Question

不同类型古陆边缘的构造-成矿系统

Answer 1

古陆边缘在漫长的地史演化中，一般都经历了各种构造格局的演变，包括多次“开”、“合”作用过程。按照古陆边缘的构造动力学特征，划分为离散型、会聚型和转换型三类基本大陆边缘系统(Burchfiel，1980)。现阐述这三类大陆边缘的构造-成矿特征。需要说明的是，本文所指的古陆边缘是指沿着古陆边界(界限)，及其内侧和附近外缘的构造带;在时间上，主要指元古宙时期的古陆，为讨论方便，也涉及显生宙，主要是古生代。

1.离散型陆缘的构造-成矿系统

离散型陆缘是在伸展构造作用下大陆破裂解离的产物。由于热地幔柱上升，地壳拉张减薄裂解，软流圈物质上涌，向岩石圈浅部和地表运移和汇集;同时，陆源长期风化产物也向大幅度沉降的槽谷内堆积，这就构成深源和表生物质大规模汇集的构造环境。这些环境包括大陆边缘裂谷、裂陷槽和坳拉谷等。在这些构造中，有丰富的成矿物质，有很高的地热流，促成成矿物质的溶解运移;有多种来源和性质的流体(包括热卤水)，有火山喷出物和蒸发岩层可提供硫、氟等矿化剂，有利于在还原条件下金属硫化物的堆积;有同生断层等构造作为流体运移的良好通道;封闭好的局部拗陷则可保持矿质的不被流失和持续堆积;裂谷盆地后期的沉积层又可覆盖已成的矿层，起到屏蔽保护作用。正是由于这些成矿基本因素集中于裂谷等拉张构造环境，构成集约化的成矿系统，因而能产出相当多的矿床类型，包括SEDEX型、VMS型、镁铁质-超镁铁质岩中的铜、镍、铂矿床类型以及沉积型铁、锰、磷、铝等矿床类型，有很重要的经济价值。依据对华北陆块北缘狼山-渣尔泰山中元古代裂谷和扬子陆块北缘南秦岭裂陷槽中典型矿床(东升庙、霍各乞、厂坝等)的研究(彭润民等，1997;祁思敬等，1993)，可将与伸展构造有关的SEDEX成矿系统的基本特征表述如下。

1)成矿海盆属于被动大陆边缘伸展构造环境下的槽型断陷盆地(裂谷、裂陷槽、大型台沟等)。矿化集中在它们的局部次级海底洼地中，这些洼地封闭性好，沉积不补偿，有机质含量高，还原性好，是成矿的良好化学封闭。

2)含矿建造为陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造和类复理石建造。在东升庙等矿床中的含矿岩系中还发现“双峰式”火山岩夹层(彭润民等，1997)，说明其确属裂谷环境，在成矿过程中有明显的、间歇性的海底火山喷发，矿床的形成与海底火山活动有关。这也表明有些被动陆缘也发育有火山活动。

3)同沉积构造体系完整且长期活动。同沉积构造包括同生断层、生长背斜、滑塌构造、同生角砾岩等，它们既是裂谷等构造的组成因素，又是沟通矿源场、中介场和储矿场的纽带，为含矿热水的运移提供了通道和场地。

4)具备长期存在的地热异常场，有较完整的热事件演化史，它来源于上涌的岩浆或热流体，其根源可能为上升的地幔热柱。强大的热场足以促成和保持长期稳定存在的热水对流系统，是形成大型超大型热水沉积矿床的一个重要条件。含矿地层中的火山岩夹层、以硫化物矿石为代表的热液矿物、各种火成岩脉、热变质角岩类，以及硅质岩、钠长岩等热水沉积岩的产出，都是区域构造-热事件的记录。

5)发育完整的热水对流系统和稳定持续的热水沉积作用是形成SEDEX矿床的先决条件。近年的研究表明，热水沉积是一种相当普遍的成矿作用。热水沉积的规模大、持续时间长、热水中成矿元素含量高、热水作用集中于同生断层和次级局部洼地等是形成金属巨量富集的基本因素，而热水沸腾、水爆、同生角砾化和硅化交代等对促进热水中矿质沉淀有重要作用。

