岩石圈板块构造与矿产预测问题

发布时间：80年12月28日

Л. П. Зоненшайн 编译金性春

一、岩石圈板块构造理论对于矿产预测的意义

地质科学业已搜集了大批资料，涉发到矿床的形成条件以及它们与特定地质综合体之间的关系。岩石圈板块构造理论运用这些资料，就可以在许多方面对矿床的产生条件以及它们的现代分布重新加以分析。

大陆漂移理论对于矿产勘查的最重要而明显的意义在于，可以有把握地预测到矿带和矿区从裂离大陆中的一缘延续到另一大陆的陆缘。例如，含有稀有金属矿的碱性侵入体地带，可能从非洲的大西洋沿岸横穿入巴西，因为大西洋把这个从前曾是统一的矿带分裂成两部分。同样的作用也解释了含金刚石矿床为何出现于岗瓦纳的三块大陆：南美洲、非洲和印度中，这些大陆在从前曾组成统一的整体。在北美追索到的含稀有金属矿的晚前寒武纪碱性 - 超基性侵入体地带，现已查明也延续到大西洋彼岸——斯堪的纳维亚。

大陆移动导致的另一个也很明显的后果，涉及到一系列沉积矿床分布的规律性，这些沉积矿床的形成受到气候因素的控制。煤、石盐、铝土矿、磷钙石等都属于这―类矿床。只有根据古地磁和地质资料恢复大陆过去的位置，从而在一般形式上勾画出过去的气候带，才能够理解这些矿床产地的现代空间分布，也才能在科学的基础上对它们的勘查作出预测。

此外，岩石圈板块构造反映出了成矿作用和板块运动及板块相互作用间的关系，为成矿作用分析提供了新的基础。对此值得比较详细地谈一谈。

成矿作用分析的目的是查明内生矿床在空间上和时间上分布的规律性，这种分析总是建立在这样一个基础上，即揭示出金属矿床与某种地质体，首先是与岩浆综合体之间的成因关系。既然这种成因关系在大多数情况中实际上是可以确定下来的，所以任务首先就转化为寻找含矿的岩浆（和别的）综合体分布的规律性。

有两种主要的成矿作用分析法在环太平洋带西部的动用中作过详尽的研讨。

其中一种方法是在比利宾（Билибин.，1955）的著作发表后建立起来的，并获得了广泛的流行，它的依据是把地槽的构造发展划分为若干阶段，每一阶段都与一定的岩浆综合体相关，而岩浆综合体又各有其典型的内生矿体出现。在这种情况下，矿床空间分布的分析就归结于把相当于地槽演化和成矿旋回不同阶段的构造 - 建造带圈出来。这一方法完全建立在传统地槽概念的基础上。它揭示了成矿作用在时间上，沿垂向上表现的规律性。在同一地区，具有典型的基性 - 超基性岩浆活动和亲铜的（铜 - 镍的、黄铁矿的等）矿化作用的铁镁环境，总的来说被伴有花岗岩类岩浆活动和亲石的（锡 - 钨的、铜 - 铝的等）矿化作用的硅铝环境所更替。如果具有亲石矿化作用的花岗岩类在该区范围内出现不止一次，那么锡 - 钨矿也会重复产生。在这种情况，它们的出现被归属于与先前的发展没有任何联系的构造 - 岩浆活化作用。这种活化作用往往被当作孤立的，亦即总是不依赖于相邻地区同时发生的那些事件。在这样对待时，成矿作用的认识自应归结于\圈出遭受构造 - 岩浆活化作用的地段，并在其范围内查明控矿构造。

