王玉往1, 2, 叶天竺3, 王京彬1, 2,吕志成3, 韦昌山3, 廖 震2, 张会琼2
1. 中色地科矿产勘查股份有限公司,北京 100012;2. 北京矿产地质研究院,北京 100012;3. 中国地质调查局发展研究中心,北京 100083
众所周知, 自然界中形形色色的矿床都是地质作用的产物。矿床类型是矿床学研究的重要内容,由于矿床成因和成矿模式一直是矿床学家关注的焦点和热门课题, 因此多年来流行的矿床类型划分方案主要考虑因素多是矿床的成因类型。随着矿床学研究的深入和世界范围内的资源短缺, 找矿预测越来越成为矿床研究中重要的研究领域。找矿预测工作要求不同类型的矿床采用不同的找矿预测方法,例如最基本的找矿预测工作方法———专项地质填图, 对于沉积类矿产需要的是编制区域构造古地理图和工作区沉积建造构造专题填图, 而火山岩类矿产则需要编制区域火山岩岩性岩相构造图和工作区火山岩岩性岩相专题填图 。找矿预测工作中, 往往在找到工业矿体之前, 人们首先需要找到的是成矿地质体。成矿地质体的概念是叶天竺等( 2009)在我国找矿资源潜力评价、危机矿山找矿专项等一系列国家找矿工程中总结提出的。成矿地质体是成矿地质作用的产物, 成矿地质作用的实物载体称为“成矿地质体”( Ore - forming Geological Body ) , 系指相关构造及其岩石组合体。为研究成矿地质体与矿体之间的空间关系, 以指导深部找矿预测工作, 需要以成矿地质作用为主线, 划分成矿地质作用类型,通过成矿作用研究, 确定成矿地质体, 预测深部矿体空间位置。
1“成矿地质作用”的定义和解释
成矿地质作用是指形成矿床主要矿产、主成矿阶段空间定位的地质作用, 以此为标准, 与成矿关系不密切的地质作用, 如风成作用、天体撞击作用( 我国这类矿床不发育) , 等等, 不作为成矿地质作用范畴; 与成矿关系密切, 但矿床原有成因特征明确, 地质作用对矿物富集不起决定作用 ( 如褶皱地质作用) , 不单独列出划分为成矿地质作用; 断裂作用与成矿关系最为密切, 但必须与其他地质作用结合才能形成矿床, 很少独立成矿, 因此亦不单独列出。
地质作用的直接产物为各种岩石, 自然界岩石主要有沉积岩、火成岩和变质岩 3 大类, 火成岩又可简单分为侵入岩和火山岩。各种岩石对应不同的地质作用, 因此根据不同的岩石类型可以将地质作用划分为沉积地质作用、火山地质作用、侵入岩浆地质作用和变质地质作用。将火山地质作用和侵入岩浆地质作用分列, 主要是由于二者虽同属岩浆地质作用, 但这类矿床在自然界占主导地位, 类型众多, 成因复杂, 并始终作为矿床学研究的主体。当这些地质作用决定矿床的形成时, 该地质作用便为成矿地质作用。在矿床学研究及找矿勘探中, 常常发现一类与区域性的大型变形构造( 如缝合带、韧性剪切带和变质核杂岩) 紧密联系的矿床, 该类矿床虽然本质上属于与变质地质作用相关的矿床, 但由于其具有特殊的产出环境及成矿过程, 其成矿地质体为大型变形构造, 为区别于上述其他 4 种成矿地质作用, 单列一类大型变形地质作用, 在矿产预测中具有特定的地质意义。综上所述, 依据不同的地质作用方式可以划分出五大成矿地质作用, 即沉积地质作用、火山地质作用、侵入岩浆地质作用、变质地质作用和大型变形地质作用。
除此之外, 许多矿床的形成是由两种以上地质作用的共同作用形成, 如内蒙古白云鄂博铁稀土矿床( 由沉积变质和后期叠加的岩浆热液作用共同作用形成) 等等, 因此单独划分一类复合 /叠加地质作用, 以使这类矿床有所归属。但由于这类矿床是由五大地质作用联合作用的结果, 矿床中都能找到5 类地质作用的分子。事实上, 我国绝大多数矿床都存在叠加 /复合现象, 极少数矿床只由一种地质作用形成, 为了避免分类的交叉和重复, 宜尽量简化叠加 /复合成矿作用的类别和矿床数量。因此, 本文暂不对该类矿床展开讨论。
2 矿床类型的划分
2. 1 总体原则
本项工作矿床类型的划分主要针对固体矿产( 又主要是金属矿产) 的找矿预测研究, 划分方案主要遵循以下原则:
( 1) 分类的目的是用于找矿预测。首先需要区分能够确认进行找矿预测的成矿地质体, 矿床属于哪类成矿地质体就先归到哪类成矿地质作用之中;因此本分类将强调成矿地质作用和成矿地质体, 淡化过细的矿床成因类型。
( 2) 分类需要符合找矿预测的方法准则。不同的成矿地质体具有针对性的地质预测和研究工作方法。
( 3) 不同矿床类型的划分要在不同的成矿地质作用中具有显著的地球化学特征区别。
2. 2 划分方案
根据上述原则和说明, 本文将我国主要固体矿产的成矿地质作用划分为 6 大类、16 个亚类, 共 32种常见矿床类型( 表 1) , 其含义和解释详见后述。
2. 3 划分说明
( 1) 按照简明、扼要、清晰的原则, 不对成矿地质作用亚类和矿床类型进行全面和过细的划分, 并在详略程度上主要考虑具体矿床类型的重要程度。
( 2) 成矿地质作用亚类主要指形成成矿地质体的主要地质作用, 其名称应尽量清楚地表述成矿作用相关的内容, 如地质作用中的接触交代作用属于变质作用, 但成矿作用主要是岩浆热液作用, 按照传统习惯被归入岩浆( 成矿) 作用中。
( 3) 对相互之间联系紧密, 经常共生的矿床类型和成矿作用, 应尽量考虑矿床类型的完整性和独立性, 不进行过细划分, 如与火山地质作用有关的VMS 矿床、陆相火山岩型铁矿等, 在具体矿床中常为多种成矿作用( 如火山喷溢、火山喷气、火山沉积、火山气液等) 的复合, 但考虑其完整性和常识性, 并不再进行更细的划分。
( 4) 关于矿床类型的名称, 应尽量使用通用的、约定成俗的名称, 例如称作砂岩型的矿床通常有砂岩型金、铀、铜、铅锌矿等, 但实际上它们可由沉积—成岩、后生热液等不同成矿地质作用形成, 为了通俗易懂地清楚表述, 本文尊重前人的命名, 不再创造使用新的名词, 类似情况详见后述有关内容; 本文尽量避免使用构造环境分类名称( 如蛇绿岩型、造山型等) 。
