地质成矿作用是什么
A. 成矿地质特征
(一)成矿地质环境
(1)区域地质背景
产于成熟岛弧或活动大陆边缘(如新疆西天山阿希金矿),以及陆相火山岩地区坳陷与隆起的过渡地带。一般产在坳陷区的边缘,如黑龙江团结沟金矿和辽西义县红石砬子金矿等,有时可延伸到隆起区,如内蒙古的金厂沟梁金矿和辽宁的二道沟金矿同围绕着西对面沟花岗闪长岩体分布,二道沟金矿位于火山盆地内,而金厂沟梁金矿则位于基底隆起区的一侧。
(2)火山地质背景
一般为上叠式火山断陷盆地以及与走滑断裂有关的拉分盆地,基底岩系大多为前寒武纪绿岩系,如华北地台北缘和东北地区等。一般而言,无论是在火山口区还是在远离火山口的断裂-裂隙区,其深部均存在一个与火山作用有关的古地热系统,这种地热系统大小不一,大的热源与高位岩浆房有关,小的热源可能与深部的次火山岩或侵入体有关。
(3)时差类型
岩浆作用与成矿作用为同步滞后型,成矿作用略晚于岩浆作用,时间间隔不长(零点几到几十百万年,但一般在1Ma以上)。陆相火山岩地区,岩浆作用与成矿作用时代均为燕山期;海相、海陆交互相火山岩地区,两者均为海西期,但容矿围岩可以多种多样,既可以是火山岩、次火山岩、火山碎屑沉积岩,也可以是其基底变质岩,如果容矿围岩是基底变质岩,则容矿围岩与成矿作用的时差可以很大。
(4)岩石组合
钙碱性的玄武质-安山质-英安质-流纹质(多数情况下为英安质-流纹质),钙碱性玄武粗安质-粗安质-粗面质(±响岩质)火山岩,其中前者岩石组合见于岛弧和活动陆缘的构造背景中,后者见于东部地区的大陆活化带中,但成矿作用大多与火山岩同源的中酸性次火山岩有关。多数金矿产于中酸性岩石中,容矿岩石在一个特定矿区内,往往有几种,可见岩性不是一种重要的控矿因素,除非它控制着渗透性。
(5)岩相条件
容矿岩石可以是喷发相、喷发沉积相、侵出相和岩颈相,也可以是次火山岩相的顶部,但很少产于强熔结的火山灰流相中,这可能与其孔隙度较低而不利于热液流体流动有关。
(二)矿床地质
(1)控矿条件
破火山口系统和火山穹丘系统(浅成-超浅成次火山岩体及其上部接触带或爆破角砾岩、火山盆地边缘断裂带、放射状和环状裂隙系统,尤其是放射状裂隙系统),以及多组复合断裂-裂隙系统构造(脆性构造或韧性剪切带)控矿。其中以破火山口系统最为重要,大型金矿均与破火山口系统有关。矿体形态有脉状、复脉状、网脉状、束状、透镜状和不规则状等。
(2)工业类型
一般为石英脉型,有时为蚀变岩型、热液角砾岩型和硅质岩型。硅质岩型矿体出现于矿体的上部,而出现石英脉型还是蚀变岩型矿体则取决于控矿构造,如果控矿构造为张性和张扭性构造,则出现石英脉型矿体;如果控矿构造为韧性剪切带,则往往是蚀变岩型矿体。但是有时这两种矿体也可以同时存在,如在上部出现石英脉型矿体,而在下部出现蚀变岩型矿体。
(3)矿物组合
贱金属硫化物一般含量较高,如二道沟金矿,但在某些金矿中,贱金属硫化物的含量也较低,并且大多相对贫铜。除此之外,还常出现低温的矿物组合,如白铁矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、辰砂等。银硫化物和硫盐常见,金矿物的成色相对较低,以金银矿和银金矿为主。脉石矿物石英、绢云母、冰长石常见,绿泥石普遍,其中绢云母和冰长石是鉴定这类金矿的标志。在剥蚀较浅的矿区,在沸腾面之上,出现热泉沉积的硅质岩和泉华(玉髓和蛋白石)。但在西部地区,由于成岩成矿时代较老,冰长石并不普遍存在,常转变为钾长石,进而转变成钾白云母和绢云母;而在东部的某些矿床中,冰长石亦已转变成钾长石。脉石矿物不出现深成的明矾石,但有时可出现浅成的明矾石,这种浅成的明矾石是表生条件下氧化的产物。在垂直方向,矿体上部以金、金-银和含金金属硫化物为主,并与石英、绢云母和冰长石等脉石矿物共生,往下部铜、铅、锌等金属硫化物有增多的趋势。
