Question

与花岗岩类有关成矿系统的结构特征

Answer 1

翟裕生等(1996)研究了长江中下游燕山期I型花岗岩类有关的成矿系统的内部结构及其与沉积成矿系统的相互关系，发现有几种基本特性，即在成矿时间结构上具有时限性和阶段性，空间分布上具有共生性、过渡性、重叠性和分带性，在物质结构上具有矿质组合的多样性、继承性和矿量分布的互补性等，简述如下。

1.时间结构上的时限性和阶段性

长江中下游区域成矿系统在时间分布上具有明显的时限性和阶段性，主要表现在:

1)不同成矿系统形成的时间有显著的差别。沉积成矿系统各类矿床形成较早，时间跨度也较大，但主要形成于晚古生代和中生代早期。其中，规模较大的沉积矿床(层)和矿源层集中发育于中石炭世至二叠纪，如沉积黄铁矿矿床和菱铁矿矿床等。与I型花岗岩类有关的铁、铜、金等成矿系统则主要形成于中生代，集中发育于170～90Ma。这一时期是燕山期构造-岩浆活动的高峰期，也是区域成矿的鼎盛时期，该区绝大部分矿床是这一时期的产物。风化成矿系统则形成于90Ma之后，特别是古近纪以来，它们是沉积成矿系统及内生成矿系统的矿床或矿化岩石长期风化作用的产物。

2)燕山期与I型花岗岩类有关的成矿系统中，各成矿亚系统形成的时间有一定的差异。矽卡岩-斑岩型铜、钼、金成矿亚系统形成较早，为170～130Ma;矽卡岩、矿浆-矽卡岩复合型铁及铁-铜成矿亚系统形成稍晚，为160～120Ma;玢岩铁矿成矿亚系统形成最晚，为130～90Ma。三个亚系统在形成时间上又有一定的重叠。这一成矿的演化史，与区域构造、岩浆演化密切相关。从J₃末到K₁中晚期(150～90Ma)，本区的构造演化有断块加剧、深断裂及裂陷程度逐步增强的趋势，与此相应，岩浆来源的深度也逐渐增加，幔源物质所占比例增大，从而使成矿岩浆岩也由高碱富钾中酸性岩亚系列向富钠偏基中性岩亚系列演化，导致铁铜等成矿时间在总体上具有“铜(钼)及铜铁较早，铁较晚”的趋势。

3)矿床和矿田形成具有多阶段性。对于多数金属矿床来说，基本上都经历了硅酸盐阶段、氧化物阶段、石英-硫化物阶段或硫化物阶段、碳酸盐阶段四个成矿阶段。各阶段的矿化程度不同，依矿床类型而异，铁矿床以氧化物阶段最重要，而对铜多金属矿床来说，则以石英硫化物阶段最为重要。

在一些复合型矿床中，成矿受较多因素控制，矿化时间较长，并可划分出若干期次，如气化热液期(包括上述四个阶段)、矿浆贯入期等。很多大型矿田(床)具有岩浆多期次侵入、多次成矿的特点，这就造成更为复杂的成矿历史，如铜录山、铁山、城门山、铜陵狮子山等的成岩成矿都是多期次的。

2.空间结构的共生性、过渡性、重叠性和分带性

1)共生性。指在一个成矿系统中，不同成因类型矿床(体)间的紧密共生关系。例如斑岩型铜矿与矽卡岩型铜矿的共生颇为多见，如铜山口、丰山洞等矿床。矿床类型间共生性的出现，是与矿质供应充足、成矿条件多样、成矿以后保存条件较好等因素有关。

2)过渡性。指在一个成矿系统中，各端员矿床类型间的过渡，即出现在地质矿化特征上具有“亦此亦彼”性质的矿床类型。例如，安徽当涂的白象山铁矿床，就是介于玢岩型铁矿与矽卡岩型铁矿之间的过渡类型。再有，两亚系列之间的矿床类型的过渡，亦属此类。例如铜录山铜-铁矿床即兼有矽卡岩型铜矿和矽卡岩型铁矿的过渡性特征。过渡性的产生，或是由于地质-成矿作用在发展演化过程中由一种性质的作用转化为另一种性质的作用时，转化的时间持续较长;或是控矿条件具有“亦此亦彼”的性质;或是成矿介质具有连续演化的特征。前面介绍的矿浆-热液过渡性流体就是形成矿浆-热液过渡型铁矿的基本原因。