3 成矿地质作用及其常见矿床类型
3. 1 沉积( 成矿) 地质作用
沉积作用广义上指沉积物质进行堆积和形成岩石的作用, 包括母岩的解离( 提供沉积物质) 、解离物质的搬运和在适当场所的沉积、堆积, 以及经物理的、化学的和生物的( 成岩的) 变化, 固结为坚硬岩石的作用。沉积作用是一个复杂的过程, 依据其广义定义可以划分 4 个阶段, 即同生阶段、成岩阶段、后生阶段和表生阶段, 4 个阶段属于一个循环演化过程。依据沉积演化的 4 个阶段, 本文将与沉积作用相关的成矿地质作用划分为沉积—成岩作用( 对应同生阶段和成岩阶段) 、后生热液作用或盆地热卤水作用( 对应后生阶段) 和表生作用( 对应表生阶段) 。需要说明的是, 热水沉积作用有关的 Sedex型矿床虽与海相火山作用有关的 VMS 型矿床在成因上具有密切联系, 但从找矿预测角度考虑, 如编制找矿预测图时主要地质要素( 如岩相古地理等, 而不是火山机构) 为沉积作用, 因此本文将其归入沉积地质作用类型, 亦属于沉积—成岩作用范畴, 并鉴于其成矿的特殊性和重要性, 将其从沉积成岩作用中单列出来。
3. 1. 1 表生作用
广义上讲, 表生作用包括风化作用和表生成岩作用, 二者以潜水面为界, 潜水面之上为风化作用带( 亦称风化亚带) , 之下为表生成岩作用带( 亦称胶结亚带) 。据此, 可以将广义上的表生作用定义为: 地表或近地表范围内, 常温常压或近常温常压条件下, 在大气、生物、水( 包括大气水、渗透水和浅部地下水) 等的影响下所发生变化的地质作用。在表生作用条件下的成矿作用称为表生( 成矿) 作用, 其产物一般是尚未固结成岩的松散堆积物, 相关的矿床主要为风化型矿床和( 现代) 砂矿床。
风化型矿床: 是一类复杂多样的矿床类型, 由于该类矿床仅占次要地位, 不再进一步详细划分和列举。这类矿床系指陆地表层在风化作用下形成的,质和量都能满足工业要求的有用矿物堆积体。根据成矿作用和矿床特征, 可以将风化型矿床粗略地分为 3 类。
( 1) 残坡积矿床: 指原生矿床或岩石遭受风化作用, 其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑, 残留在原地或沿斜坡堆积起来形成的矿床。例如安徽黄狮崂山金矿( 也叫铁帽型金矿) 、福建连成锰矿( 部分矿体) 即属于该类矿床。
( 2) 残余矿床: 指原生矿床或岩石经风化作用和生物风化作用后, 形成的一些难溶的表生矿物, 残留在原地, 其中有用组分达到工业要求时, 即为残余矿床。典型矿床实例有广东金塘高岭土矿、湖南马颈坳高岭土矿、广西贵港铝土矿等。
( 3) 淋积矿床: 指原岩或贫矿体经化学风化作用, 某些易溶物质被水带到风化壳下部的潜水面附近沉淀下来所形成的矿床。典型的淋积矿床有: 淋积型硅酸镍矿床( 红土型镍矿, 如新喀里多尼亚的硅酸镍矿床) ; 红土型金矿( 如湖北蛇屋山金矿) ; 离子吸附型稀土矿( 稀土元素呈水合或者羟基水合阳离子赋存于风化壳黏土矿物上, 如江西寻乌稀土矿) 等, 我国的福建连城锰矿床部分矿体亦属于风化淋积型矿床。
( 现代) 砂矿型矿床: 是机械沉积矿床的一种。地表碎屑物质, 经流水、冰川、风等营力搬运后沉积下来, 呈现机械分异现象, 并由此使有用物质富集而形成的矿床统称为砂砾岩型矿床 ( 或机械沉积矿床) 。根据矿床的形成时代, 该类矿床又可分为现代砂砾岩型矿床和古砂砾岩型矿床。( 现代) 砂矿型矿床指前者, 即第四纪砂矿, 是松散堆积物, 含矿层一般埋藏不深, 未遭受成岩作用, 包括砂金、砂铂、砂锡, 以及铌钽、钛、钨、稀土砂矿等, 如黑龙江桦南砂金矿、个旧的砂锡矿等。
3. 1. 2 沉积—成岩作用
沉积—成岩作用包括同生作用和成岩作用。同生作用( syngensis) 系指沉积物沉积下来后, 与沉积介质还保持着联系, 沉积物表层与底层水之间所发生的一系列作用和反应; 成岩作用( diagenesis) 系指松散的沉积物经过物理、化学和生物化学改造而变为固结岩石的作用。同生作用和成岩作用属于沉积演化的一个连续变化过程, 因此本文将其有关的成矿地质作用统称为沉积—成岩 ( 成矿) 作用。其主要矿床类型如下。
古砂砾岩型矿床: 砂砾岩型矿床( 定义见前) 的一种, 指新近纪及之前所形成的砂矿床, 一般已遭到成岩作用, 甚至变质作用。有些矿床与低温地下水活动有关, 如砂岩型金矿、砂岩型铀矿床( 如南非兰德金矿) 等。我国黑龙江桦南地区四方台金矿床、吉林黄松甸子金矿床等属于古代砂砾岩型矿床。
蒸发岩型矿床: 即盐类矿床, 系指水盆地中某些溶解度较大的无机盐类, 通过蒸发作用产生各种有用盐类矿物的沉淀、富集而形成的矿床。主要是钾、钠、镁、钙的氯化物, 碳酸盐, 硫酸盐, 重碳酸盐以及它们的复盐, 有时也有硼酸盐, 硝酸盐等。如我国罗布泊钾盐矿床, 以及山西西山产于中奥陶统潮上碳酸盐岩、硫酸盐岩蒸发沉积建造中的石膏矿床。
( 化学) 沉积型矿床: 化学沉积矿床系指地表岩石和矿床在化学风化和物理风化作用下, 其中含铁、锰、铝的硅酸盐矿物, 铁、锰碳酸盐和硫化物等等, 它们的分解产物, 一部分以胶体粒子进入水中呈胶体溶液, 一部分以离子状态进入水中呈真溶液。当这些胶体溶液在有利于胶体粒子沉淀的条件下, 经化学分异作用, 使有用物质得到相对集中, 其储量和质量都能满足工业要求时所形成的矿床。化学沉积矿床的主要类型有: ( 1) 沉积型铝土矿, 主要是一水硬铝石铝土矿, 如山西孝义和河南夹沟; ( 2) 沉积型铁矿, 如河北宣龙和湖南宁乡; ( 3) 沉积型锰矿, 如湖南湘潭、湖南民乐等。此外, 化学沉积型矿床还包括黏土矿床。
磷块岩型矿床: 磷块岩是富含磷质的沉积岩, 主要由生物化学沉积作用形成。岩浆岩中的磷灰石和火山喷发物, 以及含磷沉积岩在风化分解后, 磷易被富含 CO2和有机酸的地表水所溶解, 并被搬运到水盆地中, 再通过生物的富集作用, 沉积形成磷块岩型矿床。典型磷块岩型矿床如湖南永和磷矿和贵州息烽磷矿。
