙斑岩铜矿床外围知不拉矿区铜多金属矿体的产出状态和叶巴组火山岩系的研究,认为知不拉铜多金属矿床属与侏罗纪叶巴组火山喷流或火山热液作用有关的岛弧区VMS型矿床。曲晓明(2004)通过对冈底斯弧背断隆西段尼雄铁矿区岩体的SH RIM P定年,认为其成矿作用与板块俯冲期的岩浆作用有关,同时认为班公湖-怒江带的多不杂、尕尔穷等斑岩铜矿的形成与白垩纪的板块碰撞作用有关。唐菊兴在雄村矿区获160Ma左右的SHRIMP年龄,认为雄村矿区存在有侏罗纪时期与板块俯冲有关的斑岩铜矿化(私人交流)。李光明等(2002)认为中冈底斯弧背断隆东段江翁松多-拉屋成矿亚带北部纳龙盆地的形成属晚古生代(C—P)的裂谷伸展事件的产物,并通过对拉屋大型铜锌矿和勒青拉大型铅锌矿床的研究,提出念青唐古拉带(冈底斯弧背断隆带)的系列大型铅锌矿床具有明显的叠加改造特征,即早期晚古生代(C—P)裂谷盆地内的火山-喷流沉积成矿阶段(VMS型或Sedex型)和后期岩浆热液成矿阶段的新认识。曹新志、杜欣等(2007年)在野外与作者组交流时亦提出了亚贵拉、拉屋等大型或特大型铜铅锌矿床的形成可能与石炭—二叠纪时期火山喷流-沉积作用和碰撞(65Ma以来)的岩浆热液的叠加改造有关的相同认识。
研究表明,发育于念青唐古拉地区的石炭系来姑组和二叠系洛巴堆组、蒙拉组主要为一套形成于伸展环境,以碎屑岩为主夹碳酸盐岩和少量火山岩或凝灰岩的沉积组合。其中来姑组、蒙拉组的火山岩具有弧火山岩的特征(朱弟成,2006),表明冈底斯带从晚古生代开始已发生从被动大陆边缘到活动大陆边缘的构造体制转换。杨经绥、许志琴等(2007)在拉萨地块(即冈底斯带)中部的松多地区发现大洋俯冲型榴辉岩,并认为它是古特提斯洋盆的残留。在中生代时期,冈底斯带进一步发育成多岛弧-盆系统(潘桂棠等,2006,2003;李光明等,2000)。雅鲁藏布江新特提斯洋壳向冈底斯带的俯冲和多岛弧-盆系统中的弧-弧碰撞制约了冈底斯成矿带中与板块俯冲和弧-弧碰撞作用有关的火山-岩浆活动。中生代时期冈底斯带至少发育了4次以弧火山和花岗质侵入岩浆活动为代表的造弧作用,分别形成了查曲浦火山-岩浆弧(T1-2)、叶巴火山-岩浆弧(J1-2)、桑日增生弧(J3—K1)、则弄火山-岩浆弧(J3—K1)和南冈底斯火山-岩浆弧(K2)(潘桂棠等,2006)。李才等(2003)在南木林北部发现有晚三叠世(217Ma)巨斑状花岗闪长岩,认为在冈底斯地区存在有“古冈底斯造山带”,青海省区调队(1994)在金达地区发现的晚三叠世黑云母角闪石花岗闪长岩和黑云母二长闪长岩(215~207Ma)具“Ⅰ”型花岗岩特征(和钟铧等,2006)。措勤县尼雄花岗岩具“I”型花岗岩特征(吴旭玲等,2005),曲晓明等(2005)在尼雄岩体中获90.1Ma的锆石SHRIMPU-Pb年龄。侏罗纪-白垩纪尼木大桥花岗岩显示岛弧型地球化学特征,形成于俯冲背景(董彦辉等,2006;Chu et al.,2006;张宏飞等,2007a;Zhu et al.,2008)。此外,在中冈底斯弧背断隆带中段的宁中、拉屋等地还发现有早侏罗世—晚白垩世的过铝质具“S”型特征的白云母二长花岗岩,与弧弧碰撞环境的冈底斯上地壳重熔事件有关。