造山型矿床成矿模式及找矿潜力.pdf

第 3 3卷第 6 期 2 0 0 6年 1 2月 中 国 地 质 GEoLoGY I N CH I N A Vo1 ．33． No．6 De c ． ， 20 0 6 造 山型矿床 、 成矿模式及找矿潜力 陈衍景 1 ,2 1 ． 中国科学院广州地球化 学研 究所成矿动力学重点 实验室， 广 东广州 5 1 0 6 4 0 ； 2 ． 北京大学造 山带与地 壳演化重 点实验 室， 北京 1 0 0 8 7 1 提 要 矿床新类 型的识别往往导致大批矿床 和成矿省 的发现 ， 预测 和识别矿床新类型是矿 床研究 的重要任务之一 。 造 山型金矿 的普遍性和重要性 已被世界范 围的大量研究所证 明， 但其他矿种的造 山型矿床却很少被涉及 。笔者提 出了 造山型矿床的概念及其变 质流体成矿的实质 ， 建立 了矿床 、 矿 田和成矿省 等不同尺度的造山型矿 床成矿模式及其 随 时间演化的 3阶段模式 。 强调会 聚造 山作用 的挤压伸展转变期是 大规模成矿时间 ， 同造山成 矿系统的特点是 成矿年 龄滞后于造 山作用时间。通过矿床实例研究证 明了造山型银 矿床、 铅锌矿床 、 铜矿床和钼矿床的客观存在 ， 阐明 了中 国巨大的造 山型矿床的勘查潜力 ， 例证 了运用矿田尺度成矿模式进行成矿预测的有效性和重要意义 。 关键词 造山型金矿 ； 造山型矿床 ； 增生造山 ； 碰撞造 山； 成矿模式 中图分类号 P 6 1 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 3 6 5 7 2 0 0 6 0 6 1 1 8 1 1 6 1 前言 矿床勘查 的历史告诉我们 ． 发 现矿床新类型 ， 如卡林型 金矿床 。 往 往带动大批 矿床或成 矿省的发现 ， 进 而推动一个 地 区或 国家矿业经济 的快速发展 ． 而且导致成矿理论研究 的 突破 和勘查技术 及其 组合的创新 。 中国境 域大陆造 山带丰 富 。 蕴涵多种类型的矿床 ， 且矿种 多样 ， 并 以此有另 IJ 于其他 国 家， 是中国学者 开展研究 并取得 自主创新 的有利条件。 在 国际 同行聚焦于造 山型金矿研究的潮流中． 笔者根据 中国造 山带地质成矿特点 。 以比较矿床学[1 1 为指导 ， 通过分 析 A u与 A g ， Mo ， C u ， S b等 成矿 元素 的地球化学行 为 的相 似性 和差异 ．认 为这些元素 以同一成 因类 型共生于 同一造 山带 中 ， 特别是碰撞造山带 中 ； 既然 国内外学者在世界范围的造 山带 中识剐了大量的造山型金矿 ． 那么 。 似乎还应该存在着大 量的造 山型钼 、 铜 、 银 、 锑矿床或钼 金、 铜金 、 金银等矿床问 。基 于以上认识 ， 在 Gr o v e s 等 系统论证 了造山型金矿 的概念 、 特 征和普遍性 的基 础上 ． 笔者及合作者致力于探索造 山型 A u Ag 、 Ag、 P b Zn Ag 、 Mo 一 Au 、 Cu 一 Au 、 S b 一 Au 等 矿 床 的 存在与否 ． 解 剖了秦岭等地若干代表性矿 床的地 质地球化学 特征 ． 首先确证 了中国秦岭等造 山带客观 发育 了脉状造 山型 Mo 、 C u 、 、 S b等元素及其组合 的矿床 ，认 为中国广泛的大 陆碰撞造 山带 内可能潜在着大量脉状造 山型铜矿 、银矿 、 钼 矿 、 铅 锌矿等 ， 而这类矿床 长期被 国内外 学者忽视 。因此 。 本 文 旨在与 同行 交流新认识 和研究结果 ． 期 望将世 界“ 造 山型 金矿 ” 研究热潮拓 展为“ 造 山型矿 床” 研究 ． 呼吁 同行重视在 大陆碰撞造 山带地 区寻找造 山型铜 矿、 银矿 、 钼矿 、 铅锌矿和 造 山型金矿等。 2 识 别矿床新类型的重要意义 矿 床新类型 的识别 ．往 往带动大批矿 床或成矿省 的发 现 ， 进而带动一个地 区或 国家矿业经济 的快速发展 。为说 明 这一点 ， 下面列举一些实例 。 1 9 6 2年美 国学者识别出 了卡林型金矿 ． 导致美 国西部卡 林 型金矿省的发现 ，使美国跃升为世 界第 二大产金 国。