初论造山带成矿学

造山带成矿学是研究造山带矿床形成环境、条件、机理及分布规律的科学,是地球物质科学新的生长点。造山带具有矿床类型多、矿产种类多、大型-超大型矿床发育、成矿地间跨度大、成矿多期次和多旋回发育等特点,区域成矿的多样性、继承性、新生性和叠加性明显,成矿具分带性和不均匀性,大规模成矿与重大构造热事件相关。造山带成矿学的研究内容应主要包括：造山带类型及其构造演化,主要矿床类型、成矿系列和成矿模式,成矿环境与控矿要素,成矿物质、流体与成矿机制,构造、成岩、成矿年代学,矿床形成后的变化与保存,造山带中成矿规律以及区域矿产资源潜力评价等。造册带成矿学研究需要多学科理论与方法技术的融合,以揭示造山带矿床形成和分布规律。造山带成矿学概念与框架的提出,将有助于造山带矿床形成与分布规律的研究,为指导矿产资源勘查评价工作取得新突破做出贡献。     

我国单一萤石矿床地质概要

我国单一萤石矿床 ,成矿大地造单元主要为华南造山带和北山内蒙吉林造山系。酸性岩浆岩和碳酸盐岩及断裂构造与成矿关系密切。成因类型有热液充填型和热水沉积型两种 ,以前者为主 ,热液充填型矿床 ,矿体主要呈脉状、透镜状 ,以大中型矿床为主 ,成矿介质为大气降水 ,成矿温度为中低温 ,成矿时代为中生代 ;热水沉积型矿床 ,矿体呈层状 ,规模为大型 ,成矿时代为二叠纪。氟主要源于酸性岩浆岩 ,钙主要源于碳酸盐岩。可划分出 6个成矿区带 ,酸性岩浆岩、碳酸盐岩及断裂是主要控矿因素     

华北克拉通南缘后大陆碰撞背景下的岩石圈演化及金、钼成矿规律探讨

通过对华北克拉通南缘大量的岩浆岩和矿床研究表明,矿床的形成与燕山期岩浆岩具有非常密切的关系,豫西矿集区是华北克拉通南缘岩石圈剧烈演化的结果。岩石圈的这种剧烈演化是在两件重大地质事件的共同作用下进行的:一方面,扬子板块与华北板块在印支期拼合,并发生了广泛的陆-陆碰撞造山活动,此后,克拉通边缘转入了后造山演化阶段;另一方面,燕山晚期的J-K之交,太平洋板块向欧亚板块俯冲,导致地幔大规模活动。中国东部大规模的地壳减薄和壳幔作用,使本来就处于造山后演化阶段的华北陆块南缘发生了广泛的岩浆活动。正因为这两大地质作用叠加效应,区域岩浆演化剧烈而复杂,大批重融花岗岩的地球化学特征往往既显示造山带的特点,又具有大规模壳幔作用的特征。这两大地质作用为豫西矿集区的形成提供了良好的成矿地质背景,大量的研究表明,各种矿床与燕山期岩浆岩在形成时间上高度吻合,空间上密切相关,同位素指标极为相近,显示它们在成因上的密切关系。岩浆一方面作为深部赋矿流体的上升通道,另一方面提供持续的高温环境,保证了元素迁移和成矿作用的进行。因此,华北克拉通南缘后大陆碰撞背景下的壳幔演化、大规模岩浆活动是豫西矿集区形成的决定性因素。     