第二种方法最完美地反映在把环太平洋带划分为两个带：以亲铜矿化作用占优势的内带，和以亲石的，首先是以稀有金属的矿化为特征的外带。斯米尔诺夫在陈述了这种划分的理由之后写道：“所观察到的规律性的根本原因，并不是取决于矿化作用时代上的差异，而是取决于在活动带中的不同位置”（Смирнов，1946，60页）。因而，在这种立场上，成矿作用分析靠的是找出同时代岩浆综合体及与其有关的矿床的空间分布规律性，亦即查明侧向的成矿作用地带性。按各个时代来从事成矿作用分析的必要性，已由斯米尔诺夫揭示。所以任务是在于考察侧向的成矿作用地带性。

第二种成矿分析处理方法可以从岩石圈板块构造理论的方法学原理中直接得出，板块构造理论指出，不仅在时间上，而且在空间上也应当存在着岩浆活动的规律更替。不同的地球动力环境具有不同的岩浆活动，因而也有不同的成矿作用。业已发表了一些著作（Ковалев，1975；Guild，1972；Sawkins，1972；Sillitoe，1972），其中说明了内生成矿作用与年轻（新生代）岩石圈板块边界的伴生关系。只要找出类似的，古板块边界，就可以事先对与它有关的岩浆表现和内生矿床的规律分布作出预测。近年来已经揭示了查瓦里茨基 - 贝尼奥夫带^①具有很大的控矿作用，并指出了与该带有关的侧向成矿作用地带性（Cмирнов，1974；Зоненшайн等，1976）。

从新观点进行成矿作用分析的任务，首先是在于查明每一种岩石圈板块边界（或边缘）类型的成矿作用特征，其次在于确定某一边界类型所处环境内部的地带性。

二、岩石圈板块边缘的构造 - 岩浆地带性和成矿作用

岩石圈板块边界（或边缘）有两种极端类型：生长边界和消亡边界。

岩石圈板块的生长边缘相当于中洋脊和内陆裂谷带，它们构成了板块分离地带。它所特有的主要是玄武岩类，以及辉长岩和超基性岩。在内陆裂谷，还广泛发育了相对立的双峰的火山系列及碱性杂岩，后者既有火山的，也有侵入的。

在裂谷带的成矿作用方面，有必要强调轴部和外缘部之间的差异，这种差异与岩浆活动的差异相适应。关于轴部的成矿作用，可以根据红海的含金属沉积物加以判断，在那里发现有铁、锰、铜和锌的聚集。东太平洋海隆的含金属沉积物可能也属于同一种类型。此外，塞浦路斯特罗多斯地块类型的层状黄铁矿的多金属矿床，谅必也是裂谷轴部的特征性矿床，有一些令人信服的资料表明它们是形成于扩张的轴部地带。要是张开了的裂谷的深部（已经是由蛇绿岩组成）暴露出来的话，那么在这种情况可以指望有铬、铂、镍。内陆裂谷带的外缘部所特有的是碱性岩浆活动，它具有稀土专属性，尚有铌和钽。与双峰系列及碱性花岗岩有关的有钽铌酸盐和锡。