(4)蚀变及其分带
一般而言,蚀变以硅化、黄铁矿化和绢云母化为主,并围绕岩体或矿体通常具有一定的蚀变分带,典型的蚀变分带为:矿脉内的蚀变为硅化、冰长石化、绢云母化,由矿脉向外依次为钾长石化、硅化(绿泥石化)→绢云母化→泥化→青磐岩化。由于围岩的岩性和热液蚀变的物理化学条件变化,不同矿床的蚀变分带特征有一定的变化。但是最外部的蚀变带一般均为青磐岩化,其特征矿物是绿泥石、绿帘石和碳酸盐,并常常有浸染状的粗粒状具立方体晶形的黄铁矿。
(三)地球化学
(1)成矿温度
成矿热液蚀变温度一般较低,大多在120~300℃之间,但金的成矿温度多数在280~160℃。成矿早期温度可达300℃以上,但并没有金的形成。晚期贫金属的流体一般在180℃以下沉淀出脉石矿物。
(2)盐度
盐度一般较低,w(NaCl,eq.)为1%~8%,多数<5%。但在沸腾阶段可以暂时高达10%以上。较高的盐度流体一般出现在贱金属含量较高的矿脉中。
(3)压力
一般较低,为(100~400)×105Pa,相当于深度为300~1200m。
(4)流体成分
阳离子成分一般以K+和Na+为主,但c(K+)/c(Na+)比值一般较低,有时Ca2+较高;阴离子均以
需要指出的是,我国低硫浅成热液型金矿分布于东部地区、西南地区和西北地区,分属环太平洋成矿带、特提斯-喜马拉雅成矿带和古亚洲成矿带,但和世界上这三个巨大金、银成矿带的同类金矿相比,我国的金矿规模则要小得多,如在环太平洋成矿带,有许多巨型金矿,它们的金矿金的储量均在100t以上,如美国的麦克劳林、郎得山、科姆斯托克,墨西哥的瓜纳华托、Pachuca,日本的菱刈,菲律宾的阿库潘等,而同处于环太平洋成矿带的我国东部地区的同类金矿大的也只有几十吨,一般不超过50t,究其原因,可能有如下几点:①西太平洋地区由于太平洋板块的俯冲作用,使得该地区构造-岩浆活动一直比较活跃,并且在火山喷发以后有次火山岩和侵入岩的侵入活动。我国东部地区的大规模火山活动发生于侏罗纪—白垩纪,第三纪以后的火山活动和构造运动非常弱。②西太平洋地区与成矿有关的火山岩为钙碱性系列火山岩,而我国东部地区为碱钙性火山岩。③西太平洋地区存在有大量的热泉活动,造成强烈氧化带,在开放系统中形成了丰富的自然硫和硅帽,在许多金矿的地表见到玉髓和蛋白石;而我国东部地区的金矿区中没有见到此类现象。
B. 地质流体在成矿过程中起了哪些重要作用
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,构造是控制一定区域中各地质体间耦合关系的主导因素,是驱动流体运移的主要动力。各种构造形迹如断层、裂隙、角砾岩带等为地球内部流体的运移提供通道,其扩容空间是含矿流体大量停积和沉淀出矿石的场地。同时,构造应力对岩石的力学、物理性质也发生影响,从而影响流体在岩石中的流动状态、速率和水-岩作用过程。 俯冲带作为流体活跃的场所一直被关注。俯冲带内流体流动受岩石渗透性、俯冲速率、俯冲带热结构及流体性质以及地球化学众多因素的影响。大陆地壳在俯冲过程中,随着变质程度的升高,部分含水矿物相继分解,会有流体释放出来。