5大地构造与成矿(陆陆碰撞带)

• 1)造山作用的主要动力是机械能，同时因碰撞 摩擦生热，使陆壳熔融产生“S‖型花岗岩类并 伴有专属性的成矿作用，如某些含锡花岗岩。 • 2)在高加索造山带分布有钨-钼-钼-铜-钼-汞-锑 和火山-沉积锰矿床及古特提斯板块洋壳残余断 块上的石油和天然气矿床 • 3)沿西藏的亚欧大陆与次大陆之间的缝合线， 有构造侵位的蛇绿岩套和铬铁矿、自然铜等矿 床。
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三、中国境内陆陆碰撞带及其特点 （1）碰撞带及时代 中国大陆发育着相当多的陆陆碰撞构造带 以主碰撞期（即洋壳消失，构造变形作用最强烈） 为准，古生代以来主要发育有： 早古生代早期阿尔泰-准噶尔-额尔古纳碰撞带 早古生代晚期昆仑-阿尔金-祁连碰撞带 晚古生代晚期天山-兴安岭碰撞带 三叠纪的龙木错-澜沧江（昌宁-孟连）达府，金 沙江，秦岭-大别-胶南（苏鲁)和绍兴-十万大山等 碰撞带 侏罗纪的完达山碰撞带 白垩纪晚期班公湖-怒江碰撞带 新 古近纪的雅鲁藏布江碰撞带
• 主要控矿构造 板块缝合线控制蛇绿岩的分布； 而蛇绿岩中地幔橄榄岩的塑性流变构造控制矿 体的分布。矿体严格受岩体控制 • 赋矿岩石特征 岩石组合为纯橄岩、方辉橄榄 岩和二辉橄榄岩，矿体主要赋存于纯橄岩与方 辉橄榄岩构成的杂岩带中，且纯橄岩越多，矿 化越好 • 成岩成矿时代 大多为中泥盆世，部分为燕山 期 • 共生矿床类型 滑石菱镁岩型金矿床、石棉矿 床
• 4）从剖面上来看,中国大陆上的碰撞带普遍存 在楔状构造或称为鳄鱼式构造
•平面上锯齿 •状的嵌入构造
• 5）绝大多数中国大陆碰撞带都不是一次形成 的，而是经历了多期次，活动性质各不相同的， 复杂的形成过程。
• 四、成矿作用与矿床类型 • 1）成矿机制 • 陆－陆碰撞型构造成矿系统是在挤压收缩动力 条件下，两个分开的陆块相向运动，直到碰撞 对接 • 产出构造混杂岩、大型推覆构造、大型逆冲断 层、以至隆升造山、岩层变质、局部地壳重融 及同构造期火成岩类侵位等。 • 在这些作用下，加剧了对原有地壳的活化和改 造，大陆物质经过重组，提供了有用物质重新 运动和富集的机会
Tectonic setting 残余盆地
association 黑色页岩 仰冲的蛇绿岩
genesis 生物化学－化学沉 积 海底喷气沉积
Type of deposit/metals 磷矿床 Stratiform cypus-type Cu, Fe Podiform Cr 硬玉和软玉 Gemstones Deposits of continental shelf
• 这类金矿还在下述几个主特点: • 1)太古宙和早元古宙较多,全世界各地台 区分布,面型 • 2) 1.8-0.6Ga这类矿床较少,有时与古陆增 生有关,呈线状,多为片岩和片麻岩等 • 3) 0.6Ga以后各大陆都有分布,与造山带有 关,线状,多为千牧岩和绿片岩等 • 没有造山带型金矿床小于5千万年
Examples Nevada(L C) Betts Cove, Newfoundland(O) Semail, Oman(K) Burma(Pre-Albian) Mogok, Burma(T), Hunza, Kashmir?
