Question

构造成矿作用

Answer 1

陈国达院士早在20世纪50年代末就把构造活动与成矿物质的运动结合在一起进行成矿学的研究，强调构造(包括大、中、小构造)不仅仅是作为控制因素，更重要的是它在成矿作用中所具有的主导地位，从而把具有因果关系的地壳构造活动、构造演化与成矿元素物质运动这三者有机地统一起来开展成矿学研究。成矿构造指的是与矿床形成及改造有关的地质构造(陈国达，1978);详细地说，就是直接控制或影响着某一矿床的发生原因、物质来源、形成环境和条件、发生和发展过程，在时间上的出现规律和在空间上的分布规律、赋存部位、形态和产状，以至形成以后变形改造及保存情况，还有把先成矿床富化形成新的、更有工业意义的矿床等方面的大、中、小各级地质构造。

经过几十年的不断完善，陈国达院士在“成矿构造”的基础上，进一步提出“构造成矿”的概念，它是建立在地球动力学、地球化学过程动力学及其他基础学科研究的基础上，阐明矿床可以通过构造作用及与之相关的岩浆活动、变质作用、沉积作用等过程，在一个统一的热动力构造-物理化学系统中形成(张湘炳，1982;张湘炳等，1994);它包含了在地壳演化过程中，由地幔热流驱动所引起的构造应力场、构造地球物理场和构造地球化学场对成矿元素迁移聚集的联合控制过程。“构造成矿”融合了“多因复成矿床”成矿学理论的研究思路和方法，更多地强调了地壳构造活动、构造演化与成矿元素物质运动的统一和因果关系，因而更能体现矿床形成的实际过程。

如第七章 所述，石碌铁矿床具有多因复成成矿特点，因而成矿期前、成矿期和成矿后的各种成矿构造，对该矿床的最终形成和矿体定位均有不同程度的控制作用。该矿床的基础矿床(即火山-沉积变质型矿床)形成时期，与区内地槽发展阶段的火山-沉积作用、变质作用和褶皱构造具有密切的关系。正如陈国达等(1977)所指出，石碌群和石碌矿床形成早期，由于矿区当时处在地槽活动区环境，构造反差强度大、遂导致了地貌反差强度较大、地面升降分异显著，从而形成了起伏急剧、高低悬殊的地背斜隆起与地槽(盆地)坳陷。这一时期，因剥蚀和沉降交替出现，裂谷式火山岩多旋回喷溢，遂在有利的浅海、滨海和/或潟湖等地槽坳陷区，形成了一套厚度巨大的、岩性和岩相复杂的、具类复理式韵律的、含铁的火山-碎屑沉积岩建造和碳酸盐岩建造。从而奠定石碌铁矿床的矿源层或矿胚的基础。

石碌群沉积成岩以后，又经历了后期多次构造的影响，并伴有多期次的岩浆活动和变质作用。这些后期构造-岩浆-变质活动对石碌矿区铁、钴、铜等矿物质的进一步富集也有着重要作用，从而造成了石碌铁矿床目前所见的面貌。

在地槽封闭阶段，石碌群普遍发生褶皱、断裂和区域变质作用，形成了一系列NW(NWW)—SE(SEE)走向的紧闭型背斜和向斜以及伴生断裂，不仅改变了早期形成的火山-沉积矿床的形态和产状，使之随赋矿地层一同发生褶皱及断裂，同时还导致赋矿地层和早期矿层发生变质和片理化。这一时期是石碌铁矿床的第一次改造形成基础矿床时期，对成矿物质的富化和在向斜槽部的加厚可能有重要影响。根据同位素地质年代学，它可能发生于晋宁-加里东期至海西-印支早期。

