3.3.3.1 环太平洋成矿带概述
地质上的环太平洋带是指太平洋海域中各大洋板块与周围大陆板块自中生代以来相互作用所影响的地区,其范围除太平洋边缘海域外,还包括与之毗邻的欧亚、美洲和印-澳大陆,东界沿落基山-安第斯山,西界从上扬斯克经大兴安岭、太行山、雪峰山至红河断裂,南界从伊里安经西南太平洋诸岛至新西兰,北部包括整个阿拉斯加和楚科奇半岛。在上述广阔范围内构造线方向总的与洋、陆板块边界即大陆边缘一致,叠置在具有不同性质和历史的构造单元之上,如在亚洲东部,由侏罗纪-白垩纪火成岩-深成岩组成的北北东向构造带自北向南分别叠置在近东西向的西伯利亚陆块、中朝陆块和扬子陆块上,充分显示了它的新生性质。
环太平洋带和特提斯带是全球最主要的中、新生代造山带,集中了全球85%以上的活火山和强烈的地震活动。环太平洋带是大洋消减和弧-陆碰撞的产物,并以长距离迁移的移置地块发育为特征。板块构造理论中的一些重要内容,如岛弧型和安第斯型活动大陆边缘、钙碱性火山岩系、双变质带伸展构造、变质核杂岩等,都是根据这一地区的研究而总结出来的。
全球大洋板块年龄图显示(图3.21),太平洋西侧洋远离大洋中脊,太平洋东侧洋中脊距离大陆板块近,在太平洋北半部,太平洋中脊已经处于大陆板块之下;太平洋板块在始新世以前向北北西方向移动,距今40Ma起方向变成北西西向;印澳板块正向北运动;由于大西洋自晚中生代形成以来的扩展,其西翼的南、北美洲大陆同步向西运动(大西洋张开)。这些决定了环太平洋带不同段落在地质演化上的巨大差异。总的来说,自阿留申弧到苏拉威西岛的环太平洋北段和西段,太平洋板块正向毗邻大陆下消减,发育典型的海沟、岛弧和宽阔的弧后边缘海。环太平洋带东段以美洲大陆向西掩覆到大洋板块上为特点,在美国和加拿大边境以及加利福尼亚湾北侧陆壳盖在洋中脊上面的部位,出现大规模的伸展构造,南美大陆对纳斯卡板块的逆掩形成了安第斯陆缘弧。晚中生代期间太平洋板块向北运动,美洲大陆西缘则是大量来自赤道方向的外来地块拼贴增生的场所。环太平洋带西南段是太平洋板块和印澳板块的洋壳相互作用区,两者的运动方向决定了汇聚是斜向的,从而造成了岛弧、增生杂岩楔和陆壳碎片的复杂间列。
环太平洋带西带为一宽阔的洋、陆相互作用区,总的来说可分成内、外两带。外带靠陆侧,那里成熟的大陆型地壳已经生成(如中国东部等);内带靠洋侧,新生代以来仍处于裂谷发展阶段,是太平洋板块正在俯冲消减的部位。太平洋板块的西界沿千岛、日本和小笠原-马里亚纳海沟分布,向西为同名火山岛弧,新生代初通过裂陷作用发育起来的鄂霍次克海、日本海、东海和南海等弧后盆地把它们与大陆隔开。夹持在菲律宾群岛与太平洋之间的菲律宾海板块是始新世以来生成的,正沿琉球和菲律宾弧向亚洲大陆俯冲。内、外带之间的界线由亚洲大陆边缘火山-深成岩带标示出来(图3.22)。
图3.21 全球大洋板块年龄图(据Carla,2003)
图3.22 西太平洋和亚洲东部构造略图
古生代期间亚洲东部陆块(克拉通)与褶皱带总体是东西展布、南北间列,与此同时,从西向东还显示出地层时代变新、构造活动性增加的特征。如中国南方早古生代时从扬子陆块的浅水陆架碳酸盐向东过渡为深水复理石;晚古生代时西伯利亚和中国的陆块上都是台地型沉积,但向东从上扬斯克经锡霍特阿林至中国闽北却变为巨厚的沉积,台湾大南澳群中更出现洋壳碎片;中国东部的侏罗系-白垩系是陆相地层,向东至台湾海峡为海相地层所代替,菲律宾巴拉望-民都洛岛一带则变为厚逾万米的复理石、细碧岩和硬砂岩,这些都表明显生宙期间亚洲东部存在着古大陆边缘,而且它的性质与轮廓在不同地史阶段有很大的差异。