6)高丰度成矿元素矿源层的存在是热水成矿的前提，裂谷等构造中巨厚的沉积柱和变质岩基底均可作为某些元素的矿源层。矿源层中的成矿元素本底固然必要，但更重要的是成矿元素的赋存状态及其被活化、汲出所需的能量大小。在具备高热流值和大量流体(包括热卤水)作用的条件下，其影响范围内岩石中的多种元素(Cu，Pb，Zn，Fe……)容易被活化析出。硅铝质陆壳长期剥蚀风化产物中的Pb，Zn等物质进入海盆中，也是矿质来源的一个组成部分。

7)当裂谷等构造发展到终结阶段，由伸展状态转变为挤压状态时，盆地逐渐闭合进而发展到褶皱隆升造山。原来的硫化物矿层被卷入造山带，经历了热力变质、晚期变形等，矿体的形态、产状、组成和品位发生了一系列的变化，包括叠加成矿和改造成矿等作用，这些后继的地质作用有可能使原热水沉积成的汞、锑、金、银矿化层等再富集成为矿床。

总起来看，在陆缘伸展构造中热水成矿系统中占重要地位，其矿化呈区域性带状分布，延长可达数百千米;在成矿带中，大中小型矿床星罗棋布，有些成等距分布;矿化的水平分带性较明显;成矿物质的集约度很高，聚矿能力强，矿石储量大，大型和超大型矿床常有产出。

已知这类成矿系统在全球范围内主要发生在元古宙和泥盆纪，成矿时代处在古大陆演化过程的裂解晚期向聚合初期的构造转变阶段(Barley et al.，1992)，并认为这有一定的全球背景。

2.会聚型陆缘的构造-成矿系统

古大陆边缘处于挤压状态时，形成不同于离散陆缘的构造系统和成矿作用。这种会聚型陆缘有两种，一是大陆板块与大洋板块会聚(洋壳削减俯冲);二是两个陆块碰撞对接。在地质历史上，这两种作用常表现为一个大的运动过程的两阶段，即先期的洋壳俯冲削减及尔后的陆-陆碰撞造山。

当大陆板块与大洋板块碰撞时，密度较大的洋壳俯冲到较轻的陆壳之下。洋壳中富含水和金属的沉积物被带入俯冲带深处，经加热局部熔融，形成以钙碱性成分为主的岩浆岩及热液系统，沿深断裂进入地壳浅部或喷出地表，使幔源和壳源的成矿物质在岛弧区和弧后盆地的局部地段富集形成矿床。随着俯冲深度的增大，幔源(或深层)物质加多，岩浆、热流及矿质成分发生系统的变化，沿垂直俯冲带的方向矿化作有规律的分带展布。对现代板块俯冲带的研究表明，它的影响可扩展到距岛弧区内侧上千千米处，常表现为平行大陆边缘的区域构造-成岩-成矿带。

环太平洋构造带是中新生代活动陆缘的成矿带，以火山岛弧链成矿系统和大陆边缘弧成矿系统最为发育，Cu，Au，Ag，Zn，Mo，Sn，W等为主要成矿金属，矿床类型有斑岩型、黑矿型、浅成低温热液型、火山热液型、接触交代型、热泉型等，其中占目前世界铜矿产量一半以上的斑岩铜矿就产于陆缘岩浆弧中。

陆-陆碰撞型构造-成矿系统是在挤压动力条件下，两个分开的陆块相向运动，直到碰撞对接，产出构造混杂岩、大型推覆构造、大型逆冲断层，以至隆升造山、岩层变质、局部地壳重熔及同构造期火成岩侵位等。在这些作用下，加剧了对原有地壳的活化和改造，大陆物质经过重组，提供了有用物质重新运动和富集的机会，以华北陆块南缘为例，在南秦岭区晚古生代(350Ma)开始的陆-陆碰撞(华北陆块与扬子陆块)，造成地层挤压褶皱、变质隆起，以及大规模碰撞型花岗岩类岩浆活动，使泥盆纪时海盆中形成的同生-准同生铅-锌矿层受到了后期的热动力改造形成层控铅-锌矿床，并使前泥盆系矿源层中的Au，Hg，Sb，Cu等受到岩浆热液和(或)构造热液的叠加改造而形成微细浸染型金矿和层控热液型铜、金、铁、钼矿床等。

