礦床地質學的一個研究領域。在區域構造發展演化的背景上研究礦床的形成條件和時空分佈規律,以及區域成礦物質來源等問題。它是進行普查找礦和成礦預測的理論基礎。

  目前各種級別的(全球性的及局部含礦區的)區域成礦研究已擴展到全球的很多地區,除綜合研究某個構造單元或地區的成礦規律外,也開展瞭某種礦產或礦床類型的區域性研究。還擴展到大洋盆地的調研,這不僅著眼於大洋盆地中礦產的開發利用,同時也有助於深入理解在陸殼與洋殼的統一發展中形成的的全球成礦規律。

  地殼主要構造單元成礦學。 20世紀20~30年代,地質學傢逐漸認識瞭礦床在區域上分佈的規律性及其與地殼活動的關系,形成瞭初步的區域成礦概念。較為系統的是Ю.А.畢利賓提出的有關地槽褶皺帶的成礦認識。自50~60年代以來波及全球的區域成礦研究,主要涉及地殼基本構造單元地槽褶皺帶、地臺、活化區等的成礦,同時也形成瞭超越構造單元而獨立的成礦概念,重要的如有關金屬省及板塊成礦概念,分別簡述如下。

  地槽褶皺帶的成礦 區域成礦研究是從地槽區開始的,不同地槽帶內發育的各類建造、構造-巖漿旋回以及與之有關的成礦都極為不同。В.И.斯米爾諾夫主要根據早期階段巖漿作用的強弱和主褶皺幕的構造格局,將含礦性較好的優地槽成礦帶劃分為4種基本類型。

  ① 第一類地槽成礦帶。早期階段的噴出和侵入巖漿作用以及與之有關的成礦作用都極強烈,產出一套特征性的含礦巖漿建造,如含鉻、鉑、鎳巖漿型礦床的超基性巖建造,含有含銅黃鐵礦礦床的海底噴發巖建造,含鈦鐵礦-磁鐵礦礦床的基性巖建造,含夕卡巖型鐵銅礦床的斜長花崗巖和正長巖建造等。在地槽發展中期主褶皺階段,花崗巖類的侵入也伴生一些夕卡巖型、熱液型鎢錫鉬等礦床,但其規模卻比早期階段的弱得多。這類地槽成礦帶的晚期階段構造巖漿活動及成礦作用一般都很微弱。

  ② 第二類地槽成礦帶。早期海底噴發活動及與之有關的礦化(含銅黃鐵礦礦床)都極發育,但侵入活動微弱。中期主褶皺階段花崗閃長巖、花崗巖侵入活動強烈,伴有相當廣泛的熱液型鉬礦床、銅鉬礦床。晚期階段雖有小侵入體和火山巖的發育,但無顯著礦化。

  ③ 第三類地槽成礦帶。早期階段巖漿活動和礦化活動微弱,中期階段軸部坳陷回返,形成中央隆起,有大型深成花崗巖體形成,並伴有偉晶巖型、雲英巖型鎢錫礦床,較基性的花崗閃長巖類則伴生有夕卡巖型白鎢礦床。晚期階段發育各種成分的小侵入體,伴生有多金屬、銅、鉍、螢石等礦床,同時還發育有與侵入活動無明顯聯系的低溫熱液銻、汞礦床。

  ④ 第四類地槽成礦帶。它是從前地槽旋回繼承下的格局發育起來的,早期階段缺失礦化,中期階段發育非常復雜的礦床組合:金-白鎢礦床和鎢、錫礦床,晚期階段發育有裂隙型小侵入體,伴生有錫、鎢、鉛鋅和鈷礦床。

  地槽成礦帶的演化很復雜,每個地槽成礦帶都有自己的特色。各種地槽成礦帶的內部構造和礦化分佈也是多變的,常見的有利礦化的構造帶有槽溝、內部帶、中間地塊、周邊帶、地槽外框、邊界斷裂帶以及橫切地槽褶皺帶走向的斷裂帶等,這些構造帶常含專屬性的礦石建造。因之搞清地槽內部的含礦構造將進一步提高對地槽成礦帶的規律性的認識。

