中国前寒武纪成矿演化特征

如题所述

从古太古代到震旦纪,中国前寒武纪成矿演化具有以下特征。

1.成矿物质由单一到多种

从古太古代起到震旦纪,成矿物质种类具有明显的变化。在古太古代到中太古代成矿元素主要是铁,在华北陆块北缘中段形成杏山、水厂等条带状铁建造铁矿床。新太古代除在鞍山本溪等地区广泛发育条带状铁建造铁矿床外,在辽宁清原地区还形成红透山式的块状铜锌矿床和大荒沟等地的黄铁矿床和金厂峪等金矿床以及内蒙古西部什报气石墨矿床。古元古代是前寒武纪十分重要的地壳变动期,构造体制发生了明显的分异,线性构造带和刚性陆块并存,成矿元素除铁、铜锌、黄铁矿、金等矿床继续有所发展外,还首次出现铅、铜、铜镍、铁铜、铀、钴、硼、菱镁矿、滑石、磷等矿床。中元古代—新元古代青白口纪的成矿元素除部分继承古元古代的成矿元素外,还新生一些具有优势的成矿元素,在中国首次出现的成矿元素有稀土、铌、锰、钒钛铁等。该时期主要的成矿元素有稀土、铌、铜镍、铜、铅锌、黄铁矿、锰、铁、金等。新元古代南华纪-震旦纪是我国磷块岩、锰、铅锌、铁、金红石等成矿元素(物质)的重要成矿期,主要发生在中国南部扬子陆块和华夏陆块内。

2.成矿规模、强度由弱到强

从太古宙到元古宙成矿强度、规模总的趋势是由弱到强。元古宙形成矿床的种类和规模远远超过太古宙矿床。但古元古代形成矿床的强度和规模略强于新元古代。太古宙虽然有司家营、齐大山、水厂等超大型铁矿床,但其规模没法与世界级的库尔斯克磁异区、克里沃罗格、哈默斯利等铁矿床对比。元古宙形成的白云鄂博稀土-铌-铁矿床、金川铜镍矿床、海城菱镁矿床、翁泉沟硼铁矿等均属世界级巨型矿床,如白云鄂博稀土矿占世界稀土矿储量的77%,海城菱镁矿是目前世界上最大的菱镁矿床,占世界菱镁矿储量的14.6%,具有工业意义并已开采的金川铜镍硫化物矿床规模居世界前列等。在太古宙内,条带状铁建造铁矿床的规模和强度也明显由弱到强,古太古代时期形成的杏山等铁矿床,仅分布在冀东迁安曹庄一带,铁矿石总储量不超过1亿吨。中太古代条带状铁建造铁矿床的规模和强度明显大于古太古代,其分布范围不仅在冀东,而且在密云、辽北、中蒙古中部、阜平等地均有分布,出现1个水厂超大型矿床,估算其铁矿石总储量约20亿吨左右。新太古代是中国最主要的铁成矿期,形成与绿岩带有关的阿尔戈马型矿床,主要分布在鞍山-本溪、冀东、泰山、五台山、登封等地,形成齐大山、西鞍山、东鞍山、弓长岭、南芬、胡家庙子、司家营、山羊坪、东平等9个超大型铁矿床,估算其铁矿石储量可能超过200亿吨。

3.成矿区域由局部到全面

在古太古代形成的铁矿床仅局限在华北陆块北缘中段冀东迁安黄柏峪一带约15km2范围内。中太古代铁矿床分布范围明显增大,分布在冀东迁安水厂、北京密云、辽宁清原、河北阜平、内蒙古壕赖沟等地,大多数位于华北陆块北缘。而新太古代以铁为主的矿产的分布几乎遍及整个华北陆块,从北缘到南缘,从鲁西到五台山—太行山,都有不同程度的分布,同时在冀东、夹皮沟等地有金矿床产出。古元古代是前寒武纪矿产形成的一个高峰期,不仅在华北陆块北缘,特别是辽吉古元古代裂谷蕴藏着资源丰富的铅锌、硼、菱镁矿、滑石、铁、金等矿产;同时在华北陆块南缘中条古元古代裂谷中产出目前在华北陆块中最大的铜矿床集中区。在山西吕梁地区分布着我国目前规模最大的苏必利尔湖型袁家村铁矿床。扬子陆块最早形成的矿床分布在西南缘,其中以拉拉厂铜矿床和大红山铁铜矿床规模最大。在佳木斯微陆块南缘,产出我国目前规模最大的晶质石墨矿床。中元古代—青白口纪的成矿分布范围更广,除华北陆块外,扬子陆块的西南缘、北缘、东南缘,华夏陆块的北缘、西缘,塔里木陆块北缘东天山哈密等地,此外在昆-祁-秦-大别造山带内也产出矿产,可见中元古代—青白口纪在全国各主要大地构造单元内都有矿产产出,全面分布,当然在不同地区的成矿强度不一,以华北陆块和扬子陆块最为重要。南华纪-震旦纪几乎在全国主要构造单元都有矿产产出,但在华北陆块的成矿强度和规模较差,而该时期以扬子陆块(含华夏陆块)最为重要,是我国磷块岩、锰矿和优质硫铁矿的主要产地,MVT型铅锌矿床也主要产于西南地区,此外在桐柏-大别山造山带的金红石矿、变质磷矿等也具有重要经济价值。

