金矿成矿期构造环境

金矿成矿的地质背景条件~

北祁连山地区的大地构造位置、区域地质构造环境的特征与其演化、成矿物质的来源与控矿因素等条件是否具备，则是金矿成矿过程能否得以完成的基础。因而认真分析这些重要基础问题，查明成矿背景条件乃是十分必要的。
1.成矿区域的大地构造位置
北祁连山金成矿区域涉及的主体范围为通常所说的北祁连山加里东褶皱带，是早古生代优地槽或裂谷－岛弧体制阶段演化的结果。由于它占有华北古陆南缘的特定时空位置，古地壳的不稳定性和构造的活动性，决定了北祁连山地区成为早古生代的造山带，并经后续多阶段的构造演化至今，无不叠加有深深的烙印。来自东方的环太平洋构造域和来自西南的特提斯构造域相比，后者的影响较为突出。印度板块的不断向北俯冲，青藏高原不断隆升，作为青藏高原东北边缘的北祁连山加里东褶皱带则不断地遭受着海西、印支、燕山、喜马拉雅等褶皱期构造运动旋回的影响，新构造运动、地震灾害频繁，热泉成矿活动多见，均表明北祁连山成矿域具有特定的大地构造位置。这对金矿的成矿来说，尤为重要。
2.成矿区域的地质环境
北祁连山成矿域是在元古宙原始地壳沿古河西系构造裂陷发生，经过裂谷、大洋化、岛弧阶段的建造期 ；俯冲、碰撞阶段（O—D）的造山期阶段以及进入上叠盆地（C—T）、盆－山构造（J—现代）等陆内造山阶段的改造期。从北祁连山复合造山带的演化历史来考察，可归纳出以下诸多的地质构造环境特征：
1）寒武—奥陶纪海相火山岩、火山－沉积岩的分布特征
寒武—奥陶纪海相火山岩、火山－沉积岩的广泛分布，表明裂谷－岛弧环境火山活动强烈，除大规模造岩的同时，并把上地幔、下地壳的贵金属、多金属等造矿元素借以有利的构造途径和各种状态的载体有可能运移到地壳的浅表部。随着不同的演化阶段，建造了双峰式钙碱性—偏碱性的细碧岩－石英角斑岩系和准同期的铁－铜－硫成矿系列（寒武纪裂谷期）；以基性为主体的细碧－角斑岩系和准同时的铁－铜－硫成矿系列（奥陶纪岛弧期）；超基性—基性岩带集中分布的蛇绿岩杂岩带，具有洋脊洋岛拉斑玄武岩系特征，是洋脊裂谷、岛弧裂谷深切洋壳重熔的结果，在洋盆闭合碰撞过程中，洋壳残片仰冲所致。在青海境内，走廊南山南坡黑河断裂以北西起边麻沟东至白柳沟一带中晚寒武世以中酸性火山岩为主的火山岩系分布广泛，酸性火山穹窿（短背斜）控制着白银厂－小铁山式铜、多金属硫化物矿床成群成带分布。托来山西起龙孔大坂东至扎麻什克东沟一带以早奥陶世基性火山岩为主的火山－沉积岩系和基性—超基性岩带相伴发育，是蛇绿岩带分布的主要地段。除铬铁矿（玉石沟）、石棉（双岔）、玉石（玉石沟）等矿产与超基性岩直接相关外，还有铜－锌型硫化物矿（阴凹槽）、铁矿（大水沟、小水沟）铜－金矿（大二珠龙）、金矿（红土沟—川刺沟）等系列分布。