北太行山—燕山区中生代金属矿床成矿系统

太行山北段—燕山地区位于中朝板块中部及其北部边缘,以铁、铜、钼、金、银、铅、锌、铀等金属矿产为特色。中生代本区进入陆内造山作用阶段,花岗质岩浆作用及与之有关的成矿作用是克拉通活化的结果。在已研究了与花岗质岩浆作用有关的成矿系列划分、特征和控制因素等基础上,本文重点探讨了成矿系统的划分、时空结构及其控制因素,指出其作为中生代陆内造山作用的结果,明显受到两期不同成矿动力机制的控制,主要由古欧亚构造域成矿系统和西太平洋构造域成矿系统组成。根据构造应力环境,可进一步划分出５个成矿亚系统和Ⅰ～Ⅳ４个成矿系列。成矿系列或矿床具有多期性,不同时代矿床空间分布成带或集中区,三叠纪矿床主要分布于燕辽沉降带北侧,早侏罗世时以辽西为主,中侏罗世时向西扩展到冀东,晚侏罗世时则以太行—燕山西段为主,早白垩世矿床广泛分布于全区,但Ⅲ成矿系列集中等间距分布在几条ＮＷ向带中。矿床这种时空分布规律受控于中生代花岗岩类岩浆活动,而中生代造山作用决定了岩浆岩的时空分布,岩浆起源演化与成矿有关。     

同位素填图与深部物质探测(Ⅱ)：揭示地壳三维架构与区域成矿规律

地球深部是大规模成矿作用的“驱动机”、“供应源”和“传输带”。深入揭示深部物质组成与分布、物质循环与能量转换、三维架构与动力过程,对理解成矿作用至关重要。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)填图是探索深部物质组成与演化过程的主要手段,可以探测地壳深部物质组成的三维架构,揭示新生地壳/古老地壳/再造地壳的空间分布与时空演变,从而为提升区域成矿规律认识提供深部物质制约证据,有助于成矿潜力的定量半定量评价及其区域成矿预测。文章重点总结和探讨了岩浆岩全岩Nd同位素和锆石Hf同位素区域填图在解决地壳三维架构与成矿规律方面的应用成果,深入探讨了巨量岩浆岩发育的深部驱动机制及其成矿制约,对比总结了不同类型造山带(如中亚增生造山带、青藏高原碰撞造山带、秦岭复合造山带等)和不同克拉通的地壳深部组成结构与成矿制约特色。研究显示：不论是什么造山带和克拉通,深部年轻地壳分布区制约了铜金、铜镍等矿床的形成分布;古老地壳控制了大型钼矿、铅锌矿、稀有金属等矿产;两者过渡地带常常发育铁矿等。这些研究不仅揭示了区域成矿规律,而且对成矿预测与成矿潜力评价有潜在的应用价值,有可能成为成矿规律研究特别是深部物质探测及成矿背景研究的新方向。     

中国造山带内生金属矿床类型、特点和成矿过程探讨

中国是造山带最为发育的国家之一,尤其是在西部地区分布广泛。本文从成矿地球动力学演化角度对中国造山带中矿床类型、特点和成矿过程进行了初步的综合研究,将造山带矿床分为碰撞造山型和俯冲造山型两种。前者进一步可分为同碰撞造山过程成矿和后碰撞造山成矿。以青藏高原为例,又将同碰撞造山过程成矿分为碰撞造山期成矿、松弛期(伸展)成矿、走滑拉分盆地成矿和剪切带扩容成矿。以西秦岭和东天山为例,剖析了后碰撞成矿特点、过程和成矿规律。在扬子克拉通西南缘发育有中国颇具特色的低温成矿域,包括广泛分布的卡林型金矿、密西西比型铅锌矿和玄武岩型铜矿,本文研究提出这些矿床形成于中生代大陆边缘造山带弧后伸展盆地。     

