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成矿规律
成矿规律
成矿规律是在研究矿床产出的地质及地球化学背景基础上,阐明矿床在时间上、空间上的分布规律。
由于成矿规律研究涉及面广,综合性强,至今仍有诸多问题有待解决。
以下介绍的几个基本问题是在成矿规律研究中经常遇到的,其中有些是带有规律性的认识。
有些是经验总结,还缺乏深入的理论分析;有些是正在探索中的问题,有待于进一步的深入工作。
一、成矿区域与成矿时代
地壳中的矿产在空间上和时间上的分布是不均匀的,在地壳中某种或某些矿产大量集中的那一部分地区称为成矿区域。
在一个成矿区域中,矿化往往集中地发生在某个或某些地质时期内。
这样的矿化比较集中的时期称为成矿时代。
(一)成矿区域
1.金属成矿省
1913年法国地质学家L.deLaunay首次提出了金属成矿省(metallogenicprovince)的概念,意指在地壳特定的区域内产出异常多特定类型的矿床。
以上概念可以理解为成矿地质构造与矿床组合的一种耦合定式,是一种静态的思维方式,但已经初步表达了区域成矿的思想。
迄今经过90余年的研究和实践,对其研究的内涵和研究方法逐渐发生了变化,特别是第28、29届国际地质大会将“成矿作用地质演化”和“金属成矿省演化”作为专题讨论。
在第30届世界地质大会的“金属成矿省地质历史演化与成矿年代学”讨论会上,裴荣富(1996)提出金属成矿省已由过去在大地构造背景上圈定不同类型矿床而划分成矿区带的静态方法,发展为从地质历史演化分析入手,深化研究背“景”、成矿“场”、成矿“相”和矿“床”,即“景”、“场”、“相”、“床”4个成矿等级体制耦合性规律的动态方法;并认为这4个等级体制的耦合梯度是评价或预测成矿远景区的依据。
每个成矿省属于一个特定地区,它们在岩石圈演化中形成一组或多组在时空演化上有密切联系的特定矿床群。
Amstutz(1996)认为金属成矿省演化是一切成矿因素的函数。
裴荣富等(1994)提出了金属矿省研究的重点内容,包括以下几个方面:
①成矿构造背景研究,主要从地质历史演化研究不同时期区域构造的交汇样式、相互作用强度和彼此影响的范围,探讨构造演化的动力机制,提出有利“成矿构造场”形成的背景和条件;②“成矿构造场”研究,主要研究“成矿构造场”中综合控矿因素有利组合和汇聚的机制,尤其应突出研究其中“金属成矿相”的形成、分布与结构,阐明它形成的最有利时空域;③成矿地质事件研究;④编制不同比例尺的金属成矿省的成矿分带图,依据成矿与构造的统一性和地质历史演化中动态成矿新概念,编制新的成矿分带图,并在此基础上进行成矿远景区预测。
从以上金属成矿省概念和重点研究内容可以看出,成矿年代学是认识金属成矿省的关键。
裴荣富(1994,1998)在进行金属成矿省演化研究中,又提出成矿年代省(ore-formingageprovince)的概念,它是把过去分别按时间和空间两向展布的研究成矿规律的概念变为成矿是随时间推移促成空间的形成,即随时间的演化才出现一定时间的空间客观存在。
由于地壳形成的各个时期地球层圈结构及其分布状态、物质组成、成矿物理化学条件都是不同的,因此一定时间内一定的构造背景下形成的矿床的专属性也是自然的。
从成矿时间演化认识空间规律,给空间赋以年代鉴证,即建立成矿年代省和成矿年代区,并根据其持续时间长短的跨度划分出成矿时限(成矿期),为成矿规律及评价区域成矿远景提供年代学依据。