3)重叠性。指在同一成矿系统中，形成时间上有先有后的不同矿床类型在同一空间出现，具有空间重叠关系。重叠性的产生根源在于成矿系统长期在同一成矿空间范围内演化，对于内生矿床来说，即矿化作用沿着同一构造-岩浆脉动中心多次反复地进行。例如，城门山矿床，早期花岗闪长斑岩侵位，形成矽卡岩型和斑岩型铜(铁)矿化，稍晚石英斑岩爆发就位，形成铜(铁)矿化，两者重叠，构成城门山铜矿的主体。此外，不同成矿系统之间，也可具有空间重叠关系。例如，铜官山等矿床中矽卡岩型矿体与层控含铜黄铁矿型矿体(沉积-改造型)就有叠加关系，也即与I型花岗岩有关的成矿系统与沉积成矿系统之间重叠的表现。再如铁帽型金矿(如马山、吴家金矿)的出现也是不同成矿系统(作用)重叠的表现。长江中下游复合型矿床大量出现，正是重叠性的充分表现。有时，在同一矿床中既有不同成矿系统之间的重叠，又有同一成矿系统不同类型矿体的重叠，形成多位一体的复合型矿床，以城门山矿床最为典型。

4)分带性。指同一成矿系统中，由于地质构造环境和成矿条件不同，矿床类型和矿种组合在空间分布上表现出差异性，主要表现在以下两个方面:

一是不同成矿亚系统分布在不同的构造单元中，构成不同的矿带(图4-17)。矽卡岩-斑岩型铜、钼、金成矿亚系统分布于断块褶皱隆起区，沿NWW或EW向深断裂产出，形成五个以铜为主的矿带，它们是大冶-九瑞铜、钼、金矿带，月山-贵池铜、铅、锌矿带，铜陵-沙滩角铜、金、硫矿带，宁镇铜、铅、锌、铁、钼矿带;滁县铜、铁矿带等。矽卡岩型、矿浆-矽卡岩复合型铁、铁-铜成矿亚系统产于断块褶皱隆起区向断坳火山岩盆地过渡部位，并受NNE向深断裂控制，构成鄂城-灵乡铁矿带。玢岩铁矿亚系统则形成于受NNE或NE向深断裂控制的火山岩盆地中及其边缘，成矿与富钠偏基的中性次火山岩密切相关，形成宁芜-繁昌、庐枞-安庆两个重要的铁矿带。上述矿带也有一定的交叉和过渡，使区域矿化分带复杂化。根据初步研究，可分为三种情况;①铁矿带和铜矿带在平面上交接，为鄂城-灵乡铁矿带与大冶-九瑞铜矿带在大冶地区交接重叠呈“T”字形，产生出铁-铜-金等过渡类型，如铜录山铁-铜矿床。②铁矿带和铜矿带呈“立体交接”。庐枞盆地铁矿带与铜陵矿带的交接可能同此种情况。盆地的上部即火山岩系中产出玢岩铁矿以及一些脉型铜(金)矿。但在盆地底盘岩层中即上侏罗统以下地层中，如在三叠系膏盐层中则有可能产出类似于月山矿田的矽卡岩型铜-铁矿床或铜矿床，包括斑岩型铜矿。如经进一步深部查探，确存在这种情况，则这种铁带、铜带的连接将是“立体交叉”(借用交通方面的词汇)。铁矿在上，铜-铁矿或铜矿在下。③铁带与铜带逐步过渡。宁芜矿带与宁镇矿带的交接可能属于此种情况。在宁芜矿带东北端有南京梅山铁矿，向东和北东则有蒋庙等基性岩中的铁矿，向东则逐步变为斑岩型矿床为主，总体上呈渐变趋势，既非立体交叉，又不同于平面上叠接。详细情况还有待深入研究。

二是同一成矿亚系统中各类型矿床空间分布的差异表现出的分带性。这种分带性往往是由于成矿构造-岩石环境或含矿岩体类型变化引起的，往往在矿带或矿田范围内有明显的表现。如宁芜-繁昌铁矿带中的宁芜火山岩盆地中，可见到下列矿床自下而上依次出现:①产于次火山岩体与前火山岩系断裂-接触带上的火山热液-接触交代过渡型铁矿床;②产于次火山岩顶缘及内部冷缩裂隙带及角砾岩体中的玢岩型铁矿床;③产于突出岩瘤和岩钟顶缘钟状构造及塌陷角砾岩体中的矿浆贯入型及伟晶型铁矿床(体);④岩体外围岩层间裂隙和断裂裂隙控制的中低温热液型黄铁矿矿床(体)及石英镜铁矿矿床，有时有火山-沉积改造型铁矿床(体);⑤受火山口、破火山口及断裂裂隙控制的热液脉型铜(金)矿、铁矿床。在阳新-九瑞矿带的丰山-东雷湾铜、钼、金矿田中，矿床类型空间上的分带性表现十分明显，从SE到NW依次出现矽卡岩型铜、铁矿床(东雷湾)、矽卡岩型-斑岩型铜、钼矿床(丰山洞)、矽卡岩型金、铜矿床(鸡笼山)。此外，铜陵狮子山矿田“五层楼”式矿化模式也是较典型的实例。