南岭钨锡多金属矿床成矿系列与构造岩浆侵位接触构造动力成矿专属

南岭构造岩浆带属南华大花岗岩省的主体.它是受地球纬向和经向构造在陆内交切形成的陆壳根入地幔及滨西古太平洋洋壳消减的异曲同工效应构建的多源大规模构造岩浆岩带.多源构造岩浆的形成、岩浆侵入表壳的岩浆构造动力及其侵位于围岩形成的侵入接触构造体系与一定构造岩浆、一定成矿系列的成岩成矿属性密切相关.笔者为从构造岩浆成岩及岩浆侵位构造动力形成的侵位接触构造体系普适性模式,提出强动力形成的正-近接触带构造样式可形成香花岭矿床式-柿竹园矿床式-芙蓉矿床式-黄沙坪矿床式的湘南成矿亚系列:弱主动力形成的正-近接触带构造样式可形成大吉山矿床式-西华山矿床式的赣南成矿亚系列;中强主动力形成的近-远接触构造带倒卧背斜构造样式可形成拉么矿床式-大厂矿床式的桂西北成矿亚系列.最后还提出侵入接触构造体系形成的不同构造样式仅是有利控矿场地的准备,尚需进一步研究侵位岩体的热效应与金属元素淀积的化学动力作用方能更深化认识成矿的强度和有效性.     

东秦岭-大别造山带区域成矿规律研究

对该区的矿床时空分布、矿床类型、成矿系列,成矿物化条件,矿源等进行了系统的研究总结。指出区内总体成矿地质背景为具有过渡型地壳特色的大陆复合造山带,可划分为中元古代－古生代海盆同生沉积成矿、中生成大规模陆内俯冲造山体制后生热液成两个成矿阶段,具有盆地边缘控矿,动力学转换带成矿、成矿的广义层控性及碰撞造山体制浅成与中深成热液矿带成对共生等特点。     

新疆北部后碰撞与幔源岩浆有关的成矿谱系

新疆北部与后碰撞幔源岩浆作用有关的矿床主要有四类:铜镍硫化物矿床、钒钛磁铁矿矿床、钛铁矿-铜镍硫化物复合矿床和玄武岩型自然铜矿床。上述四类矿床成矿时代相近(主成矿期为二叠纪),空间相邻,跨构造单元分布,彼此之间可出现过渡或复合矿床类型,构成了独特的后碰撞与幔源岩浆作用有关的成矿谱系,也是中亚型造山后碰撞阶段颇具特色的成矿组合。依据其成矿专属性的不同,新疆北部与幔源岩浆有关的矿床可分为两个系列:钛铁系列和铜镍系列。钛铁系列以尾亚矿床为代表,以高钛富碱为特征,为碱性系列,REE总量高,LREE富集,ε_(Nd)(t)近0值,其含矿岩体的地球化学特征与峨嵋大火成岩省钒钛磁铁矿含矿岩体特征一致,推测其含矿岩浆来源与地幔柱活动有关;而以黄山、喀拉通克为代表的铜镍矿床成矿岩体,以相对富镁为特征,属钙碱系列和拉斑玄武岩系列,REE总量较低,模式曲线呈LREE略富集的平缓型分布,ε_(Nd)(t)为明显的正值,可能来自亏损岩石圈地幔的部分熔融。新疆北部后碰撞阶段除发育了与幔源岩浆有关的成矿谱系外,还发育了与造山带有关的构造-岩浆-成矿体系。这种既有地幔柱成矿又有造山带成矿的双重特性,可能是二叠纪地幔柱活动与造山(后碰撞)作用叠加的结果。     

太行山燕山造山带与中生代花岗岩有关的金属矿床成矿系列特征

在把握成矿系列“三同”基本前提和“五多”基本特征的基础上 ,把太行山—燕山造山带与中生代花岗岩有关的矿床划分为 6个成矿系列 ,并探讨了各成矿系列主要地质特征、稳定同位素特征、成矿热液性质及其物理化学条件 ,指出各成矿系列具有不同的特征 ,岩浆岩、地层、断裂构造等对成矿系列形成都有控制作用 ,成矿物质既来源于围岩 ,也来源于花岗质岩浆 ,并且在造山作用过程中 ,壳幔演化对各成矿系列有不同的贡献。     

