区域成矿学PPT课件-区域构造与成矿.ppt

第六讲 区域构造与成矿,构造运动常能诱发和控制沉积、岩浆、变质和流体作用的类型，以及改变区域地球物理场和地球化学场的特征其动力学条件包括板块离散与俯冲速率、构造应力的拉张、挤压及其速率，以及俯冲、底辟和垫托作用(underplating)等造成的动力学因素直接或间接地影响区域成岩、成矿的环境和作用过程。,一、大型构造特征及控矿意义（一）大型构造的特征地质构造的空间尺度很广阔，一般将那些贯通地壳，可影响上地慢的构造称为大型和巨型构造，其长度在100-1000 km或更长，深度可达几十公里到上百公里。如与伸展构造有关的裂谷、拗拉槽、大型同生断层、盆岭构造、变质核杂岩构造等；与挤压构造有关的大型逆冲断层、大型推覆构造、构造混杂岩带等；与地壳水平剪切变形有关的转换断层、大型走滑断层等。,同造山过程的大规模成矿作用,这些大型构造常具有下列的地质特征（翟裕生等，1996）。大型构造的表现形式为地质构造单元其形成和演化控制着相关的沉积、岩浆、变质、流体等作用。大型构造的具体表现形式通常是构造-岩浆带、构造-沉积盆地带、构造-变质带或构造-蚀变岩带。,布格重力异常,大型构造通常不是单一的构造形迹，而是多种低序次构造的有机组合，常表现为不同级别、不同形式的构造要素组成的一个构造系统。如隐伏于沉积盖层之下的基底断裂，在地表常不表现为一条贯通性断层，而是一套次级断层和褶皱的组合或断层与沉积盆地的组合。,全国沉积盆地分布,大型构造通常有长期活动历史（长寿的），可经历不同时代、不同层次、不同应力体制和不同强度的变形，造成不同期次的构造活动产物的叠加，造成其内部结构的复杂性。大型构造的贯通性。大型构造有相当的深度，它贯通地壳不同圈层，甚至可达上地幔和软流圈，有的就是不同圈层的转换带，如一些区域的莫霍面（带）的某些片段。因此，大型构造能促成、加剧各圈层、各地体和各构造层之间的物质、能量的交换，包括能沟通（连通）不同圈层内不同流体。因此，它能起着串联各圈层的作用，是壳慢物质循环和再循环的动力和基本条件。,玉龙斑岩Cu-Mo-Au成矿带（41-33Ma）,丽江-鹤庆斑岩型Cu-Mo-Au带（32-40Ma）,兰坪 Pb-Zn-Cu-Ag 成矿区（40-62Ma）,哀牢山Au 成矿带（23-38Ma）,高原东缘转换带与成矿作用,腾冲 Sn-稀有金属成矿区（50-60Ma）,碰撞岩浆,逆冲流体,走滑剪切,大型构造、深部构造是沟通地球不同圈层相互作用，特别是壳、慢相互作用的基本纽带（枢纽），也是决定区域的地质构造格局，并导致各种成矿物质迁移、富集到定位成矿的主要制约条件。,（二）大型构造的控矿意义,幔源成矿型,含矿元素在上地慢局部富集，通过深切地壳而达地幔的大型断裂或影响到地幔热柱状态的其它大型构造，使含矿元素与慢源岩浆或流体物质一起到达地壳表层直接成矿或作为其后改造成矿的物质来源。大型构造以其规模大、贯通性好而直接作为成矿的通道和储矿场所。如克拉通深断裂控制的层状火成杂岩体有关的铬、镍、铂矿床。加拿大肖德贝里铜、镍矿可以说是一个由大型撞击构造诱发幔源侵入体上升而形成的超大型矿床。中国的攀枝花钒钦磁铁矿区也可以认为是慢源热活动及晚古生代的裂谷作用的直接结果。,秦祁昆成矿域I2 祁连成矿省-北祁连III34 南祁连III35,形成大型、超大型矿床,大型构造活动的长期性、脉动性和继承性，有利于维持一个足够长的古地热异常场、稳定的热液对流系统、稳定的地球化学障和稳定的成矿环境。