黑色页岩型矿床: 黑色页岩系指一种富含有机质及分散状黄铁矿的页岩。主要赋存于黑色页岩中, 且明显受层位控制的矿床称为黑色页岩型矿床,主要矿产有镍、钼、钒、PGE、银、金等。黑色页岩中多金属矿床的成因存在同生成因和后生成因的不同认识。部分黑色页岩型矿床中具有明显的热水沉积特征, 如我国湘、黔两地下寒武统黑色页岩含矿层中具典型热水沉积成因特征的硅质岩。
3. 1. 3 后生热液作用
后生热液产生于沉积作用演化的后生阶段, 后生热液( 成矿) 作用即沉积物沉积成岩以后至变质作用以前所发生的热液( 成矿) 作用。后生热液包括盆地自生热液( 如深埋压实作用) 和外来热液( 如构造作用) , 与岩浆关系不明确, 不排除部分矿床可能含有一定岩浆热液。后生热液作用相关的矿床有砂岩型铜、铅锌矿和 MVT 型铅锌矿。
砂岩型矿床: 本文主要指陆相砂岩型矿床, 系指以砂岩为主要容矿岩石的层状或层控矿床, 矿体受地层层位控制但可以切穿层理及层面, 矿床的形成明显晚于成岩, 热液交代作用明显, 属于后生热液作用的产物。该类矿床的典型实例如滇中盆地、兰坪—思茅盆地的六苴、郝家河铜矿, 云南金顶铅锌矿、新疆的乌拉根铅锌矿等。需要指出的是, 传统意义上砂岩铜矿可包括陆相砂岩铜矿和海相砂岩铜矿, 而后者又称为砂页岩型铜矿, 如中非的赞比亚砂岩铜矿带等, 成因上可能更具同生特征, 在我国不甚发育。
MVT 型铅锌矿床: 系指赋存于台地碳酸盐岩中, 其成因与岩浆活动无关或无直接相关的浅成后生层控铅锌矿床, 在 50 ~ 250℃ 条件下从稠密的盆地卤水中沉淀形成的, 一般具有明显的充填、交代组构 。该类矿床的典型代表为密西西比河谷地区的铅锌矿床, 国内的四川马元铅锌矿、天宝山铅锌矿、广东凡口铅锌矿、广西泗顶铅锌矿、云南会泽铅锌矿等亦属此种类型。需要指出的是, 与砂岩型铜、铅锌矿床不同, MVT 型矿床的形成与赋矿碳酸盐岩的成岩作用没有直接关系, 成矿作用与成岩作用属于完全不同的构造期次。
3. 1. 4 热水沉积作用
热水沉积( 成矿) 作用系指沉积盆地中循环流动的热水在喷溢出沉积界面以后发生的沉积作用,以及界面之下围岩的交代( 蚀变) 充填作用。涂光炽( 1989) 认为“热水沉积矿床”是指在热水介质( 海水、湖水、热泉等; 水温在 70 ~ 350℃ , 或更高) 中形成的矿床。矿床主体以沉积方式形成于水—岩石界面之上的水体中, 但也包括此界面之下可能存在的、以交代和充填方式形成的筒状、锥状或面型热液含矿蚀变体, 二者可共生或分别出现。本文主要指 Sedex 型矿床, 其他与热水沉积作用相关的矿床不在此讨论。
Sedex 型矿床: 以沉积岩( 主要为细碎屑岩和碳酸盐岩) 容矿的喷流沉积型矿床( sedimentary exhalative deposit) , 简称 Sedex 型矿床, 国内也称喷流沉积矿床、热水沉积矿床等。该类矿床具有典型的“T”字形矿体, 但绝大部分在沉积岩中成层产出, 以发育块状及条带层纹状富硫化物矿石为特征。根据成矿元素不同, Sedex 型矿床可分为 Sedex 型铅锌—铜矿和 Sedex 型铁、锰矿。前者实例较多, 如加拿大Sullivan 铅锌矿、我国的西( 和) —成( 县) 铅锌矿带、凤( 县) —太( 白) 铅锌矿带、狼山铜多金属矿带中的矿床; 后者典型矿床如云南鹤庆锰矿、陕西屈家山锰矿等。该类型大多数矿床成因存在争议, 最主要的是 Sedex 型与 VMS 之间, 其次还有 Sedex 型与沉积改造型之间的争议。
3. 2 火山( 成矿) 地质作用
火山作用即火山活动及其对自然界产生的影响, 与火山活动有关的成矿作用即称为火山成矿地质作用。首先, 在矿床学中, 与海相和陆相火山活动有关的矿床在矿产种类、矿床类型、成矿机制等诸多方面存在差异, 因此宜首先将海相和陆相火山( 成矿) 地质作用分开。其次, 与火山活动有关的各种成矿作用, 可包括溢出地表的岩流成矿作用、火山的喷气成矿作用、火山热泉成矿作用、火山沉积成矿作用以及次火山岩浆成矿作用和次火山汽化—热液成矿作用等。由于这些火山—次火山成矿作用常是相互联系的, 成矿作用又常常为多种地质作用的复合,为简化和实用考虑, 只笼统分为海相火山( 成矿) 作用和陆相火山( 成矿) 作用两类。
3. 2. 1 海相火山作用
海相火山( 成矿) 作用也叫海底火山( 成矿) 作用, 成矿作用主要与海底( 水深 1 ~ 4 km) 火山喷发和火山沉积作用有关, 并有火山汽液活动参与成矿。该类成矿作用主要形成火山喷流沉积型的铜、铅锌、铁( 包括菱铁矿和赤铁—磁铁矿) 、锰矿, 以及银、金、钴( —镍) 矿和重晶石、石膏、硫铁矿等非金属矿床。根据矿体与成矿地质体( 火山岩) 的关系或矿体赋存围岩的性质, 可分为 3 类: ( 1) 近火山矿床,产于火山熔岩中( 主要是基性火山岩中的铁或铁—铜矿床, 如云南大红山、四川拉拉厂石龙铁矿) , 成矿作用主要为火山喷溢作用; ( 2) 近—远火山矿床,产于火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩中或二者之间, 包括火山喷气、火山沉积、火山热液及其复合形成的矿床, 大多数的 VMS 型矿床、海相火山岩型铁 ( —铜) 、锰矿均属于此类, 按成矿地质体类型又可分为与基性—超基性岩有关的钴( —镍—铜) 矿、与基性偏碱性岩有关的铁( —铜—锰) 矿、与中基性岩有关的铜( —锌—钴) 矿和与中酸性岩有关的铅锌 ( —铜) 矿等; ( 3) 远火山矿床, 产于火山碎屑沉积岩、喷流岩中或二者之间, 如海南石碌铁 ( —铜—钴)矿, 成矿作用主要以火山沉积作用为主, 可有少量火山热液作用。该类成矿地质作用形成的矿床类型最主要的有 VMS 型和海相火山岩型铁、锰矿床两类。