裂谷带的成矿作用地带性具有下列形式（从轴部往外缘）：Cr-Pt，Cu-Pb-Zn，TR²-Nb-Ta。

对于大多数板块消亡边缘来说，最具特征性的是钙 - 碱性岩浆活动和花岗闪长岩侵入作用。在现代岛弧中，斑岩铜矿和黄铜矿有着最广的分布，它们与查瓦里茨基 - 贝尼奥夫带所控制的年轻火山活动有共生关系。古岛弧也具有同样的规律性、但同时还发现一些成矿作用特征，是在那些发展过程尚未结束的岛弧中所没有见到的。与这些特征有关的是岛弧同大陆碰撞以后，在增长了的大陆边缘上形成了花岗岩类（主要是花岗闪长岩的和斜长花岗岩的）岩基。结果在岛弧型的古环境中，划分出了两个矿带：一侧相当于火山弧本体，另一侧相当于带有花岗岩类岩基的大陆边缘；二者之间分布着一个无矿带，后者与发生在原先边缘海位置上的陆源拗陷相共生。以钙 - 碱性安山岩和安山 - 玄武岩火山活动及辉长岩 - 斜长花岗岩侵入作用为标志的火山弧，伴有黄铜矿和多金属的矿化作用（有时还有金）；《库罗科》（《Kypoко》型的层状矿床也颇引人注目。在那些长寿的岛弧中，发育的早期主要形成了黄铁矿，而晚期则形成了斑岩铜矿，有时是铜 - 钼矿。把形成于边缘海位置上的陆源拗陷当作无矿带，仅仅是指相应岛弧的形成时代而言、在这以后，陆源拗陷带可能成为各种各样矿床的埋藏场所。当该带大洋的蛇绿岩基底暴露了出来，在其中就可能有铬、石棉、镍矿床。大陆边缘的斜长花岗岩岩基发育带的特征，是具有金的矿化作用，还有铁铜的矽卡岩矿体。从鲁德内伊阿尔泰的例子可以看出，有时在陆源拗陷和岩基带之间出现一个附加单元——钙 - 碱性火山岩和斑岩的次火山侵入体地带；该带产有多金属矿床，总的看来，岛弧的成矿作用有着相当显著的亲锔性，它包括Cu，Pb-Zn，Au这几个带。

安第斯型和内华达型地带发生在活动大陆边缘。

安第斯型地带的特征是具有大陆火山 - 深成带，目前，这个火山 - 深成带像过去一样平行于海沟延展，并分布在缓倾斜的查瓦里茨基 - 贝尼奥夫带的上方。随着越深入大陆，该火山 - 深成带的岩浆活动有着明显的变更。通常可划分为下列数带：1）钙 - 碱性岩浆活动带，包括火山带，如鄂霍次克 - 楚科奇、哈萨克斯坦、安第斯火山带，还有花岗岩 - 花岗闪长岩岩基，如斯塔诺夫山脉的晚侏罗世乌茨克岩基或欧洲的海西花岗岩；2）闪长岩 - 二长岩侵入带，如锡霍特 - 阿林的中生代穆恰闪长岩 - 二长岩，外贝加尔的阿卡图依杂岩或秘鲁的晚新生代二长岩；3）稀有金属的标准花岗岩和锂 - 氟的花岗岩带，其例可能有东亚的中生代稀有金属花岗岩、欧洲的晚古生代稀有金属花岗岩、玻利维亚的第三纪含锡花岗岩；4）碱性岩浆活动边缘带。成矿作用地带性与上列分带十分吻合，可划分为：1）相当于火山带和花岗岩 - 花岗闪长岩岩基的金 - 钼带；2）与闪长岩 - 二长岩有关的多金属带；3）与稀有金属（标准的和锂 - 氟的）花岗岩伴生的锡 - 钨带；4）与碱性岩浆活动的出现有关的稀土的铌 - 锆矿化带。成矿作用地带性具有以下形式：Au-Mo，Pb-Zn，Sn-W，TR-Nb-Ta。

对于内华达型地带来说，最典型的是顺着大陆边缘延伸的花岗岩类岩基带。北美洲西缘的晚中生代内华达岩基带，以及南美洲白垩纪到早第三纪的安第斯岩基带即属其例，与岩基有联系的是钙 - 碱性成分的陆上火山杂岩。总的看来，岩浆岩的：分布表现出同样的规律：靠近大洋（陆缘）处发育了石英闪长岩和奥长花岗岩，在大陆内部则被花岗闪长岩、二长岩、花岗岩所更替。成矿作用的地带性取决于岩浆作用的地带性。它表现为岩基近洋侧的金和金 - 铜的矿化作用，至大陆内部被金 - 多金属和铜 - 钼的矿化作用所代替。在边缘处可能局部出现钨矿床。