冈底斯成矿带晚古生代—中生代特提斯阶段形成的矿床发现较少,目前仅知亚贵拉铅锌银矿区层状铅锌矿的形成时代可能为石炭纪—二叠纪,与深水盆地内的喷流-沉积作用有关,矽卡岩型脉型铅锌矿的成矿时代主要与年代介于109~53Ma之间,与板块俯冲、陆陆碰撞阶段的花岗质岩浆作用有关。尼雄铁矿的形成主要与晚白垩世(90.1Ma)具“I”型花岗岩特征的弧花岗岩有关。林周-日多弧间盆地在侏罗纪时期亦可能发育和弧间盆地火山-沉积作用有关的喷流沉积型铜多金属矿。该阶段沉积、火山-岩浆活动引起的成矿作用及其表征、广度和深度也还不十分清楚,但该阶段的铜多金属矿化或元素富集为后期大规模的成矿作用奠定了早期的物质基础是无疑的。
沿雅鲁藏布江缝合带发生的印度—亚洲大陆碰撞的起始时间及其碰撞过程,不同的研究者有不同的认识与看法,目前主要的研究者都倾向于认为这一重要碰撞事件发生的起始时间约为65Ma(钟大赉等,1996;王鸿祯等,2000;莫宣学等,2002;万晓樵等,2003)。这一碰撞事件的地质记录以冈底斯南缘火山岩-花岗岩带内碰撞型花岗岩开始大量侵位、林子宗群火山岩底部不整合面的形成、日喀则弧前盆地的消亡、雅鲁藏布江洋盆转化为藏南残留海盆地等为标志。随之而来的陆-陆持续碰撞具有一个漫长的时间过程。冈底斯碰撞阶段火山岩-花岗质岩带的岩石地球化学特征显示该阶段形成的花岗岩基或岩株主要为壳幔混源,具“Ⅰ”型或“Ⅰ+S”型花岗岩的特征。年代学研究亦表明,花岗质侵入岩主体发育时间为65~45Ma,其中以50Ma左右为侵入岩浆活动的最高峰期,同时在冈底斯南缘的曲水—尼木一带,还发现较多形成于47~52.5Ma,具基性岩浆底侵与花岗质岩浆混合特征的花岗岩和辉绿岩(莫宣学等,2004;董国臣等,2006)。冈底斯带林子宗群钙碱性-钾玄岩系列的火山岩分布广、厚度大、岩石类型复杂,不整合于上白垩统设兴组紫红色碎屑岩之上,林子宗群火山岩的39Ar-40Ar法同位素年龄介于64~48Ma之间(莫宣学等,2001),与冈底斯带大量碰撞期花岗岩的形成时代(65~45Ma)相吻合。
由于受后碰撞阶段斑岩岩浆成矿作用的叠加和青藏高原快速隆升阶段强烈的剥蚀作用的影响,冈底斯陆-陆碰撞阶段的成矿作用及其表现(线索较少)也长期存在较大的争议。近年随着评价和研究程度的逐步深入,这一阶段的成矿作用已引起广大研究者和勘探者的广泛关注。目前的调查评价和研究进展表明,冈底斯带中的一系列以矽卡岩型矿床为代表的铜-铁-铅-锌-金矿床的形成即主要与印度-亚洲大陆碰撞作用阶段的岩浆作用密切有关,代表性的矿床有扎囊县克鲁铜矿(中型)、乃东县冲木达铜金矿(中型?)、林周勒青拉铅锌铁矿(大型)、恰功铁矿(大型)、拉萨铁矿(小型)、新嘎果铅锌矿(中型)等。如产于桑日火山-岩浆弧带内的克鲁铜金矿、冲木达铜金矿、朗达铜矿等矽卡岩型铜金矿区的花岗岩体的同位素年龄主要介于45~55Ma之间,笔者在冲木达铜金矿区测得似斑状黑云母角闪二长花岗岩中斜长石的40Ar-39Ar坪年龄为57+1Ma(笔者未发表数据),在辉钼矿中获40.3+5.6Ma的Re-Os等时线年龄(李光明等,2006)。