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1、区域成矿学研究区域成矿学研究一、概论一、概论 二、成矿系统及演化二、成矿系统及演化三、区域成矿要素三、区域成矿要素四、中国区域成矿特征四、中国区域成矿特征 区域成矿要素区域成矿要素 一、重大地质事件与成矿一、重大地质事件与成矿 二、区域壳幔结构与成矿二、区域壳幔结构与成矿三、区域构造与成矿三、区域构造与成矿 四、区域地球化学与成矿四、区域地球化学与成矿 五、区域岩浆活动与成矿五、区域岩浆活动与成矿 六、区域流体与成矿六、区域流体与成矿 五、岩浆活动（含火山）与成矿五、岩浆活动（含火山）与成矿(一一)岩浆岩类型与成矿岩浆岩类型与成矿一定类型岩浆岩伴有一定矿种和矿床类型。一定类型岩浆岩伴有一定矿种
2、和矿床类型。镁铁质超镁铁质岩类：镁铁质超镁铁质岩类：Cr、Ni、Cu、Pt、V、Ti、金刚石、金红石等；金刚石、金红石等；碱性岩类：碱性岩类：REE、稀有、稀有、Au、P等；等；酸性岩类：酸性岩类：W、Sn、Mo、Bi等等花岗岩类型、来源及其地球动力学环境花岗岩类型、来源及其地球动力学环境（Barbarin,1999）主要花岗岩类类型主要花岗岩类类型、它们的、它们的AFM矿物组合以及每矿物组合以及每一类型中地壳及地幔物质所占比例一类型中地壳及地幔物质所占比例Bit-黑云母；黑云母；K-fdmc 钾长石巨晶；钾长石巨晶；Hb 角闪石；角闪石；Prx 辉石；辉石；Mu 白云母；白云母；Cor 堇青
3、石；堇青石；Ca 钙质的；钙质的；Na 钠质的钠质的壳源壳源“S S”型花岗岩型花岗岩：W、Sn:石英脉型、石英脉型、云英岩型、夕卡岩型；花岗岩型铀矿床云英岩型、夕卡岩型；花岗岩型铀矿床壳幔混源壳幔混源“I I”型花岗岩型花岗岩：Cu-Fe、Au:斑斑岩型、夕卡岩型、火山岩型。岩型、夕卡岩型、火山岩型。幔源过硷性花岗岩幔源过硷性花岗岩:稀有金属稀有金属 案案 藏藏 富碱碳酸岩与成矿富碱碳酸岩与成矿 案案 南非南非Palabora富碱超基性岩体，为一古老火富碱超基性岩体，为一古老火山（山（2047Ma)的残留体，由碳酸岩、辉长岩、霓长的残留体，由碳酸岩、辉长岩、霓长岩和磷灰石白云岩组成岩和磷灰石
4、白云岩组成,多期侵入。有多期侵入。有CuCu、U U、P P、REEREE、蛭石等矿产蛭石等矿产.Cu Cu矿为南非第一，矿为南非第一，300300万吨。万吨。蛭石储量为世界第一，磷矿也是超大型。幔源蛭石储量为世界第一，磷矿也是超大型。幔源岩浆成矿的一个很有特色的类型。岩浆成矿的一个很有特色的类型。CuP蛭石蛭石Phalaborwa Igneous Complex 露采坑分布露采坑分布 南非碱性岩有关南非碱性岩有关 Cu Cu、P P、蛭石矿床蛭石矿床Komatiite-relatedDeposits科马提岩科马提岩是一种富是一种富Mg的超基性火山岩，的超基性火山岩，MgO 18%，是地幔高度
5、部分熔融的产物，矿产资源是地幔高度部分熔融的产物，矿产资源有有Ni、Cu、PGE、Au等。代表性矿床有澳大利等。代表性矿床有澳大利亚的亚的 Kambalda,其成岩成矿时代为其成岩成矿时代为 2700 Ma.Ni金属金属67万吨万吨,品位品位 2.9%)After Hill et al.(1990)(二二)岩浆（体）的控矿作用岩浆（体）的控矿作用 岩浆活动是地球物质运动的重要形式，可形成多岩浆活动是地球物质运动的重要形式，可形成多种矿床类型种矿床类型,可以成矿系统观作全面分析可以成矿系统观作全面分析 1.岩浆（体）本身的成矿作用岩浆（体）本身的成矿作用岩浆矿床、伟晶岩矿床、岩浆热液矿床岩浆矿床