VMS 型矿床: 即( 海相) 火山成因的块状硫化物矿床。该类型矿床主要呈层状、似层状产于火山岩系中, 但也发育热液脉状矿体, 可呈脉状、网脉状、角砾状产于破火山口或火山颈相中, 如四川呷村的筒状铅锌矿体, 甘肃白银厂铜厂沟铜矿( 呈细脉、网脉状产于火山机构下部管道旁侧) 等; 也可产于火山岩、火山凝灰岩或海相沉积岩中, 空间上虽不产于火山机构中, 但常与火山机构相伴或产于次火山岩旁侧, 较为典型的如四川落凼铜矿、甘肃的九个泉铜矿。
海相火山岩型铁( —铜) 、锰矿床: 海相火山岩型铁、锰矿包含的类型较多, 如: 产于破火山口或火山颈相中的脉状、网脉状、角砾状体铁矿( 内蒙古谢尔塔拉铁矿) , 以及产于基性熔岩中的火山岩浆型铁矿( 四川石龙、云南大红山的部分铁矿体等) , 主要为磁铁矿( —赤铁矿) 型; 产于正常火山岩 /火山碎屑岩中的火山喷发—沉积型( 磁) 铁矿, 如新疆蒙库铁矿( 因变质和后期岩浆热液改造而存在争议) ;产于火山碎屑岩、沉积岩中或之间的火山喷发—沉积型菱铁矿, 如新疆库姆塔格、云南惠民等; 产于火山碎屑沉积岩 /沉积岩中的火山喷发—沉积型锰矿,如陕西宁强, 属远火山矿床。海相火山岩型铁铜矿为介于 VMS 型铜矿和海相火山岩型铁矿之间的复合类型, 近—远火山矿床以云南大红山铁铜矿床、甘肃陈家庙铁铜矿床为代表, 产于火山岩、火山碎屑岩中或之间, 该类矿床中铁主要为磁铁矿, 其次为赤铁矿, 有时含菱铁矿; 远火山矿床有海南石碌、甘肃镜铁山等, 主要产于火山岩系之沉积岩、含火山碎屑沉积岩中, 具有上铁( 赤铁矿为主) 下铜( 黄铜矿为主)的特征。
3. 2. 2 陆相火山作用
指陆相条件下喷出地表的火山成矿作用。成矿作用有火山喷溢、火山沉积、火山热液等。该类矿床可产于喷出岩中, 也可产于次火山岩, 以及火山旋回晚期的火山碎屑岩或火山碎屑沉积岩中。较为重要的类型有陆相火山型铁矿、陆相火山热液型铅锌、铜、铀矿, 以及浅成低温热液型金、银矿等。另外还有产于玄武岩或玄武质凝灰岩中的玄武岩自然铜矿。
陆相火山岩型铁矿床: 是与陆相火山作用有成因关系铁矿的统称, 成因类型庞杂却又相互依存共生, 从成因机制看, 可有岩浆分异型、矿浆型、玢岩型( 狭义) 、次火山热液( 充填) 型、夕卡岩型、火山沉积型等等, 以玢岩型、次火山热液型和夕卡岩型为主;主要矿产类型为 Fe, 可伴生 P( 磷灰石) 、V、Ti、Co、Cu、石膏等。该类型矿床可进一步粗略划分为陆相喷出岩型和陆相次火山岩型两个亚类。陆相次火山岩型铁矿常与中—基性次火山岩有关, 有时也称为陆相火山—侵入岩型, 主要指产于“玢岩铁矿”中次火山岩体及其附近围岩中的矿床, 包括岩浆分异矿床( 如南京吉山、四川大杉树) 、矿浆贯入矿床( 如江苏梅山) 、次火山气液交代矿床( 如安徽陶村) 、次火山气液充填矿床( 如江苏凹山) 、接触交代矿床( 安徽白象山) 等。陆相喷出岩型铁矿亦与基性偏碱性火山岩关系密切, 主要为火山喷溢、火山沉积两种成矿类型, 可有火山热液作用参与。前者可形成喷溢矿浆型铁矿, 以磁铁矿为主, 含磷灰石, 如智利拉科;后者多产于火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩中, 以火山喷发—沉积作用为主, 以赤铁矿为主, 有时含重晶石等, 典型矿床如江苏的龙旗山、四川平川烂纸厂等铁矿。
陆相火山热液型铅锌、铜矿床: 为一类与斑岩型具密切成因联系的矿床, 但从找矿预测角度考虑又与斑岩型矿床有着明显不同的找矿方法。本文特指那些与陆相火山、次火山热液作用有关的脉状铅锌、铜矿床, 矿床多以脉状、网脉状矿化为主( 有时具少量细脉浸染状) , 形成于中—低温( 一般 < 300℃ ) 、浅成条件( 一般 < 1500 m) ( 低压) , 主要受区域断裂系统控制, 以区别于斑岩型矿床。典型矿床如江西银山铜铅锌多金属矿床, 内蒙莲花山、闹牛山铜矿等。由于这类矿床与斑岩型矿床具有密切联系, 在同一矿床( 矿田) 中, 可存在部分中—高温、深成矿体, 但绝大多数矿体仍属中—低温、浅成范畴。另外, 陆相火山热液作用还可形成铀矿( 如河北沽源、红山子) 、钼矿( 如北京的大庄科、河南的鱼池岭)等, 成矿受火山机构控制, 常形成角砾岩型矿石 /矿体。
浅成低温热液型金、银矿床: 一般以金、银矿为主, 可以有锑矿( 如江西宝山锑矿) , 以及萤石、明矾石、高岭石( 如江苏阳山高岭石矿) 等非金属矿。常分为高硫化型和低硫化型 、高硫型和低硫型 ,或冰长石—绢云母型和高岭石—明矾石型 。浅成低温热液型金、银矿常发育隐爆角砾岩和角砾岩型矿体, 也可以是脉状、网脉状、细脉浸染状矿体, 深部常与斑岩型矿化有相互联系、互为过渡。那些与陆相喷出岩有共生关系、产于筒状火山角砾岩体及其附近围岩中, 矿化以角砾岩型为主的矿床又称为隐爆角砾岩型矿床。该类型矿床可伴生 Cu、Pb、Zn、Mo 等金属组分。这类矿床常与其他类型矿化复合或过渡, 特别是与斑岩型矿化复合或过渡明显( 如黑龙江团结沟金矿、黑龙江金场金矿、山东七宝山金矿等) , 矿床中有时脉状矿体发育( 如内蒙古毕力赫金矿、山西支家地银矿) 。金矿下部可出现铜矿化 /矿体( 如山东七宝山) 、钼矿化 /矿体( 如山西堡子湾) 、铅矿化 /矿体( 河南店房) , 银矿床则与铅锌矿共生或过渡( 山西支家地) 。
3. 3 侵入岩浆( 成矿) 地质作用
侵入岩浆成矿地质作用是指岩浆在侵入过程中的成矿作用, 岩浆侵入过程包括岩浆由地下深处向上运移, 未达到地表而在地下占据一定空间并冷凝成岩的全部过程。侵入岩浆地质作用主要有岩浆分异作用、结晶分异作用、扩散作用、气运作用、同化混染作用等等, 而与成矿有关的侵入岩浆地质作用习惯上包括正岩浆作用、富挥发份岩浆作用、接触交代作用及岩浆热液作用等。
3. 3. 1 正岩浆作用