成矿省和成矿期的关系可理解为后者为前者演化的计时钟,同时以时间演化促成空间(物质)形成的成矿年代省又是从成矿省中分离出的一个新的概念。
总之,目前的金属成矿省研究已从早期的静态的“异常多特定类型的矿床组合区域”演化为空间随时间演化的动态的时空成矿区域。
金属成矿省(演化)是区域成矿学研究的重要发展趋向,也是深化研究特大型矿床成矿的重要课题。
2.成矿区域的划分
金属成矿省是矿床区域分布比较笼统的叫法。
而成矿区域的范围大小不一,往往可以划分出不同的级别。
目前,人们一般按空间规模,把成矿区域划分为全球性成矿域、成矿区(带)、矿带和矿田4个级别。
全球性成矿域
属全球性成矿构造系统,包括巨大板块边界、巨型褶皱带,贯通性深大断裂等,面积一般达n×105~n×106km2。
全球范围内存在3个重要的成矿域,即环太平洋成矿域、特提斯成矿域和中亚成矿域。
全球范围的环太平洋成矿域和特提斯成矿域早在20世纪50年代已确立。
中亚成矿域的提出在文献中也早已出现,但由于各种原因,关于此成矿域的具体找矿成果及成矿规律研究则报道甚少。
因此,十余年前在讨论全球巨型成矿域时人们只认定环太平洋及特提斯。
苏联解体后,中亚成矿域面貌逐渐明朗。
一些讨论全球性成矿问题的国际学术会议已明确认定3大巨型成矿域。
如1998年底在澳大利亚举行的“斑岩和热液铜、金矿床——全球展望”讨论会(Porter,1988)及短训班中,中亚成矿域是报告和议论的重点之一。
涂光炽(1999)发表了“初议中亚成矿域”的论文。
斑岩型矿床、块状硫化物矿床、浅成低温热液矿床的广泛分布是3大巨型成矿域的共同之处,它们提供了贵金属与有色金属的重要来源。
在理论上,3大成矿域是研究板块构造与成矿关系的理想场所。
从目前情况看,在铜、金、钼等金属产量与储量上,环太平洋域雄居榜首,但另2个成矿域在工作及研究程度上均远逊于环太平洋成矿域,因而潜力很大。
三个巨型成矿域的地理范围及囊托的成矿时代都存在不少争议,争论本身深化了对成矿域的认识。
每个巨型成矿域都包括若干颇有特色、著称于世的成矿区带。
环太平洋成矿域:
指的是环绕太平洋周围的中、新生代构造-岩浆成矿域。
自南美洲南端起,沿南、北美洲西缘经安迪斯、科迪勒拉等山系,经阿拉斯加,进入俄罗斯亚洲部分的东北地区,过日本群岛、我国台湾省及东南沿海、菲律宾、巴布亚-新几内亚至新西兰一带,延长达4万多公里。
整个成矿域又分为内、外2个带。
在美洲,内带沿滨海断裂发育,以斑岩型铜(钼)矿、卡林型金矿、陆相火山岩型(浅成低温热液型)金矿的大量出现为特色;外带位于大陆部分,产铅、银及锡矿床等。
在亚洲,内带沿岛弧分布,主要发育第三纪安山岩及铜、金矿床,沿断裂带有镁铁质-超镁铁质侵入岩及铬、镍、铂矿床;外带范围较广,主要指大陆部分的中生代岩浆活动区域,以产钨、锡为特征,并发育铅、锌、金和铋等矿床。
特提斯成矿域:
包括地中海沿岸及亚洲西南部和南部,从西班牙、意大利起,经巴尔干半岛、小亚西亚半岛进入南高加索、伊朗、巴基斯坦,进入我国西藏、川西及云南,再延至马来半岛,并在帝沦岛与环太平洋成矿域相接,延长约1.6×104km。
该成矿域中成矿系统很发育,包括广泛发育的斑岩型铜、钼、金成矿系统,断陷盆地热卤水铅、锌、铜、银成矿系统,蛇绿混杂岩-剪切带金成矿系统和蛇绿岩套铬铁矿成矿系统等。
这些成矿系统所在的成矿带大都沿板块结合带及其边缘分布,有很长的延伸距离(可达400~500km)。