6、、伟晶岩矿床、岩浆热液矿床(云英岩型、夕卡云英岩型、夕卡岩型、斑岩型等岩型、斑岩型等)岩体固结后的热液改造矿床：早期岩体中的矿质（预富集）岩体固结后的热液改造矿床：早期岩体中的矿质（预富集）被后期热液改造、成矿，如华南的、铀矿、萤石矿，多为被后期热液改造、成矿，如华南的、铀矿、萤石矿，多为脉状矿体脉状矿体岩体的风化岩体的风化壳壳矿床：如花岗岩矿床：如花岗岩高岭土矿床、高岭土矿床、藏藏 超基性超基性岩的风化壳型镍矿岩的风化壳型镍矿 2.岩浆冷凝放热驱动周围的热液系统岩浆冷凝放热驱动周围的热液系统S型花岗岩富含放射性元素（型花岗岩富含放射性元素（HHP），），半半衰期长，作为衰期长，作为“热机热机
7、”积累大量热能，引起大积累大量热能，引起大规模的热液对流，可导致绿岩型金矿、卡林型规模的热液对流，可导致绿岩型金矿、卡林型金矿等的形成。金矿等的形成。3.岩浆岩浆(体体)改造周围已有矿床改造周围已有矿床 (沉积、热水沉积沉积、热水沉积矿床等矿床等)-接触热变质矿床。如赤铁矿层接触热变质矿床。如赤铁矿层磁铁矿层、煤系地层磁铁矿层、煤系地层石墨无烟煤。石墨无烟煤。4.岩浆岩浆(体体)对早期矿床的叠加成矿对早期矿床的叠加成矿(多成因矿床多成因矿床)改造早期矿床的产状，新矿质的叠加，复改造早期矿床的产状，新矿质的叠加，复杂的蚀变矿化分带和矿石组构，如大厂、武山杂的蚀变矿化分带和矿石组构，如大厂、武山等
8、矿等矿岩浆分结型岩浆分结型岩浆熔离型岩浆熔离型 矿浆贯入型矿浆贯入型伟晶岩型伟晶岩型 接触交代型接触交代型 高温脉型高温脉型接触热变质型等接触热变质型等 (三三)岩浆岩时空结构与成矿岩浆岩时空结构与成矿岩浆岩与有关矿床的时空关联是成矿预测岩浆岩与有关矿床的时空关联是成矿预测的重要研究内容。的重要研究内容。v时间结构时间结构：1.1.一次岩浆活动中，成矿常在晚阶段；一次岩浆活动中，成矿常在晚阶段；2.2.多次侵位的复式岩体，成矿常与晚期次岩体相关多次侵位的复式岩体，成矿常与晚期次岩体相关(瑶岗仙瑶岗仙)；3.3.多次侵位岩体常伴有大型矿床，如美国多次侵位岩体常伴有大型矿床，如美国BinghamB
9、ingham斑斑岩铜矿；岩铜矿；4.4.多次侵位通道前后一致，垂直分带为主多次侵位通道前后一致，垂直分带为主(柿竹园柿竹园)5.5.多次侵位通道前后不一，水平分带为主多次侵位通道前后不一，水平分带为主(瑶岗仙瑶岗仙)v 空间结构空间结构：火山火山-侵入岩体的垂向分带侵入岩体的垂向分带玢岩铁矿模式玢岩铁矿模式斑岩铜矿模式斑岩铜矿模式陆相火山岩中低温热液矿床陆相火山岩中低温热液矿床(银山、浙西银山、浙西Au)Au)侵入岩体三层结构模式侵入岩体三层结构模式广义斑岩型铜矿成矿模式 (四四)岩体规模与成矿岩体规模与成矿l小岩体可成大矿小岩体可成大矿：经常向下有：经常向下有“根基根基”，矿质，矿质深源，典
10、型矿床如：深源，典型矿床如：金川金川u-Ni矿矿铜厂铜厂Cu-Mo-Au矿矿赣南钨矿赣南钨矿l大岩体大岩体(复式岩体、杂岩体复式岩体、杂岩体)中也有大矿中也有大矿，矿，矿多在某一期次小岩体中，如骑田岭岩基的芙蓉多在某一期次小岩体中，如骑田岭岩基的芙蓉锡矿田。锡矿田。l要整体观察和分析要整体观察和分析，尤其是三维立体探测，对，尤其是三维立体探测，对矿床与岩体的距离也应三维分析，并注意岩体矿床与岩体的距离也应三维分析，并注意岩体产状的变化。产状的变化。The Jinchuan Ni-Cu-(PGE)sulphide deposit is formed by crystal mush(de Waal