  地臺區成礦 地臺、地盾是地殼長期穩定的部分,有著遠較地槽褶皺帶漫長的發展過程,成礦上以基底礦化為主,後期或蓋層中的礦化居次要地位。根據全球古大陸的對比,一些學者將其發展劃分為3個時期:①最早的水盆地中堆積瞭巨厚的火山-沉積地層,發育火山作用、變質作用時期(太古宙或元古宙);②沉積物堆積區的封閉及花崗巖類和部分基性-超基性侵入體多次侵入時期;③地臺狀態時期,直到沿最晚的斷裂,充填基性-超基性巖、堿性巖及花崗巖類的侵入體。基於相似的地質發展,所有古地臺的成礦也具相似的分期,即古基底中發育的礦化和地臺狀態時期發育的礦化。但由於古老地臺之間早就有分異和後期演化的不同,不同地臺的成礦過程和礦化特點差別很大。有的成為一些金屬如金、鈾、銅等的重要成礦區,如非洲和加拿大地盾;有的則礦化單一,發育有鐵礦床,如俄羅斯地臺和中朝地臺。

  在太古宙晚期,在最古老的巖石出露區,即有與角閃石、紫蘇輝石伴生的部分礦化,有少量含金石英脈及伴生鈮鉭的偉晶巖。早中元古代在許多地臺區發育瞭碧玉-磁鐵礦礦床,在有的地臺中發育瞭含銅黃鐵礦礦床、佈什維爾德型鉻鐵礦礦床、銅鎳礦床、含鈾-金礫巖型礦床。晚元古代時期除一部分地臺繼續發育碧玉-磁鐵礦礦床、鉻鐵礦礦床外,廣泛發育瞭銅鎳礦床,磁鐵礦-鈦鐵礦礦床、碳酸巖中的鋁鋅礦床,個別地臺區還形成瞭含鎢錫鈮鉭石英脈礦床。在地臺期後主要發育瞭與暗色巖建造有關的巖漿型鐵礦床,鈷銅鎳礦床和熱液型鉛鋅礦床。

  活化區的成礦(地窪區的成礦) 在成礦學和大地構造學上一個較大的理論進展是有關構造-巖漿活化區(地窪區)的確立、一些學者如中國陳國達和前蘇聯А.Д.舍格洛夫主張將其列為大陸地殼的第三基本構造單元,認為在古老地臺和已固結的顯生宙地槽褶皺帶,由於構造-巖漿活化而形成一套全新的成礦組合。這類礦化空間分佈廣,礦量所占比重很大,有些金屬如鎢、錫、銻、汞大部分形成於活化階段,分佈於新的構造活化帶中,因之這一成礦概念在實踐上也具有重要意義。活化作用成礦包括廣義的和狹義的兩種,前者指與地槽活動帶相鄰地臺邊緣,由於地槽活動而引起的活化所形成的礦床,這類活化有人稱為反射構造-巖漿活化,屬於這類的成礦單元有中間地塊,如歐洲海西褶皺帶中的一系列中間地塊和地臺與地槽接界的縫合帶等;狹義的則指獨立的構造-巖漿活化區或帶,區內以活化作用成礦為主導,這類地區也包括疊置在褶皺帶的活化部分。

  活化作用區具有獨特成礦特征,中間地塊型的活化區成礦比較復雜,既有巖漿礦床(如銅鎳礦床),又有典型熱液礦床(如鎢、錫、鉬等礦床),還有低溫熱液礦床(如金、銻、汞、鈾等礦床)。而在獨立的活化區則表現為一套專屬性礦化,其中最普遍的為銻汞、鎢錫、鈮鉭、鉬等的礦床。活化成礦組合在成因上以熱液,特別是中低溫熱液為主,分佈上因活化程度而變化,多分佈於具體的構造活化帶或構造-巖漿活化帶。