1 9 7 8 年之 后 。 中国学者开始寻找卡林型金矿 ． 发现 了陕甘川和滇黔 桂 两个世界级的卡林型一 类卡林型金矿省 分 别是世界第二 和第三大 。其中。 甘肃 阳山金矿黄金储量 已达 2 2 0 。 为借鉴 山东焦家金矿 的找矿 经验 ． 1 9 7 3年 中 国学者 在 山东 焦家金矿 召开了现场讨论 会 ．随后 发现 大批焦家式 矿 床 ， 即构 造蚀变岩 型或 蚀变破碎 带型金矿 床 ． 河南省熊 耳山 金矿 田和崤山地 区的申家窑金矿就是典型实例阁 再如 继提出斑岩铜矿的板块构造模式日 之后 ． He a l d等 收稿 日期 2 0 0 6 -1 1 2 0 ； 改 回 日期 2 0 0 6 - 1 2 2 2 基金项 目 国家 9 7 3项 目 2 0 0 6 CB 4 0 3 5 0 0 8 、 国家 自然科学基金项 目 4 0 4 2 5 0 0 6和 4 0 3 5 2 0 0 3 以及中国科 学院地球化 学研究所百人 计划项 目资助 。 作者简介 陈衍景 ， 男 ， 1 9 6 2年生 ， 博士 ， 教授 ， 从事区域成矿学和矿床地质地球化 学研究 ； E ma i l 晒c h c r 逗}p k u ．e d u ． c n 。 维普资讯 1 1 8 2 中 国 地 质 2 0 0 6正 论证了浅成低温热液 型金矿的成矿模式及其 与斑岩成矿系统 的内在联 系．带动了环太平洋和中亚造 山带两个 巨型浅成低 温热液成矿带的发现． 目前全球 已发现 2 0 个该类 型的超大型 金矿 1 0 0 t A u ∞， 2 0 个矿床黄金总储量 6 5 8 4 t 。在中国相继 发现 了福建紫金 山、 黑龙江团结沟 、 金厂等大型金矿[1 q 。 2 0世纪 8 0年 代初 ． Me i n e r t [ 1 报道 了国外一些矽 卡岩型 的含金性 ． 部分 中国学者嗍 也 呼吁重 视寻找矽 卡岩型金矿 ， 致 使中国很 多矽卡 岩型矿床中发现了伴生金的重要价值 ， 至 少有 7 0个矽 卡岩产地 中含金 ． 金储量1 0 0 0 。 然而 ． 矿床类 型对于区域构 造环 境却有 明显 的选择 性 。 例如 ． 浅成低温热液 型金银矿床 主要 产于环太平洋造 山带 和 中亚造山带 ， S E DE X 型铅锌矿倾 向于发育在弧前 盆地 ， 密 西 西 比河谷型 MV T 铅 锌矿多产 于前陆 盆地 ． V MS型铜锌 矿 床倾 向产于弧后盆地或水下裂谷盆地 ，卡林型一 类卡林 型金 矿产 于弧后伸展盆地[1 s - 1 ] 。就 中国华北 克拉通南 北缘 的造 山 带而言 ， 北缘造 山带 即兴蒙造 山带 斑岩型 、 矽卡岩型 、 浅 成 低 温热液 型等与岩浆 活动关 系密切的成矿系统较为发育 ， 卡 林 型和造 山型金 矿 系统发育 较少 ； 相反 ， 南缘造 山带 即秦 岭 发育世 界第二大卡林型一 类卡林型金矿省 、 中国最大的脉 状银铅锌成矿省 、 中国第二 大造 山型 金矿省 小秦岭一 熊耳 山 。因此 ， 预测 和寻找矿床新类型 ， 必 须充分考虑成矿地质 环境的制约 3 从 造山型金 矿到造山型矿床 概念和 成矿模式 的跨越 3 ． 1 造 山 型金 矿 的概 念 与 模 型 和 矿 床 地 质 特 征 科学掌握矿床成 因类型划分方案 是指导找矿勘查 的重 要依据 。 是矿床学家 长期 努力研究 的重要课题之一 。由于 制 约矿床形成的因素较多 ． 因而矿床成 因分类方案也较多I2 1 板 块构造兴起以来 ． 许 多学 者倾 向于将 矿床成 因类型划分与 成 矿地球动力学背景结合起来 ． 从 而更好地理解矿床的形成 机 理和区域成矿规律。在金矿床成 因类型研究 中． 许多学者 根 据世界级超大型矿床或矿集区 的特征 ． 将原生金矿床分为 造 山型 、 卡林型一 类卡林型 、 斑岩型 、 浅成低温热液型 、 铁 氧化 物 型 、 矽 卡岩型 、 V MS ／ S e d e x型[ 17 ,1 8 ] ， 提 出 了区分上述 金矿系 统 的标志性特征和有利的成矿背景【1 羽 据研究B 9 1 ． 