区域地质演化和地壳结构

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。

位于豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带的新密、登封、禹州、陕渑-义马、新安、宜洛、偃龙、荥巩等豫西煤田在区域构造上处于华北地块南缘，中生代及其之前属于华北型的地壳结构(图4.1)。中生代以来，受着秦岭-大别山造山带构造的控制与改造，因此又属于秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系，其位于豫西渑池-义马-宜阳-鲁山-舞阳逆冲推覆构造带的东北侧(图4.2)。

图4.1 新密煤田的区域构造位置(据武汉地质学院，1975)

印支期至燕山早、中期，受秦岭造山带隆起强烈推挤作用，形成主体为一系列北西向展布的挤压断裂、褶皱构造;燕山早、中期，如同华北板块一样，受太平洋库拉板块北北西向俯冲，在原来北西向构造的基础上，又形成了一系列的北北东—北东向的挤压断裂、褶皱构造，但规模和发育程度都弱于北西向构造。嵩山背斜、箕山背斜、颍阳-芦店向斜，以及控制大平井田的北东向展布的大冶向斜、周山、吴庄逆断层都是此期形成的(图4.3，图4.6)。

图4.2 秦岭北缘逆冲推覆构造系渑池-舞阳区段地质简图(据石铨曾等，1991，修改)


图4.3 登封煤田构造纲要图示意图

发生在晚侏罗世—早白垩世的裂陷活动和晚白垩世—古近纪的裂陷活动，北西向构造表现为伸展运动背景下的差异升降活动，使得豫西煤田原来的北西向展布的逆冲推覆构造反转为正断层，形成一系列北西-南东向展布为主的正断层所夹的地堑、地垒、掀斜构造(图4.4至图4.6)。
燕山晚期，太平洋板块对华北板块俯冲方向改变，加上印度板块对华北板块挤压应力增强，使得华北板块不断向东向太平洋方向蠕散，华北板块处于引张、裂陷、伸展的地球动力学背景，北北东、北东向断裂表现为右旋拉张的受力状态。沿着太行山-武陵山北北东向的重力梯级带横跨秦岭造山带的部位，形成了一系列北北东、南北的新生代陆相断陷盆地横切先期所有构造，在豫西煤田形成了一系列北北东、北东向展布的裂陷带(图4.7)，有利于瓦斯的大量释放。

图4.4 中国中生代裂陷区(据马杏垣，1985)


图4.5 中国新生代裂陷区(据马杏垣，1985)


图 4.6 新密煤田构造纲要图


图4.7 秦岭造山带后造山期的伸展构造


图4.8 掀斜断块型滑动构造两种亚型(据李万程，1995)

豫西煤田发生在燕山晚期和古近-新近纪的大规模裂陷活动，引发该矿区范围的重力滑动构造活动。重力滑动构造是在高角度正断层运动过程中发生的，属于伸展构造范畴。滑动构造形成过程中，有利于瓦斯释放。滑动构造使得煤体结构进一步剪切破坏，新密矿区山西组二1煤层构造煤成层发育，厚度大的在5m以上(见图2.7，图4.8，图4.9)。

