矿床学13成矿规律与成矿控制35

矿床学中南大学地质工程专业A方向第十三章成矿规律与成矿控制13.1概述•前面各章分别讨论了各类矿床的地质特征、形成条件和成因。丰富的实际资料表明，矿床并不是个别地、孤立地存在的，它们在地壳中的分布是有规律的，它们是地壳各个部分在一定地质历史发展阶段的产物。深入研究矿床的时间、空间分布规律是矿床学的基本任务之一，是其分支——成矿规律学的主要研究内容。•成矿规律系指矿床形成的空间关系、时间关系、物质共生关系及内在成因关系等的总和。•就空间而言，它可以表现为在各种地质构造单元中的分布规律（成矿区域）；•就时间而言，它可以表现为在地史上的分布规律（成矿时代）；•从成矿物质的聚集来看，它可以表现为各种矿床类型的形成以及有关矿床及矿种的共生规律（成矿系列）。•造成矿床在空间上和时间上分布规律的基本原因有二：–一是形成矿床的化学元素本身的特性，即成矿的物质基础：–二是控制成矿的各种地质因素，即所谓成矿控制因素或简称成矿控制。•下面我们先研究控制矿床形成和分布的主要地质因素，在此基础上探讨由这些因素所制约的若干成矿规律。13.2成矿控制•矿床在地壳中的形成和分布是由多方面的有利成矿的地质条件所决定的，如•区域地球化学•构造•岩浆•地层•岩相•等•对于不同成因的矿床来说，各种控制因素所起的作用是不同的，–岩浆活动和构造作用对形成内生矿床关系最大；–地层、岩相、古地理、古气候等因素对外生矿床最为重要。–地球化学因素对内生矿床和外生矿床都很重要，它是成矿的先决条件。•13.2.1区域地球化学控制•化学元素在地壳各部分的分布是不均匀的，它随地区而异。区域地球化学特征是指一定地区中化学元素的丰度和分布情况，及其在该区地质演化过程中元素迁移活动的历史，包括其富集和分散的历史。区域地球化学特征是控制该区中矿床形成和分布的重要基础因素。•区域地球化学的主要研究内容（以1:20万和1:5万地质测量资料为基础）–1）区域地层地球化学；–2）区域岩浆岩地球化学；–3）区域主要断裂的地球化学特征；–4）以区域化探（次生晕、分散流等）的系统测试成果为依据，结合地质研究，圈定金属异常区，研究区域的地球化学特征；•5）研究区域中典型矿床的地球化学特征，包括•矿床的特征元素组合•各阶段矿化的地球化学特征•矿床原生晕特点•矿质来源•矿质富集机理•6）区域地球化学特征的综合研究。•区域地球化学研究的理论和方法尚在探索中，以下几个问题与研究成矿作用有较密切的关系。•1）元素的丰度根据区域中地层（包括火山岩和变质岩）和侵入岩中的元素丰度的系统资料，计算区域上部地壳的元素丰度（包括主要成矿元素、次要元素和微量元素），综合分析区域地壳在地质历史中的地球化学演化趋势。•2）地球化学分区元素分布具有区域性特点，往往一些元素集中于这个区域，而另一些元素集中于另一个区域，构成所谓地球化学省（区、带）。这与区域地质构造特点和地质发展历史密切相关。•3）区域元素共生组合地壳中元素的迁移经常是成群出现的，表现为特定的共生组合（从元素组合、矿物组合、岩石组合到矿床组合）。•常见的组合为：–超基性岩：Fe,Co,Ni,Cr,Au;–基性岩：Ti,V,Mn,Cu,Zn,As,Mo,Ag,Cd,Sb,Hg;–中性岩：不明显，较富的有：Ti,V,Cu,As,Zr,Ta;–酸性岩：Li,Be,Nb,Sn,Ta,W,Tl,Pb,Bi,In,U,F,Br;–碱性岩：Li,Zr,Nb,Sn,Sb,Ce,Au,Pb,Th,U;–黑色页岩：Cu,Ag,U,As,Mo,Au,V,Ni,Pb,Zn,Cd,Se;–锰瘤：Cu,Mo,Mn,Pb,Ni,Tc,Te,Ti,Zn;–铁质红土：Fe,Co,Ni,As,Be,Cr,Mo,Cu,Sc,Se,V;–富铝红土：Al,Be,Ga,Ti.