大型构造的多期活动和不同层次的叠加，有利于成矿物质的反复叠加富集，汇聚在同一有限空间而形成大型、超大型矿床。如湘南地区许多矿床受北北东向茶陵一临武深断裂带所控制，该断裂在早期控制晚古生代(D-P)的沉积相，中生代又控制印支期和燕山期的花岗岩类活动直到与红盆有关的热水系统持续活动达100 Ma以上。,以柿竹园超大型钨多金属矿床为例，与其成矿密切相关的千里山花岗岩，从斑状黑云母花岗岩到等粒黑云母花岗岩再到花岗斑岩，其年龄值从172Ma到63 Ma，持续达110 Ma（王昌烈等，1987）。,大型构造对矿床的形成有重要的控制作用。如果大型构造与丰富的矿源、流体和有利的岩石、物化条件相匹配，则有可能形成超大型矿床和矿床富集区。,胶东地质构造图,两种不同背景的斑岩铜矿带,青藏高原碰撞造山带与斑岩铜矿,玉龙斑岩铜矿,冈底斯斑岩铜矿带,斑岩铜金矿带,玉龙铜矿；呷村银矿；兰坪铅锌矿均为超大型矿床,呷村银矿,二、大型构造类型与成矿,大型构造可按其所反映的地壳变形场分为五大类端员：即反映地壳水平运动的伸展、收缩和走滑；反映垂向调整的隆升和沉降，其间可以有各种过渡或转换形式。,上述大型构造的各种类型都对矿床的形成和分布有不同程度的控制作用（包括直接的和间接的），具翟裕生院士初步的统计材料。以中国的71个金属矿床和世界的89个金属矿床共160个矿床（都是大型或巨型矿床）为例，分析它们所在的大型构造，结果如下（表4-2)。,大型构造及有关大型矿床数量,不同的构造类型由于其不同的动力学机制，处于不同的地质背景，有关的岩石建造、流体性质很有差异，影响到不同的成矿方式，因此，不同构造类型常有其密切相关的成矿系统,三、古陆边缘构造一成矿系统,古陆边缘在漫长的地史演化中，一般都经历了多种构造格局的演变，包括多次“开”、“合”作用过程。按照古陆边缘的构造动力学特征，可划分为离散型、会聚型和转换型等三类基本的大陆边缘系统(B.C.Burchfiel，1980)。,（一）离散型陆缘构造一成矿系统,典型构造形式：大陆边缘裂谷、裂陷槽和坳拉谷-裂谷带地球动力学形式：地壳拉张减薄裂解地球动力学环境：很高的地热流-强烈的岩浆活动；强烈的热液活动物质运动过程：深源和表生物质大规模汇集的构造环境-软流圈物质上涌，向岩石圈浅部和地表运移和汇集；同时，陆源长期风化产物也向大幅度沉降的槽谷内堆积,成矿堆积环境：封闭好的局部坳陷则可保持矿质的不被流失和持续堆积；裂谷盆地后期的沉积层又可覆盖已成的矿层，起到屏蔽保护作用主要矿床类型：SEDEX型、VMS型、镁铁质一超镁铁质岩中的铜、镍、铂以及沉积型铁、锰、磷、铝等矿床类型典型矿床实例：华北陆块北缘狼山一渣尔泰山中元古代裂谷和扬子陆块北缘南秦岭裂陷槽中典型矿床（东升庙、霍各乞、厂坝等）,同生断层多级控矿,与伸展构造有关的SEDEX成矿系统简介：,(1）成矿海盆属于被动大陆边缘伸展构造环境下的槽型断陷盆地（裂谷、裂陷槽、大型台沟等）。矿化集中在它们的局部次级海底洼地中，这些洼地封闭性好，沉积不补偿，有机质含量高，还原性好，是成矿的良好化学封闭。,(2)含矿建造为陆源碎屑岩一碳酸盐岩建造和类复理石建造。在东升庙等矿床中还发现“双峰式”火山岩夹层，说明其确属张性裂谷环境，在成矿过程中有明显的、间歇性的海底火山喷发，矿床的形成与海底火山活动有关。