造 山型金矿 o r o g e n i c t y p e g o l d d e p o s i t 是 变质地体 中受构造控制 的脉状后生金 矿床 ． 在时 间和空 间上 与增生造山作用有关 造山型金矿的概念包括 了过去有些 文 献 中常见的石英脉 型 、 韧性剪切带 型 、 构造蚀变 岩型 以及 一 些 网脉状 的金矿床 它们 主要 形成于 中地壳 的绿 片岩相 环 境 ， 有些文献中也常称为中温 或中深成热液矿床 。 但是 ， 最新 研究表 明，造 山型金 矿的形成温度 和压力变化范围较大 ． 深 可 达 2 5 k m 以上 ， 浅至近地 表 ， 据 此 ， Gr o v e s 等[5 1 提 出了地 壳 连续模式 C r u s t a l c o n t in u u m mo d e 1 ． 图 1 。根据造山 型金 矿 的研究结果 ． K e r r i c h等 认为 以往 文献 中常见 的一些概念 应 该废弃 。例如 1 很多造 山型金矿床 中A g含量较高 ， A u ／ A g 比的平均值为 5左右 ． 有时伴 随 W 、 Mo或 Te 的富集 ， 因此 ， t 单金矿 床” g o l d o n lv 阴的概念是错误 的 ， 不宜使用 ； 2 由 于造山型金矿对 围岩没有显著 的选择性 ，因此“ 浊积岩 型” t t t t b i d i t e t y p e 、 “ 板岩型 ” s l a t e h o s t e d t y p e 、 “ 绿 岩带 型 ” 、 “ 火 山岩型” 等概念已失去科学意义 ， 而且 ， 这些矿床 已被包括 在造 山型或其他相应的金矿 类型 中； 3 朝鲜半 岛和中 国东 部花岗岩中的脉状金矿床 ．其特征与产于绿 岩带 和浊积 岩中 造 山型金矿床相似 ． 因此也应为造山型。同样道理 ， 简单地根 据成矿时间而区分太古宙 、 元古 宙和显生宙造 山型金矿 ， 也 没 有意义 Ke rnc h等[ 17 1 总结造 山型金矿或成矿省的特征如下 1 成矿 多 与增 生型造 山 作用 a c c r e t i o n a r y o r o g e n y 有 关叫 图 2 。 2 多位 于重要超 岩石 圈构造 附近 ， 或者位于复杂 的变 质火山一 深成岩地体或沉积地 体的构造边界附近。 3 在多个外 来地 体不断拼 贴增生的造 山带 ， 造 山作 用 持续 时间较长 ． 成矿 时间范围较 大 ． 但总是 同步或滞后 于赋 矿地体的峰期 变质作用 ． 或 造山构造作用晚期 。 4 矿 床分布于复杂的大 型地质构造单元 中 ， 构造单元 是岩性 、 应变 、 变质级等方面 的陡变带或梯度带 ， 属于造山带 环境 。 5 绝大 多数产于绿片岩相变质地体中。 6 矿床受构造控制 。 产于超 岩石 圈断裂带 的二级或更 次级 的断层羽 中，赋矿构造 主要 是高角度的斜 向走滑带 、 逆 掩推覆带 ， 也可有横 向断裂。 图 1 造 山型金矿的地壳连续模式 [5 1 r i g． 1 Cr u s t a l c o nt i nu um mo de l f or o r og en i c t y p e g ol d de pos i t s t 维普资讯 第 3 3卷 第 6期 陈衍景 造 山型矿床 、 成矿模 式及找矿潜力 1 1 8 3 图 2 造 山型金矿及相关矿床形成的板块构造模式is ] Fi g． 2 Pl a t e t e c t o n i c mo de l f o r or o ge nic g o l d a n d o t h e r r e l a t e d de p os i t s 7 矿床受控 于脆性一 韧性变形 的转变带或转变期 ， 金沉 淀与构造变形作用 同步。 8 绿片岩相域 的蚀变 矿物组合 以石英 、 碳 酸盐、 云母 、 钠长 石 、 绿 泥石和黄铁矿 白钨 矿和 电气石 为主。 9 与 区域背景的元素丰度相 比， Au 、 A g 、 S b 、 T e 、 W 、 Mo 、 B i 、 B 强 富集 ， C u 、 P b 、 Z n 、 Hg和 T 1 弱 富集 ， 、 S b和 Hg 在 浅 部 低 温 域 的 富集 程 度 增 强 。 