Question

揭示大地构造背景，示踪成矿历史

Answer 1

同位素年代学新技术的运用，为弥补以往仅仅根据经验和野外判断来给岩体定时代之不足提供了新的技术保障。比如，我国的成矿作用最早起始于太古宙，这应该是没有问题的，但问题是，究竟哪个矿床最先开始形成？哪个矿种最先出现大型、超大型矿床？哪些矿床的形成与大地构造演化的关键性阶段联系最为紧密？这些问题不是根据一般的地质推断就可以下结论的。按照目前的资料，铁矿最先形成，分布于冀东，以杏山式铁矿最早，因为其含矿围岩曹庄岩组形成于3830～3470 Ma （陈毓川等，2007）。但最先的金矿、最早的铜矿、最早的钼矿是哪一个呢？高占林等（1987）发表过河北迁西县金厂峪金矿斜长角闪岩全岩、单矿物的铅铅等时线年龄为3334 Ma，但这不等于成矿年龄；秦克章等（1999）发表过辽宁红透山铜锌矿的年龄3100Ma，但具体代表什么意义也不清楚；陈文明等（1998）测得中条山铜矿峪绢云母石英片岩中含辉钼矿的硫化物Re-Os年龄为2947 Ma±28Ma，这有可能是最古老的一个成矿年龄数据，但也有不少人置疑。魏庆国等（2009）测得河南洛宁龙门店钼矿Re-Os年龄1888 Ma、1875Ma。本次研究过程中，李厚民等（2009）测得豫西熊耳山寨凹钼矿床辉钼矿的Re-Os年龄为1680±24Ma ～1831±2Ma，形成两条等时线，分别得到1686±67Ma 和1804±12Ma；同年，赵斌等（2009）测得山西中条山三岔沟金矿中辉钼矿的Re-Os年龄为1823±23 Ma （表2-2，图2-3），略早于寨凹钼矿。可见，钼的富集成矿很可能始于中太古代，在华北地台西南部集中产出，并延续至古元古代—中元古代之转折时期（18亿年）。这一时期也正是华北中条（吕梁）运动的高峰期。

图2-1 都龙闪锌矿Rb-Sr等时线图

图2-2 都龙曼家寨矿段锡石U-Pb年龄等时线图（据刘玉平等，2007）

表2-2 山西运城三岔沟金矿床中辉钼矿Re-Os同位素数据

国家地质实验测试中心屈文俊测。A＝测定值；B＝不确定度。

又如，在对中国的矿床成矿系列进行全面厘定的过程中，陈毓川等（2007）发现，每一个重要的构造事件尤其是区域性变质事件，往往对应于石墨矿床的形成，石墨矿床可以作为一个成矿系列组结束、另一个成矿系列组开始发育的标志，也可以进一步推广到对区域地质尤其是热事件演化的研究。太古宙最后一个成矿系列是以灵宝-舞阳与太古宙—元古宙变质作用有关的Fe、石墨、Ti矿床成矿亚系列为结束之标志，元古宙在秦祁昆成矿域有与沉积-变质作用有关的Cu、Fe、石墨、宝石矿床成矿亚系列（和田梅爷山式石墨矿），在西南天山有与沉积变质作用有关的石墨矿床成矿亚系列（萨瓦甫齐式石墨矿），在扬子成矿省有峡山式石墨矿，等等。这样石墨矿均形成于新元古代。但以往从技术的角度无法实现对石墨的准确定年，进而也无法确定石墨矿的具体时代以及热事件的时期。本次研究过程中，屈文俊、李超等突破了石墨Re-Os同位素定年的技术难题，并获得了江西长寿源铅锌矿区钻孔岩心中石墨的Re-Os等时线年龄（424±25Ma），表明志留纪晚期在北武夷山地区经历过热变质作用，进而为武夷山成矿带经历了从加里东到燕山期漫长成矿演化历史的理论认识（陈毓川等，1989）提供了重要依据。

图2-3 陕西中条山三岔沟金矿和豫西寨凹钼矿中辉钼矿Re-Os同位素年龄

再比如，我国南方钨矿也是世界上罕见地富集，但其形成与大地构造背景及其演化历史是一个什么样的内在联系，尚未定论。根据近年来积累的同位素年龄数据，不难看出，如果将燕山期的板块构造运动分为三幕，分别以154 Ma和137 Ma为界的话，则第一幕形成了西华山（156 Ma左右）、盘古山（160～155 Ma）、石人嶂（159～154 Ma）和淘锡坑（164～154 Ma）等以石英脉型黑钨矿为代表的钨矿床，第二幕期间形成了东源（152～146 Ma）、大湖塘（144～134 Ma）、朱溪（160～147 Ma）和阳储岭（146～137 Ma）等以白钨矿为主的钨矿，第三幕期间仍然以白钨矿为主，包括江西的香炉山（128～126 Ma）和安徽的百丈岩（136～130 Ma）并可延至秦岭—大别成矿省。这一特点大致可与板块构造运动的演化历史相对应，第一幕和第二幕期间，古太平洋板块自南东向北西俯冲（Charvet et al.，185），钨矿先是以黑钨矿为主在赣南粤北呈“点状”矿集区产出，然后在第二幕呈北东向线状产出（可称为“白钨矿趋势线”），与板块俯冲方向大致垂直，第三幕形成的白钨矿则呈东西向北西向产出，此时的板块运动方向变为近南北向（图2-4）。当然，对于上述钨矿演化的时空历史轨迹，还需要进一步积累资料，深入研究，对于其与板块构造运动的内在联系也还只是一种“分析”，但也说明，成矿年代谱系的研究，可以为区域成矿学与大地构造学的研究架起一座新的桥梁。

图2-4 华南燕山期钨矿时空分布格局与板块构造运动之间的关系（底图据Charvet et al.，1985）