这也说明被动陆缘也发育有火山活动。,（3）同沉积构造体系完整且长期活动，同沉积构造包括同生断层、生长背斜、滑塌构造、同生角砾岩等，它们既是裂谷等构造的组成因素，又是沟通矿源场、中介演化场和储矿场的纽带，为含矿热水的运移提供了通道和场地。不同尺度的同生断层对成矿意义不同：区域型同生断裂控制岩相古地理特征，以及热水沉积岩及矿带的延伸，次级同生断裂与主干同生断层交汇处控制矿田的产生；而三、四级同生断层控制矿床、矿体的就位，形成了同生断层构造多级控矿的清楚图像，有一定的普遍意义。,(4)具备长期存在的地热异常场，有较完整的热事件演化史，它来源于上涌的岩浆或热流体，其根源可能为上升的地慢热柱。这个强大的热场足以促成和保持长期稳定存在的热水对流系统，是形成大型、超大型热水沉积矿床的一个重要条件。含矿地层中的火山岩夹层、以硫化物矿石为代表的热液矿物、各种火成岩脉、热变质角岩类以及硅质岩、钠长岩等热水沉积岩的产出，都是区域构造-热事件的记录。,(5)发育完整的热水对流系统和稳定持续的热水沉积作用是形成SEDEX矿床的先决条件。近年的研究表明，热水沉积是一种相当普遍的成矿作用。热水沉积的规模大、持续时间长、热水中成矿元素含量高、热水作用集中于同生断层和次级局部洼地等则是形成金属巨量富集的基本因素，而热水沸腾、水爆、同生角砾化和硅化交代等对促进热水中矿质沉淀有重要作用。,(6)高丰度成矿元素的矿源层的存在是热水成矿的前提，裂谷等构造中下伏沉积柱和变质岩基底均可作为矿源层。矿源层中的成矿元素本底值高固然必要，但更重要的是成矿元素的赋存状态及其被活化、汲出所需的能量大小。在具备高热流值和大量流体（包括热卤水）作用的条件下，其影响范围内岩石中的多种元素(Cu,Pb,Zn,Fe.)是容易被活化析出的。硅铝质陆壳长期剥蚀风化产物中的铅、锌等物质进入海盆中，也是矿质来源的一个组成部分。,(7)当裂谷等构造发展到终结阶段，由伸展状态转变为挤压状态时，盆地逐渐闭合进而发展到褶皱隆升造山，经历了盆山转换过程。原来的硫化物矿层被卷入造山带，经历了热动变质、晚期变形等，矿体的形态、产状、组成和品位等发生了一系列的变化，包括叠加成矿和改造成矿等作用，这些后继的地质作用有可能使原热水沉积成的汞、锑、金、银矿化层等再富集成为矿床。,总起来看，陆缘伸展构造中的成矿特征是热水成矿系统占重要地位，矿化成区域性带状分布，延长可达数百公里；在成矿带中，大、中、小型矿床星罗棋布，有些成等距分布；矿化的水平分带性较明显，成矿物质的集约度很高，聚矿能力强，矿石储量大，大型和超大型矿床常有产出。,已知这类成矿系统在全球范围内主要发生在元古宙和泥盆纪，成矿时代处在古大陆演化过程的破裂晚期向聚合初期的构造转变阶段，据认为这是有一定的全球背景的。,（二）会聚型陆缘构造一成矿系统,俯冲带成矿系统典型构造形式：沟-湖-盆；双变质带地球动力学形式：洋壳俯冲削减地球动力学环境：很高的地热流-强烈的岩浆活动；强烈的热液活动物质运动过程：洋壳中富含水和金属的沉积物被带入俯冲带深处，经加热局部熔融，形成以钙碱性成分为主的岩浆岩及热液系统，沿深断裂进入地壳浅部或喷出地表，,成矿堆积环境：使慢源和壳源的成矿物质在岛弧区和弧后盆地的局部地段富集主要矿床类型：铜、金、银、锌、钼、锡、钨等为主要成矿金属，矿床类型有斑岩型、黑矿型、浅成低温热液型、火山热液型、接触交代型、热泉型等，其中占目前世界的产量一半以上的斑岩铜矿就产于岩浆弧中。