陆缘挤压构造环境的成矿以岩浆热液成矿系统为主，矿床类型多样;矿化也呈区域性带状分布，有较宽的分带。成矿空间结构的集约度高，聚矿能力强;矿床规模大中小均有;成矿后因造山隆升而使浅部矿床受剥蚀的几率较大，因而其古老成矿系统被保存下来的可能性不如拉伸构造环境下的成矿系统。

3.走滑型陆缘构造-成矿系统

走滑大陆边缘或称转换边缘(transform margin)，即大陆与大洋板块间或陆-陆间相对的水平运动，以走滑构造带相接，常形成宽且复杂的构造变形带。据分析，在板块边界构造网络中，走滑边界在总的板块边界长度中占有很大的比例，相当长的板块边界由大型走滑断层系组成。这些规模巨大的走滑断层深切上地幔，有明显的热动力异常，伴有普遍的流体运动，可诱发岩石圈不同壳层物质的熔融，造成花岗岩类、煌斑岩类岩浆的上侵，并常伴有Cu，Au等成矿作用。走滑断层的局部转折处可产生拉分盆地，它们常与油气田分布有密切关系。世界上著名的大型走滑断裂有北美的圣安德列斯断裂系和中国的郯庐断裂系。圣安德列斯断裂系邻近太平洋板块和北美板块的边界，属右行走滑性质;郯庐断裂系位于欧亚板块东缘与太平洋板块的毗邻地域，系左行走滑性质。这两个巨大走滑断层系自中生代以来有显著活动，水平位移量均为400～500km，对区域的岩石圈结构和物质运动均有重大影响。与圣安德列斯断裂系有关的有新近纪油田，和正在进行热卤水成矿的索尔顿海。而沿着郯庐断裂系，中新生代火山岩浆活动频繁，发育与白垩纪富钾火山岩系(粗安岩系)有关的Cu-Au成矿系统。著名的胶东北绿岩带金成矿系统和白垩纪—古近纪含油盆地均与郯庐断裂系的构造-岩浆-热动力背景密切相关。

类似的走滑断层系有发育在智利境内的近南北走向的右行走滑断层带，它位于东太平洋板块与南美板块的界限，是在白垩纪—第三纪(古近纪、新近纪)发育的构造-岩浆-成矿带，形成著名的斑岩成矿系统，有多个世界级铜矿床，成矿时间在40～50Ma，是环太平洋矿带中矿化最富集的地段之一。类似的情况有我国川藏交界的玉龙斑岩铜矿带位于北北西-南南东向的走滑断层系统，以及西北地区的阿尔金走滑断层系及有关矿床。

关于前寒武纪古陆边缘走滑构造及其控矿作用，目前所知甚少，需要进一步研究。

以上分别简要讨论了离散型、会聚型和走滑型三类大陆边缘构造-成矿特征(表7-2)，这三种陆缘构造型式互相关联，彼此间或递变或复合。对一个古陆来说，其不同边缘可有不同的动力状态，同一时期中，可同时存在二或三种构造型式。例如，印度板块向欧亚板块推挤俯冲时，其东西两侧地域就发生了走滑断层系，如东侧的红河断层就处在扬子陆块的西南缘，产出有哀牢山构造带的第三纪(古近纪、新近纪)金矿系统。再有，在同一个大陆边缘的不同演化阶段，其构造动力状态也是有转变的;例如，东亚大陆边缘自中生代以来，经历了三个地球动力学演化的阶段:从被动陆缘(230～150Ma)，到剪切(转换)陆缘(150～110Ma)，再到活动大陆边缘，后者先是斜向俯冲(110～45Ma)后又转变为正面俯冲(45Ma以来)，这说明欧亚大陆东部边缘有着相当复杂的演变过程。在研究其构造-成矿特征时，应充分考虑其多样性和复杂性。

表7-2 古大陆边缘构造-成矿系统