1 0 成矿流体为低盐度的富碳 水溶液 ， 通常盐度 Na C1 低 于 6 ％ ， CO2 CH 含 量 为 5 ％、 3 mo l ， 少 量 H2 0一CO2 不 混溶 ． 常见含 CO 水溶液包裹体 、 富 CO 包裹体 和水溶液 3 类包裹 体 1 1 在韧一 脆性剪切带 内 ， 流体压力从超静 岩 s u p r a l i th o s t a t i c 变化 到低 于静岩 s u b l i tho s t a t i c 。 1 2 尽管在矿区范围内存在一定程度的成矿元素分带性 ， 但单个 矿床或矿脉系统的垂直延伸大 ． 可超过 2 k m． 且没有垂 向分带现象或分带性较弱． 侧 向分带较明显。 根据 前面列举 的众多特征中 ． 能够作为区别于其他类型 金矿床 的标志性特征 是 矿床主要 产于造 山带 含 俯 冲型和 碰撞 型 的断裂构 造 中 。 成 矿流 体具 有富 CO 、 低盐 度 的特 点 ． 成矿作用发生在造山峰期变质 之后 。 据 此 。 华北克拉通边 缘造 山带 胶东 、 阴燕辽 、 东秦 岭 和 中国多数 大陆造 山带内 的脉状金矿 已被论证 为造 山型固 3 ． 2造 山型金矿概念及 其地 壳连续模型的局限和问题 值得 指出 ． 造 山型金矿的概念 、 地壳连续模 型以及矿床 地质特征等 主要来源于对澳 大利亚 Y i l g a m、 加 拿大 A b i t i b i 和 美 国阿拉斯加 J u n e a u金矿带 等金矿省 的研究 和资 料归纳[S 1 ． 这些 地区基本 上只有脉状 金矿床 ． 缺乏其 他类 型矿床 类似 于 中国胶 东地区 ， 明显不 同于东秦岭等多类型 、 多矿种发育 的造 山型金矿省 ． 因此 ． Gr o v e s 等is] 总结的矿床地质特征 和成 矿 规律 也难免 以偏概全。下面列举一些尚未涉及到 的 ， 或者 没有解决 ． 甚或 自相矛盾的问题。 1 前人论证 了造 山型金矿 的特征 和形成机理 ， 并掀起 了 日渐增强 的国际造 山型金矿研究 热潮 ， 但至今 国外学者 尚 未讨论是否存在其他矿种的造山型矿 床。大家知道 。 A u 、 Ag 、 C u 、 Mo 、 S b 、 T 1 等成矿元素都属于亲硫元 素 ， 在很多地质 环境 中的地球化学行 为相似 ． 当金在造 山过程 中活化 、 迁移 、 富集 成 矿时 ． 这些元 素至少应该 发生一定 程度 的活化 、 迁移 和富 集 矿化目 。因此 ． 在科学逻辑上 ， 造山带 中还应该存在造 山型 的其他矿种 ． 特别是 银 、 铜 、 钼 、 锑 、 碲 、 萤石等 ． 需要 进一步研 究 识 别 2 造 山型金矿研 究的热潮 导致世 界各地大量报 道造 山 型金矿 的发现 和确认 ，其 中不乏 Au - S b ， A u A g ， A u Te ， A u P b A z ， A u c u等综合矿床。例如 ，澳大利亚 的 Wi l u n a 金锑 矿床 、 中国湖南 沃溪金锑钨 矿床阎和新疆萨 瓦亚尔顿 金锑矿床 ． 河南栾川康 山金银铅矿床 ． 河南洛宁上宫金 一 碲 矿床闭． 河南灵 宝大湖 金钼矿 床 上部 为金矿 ， 下部 为 钼 矿 ， 内蒙古白乃 庙铜 一 金一 钼 矿床和 白乃 庙金 一 铜 矿床 ， 等 等 现在 应该研 究的问题是 ． 这些 矿床 中的金矿 化被 确定 为造山型 ． 而相伴 发生 的 Cu 、 A g 、 P b 、 S b、 T e 矿 化是 否属于造 山 型 3 在不少造山型金矿省 ，特别是 中国东秦岭地 区 ， 还 大量发育构造控制 的脉状铅锌矿 、 银矿 、 铜矿等。这些矿床 与 造 山型金矿产于 同一构造单元 ． 甚至产于 同一条断裂构造或 褶皱构造内 ． 且矿床地质地球化学特征 基本 一致 。例如 ． 河南 熊耳 山金矿 田发 现了纸房石英脉型钼矿 、铁 炉坪银 一 铅锌 金 矿[卅 桐柏地区的河前庄复背斜既控制 了银洞坡金矿 的定 位 ． 还控制 了破山银矿 、 银洞岭银矿 的产 出 。