11、,2004,Can.Mineral.)In a convergent setting?After Evans-Lamswood et al.(2000)THE MAGMATIC MODEL六、区域地质流体与成矿六、区域地质流体与成矿l地质流体普遍存在，最为活跃，它是地质流体普遍存在，最为活跃，它是各类地球物质系各类地球物质系统间的媒介统间的媒介，也是矿质活化、运移的主要介质。，也是矿质活化、运移的主要介质。l地壳表层地壳表层5 51010公里为流体圈，公里为流体圈，95%95%为挤压带，为挤压带，5%5%为伸为伸展带。展带。挤压带挤压带内能量聚集与转换过程，有强的质量迁内能量聚集与转换过程，有
12、强的质量迁移推动力；移推动力；伸展和减压带伸展和减压带是质量迁移的终点，是矿床是质量迁移的终点，是矿床的富集部位。这都是在流体参与下发生的的富集部位。这都是在流体参与下发生的.l近年来近年来地幔流体地幔流体成矿也受到重视。成矿也受到重视。l研究方法研究方法：地质观测、综合手段、微观宏观、点面兼：地质观测、综合手段、微观宏观、点面兼顾、深浅沟通、洋陆兼顾、流体演化与地质过程。顾、深浅沟通、洋陆兼顾、流体演化与地质过程。构造与流体的相互作用构造与流体的相互作用确确 流体受构造控制：驱动、输运、停积流体受构造控制：驱动、输运、停积断裂带汇水或作为屏障阻挡水流断裂带汇水或作为屏障阻挡水流活动断层改变地
13、下流场，产生高压区和低压区，活动断层改变地下流场，产生高压区和低压区，地震动力驱动水流，突发向地表流动地震动力驱动水流，突发向地表流动构造影响岩性，从而影响流体运动及水岩反应构造影响岩性，从而影响流体运动及水岩反应 流体参与构造活动流体参与构造活动高压、超高压流体房有巨大能量，可产生水力破高压、超高压流体房有巨大能量，可产生水力破裂裂(流体压裂流体压裂)和角砾岩带，并爆发式向地表运移和角砾岩带，并爆发式向地表运移流体通过改变岩石力学性质影响岩石的构造特征流体通过改变岩石力学性质影响岩石的构造特征区域构造与含流体构造重叠地带常是成矿场所。区域构造与含流体构造重叠地带常是成矿场所。含含矿矿溶溶液液
14、温温度度-盐盐度度图图解解（据据张张荣荣华华，）成矿系统发育的深度成矿系统发育的深度 MVT型铅锌矿床的成矿环境和流体作用型铅锌矿床的成矿环境和流体作用区域热水系统区域热水系统80140卤水卤水热热梯梯度度0.1/km，向北降低向北降低流速流速0.5n米米/a作作用用于于35万万km3岩石上岩石上从从底底砂砂岩岩中中汲汲取取Pb，从从碳碳酸酸盐盐中中汲取汲取Zn在在流流体体透透过过性性突突变变地地段段，流流体体混混合合或或水水/岩岩反反应应而成矿而成矿运移运移400km 区域地质流体的示踪标志区域地质流体的示踪标志l期期 区域蚀变带区域蚀变带l 热水沉积岩热水沉积岩l 热水角砾岩带热水角砾岩带
15、l 火成岩脉带和热液脉带火成岩脉带和热液脉带l 矿物充填的微裂隙带矿物充填的微裂隙带l 矿物流体包裹体地化参数的区域性分布矿物流体包裹体地化参数的区域性分布l 化学元素（及同位素）的丰度变化化学元素（及同位素）的丰度变化l 含矿构造的分布含矿构造的分布l 矿床的区域分布：矿化类型和强度的变化矿床的区域分布：矿化类型和强度的变化狮子山矿田垂向分带(After the No.321 Geological Team,1995)（1 1）四套成矿流体系统及子系统构成）四套成矿流体系统及子系统构成鸡冠石子系统鸡冠石子系统鸡冠石子系统鸡冠石子系统新桥子系统新桥子系统新桥子系统新桥子系统大通子系统大通子系统