生成恰功矽卡岩型富铁矿床的花岗岩中锆石SHRIMPU-Pb年龄为56.9±2.6Ma。林周盆地碰撞期斑岩体的锆石SHRIMPU-Pb年龄为58.7±1.1Ma(王立全等,2006)。郎达铜矿区的黑云二长花岗岩中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄为47.6Ma,本项目在雄村铜金矿床区对蚀变形成的水白云母进行40Ar-39Ar法同位素定年,也获得了38.68±0.67Ma的坪年龄。此外,在曲水一带于这套碰撞期大型花岗岩岩基中发育大量的暗色包体,其边部亦常见有铜矿化或辉钼矿化。因此以上事实证实,在冈底斯成矿带于碰撞期曾经发生过大规模的成矿作用。
后碰撞高原伸展阶段的花岗质侵入岩多呈一系列小型斑岩体出露,侵入于白垩纪至古近纪花岗质侵入岩或中生代地层中。前人对冈底斯带的斑岩铜矿床的成岩成矿时代、含矿岩体性质、岩浆源区特征、构造背景、成矿构造模型和斑岩-矽卡岩成矿系统、资源潜力等进行过较为深入的研究(曲晓明等,2001;李光明等2002、2003;侯增谦等,2002;郑有业等,2002;黄志英等,2004;芮宗瑶等,2002;杨志明等,2004;孟祥金等,2003)。对这套与浅成斑岩有关的斑岩铜矿的评价和研究成果显示:在冈底斯成矿带中部的谢通门县洞嘎至工布江达县吹败子长约400km、宽度50~80km的范围内,集中了驱龙、厅宫、冲江、白容、岗讲、达布、拉抗俄、吉如、得明顶、吹败子等大中型斑岩铜钼矿床和甲马、知不拉、帮浦等系列矽卡岩型铜多金属矿床。其中大型以上的矿床10个、具中型以上前景的矿床有20余个。含矿斑岩中锆石的SHRIMPU-Pb年龄变化于18~13Ma之间(驱龙、厅宫、冲江、白容、拉抗俄等矿区),铜矿石中辉钼矿的Re-Os等时线年龄变化于20~13Ma之间(驱龙、厅宫、冲江、达布、拉抗俄、吹败子等矿区),含矿斑岩的Ar-Ar年龄变化于57~12Ma之间(厅宫、冲江、达布、拉抗俄),斑岩铜矿外围的矽卡岩型铜铅锌矿床中辉钼矿的Re-Os等时线年龄变化于15~16Ma之间(甲马、知不拉、邦浦),弄如日浅成低温热液型金锑矿床的K-Ar蚀变年龄为23Ma(李光明等,2005)。在岩石地球化学特征上,成矿斑岩属高钾钙碱性-钾玄岩系列,以K2O和大离子亲石元素Rb、Ba、Sr高度富集和高场强元素Nb、Ta等亏损为特征(曲晓明等,2001;侯增谦等,2003);在围岩蚀变特征上,斑岩铜矿普遍发育具面型分布的钾长石化、黑云母化、硅化、绢云母化和青磐岩化等钾硅酸盐蚀变(李光明等,2002;王小春等,2002;郑有业等,2002);在矿化特征上,斑岩体多具全岩矿化特征,含铜品位一般介于0.4%~0.7%之间。经勘查评价,驱龙铜矿具特大型矿床的潜力,冲江、厅宫、朱诺铜矿等斑岩矿床具大型以上矿床的潜力,甲马铜多金属矿床可能为斑岩-矽卡岩复合型矿床,亦具大型以上矿床的潜力。