正岩浆( 成矿) 作用是通过含矿岩浆的分异, 使成矿物质聚集而形成矿床的作用。正岩浆矿床一般位于岩浆母岩体内, 矿体的矿物成分与母岩区别不大, 只是有用矿物的差异, 即矿体所含有用矿物达到了工业上能利用的程度。正岩浆( 成矿) 作用主要有岩浆分异( 分凝、分结) 作用和岩浆熔离作用, 由于成矿物质常重于含矿的硅酸盐岩浆, 因此常富集于岩浆通道相或分异岩盆的底部。岩浆在演化过程中, 受物理化学及地质条件变化的控制, 使单一岩浆分化为多种岩浆的现象称为岩浆分异作用( 以结晶分异作用为主) ; 岩浆熔离成矿作用是指岩浆中的成矿物质熔融体, 在液态状态时从硅酸盐熔浆中分离出来的作用。正岩浆作用主要形成以下 3 种矿床类型。
岩浆型铬铁矿矿床: 岩浆型铬铁矿包括侵入岩体型铬铁矿和蛇绿岩型铬铁矿, 后者包括橄榄岩中的豆荚状铬铁矿和堆晶岩中的层状铬铁矿。前者也称为地台型铬铁矿, 占世界铬铁矿资源的约 78% ,如南非的 Bushveld 杂岩体中的铬铁矿, 但该类型在我国极为次要。我国岩浆型铬铁矿主要为蛇绿岩型铬铁矿。矿床一般产于板块缝合带蛇绿岩中, 在我国主要分布于西藏、新疆、内蒙古等地, 西藏罗布莎是我国最大的铬铁矿。产于蛇绿岩中的铬铁矿矿床的成因存在争议, 以前曾认为属早期岩浆矿床或部分熔融成因, 但其具有特征的豆状构造, 以及贯入的脉状矿石发育, 并常伴生超基性脉岩, 本文认为属岩浆型矿床范畴。
岩浆型铜镍矿床: 常称为铜镍硫化物型矿床, 均与镁铁—超镁铁岩有关, 成因机制以岩浆熔离和贯入为主, 但有热液参与, 可发育热液型矿体、接触交代型矿体等, 主要矿产类型为 Ni、Cu、Co 和 PGE, 有些矿床( 主要是热液阶段) 还伴生 Au、Ag、Se、Te 等元素。代表性的世界三大铜镍硫化物型矿床为俄罗斯 Noril’sk、加拿大 Sudbury 和我国金川。我国该类型矿床最主要的是小侵入体型, 含矿岩体出露面积多小于 1 km2。除此之外, 尚有层状侵入体型( 如四川新街) 、科马提岩型( 如云南宝坛) 、蛇绿岩型( 如陕西煎茶岭) 等, 均属次要。
岩浆型钒钛磁铁矿矿床: 岩浆型钒钛磁铁矿矿床也称作晚期岩浆矿床, 指岩浆作用的晚期在部分矿化剂影响下, 使成矿物质富集并于主要造岩矿物之后析出形成的矿床。该类型矿床是最重要的 V、Ti 资源类型, 在世界和我国均占绝对优势, Fe 相对次要; 该类矿床不仅是 V - Ti - Fe 共生矿床, 还常伴生 P、PGE, 以及 Cr、Cu、Ni、Co 等组分。矿体主要呈层状、似层状、透镜状。可发育就地分异的浸染状贫矿体和晚期贯入的( 半) 块状富矿体( 如河北大庙黑山) 。我国主要分布于西南攀西地区( 如四川攀枝花、红格等) 、河北大庙地区, 以及新疆、陕南—鄂西等地。
3. 3. 2 富挥发份岩浆作用
在岩浆演化晚期( 残余岩浆作用阶段) , 岩浆中富含大量挥发性组分, 富挥发份岩浆成矿作用既有岩浆分异作用, 又有岩浆不混溶作用, 还有岩浆气液作用, 是介于正岩浆阶段和岩浆期后热液阶段之间的成矿作用。主要形成伟晶岩型、“岩体型”稀有稀土矿床。之后所分泌出来的含矿气—水溶液形成矿床的作用, 称为岩浆期后热液成矿作用。岩浆期后热液作用主要有充填和交代两种方式, 气液交代产生的云英岩化、钠长石化可形成稀有和稀土矿床。
“岩体型”矿床: 包括前人所称的云英岩型、钠长岩型、花岗岩型等, 成矿温度大于 300 ~ 600℃。成矿地质体为白云母花岗岩、锂云母花岗岩类, 矿床产于岩体顶部或大岩体附近的小岩体中, 常发育碱性长石化、云英岩化等, 常含白云母、铁锂云母、电气石、钠闪石等, 以前多认为主要是广泛强烈交代的结果, 也曾称为“变花岗岩”, 实际上成矿作用中岩浆液态分异可能更占主导地位 , 因此是介于岩浆和气液之间的过渡阶段产物。该类矿床主要矿产为Nb、Ta、Li、Be、Rb、Zr、W、Sn 等稀有金属和稀土矿,有用金属元素多为 2 种以上。代表性矿床如江西宜春 414 钽锂矿、江西牛岭坳钽钇矿等, 江西洪水寨钨( 锡) 矿也是以云英岩化为主的矿床。由于在热液交代阶段常有热液充填相伴, 这类矿床也常发育部分热液脉状矿体( 矿化) 。因此这类矿床常见与高温热液脉型、夕卡岩型、伟晶岩型矿化的复合, 如广西栗木锡( —铌—钽) 矿、湖南柿竹园钨—锡—铋—钼多金属矿等。
伟晶岩型矿床: 残余岩浆阶段伟晶作用形成的矿床, 是稀有( Nb、Ta、Li、Be 等) 、稀土矿床的主要成矿类型, 还可形成水晶、云母、绿柱石等非金属矿床,以我国新疆阿尔泰地区为代表性产地, 典型矿床如可可托海 3# 脉等。关于伟晶作用的成因机制目前尚无定论, 多数人认为伟晶岩及伟晶岩矿床是由高挥发份岩浆在有利条件下经过缓慢、充分的结晶分异作用形成的, 即属于正岩浆阶段和岩浆期后热液阶段 的 过 渡 阶 段 ( 残 余 岩 浆 作 用 阶 段) ( 地 质 辞典 ) 。也有人认为伟晶岩及伟晶岩矿床是由已结晶的岩石在后期热液的作用下被交代、重结晶形成的 。矿床的形成可分为 3 个阶段: 后岩浆阶段( 600 ~ 800℃ ) 、气成阶段( 600 ~ 400℃ ) 、热水溶液阶段( 400℃ 以下) , 稀有金属矿化通常发生在 500 ~300℃ 之间, 成矿深度为 3 ~ 8 km 甚至更深。
3. 3. 3 接触交代作用
接触交代( 成矿) 作用是由于岩浆结晶晚期析出的大量挥发份和热液, 通过交代作用使接触带附近的侵入岩和围岩, 在岩性及化学成分上均发生变化的一种热液变质作用。接触交代形成的矿床称为接触交代型矿床, 具有工业意义的矿床主要是夕卡岩型矿床。严格来讲, 夕卡岩型矿床主成矿期是岩浆期后热液阶段, 因此应是一种岩浆期后热液矿床。
