Question

构造-岩浆活动与金属成矿作用

Answer 1

一、金属矿床（点）的形成时代

（一）金矿床的形成时代

查明金矿床（点）在地壳演化历史中的时间分布规律，特别是确定金矿床（点）形成的“高峰时间阶段”，对于阐明区域金矿床（点）的成矿机理和指导隐伏矿床（点）找矿勘查评价工作具有重要意义。需要指出的是，北山－阿拉善地区经历过漫长而复杂的演化历史，金的成矿作用与不同地质时期范围内的构造－岩浆活动具密切成因联系。同其它地质事件一样，成矿作用的发生和演化同样具有多期性、继承性和方向性的特点。尽管受本区各古板块多期次构造变动影响，在研究区范围内很难观察到从中新元古代至晚古生代连续出露的构造－地层单元以及与之相对应的金矿床（点），但是3次较大规模金成矿作用还是比较明显的，即前寒武纪、海西期和印支期，其中以海西期金的成矿作用最为强烈。

北山－阿拉善地区最古老的金矿化可以追溯到中元古代，华北、塔里木和哈萨克斯坦板块中元古代变质岩地层中分布的含金石英脉即是很好的例证，金矿化发生的时间为600～1700Ma。一般来讲，金主要来自被剥蚀的基底岩层，它们常在地台拗陷区沉淀形成金矿体、矿胚或矿源层，沉积环境和岩相古地理条件是上述矿化体产出的主导控制因素。需要指出的是，受多期次区域变质和变形作用影响，大多数中新元古代金矿床均具多期次和多阶段成矿特点，其地质和地球化学特征十分复杂，很难与国内外典型的中新元古代金矿床相对比，本区代表性金矿床有朱拉扎嘎、老硐沟和小西弓，它们的形成明显具有后期改造的特征，与海西期构造－岩浆活动具有密切关系。

受晚古生代（特别是石炭纪到二叠纪）古陆板块多期次碰撞和对接活动的影响，海西期是构造－岩浆活动和金成矿作用的鼎盛时期。大规模的构造－岩浆活动，在各古大陆板块边缘形成一系列金矿床（点）。各主要金矿床（点）的同位素年龄数据为上述推论提供了佐证，研究区内的绝大多数金矿床形成于这一时期，代表性金矿床有老金厂、新金厂、马庄山、流沙山、照壁山、拾金坡和460等。总之，所有上述金矿床（点）基本地质特征可概括为成矿环境复杂、分布范围广泛、数量和类型较多，但是都与中酸性岩浆活动具密切成因联系。

自晚古生代末西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木和华北古板块发生碰撞和对接，并且诱发大规模岩浆活动之后，研究区范围内地壳一度处于稳定状态。进入中生代后，受区域性深大断裂再活化的影响，本区中西部地区又出现明显的岩浆活动迹象，金窝子含金花岗岩和南金山金矿附近闪长岩的存在即是很好的例证。这二者的同位素年龄值分别为（230±6）Ma和（244.15±0.32）Ma，与印支期岩浆侵入活动有关。这表明，印支期花岗岩类岩浆活动不仅可为金矿床的形成提供了物质和热力来源，而且是上述金属矿床成矿作用的“发动机”。印支期代表性金矿床有南金山金矿床和金窝子金矿床。

野外地质调查和室内研究结果表明，本区金矿床（点）的形成时间具有以下几个特点：①矿化时间跨度较大：从中元古代到二叠纪均有金矿床（点）的形成，它们的地质和地球化学特征呈现出从简单到复杂的演化趋势；②矿化产出的时限性和局限性：某种金矿床（点）常与某一地质时期特定的大地构造环境有关，如斑岩型钼－金矿床（点）沿古洋壳与古陆壳汇聚带分布，与海西期岛弧带中酸性岩浆活动有关；③金矿化的不均匀性：综观所有金矿床（点）的形成时代，其在区域地壳演化过程中的分布是不均匀的。海西期是金矿床（点）形成的鼎盛期，其它地质历史阶段内所形成的矿床（点）无论在数量上，还是在规模上，均无法与该成矿期相比拟。