  金屬省的成礦 金屬礦床在全球范圍內分佈很不均一,不同金屬往往高度集中於一定的地區,如中國南嶺鎢礦區、美國西部的銅鉬礦區等,這種具有專屬成礦特征的區域命名為金屬省。這些地區同樣也表現為相應的地球化學省或礦物省。在這類地區,有時伴隨構造發展活動反復形成同一金屬或同種金屬組合的礦床,所不同的僅是礦床類型有所演變,如阿根廷、玻利維亞的鎢錫、金礦,從寒武紀到第三紀的地質發展中多次成礦(見成礦繼承性)。I.A.諾佈爾就美國西部著名的金屬產區,根據金屬(15種)實際評價資料編制瞭單金屬的和共生金屬的金屬省圖,圖中圈出瞭有關金屬高度集中的金屬區,共生金屬圖揭示瞭大部金屬呈放射狀分佈於科羅拉多高原(地臺)兩側邊部,並與4個大的火山巖堆積相吻合,從而揭示瞭美國西部金屬區分佈的基本規律,並認為上述金屬區的分佈圖景基本勾劃出瞭上地幔中金屬分佈的原始非均一性。P.魯蒂埃總括全球范圍的礦床,他認為除南非羅得西亞大巖墻和佈什維爾德雜巖體、加拿大薩德伯裡等基性-超基性巖所含的銅、鎳、鉻等真正來自地幔外,大部地區成礦都來源於本地區的古地殼,因而他認為不同金屬省就是這種原本不均一的古地殼演化的結果。

  板塊成礦 板塊構造原理強烈地影響著區域成礦規律的研究方向,愈來愈多的人應用板塊構造探討礦床形成的構造環境、形成機制及其在大陸上的分佈規律。其中板塊俯沖帶在成礦中的作用得到普遍的重視。活動大陸邊緣的結構不同,俯沖帶引起的成礦也不同,在亞洲大陸邊緣,從島弧向大陸的成礦分佈是,火山島弧部分形成瞭銅金和鉛鋅礦帶,在邊緣海後大陸部分向陸內分別發育瞭鉬、金成礦帶,鉛鋅礦帶,鎢錫礦帶和銻汞礦帶。而在沒有島弧分佈的太平洋東岸大陸(如美國西部),由邊緣向內陸分別形成金、鉛鋅礦帶,銅鉬礦帶;在南美安第斯帶由大陸邊緣向內分別形成銅(金)礦帶、鉛鋅礦帶、鎢錫礦帶和鈮、稀土礦帶,除與俯沖帶有關的成礦分帶外,由於大陸內部拉張形成各種形式的裂谷,對銅、鎳、鉻、鐵等的成礦起著控制作用。

  成礦時代 在地質歷史上,礦床形成比較集中的時代。它表明礦床的形成在地質歷史發展中有一定的時間規律性。作為地殼組分的成礦元素隨著地殼的演化而不斷分異,在地殼的不同歷史發展階段形成瞭各種礦床。依據地質標志確定的礦化時代顯示瞭一定的規律,隨著同位素地質年代學引入地質學和礦床學的研究,又大大提高瞭礦化時代資料的精度和廣度。礦化在時代上的規律性表現在下列3個方面:

  ① 成礦的旋回性。在地殼發展歷程中,礦化作用不是連續不斷地發生的,而多發育於地質環境劇烈變更的階段,其時代與大地構造旋回一致,成礦期主要分為:太古宙成礦期(距今26億年前)、早元古代成礦期(距今25~18億年)、中元古代成礦期(距今18~10億年)、晚元古代成礦期(距今10~6億年)、古生代成礦期(距今6~2.3億年)、中-新生代成礦期(距今2.3億年以來)。上述各成礦期的礦化強度也不同,其中重要的有中元古代成礦期、晚元古代成礦期、晚古生代成礦期(距今4~2.3億年)和中-新生代成礦期。