北疆金矿主要类型、成矿规律和找矿方向

新疆北部属于典型的碰撞造山带地区。但长期以来该区的矿床研究和找矿区划却以活动陆缘和被动陆缘的成矿理论为指导进行研究,工作效果与目的相差甚远。为了弥补此不足,本文拟以最新发展的碰撞造山成矿理论为指导,探讨北疆地区的金矿类型、成矿规律和找矿方向。     

中国陆壳演化、多块体拼合造山与特色成矿的关系

矿产资源的种类、时空分布、形成演化与成岩作用和大地构造格局密切相关。中国地质构造复杂,成矿条件多样(发育裂谷成矿、碰撞成矿、地幔柱成矿、低温成矿等特色成矿系统),矿床类型比较齐全,如大宗矿产(铁、铝、铜、钾盐)短缺,小宗矿产中盛产稀土元素(REE)、钨、锡、钼矿。中国早前寒武纪矿床相对较少,燕山期成矿集中爆发。这种矿产资源分布格局与中国大陆地壳的性质与演化、多块体拼合造山格局之间的内在联系尚待深入揭示。本文基于对中国陆壳演化、陆块与造山带组成格局和多块体拼合造山的系统分析总结,试图阐明中国成矿特色与其内在联系,从陆壳形成与造山带演化的宏观视角来研究中国大陆成矿特色、成矿物质时空分布规律,其特色包括:(1)中国陆壳的地台区与造山带区质量比约3∶7(全球陆壳地台区占69.6%),太古界面积小且支离破碎,地壳固化时间晚且运动频繁强烈,因此难以形成巨型条带状铁建造(BIF)富铁矿床、太古代火山岩块状硫化物型(VMS)铜锌矿带和元古代内克拉通裂谷有关的扎伊尔-赞比亚巨型铜矿。(2)环绕中朝-塔里木和扬子板块的增生造山带由老到新依次形成,并镶接于古板块边缘,使中国大陆逐渐增生扩展,导致火山岩型、与岩浆岩类和沉积岩系有关的大型矿床空间上向板块边缘推移,时间上越来越新,地壳演化成矿作用和矿床类型越来越多样化。(3)中亚成矿域以古生代多陆块拼合造山、中新生代陆内造山与山盆体系构成独特的地质构造格局。既发育增生造山阶段的弧环境相关矿床(蛇绿岩型铬铁矿、斑岩铜矿、VMS),也发育与碰撞造山有关的矿床(造山型金矿、石棉、滑石、白云母)、地幔柱叠置造山带背景下的岩浆铜镍矿和后碰撞陆内岩石圈伸展相关的大陆环境矿床(斑岩钼矿、热液金矿、伟晶岩型稀有金属矿)。(4)青藏高原(特提斯成矿域)系特提斯洋长期增生演化、印度-欧亚大陆碰撞的产物。其成矿条件优越,具有多期成矿作用、多矿种和多类型的复合成矿系统特点。形成了蛇绿岩套型铬铁矿、密西西比河谷型(MVT)铅锌矿和独具特色的碰撞环境超大型斑岩铜钼矿。(5)我国东部环太平洋成矿域,伴随晚中生代克拉通性质的根本转变及岩石圈明显的减薄过程与破坏,在华北克拉通周缘发生大规模的岩浆活动和强烈的金、铜、钼和轻稀土等成矿作用。不同时期的造山带干涉叠加使得南岭地区盛产花岗岩有关的钨、锡、钼矿,具有叠加改造成矿、大器晚成的鲜明成矿特色。由于中国成矿特色与大陆地壳演化密切相关,中国的找矿勘探部署必须立足于中国大陆演化与多块体拼合造山的基本地质事实,方能取得好的勘查效果。中国大陆小陆块拼合造山成矿还存在诸多未解之谜,文末提出了当前成矿学面临的一系列科学问题,对于今后我国找矿战略选区具有借鉴意义。     