当俯冲深度为40 ̄50km时,俯冲陆壳岩石中大量低级变质含水矿物(如绿泥石、绿帘石、阳起石)会脱水,并从俯冲陆壳逸出,形成大规模流体流。在俯冲深度为50 ̄100km时,变镁铁质岩石中的角闪石分解并释放出水,由于变镁铁质岩石在陆壳中所占比例较少,因此,这一阶段释放的水不能形成大规模的流体流。但形成局部循环,并加速变镁铁质岩石及其互层或邻近围岩的变质反应。在俯冲深度>100km的超高压变质阶段,仅有少量的含水矿物分解。这时俯冲陆壳内只可能有少量粒间水存在,导致俯冲陆壳与周围的软流圈地幔不能发生充分的相互作用。俯冲带作为矿物质堆积、交换以及地球化学分馏的重要场所,加之流体对俯冲带地球化学特征演化的重要作用,使其成为重要的成矿构造环境。 剪切带是构造-流体活动的另一种重要的表现形式。深层次的韧性剪切带中形成的原生富气相的变质流体,随着流体向上运移,在韧脆性剪切带中,即过渡带,岩浆流体改造并稀释变质流体,形成以岩浆流体为主的混合成矿流体。在脆性剪切带中,碎裂岩、角砾岩带构建出明显的减压空间域,深部成矿流体则向低压区扩散、渗透,甚至涌入,并发生与地壳浅部地下水的混合,流体与围岩的交代反应,是成矿的最活跃时期。在剪切带中,成矿主要与脆性变形有关,其中剪切带过渡带,即韧性剪切变形向脆性剪切变形转变至关重要。目前研究比较多的是剪切带中流体与金矿成矿作用的关系,形成的金矿类型为热液型含金多金属矿,蚀变岩型金矿和石英脉型金矿。 在整个的成矿作用过程中,构造和流体是相互作用的控矿因素。构造在总体上对流体的运移起着控制作用;而在特定的空间、时间条件下,流体又表现为十分活跃的地球物质,对构造作用发生物理和化学效应,其强大的能量可突破构造的束缚和局限,并产出新的构造形式。总之,构造和流体的相互作用控制着成矿物质的运移和富集状态。
C. 成矿地质过程的特殊性
大三江地区新生代的地质作用有许多与众不同的方面,仅就与成矿作用密切相关的地质作用而言,就可以概括出:
1)造山过程中成煤。中国东部的新生代煤矿均与地壳减薄过程中的裂谷化盆地有关,而四川盐源地区的煤矿及云南境内扬子地台西缘的晚第三纪煤矿却与地壳加厚、陆内造山过程有关。
2)高原寒冷气候成泥炭。中国东北部黑龙江及华北的第四纪泥炭矿床,均形成于平原地区,气候较寒冷;广东、江西等地的泥炭矿床也形成于平原地区,但气候较炎热;四川若尔盖、贵州草海等地的泥炭矿床则形成于高原环境,气候较寒冷。
3)中新生代残余盆地幔源流体成矿。中国东部渤海湾、苏北、三水等新生代盆地均是在新生代新形成的,并且与幔源岩浆作用有关,其中的成矿流体根据氦同位素资料判断有相当一部分来自于地幔,但目前已知的金属成矿作用除了广东三水盆地有富湾银矿之外,其他类型的矿床还比较少见。云南的兰坪-思茅盆地是一个中生代以来随着造山运动逐渐萎缩、消失的残余海盆地,不是新生代新生的,但同样有幔源流体残余成矿,而成矿作用主要是形成铅锌银等金属矿产,油气资源也可能曾经形成,但在造山运动的大背景下不容易成藏,即使形成过油气藏,也可能已经被破坏。
4)虽然是强烈的挤压造山,而且是陆内造山,但却出现了裂谷化过程或大陆裂谷环境中常见的岩浆岩组合;除了富碱斑岩大量出现外,四川境内冕宁-德昌一带的新生代碱性岩-碳酸岩及其大规模稀土成矿作用的出现,当属“造山带”成矿的特例。
5)除了出现造山过程中常见的热穹窿之外,沿大规模走滑断裂带还出现大面积分布的壳源花岗岩岩体,伴随有典型的与壳源花岗岩有关的W、Sn、Pb、Zn、Ag等的成矿作用。折多山岩体是其典型,而且,折多山虽然是大三江地区最年轻的大花岗岩岩体,其剥蚀程度却很高,意味着快速隆升,而快速隆升也可能造成了部分矿床已被剥蚀、破坏。