由对典型金矿床的研究可知，流沙山钼－金矿床辉钼矿的铼－锇年龄为（260±10）Ma，与其赋矿的花岗闪长岩侵位年龄（262±4Ma和261±3Ma，角闪石钾－氩法）近于一致（聂凤军等，2002b,2002f），反映了赋矿的花岗闪长岩对钼－金矿体形成具有直接的控制作用。马庄山金矿床与流沙山钼－金矿床类似，其矿体中石英流体包裹体的铷－锶等时线年龄为（298±28）Ma，与其赋矿的流纹斑岩和石英斑岩侵位年龄（分别为301±21Ma和301±21Ma，铷－锶等时线法）（李华芹等，1999）近于一致。南金山金矿床矿体中绢云母氩－氩法年龄为（242.8±0.8）Ma，与矿床附近闪长岩的侵位年龄（244.15±0.32Ma，氩－氩法）近于一致（江思宏等，2006）。而小西弓金矿床中石英脉型金矿石中的绢云母钾－氩法年龄为（284±4）Ma，蚀变岩型金矿石中的绢云母钾－氩法年龄为（267±7）Ma，稍晚于矿体外围钾长花岗岩和正长斑岩的侵位年龄（分别为306±4Ma和289±5Ma，钾长石钾－氩法）（聂凤军等，2003c,2002b）。由此可见，多数金矿床的形成时代与其赋矿或周围的岩体近于一致（表1-5-1），反映了岩浆侵入活动时间与金矿体形成时间之间具有明显的耦合关系。

在有些金矿床中，尽管成矿年龄与其周围岩体的形成年龄之间差别较大，如金窝子金矿床，石英流体包裹体铷－锶等时线年龄为（230±5.7）Ma，大大晚于赋矿的黑云母二长花岗岩的侵位年龄（354.1±31Ma，全岩铷－锶等时线法）（陈富文等，1999），但是陈富文等（1999）通过对该矿床全面系统地研究后认为，金窝子金矿床的形成可能受印支期的深部岩浆活动控制，由于剥蚀较浅，该期侵入的花岗岩类岩体尚未出露地表。

表1-5-1 成矿年龄与成矿有关岩体的年龄对比

总之，根据目前已获得的资料表明，北山－阿拉善地区一些金矿床的形成与区域岩浆活动之间在时间上确实存在着明显的耦合关系。

（二）其它类型金属矿床的形成时代

除了位于阿拉善的迭布斯格－苏海图地区的沉积变质型铁矿可能与太古宙－古元古代的中深变质作用有关外，其它绝大多数金属矿床均在海西海中期以后形成。

根据已有的资料，北山－阿拉善地区在海西中期有一期重要的铜－钼－铁成矿事件发生，代表性矿床有：公婆泉铜矿（与成矿有关岩体的年龄为336～372Ma）、白山堂铜－铅矿床（与成矿有关岩体的铷－锶等时线年龄为333.9±7.88Ma）、额勒根钼（铜）矿床（辉钼矿铼－锇等时线年龄332.0±9.0Ma）、黑鹰山铁矿床（凝灰石的钐－钕等时线年龄为322.0±4.3Ma）（表1-5-1）。这表明，海西中期是该区多金属矿床形成的高峰期。

在北山－阿拉善地区，只发现1处金属矿床（不包括独立金矿床）即卡休他他铁－金－钴矿床形成于海西晚期。可见这一时期不是多金属矿床形成的高峰期。

另外，本区在印支期形成了红尖兵山钨矿床（云英岩中的白云母氩－氩年龄216.6±1.6Ma），在燕山早期分别形成了花牛山铅－锌－银矿床（与成矿有关的钾长花岗岩氩－氩年龄194±1Ma）和辉铜山矽卡岩型铜矿床（与成矿有关的钾长花岗岩氩－氩年龄191.9±2.5Ma）。

由上可见，北山－阿拉善地区的铜、铁、钼等多金属矿床形成时代从海西中期一直延续到燕山早期，并主要以海西中期为主。

二、金属矿床的空间分布特点

（一）金矿床的空间分布特点

从北山－阿拉善地区金矿床的区域分布可以看出，这些金矿床主要沿着西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木三大板块之间的两条大缝合带（分别为红石山－黑鹰山－六驼山和柳园－大奇山）和华北陆台边缘的阿拉善北缘断裂带展布，构成3个较大的金矿集中区。并且，这些金矿床还有一个共同的特征，就是这些金矿床都基本围绕着岩体产出。

对北山－阿拉善地区规模较大的金矿床的统计表明，产于岩体内部的金矿床有：流沙山、马庄山、照壁山、金窝子、拾金坡、金庙沟、金沟井、磨金洞、明舒井等9个矿床；产于岩体内、外接触带附近的金矿床有：狼娃山、霍勒扎德盖东、扫子山、460、金厂沟、交叉沟、花牛山、呼伦西白等8个矿床；距离岩体相对较远（一般不超过2km）但成矿受岩体控制的金矿床有：朱拉扎嘎、南金山、小西弓、新金厂、老金厂、210、老硐沟、小甜水井等8个矿床。由此可见，北山地区金矿床的产出与花岗岩类侵入岩之间具有明显的空间分布关系，金矿体的产出受花岗岩类岩浆活动的控制十分明显。

