成矿控制与成矿规律

1、第十三章成矿控制与成矿规律一、基本概念u成矿规律：指矿床在时间（成矿时代）与空间（成矿区带）分布特征（时间、空间分布规律）、矿床共生组合关系（成矿系列）。u成矿控制：控制成矿的各种地质因素，也就是所谓“成矿控制因素”。二、成矿控制u矿床成矿相对成岩而讲，是小概率事件，是多种成矿因素在合适的条件下耦合作用的结果；u不同类型矿床，成矿作用不同，其成矿控制因素不同；u成矿过程涉及到“源”、“运”、“淀”等环节，“源”包含“成矿物质、流体、能量来源”；“运”主要指“运移通道或路径”；“淀”主要指“矿质沉淀”；u成矿控制应该包括了控制上述各环节的因素总和；热液成矿系统（一）、区域地球化学控制u成矿作用的

2、实质是成矿元素的富集过程，是成矿元素在不同地质环境下经复杂地球化学演化的结果。u化学元素在地壳和岩石圈中的分布是不均匀的，它随时间和地点而异。一个区域中化学元素的丰度、分布和分配状态以及元素的迁移活动历史对成矿作用起着根本性的控制作用，它直接影响到成矿的根本前提物质基础。u元素在地壳中的分布是不均匀的，一些元素集中分布于某些区域，元素分布具有区域性特点（构成所谓的地球化学省）。如我国华南W，广西北部Sn，南非的Cr、U、Au等集中，这些地区分别构成相应元素重要的成矿区（带）。u元素的地球化学行为也决定了成矿的难易程度。如某些相容金属元素（铂族、镍），在壳幔分异过程中主要进入地幔，而伴随基性岩浆

3、进入壳内的物质很少。这些元素后期能够富集成矿，往往需要其他条件配合。u区域上地幔化学组成对成矿控制。鉴于区域地壳归根结底系由区域地幔所派生的，可以认为区域地幔组成既能决定着区域地壳组成特征，同时也应决定着区域成矿（主要是成矿元素的种类）的特征。张本仁等（1994）对秦岭-大巴山地区上、中、下地壳以及上地幔的45种化学元素的丰度研究表明，凡在区内形成优势矿产的元素（Mo、Au、Zn、Pb、Ag），均为上地幔中明显富集或相对富集的元素，尽管其中有些元素（Mo、Au）在区域地壳中并不明显富集。（二）、构造控制u构造运动是驱使地壳物质包括成矿物质运动的主导因素，同时也提供含矿流体的运动通道和矿质堆积空

4、间。u从构造在成矿过程中的作用而言，可分为导矿、配矿和容矿构造；从构造与成矿的时间关系看，可分为成矿前构造、成矿期构造和成矿后构造，它们对成矿物质的聚散起着不同的作用。u地质构造有不同的级别和层次，从显微构造直到全球构造，它们影响成矿的范围以及其研究意义各不相同（表）。u矿田构造：是指在矿田范围内，控制矿床的形成和分布的地质构造因素的总和。u矿床构造：是指控制矿体的形态、产状和分布状况的地质构造因素的总和。u控制矿床和矿体的构造类型复杂多样，主要包括褶皱、断裂、裂隙、侵入体构造、火山构造以及成层构造等。u构造的控制作用主要表现在十个方面（翟裕生等，1993）：作为矿床形成的地质构造环境；构造活

5、动释放的能量（主要是热能）可以作为各种流体运移和汇集的驱动力；构造可以作为含矿流体运移的通道；构造作用形成的各种开放空间，可作为成矿物质堆集的场所；构造状态的改变引起成矿物理化学环境的改变；不同的构造条件引起不同的成矿方式，形成不同的矿床和矿体类型；构造的多期次活动，导致成矿的多期、多阶段；构造是形成各种规模的矿化分带（区域分带、矿床分带、矿体分带）等的重要控制因素。在一定的条件下，显著的构造活动可以直接形成有用的矿物或岩石；矿床形成以后的构造改造，这包括矿床空间位置、矿体产状、矿石组构以及矿物成分的种类变化。（三）、岩浆控制u岩浆活动是影响内生成矿作用的重要因素，对外生矿床，尤其是风化壳矿床

6、和砂矿床，岩浆岩是成矿物质的一个重要来源。u判断岩体与矿床的关系，可有以下依据（冯钟燕，）：包含在特定火成岩体中的特定矿体，如橄榄岩中的铬铁矿矿体；在特定侵入体内或附近的矿浆贯入体，如斜长岩中或斜长岩附近的岩浆型矿体；特定侵入体附近的接触交代矿床；矿床局限在特殊岩体的顶部，如斑岩型矿床、云英岩型钨、锡矿等；特定岩体与特定矿床的伴生关系；矿床围绕一个岩体成带状分布；成岩成矿在时间上的相关性。u不同类型的矿床，与岩浆岩的密切程度不同：u岩浆矿床包括火山岩浆矿床与岩浆岩关系最密切，矿体绝大部分产于岩体内，矿石成分与岩体成分也相似。u伟晶岩矿体常产于母岩侵人体中或其附近，其矿石成分多与母岩矿物成分相近