下面以牦牛坪和折多山为例探讨大三江地区“幔涌”型和“壳旋”型两类特殊的成矿构造环境。
D. 成矿时代和地质历史中成矿作用的演化
在很长一个时期里,人们把成矿时代看作是地质历史时期中若干特殊的有利于形成矿床的时间阶段,并首先与地史中各期大的造山旋回联系起来。20世纪六、七十年代,板块构造理论的提出和前寒武纪地质研究取得重要进展,为此时的一些矿床学家们对各种矿床在地质历史时期中形成的不均衡性带来认识上的重要突破,这就形成了成矿作用是随着地球历史中地质环境演化而演化的认识。这种认识大致可归结为:①许多矿床各有其特别发育的地质时代,如镍、铬、铁、金等都是在太古宙、早元古代形成巨大矿床,而钨、锡、汞等则在中—新生代才出现广泛重要的聚集;②一种金属或非金属矿在不同地质时代里可能以不同形式富集,形成不同类型矿床,铁最明显,铜、铅、锌、铀等也有同样情况;③在地球发展历史中矿床类型随时间发生演化,原有的一些类型可能发生了改变以至消失,而为新的类型所代替,总的表现出由简向繁发展趋势(图11-1),如磷块岩、盐类矿床是从元古宙晚期或显生宙开始出现的,重要的斑岩铜矿主要是中—新生代才大量形成;④地质历史中成矿作用发生较大变化有4个时期,即太古宙与元古宙之间大约2500Ma,早元古代与晚元古代之间大约 1800~2000Ma,元古宙与显生宙之间,大约在600Ma,再后是在早、晚古生代之间约有400Ma,在这 4个时期地球上的成矿作用和矿床类型发生了显著的变化。
太古宙时只有薄的原始地壳,其总成分偏基性,接近上地幔的成分。薄且不稳定的地壳容易破裂,强烈的火山活动频繁发生,大量形成拉斑玄武岩类火山岩,在地表高热流值、地热梯度大的条件下广泛发生低压区域变质作用而形成绿岩带。玄武质岩浆喷溢时可以带来地幔中较富集的多种金属。有关的成矿作用主要有产在绿岩带中的火山热液型 Cu、Zn、Au矿及与火山岩关系密切的沉积型Fe(Mn)矿床,还有与基性侵入岩或喷出岩有关的岩浆型铜镍矿床。某些与绿岩带相邻近的花岗岩可能形成含稀有金属伟晶岩。总的来说矿床类型较少。
元古宙地壳成分和性质有了重大改变。元古宙大陆地壳逐渐增生加厚约达到20多千米,并形成稳定基底。富钾花岗岩在大陆壳上部广泛发育,地壳中的“玄武岩层”和“花岗岩层”两个层圈也已形成。当时的大陆地壳相当均匀,在广阔的大陆架上开始形成长石砂岩、石英岩和砾岩及碳酸盐岩类沉积岩。火山活动则集中在一些分隔的原始地槽内。这一时期重要的成矿作用有大的克拉通盆地中的含金铀砾岩,金来自太古宙绿岩带火山岩。还有分布非常普遍的条带状硅铁质建造(BIF),含矿岩系为很少或无火山岩的巨厚沉积岩系。生成时代通常较晚一些的还有与火山活动有一定关系的含硼建造、明显与硅质白云岩有关的菱镁矿和滑石矿床。此外在古太古代至中元古代特征的成矿作用还有与稳定克拉通发生破裂,沿巨型断裂系侵入的幔源镁铁质、超镁铁质岩体中的岩浆型 Cr、Cu-Ni、Pt族金属矿床。从古元古代到中元古代大约以1800~2000Ma为界,正是地球表面化学条件发生过重要变化的时候;此时海水中因绿藻的繁殖有了多余的氧并进入大气圈,古元古代时因大气圈、水圈缺乏自由氧,因而在金-铀砾岩中存在未氧化的黄铁矿、铀矿碎屑和碳质在沉积物中不再出现了;还有盛极一时的条带状硅铁建造大大减少了。1700Ma前后,出现了最早的红层,随后大量形成沉积岩容矿的层状铜铅锌矿床以及早期的硫酸盐类蒸发岩矿床。到新元古代还开始出现沉积型赤铁矿矿床。