  ② 礦化類型在地質時代上的演化。總體上看,礦化類型是隨著地殼的發展而演變的。如條帶狀石英-磁鐵礦礦床廣泛發育於元古宙,尤其是早元古代;含金鈾礫巖型礦床主要發育於早元古代,是晚太古代綠巖帶中已出現的含金石英脈和分散的瀝青鈾礦、鈾釷礦風化剝蝕中提供的物源。上述兩種類型礦床都是在地殼周圍缺氧的特定條件下形成的,在以後地質發展階段中再沒有出現這種類型的礦床。不同成因類型礦床在上述成礦期也呈現明顯的演變,如巖漿礦床主要發育於前寒武紀,夕卡巖礦床主要發育於海西期及中生代,熱液礦床發育於海西及中-新生代,與巖漿巖沒有明顯關系的礦床,則主要發育於中新生代。但也有些礦床類型屬於穿時性的,如與各類海相火山巖有關的塊狀硫化物礦床,見於有洋殼形成以來的所有的成礦時代。

  ③ 各種金屬在地質時代上的分佈。不同金屬各有其比較集中的成礦時代,如鐵、鉻、鎳、金大部分集中於前寒武紀成礦期,鉛、鋅、銅大部分在前寒武紀已形成,其餘則分佈於顯生宙各成礦期,鎢錫礦化主要發育於中新生代,銻汞則主要集中於中新生代的晚期。這種在成礦時代上分佈的規律性與地殼的演化和各種金屬本身的地球化學特性有關。

  成礦區域 成礦區域是礦床比較集中的地區。劃分不同級序的成礦區域是區域成礦研究的必然結果。礦床的分佈極不均一但又是有規律的。礦床往往集中成帶,在全球范圍內形成各種規模的、各種方向的、以不同礦床組合為特征的成礦帶。這些礦帶都與引起地殼強烈變動的巨大活動帶有關。如環太平洋礦帶即是太平洋板塊與周圍大陸在中新生代相對構造活動中形成的。類似這樣的大的地殼變動帶,前寒武紀時代的由於大陸的變遷較難重建,但顯生宙以來的卻清晰可見,如烏拉爾-蒙古-大興安嶺褶皺系、特提斯-喜馬拉雅褶皺帶等。由於構造帶范圍很大,常卷入各類地質單元,同時構造變動本身很不均衡,發育各種構造活動帶,因之帶內成礦一般復雜多樣。在進一步劃分低序次的成礦單元時還須結合次級構造分區、構造-建造分帶、巖漿巖建造、金屬組合或礦石建造以及成礦時代等。

  按含礦帶規模可分以下4個級序:①全球性成礦帶。具全球規模,跨越不同大陸,包括不同時代、不同性質的構造單元,在統一的地殼構造變動中形成的礦帶,含種類繁多的金屬組合和礦石建造。屬於這級成礦帶的如環太平洋成礦帶、烏拉爾-蒙古-大興安嶺褶皺系成礦帶、地中海-喜馬拉雅成礦帶等。②成礦省帶。范圍相當於地臺或不同時代的褶皺帶,組成基底的巖石建造,蓋層沉積建造及褶皺帶內的構造-礦化特征因具體地臺和地槽而異,具有相應的成礦組合和礦石建造組合。③成礦區或亞帶。范圍相當於非帶狀構造如中間地塊、斷隆及褶皺帶內的構造-建造帶,成礦往往與一定的沉積、火山或巖漿建造有關,呈現一定的專屬性,礦床往往集中於一定類型的構造活動帶。④礦區或礦帶。范圍屬局部含礦區或含礦帶,包括礦結或礦田,礦化多屬單礦石建造的不同類型礦床,礦化多受具體區域斷裂帶控制。

  

參考書目

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