Question

区域成矿谱系

Answer 1

成矿区（带）的形成是地质成矿历史演化的结果。在一个地史较完全和地质建造多样的成矿区（带）中，常产生不只一个成矿系统，而是有多个成矿系统的形成，如沉积成矿系统、岩浆热液成矿系统和风化成矿系统等。在各成矿系统间，有时间上的早晚不同，有空间上的分离、伴生或重叠，有成因上的继承、改造、再造和转化。因此，从研究区域成矿规律要求出发，在分别研究各个成矿系统的基础上，还应探讨这些成矿系统之间的时间、空间和成因联系，并在此基础上，建立区域成矿谱系。

区域成矿谱系是指在特定成矿区域中，随着区域地质构造环境的发展演变，成矿作用阶段式分期演进，在不同地质时期内形成的多个成矿系统间的有序关联（翟裕生，1999）。

区域成矿谱系也可广义地理解，如“特定成矿区域成矿作用演化历史与分布规律称为成矿谱系”，“为了简明扼要地反映成矿演化特点，以成矿系列为基本单位是可行的也是必要的”（陈毓川等，2001）

（一）不同时代成矿系统间的相关性

在区域成矿和全球成矿的不同地质时期内，早晚不同的成矿系统之间，可出现多种不同形式的关联：

1.继承转化关系（继承性）

指在地史过程中一种成矿系统替换了另一种。即成矿物质是永恒存在的，但参加到什么样的成矿系统中去，则随时间、地点、条件的转移而变化。以铁矿为例，太古-早元古宙时期为条带状硅铁建造（BIF）成矿系统（以磁铁矿矿石为主），而到古生代时则演变为海相Fe-Mn成矿系统（以赤铁矿矿石为主）。古老的BIF系统在遭受区域性断裂-重熔时，可参加到富铁熔浆中去，形成中生代的矽卡岩型铁矿或火山-次火山岩型铁矿系统。再如，原生的金、锡、钛、金刚石等成矿系统经地表风化剥蚀沉积，可转化为各自的砂矿型成矿系统。

2.裂解关系（离散性）

在古老地质时期，由于地幔、地壳的结构比较简单，控矿因素也较为单纯，致使对某些富含金属成矿元素的地块地体（或地幔柱）的分解和分异作用不强烈、不彻底，因而形成能保持原有多组分共存的成矿系统。如产在南非克拉通中的镁铁-超镁铁质层状杂岩体中的Cr、Ni、Cu、（Pt、V、Ti、Fe成矿系统（布什维尔德地区），是全球罕见的巨型成矿系统，具有极大的经济价值。但在以后的地质历史中很少发现这种包容很多组分的成矿系统，推测它有可能分解（裂解）为3个成矿系统：①与斜长岩-苏长岩有关的Fe、V、Ti成矿系统；②富钙的镁质-超镁质岩有关的Ni、Cu、∑Pt成矿系统和③镁铁-超镁铁质岩有关的Cr（∑Pt）成矿系统。从这个推断的例子可见，在地史的长期演化过程中，一定岩石建造中成矿物质组分“由繁到简”的裂解演化方向是值得注意研究的。澳大利亚Olympic Dam中元古代Cu-U-Au-Fe-REE-F矿床也是古老时代多组分成矿系统的实例，其在地史后期是否有它的裂解产物也是有待探索的问题。

3.复合叠加关系（复合叠加性）

在一些成矿区（带）中，早晚不同成矿系统间存在着复合及叠加关系。较晚生成的成矿系统常复合叠加在早期生成的成矿系统之上，即时间有早晚、空间上重复，造成复杂的复合、改造、叠加现象。例如，粤北大宝山多金属矿田，早期为中泥盆海相火山-沉积型Fe-Cu金属成矿系统，晚期发育燕山期硅铝质侵入岩有关的热液W-Mo成矿系统。这两种成矿系统的叠加复合现象在矿田中部次英安斑岩分布区较为明显。正是由于晚古生代火山-沉积成矿系统和燕山期岩浆-热液成矿系统的叠加造成了大宝山矿田的多成因模式。安徽铜陵地区的铜官山、冬瓜山等层控-矽卡岩型矿床，则是在石炭纪黄龙组（C₂h）沉积Fe-S-石膏成矿系统与燕山期岩浆-热液Cu-Mo-Au-Fe-S成矿系统二者复合叠加的结果。赣西北武山铜-金矿床也是类似的复合成矿实例。

除上述实例外，成矿过程复杂的白云鄂博稀土-铌-铁矿床可能是中元古代裂谷沉积-岩浆作用和加里东期岩浆热液作用复合成矿的结果。

有必要强调指出，我国的广大地区，发育多旋回构造运动。由于构造演化的继承性，不同地质时期的成岩成矿系统在同一个成矿区（带）中重叠出现的几率是较多的。区域成矿常具有多期性和复合性特点。这既产生了相当数量的多成因矿床，造成一部分矿床组分和结构的复杂多样，也是形成大型矿床的一个重要条件。