图11-1 主要矿床类型的演化关系
(据Hutchinson,1983)
前寒武纪和寒武纪之间大约以600Ma为界,开始进入以生物大量出现为特征的显生宙。显生宙以来,地壳运动表现为典型的板块构造体制,以洋壳再循环带动大规模的板块运动,出现了围绕大陆边缘的火山岛弧,生成了以断裂为边界的弧后盆地以及广阔的陆表海。显生宙不但具有与太古宙和元古宙相似的成矿作用类型,并且还出现了以前未曾出现过的因增生板块机制及硅质岩浆极端发育而出现的新的成矿类型。矿床类型明显趋于多样化和复杂化,包括产于镁铁质侵入岩中的岩浆矿床、产于火山岩中的热液矿床和热水沉积矿床、产于沉积岩中的沉积矿床和层控矿床及与花岗岩类有关的热液矿床。从古生代加里东期开始,火山成因块状硫化物矿床(VMS)又在各个时期造山带中成为主要矿床类型,包括富铜矿床和更富铅锌的矿床,在这类成矿地区同样也有超基性岩中的规模不等的岩浆型铬铁矿床。一些古生代褶皱带内虽有斑岩铜矿出现,但中新生代斑岩铜矿才成为铜的最重要矿床类型。此外,与花岗岩有关的钨、锡、钼也是从海西期开始至中生代发展到成矿的高潮期。显生宙还有一个成矿作用发生显著变化的界线,即大约在400Ma前后的早、晚古生代之间。早古生代沉积物中有机碳增加,生物碎屑碳酸盐岩、黑色页岩、硅质岩大量发育和广泛分布;其中常产出磷块岩,并有以碳酸盐岩为容矿岩石的铅锌矿。晚古生代地壳进一步加厚,大陆逐渐扩大,生物活动从海洋大量向陆地迁移,大陆地质作用和陆生生物对成矿的影响变得突出了;有关的成矿作用是陆相和海陆交互相的煤、石油、褐铁矿、菱铁矿、铝土矿以及典型的陆相红层中的铜矿、铜-钒-铀矿。
E. 地质背景与成矿区划
乌兹别克斯坦在地质上属于乌拉尔-蒙古褶皱系的天山褶皱段,区内地质构造复杂,主要由两个构造层组成:上部为中生代盖层,占全区面积约92%; 下部为古生代基底,占全区面积的8%(项仁杰,2006c)。
从成矿角度来看,乌兹别克斯坦主要发育地槽期和地槽期后的成矿作用,前者包括中晚古生代和早三叠世地槽造山成矿活动,形成铜、钨、铋、汞、锑、金、铅、锌、稀有金属等矿化; 后者指中生代地槽期后造山阶段的成矿活动,对乌兹别克斯坦来说也有重要意义,形成了煤、石油、天然气、油页岩、高岭土、盐类、锶及含铜砂岩等矿床。
乌兹别克斯坦境内的乌拉尔-蒙古成矿带天山成矿段,自北而南大致可划分为:北天山成矿区、中天山成矿区、南天山成矿区、西南天山成矿区和苏丹努伊斯达克成矿亚区。
北天山成矿区大部分位于吉尔吉斯斯坦和哈萨克斯坦。
中天山成矿区基本上由铁镁质-硅铝质含矿岩浆杂岩组成,可分为两个成矿带:(1)恰特卡尔-纳伦成矿带:主要形成一些深成矿床,矿化与海西中期和晚期的花岗岩类杂岩有关,前者形成多金属、铋、钼、铁矿化,也有钨矿化,后者形成锡、稀有金属和萤石矿化; (2)别利套-库拉马成矿带:广泛发育海西期铜、钼、金、银、多金属、铋、明矾石和萤石矿化,矿化形成深度比较小,多与酸性或成分复杂的小侵入体及火山建造有关,受构造和火山活动控制明显。
南天山成矿区主要由镁铁质杂岩和碱性镁铁质-硅铝质杂岩组成,可分为四个成矿带:(1)突厥斯坦-阿赖成矿带:发育三个成矿期的不同矿化,即贝加尔期变基性岩-蓝闪岩-片岩层中的含铁石英岩和铜矿化,加里东期一些不具工业价值的铬矿化,海西期铜、金、多金属矿化;(2)北布坎套成矿带:与上述成矿带相似,研究程度很低;(3)南布坎套成矿带:发育海西期金、镍硫化物、锑、多金属和稀有金属矿化;(4)泽拉夫尚-突厥斯坦成矿带:在乌兹别克斯坦境内见有金、钨锡、汞锑矿化。
