矿床学14-成矿规律.ppt

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1、第十四章 控矿条件 和成矿规律,就空间而言，可以表现为在各种地质构造单元中的分布规律成矿区域；就时间而言，可以表现为在地史上的分布规律成矿时代；从成矿物质的聚集看，可以表现为各种矿床类型的形成以及有关矿床和矿种的共生规律成矿系列。,第一节 控矿条件,控矿条件有两层含意：控制矿床组合和矿床群体产出的区域地质背景和地球化学背景；在有利于成矿区域中使矿床定位的条件。,一、区域地球化学特征,元素在地壳中的分布是不均匀的，往往一些元素集中分布于这个区域，而另一些元素又集中于另一个区域，元素分布具有区域性特点，构成所谓的地球化学省。如我国华南的W，广西北部的Sn，澳大利亚西部的Au，美国西部的Cu，南非的

2、Cr、U、Au等十分集中，这些地区分别构成相应元素重要的成矿区(带)。,地壳中元素分布的不均匀性主要是由于上地幔化学成分的不均匀性所引起的。壳幔相互作用探讨矿质来源。,1构造背景对成矿的控制作用 大地构造背景是矿床形成最根本的控制因素，它决定了成矿物质来源、深度、元素种类、成矿类型及矿床时空分布等。,二、控矿构造条件,2构造对成矿的控制作用 区域性大型控矿构造：决定该区域地质构造基本格局，导致各类有关成矿物质大规模分异和富集，控制区域成矿区和成矿带的形成和分布。中、小型控矿构造：控制矿田、矿床、矿体的形态、产状和分布。,岩浆活动是内生矿床形成的重要因素，对于外生矿床，岩浆岩风化后可提供成矿物质

3、或形成风化壳型矿床。岩浆矿床 岩浆岩矿物组成和化学成分与成矿关系最为密切，成矿具有明显的专属性。热液矿床 岩浆岩成分、产状、规模、形态、侵位方式和岩浆物理化学性质等与成矿有一定关系。岩浆岩的另个重要作用是为成矿提供热源条件。深部异常热源(岩浆)的存在是形成热液矿床、热水喷流沉积矿床、部分沉积热液叠加改造矿床的重要条件。,三、控矿岩浆岩条件,在广阔的沉积盆地中通过沉积作用可形成煤、铁、锰、磷、盐类等矿床。不整合所代表的古侵蚀面，是聚集残余矿床和砂矿的有利部位。不同地质时期沉积环境和条件不同，可形成不同类型和规模的矿床：煤矿形成于晚古生代及之后的地层中；锰的成矿时代以前寒武纪和第三纪最为重要；铝土

4、矿的主要成矿时代是石炭-二叠纪、侏罗纪-白垩纪、第三纪和第四纪；铁矿主要产于前寒武纪地层中。,四、沉积条件,岩石物理化学性质对于成矿作用方式、矿化强度、矿体产状及矿床类等均有明显的控制作用。岩石物理性质方面，岩石的孔隙度、裂隙度、渗透性、抗压强度等对成矿均有影响；岩石化学性质方面，化学性质活泼的围岩可与矿液发生交代作用，形成矽卡岩型或其他交代矿床；在砂页岩中则形成脉状矿床；围岩成分有时对成矿有重要影响，例如硼矿床的形成与白云岩或白云质灰岩密切相关。由于镁是硼矿物的重要沉淀剂，可形成各种镁的硼酸盐。,五、岩性条件,强调：各种影响成矿的条件，往往是相互关联的，个矿床的形成往往是多种因素综合控制的结

5、果。对不同区域、不同矿种和不同类型的矿床，上述控矿条件的作用又不是等同的，一个矿床具有其特征的决定性条件。,地壳中的矿产在空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时代。,第二节 成矿规律,一、成矿区域与成矿时代,1.金属成矿省 在地壳特定的区域内产出异常多特定类型的矿床。发展趋势中加入了动态因素。成矿省的演化是热点。,(一)成矿区域,2成矿区域的划分 金属成矿省是矿床区域分布比较笼统的叫法。而成矿区域的范围大小不，往往可以划分出不同的级别。目前，人们一般