除托来山蛇绿岩杂岩带外，走廊南山北坡亦有岛弧扩张脊的蛇绿岩套发育，主要分布在甘肃境内，而在托来山南坡延至红沟、大坂山地区，双峰式细碧－角斑岩－石英角斑岩系及基性—超基性岩亦有出现，早期有学者认为红沟铜矿可与产有塞浦路斯型铜矿的洋脊蛇绿岩套环境相类比。近期夏林圻、夏祖春等（1996）认为在晚奥陶世是被动大陆边缘新生裂谷环境；但笔者认为不排除在晚奥陶世北祁连洋扩张的停止，有可能往南侧俯冲，原被动大陆边缘活化具有类岛弧环境的特征。红沟含矿火山岩系仍可能是大洋闭合、碰撞过程，由北向南逆冲拼贴，推覆于前寒武纪变质岩基底之上。
2）多阶段岩浆－构造演化与不同构造型式对成岩成矿过程的控制特征
北祁连山地区在元古宙至早古生代，已是处于中朝—塔里木陆块南缘，即阿拉善、柴达木等两地块间的构造活动环境，该区内前寒武纪基底微地体的存在和早古生代火山岩浆活动的记录表明这一点，但其主要演化阶段应为古生代。在早古生代经历了优地槽的发展历程；以板块运动而论，经历了陆内裂谷—洋脊扩张—岛弧俯冲—大洋消减，在早古生代末，晚古生代早期碰撞造山。目前所见走廊南山北坡复向斜、走廊南山南坡复背斜，托来山复向斜的三分格局显示了北祁连山中西段的整体特征。沟－弧－盆体系的记录表明不同的构造环境分布着火山岩、岩浆岩各异的岩浆岩带，如中—上寒武统双峰式火山岩系主要分布在走廊南山南坡黑河—祁连河以北的复背斜带；早—中奥陶世基性火山岩系、基性—超基性岩带（或称蛇绿岩杂岩带）主要分布于上述中间复背斜带南、北两侧复向斜带。相应的花岗岩浆的侵入活动沿走廊南山北坡、托来山南坡区域边界深大断裂带发育。在青海境内较大的中酸性侵入岩体主要在北祁连山加里东褶皱带与中祁连山分界转换部位分布，在火山岩、火山－沉积岩系分布区内，除小规模的中酸性岩株、岩脉外，中酸性岩浆侵入活动显示并不强烈。
晚古生代天山、秦、祁、昆等复合造山带的形成，对中国大陆的拼合及最后转入陆内造山起到十分重要的作用。在北祁连山加里东褶皱带的基底上，经过石炭一二叠纪上叠盆地的发展阶段，由海相、海陆交互相向陆相过渡，晚古生代含煤沉积经过晚古生代末至中生代早期断－褶运动，沿区域构造线NW—SE向呈断陷盆地展布，相应的岩浆侵入活动并不强烈。从中生代至新生代进入盆山发展阶段，形成现今的地质结构面貌，盆山体系展示了复合造山带发生、演化的历史记录，成岩、成矿时空分布的相应规律，为探索金的成矿地质环境提供了信息。
3）区域岩石地球化学特征
北祁连山地区曾进行过区域化探扫面和部分点上的大比例尺化探工作，积累了较丰富的资料，目前因资料未能收集齐全，也没有经过统计和综合整理，这里仅就少量的资料，粗略反映本区部分岩石地球化学场特征。根据1:20万野牛台幅和祁连幅少量岩石测量资料反映，有以下特征：
①Au元素在中寒武统地层中有明显富集趋势，其富集系数最高为2.8；②Au元素在闪长岩内富集，其富集系数为 2.0，稍次在斜长花岗岩内富集系数为1.7；③与金密切相关的元素 As、Sb在奥陶系地层和志留系地层中富集系数较高。As元素在奥陶系地层中富集系数最高为1.7，其次在志留系地层中富集系数为1.5;Sb元素在志留系地层中富集系数最高为2.1，在奥陶系地层中为1.5。
根据1:5万达郎农饲队幅和祁连县幅，岩石测量资料统计计算结果见表5-1。
表5-1　达郎农饲队幅、祁连幅岩石含金性统计结果表