（二）其它类型金属矿床（点）空间分布特点

包括铜、钼、铁、铅－锌－银和钨等金属矿床，绝大多数这类矿床沿板块会聚带或活动大陆边缘产出，地质历史时期洋壳与陆壳汇聚带或陆块之间的过渡带上，如黑鹰山铁矿床和额勒根钼（铜）矿床沿哈萨克斯坦与西伯利亚板块缝合带产出，辉铜山铜矿床和花牛山铅－锌－银矿床产在塔里木与哈萨克斯坦板块会聚带附近，卡休他他铁矿沿华北陆台边缘的阿拉善北缘断裂带产出。但是，也有一些铜矿，受古岛弧或断陷盆地控制，如公婆泉铜矿和白山堂铜－铅矿（聂凤军等，2002b）。总之，强烈的构造活动带有利于含矿中酸性岩浆的上侵与定位，从而形成与侵入岩有关的铜、钼和铁多金属矿床。钨矿床，则主要产于陆内环境，如红尖兵山钨矿床，表明这类矿床的形成主要与陆内的花岗岩类有关。

三、构造－岩浆活动与金属成矿作用

北山－阿拉善地区地处西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木和华北四大板块交接地带，是我国西北地区一个重要的金属成矿带。金属矿床的形成与区域构造－岩浆活动关系十分密切，并主要受四大板块碰撞对接产生的大量岩浆活动的控制。研究表明，本区金属成矿作用主要集中在3个时期，分别是前寒武纪、古生代和中生代，其中以晚古生代金属成矿作用最为强烈。

（一）前寒武纪

众所周知，在地壳发展演化初期阶段，整个地壳以热状态高、活动性强和可塑性大为特征。进入古元古代末期，原始地壳的热含量开始降低，并且发生以冷凝和压实作用为主的强烈克拉通化作用，进而形成刚性程度较高的古大陆地块，同时板块发生不同程度水平位移。在此之后，区域地壳演化进入一个新的发展阶段——中元古代，哈萨克斯坦板块东段马鬃山中间地块和塔里木板块敦煌地块北缘安北－旧寺墩构造带就是这一时期中酸性火山喷发、古陆壳剥蚀与沉积作用、岩浆侵入和区域变质作用的产物。区域地质对比研究结果表明，上述两古陆块无论在产出环境和构造变形特征方面，还是在岩性组合和古生物群分布上，均可与西部的伊犁、哈密、卡瓦布拉克和库鲁塔格地块相对比，与塔里木地台地质和构造特征相吻合。有鉴于此，刘雪亚等（1995）认为，这些古陆块与塔里木板块在中元古代时曾为同一整体（可称之为泛塔里木古陆），同属稳定性古陆块。从更大地理分布范围看，马鬃山中间地块、塔里木板块和天山中央隆起带内的一些古陆块绝非是完全孤立的陆壳地体，它们可能是古冈瓦纳大陆的一部分，其北侧的海域受中酸性火山喷发、陆源碎屑沉积、海水对流循环和海盆底部热泉喷溢活动影响，沿古大陆裂陷槽、盆和带堆积了巨厚的火山岩和沉积岩，局部地段产出有金矿体、矿胚和矿源层，如朱拉扎嘎、小西弓、小宛南山、老硐沟、古硐井和交叉沟等地产出有金矿床和含金矿源层。受后期区域性变质作用和构造－岩浆活动影响，原始的含矿火山－沉积岩层将不可避免地发生与热动力作用相关的“重就位”效应，也就是说金将会发生不同程度萃取、运移、沉淀和富集，进而形成规模较大和品位较高的金矿床。据此可以推断，北山－阿拉善地区一些兼具沉积型“印迹”和热液交代型特点的金矿床均是原生沉积和后期改造双重地质作用的结果。

（二）古生代

早古生代北山地区主要表现为陆块裂解和洋壳俯冲，形成一系列的增生岛弧带。如乌珠尔嘎顺地体、公婆泉－月牙山地体和花牛山地体均是早古生代增生产物。该期岩浆活动较弱，金属成矿作用也微弱，到目前为止尚未发现具有一定规模的金属矿床（点）产出。