加利福尼亚型环境的特点是，出现大面积的岩浆活动及其所伴生的矿床。例如美国西部盆地山脉省的晚新生代岩浆活动，蒙古 - 鄂霍次克地带的中生代岩浆活动，准噶尔 - 巴尔喀什地区的晚古生代岩浆活动。成矿作用地带性大体如下（由区域内部到外缘）：1）产于钙 - 碱性火山岩及花岗岩 - 花岗闪长岩岩基发育区的金 - 钼（有时是斑岩铜矿）矿带；2）受闪长岩 - 二长岩侵入体控制的多金属和硫化物 - 锡石矿带；3）局部伴有铍（硅铍石）矿化作用的锡 - 铐矿带，此带与双峰系列的酸性端元（稀有金属花岗岩和酸性喷出岩）有关；4）隶属碱性侵入体的稀土和铌 - 钽的矿化带（Зоненшайн等，1976）。

逆冲和碰撞带伴随着在各种先前构造带的位置上（主要是在过去岛弧系的位置上）形成褶皱山系，此带的成矿作用在发育的较早阶段与某种构造带（例如岛弧）完全相似。它特有的是高温变质带，其中有片麻岩穹丘，以及穹丘所固有的再生的花岗岩类，伟晶岩，有时还有碱性花岗岩（云霞正长岩类型）。与这些岩浆岩有关的是稀土的和钽 - 铌的矿化作用。变质作用还引起了大陆地壳中成矿物质的再生和活化作用，这些作用又导致形成远成热液矿化、《阿尔卑斯》矿脉等等。

三、大陆漂移和沉积矿产形成的若干规律性

众所周知，沉积矿产的形成为多种因素（气候的、构造的、沉积的、水动力的及其他因素）所控制。其中有一些因素，例如气候因素，与岩石圈板块的相互作用并无直接联系，然而，板块的运动导致曾经储集在一定气候带的矿床转移到了另一地带，而不作活动论的再造（指恢复地质时期海陆的位置——译者注），实际上就无法理解这些矿床发生的原始条件。另外一些因素，特别是构造因素，则直接取决于岩石圈板块的相互作用和大陆的运动。下面所剖析的几个实例（磷钙石、铝土矿、煤、石盐），阐明了岩石圈板块构造理论如何有助于弄清沉积矿产形成的规律性。-

现代环境中的磷钙石，以连续成层的结核形式形成于大洋盆地底部（例如在美拉尼西亚），这些洋盆水深较浅，位于碳酸盐沉积临界深度^③之上，离岸较近，并处于热带气候环境中。磷钙石的发生与深部冷水的上升有关，从而使磷酸钙沉落于沉积物中。哈萨克斯坦南部有名的卡拉陶型的所谓层状磷钙石矿，就是这样形成的。前寒武纪晚期 - 寒武纪早期乃是形成层状磷钙石矿的最重要时代之一，卡拉海磷钙石亦属于这一时代。当时所形成的类似大型磷钙石矿尚有：蒙古北部的库苏泊矿、印度北部的拉贾斯坦矿、澳大利亚的昆士兰矿、华南的磷钙石矿，以及阿尔泰 - 萨彦岭地区和中国西北部（沿塔里木地块北缘）的一些较小的矿。所有这些矿都埋藏在海相碳酸盐及碳酸盐 - 硅质地层中，它们通常邻近古地台或中间地块，亦即邻近大陆和微大陆的边缘。可是，目前这些矿区彼此相距颇远，位于不同的半球（北半球和南半球），相应于不同的气候带：从温带到热带。从寒武纪早期海陆位置的复原可以看出，第一，它们全都位于热带，第二，全都位于大洋（主要是古亚洲洋）的边缘，也就是说，它们都处于与现代磷钙石形成环境相当的位置上。利用这一复原，还可以预测在古亚洲洋边缘的其他部分有可能找到前寒武纪晚期 - 寒武纪早期的磷钙石；例如在叶尼塞低山脉、萨彦岭东部、中国西部、马来半岛；南极洲的罗斯褶皱带似亦属有远景区域。

