第十二章区域成矿研究

第十二章区域成矿研究

第一节区域成矿研究的发展

随着矿产发现和勘查资料的积累，地质学家注意到在各大陆都分布着一些以集中产出

某一种或几种矿床为特征的含矿地区。20世纪初以来，提出了成矿区域和成矿时代的概念，并对世界各地重要成矿区进行了综合研究。起初认识到很多重要金属成矿区内矿床的形成

与一定地质时代内强烈的地壳构造变动和岩浆活动有成因联系；到50年代中期，前苏联地质学家在开展区域矿产预测和找矿工作基础上提出了地壳活动带成矿规律的研究成果，

总结了这类地区从地槽到褶皱带发展的各个阶段中，与一定的构造环境、沉积建造和岩浆

活动有关形成一定类型矿床的矿床组合，而且这些类型的矿床组合常按一定的顺序产出的

规律性；之后，他们又对地壳稳定地区即地台和地盾内的成矿规律也按照相似的原则进行

了总结。

板块构造理论的提出为区域成矿研究提供了新的基础。矿床学家首先注意到在年代较

新的成矿地带中一些矿床的形成与大陆分裂扩张机制相伴发生。稍后，又把如斑岩型矿床、块状硫化物矿床等一些矿床的形成与板块边缘俯冲带构造和岩浆作用联系起来。研究成果的继续积累表明板块构造理论能够成功地解释板块边缘俯冲带及碰撞带构造演化中发育

的矿床，大陆内热点、裂堑和裂谷发展过程中形成的矿床以及大洋中脊地带及大洋盆地中

形成的各类矿床。到20世纪80年代初，一批关于矿床与板块构造关系的综合研究成果问

世，在Mitchell和Garson等人的著作中把几乎所有矿床类型产出的构造位置都放到一定的

板块构造背景中。板块构造这种关于全球构造的模式在近30年来为区域成矿研究提供了一个可以较为广泛使用的理论框架。

区域成矿近期研究中在多方面继续取得了进展。关于成矿时代最初是按照地质历史中

几次重要造山运动划分为前寒武纪、加里东、海西、中生代中晚期（燕山、金墨里）和新

生代（喜马拉雅或阿尔卑斯）几个成矿时代。20世纪70年代以来对地球早期历史研究认

识到太古宙和早元古代地壳的发育程度和特点决定了其成矿作用的特殊性。从显生宙以来发育典型板块构造并表现出与之有关的造山运动与成矿作用的旋回性。就整体而言，成矿

作用是随着地球和地壳各层圈的演化而表现出长期演化的。以前成矿区域研究一般只着重

分析岩浆作用或沉积作用等与成矿有关的某个单一地质条件，而且这种情况下只是把成矿区看作是一种成矿构造单元。现在研究成矿区带则是从区域地质发展历史探讨成矿作用的

时空域及其变化，板块构造为基础的成矿区带研究目的是揭示出板块构造各发展阶段中出

现的每种成矿有利构造背景和地质环境。成矿有利构造背景和地质环境也已成为建立矿床

成因模式首先考虑的条件之一。

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第十二章区域成矿研究

第二节成矿时代和地质历史中成矿作用的演化

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、七十年代中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12 - 1），如磷块岩、盐类矿床是从元古代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2500 Ma，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600 Ma，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12 - 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、

基础矿床学279

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。1700 Ma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，并且还出现了以前还未出现

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。早古生代中沉积物中有机碳增加，生物碎屑质碳酸盐岩、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。