冈底斯成矿带(Ⅲ级)内目前已发现铜多金属矿床(点)600余处,包括特大型斑岩铜矿床l处(驱龙)和大中型铜铅锌矿床、铁矿床30余处,带内的亚贵拉银铅锌矿和雄村铜金矿也已具特大型矿床的雏形。其中:位居中冈底斯弧背断隆的江翁松多-拉屋、旁多-金达、勒青拉-帮浦、措勤-许如错和青都-则学等铜铁铅锌银成矿亚带(Ⅳ级)的矿床类型以沉积型铅锌矿和矽卡岩型铁矿、铅锌矿为主,次有斑岩型钼矿床,代表性矿床有尼雄铁矿、恰功铁矿、勒青拉铅锌矿、拉屋铅锌矿、蒙亚啊铅锌矿、龙马拉铅锌银矿、亚贵拉铅锌银矿、沙让钼矿等。位于南冈底斯的尼木-工布江达、昂仁-南木林、克鲁-冲木达和谢通门-仁钦则等铜铁铅锌成矿亚带(Ⅳ级)中主要发育一系列的斑岩或斑岩-矽卡岩复合型铜(钼)多金属矿床和矽卡岩型铜铁多金属矿床,代表性矿床有驱龙铜矿、甲马铜铅矿、厅宫铜矿、朱诺铜矿、达布铜(钼)矿、拉萨铁矿、新嘎果铅锌矿、甲龙铁矿、克鲁铜金矿、冲木达铜金矿、雄村铜金矿等。除弧背断隆东段几个成矿亚带中的部分矿床(点)的形成可能与石炭—二叠纪时期的沉积作用有关外,冈底斯成矿带内绝大多数矿床(点)的形成均与中生代多岛弧-盆系统演化阶段、亚洲-印度大陆碰撞和后碰撞阶段的构造-花岗质岩浆活动有关。
墨竹工卡县驱龙铜矿是冈底斯成矿带规模最大的斑岩铜矿床,目前在矿区开展的普查-详查工作,已探获铜资源量789万吨,达超大型矿床规模,整个矿区的铜资源潜力在1000t以上,可能成为我国规模最大的斑岩-矽卡岩矿床。驱龙-甲马地区在几十千米的范围内集中了驱龙、甲马2个大型以上的铜钼多金属矿床和知不拉、拉抗俄、底日玛、象背山等一系列中小型铜钼矿床和矽卡岩型铜多金属矿床,是冈底斯东段重要的矿化集中区,目前已被中国地质调查局列为冈底斯成矿带铜多金属勘查的重要矿集区。已有资料揭示,矿集区内的斑岩铜矿床与甲马、知不拉等矽卡岩型铜铅锌矿床具有一致的成矿年龄(李光明等,2005),属统一的成矿系统。甲马矿区表现为斑岩型矿床与矽卡岩型矿床在空间上距离相对较近,构成斑岩型-矽卡岩型矿床共生式矿床组合;驱龙矿区表现为斑岩型矿床与知不拉矽卡岩型矿床在空间上距离相对较远(3km),构成斑岩型-矽卡岩型矿床分离式矿床组合。在驱龙矿区发育碰撞阶段形成的黑云母二长花岗岩(年龄为62.2~65.4Ma,夏代祥等,1993)和后碰撞阶段形成的石英二长花岗斑岩(年龄为15~16Ma,侯增谦等,2004;李光明等,2003),碰撞期和后碰撞期的岩体均存在较好的斑岩型铜矿化。因此,驱龙矿区是否存在多期斑岩成矿作用叠加,以及甲马矿区与驱龙矿区(空间上相距约23km)是否是受统一的深部岩浆作用控制的两个相对独立的岩浆-热液成矿系统等科学问题,还有待进一步研究。
冈底斯成矿带内多期成矿作用叠加的现象十分普遍。研究显示,亚贵拉超大型远景铅锌银钼矿床的形成至少经历了3期成矿作用的叠加,即早期喷流沉积(石炭纪—二叠纪时期),形成一套以层状磁黄铁矿和细粒闪锌矿为代表的低品位矿石组合;后有燕山期构造-岩浆作用的叠加改造,形成层状或脉状的富铅锌银矿体;喜马拉雅期的岩浆活动再叠加,形成了外围的沙让斑岩钼矿和矿区的脉状辉钼矿化。因此,多期成矿作用叠加是形成亚贵拉矿床的主要原因;雄村矿集区的形成可能经历了早期弧盆系统阶段的斑岩成矿作用(160Ma±)和碰撞或后碰撞期构造-热液作用形成的浅成低温成矿作用的叠加。拉萨铁矿等矿区表现出的上铁下钼的空间分带,亦可能是多阶段岩浆成矿作用叠加的产物。