夕卡岩型矿床: 即产于火成岩体与碳酸盐类岩石或火山—沉积岩系接触带的接触交代矿床, 因含有大量夕卡岩矿物故称夕卡岩型矿床。矿体可产于火成岩体的内、外接触带中, 一般距接触带 200 ~400 m, 少数可达 1000 m 以上, 但基本上不超过热变质晕的范围。按矿床距离成矿地质体远近也分为 3类, 即岩体内部的碳酸盐岩捕虏体( 如湖北鸡冠嘴、铜录山铜金矿) 、内外接触带( 绝大部分矿床) 和地层中似层状矿化( 如安徽桃冲铁矿、安徽凤凰山铜矿田等) 。有关的矿产主要有 Fe、Cu、Pb、Zn、Mo、W、Sn、Be, 以及硼和水晶等。值得说明的是, 夕卡岩也可形成于其他地质作用中, 如大理岩地层的混合岩化、热水喷流岩经过后期变质形成的层状夕卡岩等。本节所称的夕卡岩型矿床专指那些与侵入岩体关系密切、接触交代形成的夕卡岩型矿床。另外, 夕卡岩型矿床是我国主要矿床类型之一, 多数矿床复合成因特征明显, 特别是与云英岩型( 如湖南柿竹园钨—锡—铋—钼矿) 、斑岩型( 如河南三道庄—南泥湖钼矿) 、热液脉型( 如西藏亚圭拉铅锌矿) 的复合非常普遍。按照成矿地质体( 侵入岩体) 的类型,该类矿床可分为 2 个系列: 与 I 型( 壳幔混源) 岩浆有关的铁—铜钼金—铅锌矿系列和与 S 型( 壳源为主) 岩浆有关的钨—锡—铍( —铅锌) 矿系列。
夕卡岩型铁矿的成矿地质体类型可分为 3 种,即以闪长 ( 玢) 岩为主 ( 大多数矿床) 、花岗闪长( 斑) 岩为主( 如江苏冶山) 和以花岗( 斑) 岩为主( 如四川泸沽) 。夕卡岩型铜( —钼—金) 矿, 除少数矿床( 如广西德保铜矿等) 外, 绝大部分矿床成矿地质体为中—浅成相的花岗闪长 ( 斑) 岩、石英闪长( 斑) 岩、闪长( 斑) 岩; 矿床中常发育斑岩型矿化, 岩体顶部可发育角砾岩型金( 或银) 矿化( 如湖北丰山、铜录山等矿床) 。独立的夕卡岩型金矿较少, 经常与斑岩型、角砾岩型矿化复合( 湖北鸡笼山、黑龙江老柞山) , 成矿地质体为闪长岩—花岗闪长岩—花岗岩岩系。夕卡岩型钼矿主要发育在花岗岩、石英二长岩等中酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接触带中, 除与铜共 /伴生外, 还常伴生有铅锌矿化 /矿体( 如辽宁杨家杖子) 、钨矿化( 河南南泥湖) ; 钼( 辉钼矿) 在矿石中可呈浸染状交代石榴子石和透辉石等夕卡岩矿物, 或呈薄膜状或细脉状充填在夕卡岩的破碎裂隙中。夕卡岩型铅锌矿床的成矿地质体以浅成中小侵入体为主, 亦有较深成的花岗岩类, 成矿地质体为小岩体时一般斑岩型复合特征明显; 矿体往往离开夕卡岩, 而产于石灰岩和白云岩中( 如湖南水口山康家湾、广西佛子冲等) 。
夕卡岩型钨矿也叫夕卡岩白钨矿, 如江西焦里、湖南瑶岗仙( 部分矿段) 。这类矿床形成于花岗岩类与碳酸盐类岩石的接触带及其附近, 一般距接触带不超过 700 ~ 1000 m, 矿体一般产在夕卡岩体中,似层状为主。夕卡岩型锡矿的成矿地质体一般为黑云母钾长花岗岩类, 独立的夕卡岩型锡矿较少, 常与Fe、Cu、Pb、Zn、W 等共( 伴) 生形成锡多金属矿床。夕卡岩型铍矿因含铍, 夕卡岩常具条纹构造, 又叫含铍夕卡岩矿床, 有时与钨、锡矿共生, 成矿地质体为花岗岩类, 一般为中小型岩株和岩瘤, 代表性矿床为湖南香花岭。
3. 3. 4 岩浆热液作用
在岩浆演化晚期( 残余岩浆作用阶段) 之后所分泌出来的含矿气—水溶液形成矿床的作用, 称为岩浆期后热液成矿作用。岩浆期后热液作用主要有充填和交代 2 种方式, 自然界绝大多数岩浆期后热液矿床为两种方式共同存在, 按成矿温度可分为高温、中温和低温热液作用。岩浆期后热液作用的成矿地质体多为中—酸性侵入岩, 按成矿地质体类型可将有关矿床分为 2 个系列, 即与 I 型岩浆( 壳幔混源) 有关的铜钼—铅锌—金矿系列和与 S 型岩浆( 壳源为主) 有关的钨—锡—铌钽矿系列。该类成矿作用形成的矿床类型和矿产种类最为复杂多样,常见矿床类型如下。
( 1) 斑岩型矿床: 即产于中—酸性浅成侵入体及其附近围岩中的细脉浸染状矿床, 具有面型蚀变和分带特征, 属中( 高) 温岩浆热液矿床的一类, 成矿温度范围较大, 可在 150 ~ 600℃ , 多数矿床在 150~ 350℃。该类型矿床以低品位、大吨位为特征, 主要产于汇聚板块边缘或后造山挤压—伸展转变的构造环境, 是 Cu、Mo 的主要成矿类型, 此外还产出有Au、W、Sn 等矿床类型, 从共 /伴生关系来看, 有从Au - Cu - Mo - W - Sn 相互过渡的趋势, 即金矿可伴生 Cu, 铜矿可伴生 Au 或 Mo, 钼矿为主时多伴生W 或 Pb、Zn, 钨矿可伴生 Mo、Sn, 锡矿可伴生 Cu、W、Mo 等。
斑岩型铜矿的成矿地质体一般为中酸性浅成岩( 花岗闪长斑岩、英安斑岩类, 也有闪长玢岩、石英闪长斑岩) , 一般均伴随钼矿化, 典型矿床如黑龙江多宝山、西藏驱龙等。斑岩铜矿外围如有碳酸盐地层可形成夕卡岩型矿化。独立的斑岩金矿很少, 一般伴生 Cu 形成富金斑岩矿床( 如西藏雄村) , 或在夕卡岩型、隐爆角砾岩型金矿中发育斑岩型金矿体。斑岩型钼矿的成矿地质体, 较斑岩铜矿更加偏酸性,且多为浅成—超浅成的石英斑岩、流纹斑岩、花岗斑岩类, 以陕西金堆城、西藏沙让为代表。常发育隐爆角砾岩( 如内蒙车户沟、河南鱼池岭等) , 可伴有热液脉型钼矿( 如辽宁兰家沟等) 。斑岩型钨矿的成矿地质体为中酸性的花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩、花岗斑岩、二云母花岗岩等, 以江西阳储岭为代表,这类斑岩钨矿可出现隐爆角砾岩, 可有“岩体型”、热液脉型矿化复合( 如大湖塘) 。斑岩型锡矿以广东银岩为代表, 成矿地质体为花岗斑岩, 可与热液( 石英) 脉型复合, 矿床除 Sn 外, 早期还形成了 W、Mo、Bi 组合。
( 2) 高( 中) 温热液脉型矿床: 由岩浆高温气水溶液形成、以交代充填为主的矿床, 成矿温度一般在300 ~ 500℃ 附近, 晚期阶段可低于 300℃。矿床深度范围变化很大( 可在 1 ~ 9 km) , 一般在 3 ~ 4 km,成矿地质体一般为酸性的黑云母花岗岩、二云母花岗岩、白云母花岗岩, 矿床常产在岩体的内外接触带及其附近浅变质岩内。这类矿床常与高温热液交代型矿床复合产出, 主要矿产有 W、Sn、Mo, 以及 Be、Bi、Fe、Nb、Ta 等。