4.矿床类型由简单到复杂再简单

太古宙矿床的类型比较单一,古太古代—中太古代的铁矿床主要类型为浅海沉积变质型,而到新太古代则主要是与绿岩带有关的阿尔戈马型和VHMS型的铜锌块状硫化物型,而铁矿床几乎都属于氧化物相铁建造(BIF)。从古元古代始,矿床的类型明显增多,不仅有浅海沉积变质型铁矿床和与火山喷流型(VHMS型)铅锌矿床,而且有岩浆型铜镍硫化物矿床、沉积喷流型(Sedex型)铜铅锌矿床、沉积变质型石墨矿床、受变质沉积型菱镁矿床、受变质火山沉积型硼矿床、变质海相火山-斑岩型铜矿峪铜矿床。从中元古代起生物成矿作用亦明显增多,到新元古代达到高峰,如中元古代厐家堡赤铁矿床、中新元古代的东川式铜矿、新元古代的开阳、荆襄等超大型磷块岩矿床都与以藻类为主的生物成矿作用密不可分。在中元古代出现与碳酸岩有关的复成因稀土矿床,又补充了岩浆矿床另一亚类型。由于矿床类型与成矿的地质环境,也就是地壳演化的特点紧密相关,因而矿床类型在前寒武纪各时期,既有其普遍性,也有其特殊性,如分布在华北陆块内、铁矿床在古中太古代时期是与海相火山沉积作用有关的条带状铁建造铁矿床,在新太古代主体是与绿岩带有关的阿尔戈马型矿床,矿体容矿围岩为以斜长角闪岩为主的海相火山岩,矿石由磁铁矿和石英组成的条带状构造十分明显、沉积相为氧化物相磁铁矿亚相。以袁家村为代表的古元古代铁矿床明显与太古宙铁矿床有差别,含铁岩系为变质石英砂岩、绢云千枚岩、绿泥片岩、铁硅质岩等一套浅海相沉积岩,矿石主要由赤铁矿或磁铁矿和石英组成十分明显的条带状构造,沉积相为氧化物相磁铁矿亚相和赤铁矿亚相,矿床属于苏必利尔湖型。在中元古代则主要是“宣龙式”庞家堡铁矿床,含铁岩系为中元古代长城系串岭沟组粉砂质页岩。原生矿石以赤铁矿为主,其次是磁铁矿、菱铁矿和褐铁矿。矿石构造有鲕状、块状、肾状等。肾状赤铁矿为单个管状或钟乳状叠锥的集合体,顶部突起,底面呈凹坑状,叠锥管状之间充填石英颗粒,并为赤铁矿胶结,为肾状叠层构造,表明铁矿床的形成与生物成矿作用有一定紧密联系。新元古代在华北陆块北缘内蒙古集二线一带,分布着“温都尔庙式”铁矿床,含铁岩系为浅变质的基性火山沉积岩,近矿围岩为浅变质绿色片岩夹硅质岩等,是古洋壳的残留,铁矿物主要是磁铁矿和赤铁矿,矿石构造虽由磁铁矿和石英组成的条带状构造,但黑白相间的条带状构造不很明显,也不典型。同样随地壳演化,铅锌块状硫化物矿床类型也具有规律的变化,在新太古代为VHMS型红透山式铜锌块状硫化物矿床,在古元古代除蔡家营子式VHMS型铅锌块状硫化物矿床外,在辽吉还出现青城子等Sedex型铅锌块状硫化物矿床;在中元古代在华北陆块北缘西段是Sedex型铅锌块状硫化物矿床的成矿高峰期,形成甲生盘、东升庙等超大型、大型Sedex型铜铅锌硫块状硫化物矿床,同时在辽吉出现关门山的MVT型铅锌矿床;在新元古代,矿床类型相对较简单,主要是以热水沉积型为主,其中较为重要的有热水沉积型磷、锰、铁、黄铁矿、铅锌和铜矿床等,特别是震旦纪,在扬子陆块川滇裂谷带中形成MVT型铅锌矿床高峰,产出含特大型矿床共382处铅锌矿床、矿点。

5.前寒武纪矿床的分布频率

中国不同矿种矿床在前寒武纪各时期出现的频率不尽一致,大致有两类:一类如铁、铜等矿床在前寒武纪时期出现的频率较高;另一类如稀土、铀、硼、菱镁矿等矿床仅出现在较短暂的地质时间内。现举几个矿种予以论述。铁矿床从古太古代始,在前寒武纪各纪中都出现,但成矿高峰在新太古代。铜矿从新太古代到南华-震旦纪各纪中都有产出,但成矿高峰在古元古代、中元古代到青白口纪。铅锌矿床在太古宙没有出现,仅在新太古代有铜锌矿床,从古元古代才第一次出现铅锌成矿高峰,中元古代、震旦纪又出现两次铅锌矿成矿高峰,但具体的主要矿床类型则不同。金矿床在新太古代、古元古代是第一次成矿高峰,在中、新元古代的边界(雪峰期)在华南是又一次成矿高峰。锰矿床最早出现在中元古代,但成矿高峰在南华纪。而稀土、铀、菱镁矿、滑石、磷块岩等矿床几乎仅出现在前寒武纪的一个纪、不超过两个纪:如稀土-铌-铁矿床仅见于中元古代,铀、菱镁矿、滑石等矿床较多分布在古元古代,磷块岩矿床主要出现在震旦纪。

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