本区各时代尤其是古特提斯以来的火山岩十分发育,且与成矿关系十分密切。
与火山岩有关的矿床类型有:
①与晚古生代裂谷洋盆型火山岩有关的块状硫化物银多金属矿床(如老厂);②产于晚古生代洋脊蛇绿岩套与中新生代浅成-超浅成侵入活动有关的金矿床(如哀牢山区);③与晚三叠世岛弧酸性火山岩有关的黑矿型矿床(如呷村);④新生代斑岩型铜-钼-金矿床(如玉龙)及浅成低温热液金、银、汞、锑矿床。
特提斯成矿域构造-岩浆演化控制了成矿的时空分布。
从前寒武纪开始,就不断有金属矿床形成。
但是,大规模的成矿作用发生在特提斯演化阶段。
古特提斯早期,在板块结合带和陆缘岛弧带形成了一批重要矿床;而在新特提斯期,又在造山形成的山系和盆地中形成另一成矿高峰,包括兰坪铅-锌矿和哀牢山金矿带的形成。
总的成矿演化趋势是:
成矿规模由老到新不断增大,直到喜马拉雅期形成一些很有特色的大型、超大型矿床。
成矿规模大,成矿时代新,剥蚀不深,保存较好,适度暴露,是本区很有找矿前景的一个重要原因。
中亚成矿域:
中亚成矿域西起欧亚两大陆交界的呈南北走向的乌拉尔,从其南部折向东,经哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、部分吉尔吉斯斯坦、新疆塔里木以北地区、青海和甘肃北部、内蒙古西部、蒙古国西部,至包括贝加尔湖东部地区在内的南西伯利亚。
这一巨型成矿域东部,包括我国西北地区,挟持于西伯利亚板块和华北板块、塔里木板块之间。
中亚成矿域以发育中、晚元古代及古生代活动带与成矿作用为特点。
在中亚成矿域南北两侧,即靠近古老克拉通处,都存在中、晚元古代活动带。
如在西伯利亚板块之南产出在前苏联地质文献中讨论甚多的贝加尔褶皱带,其时代为中、晚元古代。
在华北克拉通和塔里木克拉通之北存在渣尔泰群、狼山群、白云鄂博群、达格拉格布拉克群等发育于中、晚元古代裂谷或拗陷槽中的巨厚沉积物。
中、晚元古代活动带紧贴古老克拉通,而在它们之间的广袤大地上则发育古生代、特别是晚古生代活动带。
与以年轻的新生代造山带为主要地质背景的环太平洋及特提斯成矿域相比较,中亚成矿域具下列特点:
①中亚成矿域自中元古宙即开始发育。
中国内蒙狼山地区的几个大型-超大型多金属矿床、白云鄂博稀土-铁-铌矿床、西伯利亚南缘的干谷金-铂矿床、霍罗德累、格雷夫斯克等超大型铅锌矿床都主要形成于中元古代。
②成矿高潮发生于海西晚期。
中国土屋、蒙古额登勒、哈萨克斯坦阿克图盖等超大型斑岩铜矿床,众多的陆相火山岩型低温热液金矿床等均在这一时期形成(如乌兹别克斯坦可克帕他斯)。
③本成矿域岩石圈的多期次拉张、多期次裂谷形成导致多期次蛇绿岩、富碱岩浆杂岩、高εNd值花岗岩类及巨厚黑色岩系的发育与广布。
这一岩石圈发育特点在环太平洋和特提斯带是缺失的。
④穆龙套金矿、干谷金矿、宗毫巴金矿、库姆托尔金矿等超大型金矿均赋存于黑色岩系中,这一特点在世界范围也属罕见。
以上3个巨型成矿域均跨入我国部分省区,对我国东部和西南部成矿规律的认识,成矿远景评价及预测找矿都有重要意义。
成矿区(带)
泛指大区域的成矿单元,如有的学者根据我国东部与西部地质背景、矿种组合与成矿作用的明显差别,将我国分为东部成矿区和西部成矿区。
两者界线从大兴安岭西缘,经鄂尔多斯西部穿越西秦岭沿龙门山直到“康滇地轴”。
其中东部成矿区通常被视为环太平洋成矿域的一部分,中生代开始成矿作用主要受环太平洋构造活动带的影响,东西部成矿区又可划分出多个不同的成矿区(带)。
矿带