16、大通子系统大通子系统老鸦岭子系统老鸦岭子系统老鸦岭子系统老鸦岭子系统狮子山矽卡岩子系统狮子山矽卡岩子系统狮子山矽卡岩子系统狮子山矽卡岩子系统沙滩角斑岩子系统沙滩角斑岩子系统沙滩角斑岩子系统沙滩角斑岩子系统蝌蚪山子系统蝌蚪山子系统蝌蚪山子系统蝌蚪山子系统燕山晚期中低燕山晚期中低燕山晚期中低燕山晚期中低温流体系统温流体系统温流体系统温流体系统海西期沉积喷海西期沉积喷海西期沉积喷海西期沉积喷流流体系统流流体系统流流体系统流流体系统燕山期岩浆燕山期岩浆燕山期岩浆燕山期岩浆流体系统流体系统流体系统流体系统燕山期火山燕山期火山燕山期火山燕山期火山流体系统流体系统流体系统流体系统初步建立了四套成矿流体系统演
17、化框架初步建立了四套成矿流体系统演化框架K/Ar燕山期火山流体系统燕山期火山流体系统燕山期岩浆流燕山期岩浆流体系统体系统沙滩脚子系统沙滩脚子系统燕山晚期中低温热液流体系统燕山晚期中低温热液流体系统Re/Os狮子山子系统狮子山子系统Ar/Ar海西期喷流沉海西期喷流沉积流体系统积流体系统老鸦岭子系统老鸦岭子系统大通子系统大通子系统120.02.0114.82.0Ma138.60.2137.00.2Ma144.90.4Ma30333MaRe/Os新桥子系统新桥子系统K1J3P2P1C2四套流体系统的时代格架 燕山期岩浆燕山期岩浆流体系统流体系统石榴石石榴石石石 英英方解石方解石560 150-417
18、 120-361 海西期喷流沉积海西期喷流沉积流体系统流体系统石石 英英128-344 重晶石重晶石97-224 均一温度均一温度均一温度均一温度（6 6）-86108-86108（4 4）（2121）-5092-5092（1111）（1010）-1977-1977（1010）（2222）-50101-50101（2121）d d d d1818OOd d d dD D主要流体系统的流体性状特征主要流体系统的流体性状特征主要流体系统的流体性状特征主要流体系统的流体性状特征氢氧同位素特征氢氧同位素特征成矿带构造演化与成矿系统的形成过程成矿带构造演化与成矿系统的形成过程区域构造区域构造-流体流体-
19、成矿的类型成矿的类型1.1.伸展构造环境海底热水沉积成矿伸展构造环境海底热水沉积成矿系统系统古代：裂谷中古代：裂谷中 SEDEXSEDEX型型 Pb-Zn-Pb-Zn-Cu-SCu-S成矿系统成矿系统现代：大洋中脊热水沉积多金现代：大洋中脊热水沉积多金属成矿系统属成矿系统2.2.挤压构造环境岩浆热液成矿系统挤压构造环境岩浆热液成矿系统碰撞造山带：碰撞造山带：W W、SnSn、NbNb、TaTa俯冲造山带：俯冲造山带：CuCu、AuAu、MoMo3 3.走滑构造环境的热液成矿系统走滑构造环境的热液成矿系统绿岩带中剪切带型金成矿系绿岩带中剪切带型金成矿系统统4.4.大陆盆地流体成矿系统大陆盆地流体
20、成矿系统5.5.拆离断层流体成矿系统拆离断层流体成矿系统6.6.地壳浅表中低温流体成矿系统地壳浅表中低温流体成矿系统汇聚板块俯冲带的构造汇聚板块俯冲带的构造-岩浆岩浆-流体成矿模式流体成矿模式（据（据J.Kutina,1996）造山带中流体造山带中流体1.建造水建造水2.同构造脉体同构造脉体3.基底源变质流体基底源变质流体4.洋壳脱水形成变质流体洋壳脱水形成变质流体5.幔源挥发份幔源挥发份6.岩浆流体岩浆流体7.建造中卤水建造中卤水8.大气降水大气降水大大陆陆盆盆地地流流体体成成矿矿系系统统粤粤北北地地区区中中晚晚泥泥盆盆纪纪岩岩相相古古地地理理略略图图红岩红岩马口马口凡口凡口大宝山大宝山粤北