岩浆中心成矿系——岩浆岩体和矿床组合的空间分带理想模式

系统总结和分析了当前大量热液金属矿床与岩浆岩体的空间和成因关系,参考首先由俄罗斯地球化学家提出的以矿床为中心的元素地球化学理想分带模式,提出了以岩浆岩为中心的矿床理想分布模式--“岩浆中心成矿系”。该模式以侵入近地表含水围岩的岩浆岩体顶部为中心,一个完整的高温矿床→中温矿床→低温矿床从内带-过渡带-中带-外带有规律分布。内带主要为Nb、Ta、Hf、Li等经常在岩浆岩体内生成的矿床,形态受岩浆岩体控制,多为等轴状;过渡带为W、Sn、Mo、Bi等高温热液矿床,形态以三维等轴状为主;中带为Cu、Pb、Zn等中温矿床,以透镜状、脉状为主;外带为Au、Hg、Sb等低温矿床,矿体呈脉状、串珠状,受构造线控制,顺从构造线分布。矿床系列围绕岩浆中心成矿有独特的形成过程：岩浆岩侵入含水围岩后,形成局部高温度场并导致热液和矿床物质循环和温度场内的时空温度差是岩浆中心成矿系形成的关键。在理想模式下产生的个体(岩体矿床组合体）同时受到形成条件的影响：岩浆体侵入的深度、围岩的岩性或含水性,岩浆的物理化学性质、侵入温度、岩浆规模都会导致岩浆中心成矿系的完整性和形态等变异。     

秦岭造山带金属成矿系统

秦岭造山带是一个多旋回复合大陆碰撞造山带，是我国重要的多金属成矿带之一，自太古代以来秦岭经历了四大构造演化阶段及多种构造体制的转化，导致了多期构造热事件和成矿作用的发生，形成了多个构造成矿旋回，为秦岭金属元素的大规模富集成矿创造了条件，根据构造，建造，成矿作用及矿床组合特征，从早到晚可将秦岭区域成矿划分为六大成矿系统。其中，中晚元古代与海相火山岩及岛弧菌浆活动有关的成矿系统，早古生代与海相火山热液有关的成矿系统，海西期与海底热液及岩浆作用有关的成矿系统及中生代与陆内造山体制构造一岩浆活动有关的成矿系统对成矿的贡献最大，成矿系统的叠加是区内大多数大型，超大型矿床形成的前提。     

西秦岭金成矿系统分析

以成矿系统理论为指导,在前人西秦岭造山带地质研究的基础上,通过大量单一矿床(点)的研究,并纳入西秦岭造山带整体的构造演化序列,考察金矿床在造山带演化中所处的构造环境、建造类型、成矿作用、成矿时代、矿床类型等,区分了不同的成矿系统及其作用时空范围,并分析了成矿系统特征和结构。     

鄂西黄陵背斜核部中段金矿基本特征及成矿规律

黄陵背斜核部中段的石英脉型和蚀变岩型金矿,具有斜列侧伏性、群聚分带性、似等距性、自相似性及易采、易选等特点。金成矿过程经历了初 始富集、预富集、工业富集、次生富集４个时期和岩浆热液主成矿期的４个阶段,黄陵花岗杂岩是其主要热源和矿源,复合剪切带和古构造格架控制其产布。金矿床为受剪切带控制的中低温岩浆热液型矿床,成矿时代为晋宁晚期,其形成主要与扬子旋回古造山作用有关。     