是最常见的区域性成矿单元,如长江中下游铁铜矿带、雅鲁藏布江铬矿带、秦岭铜铅锌多金属成矿带等。
矿带之内还能分出若干成矿亚带,如长江中下游铁铜矿带中的鄂东南铁铜亚带中的宁芜铁带等。
矿田
指在统一的地质作用下形成的,成因上近似,空间上相邻的一组矿床分布区域。
其分布面积一般在几十到一、二百平方公里,如宁芜铁矿亚带中的凹山铁矿田、长江中下游铁铜矿带中的狮子山铜(金)矿田、铜官山铜(硫)矿田等。
(二)成矿时代
地球演化过程中,成矿作用与壳、幔相互作用及间歇性的地壳运动旋回密切相关,这就决定了成矿作用是不连续的。
在不同的地史时期,不仅成矿作用的类型不同,而且成矿作用的强度也有很大的差异。
据统计,世界上75%的金矿,26%的镍、钴矿和2/3以上的铁矿都形成于前寒武纪,80%的钨矿形成于中生代,85%以上的钼矿形成于中、新生代,50%的锡矿形成于中生代末期。
能源和盐类矿产中,石炭-二叠纪是世界最主要的成煤期,新生代是最主要的成油期,二叠纪为最主要的成盐期等。
1.成矿时代的划分
成矿时代有长有短。
内生矿床成矿时代一般以地史上重要的构造事件为划分依据,例如加里东成矿期、燕山成矿期等。
外生矿床成矿时代因其与地层关系密切,一般按地质年代来划分,如震旦纪铁矿(河北宣龙一带)、寒武纪磷矿(云南昆阳)。
成矿时代主要是根据已知的世界范围或区域范围资料,通过综合分析对比加以确定的。
既有全球性的成矿时代,又有地区性的成矿时代,但都只是相对的。
根据地质历史中成矿环境的变化和构造、岩浆、沉积活动的特征,可将全球成矿作用划分为5个主要成矿期:
太古代,古元古代,中、新元古代,古生代,中、新生代。
(1)太古代
太古代火山岩浆活动强烈,地壳表层热流值高,地热梯度大,原始地壳薄而且不稳定。
早期侵入岩为镁铁质-超镁铁质岩床和由英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩组成的杂岩体(TTG),晚期为花岗岩及正长岩。
在TTG岩系中分布着狭长的绿片岩相镁铁质-超镁铁质火山岩、钙碱性系列火山岩及沉积岩(绿岩带)。
这一时期的主要矿床有:
①绿岩带中的阿尔戈马型沉积铁矿床、铁锰矿床,成矿主要与火山-沉积作用有关,加拿大的克科兰德湖地区、美国佛米利思地区及我国鞍山-本溪、冀东地区广泛发育这类铁矿;②绿岩带中的造山型金矿床,如澳大利亚卡尔古利地区绿岩带中广泛发育的脉状金矿化,其矿化组合为金-碲化物、金-硫化物、金-石英脉。
在加拿大地盾中有3/4的金产于金-石英脉中,如科尔-阿迪森金矿。
其余与块状硫化物或火山沉积铁矿(BIF)伴生;③块状硫化物矿床,其特点是以锌、铜为主,极少含铅,而金、银丰度高,如加拿大诺兰达矿床;④层状杂岩体中的铬铁矿。
(2)古元古代
古元古代地壳逐渐增厚,除火山作用外,各种碎屑沉积建造和化学沉积建造也大量出现。
此期是世界上苏必利尔型条带状含铁建造形成时期,形成了许多重要的铁矿床;该类铁矿大规模分布区包括美国苏必利尔湖、加拿大魁北克、澳大利亚哈默利斯等。
该时期岩浆侵入活动以镁铁质-超镁铁质层状杂岩体大规模侵入为特征,并出现重要的岩墙群。
世界上一些重要的与镁铁质-超镁铁质杂岩体有关的铜镍硫化物矿床(如肖德贝里,1680~2000Ma)形成于这一时期。
产于层状杂岩体中的南非布什维尔德铬铁矿矿床为世界上最大的铬铁矿矿床,最大的铂及铂族元素矿床。
最大的含钒磁铁矿矿床亦形成于古元古代(2050~1950Ma)。