西南天山成矿区由碱性镁铁质-硅铝质杂岩组成,可分为三个成矿带:(1)南吉萨尔成矿带:主要是海西期矿化,北部为矽卡岩型白钨矿和稀有金属伟晶岩矿化,中部主要发育铅锌矿化和黄铁矿型、脉型铜矿化,南部为铜、多金属、铁、钼、铬矿化,也有稀有金属和萤石矿化; (2)拜孙成矿带:黄铁矿型多金属矿化,尤其是含铜黄铁矿型矿化相当发育,矿化产在晚古生代火山环状构造中不同方向断裂的交切部位; (3)库吉坦成矿带:在晚石炭世花岗岩类岩体和晚二叠世-早三叠世岩墙及其伴生矽卡岩中产有锡矿化,该带还有晚古生代-早中生代和阿尔卑斯期的铅锌矿化,可能为中生代的萤石矿化。
苏丹努伊斯达克成矿亚区:可看作是乌拉尔造山带和天山造山带之间的一个过渡地段,既有加里东期乌拉尔型铬铁矿和含铜黄铁矿矿化,又有海西期天山型稀有金属矿化。
F. 什么是地质作用和成矿作用
漫长的地史期间中,岩石圈无时无刻不发生变化,从成分、结构、构造直至地球表面的形态。这内种使容岩石圈(或地壳)发生变化的作用就是地质作用
在地球的演化过程中,使分散存在的有用物质(化学元素、矿物、化合物)富集而形成矿床的各种地质作用就是成矿作用。成矿作用是复杂多样的,一般按成矿地质环境(见成矿地质背景)、能量来源和作用性质划分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用
G. 成矿地质背景的不同地质背景中的成矿作用
在大陆岩石圈范围内则可按地区的构造稳定性及沉积和岩浆作用的部位和特点分出不同的成矿背景或环境。如在大陆克拉通内的开裂(裂谷)环境中的红海或热卤水矿床;克拉通背景上碳酸盐岩石中的后生低温热液密西西比河谷式铅、锌、萤石、重晶石矿床;克拉通上面的浅海沉积铁矿床,淡水沉积铁锰矿床,陆相盆地中的砂岩铀矿床;以及陆表海中的沉积磷块岩、蒸发的盐类矿床等。
稳定的克拉通地区常有某些特殊成分和产状的侵入岩体,并伴有特殊的矿床。如与大型的层状杂岩体、岩床状侵入体和岩墙状侵入体伴生的矿床,其中包括南非的布什维尔德杂岩体中的铂族金属、 镍、 铜、铬铁矿、钒、磁铁矿等矿床,加拿大萨德伯里的铜镍矿床等。
碱性火成岩尤其是碱性超镁铁质岩、碳酸岩和金伯利岩常被认为是在稳定的克拉通环境中的产物,与之相伴的矿床,如碱性杂岩中的磷灰石矿床,碳酸岩中的铌及稀土矿床,金伯利岩中的金刚石矿床等。
稳定克拉通内的古老变质岩系内常有伟晶岩矿床,常有多种非金属特别是宝石类矿物伴生,也有稀有金属如铍、锂、铌、钽、铯,以及锡、钨等矿化。
在陆壳演化过程中,沿板块结合带或碰撞带上常有火山-侵入岩带发育,花岗岩类常在此种背景上形成岩基而在不同的岩浆来源和具体的地质背景条件下形成不同系列的金属与非金属矿床。
在火山岩和浅成侵入岩发育的背景上,突出的有在浅成环境中的铜、钼等金属矿床,火山岩或浅成环境中可发育有热液脉状矿床(包括金、银、有色金属),以及火山岩中由蚀变作用形成的多种非金属矿床(如叶蜡石、明矾石、高岭石及其他粘土类)。 成矿的地质环境和背景可因地壳演化的不同阶段而有差别,从而表现在地史的一定时期中,形成某些突出的矿床。如太古宙和元古宙的含铁建造,绿岩带以及有关的金、铀矿床,元古宙除大量的铁建造外,块状硫化物矿床也有较多的产出。
总之,成矿地质背景的研究,有助于对矿床形成的具体地质条件的全面了解,也便于确定某一类型矿床的找矿先决条件及找矿标志。
