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区域矿床成矿谱系的概念、内涵及其应用*

2022-11-15王登红徐志刚陈毓川董连慧

矿床地质 2022年5期
关键词:成矿作用南岭谱系

王登红,黄 凡,王 岩,徐志刚,陈毓川,董连慧

(1 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;2 中国地质科学院,北京 100037;3 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局,新疆乌鲁木齐 830000)

矿床的成矿系列(简称“成矿系列”)理论自1979年由以程裕淇(程裕淇等,1979)为首的科研团队提出后,历经再论(程裕淇等,1983)、三论(陈毓川等,2006a;Chen et al.,2020)、四论(陈毓川等,2015)、五论(陈毓川等,2016)、六论(王登红等,2020)、七论(陈毓川等,2020)、八论(陈毓川等,2022),分别对成矿系列的概念及其内涵、成矿系列的组成序次等进行了详细论述,成矿系列的理论体系进一步完善(陈毓川等,2007;2022),明确了岩浆、沉积、变质、表生和非岩浆、非变质流体5 类成矿作用(陈毓川等,2016),进一步强调了矿床成矿系列的矿床自然分类属性(陈毓川等,2015),初步厘定了全国的矿床成矿系列,提出了“全位成矿、缺位找矿”预测思维(陈毓川等,2007;2020;王登红等,2011),创新了“五位一体”区域成矿规律图编制方法,并将其进一步升华为研究地球系统科学的四维成矿论(陈毓川等,2020)。

在成矿系列研究过程中,研究者们逐渐认识到区域上经历的各种地质构造与成矿活动及演化,能反映出地球系统的演化(陈毓川等,2022),如在桂北地区厘定的5 个时段的矿床成矿系列很好地反映了区域成矿的演化轨迹(陈毓川等,1995)。因此,借鉴谱系学的内涵,逐步引入“区域矿床成矿谱系”(简称“区域成矿谱系”)概念(陈毓川等,2001),目的是以成矿系列理论为基础,研究各类区域地质构造-成矿轨迹及其演化规律,对探索地球系统演化有着重要的科学意义。因此,本文简要回顾了区域成矿谱系概念的提出、内涵及其意义,并通过研究实例进一步阐明区域成矿谱系在示踪成矿演化方面的重要性,以期有助于深入认识和研究区域成矿规律、探讨地球系统演化过程及其成因、指导找矿勘查部署。

1 概念的提出

在商务印书馆出版的第4 版《新华词典》中,“谱”字的其中一条释义为按照事物类别或系统编成的一种图案、表册或书本等,“谱系”可泛指物种发展变化的系统。一个区域内的成矿作用均决定于本区域地球层圈间的相互作用,后期的成矿作用都是在前期成矿地质环境及物质组成的基础上进行的;先后不同时期的成矿作用,在成矿背景上必然具有区域构造演化方面的继承性,并表现出成矿物质间的内在联系,存在一定程度的“亲缘”关系和演化趋势。因此,为了更好地阐述这种演化关系,陈毓川等为首的科研团队在21 世纪初全国第二轮成矿系列理论研究、应用过程(1999~2013 年)中借用了“谱系”的词义,提出了区域成矿谱系概念,用于指一个区域内地质构造环境演化过程中成矿作用的演化及时空结构(陈毓川等,2001;2003;2007;王登红等,2002;2005;2007)。区域成矿谱系可揭示成矿物质在区域地质构造不断演化过程中分散与集中、组合与变化、区域成矿作用的继承性或突发性等规律,是区域成矿学的重大问题,也是研究区域壳幔作用及其演化的重要内容(陈毓川等,2003)。“九五”、“十五”期间,第二轮全国成矿远景区划工作和全国成矿体系与区域成矿评价研究等工作均采用了矿床成矿系列的概念作为成矿远景分析的理论基础,对促进成矿预测工作起到了积极作用(陈毓川,2007;王登红等,2011)。

区域成矿谱系研究也是一种方法学研究,是以区域地壳演化历史为背景,以区内众多重要矿床成矿基本事实为基础,配合成岩成矿和相关地质事件年龄精测,通过对区域内成矿作用的深入分析、广泛对比、系统总结、全面归纳,以矿床成矿系列为基本单位建立时间坐标上的成矿作用历史演化序列,揭示其空间分布规律,最终达到发展矿床地质理论和指导勘查找矿的目标。

