矿床变化和保存的控制因素

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2020-01-17 · 技术研发知识服务融合发展。
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矿床形成后变化与保存的控制因素很多,既有地质方面的,也有地理方面的;既有自然方面,也有人文方面的。不同地区依地质构造环境不同、区域大地构造演化经历不同、自然地理、气候、人文环境等不同,都会对矿床产生这样或那样的影响。因此,要正确分析一个地区矿床资源形成后的变化和保存情况,就必须从本地区的地质构造演化、地理气候、人文活动等条件出发,先弄清楚控制因素,然后再讨论其影响及结果,方能得出符合实际的结论。从内蒙古二连浩特-东乌旗地区而言,影响矿床形成后变化和保存的主要控制因素包括以下几点。

1.陆内造山与高原整体抬升和局部坳陷

研究表明,中古生代本区洋壳闭合后的陆内碰撞造山作用,相对于古生代这一主要成矿期而言,是强烈的古生代矿床形成后保存和发生变化的重要影响因素之一,本区是一相对宽缓的造山带,没有形成如喜马拉雅山脉那样的强烈隆升。目前尚没有内蒙古高原相对于原始海平面隆升高度的研究数据。地质构造演化史研究表明,自古生代板块缝合,碰撞造山以及隆升成陆后,本区整体上没有再接受海侵。其中整个三叠纪时期均遭受剥蚀,侏罗-白垩纪则在局部的拉张盆地内接受陆相火山作用和沉积。这些盆地的演化一直延伸到新生代直至现代,因此其中的沉积作用基本是连续的(图6-1)。研究区东部东乌珠穆沁旗地区,盆地内前侏罗纪地层构成基底,盖层主要由侏罗-白垩纪到新近纪及第四纪地层组成。区域构造线走向主要为北东向。根据物探成果资料,乌里雅斯太盆地盆缘基底埋深200~800m,沉降中心地带基底埋深1500~2000m。其中,巴彦毛都及乌里雅斯太盆地基底形态为半地堑式,准巴彦塔拉盆地基底形态为地堑式。根据盆地内施工的钻孔剖面,侏罗系总体是从盆缘至盆地沉积中心存在由粗变细的趋势,盆缘以砾岩为主,从盆缘至盆地沉积中心逐渐过渡为砂砾岩、砂岩、泥岩,剖面上呈现幕式充填结构。盆地内广泛发育白垩系,沉积了一套巨厚的砖红色泥岩,各盆地宝格达乌拉组泥岩通过盆缘枝状沟谷相连。全新统主要分布于盆缘枝状沟谷及盆地内地势相对低洼的河谷平原内,沉积了一套松散砂砾层及砂土层。西部二连浩特盆地是我国北方一个大型的以中生代为主的内陆沉积盆地。它由一个隆起、5个坳陷和50多个凹陷组成。早白垩世是盆地最发育的时期,沉积了巨厚的含油、含煤的大磨拐河组,为一套以河流、湖泊沼泽相为主的暗色泥岩、砂岩及砂砾岩间相互沉积的碎屑岩,厚达300多米。可以认为,本区中新生代拉张盆地内的沉积物均是从相邻的较高地区剥蚀沉积形成的(图6-2)。正是这种长期的填平补齐作用才使得本区总体形成了相对平坦的地形地貌特征。根据现在高原海拔高度平均在1000m左右(东部高而西部低),本区侏罗-白垩纪到新生代沉积物的面积和平均厚度,并不计后期接续隆升的情况推测,原始(古生代后期)隆升高度应在2000m左右,也就是说约在300Ma的时间内,大约有近1000m高度被夷去。但若考虑到后期的持续隆升作用存在,在一边隆起一边剥蚀的情况下,原始高原的隆升高度总体应在2000m左右。

图6-1 研究区中新生代隆起与盆地分布图(据郎艳等,1999)

图6-2 研究区东乌珠穆沁旗一带构造隆起与盆地沉积相互关系示意图(据孙泽轩等,2003)

从区域地层层序缺失情况和盆地沉积的历史关系分析,自中晚古生代南蒙古洋关闭后本区经历了两次明显的整体抬升(图6-3)。一次即为三叠纪时期,此时在区域大地构造演化中正处于碰撞造山后伸展期或向伸展转变的过渡期,该区(尤其是西部)普遍接受剥蚀。这种现象同青藏高原造山带主体隆升期是在碰撞后的伸展造山阶段,而在碰撞期山脉隆升幅度有限的现象是一致的(李晓勇等,2002)。另一次为燕山(晚)期,主要表现为受东部太平洋板块强烈俯冲作用驱动的大陆边缘造山隆起,形成了著名的大兴安岭山系。正如前面相关部分所讨论的,该阶段事实上处于本区多种构造动力体制的时空叠接时期,除上述因素外,还有华北岩石圈大规模伸展作用而造成的岩石圈大规模减薄。而这也可能是本区中新生代盆地和大兴安岭隆起造山作用持续发育的深部构造背景。换个角度说,燕山晚期以来的高原隆升主要表现在大兴安岭地区,进入新生代后主要表现为以接受剥蚀为主,根据当前大兴安岭山脉的高度,该区在前新生代区域抬升和剥蚀基础上的最大隆升幅度应小于1000m;而西部广大地带并未明显上升,反而发育了大型的陆内拉伸盆地,接受沉积。因此形成了相对平缓的内蒙古高原。这两次区域性的隆升和局部坳陷,既是成矿的主要动力源之一,同时又对本区特定时期形成的矿床变化和保存具有重要影响。