金元素主要富集于中寒武统绢云母石英片岩中，其Au元素的含量平均值最高，离差大。在副变质岩和寒武系、奥陶系各类火山岩中，尽管Au平均含量不算很高，但离差较大，反映Au元素在上述地层岩石中易于局部富集。
图5-1、5-2、5-3等主要表明了白银厂－小铁山式块状硫化物矿床的含矿火山岩系若干元素组合的地球化学场特征。海相火山岩区喷气－火山成因类块状硫化物矿床主要为铜、铅、锌等铜－多金属矿床；但一般均含贵金属元素伴生矿产，且以金、银为主体。含矿火山岩系及其相应的多金属、贵金属矿床所对应的区域地质环境和地球化学场不仅是多金属矿床的成矿背景，亦是共伴生Au(Ag）矿产的成矿背景。虽在时间维上前者为早，后者从准同时延至后期改造叠加阶段，但在空间维上两者往往紧密相依，赋存于同一含矿岩系、同一构造部位、同一构造－岩性－矿化蚀变带内。原来的喷气沉积成因的块状硫化物矿化带、矿床、矿体不仅构成金（银）矿初步富集的载体，而且事实上构成了贵金属的物质来源，即矿源层。

图5-1　白银厂矿田及小外围区域岩石、含矿岩系与近矿围岩微量元素含量曲线（据邬介人等，1994）

①—区域围岩；②—基性火山岩；③—中基性火山岩；④—酸性火山岩；⑤—含矿岩系；⑥—近矿围岩
将白银厂矿田及其小外围区域岩石、含矿岩系与近矿围岩的若干金属元素按其序号排列作出了含量对比曲线（图5-1），其总体特征反映了铜、铅、锌的高丰度值，其中含矿岩系近矿围岩更为突出。虽然曲线中缺少Au、Ag等连结点，但一般与Au、Ag矿化有关的Cu、Pb、Zn组合和As、Sb、Bi、Hg指示元素异常相伴出现。无疑构成了伴共生金矿地球化学场的有利特征。

图5-2　白银厂矿田各矿床和矿化带主金属元素分布特征（据邬介人等，1994)

1—折腰山；2—火焰山；3—四个圈；4—小铁山；5—铜厂沟；6—拉牌沟
对比白银厂矿田主元素在诸矿床或矿化带的分布特征，表明诸矿床的矿化度（Cu+Pb+Zn）曲线与贵金属的Ag曲线基本一致。折腰山、小铁山矿床规模大，Ag与主元素（Cu、Pb、Zn）正相关。铜－多金属块状硫化物矿床的矿石一般认为是喷气沉积产物，矿石是“特殊”的岩石。折腰山、小铁山矿的伴生型金矿、银矿储量可达大、中型金、银矿规模。对金、银而言，其地球化学行动与铜、铅、锌元素相似而有差异；因而多金属矿床、矿化带、矿石亦是伴生型贵金属金、银矿产的矿源层、就位空间与矿化蚀变围岩；同时亦是共生型以至独立型金、银矿床的就位空间。
白银厂区域岩石、矿床主金属元素原生晕比值与折腰山、火焰山Cu-Zn型矿床、小铁山Zn-Pb-Cu型矿床主元素金属储量比三角图表明区域岩石、矿床（区）和矿床储量等三者三步变化趋势。说明火山岩系和诸矿床（区）相对集中于Zn-Pb-Cu型的分布区域内，前者较分散，后者显示集中的趋势；以折腰山、火焰山矿床和小铁山矿床而言，主元素储量比向两极分散，前者接近Cu端员点Cu(Zn）型域，后者更接近Pb-Zn型域。在白银厂矿田两类矿床Cu、Pb、Zn的集中过程中，相伴的金、银元素必然得到初步的富集，后期因素的叠加改造有可能引起金、银元素的再迁移再富集，加富老矿体，产生新矿体。
3.成矿前的控矿因素与物源的准备
从北祁连山复合造山带区域地质背景和基本成矿事实出发，以最新金矿成矿理论为指导，来总结本研究区金矿类型及其控矿因素，不难显示其各自的重要性。归纳起来有以下几点。
（1）“构造”因素在金成矿过程中占有主导地位，板块构造体制控制着北祁连山裂谷－岛弧系的发生、发展以及大洋板块的不断消减直至碰撞造山。区域大断裂一般都是超壳断裂，往往控制着岩浆的上侵通道、火山活动中心与盆地的沉积，不同板块的接合带、俯冲消减带、碰撞带都经历了热动力变形变质过程。巨大的韧性、韧脆性剪切带、强片理化构造破碎带为深源成岩成矿物质转移至地壳的浅表部提供了通道。更低级序的构造可直接为成矿提供就位空间。研究区内的黑河断裂带具有长寿性质，在早古生代控制着双峰式火山岩带的分布及洋脊型蛇绿岩带和岛弧俯冲杂岩带的分布，在晚古生代控制着石炭—二叠纪的上叠盆地沉积及盆地的发生与发展，在中、新生代还控制了黑河流域砂金、砂铂矿的分布。其两侧的次级断裂、韧性、韧脆性剪切带、片理化带、断层破碎带等强构造蚀变带的扩容作用为成矿元素迁移、矿液的富集、金矿的形成提供了良好的构造环境。