2 内涵和表达

如上所述,区域成矿谱系是以矿床成矿系列为基本组成单元来表达成矿演化及时空结构的,一个完整的区域成矿谱系涉及的基本内容包括成矿年代学、区域成矿旋回、成矿地质环境、成矿谱系图等诸方面的内容。

2.1 以矿床成矿系列为基本单元

地球上各个区域,从形成地壳至今都先后经历了不同时期的地质构造发展历史,与各地质历史发展阶段相伴随均有程度不等、性质不同的成矿作用发生,并形成不同的矿床成矿系列(陈毓川等,2007),如华南地区经历了6 个构造时段的地质构造演化,尤其是在中生代形成了6 个构造-岩浆-成矿带(地质构造环境),各成矿带有其特征性的岩浆岩组合和相应的矿产组合,形成了5 个矿床成矿系列(陈毓川等,2012;2014)。也就是说,矿床成矿系列是一定地质历史时期的产物,与一定的构造旋回有关,而地质构造演化具有多旋回的特点,矿床成矿系列也必然具有多旋回的特点。

区域成矿谱系主要是研究一个特定的区域内经历的全部地质历史过程中成矿作用的演化过程及成矿产物的时空分布、内在联系的规律等,并探讨构成一个区域内的各个成矿旋回和其中某个成矿旋回内形成的矿床和矿床成矿系列之间的关系。为了简要地反映成矿演化的特点,以矿床成矿系列为基本单位是可行的,也是必要的。区域成矿谱系具有不同的规模,大可至整个地球、亦可是不同级别的成矿区带,但都强调大地构造的过程与成矿历史的对应性。不同区域因各自具有不同的壳幔结构及地质构造发生、发展和演化过程,故矿床成矿系列的性质和演化历史也各具特色,以此为基础建立的区域成矿谱系也各具特色。

2.2 突出时间性

区域成矿谱系从演化的观点出发,强调时间的重要性。地质学研究大约45 亿年历史中地球的发展和演化,在此期间,生命在演化、大气圈在演化、水圈也在演化,成矿作用肯定也是在演化的。研究成矿作用在地质历史中的演化不只是矿床学本身的需要,同时可提供关于地球演化的有用信息和研究这些信息的一种重要手段。区域地质历史中的成矿作用演化亦反映了地质构造环境的演化,涉及地幔、地壳、水圈、大气圈乃至生物圈环境的演化,而矿床正是在这些环境中形成的。

矿床赋存在特定的成矿地质限定的时空范围内,其地质背景有明显的时间坐标,通常用地层、岩浆岩、变质岩和矿床形成的时代和地质构造旋回确定矿床形成的区域成矿旋回;当前矿床的形成时间需应用同位素测定的年龄作为矿床形成的时代依据;矿床形成过程中蚀变作用的形成时代,与矿床形成的时代接近,亦需应用同位素测定年龄值为依据;矿床形成后的变形变质作用,改造和二次富集作用的年龄均按同位素测定的年龄值判定。上述多种年龄值中,成矿旋回、矿床形成年龄是建立区域成矿谱系的先决条件。

划分区域成矿旋回通常与构造旋回对应,在当代区域构造研究工作中,中国的构造旋回划分为十二个旋回和十三个亚旋回(任纪舜等,1999),由老到新具体的区域成矿旋回是迁西旋回、阜平旋回、五台旋回、吕梁旋回、四堡旋回、晋宁旋回、震旦旋回、加里东旋回(早、晚2个亚旋回)、华力西/海西旋回(早、中、晚3个亚旋回)、印支旋回(早、晚2个亚旋回)、燕山旋回(早、中、晚3 个亚旋回)、喜马拉雅旋回(早、中、晚3 个亚旋回)。根据同位素年龄测定值,矿床可以找到在成矿旋回中的相应位置。