典型矿床实例：中国华北陆块西南缘的白银厂矿田是新元古代一早加里东沟弧盆体系成矿的一个代表，为VMS型铜、铅、锌、金、银成矿系统。与之可对比的有华北陆块北缘中新元古代活动陆缘的白乃庙铜、钼、金成矿系统,（据J.Kutina，1996）,（据J.Kutina，1996）显示地幔对流、深部构造薄弱带和侵入一火山中心源区及伴生的金属矿床（图中为黑点）,主要成矿系统：狼山一渣尔泰山铜一铅一锌一硫成矿系统；白云鄂博稀土一铁一铌成矿系统；白乃庙铜一金钼成矿系统；辽一吉铁、镁、硼、铅、铅成矿系统；龙首山镍一铜一铂成矿系统；白银厂铜一铅一锌一银成矿系统；中条山铜成矿系统，熊耳山金成矿系统；郯一庐断裂带金一铜一钼一铁成矿系统（中生代陆缘内侧）,陆-陆碰撞型构造一成矿系统典型构造形式：构造混杂岩、大型推覆构造、大型逆冲断层、以至隆升造山、岩层变质、局部地壳重熔及同构造期火成岩类侵位地球动力学形式：挤压收缩动力条件下，两个分开的陆块相向运动，直到碰撞对接造山,碰撞型斑岩铜矿与构造控制(冈底斯带),斑岩型Cu-Mo,热液脉型Ag-Pb,E,W,碰撞与成矿,侯增谦,藏北和藏南碰撞间歇期滑脱带或拆离带锑金矿化,地球动力学环境：很高的地热流-强烈的岩浆活动；强烈的热液活动物质运动过程：对原有地壳的活化和改造，大规模的构造岩浆活动使大陆物质经过重组，提供了有用物质重新运动和富集 成矿堆积环境：大规模的构造-岩浆活动导致热液成矿作用和变质成矿作用，以岩浆热液成矿系统为主,主要矿床类型：岩浆热液型W,Sn,Mo,Cu,Ag,Au,Sb等矿床典型矿床实例：在中元古代早期（1800-1600 Ma），华北陆块北缘为离散型陆缘，形成狼山一渣尔泰山裂谷和白云鄂博裂陷槽。到中元古代后期（1600-1000Ma），相邻的古亚洲洋板块南缘开始向华北陆块北缘削减，白乃庙岛弧拼贴在华北板块北缘上，并造成了上述二裂谷（裂陷槽）的褶皱回返。,OF,到新元古代（1000-600 Ma）时，随着大洋板块消减的加剧，西伯利亚地块与华北陆块北缘拼合，分散在古洋中的地块夹持其中，代表洋壳残片的温都尔群上冲到华北陆块北缘上。在此碰撞造山过程中，伴有沉积变质型铁矿、蛇绿岩型铬矿床的形成。碰撞期和碰撞后花岗岩也大量生成。,华北陆块南缘，在南秦岭区晚古生代(350 Ma)开始的陆一陆碰撞（华北陆块与扬子陆块），造成地层挤压褶皱、变质隆起以及大规模碰撞型花岗岩类岩浆活动，使泥盆纪时海盆中形成的同生一准同生铅一锌矿层受到了后期的热动力改造，并使前泥盆系中矿源层中的金、汞、锑、铜等受到岩浆热液和或构造热液的叠加改造而形成微细浸染型金矿和层控热液型铜（金、铁、钼）矿床等。,华北陆块边缘前寒武纪构造一成矿系统简图,主要成矿系统：狼山一渣尔泰山铜一铅一锌一硫成矿系统；白云鄂博稀土一铁一铌成矿系统；白乃庙铜一金钼成矿系统；辽一吉铁、镁、硼、铅、铅成矿系统；龙首山镍一铜一铂成矿系统；白银厂铜一铅一锌一银成矿系统；中条山铜成矿系统，熊耳山金成矿系统；郯一庐断裂带金一铜一钼一铁成矿系统（中生代陆缘内侧）,（三）走滑型陆缘构造一成矿系统典型构造形式：大陆与大洋板块间或陆一陆间相对的水平运动，以走滑构造带相接，常形成宽的复杂的构造变形带-大型剪切带系统；拉分盆地地球动力学形式：规模巨大的走滑断层深切上地幔地球动力学环境：规模巨大的走滑断层深切上地幔，有明显的热动力异常，伴有普遍的流体运动，可诱发岩石圈不同壳层物质的熔融，造成花岗岩类、煌斑岩类的上侵，并常伴有铜、金等成矿作用,玉龙斑岩铜矿带岩浆侵位：55-33 