•13.2.2构造控制•构造运动是驱使地壳物质包括成矿物质运动的主导因素，它也提供含矿流体的运动通道和堆积空间，因此它是诸控矿因素中的主导因素。–根据作用分为：导矿、配矿和容矿构造；–根据时间分为：成矿前、成矿期、成矿后构造；–根据规模分为：全球构造、区域构造、矿田构造、矿床构造。•矿田构造是指在矿田范围内，控制矿床的形成和分布的地质构造因素的总和。•矿床构造是指控制矿体的形态、产状和分布状况的地质构造因素的总和。•其中地质构造因素的总和包括构造形迹、岩石组构特征、构造的形成机制和演化历史。•矿田和矿床构造类型总括起来有：褶皱、断裂、侵入体构造、火山构造、成层构造等。•13.2.3岩浆控制•岩浆活动是内生成矿的重要因素，也是外生矿床的重要的物质来源之一。主要表现在以下4个方面：①提供物质来源；②提供热力驱动；③热液来源；④接触带构造。•岩浆岩的控矿作用表现在：①来源②成分③深度④大小⑤形状⑥时间⑦接触关系•13.2.4地层控制•地层条件主要控制沉积矿床、沉积变质矿床和火山沉积矿床的分布；•同时作为内生矿床的地层条件和构造层情况起控制作用。•沉积矿床主要通过矿床形成的时代性、古地理古气侯、不整合面等起控制作用。•13.2.5岩相和建造控制•岩相和建造是地层条件在一定的大地构造、古地理和古气侯条件下的具体表现，对成矿有更直接的控制作用。在不同的大地构造演化阶段，无论是内生还是外生矿床都对应着一定的建造类型。•13.2.6岩性控制•岩石的物理性质和化学性质对于成矿作用、矿化强度、矿体产状以及矿床类型等均有明显的控制作用。•13.2.7剥蚀深度控制•矿床形成后的发展变化包括其空间位置的变化。目前的埋藏深度影响人类对它进行开发利用。因此研究矿床的剥蚀深度有主要意义。13.3成矿规律•成矿规律学是矿床学的重要分支学科，它专门研究矿床产出的地球化学背景和地质构造环境，并在此基础上阐明矿床在时间上、空间上的分布规律。•由于矿床是局部出现的复杂的地质体，是成矿物质在一定的地质发展历史阶段和构造环境中的产物，因此要获得对成矿规律的全面认识，必须从时间、空间、物质组成三个方面着手进行辩证的综合分析。•13.3.1成矿系列•成矿系列是指在一定的地质环境中形成的，在时间上、空间上和成因上有密切联系的一组矿床类型，它们由一种或几种成矿元素组成，且包括两个以上的矿床成因类型。成矿系列亦可称矿床系列或矿床组合。•成矿系列的实质是，在一个地区的某一成矿时期内，发生了统一的有一定广度和强度的成矿作用，可称为一个成矿事件，只是由于具体的成矿地质条件的差异，而产生出不同的矿床类型，但它们彼此之间是存在着内在联系的。•例如，七十年代中，我国地质工作者在综合研究宁芜陆相火山岩型铁矿时，发现过去命名的凹山式、向山式、南山式、大东山式等铁、硫矿床，原来是与辉长闪长玢岩（次火山岩）有成因联系的，具有统一形成过程的一组共生矿床，只是因具体成矿条件的差异（接触带上、岩体内、角砾岩筒内、火山岩层中等）而形成不同的矿床类型，实际上是产于陆相火山岩盆地中的一个成矿系列，并被命名为“玢岩铁矿”加以概括。•13.3.2多成因矿床•矿床的形成是长期地质作用的结果，在其身上或多或少地保存了历次地质作用的痕迹。