铝土矿仅形成于热带红土风化环境中。东半球的许多铝土矿发生于石炭纪早期；这是苏联欧洲部分的提赫文铝土矿，乌拉尔和哈萨克斯坦的铝土矿，华南的许多铝土矿。然而，目前这些矿区绝大多数位于温带，往往处于很高的纬度（50° ~ 60°）上，亦即处于对红土形成极端不利的环境中。Bardossy（1973）曾经注意到这一点，他断言，不考虑大陆漂移，理解铝土矿这样的布局便是不可能的。而在早石炭世的海陆复原中，上列铝土矿产地均位于热带。根据这种复原，应当把苏联欧洲部分南部（包括斯基弗台坪）、天山及中国西部当作有远景的早石炭世铝土矿产地。

煤的堆积只能在热带或温带的潮湿气候条件下进行。此外，要形成巨厚的近海煤层，还必须要在邻近海盆边缘有一个稳定拗陷的地区。这类地区通常出现在沉没着的被动大陆边缘上，特别是出现在这样一种情况：被动大陆边缘在大陆漂移过程中遇上了消亡带，开始卷入消亡过程，伴随着形成边缘拗陷型的构造。这些一般原则可以通过分析石炭纪煤田的分布情况而得到证实。含有巨厚近海煤层的著名煤田，延布于包括英国、法国、西班牙、中欧、东欧、哈萨克斯坦和西伯利亚西部的整个欧亚大陆。如古构造复原所示，这些煤田形成于东欧和西伯利亚大陆的边缘，靠近它们与古特提斯洋的交界处，同时，煤的堆积适当于古特提斯洋关闭、大陆靠近消亡带的时候。目前煤田坐落在中纬度。可是，根据煤伴生有巨厚的包括礁在内的碳酸盐地层，还有繁茂植物的遗体，从而可以判断，原先的积煤地带是分布在热带气候的潮湿地带，亦即位于低得多的纬度上。在石炭纪海陆复原图上，这些煤田就正好坐落于热带。

就含盐层而言，干而热的干燥气候对其形成的必要性，是不成问题的。在这样的气候条件中，蒸发盐沉积应集聚于封闭或半封闭的海盆中，其中，正在形成的山前拗陷的狭窄地带，就属于这一类海盆。看来，中欧二叠纪含盐的镁灰岩地层及前乌拉尔的蒸发盐是通过这样的方式形成的。近年来业已查明，巨厚的成盐盆地常伴生于大陆裂开和它们开始散开的扩张带，当大陆开始分离时会形成封闭的孤立的盆地。红海裂谷的现代滷水和死海地堑中盐的堆积＞反映了这一过程正在我们的眼前进行着。墨西哥湾和大西洋边缘存在有中生代的含盐地层，表明大陆开始分离和大洋的诞生，伴随着盐的堆积。地中海晚第三纪（墨西拿期）成盐盆地的形成，也和深水盆地的扩张和开始形成有关。因此，巨厚含盐地层的出现间接地表明，相邻地区存在着强烈的拉张作用，并可能伴随着大洋的形成。另一方面，假如我们能够把某一大洋诞生的开始阶段确定下来，那么在干燥地带就可以预料有含盐盆地出现。在这方面，可注意前寒武纪晚期和寒武纪早期古亚洲的周缘地区，例如萨彦岭东部和蒙古北部库苏泊一带，在被动大陆边缘碳酸盐盖层形成之前，在这些地方曾产生原始地堑 - 裂谷，其中填充了粗碎屑的，往往是红色的文德群地层（卡拉加斯组及其类似地层），很明显，这些地层是在干燥气候中堆积下来的。这里，也应该预料找得到盐层；在萨彦岭一带已经有个别盐层发现。中生代特提斯洋的北缘，有一些地区在早中生代，特别是三叠纪（即大洋张开时期）曾处于干燥带，这些地方同样可以当作盐层的远景区，看来，应首先把图兰低地列入这类地区中，这低地位于有名的滨里海含盐省的旁边。