Ma(38Ma)成矿年龄：40-36 Ma(Re/Os)岩浆源区：加厚地壳+软流圈物质成矿环境：碰撞造山环境；大规模走滑断裂系统；应力突然释放,金顶,白洋厂,金满,三山,河西,兰坪大型复合盆地,成矿时限：古新世以来成矿类型：热液型为主，金属组合：壳源+幔源金属组合成矿特征：流体大规模混合；碱性岩浆岩贡献；,薛春纪等,碰撞与成矿,侯增谦,物质运动过程：对原有地壳的活化和改造，大规模的构造-岩浆活动和构造岩浆热液活动使大陆物质经过重组，提供了有用物质重新运动和富集成矿堆积环境：大规模走滑剪切导致的构造-岩浆活动及热液成矿作用和变质成矿作用，以复成热液成矿系统为主主要矿床类型：以热液型,Cu,Ag,Au,Sb等矿床；斑岩型同金矿,典型矿床实例：世界上著名的大型走滑断裂有圣安德列斯断裂系和郯-庐断裂系。圣安德列斯断裂系邻近太平洋板块和北美板块的边界，属右行走滑性质；郯-庐断裂系位于欧亚板块东缘与太平洋板块的毗邻地域，是左行走滑性质。这两个巨大走滑断层系自中生代以来有显著活动，水平位移量均在400-500 km，对区域的岩石圈结构和物质运动均有重大影响。与圣安德列斯断裂系有关的有新第三纪油田，和正在进行热卤水成矿的索尔顿海。而沿着郯-庐断裂系，中新生代火山活动频繁，发育与白垩纪富钾火山岩系（安粗岩系）有关的铜-金成矿系统。而晚白垩纪一老第三纪含油盆地与胶东等的绿岩带金矿床均与郯-庐断裂系的构造-岩浆-热动力背景密切相关。,类似的走滑断层系有发育在智利境内的近南北走向的右行走滑断层带，它位于东太平洋板块与南美板块的界限，是在白垩纪一第三纪发育的构造-岩浆-成矿带，形成著名的斑岩 成矿系统，有多个世界级铜矿床，成矿时间在4050 Ma，是环太平洋矿带中矿化最富集的地段之一。类似的情况有中国川、藏交界带的玉龙斑岩铜矿带及北北西-南南东向的走滑断层系统，以及西北地区的阿尔金走滑断层系。,兰坪盆地大型矿集区的成矿模型,印度板块向欧亚陆块推挤俯冲时，在其东西两侧地域就发生了走滑断层系，如东侧的红河断层就处在扬子陆块的西南缘，产出有哀牢山构造带的第三纪金矿系统。,地幔柱及其有关成矿系统,Spatial Evolution,High-Ti,Low-Ti,地幔柱及其有关成矿系统,全球大火成岩省分布图,地幔柱活动：来自苦橄岩的证据（1）,在空间上，除传统的峨眉山溢流玄武岩外，在松潘-甘孜、金平、百色等地区也发现有出露，扩大了LIP的分布范围（2）。在时间上，其岩浆活动的时间跨度在262-251 Ma之间。,峨眉山LIP的时空分布特征,2,1,4,3,6,10,5,9,11,8,7,262+/-3 Ma,251-253 Ma,254-256 Ma,259+/-3 Ma,257 Ma,地幔柱在大面积喷溢之前曾经历过公里级上隆过程,（3）,峨眉山玄武岩下覆茅口组灰岩柱状对比,峨眉山玄武岩下覆茅口组灰岩柱状对比,峨眉山玄武岩喷发之前扬子西部地壳有过快速的抬升,峨眉山地幔柱形成和演化模型图,在地幔柱区与峨眉山岩浆活动有关的三种类型矿床：铂钯矿床、钒钛磁铁矿床和铜镍硫化物矿床,（4）,峨眉山地幔柱区成矿系统模型图,