图5-3　白银厂矿田区域围岩、近矿围岩及矿床主金属对比（据邬介人等，1994)

1—区域围岩；2—基性火山岩；3—中—基性火山岩；4—酸性火山岩；5—含矿岩系；6—近矿围岩；7—折腰山，8—火焰山；9—四个圈；10—小铁山；11—铜厂沟；12—拉牌沟；13—折腰山和火焰山矿床Cu、Pb、Zn（储量）比值；14—小铁山矿床Cu、Pb、Zn（储量）比值
（2）在岩石圈的构造演化过程中不同的构造演化阶段可产生不同的岩（矿）石系列，代表着一定的物质环境，亦可称之为一定的地球化学场，构成成矿的物质基础。北祁连山海相火山岩系特别发育，基性—超基性岩体的成带分布表明下地壳上地幔物质上迁，造岩亦造矿。在中一晚寒武世、早奥陶世裂谷岛弧带细碧岩－角斑岩－石英角斑岩系的酸性端员构成火山喷气成因类铜、多金属硫化物矿床（白银厂－小铁山式）的主岩。赋矿的黄铁绢英蚀变岩带同时亦是共（伴）生金、银的富集场所；在托来山北坡蛇绿岩杂岩带以及托来山南坡扎麻什东沟脑—大坂山口晚奥陶世细碧岩－角斑岩－石英角斑岩系中可形成铜－锌型硫化物矿床（阴凹槽、红沟），亦是共（伴）生金、银富集的场所和金、银成矿物质获初步富集后经叠加、改造再富集的地球化学背景场。
上述构造因素、火山岩浆因素是主要的控矿因素，前者为主导后者为基础。其次，前寒武纪基底变质岩系与后寒武纪的中酸性岩浆侵入活动对金矿的成矿具有重要影响，如北祁连山褶皱带内的基底变质岩地体、托来山南坡与中祁连陆块分界深大断裂带两侧基底变质岩系的金源和古生代及其以后的岩浆侵入活动，为该地区增加了成矿的有利因素。中铁目勒—柯柯里与中酸性侵入岩有关的蚀变岩型金矿化带和巴拉哈图—茶汗河一带的金矿床（点）可能与之有重要关系。

1. 大地构造环境：卡林型金矿主要形成于陆内裂谷带和弧后盆地内。一些学者认为，从更大的大地构造背景来看，美国与我国的卡林型金矿主要构成基本相似，为地幔柱构造活动区。2. 岩浆岩条件：在几乎所有的卡林型金矿区内或者其附近都存在以岩墙和岩脉产出的长英质侵入体，成分从花岗闪长质到花岗质变化。这些浅成的侵入体有可能为卡林型金矿成矿作用的热源，也有可能是提供热液流体。卡林金矿集中区的岩浆作用可以分为三期：①43-34Ma,大量的中性到富硅高钾钙碱性熔岩及凝灰岩喷发；②34-18Ma，中性到长英质的岩浆作用；③18-6Ma，典型的双峰式火山作用。第一期的岩浆作用、与地壳扩张有关的变形作用、变质核杂岩的侵入作用与主要卡林型金矿的成矿作用基本同时。喜马拉雅期是美国卡林型金矿的主成矿期。3. 容矿围岩条件：卡林型金矿床的含矿围岩时代广泛，岩性主要为海相沉积岩，岩性主要为不纯的碳酸盐岩和细碎屑岩等，富含炭质。在某些矿床中，少量的金矿化的围岩主要是火成岩。卡林Trend中的金矿的容矿围岩可以分为三种情况：①原地的大陆架碳酸盐岩及碎屑岩层序（即东部组合）；②外来的主要是硅质碎屑岩层序（即西部组合）；③密西西比纪晚期的超覆层序（在Rain地区也容矿）。4. 构造控矿：构造是主要的因素，构造对于金矿化的控制作用甚至强于地层，但构造的影响在不同的地区的矿区有着不同的表现，可以概括为：⑴高角度、NW走向断层系主要的导矿构造，通常被煌斑岩和二长岩岩墙充填。如，在卡林Trend北部，南北走向的Bootstrap断层是Boot-strap-Capstone金矿的主要控矿构造，北西向的Castle Reef断层是North Lantern和West Carlin矿床的主要控矿构造，等等。⑵高角度、北东走向的断层是次要的导矿构造，尤其是在与北西向断层交汇的部位，如Gold Quarry矿床和Meikle矿床。1993年Moore发现了Newmont的Hardie Footwall矿床，他认为北东走向地垒的直接底板对于构造流体的捕获具有重大的意义。根据他的模式，1994年在北北东走向West Bouding断层下盘发现了Newmont的West Leeville矿床；⑶ 原地碳酸盐岩中宽缓带中等的背斜。一般的说，北西走向的宽缓背斜无论是对于单个矿床还是区域性流体的捕获都具有重要的意义；⑷高角度和控层的成矿前的坍塌角砾岩体。在Meikle、Rain地下矿床等地都可以找到角砾岩化作用的实例，角砾岩化对于增强后期的成矿流体的渗透性是非常必要的。在粗粒的沉积岩中，矿化比较好，也正是由于渗透性好的缘故。在卡林Trend北部，矿化集中于碳酸盐岩相由块状含化石灰岩向微晶灰岩和粉砂质灰岩过渡的部位。如Lower Betze和Doop Post矿床的高品位矿化出现在下Popovich组的碎屑流相的沉积岩中；在Gold-bug-Rodeo矿床，高品位矿化出现在碎屑支撑的垮塌角砾岩带；在Baeerl矿床也有类似的情况。