2.3 强调区域性

区域成矿谱系具有区域性特点,一是强调不同尺度或不同地区的区域成矿谱系各不相同,但都应是该区域地球层圈相互所用的结果,只是不同尺度或不同地区的区域成矿谱系的表述方式和详略程度有所不同;二是强调同一区域在不同的地质演化阶段具有不同的构造环境或成矿地质环境特点,如鲁西地区在新太古代后期的前阶段是裂陷拉张环境,形成条带状硅铁建造型的铁矿床,后阶段则随着地槽的封闭而进入挤压环境,形成的是与变质作用有关的金矿床,即由一种成矿地质环境演变成另一种新的成矿地质环境,标志着从一种区域成矿作用转化为新的区域成矿作用,原有的矿床成矿系列的结束和新的矿床成矿系列的形成。在特定的地质历史时间段内,若干个成矿地质环境连续转换,与成矿地质环境相对应的矿床成矿系列也出现连续地转变,这种转换反映了地质历史的演化进程。将成矿地质环境与相应的矿床成矿系列时间顺序叠置起来,就能鲜明地展现出区域成矿作用的演化序列。由此可知,成矿地质环境和与其对应形成的矿床成矿系列是区域成矿谱系的关键内容。

成矿地质环境是划分区域成矿作用类别和矿床成因类型的重要条件,也是随地质历史演化呈现的区域成矿作用的总貌,通常是按地质时代为“轴心”划分区域成矿地质环境的类别,如“中生代宁羌火山岩盆地”、台湾东部新近纪岛弧和黔川鄂下二叠世碳酸盐台地等(陈毓川等,2007)。就成矿地质环境而论,不同成矿地质环境赋存的矿床类型各异;同类矿床一般都是产出在特定而相似的成矿地质环境中。如陈毓川等(2007)论述了与海相火山喷发-沉积作用有关的Fe、Cu、Zn、Pb、Ag 矿床成矿系列类型与成矿地质环境之间的关系,提出6 类成矿地质环境出现不同岩类的海相火山喷发作用与铁、铜、锌、铅、银矿床之间的密切关系,阐明了成矿地质环境、海相火山喷发作用和成矿作用之间的联系性(表1)。

表1 成矿地质环境、海相火山喷发作用和成矿作用关系Table 1 The relationship between metallogenic geological environment,marine volcanic eruption and mineralization

2.4 创新表达方式

区域成矿谱系创新表达方式,将成矿单元作为横坐标,成矿旋回的历史顺序和成矿地质环境变化顺序作为纵坐标(分列纵坐标的两侧),中间列出与成矿旋回和成矿地质环境相对应出现的矿床成矿系列,构建成矿床成矿谱系图。这种表达形式改变了已有单纯应用成矿规律图平面表达,文字叙述的习惯方式,增添垂向地质历史的演变顺序,构造旋回的依次更迭、成矿单元的横向关联和区域成矿作用相互制约等方面的有机联系,将区域成矿规律内容以四维图谱的方式展示出来。

不同成矿区带内在不同成矿旋回或同一成矿旋回中,具有相似成矿地质构造环境的时期,可形成相似的矿床成矿系列及同一个矿床成矿系列类型。他们之间的共性多,个性不明显,则区域成矿作用的相似性较高,赋存有相似矿床的可能性大;若相反,则相似性低或不相似,他们之间的共性少,突出个性则可能属另一类区域成矿作用或可能出现新的矿床成矿系列。通过对各个区域成矿谱系的对比,可较为清晰地突出不同成矿区带(成矿地质环境),不同时间段(成矿旋回)的区域成矿作用的“共性”和“个性”,以深化对区域成矿规律认识的探索,进而对指导成矿预测有所启发。

3 应用举例

矿床成矿系列和区域矿床成矿谱系的研究,不但具有地质理论意义,而且可用于指导矿产勘查工作。

3.1 中国大陆成矿体系

陈毓川等(2006b)指出,成矿体系是各个地质历史时期所形成的矿床及其与成矿作用密切相关的地质要素所共同构成的整体,且具有明显的阶段性、多期叠加和成矿演化特征。中国大陆成矿体系可以理解为,目前在中国大陆地壳漫长的形成、发展过程中,随着壳幔相互作用、变形和地壳海陆变迁而形成的成矿作用及其产物的有机整体及其在四维时空中的分布规律(陈毓川等,2006;王登红等,2011)。