缝合带 仰冲的蛇绿岩 变质的 内陆边缘 区域变质作用，伟 晶岩或霓灰正长岩 构造就位的大陆架 岩石 ―s-型超铝花岗岩 Megmatic-meteoric hydrothermal Magmatic 变质岩浆 metasomatic
• 2）碰撞构造带内，经常形成很强的构造变形， 以形成扇状褶皱和对冲型逆掩断层为特征 • 在陆 陆碰撞的最后阶段，两盘地块岩石组成接 近，强度相近，因而在平面上或剖面上发育共 轭剪切断裂，易形成对冲型逆掩断层系 • 不可能在每一个地段都表现为对冲，某些地段 以某一种倾向的逆掩断层为主的 • 与对冲型的逆掩断层系相伴随，层状地层就容 易构成扇状褶皱系。当然可以包括正的或倒的 扇状褶皱
• 这一时期构造体制发生了重大变化 , 由地幔 柱为主的板块构造体系转变为现代板块体 系,长形新生地壳. • 这种带易于成矿,易于造山,但其主要为高变 质的片岩和片麻岩代表较强的剥蚀作用,因 此成矿不好.好的可能 已被剥蚀
• 650 m.y 的造山带型金矿的分布与由1.8GA 组成的地块周围分布的绿片岩相的活动带 一致. 450 m.y 以后形成的造山带型金矿保 存很好.环太平洋有很多砂金矿,表明脉状矿 床的保存周期不太长. 这类矿床在形成以后 100–150 m.y时间内便可进入沉积盆地中.
Evaporites Ebro Basin ,Spain(T)
Molasse
化学沉积
陆内盆地
陆源碎屑岩
后生天水热液 U, Cu
Europe(P)
湖相沉积物
化学沉积
evaporites
Tarim Basin, Tibet(Q)
五、实例
• （一）蛇绿岩中(阿尔卑斯型）豆荚状铬铁矿矿 床 • 蛇绿岩铬铁矿可以划分为富铬(铬尖晶石的Cr# = 100Cr/(Cr+ A l) > 60) • 富铝(Cr#< 60) 2 种类型 • 富铬富铝型(Cr# > 60～ <60)
造山带金矿理论对全球造山带型金矿形
成分布时空规律的解释 • 前寒武纪造山带型金矿 ca. 2.8–2.55 and 2.1– 1.8 Ga, 与新生大陆壳的形成时间相一致l • 前寒武纪造山带型金矿与显生宙造山带型 金矿的地质特点基本一致,有人提出是与安 第斯型俯冲作用有关. • 但是, 650 Ma以前造山带型金矿的形成是幕 式的,说明总体构造环境在650 Ma 前后是不 同的.
• 3) 矿床类型及成矿系列
• ①与镁铁质－超镁铁质岩有关的铬铁矿矿床系 列 • ②产在被逆冲的蛇绿岩带中；蛇绿岩套中构造 蚀变岩型金矿床 • ③与高压变质作用有关的非金属矿床系列(硬玉 等) • ④与重熔花岗岩有关的锡矿和钨矿 • ⑤产在前陆冲断层带中砂岩型铅锌矿床及层控 铅锌汞锑金矿，产在残留盆地中
前陆冲断带
Sn, W
Higher Himalayas(T); SW England(L P) Main Range Malaysia (L Triassic)
Deposits related collsion zones
Deposits related collsion zones
Tectonic setting association genesis Type of deposit/metals Examples
• 2）成矿特点
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①以岩浆热液成矿系统为主，矿床类型多样； ②矿化也呈区域性带状分布，但有较宽的分带 ③矿床规模大、中、小均有； ④成矿后因造山隆起受剥蚀的几率较大，因而
其古老成矿系统被保存下来的可能性不如拉伸 构造环境下的成矿系统。 • 中国大陆最主要的内、外生成矿作用是板内伸 展成矿作用，真正与俯冲，碰撞作用相关的矿 床在中国大陆是十分有限的。
• 前寒武纪两期大陆增长和两期造 山带型金 矿床形成被解释成与早期热的地球/地幔翻 转有关. • 地幔柱使地壳下部增热.—引起大量的熔融, 花岗岩体的侵位和浮性地壳的形成 • 这样形成的晚太古和早元古地壳块很大,相 对等轴状,稳定.这种地体也有利于金矿的长 期保存,特别是在地体的边部.