6、按空间规模，把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。,(1)、全球性成矿域 全球范围内存在3个重要的成矿域：斑岩型矿床、块状硫化物矿床、浅成低温热液矿床的广泛分布是3大巨型成矿域的共同之处。它们提供了贵金属与有色金属的重要来源。在理论上3大成矿域是研究板块构造与成矿关系的理想场所。,全球性成矿域斑岩型矿床、块状硫化物矿床、浅成低温热液矿床集中分布,环太平洋成矿域：整个成矿域又分为内、外两个带。在美洲，内带沿滨海断裂发育，以斑岩型铜(钼)矿、卡林型金矿、陆相火山岩型(浅成低温热液型)金矿的大量出现为特色；外带位于大陆部分，产铅、银及锡矿床等。在亚洲，内带沿岛弧分布，主要发

7、育第三纪安山岩及铜、金矿床，沿断裂带有镁铁质-超镁铁质侵人岩及铬、镍、铂矿床；外带范围较广，主要指大陆部分的中生代岩浆活动区域，以产钨、锡为特征，并发育铅、锌、金和铋等矿床。,全球性成矿域斑岩型矿床、块状硫化物矿床、浅成低温热液矿床集中分布,特提斯成矿域：该成矿域中成矿系统很发育，包括广泛发育的斑岩型铜、钼、金成矿系统，断陷盆地热卤水铅、锌、铜、银成矿系统，蛇绿混杂岩-剪切带金成矿系统和蛇绿岩套铬铁矿成矿系统等。,全球性成矿域斑岩型矿床、块状硫化物矿床、浅成低温热液矿床集中分布,中亚成矿域：中亚成矿域自中元古代即开始发育。白云鄂博稀土-铁-铌矿床形成于中元古代。成矿高潮发生于海西晚期，主要形成

8、大型斑岩铜矿床和陆相火山岩型低温热液金矿床。,(2)成矿区(带)：泛指大区域的成矿单元。(3)矿带：是最常见的区域性成矿单元。如长江中下游铁铜矿带、雅鲁藏布江铬矿带、秦岭铜铅锌多金属成矿带等。矿带之内还能分出若干成矿亚带，如长江中下游铁铜矿带中的宁芜铁亚带等。(4)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。,地球演化过程中，成矿作用与壳、幔相互作用及间歇性的地壳运动旋回密切相关，这就决定了成矿作用是不连续的。在不同的地史时期，成

9、矿作用的类型强度有很大的差异。,(二)成矿时代,1.成矿时代的划分 根据地质历史中成矿环境的变化和构造、岩浆、沉积活动的特征，可将全球成矿作用划分为5个主要成矿期：太古宙 古元古代 中、新元古代古生代 中、新生代。,(1)太古宙：这一时期的主要矿床有：绿岩带中的阿尔戈马型沉积铁矿床、铁锰矿床；与科马提岩有关的硫化镍矿床，如澳大利亚的卡姆巴尔达(Kambalda)，绿岩带中的金矿床；太古宙的块状硫化物矿床是以锌，铜为主，极少含铅，而金、银丰度高，如加拿大的诺兰达矿床；层状杂岩体中有关的铬铁矿。,（2）早元古代：主要矿床有：世界上苏必利尔湖型条带状含铁建造形成时期，形成了许多重要的铁矿床。与镁铁质

10、-超镁铁质杂岩体有关的铜镍硫化物矿床(如肖德贝里，16802000Ma)、层状杂岩体中的南非布什维尔德铬铁矿矿床(20501950Ma)。兰德金矿,(3)中、晚元古代：中元古代层状铜矿(如俄罗斯的乌多坎铜矿)；热水喷流沉积铅锌矿；热液铀矿(澳大利亚北部)部分层状锰矿(如印度中部)和金刚石矿床。我国铜镍硫化物矿床(如金川镍矿，1500Ma左右)、钒钛磁铁矿矿床(如大庙式钒钛磁铁矿)、白云鄂博超大型稀土-铁-铌矿床，北方的宣龙式铁矿、瓦房子锰矿。,(3)中、晚元古代：晚元古代层状铜矿(如中非铜矿带、赞比亚北部和扎 伊尔南部铜矿)少量热水喷流沉积铅锌矿；我国新元古代形成的矿产主要有南方磷矿(如湖北、

11、贵州)及一部分锰矿(如湘潭)。,(4)古生代：主要形成的矿床：块状硫化物矿床；部分密西西比河谷型铅锌矿沉积铁矿(美国上志留统)、黑色页岩中的铀钒矿床(瑞典南部寒武奥陶系)；与镁铁质超镁铁质杂岩有关的钛铁矿磁铁矿(俄罗斯)；黑钨矿(美国北卡罗来纳)和白钨矿(朝鲜)。我国东部重要的沉积矿床，如昆阳、襄阳式磷矿以及湘鄂西黑色页岩中的铀、钒、镍、钼矿床。在我国西部，形成大量内生矿床，如白银厂块状硫化物矿床(黄铁矿型铜矿)以及镜铁山式火山沉积变质铁矿床。,(4)古生代：主要形成的矿床：钾盐矿床(泥盆系、二叠系)；密西西比河谷型铅锌矿床(美国、东欧)块状硫化物矿床(西班牙、葡萄牙、俄罗斯的乌拉尔)沉积锰矿