晚侏罗世到早白垩世为主要活动时期的亚洲大陆边缘火山-深成岩带的出现,标志着环太平洋西带新演化阶段的开始。这个带从楚科奇半岛向南,经锡霍特阿林和朝鲜半岛东南,日本本州西北至中国闽浙沿海,长度超过5000km,向西可到大兴安岭-太行山以西的蒙古和山西高原,由安山岩-英安岩-流纹岩组合的陆相火山岩、火山碎屑岩和相应的深成岩组成。岩浆活动时代向东南方向变新而钾及全碱含量向西北方向增高,反映了晚中生代时大洋板块向亚洲大陆的强烈消减。晚白垩世和新生代的海相地层和火山活动总的只限于此带以东。新生代以来是亚洲大陆东部一系列边缘海形成的时期,日本、菲律宾的巴拉望和北加里曼丹等就是因此而从亚洲大陆裂离的;松辽盆地和华北盆地等是同一过程在陆上的表现。在裂陷作用较强烈的南海、日本海和菲律宾海,中心已有洋壳生成。鄂霍次克海东南部的千岛海槽和东海南部的冲绳海槽则是未来洋壳将出现的部位。
3.3.3.2 环太平洋成矿带矿产特征
环太平洋成矿带矿产资源丰富,矿种的分布、时代与板块构造演化密切相关。大陆边缘海域是石油天然气富集带,亚洲东部从苏联远东,中国东部陆上和海域油田到文莱、马来西亚、印度尼西亚的一部分油气田都位于弧后盆地中,与新生代以来岩石圈伸展、裂谷作用发育有关。美洲大陆西缘的油田,如加利福尼亚至墨西哥、阿拉斯加和厄瓜多尔等则多位于太平洋沿岸的陆架盆地中。加拿大艾伯塔、美国蒙大拿、怀俄明等地的油气资源则产于前陆盆地中,与沿落基山的叠瓦式逆冲构造有关。
与岛弧及大陆边缘火山-深成作用有关的矿产品种多,规模大,不少是全球最主要的产地,如智利、秘鲁的斑岩铜矿,北美西部的钼,中国云南至马来西亚的锡,中国华南和玻利维亚的钨矿等。巴布亚新几内亚和菲律宾的铜,日本的多金属黑矿,中国台湾的金-铜矿床等则与更近期的岛弧火山活动有关。这些矿床的成矿时代都在晚中生代至新生代。
太平洋东岸的美洲大陆西缘由于太平洋板块的俯冲消减,在美洲大陆西缘形成了强烈活动的钙碱性岩浆火山岩类型,并且以新生代岩浆占主导地位,形成的大型超大型Cu-Au-Mo矿床,矿产类型较单一,但矿床规模大。太平洋西岸的欧亚大陆边缘中新生代岩浆活动水平分带非常明显,岛弧区以新生代钙碱性岩浆侵入喷出活动为主,欧亚大陆边缘以中生代酸性岩浆侵入或喷发为主,形成的矿产类型多,但矿床规模变化较大且分散。只在欧亚大陆东缘的南部由菲律宾弧、印度尼西亚新几内亚-美拉尼西亚弧形成的大型超大型斑岩型Cu-Au矿较多,属于大洋板块-岛弧相互作用产物,可能与太平洋东岸的美洲大陆西缘洋陆相互作用有某些相似之处。
环太平洋成矿带矿产分布极不均衡。以斑岩铜矿为例(图3.23),已有资料表明,全世界超大型斑岩铜矿(500万t以上的)的铜储量,环太平洋带超大型斑岩铜矿床共有28处,拥有铜金属储量40687万t,占世界超大型斑岩铜矿总储量的90%,其中:太平洋东岸,共有26处矿床,拥有铜金属储量39234万t,占总储量的86.8%;太平洋西岸北起俄罗斯的堪察加半岛,经日本冲绳,中国台湾奇美,菲律宾,马来西亚沙巴、伊里安岛、布干维尔,巴布亚新几内亚,新西兰到斐济岛都发现斑岩铜(金)矿床,但作为超大型斑岩铜矿床的只有中国的德兴和印度尼西亚的格拉斯贝格(Grasberg,共拥有2000多万吨铜储量,占3.2%。形成时间上,新生代约占60%;中生代约占35%;其他时代占5%。钨、锡、稀土等资源亚洲东部占优势,形成时代上以中生代为主,其次为新生代(图3.24)。
图3.23 东西太平洋地区斑岩铜矿分布图(资料来源:同图1.5)
图3.24 全球大中型Sn矿分布图(资料来源:同图1.5)