因此,笔者认为冈底斯成矿带所在的冈底斯构造带是一条多阶段构造-岩浆作用形成的复合岩浆弧带,生成有大量从地幔、下地壳到上地壳等不同源区的花岗岩。成矿带各阶段各具特色的成矿作用均形成有一系列铜铁多金属矿床,构成了完整的板块俯冲-碰撞-后碰撞期的成矿演化过程和成矿谱系。多阶段沉积-构造-岩浆成矿作用的相互叠加、继承和转化,是冈底斯成矿带大规模成矿作用、巨量金属堆积、大型铜铁多金属矿床形成的首要内在条件,也是驱龙-甲马、则莫多拉-雄村、亚贵拉-沙让等大型矿集区形成的重要基础。
冈底斯成矿带铜、铁、铅锌、金、钨、钼等矿产的资源潜力十分巨大,可望成为一个具有世界级规模的铜铁多金属成矿带,是我国“十一五”规划期间构建国家级铜多金属勘查-开发基地的理想地区。作为青藏高原腹地内由亚洲-印度碰撞形成的巨型碰撞造山带重要组成部分的冈底斯构造带,不仅是研究陆陆碰撞造山作用及其大陆动力学过程的窗口,而且也是探讨从板块俯冲-陆陆碰撞-后碰撞岩浆活动与铜多金属成矿演化、大型铜多金属矿集区形成机制的天然实验室。由于总体研究程度较低,冈底斯成矿带一些重要的科学问题还有待进一步的深入研究。以前开展的大调查综合研究项目和“973”陆陆碰撞与成矿项目主要对后碰撞阶段(40~8Ma)形成的斑岩型铜矿床、矽卡岩型多金属矿床的成矿时代、含矿岩体地球化学、岩浆源区特征、构造背景、成矿模型和斑岩-矽卡岩成矿系统、资源潜力等进行了较为深入的研究,目前正在实施的科技支撑课题《西藏冈底斯铜、金多金属资源评价新技术研究》的对象主要针对单个矿床和找矿方法技术的研究。矿集区是评价一个成矿区带资源潜力和构建后备矿产勘查-开发基地的核心内容。前人开展的研究主要针对大陆后碰撞阶段的成矿作用,而对早期与活动大陆边缘、板块俯冲和大陆碰撞阶段与沉积、构造、岩浆作用有关铜铁多金属矿床的成矿机制、成矿过程、矿床的叠加改造、成矿系列和成矿谱系的研究却相对较少,更缺乏在矿集区尺度上对多期成矿作用叠加、大型矿床与矿集区的形成机制及控制因素的研究,在一定程度上制约了冈底斯带资源评价工作的持续推进和青藏高原陆陆碰撞成矿理论研究的深化与实践。
从更大范围看,我国一些重要的铜铁多金属矿集区也存在多期成矿作用叠加的现象,特别是早期的喷流沉积经后期花岗质岩浆作用的改造,对一些大型矿床的形成具有重要的影响,如在长江中下游铜陵矿集区内冬瓜山大型铜矿床的形成,经历了海西期的喷流沉积成矿作用和燕山期的花岗质岩浆活动引起的岩浆-热液成矿作用的叠加(李红阳等,2005)。西南三江地区羊拉大型铜矿床亦可能经历过洋内弧阶段的火山喷流沉积和燕山期花岗质岩浆作用的叠加(王立全等,2002)。因此研究冈底斯成矿带多期成矿作用的叠加和改造,对深化多期成矿作用对大型矿集区的形成和控制的理论有重要意义。
热液蚀变作用
鲁春矿床中与喷流-沉积成矿作用及其后期热液叠加改造成矿作用相关的热液蚀变作用非常明显,表现为蚀变作用范围广,蚀变作用强度大,具多期、多阶段的特征。鲁春矿区的矿化层中均不同程度的发育热液蚀变,尤其以矿体附近及其矿体下伏岩石的热液蚀变作用更为强烈,与矿化作用直接相关的热液蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化...