泥盆纪时，在马鬃山中间地块南侧，古洋壳板块沿辉铜山－五峰山一线继续向北部的马鬃山中间地块进行俯冲；而在中蒙边境一带，古洋壳沿雀儿山－双沟山－红石山一线继续向北部的西伯利亚板块进行俯冲和消减作用，进而形成了以泥盆系雀儿山群火山－沉积岩为代表的雀儿山地体。刘雪亚等（1995）指出，雀儿山地体是西伯利亚与哈萨克斯坦两大古板块碰撞对接带的组成部分，这条构造带向西可延伸到东准噶尔的克拉麦里－莫钦乌拉山。

石炭纪是北山地区大地构造演化的重要阶段，岩浆活动进入高峰期，同时，金属矿床（点）成矿作用的鼎盛时期。在马鬃山中间地块北侧，古洋壳分别与北部的西伯利亚板块雀儿山和乌珠尔嘎顺地体和南部的公婆泉－月牙山地体发生双向俯冲和消减作用，进而在公婆泉－月牙山地体北侧形成红石山－黑鹰山地体。大规模的岩浆侵入与喷发活动形成了包括公婆泉铜矿、额勒根钼（铜）矿和黑鹰山铁矿等在内的铜、钼和铁矿床。石炭纪晚期，伴随着西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块的最终碰撞对接，在板块缝合带两侧诱发了大规模的同造山期花岗岩类岩浆侵入、喷发活动与金的成矿作用，马庄山、460、扫子山、霍勒扎德盖东和狼娃山等地形成金矿床（点）就是这个时期构造－岩浆活动的产物。

与马鬃山中间地块北部的情形相比，其南部小洋盆分别沿安北—旧寺墩和柳园—大奇山两条线向南部的塔里木板块敦煌地块和北部的马鬃山中间地块花牛山地体发生双向俯冲和消减作用，并且分别在敦煌地块北缘和花牛山地体南缘形成安北－旧寺墩构造带和柳园－大奇山地体。白山堂铜－铅矿可能是这一期构造－岩浆活动的产物。

早二叠世晚期，哈萨克斯坦板块与塔里木板块的最终碰撞，在北山南带地区又再一次诱发了大规模的岩浆侵入与喷发活动以及大规模的金成矿作用。一方面形成一系列火山岩型金矿床，如新金厂和老金厂等金矿床；另一方面，在拾金坡一带形成了拾金坡、磨金洞、明舒井等与侵入岩有关的金矿床。而强烈的岩浆侵入活动使得前寒武纪变质岩中的金矿（化）体或矿源层活化，并在有利的构造部位富集成矿，形成诸如小西弓、老硐沟和小宛南山等金矿床。

在阿拉善，从石炭纪开始，查干楚鲁－霍尔森弧后盆地洋壳开始向南消减，开始了雅布赖－巴音诺尔公大陆弧的演化阶段，有大规模的钙碱性岩浆活动。强烈的岩浆侵入活动使得产于中元古代浅变质碎屑岩地层中的金矿（化）体或矿源层活化，并在有利的构造部位富集成矿，形成了朱拉扎嘎金矿床；而这类岩浆在于含钙（包括碳酸盐地层）接触带处形成了卡休他他铁矿。

（三）中生代

二叠纪末期，随着北山－阿拉善地区古洋盆完全消失和各古大陆板块的拼合，该地区进入统一的板块内部初期构造演化阶段，全区基本处于一个相对稳定的状态。三叠纪时期（也就是印支期），受区域性深大断裂再次复活和大陆内部热流值升高影响，本区古陆壳又开始出现明显活化迹象，主要表现在中、晚三叠世红色磨拉石层的形成和早侏罗世含煤磨拉石堆积的存在。另外，古大陆内部裂陷槽内碱性和钙－碱性岩浆上侵定位活动可在南金山、金窝子、花牛山、辉铜山、五峰山和大奇山等地形成一系列产出形态各异和规模大小不同的富碱花岗岩、黑云母花岗岩、钠长石花岗岩和钾长花岗岩株（枝、墙或脉群）。野外地质调查和室内研究结果表明，在上述中生代花岗岩类侵入体内部和内外接触带以及旁侧的围岩中均不同程度地发育有金矿化、钨矿化和铜、铅－锌－银矿化，代表性金矿床有南金山和金窝子，钨矿床有红尖兵山、铜矿床有辉铜山和铅－锌－银矿床有花牛山等。

综上所述，北山－阿拉善地区海西期大规模的金成矿作用主要与华北、塔里木、哈萨克斯坦和西伯利亚四大板块之间的碰撞对接诱发的大规模岩浆侵入－喷发活动有关，形成了许多同造山期金矿床，而印支期的构造－岩浆活动形成的金矿床具有造山后金矿床的形成特点。