这些矿床是否 属于造 山型，或者它 们与造 山型金矿之间有何成 因联 系 ， 显 然值得研究 4 在 G r o v e s 等 is] 的地壳 连续 模 型 图 中 ． 深部 为金 矿 维普资讯 1 1 8 4 中 国 地 质 2 0 0 6正 床 ． 浅部为汞锑矿床 ， 而且二者产于 同一 条断裂带 内 ， 并由同 一 流体系统形成 图 1 。既然金矿床被确定 为造山型 ， 那么 ， 汞锑矿床是否 也属于造 山型呢 5 造 山型金矿 的地壳连续模 型只在 一定 程度上 考虑 了矿床尺度 的垂 向矿化元素分带 ． 并未考虑地体或矿 田尺度 的侧 向矿化分带 ． 更未考虑造山带 或成矿省尺度 的多类矿床 的成矿带分布规律。 6 在造 山过程 中，变质成矿流体沿断裂构造带上升 ， 通过水一 岩相互作用而形 成造 山型金矿吼 。 如果变质成矿流体 在不整合面 如河南半宽金矿嗍 、 特殊岩性层 如炭质层 、 B I F 层 、 背斜褶皱构造轴部 如河南银洞坡卿 等有利空间位置被 圈蔽 ， 并通 过水 一 岩相互作用而形成层 控矿床 。 那 么 。 在科学 逻辑上 。 这类层控矿床似乎也应是造 山型矿床 。如此 。 造 山带 地区潜 在着层控 造 山型金 、 银 、 铜 、 钼 等矿床 ， 这类矿 床也应 属找矿勘查的 目标 7 在造山型金矿的成矿构造环境 的讨论 中， 许多学者 倾 向于将成矿作 用与增生 型造 山作用相联 系 ． 认 为造 山型金 矿 主要 产于大洋板块俯 冲的增生楔 旧． 或者增生地体 的拼贴 带㈣。 但 是 ，在 环 太平 洋 俯 冲 增 生 造 山 带 中 。除 北 美 Co r d i l l e r a n造山带 内发育造山型金 矿外 ．其他多数地区并没 有造 山型金矿床㈣。 相反 ． 很多造 山型矿 床位 于大陆 内部的碰 撞 造 山带 ， 如东秦 岭 、 俄罗斯的蒙古一鄂 霍茨克 造山带 等造 山型金矿省 。 8 虽然大 陆内部的造山型 金矿床被解 释为古 老大陆 边 缘增生型造 山带环 境的产物旧。 但很 多造山型矿床 的形成 时 间却 远远 晚于增 生型造 山作用 ． 甚至晚于洋盆 闭合 后的碰 撞造 山作用 ㈣ 详见参考文献 【 1 9 1 中的图 5 。例如 ，西澳 Y i 1 m金矿省 的碰撞时间是2 6 5 0 “ - 2 6 3 0 Ma C a s s i d y个人通 讯 ， 成矿 时间为 2 6 4 0 2 6 0 0 Ma 加拿 大 A i b i d b i 金 矿省 ． 造山时间为2 7 1 0 - - 2 6 7 0 Ma 。 成矿时间为 2 6 0 0／ V i a m 这些地 区的金矿化 作用发生时间甚至晚 于同造 山花岗岩类 ． 被解释 为加厚岩石圈根部拆沉作用的结果舢 9 在 Go l d f a r b等㈣提供世界造 山型金矿分 布图中 ． 造 山型金 矿要 么位 于前 中生代的造山带 。 要么产于 中新 生代造 山带 内的古老地体或地体边缘。造 山型金矿与这种地体究竟 有何成 因联系这些矿床的成矿地质背景 可否理解为地体与 大 陆或地体的碰撞 造山作用 1 0 对于一个 规模较大的成矿省或造 山带 ． 如东秦岭 、 中亚造 山带 和 Yfl g a m 克拉通 。其 内部 往往包括多个不 同时 代 的地体或构造单元 ， 不同地体或构造 单元的变形变质时 间 差 异较大 ， 指示造 山带形成时间持续 较长 。 是通过 多次增 生 造 山而形成 的。但是 ， 这些成矿省 的大规模成矿时间却 是统 一 的， 且往往与最晚一次的造 山事件关系密切㈣ 1 1 模拟实验业已证明， V MS型矿床 中的 A u 、 C u 、 A g等 元素在挤压构造域活化迁移后 ， 在伸展构造域重新沉淀富集阳 在世界范 围的增生型造 山带 中，除环太平 洋造山带之外 ． 中 亚造 山带等大陆 内部的增生型造 山带均遭受 了增生造 山之 后 的碰撞 造山作用。那么 ， 在 陆陆碰撞造 山作用是否改造或 破坏先成矿床 增生过程形成的造 山型矿床等能否被保存下 来 被 改造 、 破坏的斑岩型 、 VMS型矿床 中的 C u 、 A u 、 Z n等 成矿 元素 可否重新 活化 、 迁 移 、 富集为新 的造 山型矿床 显 然 ． 