我国古元古代苏必利尔型铁矿不很发育,规模较小,如云南大红山铁矿和吉林大栗子铁矿等。
此外还有块状硫化物矿床(如红透山铜矿),少量石墨、云母矿床也形成于这一时期。
古元古代后期开始有少量产于裂谷中的热水喷流型硼矿、菱镁矿及铅锌矿床的形成(如辽-吉裂谷)。
(3)中、新元古代
中元古代是世界上层状铜矿(如俄罗斯的乌多坎铜矿)和热水喷流沉积铅锌矿(如澳大利亚麦克阿瑟河矿床,时代为1400~1000Ma)的主要形成时期。
此外还有热液铀矿(澳大利亚北部),一部分层状锰矿(如印度中部)和金刚石矿床,与碳酸盐岩有关的稀土-铌矿床也形成于这一时期。
中元古代是我国层状铜矿形成的主要时代,如云南东川及中条山篦子沟、胡家峪等;同时也是我国热水喷流型铅锌矿、钴矿形成的主要时代,如辽-吉裂谷中由西向东从八家子、关门山、青城子、荒沟山直至朝鲜检德铅锌矿、吉林大横路钴矿。
在中元古代形成的还有铜镍硫化物矿床(如金川镍矿,1500Ma左右)、钒钛磁铁矿矿床(如大庙式钒钛磁铁矿)、白云鄂博超大型稀土-铁-铌矿床(最初成矿时代为中元古代),北方的宣龙式铁矿、瓦房子锰矿等沉积矿床成矿时代亦为中元古代。
新元古代世界上主要出现的矿床类型有层状铜矿(如中非铜矿带、赞比亚北部和扎伊尔南部铜矿)及少量热水喷流沉积型铅锌矿矿床。
我国新元古代形成的矿产主要有南方磷矿(如湖北、贵州)及一部分锰矿(如湘潭)。
(4)古生代
早古生代世界上主要形成的矿床有块状硫化物矿床、部分密西西比河谷型铅锌矿、沉积铁矿(美国上志留统)、黑色页岩中的铀钒矿床(瑞典南部寒武-奥陶系)、与镁铁质-超镁铁质杂岩有关的钛铁矿-磁铁矿(俄罗斯)、黑钨矿(美国北卡罗纳)和白钨矿(朝鲜Sangong)。
早古生代我国东部以稳定的陆缘海和陆内海槽沉积作用为主,形成重要的沉积矿床,如昆阳、襄阳式磷矿以及湘鄂西黑色页岩中的铀、钒、镍、钼矿床。
在我国西部,伴随着地槽型火山和侵入岩浆活动,形成大量内生矿床,如白银厂块状硫化物矿床(黄铁矿型铜矿)以及镜铁山式火山-沉积变质铁矿床;另外还发育热水喷流型钴矿,如青海东昆仑驼路沟钴矿等。
晚古生代世界上形成的矿床主要有钾盐矿床(泥盆系、二叠系)、密西西比河谷型铅锌矿床(美国、东欧)、块状硫化物矿床(西班牙、葡萄牙、俄罗斯的乌拉尔)、日本别子型块状硫化物矿床(石炭-二叠纪)、沉积锰矿(中哈萨克斯坦)。
此外,晚古生代也是世界上各种热液矿床和岩浆矿床形成的主要时期,如铬铁矿床(俄罗斯)、钛铁矿床和铂族元素矿床(俄罗斯的乌拉尔)、与花岗岩有关的钨、锡矿床(英国康沃尔、葡萄牙Panasqueira)、伟晶岩型矿床(俄罗斯)、汞矿床(西班牙)。
在我国晚古生代成矿特点与加里东期有些类似,在东部以沉积矿床为主,如华北的山西式铁矿和巩县铝土矿,华南的宁乡式铁矿和遵义锰矿等。
我国最主要的煤矿为南北方各省石炭-二叠纪煤矿。
内生矿床有四川力马河铜镍矿床。
在我国西部则以内生矿床为主,有阿尔泰和天山的稀有金属伟晶岩矿床,内蒙的铬矿和温都尔庙铁矿、白乃庙铜矿,南祁连山的有色金属矿床等。
外生矿床有陕南的柞水菱铁矿矿床等。
(5)中、新生代
世界上形成于中、新生代的矿床主要有①石油:
如波斯湾(侏罗-白垩纪、古新世、中新世),利比亚(白垩纪-古新世),委内瑞拉(白垩纪-第三纪),墨西哥湾(古新世、中新世);②煤:
除石炭-二叠纪外,中、新生代是主要的成煤期,如美国(怀俄明州、犹他州、科罗拉多州等),挪威(斯瓦巴德);③主要的沉积锰矿床;④与花岗岩有关的热液型钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、金等矿床;⑤主要的斑岩型铜、钼矿床,世界上90%以上的斑岩型矿床形成于180Ma之后;⑥浅成低温热液型金、银、汞、锑矿床,绝大部分形成在三叠纪以后;⑦与热水喷流有关的块状硫化物矿床(如日本黑矿、塞浦路斯块状硫化物矿床);⑧层控矿床(如含铜砂岩、层控汞矿及锑矿等)。
我国的中、新生代成矿作用与世界相比,有相似之处,但又有自己的特点;主要表现在东、西部成矿的差异上。
西部地区印支期成矿作用比较发育,内生矿床主要产于昆仑山、祁连山、滇西、内蒙(如白云鄂博稀土-铁-钽矿床印支期叠加成矿)、四川西部,主要有铁、铜、钴、镍、钨、锡、金、稀有金属、石棉、云母等,外生矿床有石膏、盐类、铜、锰,石油和油页岩等。
东部地区燕山期成矿作用更为强烈,主要受太平洋板块向欧亚大陆俯冲的影响,构成我国东部最重要的内生矿床成矿期,与酸性岩类有关的钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、铌、钽、稀土元素,金、汞、锑、萤石、沸石和明矾石等;与中性和中偏基性火成岩有关的铁、铜、黄铁矿等。
外生矿床主要有分布于东北、西北、华南等省区的一些煤田,盐类矿床,滇中的含铜砂岩矿床等。
新生代主要表现在印度板块与亚洲板块的碰撞带以及台湾等地区太平洋板块俯冲带的成矿,有西藏的铬铁矿矿床,西藏玉龙斑岩铜矿,台湾奇美及都兰山斑岩型铜矿,台湾金瓜石浅成低温金、铜矿等。
重要的外生矿床有第三纪的煤、石油和天然气,第三纪的盐类矿床和现代盐湖等。
2.成矿的演化
大量的地质和矿产资料表明,随着地球动力演化和地球各层圈(包括岩石圈、水圈、气圈、生物圈)的形成和发展,地史上的成矿作用总体是由低级向高级、不可逆的发展。
由于受到地球上若干重大地质事件如古陆聚散、大气成分突变、生命活动爆发、天体撞击等的制约和影响,成矿作用的地质环境会出现突然变化,即由渐变到突变。
这些突变使地球历史上总的成矿过程表现为阶段性或节律性。
成矿演化特点主要表现在4个方面(翟裕生等,1999)。
(1)成矿物质由少到多
从地球古老时期到显生宙时期,成矿物质(元素及其化合物、矿种)数量在逐步增加。
由太古宙时的Fe、Ni、Cr、Cu、Zn等少数几种元素成矿,发展到中生代-新生代时的几十种元素成矿,包括一大批有色金属、稀有金属和放射性金属等。
一些高度分散的元素如碲、锗等过去只认识到它们在一些金属矿床中作为伴生有益组分产出,但近年来也发现它们在中-新生代也能高度富集并形成独立矿床。
实例有四川石棉县的燕山期大水沟碲矿、云南临沧第三系煤系中的锗矿等。
(2)矿床类型由简到繁
矿床成因类型从古到今由简到繁,数量在增加。
太古宙时只有绿岩型金矿、火山岩型铜-锌矿、阿尔戈马型铁矿和科马提岩型镍矿等少数几种矿床类型,反映了当时成矿环境的单调和含矿介质种类的单一。
这种情况随时间的推移发生了重大变化,成矿环境类型增多,含矿介质如各类热液和地表水也是种类繁多,因而到中-新生代时,矿床成因类型已增到几十种。
例如,生物成因矿床(包括金属、非金属和能源)在前寒武纪数量稀少,只在显生宙以来生物大量繁衍时期,才显著增多。
多因复成矿床是经过两个以上成矿作用叠加形成的,也只有在古生代以来才大量出现。
(3)成矿频率由低到高
成矿频率自古至今由低到高。
据对中国631个大中型金属矿床(包括铁、锰、铬、钛、铜、铝、铅、锌、锡、钨、锑、汞、钼、镍、银、金和稀土等)成矿时代的统计,它们在各地质时代的分配是:
太古宙有45个,占7.1%;元古宙64个,占10.1%;古生代151个,占24%;中生代-新生代,占58.8%。
这明显表明成矿频率有随地史进化而迅速增长的趋势。
成矿频率增大这一趋势与上述的矿种、成矿环境、成矿介质的增加有关联;同时,地球化学元素在地壳中经历多次循环,其浓集度提高也是一个重要的背景因素。
(4)聚矿能力由弱到强
聚矿能力或矿化强度随地史演化而增强。
成矿强度的一个识别标志是形成矿床的规模和品位。
矿床规模越大,品位越富,表示成矿强度越大。
如果成矿物质能高度浓集,则能形成超大型矿床。
因此,一个地质时代的成矿强度在一定程度上可以用所形成的超大型矿床的数量来衡量。
以全球108个超大型金属矿床的基础资料为依据,翟裕生等(1997)统计了108个矿床在各地质时代的形成数,并且按照每100Ma形成超大型矿床的数量作了对比,即从太古宙-古元古代、中元古代-新元古代、古生代到中新生代,分别为0.65个/100Ma、2.27个/100Ma、5.0个/100Ma和21.7个/100Ma。
这形象地说明,随着地球演化和各层圈的发育,成矿系统日趋成熟,成矿强度显著增强,因而超大型矿床的数量有从老到新,呈近似等比级数增长的趋势。
李人澍(1991)将各地质时期金的储量作了统计对比,发现太古代、古生代、中生代、新生代单位时间产金率或成矿强度之比为1:
1:
3.8:
6.9,说明金矿成矿强度随地质年代变新而增强的趋势明显。
由上述可见,随着地球自太古宙早期(约自3800Ma前起,发现有铬、铜等的成矿作用)至今的演化,成矿物种、矿床类型由少到多,矿化频率由小到大,成矿强度由弱到强。
需要说明的是,上述各项统计都是针对全球或一个国家(区域)中在地壳浅表层次已经发现的矿床。
地史上矿床(特别是早期形成的矿床)形成后还可能被后来的地质作用(如隆升、剥蚀等)所破坏。
因此在探讨这个问题时,还要考虑矿床形成后的保存情况、矿床现今埋藏深度以及含矿区域内地质矿产勘查程度等自然因素和社会因素的制约。
故此上述统计得到的结果在目前只能作为一种相对的趋势来认识。
(三)区域成矿作用的研究途径——区域成矿学
成矿区域和成矿时代是区域成矿作用研究的2个核心内容,而区域成矿作用的研究本身就是区域成矿学产生和发展的动力。
早在20世纪初,一些地质学家开始认识到矿床在区域中分布的某些规律。
L.deLaunay(1905)提出成矿学或成矿规律(metallogenesis或metallogeny)的概念,意指研究整个区域的矿床成因。
之后在1913年他又提出金属成矿省(metallogenicprovince)的概念,指在地壳特定的区域内,产出异常多特定类型的矿床或几类矿床。
与成矿省相对应,Lindgren(1909,1933)提出了成矿期(metallogenicepoch)的概念。
至20世纪中叶,国内外地质学家在区域成矿学研究方面做了大量有益的工作。
不过限于当时的研究条件和水平,研究成果仅以成矿区域和成矿时代为主线,探讨一定区域矿床在时间和空间分布的规律性,以现象归纳为主,研究对象多限于矿床较丰富的地域,基本上是积累资料和初步探讨阶段。
20世纪50~80年代,伴随着一系列大地构造观点的提出及不断完善,人们将成矿区域、成矿时代与大地构造理论结合起来,以阐明矿床的分布规律。
槽台理论、板块构造理论、大陆动力学理论在成矿规律研究及矿产