（二）区域成矿谱系实例

1.实例一：长江中下游区域矿床成矿谱系

长江中下游成矿带自晚太古-早元古宙开始，经历了基底形成、盖层沉积和板内变形等三大构造发展阶段。在盖层阶段中，主要形成了中元古代的滨海沉积磷矿系列（肥东、宿松等地）。在震旦纪／寒武纪开始的地台沉积盖层阶段，主要形成早石炭世到二叠纪的菱铁矿-黄铁矿（±硬石膏）成矿系列（如寺门口和马家山硫矿床、黄梅菱铁矿矿床），这个系列的工业意义不大，但为成矿带内主要成矿系列（燕山期Fe、Cu、Au、硫成矿系列）的形成提供了不可缺少的地层（岩性）条件，Fe、S等矿源以及必要的地球化学屏障。中生代初期，扬子板块主体（东北缘）与大别地块对接，随后开始了板内变形阶段，伴随着燕山期地幔隆起和断块运动，发生强烈而广泛的岩浆侵位和火山及火山-沉积作用，形成了在区域中占主导地位的燕山期同熔型花岗岩类有关的热液型Fe、Cu、S、Au成矿系列。这个成矿系列在多个区段中叠加在晚古生代的沉积成矿系列之上，两者之间有复杂的继承、叠加和改造关系。基本上与同熔型花岗岩及其成矿系列同时，在宁镇以东地区，发生碱性系列花岗岩（以苏州花岗岩为代表）及其伴生的Fe、Nb、Ta成矿系列，其工业意义较小，但其派生的产于正长斑岩脉中的热液蚀变型高岭土矿床却有重要的经济价值，开采历史悠久。长江中下游成矿带中，中元古代沉积磷矿成矿系列在地表分布在成矿带的北部边缘变质岩区，其与燕山期花岗岩类成矿系列以及宁芜玢岩铁矿床中的Fe、P矿床系列是否有继承演化关系，尚不清楚，在今后的研究工作中应加以注意（详见第五章实例）。

2.实例二：广西北部区域矿床成矿谱系（据陈毓川等，1995）

广西北部属扬子准地台与华南褶皱系构造带，分布在本区北部的江南地轴上，出露元古宙地层，最老基底地层四堡群是一套变质的基性与超基性火山岩系。火山岩系中有铜、镍矿化层及层纹状电气石、锡石堆积层，最老年龄测定是24.12亿年，属古元古宙。环绕江南地轴是向南凸出的广西弧形构造带，为加里东褶皱基底之上的晚古生代海相碎屑岩及碳酸盐沉积，并经受了印支造山运动。在河池—南丹地区作为地轴西南缘在海西时期形成断陷，沉积了巨厚的复理石碳酸盐地层^㊣，并在印支—燕山运动期间形成紧密线形褶皱并有较强烈的花岗岩侵入并成矿。自古元古宙起至燕山晚期伴随各期构造运动先后形成5个矿床成矿系列（表3-19）：元宝山地区与四堡期镁铁质-超镁铁质岩浆活动有关的铜、镍、锡矿床成矿系列；宝坛地区与雪峰期花岗岩有关的锡、铜、多金属矿床成矿系列；桂东北地区与加里东期花岗岩有关的钨、锡矿床成矿系列；江南地轴边缘与海西—印支期中酸性岩浆活动有关的铅、锌、硫矿床成矿系列；南岭地区与燕山期花岗岩有关的有色、稀有、稀土、铀矿床成矿系列。

（三）区域成矿谱系研究问题

（1）成矿谱系研究是区域性的，它是从宏观上历史地研究一个成矿区域中各种矿床及其成矿作用之间的内在联系。这种联系涉及面很广，笔者建议以成矿系统的演化作为成矿谱系的基本研究内容，这样可起到提纲挈领的作用。

（2）从已有关于成矿谱系的文献看，对成矿谱系是从广义和狭义两方面去研究的。广义的指一定区域的地质成矿的整个演化历史，以成矿构造环境和矿床系列的差异加以表述。狭义的成矿谱系，指区域中先后成矿系统间有亲缘关系，即本文前述的先后各成矿系统间在成矿物质和矿床成因方面有着继承转化改造等遗传“基因”。本文主张运用狭义的成矿谱系概念。

表3-19 桂北地区各矿床成矿系列的基本特征

（3）狭义地研究成矿谱系，要查明各成矿系统间内在联系（主要是亲缘关系）。由于地史演化过程后期地质作用对先成矿床和成矿系统的改造甚至破坏，成矿过程中不少环节的特征已经消失或近于消失，成矿历史信息不完整，研究难度较大。除了研究区域中地质构造环境的转变对成矿作用的控制外，还要深入系统地研究矿石、岩石中的微量元素、稀土元素、同位素组成等多种示踪标志，以探索各矿床系列间是否具备亲缘关系。这是一项带全局性的综合研究，是区域成矿研究的高层次课题。

（4）区域成矿谱系研究是一项复杂工作，要反复探索，不断深化，这不仅对新开辟的成矿区（带）是如此，对于研究程度较高的成矿区（带）也是如此。对区域成矿谱系的全面认识需要整个地球系统科学的不断提高。