12、(中哈萨克斯坦)；各种热液矿床和岩浆矿床；在我国晚古生代成矿特点：在东部以沉积矿床为主，如华北的山西式铁矿和巩县铝土矿，华南的宁乡式铁矿和遵义锰矿等。我国最主要的煤矿为南北方各省石炭二叠纪煤矿。内生矿床有四川力马河铜镍矿床。在我国西部则以内生矿床为主。,(5)中、新生代：矿床主要有：石油，如波斯湾；煤；主要的沉积锰矿床；与花岗岩有关的热液型钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、金等矿床；主要的斑岩型铜、钼矿床，世界上90以上的斑岩型矿床形成于180Ma之后；浅成低温热液型金、银、汞、锑矿床，绝大部分形成在三叠纪以后；与热水喷流有关的块状硫化物矿床,(5)中、新生代：我国的中、新生代成矿作用与世界相比，有

13、相似之处，但又有自己的特点，主要表现在东、西部成矿的差异上。西部地区印支期成矿作用比较发育，内生矿床主要有铁、铜、钴、镍、钨、锡、金、稀有金属、石棉、云母等，外生矿床有石膏、盐类、铜、锰，石油和油页岩等。东部地区燕山期成矿作用更为强烈，构成我国东部最重要的内生矿床成矿期。重要的外生矿床有第三纪的煤、石油和天然气，第三纪的盐类矿床和现代盐湖等。,2成矿的演化,全球成矿演化的总特点：(1)成矿物质由少到多：从地球古老时期到显生宙时期，成矿物质(元素及其化合物、矿种)数量在逐步增加。(2)矿床类型由简到繁：矿床成因类型从古到今由简到繁，数量在增加。(3)成矿频率由低到高：(4)聚矿能力由弱到强：,矿

14、床类型在时间上的演化(1)铁矿 沉积铁矿：即从阿尔戈马型条带含铁建造，苏比利尔型条带状含铁建造鲕状沉积铁矿湖沼相沉积铁矿。内生铁矿床：基鲁纳型铁矿钒钛磁铁矿(岩浆矿床)矽卡岩型铁矿。(2)铜矿 各地质时代都有块状硫化物型铜矿产出，元古代以层状铜矿和铜镍硫化物矿床为主，绝大部分斑岩铜矿和矽卡岩型铜矿是在中、新生代形成的。(3)镍矿 科马提岩有关的硫化物镍矿床铜镍硫化物矿床风化壳型硅酸镍矿。(4)锡矿 伟晶岩型层控型(少量)花岗岩有关的云英岩型和锡石硫化物型斑岩型锡矿。,(5)锰矿 与阿尔戈马型条带状含铁建造共生的锰矿沉积锰矿风化壳型锰矿。(6)铝土矿 一水型沉积铝土矿三水型和软水铝石型沉积铝土矿

15、风化壳型铝土矿。(7)金矿 绿岩带中的金矿金铀砾岩中温热液型金矿和层控型金矿火山岩地区浅成低温热液金银矿和砂金。(8)钨矿 层控白钨矿矽卡岩型钨矿与花岗岩有关的热液钨矿(云英岩型黑钨矿)。(9)锑、汞矿 层控型锑、汞矿热泉型汞、锑矿。(10)铅、锌矿 与火山作用有关的块状硫化物矿床中的锌矿沉积岩中喷流沉积矿床密西西比河型铅锌矿矽卡岩型、砂岩型铅锌矿。,(11)铀矿 金铀砾岩奥林匹克坝型铀矿和热液铀矿(元古代)黑色页岩系中铀矿砂岩铀钒矿床与火山作用有关的热液铀矿。(12)铌、钽、稀土矿 伟晶岩型、碳酸盐岩型层控型(白云鄂博式稀土铌铁矿床)与花岗岩有关热液型稀土、铌、钽矿床。(13)铍矿 伟晶岩型