中生代以来，中国东部和东亚濒太平洋地区的地质构造格局发生了巨大的变革，形成了一系列北东、北北东向构造隆起带和沉降带，构成了一个巨型多字型构造，控制着该区中生代以来的沉积建造、岩浆活动、成矿作用以及挽近时期的地势轮廓。李四光教授曾指出：“斯米诺夫所谓的太平洋金属成矿带主要部分，看来是与新华夏系构造的一部分相当的”。在中国境内，这一辽阔的金属成矿带与新华夏系、华夏式构造带是一致的，同时，也是与成矿带附近地面出露或潜伏的侵入岩体伸展方向一致的。

胶东地区，北东、北北东向构造-岩浆金矿成矿带的形成时期主要是中生代，并一直延续至今，而在燕山期最为重要。自然，中生代构造格局的演化，在某种程度上是继承了古生代的构造格局，并逐渐演变而来，这一特定的大地构造环境提供了该区金矿成矿的重要条件。

首先是燕山期交代-重熔岩浆期后载金热液的产生。三叠纪末起始，我国大陆东部边缘，由于构造应力作用和沂沭断裂再度复活的制约，导致地幔的局部上隆，晚侏罗世达到构造岩浆活动的高峰期。由于应力的释放，鲁东地区产生了强烈的挤压和断陷，胶莱拗陷的急剧下沉和胶北隆起的迅速上隆，断裂构造持续剧烈活动，破坏了孕育在栖霞复背斜轴部固熔体的平衡状态。应力的释放、减压所带来热熔点的降低，促使热熔体状态转变。同时，与地幔相联系的岩汁的掺和作用以顶蚀方式向上渗熔交代，具备了形成交代重熔花岗岩浆的地质温压条件，即形成了交代-重熔花岗岩（玲珑花岗岩），矿液向边缘相集中，背景区进而得到富化形成矿源体。随着交代-重熔岩浆的演化侵入（郭家岭花岗闪长岩），叠加超覆于矿源体之上，在内外接触带形成矿化带。

胶东西北部地区地壳运动以从古生代东西向构造向中生代北东、北北东向构造过渡为特色。早燕山期较强烈逆时针力偶扭动，晚燕山期的区域上隆为主，显示为剪切、挤压到引张变形构造地域的变化过程。

成矿时期活动或形成的构造体系控制着金矿的形成和分布。新华夏构造体系在基底东西向构造带的基盘上强烈活动，复合叠加，对胶东金矿的成矿起着重要控制作用，是金矿成矿期的成矿构造体系。

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