在地洼发展阶段，海南地壳活动性再度增强，构造变动和岩浆活动剧烈，该区转化新的活动区。这一时期有中度强烈的褶皱和拱曲作用及特别强烈发育的块状断裂，并伴有大量的以中酸性岩为主的岩浆侵入。在石碌地区，使得经过第一次改造后的石碌群中的铁矿层，再次受到更为强烈的改造。石碌矿区矿体的产出和变形特征还充分表明，这一时期所产生的剪切变形对石碌矿区富铁矿体的形成有重要影响。

实际上，矿区构造变形过程大致反映了从压缩到伸展的全过程(详见第四章 )，即从早期、也就是地槽发展阶段的近SN向压缩形成石碌复式向斜(D1期变形)，到晚期即地洼发展阶段的挤压-伸展和剪切变形过程(D2期变形)。D2期变形过程则体现了同一变形期从挤压-伸展到伸展的不同阶段。由于D1变形期只有区域性压缩作用、而未发生强烈的剪切变形，且这一时期(即加里东期)花岗岩不发育，即既不能提供成矿物质，也不能提供促使成矿物质活化、迁移和富化所需要的足够热源，因此，推测该变形期不会引起成矿物质的大规模富集。但因自加里东期以来(更早于晋宁期)，矿区曾发生多期而广泛的区域变质作用，因此，这一时期可能形成了石碌矿床的基础矿床，其主要证据是，早期石榴子石条带主要沿贫铁矿体和富赤铁矿的一组主要构造片理面产出、并受后期强烈剪切构造的改造形成无根钩状褶皱和石香肠构造(图4-31d、图3-20d，e)。

第二变形期(D2)中的韧-脆性变形阶段(即D2a)和脆-韧性变形阶段(即D2b)对先前矿体的改造和定位有重要的作用，是石碌矿区富铁矿体形成的一个重要时期。由于D2期构造变形式样类似于变质核杂岩构造，是印支—燕山早期花岗岩的侵位和上隆所诱发的结果(详见第四章 )，因而易于产生横弯褶皱。该横弯褶皱作用同样也会引起弯滑和弯流作用导致顶薄褶皱，因而剪切变形过程所产生的含矿物质的高温塑性流动趋于从向斜褶皱两翼向槽部迁移，即Fe，Co，Cu等成矿物质和/或成矿流体易于向低应变部位迁移。这一过程同时有剪切和伸展，代表剪切伸展变形的S-C组构、拉伸线理等构造又为成矿物质和成矿流体的运移提供了有利的通道，因而铁、钴、铜等矿物质的富集主要沿剪切变形所产生的一组NW—SE向和近EW向的S-C组构重新就位。D2变形的脆-韧性变形阶段(D2b)还因X共轭剪张节 理的发展，且是追踪D2a阶段形成的一组S-C构造面理而发生的，因而矿体就位过程中，最终形成一系列受X剪张节 理控制的具“S”形和反“S”形形态的铁矿体和钴铜矿体。变质核杂岩构造发育晚期(D2c)，由于在次级背斜的顶部拉伸变薄，放射状断裂和同心圆状断裂发育，还将产生放射状矿体或环状矿体，如北一矿段下部钴铜矿脉所见(见图3-16d)。D2变形阶段所形成的NE剪切褶皱(即LF2)则因与D1期近EW复式向斜褶皱(即LF1)叠加，更有利于富矿体产出。

总之，由于剪切构造的发展，导致深部流体(卤水)沿剪切带构造上升、并渗透到近矿围岩，引起近矿围岩原地的硅化作用和铁等成矿物质的再次活化、迁移和富化;同时，在与印支—燕山早期花岗岩侵位有关的剪切带形成时期，因褶叠层构造发育(详见第四章 )，还导致了赋矿围岩的重叠或叠置，因而最终形成了石碌铁矿富铁矿床。根据矿区构造变形特征和机制以及广泛的热液蚀变，石碌铁矿床非常类似于富集在构造界面而非岩性界面的“层状”的铁矿层或构造铁矿层(tectonic ironstone formation:Hofmann et al.，2003)，从而也暗示石碌群第六层事实上可能为一富铁的构造岩层。

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