H. 成矿地质背景
义敦岛弧南端的斑岩型和矽卡岩型铜多金属矿产成矿区面积不足整个义敦岛弧范围的十分之一,在它的构造-岩浆发育过程中,受到周围地质体对它的强烈影响,特别是东部恰斯古陆和南部扬子准地台的盐源-丽江台褶带及过渡带的抵触,大大限制了如同岛弧中-北部发育较明显的阶段性和完善性,然而,正是这一局部的地壳发育历史的特殊性,造成了它与义敦岛弧中—北部成矿作用的较大差异。
该成矿区通常称之为中甸构造-岩浆岩区,东侧是以元古宇与下古生界较发育的恰斯古陆,西侧为乡城-格咱大断裂所限,南部和东南为扬子准地台。在该构造-岩浆岩区还发育与碰撞造山活动有关的成矿作用及陆内汇聚成矿作用。
本区总体为一复背斜,上三叠统曲嘎寺组构成复背斜的核部,由一系列轴向NW的次级可填图性褶皱组成,形态开阔对称,为IB型,具隔档式褶皱特点。乡城—格咱断裂是区内最主要的断裂构造,以它为界,西部为格咱弧后盆地,东侧则为主弧区。该断裂为SN—NNW走向,它的两侧均为上三叠统图姆沟组变质砂岩、灰岩、板岩。两侧的岩浆活动发育极为不平衡,在西侧弧后盆地中,岩浆活动极弱,断裂东侧不论是火山岩,还是侵入岩均很发育,另外,东侧地层倒转,线性排列或断层三角面明显,断面东倾,为一逆断层。
区内构造置换强烈,板岩中形成密集的流劈理,板理S1上普遍见绢云母,还有少量雏晶黑云母,变质砂岩中形成稀疏的破劈理S1,面上无新生矿物,在构造作用强烈区,粘度较小的岩石中局部见褶劈理S2,面上也无新生矿物。板理和层理交角一般在5°~15°,向褶皱核部变大,一般在40°左右,最大达90°。
出露最老地层为中三叠统尼汝组,分布最广的地层为上三叠统,其中曲嘎寺组(T3g)主要分布在区域中—东部,图姆沟组(T3t)不仅分布最广、厚度也最大,喇嘛垭组(T3l)主要分布在区域北部。
火山岩在主弧带极其发育,其中基性岩仅分布在曲嘎寺组,在图姆沟组以大量发育安山岩类为特征,仅有少量酸性岩类。
侵入岩的规模虽然都不大,但在岛弧发育的三大地壳活动地质历史中都有形成。在俯冲造山晚期形成了在义敦岛弧中非常特征的且和弧岩浆-热液成矿系统关系密切的闪长玢岩-二长斑岩类,它们的分布明显受区域构造和地层层位的控制,总体呈NNW—NW向分布于火山岩发育的曲嘎寺组和图姆沟组,特别是在后者中分布更为广泛。碰撞造山阶段形成的花岗岩基本仅为燕山中—晚期产物,分布不广。在陆内汇聚阶段,侵入活动更弱,仅沿断裂带形成一些深源基性—碱性斑岩岩瘤。
然而,在本区不仅发育了和俯冲造山晚期超浅成玢岩-斑岩有关的铜多金属矿床,而且还发育和碰撞造山晚期花岗岩有关的钨-钼矿床,以及和陆内汇聚超浅成碱性斑岩有关的贵金属矿床,这在义敦岛弧其他地区是少见的。
I. 水热流体的地质成矿作用
腾冲水热流体的活动带中,自38万年前的早期水热活动至今,经历了四期幕式周期活动,迄今仍存在着典型的地质热液作用与成矿作用。
一、水热流体的地质作用
腾冲水热活动区,总计泉流量为7587.6L/s,天然热流量为820.6MJ/s。换算为全年泉流量为2.39亿m3、年放热量相当于86万t的标准燃煤热量。由水热流体逸出的气体,难以计算,仅热海热田内对释放CO2气体的估算即达9782t/a。如此巨大的能量与水热流体,日夜不息,年流不止地对地下与地表的围岩进行着水/岩的物理与化学作用,正表生着化学元素的活动迁移与诸多水热蚀变矿物的形成,进行着多类蚀变矿物的结构类型转换,以至形成一系列矿物的重新组合。
