Question

成矿时代和地质历史中成矿作用的演化

Answer 1

在很长一个时期里，人们把成矿时代看作是地质历史时期中若干特殊的有利于形成矿床的时间阶段，并首先与地史中各期大的造山旋回联系起来。20 世纪六、七十年代，板块构造理论的提出和前寒武纪地质研究取得重要进展，为此时的一些矿床学家们对各种矿床在地质历史时期中形成的不均衡性带来认识上的重要突破，这就形成了成矿作用是随着地球历史中地质环境演化而演化的认识。这种认识大致可归结为: ①许多矿床各有其特别发育的地质时代，如镍、铬、铁、金等都是在太古宙、早元古代形成巨大矿床，而钨、锡、汞等则在中—新生代才出现广泛重要的聚集; ②一种金属或非金属矿在不同地质时代里可能以不同形式富集，形成不同类型矿床，铁最明显，铜、铅、锌、铀等也有同样情况; ③在地球发展历史中矿床类型随时间发生演化，原有的一些类型可能发生了改变以至消失，而为新的类型所代替，总的表现出由简向繁发展趋势 ( 图 11-1) ，如磷块岩、盐类矿床是从元古宙晚期或显生宙开始出现的，重要的斑岩铜矿主要是中—新生代才大量形成; ④地质历史中成矿作用发生较大变化有 4 个时期，即太古宙与元古宙之间大约 2500Ma，早元古代与晚元古代之间大约 1800 ～ 2000 Ma，元古宙与显生宙之间，大约在 600Ma，再后是在早、晚古生代之间约有 400 Ma，在这 4 个时期地球上的成矿作用和矿床类型发生了显著的变化。

图11-1 主要矿床类型的演化关系( 据 Hutchinson，1983)

太古宙时只有薄的原始地壳，其总成分偏基性，接近上地幔的成分。薄且不稳定的地壳容易破裂，强烈的火山活动频繁发生，大量形成拉斑玄武岩类火山岩，在地表高热流值、地热梯度大的条件下广泛发生低压区域变质作用而形成绿岩带。玄武质岩浆喷溢时可以带来地幔中较富集的多种金属。有关的成矿作用主要有产在绿岩带中的火山热液型 Cu、Zn、Au 矿及与火山岩关系密切的沉积型 Fe ( Mn) 矿床，还有与基性侵入岩或喷出岩有关的岩浆型铜镍矿床。某些与绿岩带相邻近的花岗岩可能形成含稀有金属伟晶岩。总的来说矿床类型较少。

元古宙地壳成分和性质有了重大改变。元古宙大陆地壳逐渐增生加厚约达到 20 多千米，并形成稳定基底。富钾花岗岩在大陆壳上部广泛发育，地壳中的 “玄武岩层”和“花岗岩层”两个层圈也已形成。当时的大陆地壳相当均匀，在广阔的大陆架上开始形成长石砂岩、石英岩和砾岩及碳酸盐岩类沉积岩。火山活动则集中在一些分隔的原始地槽内。这一时期重要的成矿作用有大的克拉通盆地中的含金铀砾岩，金来自太古宙绿岩带火山岩。还有分布非常普遍的条带状硅铁质建造 ( BIF) ，含矿岩系为很少或无火山岩的巨厚沉积岩系。生成时代通常较晚一些的还有与火山活动有一定关系的含硼建造、明显与硅质白云岩有关的菱镁矿和滑石矿床。此外在古太古代至中元古代特征的成矿作用还有与稳定克拉通发生破裂，沿巨型断裂系侵入的幔源镁铁质、超镁铁质岩体中的岩浆型 Cr、Cu-Ni、Pt 族金属矿床。从古元古代到中元古代大约以 1800 ～ 2000 Ma 为界，正是地球表面化学条件发生过重要变化的时候; 此时海水中因绿藻的繁殖有了多余的氧并进入大气圈，古元古代时因大气圈、水圈缺乏自由氧，因而在金-铀砾岩中存在未氧化的黄铁矿、铀矿碎屑和碳质在沉积物中不再出现了; 还有盛极一时的条带状硅铁建造大大减少了。1700Ma 前后，出现了最早的红层，随后大量形成沉积岩容矿的层状铜铅锌矿床以及早期的硫酸盐类蒸发岩矿床。到新元古代还开始出现沉积型赤铁矿矿床。

前寒武纪和寒武纪之间大约以 600 Ma 为界，开始进入以生物大量出现为特征的显生宙。显生宙以来，地壳运动表现为典型的板块构造体制，以洋壳再循环带动大规模的板块运动，出现了围绕大陆边缘的火山岛弧，生成了以断裂为边界的弧后盆地以及广阔的陆表海。显生宙不但具有与太古宙和元古宙相似的成矿作用类型，并且还出现了以前未曾出现过的因增生板块机制及硅质岩浆极端发育而出现的新的成矿类型。矿床类型明显趋于多样化和复杂化，包括产于镁铁质侵入岩中的岩浆矿床、产于火山岩中的热液矿床和热水沉积矿床、产于沉积岩中的沉积矿床和层控矿床及与花岗岩类有关的热液矿床。从古生代加里东期开始，火山成因块状硫化物矿床 ( VMS) 又在各个时期造山带中成为主要矿床类型，包括富铜矿床和更富铅锌的矿床，在这类成矿地区同样也有超基性岩中的规模不等的岩浆型铬铁矿床。一些古生代褶皱带内虽有斑岩铜矿出现，但中新生代斑岩铜矿才成为铜的最重要矿床类型。此外，与花岗岩有关的钨、锡、钼也是从海西期开始至中生代发展到成矿的高潮期。显生宙还有一个成矿作用发生显著变化的界线，即大约在 400 Ma 前后的早、晚古生代之间。早古生代沉积物中有机碳增加，生物碎屑碳酸盐岩、黑色页岩、硅质岩大量发育和广泛分布; 其中常产出磷块岩，并有以碳酸盐岩为容矿岩石的铅锌矿。晚古生代地壳进一步加厚，大陆逐渐扩大，生物活动从海洋大量向陆地迁移，大陆地质作用和陆生生物对成矿的影响变得突出了; 有关的成矿作用是陆相和海陆交互相的煤、石油、褐铁矿、菱铁矿、铝土矿以及典型的陆相红层中的铜矿、铜-钒-铀矿。