这是制 约着 大陆内部 碰撞 造山带地区找 矿勘查工作部署 的重 要 问题 4 造 山型矿床及其成矿模式 鉴 于国外学 者提 出的造 山型金矿概念 、 地壳连续模型和 成矿地球动力学模 式等 尚有很多局限 、没有解决的或 自相矛 盾的 问题 ． 笔者基于长期 的实际研究和比较矿 床学 0 1 的学术思 路 。 下 面论述造山型矿床的概念及其不同尺度的成矿模式。 4 ． 1 造 山型矿床及其地壳连续模式矿床尺度的成 因模式 金 与很多成矿元素 的地球化学行为相似 ． 既然造 山型金 矿概念成立 ， 那么 ， 造 山型银 、 铅锌 、 铜、 钼等矿床 的概念也应 成立 。因此 ． 笔者 将造 山型金矿的概念拓 展到 造山型矿床 ． 并 建立 了更全 面的矿床尺度的地壳连续 模式 图 3 。 事实上 ， 已 经研究 例证 了一些造山型矿床 的存在 ． 这些 矿床 的地 质地球 化学 特征与邻近 的造 山型金矿几乎完全一致 ． 均 为构 造控制 的脉状 变质热液矿床 见 下文 。例 如， 河南铁 炉坪银矿B 伽 、 银洞沟银铅锌金矿酗 等 ， 内蒙 白乃庙铜矿吗、 陕 西铜厂铜矿等 ． 河南冷水北沟、 百炉沟等大型一 超大型铅锌银多金属矿 床阳． 河 南灵宝 大湖和嵩县纸房石英脉型钼矿等。 造山型矿床是构造控 制的脉状后 生热 液矿床 ． 在时间 、 空间和成因上与板块会聚型造 山作用密切相关 ． 成矿 流体主 图 3 矿床尺度 的造山型矿床成矿模式地壳连续模式 F i g 。 3 Cr u s t a l C O n I l U U r l lmo d e l f o ro r o g e n i c t y p e d e p o s i d e p o d t s c a l e 维普资讯 第 3 3卷 第 6期 陈衍景 造 山型矿床 、 成矿模式及找矿潜力 1 1 8 5 要来 自矿 区下 部的变质脱水作 用 含地 幔脱水 、 脱气 ， 成矿 系统在浅部或晚阶段有较多大气降水热液混入 。就断裂构造 控制 的成矿 系统 而言 ． 有利于流体 沸腾 、 混合 和成矿物 质富 集 的时间是赋矿 断裂构造变形 的韧性一 脆性转换期 盼硼 ． 空 间是赋矿断裂构造变形 的韧性一 脆性转换带[3 7 - 就褶皱构造 控制 的成矿 系统而言 ． 由透水层和不透水层构 成的背斜褶皱 有利 于成矿流体 圈蔽、 聚积 。 使上升 的变质流 体在不透 水层 之下聚积 、 循环 ， 下渗 的大气降 水热液 在圈蔽 层之上循环 。 圈 蔽层附 近流体物理化学性质发生急变与混 合 ． 有 利于形成层 控造山型矿床 ， 如银洞坡 炭质层控 型金矿网。 值得说明的是 ． 由于热液矿 床形成深度不超过花 岗岩浆 的产生深度 ． 而实验证 明在水汽饱和的条件下 长英 质岩石在 6 2 0 C 开始熔融并在 6 4 0 C达到重熔 ． 加之 造山带地热梯度多 为 3 5 C ／ k m， 则造 山型矿床形成深度应 浅于 1 8 k m 4． 2造 山 型矿 床 与 其 他 类 型 矿 床 的 关 系 矿 田尺 度 的成 因模 式 据涂光炽先生 ， 改造作用 Re wo r k i n g 与沉积作用 、 变 质作用 和岩浆作用并列 为不 同温度范 围 彼此之 间可有重 叠 4种成岩、 成矿作用 。 在造山带地区 ． 除沉积成岩作用较弱 外 ， 其他 3种地质作用均较强烈 改造作 用介于沉 积成 岩作用 2 0 0 C 之 间， 包括构造变形和 中低温流体活动 ． 在地 壳浅层广 泛 而强烈 ， 导致大量 中一 低温热液矿床形成 。显然 ．改造作 用 也是 造山作用的表征 之一 ， 因此 ． 由改造成矿作 用主导 而 形成的卡林 型一 类卡林 型金矿 、 MV T铅锌矿床 、 砂岩型铜矿、 低 温热液矿床 含分散元素矿床和汞锑矿 床等 等 ．虽然其成 矿温度和压力通 常低 于造 山型矿床 ． 但可与造 山型 矿床共存 于 同一 造山带或成 矿省 如三江地 区 、 秦岭地 区 ， 甚至 可在 同一矿区连续 过渡 图 3 。 