在“中国成矿体系与区域成矿评价”项目执行(1999~2004 年)期间,中国首次厘定出11 个地质时代的214 个矿床成矿系列,434 个矿床成矿亚系列,978 个矿床式,初步归纳出38 个矿床成矿系列组和24个矿床成矿系列类型。考虑到矿床成矿系列涵盖了成矿时代、构造环境、地质成矿作用及所形成的矿产资源4 个要素,比单个的零散矿床或单一矿床类型拥有更加丰富而明确的内涵,因此,以矿床成矿系列为基本组成单位建立了中国大陆成矿体系,再以中国大陆从“陆核→古陆→古陆边缘增生(通过碰撞、对接等方式)→中国大陆基本形成→大陆形成之后的活化”这样一条主线来探索中国大陆成矿体系的形成过程(图1)。也就是说,以矿床成矿系列为基本单位来描述的中国大陆成矿体系是站在历史的高度来探讨中国大陆的演化轨迹,揭示在中国大陆形成、发展过程中成矿作用的轨迹,这也正是区域矿床成矿谱系所揭示的内涵。总之,以成矿地质环境为基础,通过时间和空间2 条主线对不同地质历史时期和不同成矿区带中成矿作用的系统研究,再通过对中国矿床成矿系列的深入研究,来探讨中国大陆成矿体系形成之奥秘,揭示区域成矿规律,进而达到指导成矿预测并对全国矿产资源潜力进行评估的目的。

图1 由矿床成矿系列构建的区域成矿谱系以标示中国成矿体系(据陈毓川等,2007)岩浆期与地壳演化阶段的划分根据程裕淇等,1994;矿床成矿系列或矿床成矿系列组以编号简称标示,水平方向标示着主要是沉积成因矿床成矿系列,垂直方向者为岩浆成因成矿系列Fig.1 Regional metallogenic pedigree constructed by metallogenic series for mineral deposits is used to indicate the metallogenic system of China(after Chen et al.,2007)The division of magmatic stage and crustal evolution stage is according to Cheng et al.,1994;the metallogenic series for mineral deposits or their groups denoted by numbered abbreviation.The horizontal direction indicates mainly sedimentary metallogenic series,and the vertical direction indicates magmatic metallogenic series

3.2 阿尔泰地区

根据已有的研究成果,阿尔泰地区按照地质演化与成矿特征的矿床成矿系列划分方案如表2。其中,与海西期构造-岩浆作用有关的铁、铜、镍、铅-锌、金、稀有金属矿床成矿系列又可以进一步分为5 个成矿亚系列,这5 个亚系列分别形成于阿尔泰海西期造山过程的不同阶段或同一阶段的不同的地质构造部位,因而相互之间具有内在的成因联系,他们共同构成了海西旋回的成矿谱系。因此,不同造山旋回及其不同阶段及不同部位造就了不同的矿床成矿系列及亚系列,反之,不同的矿床成矿系列及其亚系列同样可以指示不同的构造演化阶段与构造部位。

表2 阿尔泰地区矿床成矿系列的划分Table 2 The classification of minerogenetic series for mineral deposits in the Altay region

阿尔泰地区的区域成矿谱系,可以根据不同的尺度来表述,如整个阿尔泰成矿省(图2)、中国阿尔泰(图3)、中国阿尔泰的海西旋回(图4),其中,海西旋回大致经历了如下阶段:

图2 阿尔泰成矿省区域成矿谱系Fig.2 The regional metallogenic pedigree of the Altay metallogenic province

图3 中国阿尔泰成矿亚省的区域成矿谱系Fig.3 The regional metallogenic pedigree of Altay metallogenic sub-province in China

图4 中国阿尔泰海西旋回区域成矿谱系Fig.4 The regional metallogenic pedigree showing the Hercynian cycle of mineralization in the Altay,China

Ⅰ海西构造旋回初期,西伯利亚陆块西南缘裂解张开;

Ⅱ海西构造旋回早中期400~380 Ma拉张阶段,在裂陷带内发生海相双峰式火山活动及成矿作用,形成第1 成矿亚系列——火山岩型铁矿及块状硫化物铜铅锌金银钡矿床组合,包括蒙库铁矿、阿巴宫铁矿、阿舍勒铜锌金银钡矿床、可可塔勒铅锌矿床等;

Ⅲ海西构造旋回中期370~330 Ma挤压阶段,裂陷带闭合、褶皱,在北阿尔泰地壳深处再形成深变质花岗岩穹隆体并伴有伟晶岩型稀有金属-白云母矿床——第2成矿亚系列,包括大桥-库威、虎斯特等地的伟晶岩型含稀有金属白云母矿床,其中,萨尔朔克北白云母矿床中白云母的40Ar/39Ar 坪年龄为369.78 Ma,并有印支期(224.09 Ma)岩浆作用影响的记录;