热液脉型钨矿是最具代表性的高( 中) 温热液脉型矿床, 也称黑钨矿—石英脉型, 典型矿床多, 研究程度高, 空间上具有“五层楼”结构, 如广东瑶岭、石人嶂矿床等; 该类钨矿可共 /伴生多种元素, 如Nb、Ta( 江西大吉山) 、Be、Sn( 江西西华山) 、Bi( 江西盘古山) 、Fe、Mn ( 江西画眉坑) 、Au ( 江西岿美山) 、Mo( 湖南瑶岗仙) , 等等; 矿床除热液脉型之外,还常发育云英岩型( 如江西大吉山等) 、夕卡岩型白钨矿( 如湖南瑶岗仙等) , 甚至花岗伟晶岩型( 如广东淘锡坑) 矿化。热液脉型锡矿也是重要类型之一, 但独立锡矿少见, 广西珊瑚锡矿中共生钨矿, 亦具有典型“五层楼”模式。
( 3) 中低温热液脉型矿床: 由中—低温岩浆热液形成的矿床, 成矿温度多在 110 ~ 320℃ 之间, 形成的深度变化较大, 一般为 1. 5 ~ 3 km 左右, 矿体形态以脉状、似层状( 顺层脉状) 为主, 矿床多发育线型蚀变, 受断裂构造控制明显, 成矿以热液充填—热液交代为主。该类型矿产有 Pb、Zn、Au、Cu、Mo、Au等, 最主要的有金矿和铅锌( 银) 矿两类。
热液脉型铅锌( 银) 矿床均以热液充填为主, 矿床多产于非碳酸盐岩 ( 早期岩浆岩、地层、或变质岩) 中, 主要成矿元素为 Pb、Zn, 伴生 Ag( 较高) , 有时含 Cu, 典型矿床如内蒙古拜仁达坝、孟恩陶勒盖等; 成矿主要与花岗岩类侵入体有关, 成矿温度可在160 ~ 360℃ ( 如内蒙古拜仁达坝) 。热液脉型金矿的成矿地质体一般为中酸性侵入岩, 亦有偏中性的闪长岩类( 如辽宁五龙) 、偏碱性的碱性正长岩类( 如河北东平) ; 成矿温度范围较大, 一般在 110 ~320℃ , 个别金矿可高于 350℃ ( 如吉林海沟) ; 成矿作用可分为热液充填( 交代) 、热液交代( 充填) , 以及二者的复合; 热液充填为主的矿床又称为石英脉型, 如山东玲珑等, 热液交代为主的矿床又称为蚀变岩型, 如山东的三山岛等。这类矿床有用元素主要为单一 Au, 可伴生少量 Cu、Pb、Zn、Ag 等, 但多无利用价值。
3. 3. 5 远成热液作用
远成热液矿床原指距离火成岩体很远的低温热液矿床, 也可称远温热液矿床。本文远成热液成矿作用主要指那些与岩浆活动关系不明确、具有层控特征的 Au、Sb、Hg、W 等低温热液成矿作用, 这类矿床周围广大区域内无岩浆活动现象, 矿床与火成岩的联系不明确; 还包括成矿地质体不确定的热液型铀矿。
后生热液型铀矿床: 也称为硬岩型铀矿, 包括前人所称的花岗岩型铀矿、碳硅泥岩型铀矿和部分火山岩型铀矿, 但含义不同, 成矿时代与赋矿围岩存在较大的时差( 多达 30 Ma 以上) , 无确切的成矿地质体, 赋矿围岩主要有中粗粒的黑云母花岗岩、陆相酸性—中酸性和碱性火山岩, 以及碳、硅、泥质的沉积岩; 矿床主要以脉状产出, 兼有热液交代和热液充填, 常发育红长石化和碱质交代, 成矿温度较低,可在 120 ~ 250℃ , 成岩成矿时差较大, 以广东棉花坑、陕西蓝田 401、江西相山等铀矿为代表。
类卡林型金矿床: 卡林型金矿系指容矿围岩为沉积岩, 金为微细粒浸染状分布的矿床, 常发育 As、Sb、Hg 等共生组合, 一般具有低品位、大规模特征。本文类卡林型指具有上述某些特征的后生低温热液的层控型金矿床, 矿床一般受断裂和岩性的双重控制, 典型矿床如广西戈塘、贵州水银洞等。这类矿床以前认为与岩浆岩没有确定的成因联系, 但许多矿床显示有岩浆活动参与( 包括提供热源或部分岩浆热液) , 近年来趋于认为矿床的形成与( 深部) 岩浆热液活动有直接关系, 可存在一些过渡或复合 /叠加类型的矿床, 如甘肃格尔珂金矿属于低温热液层控型与岩浆中—低温热液脉型的过渡类型, 有些甚至可形成夕卡岩型矿体, 如四川阿西。
低温热液层控型汞、锑、金矿床: 系指成矿热液为后生低温热液的层控型汞、锑、金矿床, 矿床一般受断裂和岩性的双重控制, 赋矿围岩一般为碳酸盐岩及细碎屑岩, 与岩浆岩关系不明确。典型矿床实例有贵州万山汞矿、湖南锡矿山锑矿等, 部分可能与岩浆热液有一定关系, 如湖南滓溪锑—金—钨矿和湖南沃溪金—锑矿。
3. 4 变质( 成矿) 地质作用
变质成矿作用是指变质作用过程中有用矿物形成或集中的作用。包括在一定温度和压力条件下的重结晶作用、重组合作用、变质热液的作用等。变质成矿作用形成的矿床称为变质矿床, 变质矿床又有“变成矿床”和“受变质矿床”之分。根据变质矿床形成时的地质环境和条件, 变质成矿作用主要包括区域变质成矿作用和混合岩化成矿作用。
3. 4. 1 区域变质作用
即在区域变质过程中的成矿作用。区域变质形成的矿床与正常沉积作用( 包括海相沉积) 形成的矿床之间的界限在实际中较难界定, 本节所指这类矿床, 是指那些在重结晶和重组合之前不具备工业价值, 或者在变质过程中改变或增加了工业用途, 或者明显提高了矿床规模的区域变质矿床。区域变质作用主要形成沉积变质型的铁、锰、磷、石墨、黄铁矿等矿床, 以及与原基性杂岩有关的区域变质型金红石矿等。我国这类矿床均产于前寒武纪。
沉积变质型矿床: 是由沉积作用或火山沉积作用形成的铁、锰、磷、黄铁矿等含矿地层, 经受区域变质作用而发生变质的矿床。在区域变质作用中, 成矿物质受温度、压力、岩浆作用, 热液作用以及构造作用的影响, 发生脱水作用、重结晶作用、还原作用、交代作用及活化转移等作用, 使其矿物成分, 矿石的结构、构造以及矿体形态和产状都发生不同程度的变化。