16、与花尚岩有关的铍矿床(脉型、蚀变岩型、矽卡岩型)。(14)钼矿 伟晶岩型和层控型斑岩钼矽。,在一定的地质环境下一定类型的矿床及矿床组合常成群出现，并在较大范围内分布。这就要求现代矿床学家要充分注意对矿床群体及其相互关系进行必要的研究，在此基础上产生了成矿系列的概念。,二、成矿系列、成矿系统和矿床模式,1.成矿系列的概念,在一定地质环境中形成的，在时间上、空间上和成因上有密切联系的一组矿床类型的组合。,翟裕生(1996)划分了如下几类构造环境：稳定克拉通环境；大陆内部热点环境；大陆线性构造环境；大陆裂谷环境；陆陆碰撞带环境；岛弧和活动大陆边缘环境；被动大陆边缘和内陆盆地环境；洋脊和大洋盆地环境。

17、并指出在各种不同构造环境下有不同的成矿系列产出。,例如：在中、新生代岛弧或活动大陆边缘与中性-中酸性浅成火山侵入体-火山岩有关的斑岩型-浅成热液矿床成矿系列，包括斑岩型铜金(钼)矿床-浅成低温高硫化型金铜矿床-浅成低温低硫化型金银矿床成矿系列等。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。,2.成矿系统的概念,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”。,成

18、矿模式（或矿床模式）是现代矿床学中另一个重要的概念，是指在一定区域范围内的一定类型的矿床在成矿环境(成矿地质背景)和矿床特征上、成因上和勘查方法上的共性的总结。,3.成矿模式的概念,对一定类型的矿床在成矿地质环境和矿床地质特征上共性的总结，称为矿床的描述性模式，它包括以下几方面的内容(COX等，1986)：模式名称：即矿床类型名称。特征描述：用最简单的语言概括。,地质环境：包括岩石特征、地质时代、成矿环境、构造背景、伴生矿床类型等几方面的内容。矿床特征：包括矿物组合、矿石结构构造、蚀变、控矿条件、风化特征、地球化学标志等。,矿床成因模式是对一定类型的矿床在矿床成因(成矿物质来源、矿质迁移方式、

19、集中条件、形成过程、成因机制)上共性的总结，是对该类矿床成因的高度概括。矿床勘查模式是对一定区域范围内一定类型的矿床在勘查方案、实施要领等方面的高度概括。,模式的建立,起始于单个矿床，特别是典型矿床的描述性概括。与其他类似矿床对比，最终对同一类型矿床进行总结概括，从中概括和抽象出一些共同特征，内在规律。,三、层控矿床,层控矿床是指在一定的区域范围内受一定的地层层位控制的矿床。其形成和分布与一定的岩相或岩性有关；这类矿床不包括典型的沉积、岩浆、岩浆热液矿床。,1.概念,2.特点,（1）层控矿床通常兼有同生和后生两种特点；（2）矿源层的存在是层控矿床的主要特征；,（3）矿体常集中于某一特定岩性段中

20、，往往具有多层特点；（4）矿床产于一定地层层位中，具有“时控”特征；（5）矿床具有成群、成带展布的特征；（6）矿体形态大多与地层整合产出；（7）矿床与岩浆侵入体的关系不明显。（8）成矿物质来源常具有多元性，成矿作用比较复杂，成矿过程具有长期性和多期性。,(1)成矿物质来源 含矿的地层本身或其下部的岩石（矿源层）。,3.成矿作用机理,(2)成矿物质的初始富集 成矿物质的初始富集形成了矿源层或矿胚，进一步富集时才能成矿。成矿物质的初始富集主要有以下四种机制：同生沉积 水岩反应 地球化学障壁 生物或生物化学作用,(3)成矿物质的叠加改造作用 成矿物质的叠加改造作用是指对初始成矿物质富集层的活化、转移

21、、再改造、再富集作用。热液叠加改造作用 按热液性质，可进一步划分为加热天水、变质水和岩浆热液三种热液叠加改造作用。,变质叠加改造作用 这种叠加改造作用基本是等化学位的，尽管不能排斥流体参与对叠加改造过程的影响，但是，并没有发生大范围的元素带出、带入作用。,(1)太古代绿岩中的矿床组合(阿尔戈马型条带状铁矿、块状硫化物矿床、金矿、与科马提岩有关的硫化镍矿床)。(2)金铀砾岩(维特瓦特斯兰德型)。,四、板块构造及其与成矿关系,(一)板块内部的矿床,1.大洋盆地内部：锰结核矿床,2.大陆板块内部：,(3)与层状铁镁质超铁镁质杂岩体有关的铬铁矿、铂族元素矿床(布什维尔德型)、铜镍硫化物矿床(萨德伯利型