图4-17 长江中下游区铁、铜矿带分布图

3.物质结构的多样性、继承性和矿量分布的互补性

1)矿质组合的多样性。指同一成矿系统中，各类矿床成矿元素(形成工业富集的元素)组合具有多样性的特点。如矽卡岩-斑岩型铜、钼、金成矿亚系统中，按照成矿金属元素组合可分为:铜-钼矿床(铜山口)、铜-铁-(金)矿床(铜录山)、铜-钼-铁矿床(城门山)、铜矿床(武山)、金-铜矿床(鸡笼山、洋鸡山)等。矽卡岩型、矿浆-矽卡岩复合型成矿亚系统则可分为铁矿床(张福山、程潮)、铁-铜-(金)矿床(铁山)等，它们的Co含量也较高。玢岩铁矿亚系列较简单，多为铁或铁-磷矿床，矿石中V，Ti的含量较高。

形成矿质组合多样性的原因是本区复杂的地质构造环境，可能与含矿岩浆的不同来源深度有关，也可能与基底地球化学背景的差异性有关。此外，同源岩浆分异演化、不同期次异地侵位成矿也是引起矿质组合差异性的原因，导致同一矿田内出现不同的元素组合的矿床。如在铜录山矿田中，铜录山矿床为铜、铁、金矿床，鸡冠嘴矿床为金、铜矿床，前者与燕山中期石英二长闪长玢岩有关，后者与燕山期晚期正长闪长玢岩侵位有关。

2)矿质组合的继承性。指同一个矿带内，不同时期形成的各类矿床系列的主要成矿物质具有一致性;即成矿物质具有明显的继承性。如九瑞地区变质基底中富含Cu，Au的双桥山群，晚古生代形成海底热水沉积型含Cu，Au的层状硫化物矿(胚)层，燕山期形成的斑岩-矽卡岩型铜、钼、金矿床系列，新生代又形成具工业意义的以Au，Cu为主的风化矿床系列。而鄂东南地区灵乡到鄂城一带为贫Cu，Au相对富Fe的变质基底，晚古生代形成沉积型赤铁矿矿床，燕山期以产出矽卡岩型(广义)Fe矿为主。这种在长期成矿演化过程中，主成矿元素组合显示的继承性，反映出各个地球化学区(省)持续演化的特点。

3)矿量分布的互补性。指成矿物质在一个成矿系统的各矿床类型之间的数量(储量)分配关系及主要成矿元素间数量的消长关系。已有的勘探结果表明，成矿物质在各有关矿床类型中具有“此多彼少”或“此少彼多”的关系，亦即成矿物质的分配在不同类型矿床之间是不均衡的。例如铜陵地区，矽卡岩型铜矿和层控铜矿的Cu储量占有主导地位，斑岩型和石英脉型等铜矿的储量则属次要地位。而鄂东南地区铜录山矿田的Cu，Au储量主要集中在矽卡岩型矿床中，其他类型矿床的Cu，Au储量则很少。

互补性的另一种表现是一个矿带内同一成矿系统主成矿元素数量是一个常量，而在各矿床中的数量分配则呈现此消彼长的关系。表现在同一矿田中不同矿床的主成矿元素金属储量所占的比例有很大差别，如在鄂东南的丰山矿田中，丰山洞矿床Cu(万吨)∶Au(吨)为1∶0.33，鸡笼山矿床则为1∶1，即丰山洞铜占主导地位，而鸡笼山则金占的比例明显增大，铜相对较少，表现出明显的互补性，即铜与金储量的此消彼长的关系。

互补性体现了在同一成矿系统中各类矿床类型之间的物质结构关系，是具有普遍意义的一种现象。产生互补性的根本原因，在于一个成矿系统中的成矿物质都具有常量性质，由于围岩、地热梯度、运矿介质等条件有差异，同时内生成矿过程又是一个开放体系，从而造成成矿物质在各矿床类型，乃至各成矿阶段之间的分配是不均衡的(翟裕生等，1992)。