21、层控矿床成矿模式示意图粤北层控矿床成矿模式示意图（据陈学明，（据陈学明，1992）红岩型红岩型马口型马口型大宝山型大宝山型凡口型凡口型1-碳酸盐岩；碳酸盐岩；2-火山沉积岩；火山沉积岩；3-碎屑岩；碎屑岩；4-变质岩；变质岩；5-断层；断层；6-角砾岩带；角砾岩带；7-矿体；矿体；8-脉状矿化；脉状矿化；9-斑岩；斑岩；10-花岗岩；花岗岩；11-下石炭统；下石炭统；12-泥盆系；泥盆系；13-前泥盆系前泥盆系红岩型红岩型马口型马口型大宝山型大宝山型凡口型凡口型1-碳酸盐岩；碳酸盐岩；2-火山沉积岩；火山沉积岩；3-碎屑岩；碎屑岩；4-变质岩；变质岩；5-断层；断层；6-角砾岩带；角砾岩带；7
22、-矿体；矿体；8-脉状矿化；脉状矿化；9-斑岩；斑岩；10-花岗岩；花岗岩；11-下石炭统；下石炭统；12-泥盆系；泥盆系；13-前泥盆系前泥盆系粤北层控矿床成矿模式简表粤北层控矿床成矿模式简表（据陈学明，（据陈学明，1992）地壳浅表中低温流体系统与成矿 指低于指低于150150，没有年轻岩浆活动作，没有年轻岩浆活动作为附加热源，在正常或略为偏高的区域为附加热源，在正常或略为偏高的区域热背景条件下，在孔隙热背景条件下，在孔隙-裂隙或断裂破碎裂隙或断裂破碎带中运动的地下热水环流系统。带中运动的地下热水环流系统。l是正在进行水是正在进行水-岩反应的地球化学开放或岩反应的地球化学开放或半开放系统半
23、开放系统l是是HgHg、SbSb、AsAs、U U 以以及及 AuAu、PtPt、REE REE 等等活化、迁移、富集的场所活化、迁移、富集的场所在于在于 中中 低低 温温 流流 体体 系系 统统l靠正常或偏高的区域大地热流供应和维持；靠正常或偏高的区域大地热流供应和维持；l有足够水量和一定的循环深度，因而能有足够水量和一定的循环深度，因而能“集中集中”热量和成矿元素；热量和成矿元素；l主要靠裂隙及破碎带导水，多出现在断裂交汇主要靠裂隙及破碎带导水，多出现在断裂交汇部位；部位；l其形成和建立需要一个时间过程。如一个由正其形成和建立需要一个时间过程。如一个由正常区域热背景供热（常区域热背景供热（
24、60mW/m2），），循环深度达循环深度达4 4 km，发育在裂隙岩体中的地热流系统，约发育在裂隙岩体中的地热流系统，约需需1010万年时间才能建立完成。万年时间才能建立完成。中低温对流型地热系统经典模式中低温对流型地热系统经典模式（据汪集旸，（据汪集旸，1996）中国地热系统分布图中国地热系统分布图（据汪集旸，（据汪集旸，1996）流体成矿研究问题流体成矿研究问题1.地质流体类型很多，只有一部分能形成矿床，地质流体类型很多，只有一部分能形成矿床，要识别具有成矿潜力的流体系统，矿物流体包要识别具有成矿潜力的流体系统，矿物流体包体和蚀变岩研究仍是重要手段。体和蚀变岩研究仍是重要手段。3.流体的出
25、溶作用（沸腾）、浓缩作用、混合流体的出溶作用（沸腾）、浓缩作用、混合作用，是导至矿质沉淀、富集成矿的机理。作用，是导至矿质沉淀、富集成矿的机理。5.地幔流体是以地幔流体是以CO2 H2O为主的超临界流体，为主的超临界流体，常伴随幔源岩浆活动，多形成高中温热液矿床。常伴随幔源岩浆活动，多形成高中温热液矿床。6.地壳中流体大规模运移、不同构造环境流地壳中流体大规模运移、不同构造环境流体的演化、水岩相互作用体的演化、水岩相互作用成成矿矿地地质质环环境境控矿条件控矿条件地层地层构造构造岩浆岩岩浆岩地化地化流体流体成矿要素成矿要素成矿物质成矿物质能量能量介质介质(含矿流体含矿流体)输运通道输运通道储矿场所储矿场所成成矿矿发发生生直接的直接的间接的间接的耦合耦合谢谢！谢谢！