Ⅳ海西构造旋回中晚期320~280 Ma拉张阶段,沿碰撞带形成深断裂,有地幔熔浆上侵,形成与基性-超基性岩有关的铜镍成矿亚系列(第3亚系列,包括喀拉通克1 号、2 号、3 号等含矿岩体)和与偏碱性花岗岩有关的锡铜金成矿亚系列(第4 亚系列,包括萨惹什克锡矿、塔斯特金矿、索尔库都克铜矿等);

Ⅴ海西构造旋回晚期300~250 Ma挤压阶段,山前断裂构造剪切带,形成与花岗岩类有关的金矿成矿亚系列(第5亚系列,包括多拉那萨依、赛都等金矿)。

阿尔泰成矿省经历了多旋回的造山过程,每个不同的旋回分别形成不同的成矿系列,这些成矿系列各不相同但又相互联系,具有成生演化的历史必然性。在一个典型的阿尔泰式的造山过程中,伴随早期裂陷拉张过程形成的是与海相火山作用有关的氧化物型铁矿床和块状硫化物型铜锌、铅锌多金属矿床;随着裂陷槽或裂谷盆地的闭合,在挤压应力作用下,伴随深变质作用和花岗岩化可以形成伟晶岩型稀有金属矿床——白云母矿床;随着山脉的隆升,一些大型构造剪切带和深达地幔的断裂带也分别在不同的部位形成,并伴随有剪切带型金矿(与花岗岩类有关)、铜镍硫化物矿床(与超基性岩类有关)、锡铜金矿床(与偏碱性岩类有关)的形成,这就构成了一个海西旋回的区域成矿谱系。

3.3 南岭地区

(1)成矿单元划分

由于不同作者对南岭地区的界定范围不一致,导致南岭地区的矿床成矿系列划分存在一定的差异性。如王登红等(2022)在编制《中国矿产地质志·南岭卷》时,对南岭地区范围的描述采用了《中国成矿区带划分方案》中对南岭成矿带的限定范围,与前人界定的南岭成矿区范围明显不同(陈毓川等,1989),主要为包括桂东南、湘东、粤北、赣南的一个近似菱形的区域内(其长轴呈北东向而非东西向),再进一步根据出露地层主要是下古生界还是上古生界(反映的隆起还是坳陷构造)而分为南岭东段(Ⅲ-83-①赣南隆起,包括湘东南隆起,诸广山隆起和九连山隆起)、南岭中段(Ⅲ-83-②湘东-粤北坳陷)和南岭西段(Ⅲ-83-③桂东大瑶山隆起,含北侧海洋山次级凸起和西南延伸之西大明山隆起)3个成矿亚带(图5)。

图5 南岭成矿带界定范围及大中型矿床分布简图Fig.5 Delineation range of Nanling metallogenic belt and distribution of large and medium-sized deposits

(2)矿床成矿系列划分

前人对南岭地区的矿床成矿系列的研究已经比较系统,如陈毓川(1983)讨论了华南和与燕山期花岗岩有关的稀土、稀有、有色金属矿床成矿系列,并相应建立了成矿模式,随后讨论了华南地区与中生代岩浆作用有关的5 个矿床成矿系列,分别对应于不同的成矿构造背景(陈毓川等,1989;2012);陈毓川等(1989)进一步将南岭地区与花岗岩类有关的矿床划分为5 个矿床成矿系列、6 个亚系列、21 个矿床式。由于《中国矿产地质志》研编时强调了“矿种、矿产地和空间分布”全覆盖的原则,而不再只是以典型矿床为主。因此,王登红等(2022a)以《中国成矿体系与区域成矿评价》(陈毓川等,2007)中矿床成矿系列厘定方案为基础,结合大量新发表的同位素年龄数据,重新梳理并厘定了南岭成矿带的矿床成矿系列划分方案,划分为19 个矿床成矿系列、30 个亚系列、74 个矿床式,较以往有了很大变化,如新增了华南第四纪热泉、热水、地下水及相关矿产矿床成矿系列(编号Q-40)等(图6)。

(3)区域成矿谱系

以王登红等(2022a)新厘定的南岭成矿带矿床成矿系列为基础,建立南岭成矿带及邻区的区域成矿谱系(图6),以清晰地反映南岭地区的成矿作用、时空结构及演化规律。作为华南成矿省的一部分,南岭成矿带可能也经历了早前寒武纪克拉通(华夏古陆)形成、中-新元古代古陆裂解的地质历史发展过程,志留纪末的加里东运动发生褶皱、造山,使之与扬子陆块拼接,华南陆块固结阶段;早古生代在这基底上沉积了以海相为主的活动型沉积,进入华南大陆形成阶段;印支运动后,华南大陆构造岩浆活化,并进入滨太平洋活动发展阶段。