22、)。(4)克拉通型成煤盆地(俄罗斯西西伯利亚通古斯克煤田，面积达1000000km2)和油盆地(伊利诺伊)。(5)风化壳型铝土矿。(6)沉积铝土矿。(7)密西西比河铅锌矿和砂岩铀钒矿床。(8)砂矿床(东南亚的砂锡矿，砂金矿、金刚石砂矿、钛铁矿金红石锆石砂矿等)。(9)陆表海的矿床：沉积磷块岩；蒸发盐类矿床；鲕状沉积铁矿和沉积锰矿；含铀钒(镍钼)的海相黑色页岩。,1.在“裂谷”及其附近形成的矿床(1)与碱性火成岩有关的磷灰石、磷灰石稀土铌锆矿床。(2)与碳酸岩有关的稀土、铌矿床和铀矿床。(3)金伯利岩与金刚石矿床（非州南部）。(4)与花岗岩流纹岩碱性花岗岩有关的锡、铌、钽、钨矿化。(5)产于页岩

23、中的喷流沉积铅锌矿床。(6)碎屑岩和碳酸盐岩中的层状铜矿。(7)红海阿特兰底斯的金属泥矿床。,(二)离散板块边界的矿床,(8)克莱麦克斯型斑岩钼矿和少量斑岩铜矿。(9)与层状铁镁质-超铁镁质杂岩体有关的钒、钛、铁矿床。(10)与火山作用有关的喷发-沉积和热液交代型铁铜矿床。(11)层控型和热液型金矿。(12)盐类矿床(主要产于红色碎屑岩系中)。(13)油气盆地(北海Viking中央地堑、尼日尔三角州)。(14)成煤盆地(晚侏罗-早白垩世的阜新煤田)。,2.在盆岭期和伸展期形成的矿床(1)碳酸盐岩中的层控铅锌矿床(美国东部阿帕拉契亚铅锌矿床)。(2)碳酸盐岩中的层控汞锑矿床。(3)与橄榄安粗岩系

24、有关的玢岩铁矿、黄铁矿、脉状铜金矿床(浅成低温热液型)、明矾石矿床、矽卡岩和角砾岩筒型金铜矿床。(4)硬石膏和石盐等盐类矿床。(5)斑岩铜(钼)和斑岩铜(金)矿床(美国西部和中同东部)(6)热泉型金、银、汞、锑矿床。(7)油气、煤矿床和褐煤矿床。,3.在洋中脊和转换断层附近形成的矿床(1)塞浦路斯型块状硫化物矿床。(2)与蛇绿岩套有关的铬铁矿、铜镍硫化物，石棉，金及铁锰沉积矿床。(3)铁锰沉积矿床。,1.在岛弧和活动大陆边缘形成的矿床(1)与铁镁质-超铁镁质杂岩体有关的铬铁矿、钒钛磁铁矿床(以阿拉斯加型为主)。(2)块状硫化物矿床(以黑矿为主)。(3)与改造型花岗岩有关的锡石-石英脉(云英岩型

25、)、锡石-硫化物、锡石矽卡岩、黑钨矿-石英脉、含钨、锡、铋、铍的矽卡岩、热液型稀土矿床、铌钽矿床和铍矿床。(4)稀有金属伟晶岩型矿床。(5)与同熔型花岗岩以及中性岩有关的矽卡岩型铁、铜、钨、钼、金矿床。(6)斑岩型铜矿、钼矿、锡矿和斑岩型钨矿。,(三)聚合板块边界的矿床,(7)与花岗岩有关的铀矿。(8)与流纹岩有关的锡、铍、铀(钼)、铅、锌矿床。(9)浅成低温热液金银、汞、锑矿床。(10)与火山作用有关的非金属矿床(自然硫、明矾石、硬石膏、沸石、叶腊石、萤石等)。(11)与高压变质作用有关的非金属矿床(硬玉)，与中压变质作用有关的非金属矿床(蓝晶石、矽线石)；与接触变质作用有关的非金属矿床。(12)边缘盆地的油气矿床(如波斯湾边缘前陆)。,2.在陆内俯冲带(地缝合线)形成的矿床(1)与花岗斑岩有关的斑岩钼矿、矽卡岩型钼钨矿(东秦岭)。(2)热液型(脉型和蚀变岩型)金矿。(3)与阿尔卑斯型超基性杂岩体有关的铬铁矿(西藏)。(4)砂岩型铅锌矿(云南西部)以及其他层控型铅、锌、汞、锑、金矿。(5)与A型俯冲带有关盆地中的油气矿床。,