安徽铜陵冬瓜山铜矿床实物地质资料采集计划(摘要)
7. 冬瓜山铜矿床主矿体1个,占总储量的99%以上,矿体长3000m,宽200~800m,厚度一般30~45m,最厚达100.67m。8. 矿体赋存于青山背斜的轴部及两翼,严格受石炭系中、上统黄龙-船山组(C2+3)层位控制。9. 矿床的形成与岩浆热液作用密切相关,成矿作用具有明显的沉积、热液叠加改造特征,成因...
羊拉铜矿床的成矿模型
矿床中黄铜矿、黄铁矿均存在两个以上的世代(战明国等,1998),反映出里农铜矿床的主体具有热水沉积改造型矿床的特性。而胶状黄铁矿的大量出现则集中体现了矿床的喷流沉积特点。通过对不同胶状黄铁矿颗粒及环带的电子探针分析发现矿物颗粒中 Fe、S元素分布相当均匀,Fe\/S均为1.007∶2,与其他晶形的黄铁矿有显著差别,反映...
扬子陆块西缘被动陆缘推覆带
2.构造变形及构造叠加改造特征 木里逆冲推覆体以小金河弧形断裂为界,向南逆冲推覆于盐源前陆构造带之上,主要由深层韧性滑脱剪切带(DF),中浅层逆冲岩片(M2、M3)和飞来峰构造,以及恰斯、长枪、江浪和踏卡等穹窿构造等所构成。据许志琴和侯立玮等(1992,2002)研究成果,综合归纳其构造变形及构造叠加改造特征如下所述...
安徽铜陵冬瓜山铜矿床实物地质资料采集计划(摘要)
冬瓜山铜矿床主矿体1个,占总储量的99%以上。矿体长3000m,宽200~800m,厚度一般30~45m,最厚达100.67m。其赋存于青山背斜的轴部及两翼,严格受石炭系中、上统黄龙-船山组(C2+3)层位控制。矿床的形成与岩浆热液作用密切相关,成矿作用具有明显的沉积、热液叠加改造特征,成因类型为层控矽卡岩...
各时代金矿床的分布、主要特点与对比
与此同时,该期构造岩浆成矿作用对新太古-古元古代、中-新元古代和古生代形成的金矿床进行了程度不同的叠加改造,共同组成了我国吉黑褶皱带(系)、华北陆台北缘、华北陆台、华北陆台南(西)缘、祁连-秦岭褶皱系、长江中下游台褶带、华南褶皱系、东南沿海褶皱带、江南地轴、康滇地轴和松潘-甘孜褶皱系等11个成矿带(...
与“I型”花岗岩类有关的成矿系列
以鄂东南为例,不同类型矿床的构造-矿化特征及其空间分布如图5-3所示。 在岩体侧翼陡立的断裂-接触带(3b)上,易形成矿浆贯入式和矿浆-热液过渡型铁矿,矿体(群)规模大,产状较陡,如金山店铁矿。多期次侵入接触带(3a)利于形成矿浆型(如程潮铁矿)和矿浆-接触交代复合型矿床(如铁山),这种多期次成矿叠加形成的矿床...
矿床变化的结果
图6-7 小坝梁铜矿床的矿体\/矿石特征 图6-8 吉林宝力格多金属矿床的叠加成矿作用 图6-9 吉林宝力格多金属矿床不同成矿期矿石特征 图6-10 大井矿床金矿化与银、铜、锌矿化之间的关系(据赵利青,2003) 在研究区范围内也不乏多期叠加成矿作用矿床的存在,位于研究区东部东乌旗地区的吉林宝力格多金属共生矿床即...
矿床成因及成矿机制讨论
随后在海西中期大桦背岩体的侵入,对已形成矿床局部叠加改造,印支期沙德盖岩体和西沙德盖岩体的侵入可能对已有矿床有进一步的叠加改造,岩浆分异结晶发育地段,局部形成钼多金属矿化,因此在本区显示出成矿年龄多样性,表现出多期成矿特点;在哈达门金矿成矿过程中,呼-包大断裂对金矿形成及后期改造起控制作用,山前钾化破...