会聚造 山带 是中酸性岩浆发育最有利的地区 ． 因此也是 岩浆控 矿系列矿床 含斑岩型 、 矽卡 岩型 、 爆破角砾 岩型 、 浅 成低温热液型等 最有利的地区[2 ,5 ,1 6 1 。如此 以来 ． 造 山型成矿 省往往 伴随大量 中酸性岩浆岩和浆控系列矿床。 将成矿省 或赋矿地体的造 山型矿 床 、 改造 型矿床 、 浆控 系列矿床以及 中酸性岩浆 活动与造 山作用 有机地联系起来 ． 建立地体尺度或矿田尺度 的成矿模式 ．有助于理解造 山型矿 床成矿机理 ， 掌握矿床的成带分布规律 ． 指 导成矿预测和勘查 评价 ， 因此是矿床地质研究的重要使命和矿 床勘查的需求 针对地体增生 型和碰撞型造 山带 中的单个俯 冲体制或 单个增生地体而建立 的地体尺度 的成矿模 式见图 4 ．也称 A 型俯冲成岩 成矿模 式或碰撞造 山成岩成矿 与流体作 用模 式 C MF模式 。 该模式的变异及各带发育情况受多种因素 的 控 制 ， 并 已多次详细讨论 ， 本文不再赘述 需要补充说 明的 是 ，当俯冲板片为镁铁质岩石或中基性麻粒 岩时 ． G带 花 岗 岩类不发育 ， 其 特征即转 变为 B型俯 冲 特别指 出 ，俯 冲地体／ 板片的进变质脱水作用 与仰冲地 体／ 板 片的退变作用是 同时发生的。在成矿 过程 中 ．赋矿地体 及其 赋矿构 造 ， 即仰 冲地体 或板片及其 断裂 系统 ． 在构 造变 形 、 变质作用等方 面总表现为晚造 山 1 a t e 0 r 0 g e n i c 或后 造山 p o s t o r o g e n i c 的特征 。因此 ， 忽视俯 冲地体或板片的 同造山 进变质脱水 ， 而简单地根据赋矿地体 的“ 后造 山变质 特征” 将 成矿时间认定在后造山阶段 ． 是片面而错误的 图 4 地 体尺度 的造山型矿床构造成矿模式 F i g 4 Te c t o n o me t al l o g e nic mo d e l f o r t e r r a n e s c a l e o r o g e n i c d e p o s i t s 维普资讯 1 1 8 6 r 园 地 质 4 ．3造山型 矿床形成的板块构造环境成矿省尺度的成 因模 式 芰于造山型金矿床形成的 扳炔 构造肯景 ． 前有埘 种． 其一是国外学 者 圳提出的增 生型造 山带即活动大陆边 缘的孤前增生馒 其二是笔者硬台作者多次论证的碰撞造 _ lj 带 - 借助造 山 金矿的研究结果 笔者 为造 山刑矿床 形成的地球动力学背景是会 菲型造山作用 ． 包括增生 型和碰 撞 制造I 作用 图 s 14， 认 主垂形成丁碰撞黄山体制 ． 理 由星 1 增生型造I l I 作用持续时问较 l乇， 而造山型矿床形 成时f l 较短． 诈佟发生存摄 晚一次曲增 ． 型造 lh 怍用的晚期 或之 后． 此背景 更似碰撞造【 l 1 体制； 含较多地体f 增生 、 移植 和外 米 耕地 勒扎 造 I1 I 带 C o r d il le r a n【v p e 。州发 育 造 I JJ 型金矿省． 丽缺乏 卟束地俸的安笨新型 A n d 1 r 伸e 造 山带 基本没有造 1 型矿床； c 3 科迪勒拉型造山带巾． 多数 同5 造 I h 型成矿省发育的扳块掏造模式 F l g j P l a c e t e c t o n i c mo d e l t b r o r o g e n i c I T l e I l og e n i c p F D V I l l g e 图 6 会聚造 山带构造背景演化与大规模 成矿之张台戈系的3阶殿模式 F i g 6 Th r e e s t a g e mo d e l s h owi n g[ h e c o u p l i n g be t a v e e n l a r g e s c a l e me t a l l o g e ne i s a n d亡 c c c o f 】 i c e v o l 岫 o n o f t h e c o n v e rg e n t o r o g e n s{a c c r e r io n a r y a n d c o lb s i o n a l o ro g e m 维普资讯 笫 3 3卷 第 6期 际衔最 造 ⋯型 寐、 成矿横式及拉矿潜力 l 1 8 7 造山型金矿憧于古 老地体内部或边缘 ， 指币地体碰撞拼贴 成矿的密切联 系 4 碰撞造 山作 用包括 陆一 陆碰撞 、弧一 陆 碰撞 弧一 弧碰撞和地体拼贴等多种 方式 ， 地体增生 到陆缘是 碰撞造山作用的形式之一 5 当洋盆彻底闭台后 ， 洋一陆俯 冲造山体制 转变 为陆一 陆碰撞造山体制 ．