热温泉口周围的泉华,是地下水热流体在深部经历地质作用,并沿构造裂隙通道,向浅部运移,在地表喷溢口淀积的物理—化学作用形成的产物。研究热沸泉口周边的泉华,对认识水热流体的性质与作用过程则有典型的意义。
热海热田内的大滚锅沸泉,出露于蚀变碱长花岗岩中,海拔1460m,喷溢口颈管处水温96.6℃,pH值7.6,流量0.76L/s。水化学类型为Cl-HCO3-Na型,为本区少有的几个具深源水特征的热泉。泉水所逸出气体中的3He/4He高比值反映了有深部幔源物质的加入;δD与δ18O同位素分析数据,表明热水多为大气降水的补给。大滚锅热沸泉水中的1Li、Se、Rb、Cs、Na、K元素的质量分数,以及Cl-、
大滚锅沸泉周围的硅华主要物质组成为SiO2,其质量分数在95%以上,Al、Fe、Ca、Mg、K、Na的氧化物合计在2.50%~3.50%。由化学分析数据可知,大滚锅沸泉形成的现代硅华,并含有较高丰度的Rb2O(0.014%)、Cs2O(0.019%)、Li(16.4μg/g)、Be(167μg/g)、Nb(17.82μg/g),以及Au(45ng/g);较老时期形成的硅华,其Li、Be、Au的丰度值更高于现代硅华。主要分析数据如表4-8。
形式活化迁移,SiO2的沉淀(硅化)则导致Au的析出。张生(1997)的研究认为,在天然热液流体中,SiO2主要呈真溶液迁移,SiO2胶体至多在溶液达过饱和及沉淀时起作用。热海热田现代水热流体活动形成的新硅华,已为本次研究证实主要由SiO2凝胶(硅胶)所构成,其含Au的质量分数达45μg/g,足以证实本区Au的迁移与沉淀(矿化)与SiO2的胶态运移有密切的关系。
腾冲地区区域地球化学研究表明,区内花岗岩、火山岩以及高黎贡山群和石炭系勐洪群地层岩石中的Au元素丰度值较高,多期次的水热流体活动,当然能在相应的物化条件下萃取其中的Au元素,并在中温及较大压力环境下以络合物的形式存在,进而形成金矿床。
除形成热泉型金矿外,热海热田区内水热流体的成矿作用,还已形成国内质量最好的热液型高岭石矿床(沙坡)、铀矿床以及高硒、富金矿泉水体等。
此外,应予指出的是,本区硅华中发现的铜—锌互化物矿物,其成分类同于我国在陨石中发现的新矿物张衡矿,以及东太平洋海底喷溢硫化物中发现的类似Cu-Zn互化物,值得引起注意和进一步研究。
J. 主要成矿地质特征
超镁铁岩中的硫化镍矿化是近年来在班—怒带蛇绿岩中发现的新的矿化类型专(曲晓明等,属2009;江军华等,2009),为岩浆熔离型矿床。班公湖—怒江带带中超镁铁岩类中Cr,Ni,Co含量普遍较高,为铬铁矿和硫化镍矿化提供了物质来源。表8—10为本项目班—怒带典型地区超镁铁岩中成矿元素含量分析结果。
班—怒带中砂金矿广泛分布,岩金矿仅在达查金矿区出现,其中尼玛县屋素拉岩金矿是此类矿床的代表。在木嘎岗日群中近东西向挤压破碎带有大量石英脉不规则贯入。破碎带和石英脉中出现金矿化,为浅变质热液型金矿(1∶25万改则县幅区调报告,西藏地调院,2006)。因此木嘎岗日群和构造、岩浆热液是班—怒带中金矿的主要物质来源。
表8—10班—怒带典型地区超镁铁岩成矿元素含量
在班—怒带中段的尼玛至安多一带,为包括蛇绿混杂带、古生代和前寒武纪地块、岩浆弧、残余盆地和碰撞期花岗岩体等,为宽度达100km的缝合带。班—怒带在这一带的成矿作用较复杂,包括与镁铁—超镁铁岩有关的铬、镍矿、铂族元素及斑岩型铜矿(拉青铜矿)和热液型矿床(与去申拉组岛弧火山岩、白垩纪花岗岩等有关),例如班戈县佳群乡磁铁矿、方铅矿等。