图6-3 大兴安岭晚中生代火山堑垒构造示意图(据赵国龙等,1989)

2.成矿后构造-岩浆活动

前已述及,本区主要的成矿作用发生在古生代和燕山期,其中印支期也有较强的成矿作用发生。其中古生代成矿主要集中于靠近边境地区的古生代岛弧岩浆活动带及弧后盆地火山-沉积作用环境中;印支期成矿则主要与该期偏碱性岩浆活动有关,总体上相对零星;燕山期成矿作用范围较广,除在东部大兴安岭地区形成了著名的多金属成矿集中区外,其他地区也有发生。此外,在早古生代甚至前寒武纪大陆边缘裂陷沉积及其后期发生的变质作用中,也形成了少量小型的以铁矿为主的金属矿床。由此可见,成矿后的构造-岩浆活动是相对的。对于早期形成的矿床而言,其后发生的构造岩浆活动既可能形成叠加成矿作用,又可能形成新的矿床,同时还会对早期形成的矿床产生改造或破坏作用。

从区域构造-岩浆活动发育的历史过程可以看出,自中古生代大洋闭合以来,岩浆活动主要有三期。第一期为晚古生代(二叠纪)。岩浆活动主要包括两个方面即碰撞及碰撞后阶段形成的大面积分布的酸性花岗岩,出露于原岛弧地块区;其二为碰撞后局部拉伸盆地内形成的中基性火山碎屑岩,主要出露于岛弧之上的局部盆地内部(图6-3)。第二期为燕山期,在研究区主要有两个集中区,一位于苏尼特左旗北部至二连浩特北部的查干敖包地区,形成一带状燕山期(侏罗纪)岩浆岩带;二位于东乌珠穆沁旗东北部沙麦-塔日根敖包地区,出露大面积侏罗纪花岗岩基,是大兴安岭燕山期岩浆岩带的组成部分。这些花岗岩浆活动可能在较大程度上改造了本区古生代时期的地层和岩性出露结构,并伴有强烈的成矿作用发生。第三期为新生代。大量基性岩浆喷发形成了大面积分布的高原玄武岩,内蒙古东部出露的大面积新生代玄武岩是中国东部新生代玄武岩的重要组成部分。本区阿巴嘎旗及其以北地区是内蒙古东部新生代火山活动相对集中的地区之一。在阿巴嘎旗及其以北地区,玄武岩大面积出露直抵国界,并与蒙古南部的达里干加新生代玄武岩相连(图6-4,图6-5)。此外,在局部地区,如苏尼特左旗东部,有印支期花岗岩出露,但其他地区极少见。

与岩浆活动相比,成矿后的构造活动在不同矿区都有不同的表现。区域性的构造活动,区域性的构造性质、环境变化,中小层次构造则直接影响到矿区乃至矿脉、矿体的产出状态。

3.气候、地形地貌与风化剥蚀

本区气候干燥,干燥度为1.5~4.0,年降雨量低(150~350mm),蒸发量大(1500~1800mm),季风大,属干旱半干旱区。区内海拔高度为800~1110m,平均海拔约为1000m。总体上看,西部低而东部高(由于大兴安岭在中生代的隆起造成),西部相对平坦,多为戈壁(尤其是北部边境一带),地表多为风成沙覆盖(达80%以上)。而东部山势起伏较大,草甸较为发育。相对坳陷区构成小型的拉分盆地,局部发育季节性湖泊,少数为常年性湖泊;相对起伏区构成高原丘陵,水系不发育,大部分为山峰海拔在1300m左右,少数可达1500m。高地或浅丘为残积土与风成沙的混合物,表层腐殖化形成棕色草甸土,土壤成熟度不高,由有机质、钙质层和淋积层组成。土壤类型主要为栗钙土,地表土壤的钙化过程十分活跃,有石灰积累,土质偏碱性。山间凹地则为厚层风成沙覆盖,风蚀与风搬运作用强烈。但与其他地区的风化剥蚀而导致的沉积作用不同,这种风成砂较少形成矿床,且多为较远距离搬运产物,它的广泛存在和过厚堆积对于本区开展化探方法找矿工作具有十分明显的影响。

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