区域成矿作用及成矿类型总述
变质及沉积作用虽然也形成一些重要矿床但数量不多,而且即使是这类矿床也大多因为有岩浆作用参与致使之得到叠加改造并进一步富集。 与成矿有关的岩浆作用方式有多种多样,不论是海相火山还是陆相火山,是潜火山还是中浅成侵入都能形成一批重要矿床。 岩浆作用以各种途径来对成矿作出贡献,有直接提供矿源的,也有提供热源...
湛邵了哥: 成矿机制就是指具矿床主要成因类型. 举个例子,晋东北地区银矿床类型及成矿机制: 银矿床类型和矿床地质特征研究表明,晋东北地区银矿主要成因类型为与火山作用有关的中低温热液银矿床(包括石英脉型银矿、火山岩型银矿、(隐)爆破角砾岩型银矿),其次为接触交代矽卡岩型银矿、层控银锰矿床(包括氧化淋滤型锰银矿和铁锰帽型银锰矿).银的主要成矿期为燕山期.在沉积作用、火山-次火山热液作用和地表氧化淋滤作用条件下形成了系列银矿床.
白塔区13584922182: 矿床的成因也类型是怎样划分的? - ?
湛邵了哥: 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...
白塔区13584922182: 矿床成因分类的依据是什么?共有哪些矿床成因类型 - ?
湛邵了哥: 矿床有多种分类方法. 一、按照物态划分,矿床可分为固体矿床、液体矿床和气体矿床.固体矿床分布最广,液态矿床有石油、热卤水和地下水,气态矿床有天然气. 二、按照成矿作用方式划分,矿床可分为内生矿床(内力地质作用生成)、...
白塔区13584922182: 变质矿床的形成、作用和类别(三千字左右) - ?
湛邵了哥: 变质矿床-基本概念 变质矿床是指在变质地区,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...
白塔区13584922182: 铅锌矿有多少种成因类型 - ?
湛邵了哥: 铅锌矿床类型具体可划分为以下几种:1.热液矿床:各种成因的含矿热水溶液形成的矿床,成矿介质是热水溶液.按成矿温度可分为:300-500°C高温热液矿床(火成岩体内外接触带及浅变质岩内),深度变化大,一般3-4公里.200-300°C中...
白塔区13584922182: 广西佛子冲铅锌矿 - ?
湛邵了哥: 广西佛子冲铅锌矿区是桂东南地区最大的铅锌矿生产基地,建于1966年.至2006年末,经40年的开采,已出现资源危机.按当时的年处理矿石量,矿山保有储量仅能再维持3年,急需持续生产的接替资源.佛子冲铅锌矿原探明的储量只在佛子冲...
白塔区13584922182: 地洼区矿产的分带与深部构造的关系如何??
湛邵了哥: 地洼区的矿产,一方面具自身的专属矿产组合,包括许多有色金属、稀有元素、分散元素、贵金属、放射性元素等,另一方面又可继承地槽区、地台区等历代前身的矿产,形成了“多代同堂”的多阶段矿产叠加现象.由于地洼是一个活动区,地...
白塔区13584922182: 玉龙铜矿床的成矿系列与成矿机制 - ?
湛邵了哥: 一、玉龙铜矿床的成矿系列与成矿机制 玉龙铜矿床以储量特大和矿化类型多为特点.其矿化类型主要有:①斑岩体内及其接触带上角岩中的细脉浸染型铜钼矿化;②斑岩体与波里拉组灰岩、大理岩接触带上的矽卡岩型铜矿化;③斑岩体周围波里...
白塔区13584922182: 广西的锌铅矿主要是什么? - ?
湛邵了哥: 按成矿作用方式,控矿条件及矿床地质特征等因素,将广西铅锌矿床成因类型划分为岩浆热液型和层控型两大类,前者又划分为矽卡岩型和岩浆期后中低温热液型两个亚类,后者划分为沉积—改造型、沉积—改造—岩浆热液叠加型和后成型三个亚类,并以矿床实例说明其特征,初步论述了铅锌矿床受地层层位、构造、岩浆岩等多种控矿因素,根据成矿规律,指出几个主要的铅锌成矿区带地质条件优越,有着广阔的找矿前景.具体见“广西铅锌矿矿床类型及找矿远景”这篇论文