图6 南岭成矿带及其邻区的区域成矿谱系各矿床成矿(亚)系列引用自《中国矿产地质志·南岭卷》(王登红等,2022);虚线框表示该系列主体不在南岭成矿带范围内;底部的成矿单元向南、向北、向东、向西4个方向均有拓展,并不严格局限于南岭成矿带及其邻区Fig.6 The regional metallogenic pedigree in the Nanling metallogenic belt and its adjacent areas Each metallogenic(sub-)series for mineral deposits are quoted from the volume of Nanling of“Annals of Geology of Mineral Resources of China”(Wang et al.,2022).The dotted box indicates that the main body of the series is not within the range of Nanling metallogenic belt.The metallogenic units at the bottom bar are not strictly confined to the Nanling metallogenic belt and its adjacent areas,but extend in four directions:South,north,east and west

南岭成矿带区域成矿作用在早古生代之前不发育,但在扬子陆块形成了与古元古代海相火山变质作用有关的矿床成矿系列,与新元古代火山-热水-沉积作用有关的磷、Fe、Mn矿床成矿系列组,均波及南岭成矿带,以铜锣塘式受变质型铁矿为代表,但规模不大,其初始成矿与海相火山作用有关。加里东运动导致裂谷海盆闭合造山、同时有大量花岗岩浆侵入。加里东晚期,在武夷山隆起区及其周缘形成了与加里东运动有关的W、Sn、Nb、Ta、Cu、Au、Be、白云母矿床成矿系列(Pz1-13)。

在整个晚古生代,华南地区处于海陆过渡并转化的构造演化格局,不同时段、不同构造环境中形成的沉积矿产是不同的,分别形成不同的成矿亚系列和矿床式。南岭成矿带在晚古生代由加里东运动之后的陆相环境演化为海相环境再到印支运动之后转为陆地,以晚石炭世海域面积最大,形成的沉积矿产也最丰富,构成了下扬子及华南与晚古生代沉积作用有关的Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、V、硫铁矿、重晶石、石膏、煤、黏土、碳酸盐岩矿床成矿系列(Pz2-16),代表性的矿床式有封开式水泥用灰岩(白沙、大冲;D2-3)、英德式硫铁矿(红岩、西牛;D2)、大坪式铁矿(D2)、乌石山式石膏矿(C1)、翁源式碳酸盐岩矿床(将军屯,C2-3)、永耒式煤矿(白沙,P2-T1)等。

晚三叠世—早白垩世为燕山期由伸展到强烈陆内造山时期,表现为强烈的褶皱、断裂和大规模的钙碱性岩浆活动,成矿物质高度活化,导致大规模内生成矿作用的发生,形成了南岭与燕山期中浅成花岗岩类有关的有色/(稀土)、稀有、铀、贵金属、石墨、大理岩等矿床成矿系列,主要包括南岭东亚带(湘东-赣南-粤北-闽西)与燕山期花岗岩类有关的W、REE、Nb、Ta、Mo、Bi、Sn、Ag、Au、U、萤石矿床成矿亚系列(Mz2-411)和湘粤桂(南岭中亚带为主)海西期—印支期坳陷区与燕山期花岗岩类有关的W、Sn、Nb、Ta、Be、Rb、Bi、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag、Fe、U、萤石、硼、水晶、石墨、硫、硅灰石、红柱石、大理岩、花岗岩矿床成矿亚系列(Mz2-412),表现为燕山早期成矿大爆发。

晚白垩世—第四纪(即燕山运动末至喜马拉雅运动时期),在印度和欧亚板块作用下,使华南大陆向东南部离散,与造山后的松弛联合,陆块强烈裂陷,出现东南沿海成盆、陆缘造海的重要地质事件,但南岭成矿带本身以陆内块断隆升为基本构造格局,风化作用强烈,形成南岭独具特色的风化壳离子吸附型稀土矿床及高岭土矿床等表生成因的矿床成矿系列。

3.4 昆仑-阿尔金成矿带锂等稀有金属的找矿实践

昆仑-阿尔金成矿带是中国中部秦祁昆成矿域(有的学者也称为中央造山带)西部的重要成矿单元(图7),在空间上位于塔里木盆地与青藏高原之间,在时间上经历了太古宙(?)经元古宙、早古生代、晚古生代、中生代到新生代的漫长演化历史,而且,不同的历史时段,区域内所发生的地质事件和成矿作用显著不同,十分复杂。但是,该区域山高路险,自然环境险恶,基本属于无人区,地质工作程度极低,如何在这样的区域内开展找矿工作部署,并付诸实施呢?