沉积变质型铁矿的成矿地质体是富含条带状磁铁石英岩的火山—沉积变质岩系( 即 BIF 建造) , 因此该类矿床应属于“受变质矿床”类, 在变质成矿之前就有“矿胚”形成。研究表明, 这类矿床的富铁矿的形成均有区域变质热液作用参与, 变质程度在绿片岩相—麻粒岩相。典型矿床如辽宁弓长岭、河北迁安等。沉积变质型磷矿与沉积变质型铁矿相似,成矿地质体是含磷块岩层的火山—沉积变质岩系,该类矿床也属于“受变质矿床”类。如江苏锦屏、新浦等。沉积变质型石墨矿的原岩是富碳浅海相沉积—变质岩系, 石墨矿体中的碳质来源于生物有机质碳, 属于典型的“变成矿床”, 变质相一般为高角闪岩相—麻粒岩相。典型矿床如黑龙江光义和湖北金昌。
3. 4. 2 混合岩化作用
混合岩化包括区域混合岩化和边缘混合岩化,混合岩化成矿作用是与混合岩化有关的成矿作用。与成矿有关的多为区域混合岩化作用, 即在区域变质作用的进一步发展阶段, 使变质岩向混合岩浆( 熔浆) 转化并形成混合岩的一种作用, 可能有两种方式: 一是在区域变质作用的基础上, 由于地壳内部热流的继续升高, 可使一部分固态岩石发生选择性重熔( 溶) , 形成重熔( 溶) 岩浆, 并与已变质的岩石发生混合岩化作用; 另一种方式是由于地壳深部上升的热液( 或岩汁) , 与已变质的岩石发生交代作用, 形成一部分熔( 溶) 浆。混合岩化作用主要形成混合岩化型铁、铀、硼等矿床, 这类矿床在区域上总是与区域变质型矿床相伴。
混合岩化型矿床: 指混合岩化作用形成的矿床。包括在混合岩化过程中, 由于各种交代作用, 使原岩中的某些组分发生迁移、富集而形成的矿床, 或使原有矿床的矿石品位增高而形成新矿床。该类矿床如辽宁连山关铀矿、辽宁后仙峪硼矿、辽宁翁泉沟硼镁铁矿, 辽宁弓长岭铁矿的富矿段也属于这类矿床。混合岩化型矿床的成矿作用主要是混合岩化热液作用, 可形成早期( 主期) 的原地交代型和伟晶岩型( 花岗岩型) 矿床, 以及中—晚期的热液( 充填) 型矿床。前者如连山关铀矿, 后者如弓长岭铁矿。
3. 5 大型变形( 成矿) 地质作用
大型变形地质作用指与地质块体的结合带、变形变质构造带、区域性深大断裂带等有关的成矿作用, 与之有关矿床的成矿地质体应该是具一定规模( 多在上百千米以上尺度) 的大型变形构造, 可切割沉积岩、火山岩、侵入岩和变质岩或它们的复合部。变形成矿地质作用即与大型变形地质作用有关的成矿作用, 根据实际类型实例又可分为韧性剪切带类成矿作用和变质核杂岩类成矿作用。
3. 5. 1 剪切带作用
剪切带是发育在地壳内部的一种狭长的板状、席状、面状或曲面状的由高应变岩石组成的构造带,即一条线性高应变带。与剪切带相关的或发育在剪切带中的成矿作用可称为剪切带成矿作用。根据不同构造层次、岩石变形特征, 一般分为脆性、韧性剪切带两个端员类型以及二者之间的过渡类型脆—韧性剪切带 3 种类型。
剪切带型( 金) 矿床: 即剪切带成矿作用所形成的矿床, 一般为金矿床。该类型金矿在国内可被称为韧性剪切带型金矿、剪切带型金矿、脆—韧性剪切带型金矿或含金剪切带型金矿等。事实上, 这类矿床的成矿作用不仅与韧性剪切有关, 更与其后的脆—韧性剪切或脆性剪切有关。大型( 一级) 剪切带的长度常为大于 100 km 切穿地壳的区域性大型构造带, 而剪切带型金矿则具体产于其派生的二级剪切带( 长度 1 ~ 10 km 的壳内构造带) 中。剪切带型金矿的矿化类型主要有蚀变糜棱岩型、破碎蚀变岩型和石英脉型, 多数矿床可同时发育 3 类矿化, 如吉林夹皮沟、江西金山、新疆多纳拉萨依等。该类矿床以独立金矿为主, 其他元素不具有工业意义。矿床的物质来源多具有深部来源性质, 成矿流体为变质热液, 但有些矿区常发育岩浆岩( 如夹皮沟、多拉纳萨依等) , 因而也常有岩浆热液、变质热液等成因争议。
3. 5. 2 变质核杂岩作用
变质核杂岩( MCC) “是一组近圆形或椭圆形由强烈变形的变质岩和深成岩组成的分散孤立的穹形隆起, 上覆以拆离断层分隔并远距离滑移的未变质盖层” 。一般可将变质核杂岩体划分为变质—岩浆杂岩核、变质滑脱带、滑脱断层和盖层等 4 个构造层次。目前国内识别出小秦岭、崤山、熊耳山、江浪、鹊山等含矿的变质核杂岩。由变质核杂岩构造( 包括穹形隆起、剥 /拆离断层形成、岩浆底侵等) 所产生的成矿作用可称为变质核杂岩成矿作用。矿床的形成与变质核杂岩具有直接关系, 成矿流体也具有明显的变质流体性质, 矿床在变质核杂岩构造中主要产于次一级剥 /拆离断层中, 有关矿产主要有 Au、Ag、Cu、Pb、Zn 等。
变质核杂岩型铜、金矿床: 本文特指那些产于变质—岩浆杂岩核之上次一级剥 /拆离断层中的矿床,可位于变质核杂岩结构的变质滑脱带、滑脱断层和盖层中( 三者常发育于同一矿区) , 矿床成矿深度小, 矿体就位浅。这类金矿床因构造控矿明显而与剪切带型金矿具有相似的成矿特征。代表性矿床主要有四川里伍铜矿、河南崤山金矿等。如四川里伍铜矿产于江浪变质核杂岩, 铜矿矿体严格受伸展前脆韧性构造控制, 成矿流体具有岩浆水和变质水特征, 成矿年代与核杂岩花岗岩一致( 燕山期) 而与赋矿地层里伍群( 元古宙) 明显不同, 是典型的变质核杂岩型矿床。
4 结语
矿床学研究的最终目的归根到底是为找矿预测服务。本文建议的分类方案, 目的在于提出一种矿床分类与找矿预测相结合的研究思路。随着经济发展的需求改变和研究工作的不断深入, 某些矿种和矿床类型的重要程度会有所转换, 具体的成因类型归属也必然会有所调整和修改、完善。本文主要从找矿预测角度较系统梳理了我国常见的( 金属) 矿床类型, 讨论了矿床类型与成矿地质作用和成矿地质体的关系。应该说无论从矿床的主要类型, 还是矿床类型本身特征的总结都是初步和不全面的, 远不能涵盖我国所有的矿床类型及特点; 更由于作者的学术水平所限, 肯定存在不少错误和不当之处, 还请同行们批评指正!
原文详见:王玉往,叶天竺,王京彬,等.我国主要成矿地质作用及常见矿床类型[J].矿产勘查,2014,5(02):111-123.
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