7、，区别在于矿物晶体的大小不同；或是母岩中的副矿物（金属矿物）经过局部富集而形成矿床。u接触交代型和某些高温热液矿床，产于接触带及其附近的围岩中，两者在空间上尚属接近，但物质成分上有时存在较大差异。u岩浆的成矿作用主要表现（1）特定的岩浆岩体可以成为成矿母岩或为某些风化矿床和砂矿床提供成矿物质来源；（2）岩浆岩可以为一些矿床的形成提供热动力；（3）可以对先存矿床产生叠加或改造作用。u岩浆岩表现出一定的成矿专属性。专属性系指一定类型的岩浆岩经常产有相应的一定类型的矿床，二者之间存在着内在的岩石化学的和地球化学的联系。u岩浆源区性质、分异结晶程度、岩浆本身的物理化学条件、不混溶现象等都岩浆以及岩浆热

8、液矿床具有重要的控制。（四）地层控制u地层对于有沉积作用参与的矿床（如沉积矿床、沉积变质矿床以及火山-沉积变质矿床、沉积喷流（SEDEX）矿床等）具有直接的控制作用。u地层的控矿作用主要是对成矿时代条件制约，常表现为一定地质时期的地层常沉积特定的矿产类型。如铁矿主要产于前寒武纪地层中；锰矿主要产于前寒武系和第三系，占全世界锰矿储量的一半以上；铝土矿主要产于石炭-二叠系、体罗-白垩系和第三系、第四系。磷矿主要产于前寒武系、寒武系、二叠系和第三系；盐类在世界上集中于泥盆系、二叠系和第三系，我国成盐时间比世界成盐时期稍晚，已知重要含盐地层有奥陶系、三叠系和第三系、第四系。u古地理和古气候条件对于地层

9、的形成起着重要作用。沉积成矿条件应是地质、地理、地貌、气候和生物等有关条件的综合。如煤矿主要出现在古生代及以后时代的地层中，这是因为古生代尤其是晚古生代以来，具有温湿的气候环境，陆生植物大量繁殖的缘故。u地层不整合面所代表的古侵蚀面，是聚集残余矿床和部分沉积矿床的有利部位。我国和南欧的铝土矿床，世界各地的残余铁矿和锰矿，埋藏式砂金矿，以及石油和天然气的储存、封闭等都与地层不整合面有关。u 地层条件对内生矿床也有一定的控制作用。例如长江中下游的铁铜硫矿床有80的储量产于石炭系、二叠系和三叠系。（五）岩相和建造控制u岩相建造则是地层条件在一定的大地构造、古地理和古气候条件下的具体表现，对成矿有直接

10、的控制作用。大多数沉积矿床都产在一定的岩相和一定的岩石建造中的某一特定部位，因而进行岩相和建造分析有助于认识矿石和岩石之间的本质联系。u一定时空域中的沉积（含火山沉积）建造对多种矿床的形成有控制作用，它们既是同生成矿的共生-伴生地质体主岩，又是后生矿床的主要就位场所，沉积建造还是大部分变质建造的前身和物质基础。沉积矿床的类型与沉积建造是密切相关的。三、成矿规律u成矿规律研究主要包括矿床的产出的构造环境、矿床的时间分布规律、空间展布规律和组合特点等内容。u矿床是特殊的建造，是成矿物质在一定地质历史阶段和构造环境的产物，对成矿规律的认识需要从时间、空间和物质组成三个方面综合分析；u地壳中的矿产在空

11、间上和时间上的分布是不均匀的，在地壳中某种或某些矿产大量集中的那一部分地区称为成矿区域。在一个成矿区域中，矿化往往集中地发生在某个或某些地质时期内。这样的矿化比较集中的时期称为成矿期。u时间规律矿床在时间上的分布是不均匀性，是受成矿作用演化过程中地球上若干重大地质事件如古陆聚散、大气成分突变、生命活动爆发等的制约，影响成矿作用的地质环境和矿化特征等会出现突然变化，即由渐变到突变。Barley（1992）等依据古大陆聚散等大地构造背景，研究了金属矿床的时间分布特征，提出在地史上存在三个大陆成矿高峰期，分别是距今2.01.8Ga、l.00.8 Ga和0.40.3Ga三个时期，它们分别相当于古大陆会