• More than 50% of the exposed Precambrian crust formed between 1.8 and 0.6 Ga, yet these rocks contain few orogenic • gold deposits, therefore indicating that more than volume of preserved crust controls the distribution of these ores. • 1.8-0.6Ga的前寒武纪地壳占出露老地壳的50%,说 明并不是老岩石的分布面积控制金矿床的多少.这 个时期是以全球性的引张为主,非造山花岗岩为主, 因此,金矿化不好
• 实例：华北陆块南缘为例(南秦岭区) • 晚古生代（350Ma）开始的陆陆碰撞，造成地 层挤压褶皱、变质隆起以及大规模碰撞型花岗 岩类岩浆活动 • 使泥盆纪时海盆中形成的同生－准同生铅-锌矿 层受到了后期的热动力改造 • 并使前泥盆系中矿源层中金、汞、锑、铜等受 到了岩浆热液和/或构造热液的叠加改造而形 成微细浸染型金矿和层控热液型铜（金、钼、 铁）矿床等
• ②碰撞造山的挤压－伸展转变期
• 挤压达高潮之后，造山带开始伸展，区域热异 常持续增高并逐步达高峰的时段 • 深部物质发生最强烈的减压分熔,形成大规模流 体和熔体; 浅层构造因减压扩容而为流体活动 提供了更好的空间,同时最高的热异常为流体活 动提供了最大的能量,导致深源流体与浅源流体 同时强烈活动并混合、循环,是最强的成岩成矿 时间。 • ③ 晚期 • 即区域热异常达到高潮之后直至区域热异常消 失,深部流体和熔体的产生逐渐减弱,只有浅部 的大气降水热液活动,成岩成矿作用较弱。
• （2）特点
• 1） 碰撞构造带主要都是由构造岩片和混 杂岩带所组成
• 两侧板块的陆壳，地幔成分 • 大陆地块之间的大洋壳幔残片（大洋沉积物， 蛇绿岩套与铁镁质岩石等）。 • 糜棱岩，碎裂岩，混杂岩带或构造岩片带 • 碰撞作用很强，常发生很强的动力变质作用， 构成高压或超高压变质带
• 碰撞作用时期是有利于元素，岩石和构造单元 的混杂而不是有利于元素，物质的分异和富集 的。 • 强构造变形过程中，局部地段形成同碰撞期的 中酸性侵入体与火山喷发，在此过程中自然也 可能存在某些元素的富集。
前陆冲断带
―S-type‖ 浅色 花岗岩
岩浆-天水热 液
U
Massif central, France(D); Rossing, Anamibia(U Pt)
前陆盆地
Molasse
成岩或后生
stratabound Siwaliks, India sandstone type and U(Cu, V) Pakistan(U T)
蛇绿岩中(阿尔卑斯型） 豆荚状铬铁矿矿床
• 矿体赋存部位 矿体主要赋存在蛇绿岩剖面中 的纯橄岩方辉橄榄岩杂岩带和超镁铁质堆积岩 下部，前者中矿体具工业意义，后者中矿体一 般不具工业意义。 • 矿体基本特征 呈扁豆状、透镜状，与地幔橄 榄岩中的叶理呈整合或次整合相交；矿体“成 群分布、分段集中 • 矿石矿物组合 铬铁矿+铝铬铁矿+亚铁铬铁矿。
• 碰撞造山早期的挤压过程 • 俯冲板片、仰冲板片和陆内俯冲混杂岩带 • ① 俯冲板片下插,压力和温度升高→温压改变 →低晶格能的组分优先活化，形成流体或熔体 (H2O,CO2等流体,金属硫化物、碲化物、砷化 物等,卤化物类,硫酸盐、硝酸盐等盐类,褐铁矿 等氢氧化物,绢云母等含水矿物,石英、钾长石、 钠长石等硅酸盐类矿物) • 流体或熔体向低压低温的浅部(即仰冲板片)或 断裂带迁移,并活化萃取浅部或通道附近的活动 组分, 围岩发生作用, 物质活化也应依序发生(按 晶格能由低到高) , 因此导致元素、岩石、矿 床的规律分带
第四章 陆－陆碰撞带及成矿
• 一、 概述
• 大陆与大陆之间的碰撞带又称地缝合线，是强 烈的造山地带 • 岩石发生变形变质、褶皱、形成碰撞型山脉、 发育超基性岩石组合 • 如西伯利亚板块与俄罗斯板块交接的乌拉尔山 带，欧亚板块与印度扳块间的雅鲁藏布江缝合 带等
• 二、 成岩成矿的构造模式 • 碰撞型造山带的构造几何学特点是发育 一系列的板片堆叠构造,指示碰撞造山机 制是以陆内俯冲为特征的水平运动
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• 3） 我国的许多碰撞构造带与洋陆之间的 俯冲带不同，俯冲带通常都是以单向俯 冲为主低角度逆掩断层系
• 西喜马拉雅地区深达的地震层析资料表明，来 自印度板块的、冷的高速的异常板片在青藏高 原岩石圈之下可垂直下插到600km左右的深处， 而在深处则向南翻转 ，该地区碰撞带的构造样 式比较特殊，可能与印度板块与欧亚大陆的青 藏地区岩石特征与结构差异有关。