名称：•多成因矿床•复式成因矿床•多因复成矿床•形成作用：•二次成矿作用•叠加成矿作用•再造成矿作用•多因复成矿床（polygeneticcompoundoredeposit）是陈国达1975年开始提出初步概念，随后逐步系统化并进一步阐明(1975，1977，1978，1979，1982)的一类矿床。•多因复成矿床具有5多的特点，即•多大地构造成矿阶段•多成矿物质来源•多成矿作用•多控矿因素•多成因类型•13.3.3成矿区域•1．概述•地壳中的矿产在空间上和时间上的分布都是不均匀的，在地壳中某种或某些矿产大量集中的那一部分地区，称为成矿区域。•在一个成矿区域中，矿化往往集中地发生在某个或某些地质时期内。这样的在地质历史中矿化比较集中的时期，称为成矿时代。•2．成矿区域的划分•成矿区域的范围大小下一，它常与一定的大地构造单元、一定的构造－岩浆带和一定的构造－岩相带相符合。–在构造－岩浆活动带中经常富集某些内生矿床–在构造－岩相带中常集中某些沉积矿床–在区域变质岩带中经常产出变质矿床•成矿区域和区域地球化学特点有密切关系。•成矿区域有大有小，大的成矿区域中可包括若干个次一级的成矿区域。一般根据面积（完整地讲，应是体积）的大小，将成矿区域划分为以下几级：•全球性成矿区（带）——位于全球性构造系统中，如巨大板块的边界、巨型地槽带、贯通性大断裂带等。这种巨型成矿区域一般都有长期复杂的发展历史和多旋回成矿作用，如环太平洋成矿带，古地中海一喜马拉雅成矿带等•成矿区（带）——是大区域的成矿单元，或称成矿省和成矿域。例如有学者将我国分为东部成矿域和西部成矿域；又如按地质力学观点划分为纬向构造成矿带和新华夏构造成矿带等。•矿带——是最常见区域性矿化单元，例如长江中下游铁铜矿带、雅鲁藏布江铬矿带、赣东北多金属矿带等。•矿区或亚带——是介于矿带与矿田之间的矿化单元，尚无统一的命名，各人用法不一。一般指在矿带范围内矿床局部集中的地段，如长江中下游矿带中的鄂东南铁铜亚带（区）、宁芜铁矿亚带等。•矿田——指由统一的地质作用形成的，成因上近似，空间上邻近的一组矿床，其分布面积一般在几十到一、二百平方公里。例如，宁芜铁矿亚带中的凹山铁矿田。•13.3.4成矿时代•成矿时代系指在地质历史上，矿床形成比较集中的时代。成矿时代表明矿床在地质发展史中形成的时间规律。•地壳发展过程中，成矿作用是间歇性地与地壳运动的旋回有密切的联系。在不同的地史时期中，不仅成矿作用的类型有明显不同，而且成矿作用的强度也有很大差异。•据统计，世界上–75％的金矿，26％的镍、钴矿和2/3以上的铁矿，都产于前寒武纪；–80％的钨矿形成于中生代；–85％以上的钼矿形成于中、新生代。–石炭－二叠纪是世界最主要的成煤期；–新生代是最主要的成油期；–二叠纪为最主要的成盐期等。•科学地划分成矿时代，研究成矿时代与成矿区域之间的关系，对认识成矿规律。预测矿床有着重要的意义。•内生矿床的成矿时代因其与构造岩浆活动密切，一般都以地史上重要的构造运动为划分的依据，例如–加里东成矿期、海西成矿期、燕山成矿期和喜山成矿期等。–每个成矿期中又可以划分出若干亚期。•外生矿床的成矿时代因其与地层关系密切，一般都按地质年代的纪和世来划分，例如，–震旦纪铁矿（河北宣龙一带）–寒武纪磷矿（云南昆阳）–石炭一二叠纪铝土矿（河南巩县等）•成矿时代主要是根据已知的世界范围的或区域范围的资料，加以综合对比分析确定的。既有全球性的成矿时代，又有地区性的成矿时代，但它们都是相对的。•13.3.5大地构造与成矿•大地构造是控制全球性和大区域性一般成矿特点和矿床分布规律的基本因素。•不同的大地构造单元具有不同的地质发展史和不同的岩浆、构造、沉积和变质作用，因而产生不同的矿化特征。