图7 西昆仑-阿尔金Fe-Pb-Zn-Au-稀有金属成矿带主要矿产地分布图(改自王岩等,2006)Fig.7 Distribution map of western Kunlun to Altun Fe-Pb-Zn-Au-Rare metals metallogenic belt(modified after Wang et al.,2006)

在早期的矿床成矿系列研究中,根据昆仑山产稀有金属、阿尔金产白云母的简单资料,曾经提出存在“昆仑新元古代构造旋回Cu、Pb、Zn、稀有金属、云母、水晶、宝石硫矿床成矿系列组”及“与花岗伟晶岩有关稀有金属、云母、水晶、宝石矿床成矿亚系列”,全国统一编号为Pt3-113(陈毓川等,2007),但没有深入研究。随着四川甲基卡伟晶岩型锂矿的找矿突破,西昆仑的大红柳滩也被高度重视并取得新突破,并且都形成于印支旋回向燕山旋回的构造转折时期,而阿尔金是否也存在类似的成矿事件呢?经过2018 年以来在新疆砂锂沟、吐格曼、瓦石峡等地的找矿实践,不但证实阿尔金也存在广泛发育的伟晶岩型稀有金属矿床,而且是多旋回、多期次的,尤其是发现吐格曼存在460 Ma、吐格曼北存在468~454 Ma 的稀有金属成矿事件,填补了秦祁昆成矿域加里东期伟晶岩型矿床成矿(亚)系列之空白,其意义重大,不仅仅是发现了新的矿产地,更重要的是,阿尔金成矿带的区域成矿谱系得以完善,成矿演化轨迹更加清晰,部署区域地质找矿工作的依据更加充分,带动了近年来阿尔金找矿的区域性展开与突破(王岩等,2016;王登红等,2022b)。

可以预测,新疆南部从西昆仑到阿尔金,从元古代到新生代,以锂为主的稀有金属成矿谱系是客观存在的,并且向西可以延伸到境外的阿富汗等地,向东延伸到青海甚至甘肃、陕西、河南等地。因此,阿尔金加里东旋回伟晶岩型稀有金属成矿(亚)系列的确认,类似于阿尔泰成矿省中加里东旋回伟晶岩型矿床成矿(亚)系列的确认,将成矿历史追溯到更加久远,而不只是局限于燕山期、印支期和海西期,极大地拓展了找矿思路和工作部署的空间,按照“全位成矿,缺位找矿”的思路可以通过以点带面的方式来部署区调和矿调工作。

4 结 语

区域成矿谱系的概念从提出的那一天起就受到广大矿床地质学家的重视。首先起源于桂北地质区域成矿演化关系探讨,并在新疆阿尔泰地区进行了探索研究,制作了首个矿床成矿谱系图,以后相继在各省、各成矿区带的矿床成矿系列研究中,应用区域成矿谱系的思想来阐述矿床的成矿规律。可以说,区域成矿谱系的研究创新了区域成矿规律研究的表达方式,从四维角度完整地刻画了区域成矿作用的演化规律,从更高层次上反映成矿演化过程和多旋回成矿特点,增强了人们对成矿作用认识的能力,以启迪找矿思维,开拓找矿思路,提高找矿效果。

需要说明的是,区域成矿谱系有不同尺度的表述方式,详略程度差异甚大。但无论哪种方式,均突出了成矿单元范围内的矿床形成规律,不同地质历史时期内矿床的成矿特征、演化顺序和相互关系,并将矿床形成的时空关系用“图谱”的形式展示出来。另一方面,区域成矿谱系的研究基于矿床成矿系列研究,这比传统的单一研究矿床的时空分布规律具有更大的难度,因而不可避免地带有主观性和历史局限性,但却是在不断地逼近对于成矿作用本质的认识,对于揭示客观规律和在找矿中发挥主观能动性均有重要意义。

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