12、合末期到裂解初期这个转变期。K-Kenorland; C-Columbia; R-Rodinia; P-Pangaea.世界MVT矿床分布u空间分布规律按照规模大小不同，可照大小可以将成矿区域划分为全球性成矿域、成矿区（带）、矿带和矿田4个级别。全球性成矿域属全球性成矿构造系统，包括巨大板块边界、巨型褶皱带，贯通性深大断裂等，面积一般达n105n106 km2。全球范围内存在3个重要的成矿域，即环太平洋成矿域、特提斯成矿域和中亚成矿域。成矿区（带）泛指大区域的成矿单元，如中国西部成矿区、东部成矿区。如有的学者根据我国东部与西部地质背景、矿种组合与成矿作用的明显差别，将我国分为东部成矿区和西部成

13、矿区。两者界线从大兴安岭西缘，经鄂尔多斯西部穿越西秦岭沿龙门山直到“康滇地轴”。u矿带是最常见的区域性成矿单元。在一个成矿区内，根据某些矿床局部集中分布的特点，可进一步分为亚带。如长江中下游铁铜矿带、赣东北多金属矿带。u矿田指在统一的地质作用下形成的，成因上近似，空间上相邻的一组矿床分布区域。其分布面积一般在几十到一、二百平方公里，如宁芜铁矿亚带中的凹山铁矿田、长江中下游铁铜矿带中的狮子山铜（金）矿田、铜官山铜（硫）矿田等。u成矿系列与成矿系统u矿床的成矿系列可以理解为“在一定的地质历史时期，在一定的地质构造单元，与一定的地质作用有关的一组具有成因联系的矿床的自然组合”。成矿系列实质是在某一地

14、区的某一成矿期内，发生了统一的有一定广度和强度的成矿地质事件，由于不同部位具体成矿地质条件不同，而产生出不同的矿床类型。这些矿床都受同一成矿事件控制。成矿系列概念的提出和有关研究方法的建立，已经显示出重要的理论和实际意义。运用成矿系列的概念，可以对成矿区内可能存在的矿床类型作出较为全面的评价，还可以根据已知的一种或少数矿床类型，预测可能存在的其他相关的矿床类型。u成矿系统：成矿系统一词最早于20世纪70年代初见于俄文地质词典（卷2，1979），被解释为“由成矿物质来源、运移通道和矿化堆积场所组成的一个自然系统”；於崇文（1994，1998）从成矿动力学的角度，认为“成矿系统是一个多组成耦合和多

15、过程耦合的动力学系统，多组成包括多组分和多个体的双重涵义。”李人澍（1996）认为，“成矿系统可定义为特定时空域中从矿源到矿质到矿质定位全过程所形成的工业与非工业矿化，与矿化生成有联系的中间产物，反映成矿作用的各种指示物，以及卷入成矿系统空间的自然体系的总和”。u翟裕生等（1999）提出，“成矿系统是指在一定的时-空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体，是具有成矿功能的一个自然系统”。这个定义包括了控矿要素、成矿作用过程、形成的矿床系列和异常系列，以及成矿后变化和保存等四个方面基本内容，体现了矿床形成有关的物质、运动、时间、空间、形

16、成、演化的统一性、整体性和历史观。u一个成矿系统一般包括4个部分（翟裕生）：控制成矿因素：有风化、沉积、构造、岩浆、变质、流体、生物、大气、地貌、热动力等作用因素；成矿要素：有矿源、流体、能量、空间、时间等；成矿作用过程：包括成矿发生、持续、终结以及成矿后的变化和保存等；成矿产物：包括矿床系列和异常系列四、矿床模型u矿床模型（包括成矿模型和找矿模型）是矿床形成的地质背景、过程、时空分布规律和找矿标志的高度概括。u矿床模型研究是一种“立典”性研究，其成果不仅发展成矿理论，而且有效地指导找矿勘查，推动在不同地质背景中寻找不同类型矿床和矿床组合，也可以指导在老矿山的深部和外围、以及在具有类似成矿环境

17、和条件的其它地区中寻找相似资源，从而达到事半功倍的成效。研究矿床模型动力u80 年代末在加拿大地调所汇编了矿床模式和矿床类型地质概要，在美国出版了上下两册矿床模型专著和Cox 主编的吨品位矿床模型，这两种类型模型都是从岩性-构造环境作了分类，对当时的找矿起到了积极作用。u1984年1 月开始由国际地科联设立为期10 年的“矿床模式化项目（Deposits Modeling Program）”。u90 年代在美国、前苏联、加拿大和澳大利亚出版了一系列典型矿床模型图册，作为矿业公司找矿的指南。u在过去10 年美国地质调查局连续就某些矿床类型的模型进行系列专著出版，邀请世界顶级专家撰写理论性和找矿实践性强的论文，引导世界矿产资源研究和勘查。u我国矿床模式研究在工作上与国际基本同步，早在70 年代我国地质工作者通过野外勘查和找矿实践在赣南提出脉状钨矿“五层楼”矿床模型，在80 年代初提出实用性强、影响广泛的玢岩铁矿模式；在80-90 年代提出大批矿床模式，几乎绝大多数矿床都