活 动太 陆边缘造 山 带转变为大陆碰撞造山带 ． 科迪勒拉型和安第斯型的陆缘 遣 山带分 别演化为中亚 型和秦岭 或阿 尔卑斯型 夫陆碰撞 造山带 ． 两类大陆碰撞造 山带均发育造山型成矿省 且大规 模成 矿时间同步于或 略晚于陆陆碰撞 造山作用 博 ， 硅然 ， 这类造 山型矿眯无法用 ；r o v e s 等 人的增生 型造l I l 一 戚 矿模 式 所 能 解 释 4 ． 4 造山带构造演化与大规模成矿3阶段成矿模式 前面 丹别讨论 了矿『来 矿田和成矿 胄 度 的成矿模 式 ． 这些 模式都是在着 重于丹析成矿机理 和发育空间 的基础上 而建立 的． 可 鞍好地用 于指导 同 K度 的矿床 评价和J戊矿 预测 ． 是 寻拽 大型 、 越 大型矿床 矿 出和 成矿 省的重要理论依 据 然而 ． 对于任何一个造山型成矿省． 矿田或 单个矿床的 区而言 ． 其地球动 力学背景都是随 时间丽改 变的． 而造l “ 型 成 矿系统却是在 特定 的地球动力学 环境巾发育的 ． 随地球 动力学环境 的演化而发生 发展和消亡 ． 因此， 在造山带漫长 的地 质演化过程 中． 厘定小最有 利的太规横成矿时 问． 对于 区域性成矿预测 和找矿评价． 也是 ， 毛 重要的科 学依据 前已述显． 日前 知造山 型成 矿省发育在两类构造环 境． 即增生型造 山带和太陆碰撞造 t [ 1 带 ． 两类造 山带的共 同 特 点是 地壳和岩石圈加厚 ， 主要的加厚机制 是挤压背景 下 的地体或 上特地壳碎块之间 的推{墅叠置 、 走滑 挤m 、 睹 内 俯 冲等 2 】复杂 的造 山带演化过程总可分解为 3个阶段 【 图 6 ． 即早阶段挤眶隆升 、 地壳加 羊 l1 温度梯睦增高 ． 中阶段挤 向伸展转变 地壳热隆升， 晚阶段伸展 、 地壳 和岩 圈减 薄 以及热异常消逶 根据过些共同特征 ， 笔者提 出了造 山型矿 [苯及相戈类 型矿床成矿作用 和岩浆作用演 化的 3阶段模式 图 6 ． 值得指Ⅲ的是 ． 该 3 阶段模 式在矿床R度 J 、 矿田c 地 体 1 尺度 和瞳矿省R度l_ c 圈 6 均 有具体表 现． 并由物理 化学原理将太规摸成矿肘阅限定 在挤压 向伸展转变体制 在 同位索年化学方面 ． “ 应矿年龄晚 下遗 山作 用 或 晚于同造山 花 岗普浆活动 ． 覃少应滞后 于地悻 与太陆之 问或 太陆与大脑 之闻的洋盘闭台H 十 阳 I ，因此再次强捌． 成矿 年龄滞后” 现象 是造 tl I 成矿和造 山型 床的骢型特征 或怀志 根据 成矿年 龄滞后 而 否定造 lI l 过程 叶 i 成矿或 舌定齄 J 型矿睐的观点是 图 7 河南冷水北淘铅锌银矿床区域地质简图 F l g 7 Re g i on a l g e o l o , of d 1 e Le n g s h u i b e i g o u P b Zn Ag d e p os i t ， He n a n 维普资讯 l I 8 8 巾 国 地 质 2 0 0 6年 锗谩的 ． 根源 在干 T解成 系统发 苷的过程 和特征 尤J l 是忽视了中高级变质系绩 ． 岩浆系统的封闭温度 c j 1 与 造I 【I 型矿床等热艘矿【 丰 封闭温度 2㈣『1 t ， 铅辞储 量 5 0万 c ， 卢 徐家湾矿床 ． 架⋯县赤土点 ． 冷水北淘 l 银 资源量 8 O I lIJ t ．错钵 资源量 3 0 1 万 c 炉 淘 ‘ 祁连平 ， m 6 、 、 土地庙淘 ． 内乡县银嗣曲 衷 ． 橱帕县破 l 银矿床．此 外 ． 迭剑 巾