三江地区义敦岛弧造山带演化和成矿系统

义敦岛弧是喜马拉雅巨型造山带中的一个复合造山带,它经历了印支期洋壳俯冲造山、燕山湖弧-陆碰撞和喜马拉雅期陆内走滑作用诸演化历史。可能由于洋壳板片俯冲角度不同,义敦晚三叠世古岛弧带(206～237 Ma)南北两段具有不同的发育历史,北段昌台弧以发育孤间裂谷为特色,具张性弧特征,发育扩张环境流体聚敛成矿系统,形成VMS型Zn-Pb-Cu矿床和浅成低温热液型Ag-Au-Hg矿床;南段中甸弧不发育弧后盆地,但广泛发育钙碱性弧火山岩-玢岩-斑岩杂岩系和挤压环境岩浆-流体成矿系统,形成斑岩型-夕卡岩型铜多金属矿床。在三叠纪-侏罗纪之交的弧-陆碰撞作用中,早期大陆板片俯冲形成同碰撞花岗岩带(约200 Ma),晚期造山后伸展作用,形成A型花岗岩带(75～138 Ma),伴随扬子大陆板片俯冲而发生的强烈剪切和推覆,在甘孜-理塘蛇绿混杂带发育挤压剪切环境流体聚敛成矿系统,形成剪切带型金矿。伴随造山后伸展和A型花岗岩侵位,发育伸张环境岩浆-流体聚敛成矿系统,主要形成夕卡岩型锡矿和构造破碎带热浪脉型银多金属矿床。印度-亚洲大陆碰撞在义敦造山带主要表现为陆内走滑作用,并控制碱性花岗岩和花岗斑岩的发育(50～30 Ma),伴随斑岩型金矿的形成。     

论豫西金矿成矿模式和找矿方向

本文以豫西金矿为例,以碰撞造山带的构造模式为基础,探讨了碰撞造山过程中成岩、成矿作用的特征和时空演化规律,建立了碰撞造山成岩成矿模式。指出碰撞造山带的超叠壳楔上,随距缝合线距离的增大,依次出现热液矿床(D)带、花岗岩(G)带和斑岩(P)带。豫西小秦岭、熊耳山、外方山、桐柏和二郎坪等地金矿集中区的岩石、矿床和地球化学分带性与理论推导的模式吻合,表明豫西金矿形成于中生代的碰撞造山作用。有效的找矿工作应以碰撞造山成岩成矿模式为指导。     

脉状铅锌（铜、银）多金属热液矿床研究进展

目前在矿床学分类研究中对沉积岩容贱金属矿床的命名和分类尚未统一,其中一类赋矿围岩为沉积岩、矿体受构造(断层、褶皱等)控制呈脉状产出的、成矿金属为铅锌铜银多金属的矿床成为缺失环节,缺少系统的归纳总结。但该类矿床是造山作用的产物,对其进行归纳综合分析,有助于了解造山作用中的矿质迁移和沉淀过程。本文将该类矿床资料收集,对其成矿特征、控矿构造、成矿流体、矿质来源等进行分析总结。研究表明,此类矿床与造山作用或造山带有着紧密的联系。成矿物质表现为多源性,包括基底围岩、岩浆来源以及幔源贡献。成矿流体具有岩浆流体、变质流体、盆地卤水等多种来源,部分矿床的成矿流体受大气水影响。该类型矿床与MVT铅锌矿床有相似之处,但在成矿环境、控矿因素、金属来源以及成矿流体来源等方面有较大差异。     

造山型矿床、成矿模式及找矿潜力

矿床新类型的识别往往导致大批矿床和成矿省的发现，预测和识别矿床新类型是矿床研究的重要任务之一。造山型金矿的普遍性和重要性已被世界范围的大量研究所证明，但其他矿种的造山型矿床却很少被涉及。笔者提出了造山型矿床的概念及其变质流体成矿的实质，建立了矿床、矿田和成矿省等不同尺度的造山型矿床成矿模式及其随时间演化的3阶段模式。强调会聚造山作用的挤压伸展转变期是大规模成矿时间。同造山成矿系统的特点是成矿年龄滞后于造山作用时间。通过矿床实例研究证明了造山型银矿床、铅锌矿床、铜矿床和钼矿床的客观存在．阐明了中国巨大的造山型矿床的勘查潜力，例证了运用矿田尺度成矿模式进行成矿预测的有效性和重要意义。