图4.9 芦店滑动构造剖面图

西天山莱历斯高尔-达巴特一带出露最古老地层是温泉群，为古元古代时期形成的一套副片麻岩与片岩互层夹有变质中基性火山岩的深变质岩系，属拉张型被动陆缘含火山活动的斜坡相浊流沉积建造。这套地层的存在表明在斜坡之上的陆棚基底和物源剥蚀区可能有太古宇的基底。中—新元古代，西天山地区为一套稳定型大陆被动陆缘碎屑岩、碳酸盐岩沉积，火山物质很少，这一时期天山地区、塔里木地区及甘肃北山地区的沉积环境基本相似。青白口纪末—早震旦世初塔里木运动热事件使塔里木板块、伊犁微板块、准噶尔洋壳微板块形成了一个泛大陆(罗迪尼亚超大陆)。在寒武纪时期，宽阔的古亚洲洋已基本成型，但其打开时间还不太明确，在其后的俯冲消减和碰撞阶段都有斑岩铜矿产生，形成特征明显的古亚洲斑岩铜矿成矿域。在新疆北部，古中亚洋的裂解扩张有自北向南逐渐推移的趋势，并且可能具有双向的俯冲特征。在中晚寒武世—奥陶纪期间，随着罗迪尼亚超大陆的裂解，准噶尔洋壳微板块和伊犁微板块发生分离，形成准噶尔洋。奥陶纪—志留纪，准噶尔洋板块发生了双向的俯冲，即向北俯冲到西伯利亚板块之下，形成阿尔泰加里东岛弧;往南俯冲到伊犁地块之下，在赛里木-博罗科洛一带形成早古生代岛弧带，其火山-侵入岩带特征较明显，火山活动在早、中、晚志留世均有发生，但活动强度不大，分布也不均匀。泥盆纪—石炭纪期间，准噶尔洋板块继续向西伯利亚板块之下俯冲，形成了南阿尔泰成熟岛弧;另一侧则继续向伊犁板块俯冲，形成了依连哈比尔尕晚古生代弧前-海槽带、阿拉套-汗吉尕晚古生代陆缘盆地和博罗霍洛晚古生代岛弧带。阿拉套-汗吉尕晚古生代陆缘盆地内火山-侵入岩带特征较明显，火山活动和岩浆侵入较强烈，泥盆纪火山岩为中酸性火山碎屑岩和熔岩，侵入岩为岩株状花岗斑岩、花岗闪长斑岩和闪长玢岩等，石炭纪火山岩为中酸性火山碎屑岩和中基性熔岩，侵入岩为岩株状和岩基状二长花岗岩、花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩和流纹斑岩等，形成有喇嘛苏斑岩-矽卡岩型铜矿、喇嘛萨依矽卡岩型铜矿、达巴特斑岩型铜矿和科克赛斑岩型铜矿。早石炭世，在博罗霍洛晚古生代岛弧带，产生吐拉苏上叠断陷盆地，出现下石炭统碱性-钙碱性系列中酸性火山碎屑岩、中-基性熔岩和浅成中酸性斑岩体以及深成相中酸性花岗岩，形成以阿希金矿为中心、与火山岩、次火山岩有关的浅成低温热液型和斑岩型金矿带;在该带的东部由于准噶尔洋壳的俯冲发生局部熔融，在熔融过程中同时析出金属，并且可能是因为在挤压背景下由于板块之间作用方式的调整而产生的短时间张性环境，致使深部含矿岩浆沿深大断裂的上升侵位，在岩体顶部富集形成莱历斯高尔铜钼矿。石炭世—早二叠世，准噶尔洋停止俯冲并且开始逐渐闭合，构造环境为松弛-拉张阶段，准噶尔板块与伊犁板块碰撞对接，西天山地区进入板内活动时期，应力性质由挤压变为伸展。

西天山作为古亚洲造山带的一部分，其动力地球学演化与相邻地区密切相关。西天山铜金多金属成矿带与哈萨克斯坦巴尔喀什铜金成矿带相比，两者的大地构造单元同属伊犁板块，铜金多金属矿床的赋矿岩石主要为晚古生代火山岩或次火山岩，控矿构造主要为NWW向区域性断裂与火山机构环形断裂，成岩成矿时代多为海西期。铜钼钨矿床均以斑岩型为主，分布在伊犁板块北部的晚古生代岛弧带内。在巴尔喀什铜金成矿带的北带，有多个大型-超大型斑岩型铜矿床(阿克赛、阿克托盖、科恩纳德等)分布，西天山铜金成矿带北部的西天山莱历斯高尔-达巴特一带目前已发现有喇嘛苏、达巴特、莱历斯高尔、哈勒尕提等斑岩型中小型铜钼矿床和浅成低温热液型阿希金矿床、吉尔格朗金矿床，尤其是近年在吐拉苏金矿带、科古琴山铜钼矿带、博罗霍洛铜钼矿带新发现的浅成低温热液型吉尔格朗金矿、科克赛和莱历斯高尔斑岩型铜钼矿已展示出很好的找矿前景。由此可见，西天山北部铜金成矿带与哈萨克斯坦巴尔喀什铜金成矿带具有相似的成矿地质条件和成矿动力学演化特点，是寻找大型-超大型铜、金矿床的有利地区。该区域特别是西天山莱历斯高尔-达巴特一带是新疆今后成矿理论研究和找矿勘查的重点地区之一。

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