超大陸旋回與金屬礦床分布

1、超大陸旋回與金屬礦床分布幾組重要礦床在時(shí)間分布上的系統(tǒng)變化反映了大陸的 循環(huán)性（周期性）聚合與裂解。尤其是，大陸盆地中或與 非造山巖漿活動(dòng)有關(guān)的金屬礦床在中元古代最豐富 （20-14億年），對(duì)應(yīng)與第一個(gè)超大陸的形成。重要的是 注意到大陸上金屬礦床形成的高峰期同樣與一個(gè)推測(cè)的晚 元古代超大陸（108億年）以及Pangea超大陸的最大聚合 期相一致。相對(duì)應(yīng)的，形成或保存于會(huì)聚邊緣造山帶的金屬礦床在晚 太古代（2926億年）最豐富，對(duì)應(yīng)于高地球熱流和大陸 地殼快速穩(wěn)定的時(shí)期，以及過(guò)去的200Mao這段時(shí)期對(duì)應(yīng) 著當(dāng)前的大地構(gòu)造循環(huán)。盡管礦床數(shù)量相對(duì)較少，但相似 的成礦作用在早元古代造山帶，以及晚元古

2、代顯生宙造山(e.g.,Meyer, 1988;Windley,1984;Veizer等,1989)。相反，Sawkins (1976)認(rèn)為沉積巖中的銅礦床與中元古Ei帶相對(duì)應(yīng)。未來(lái)的礦產(chǎn)勘查工作可能會(huì)得益于層序地層學(xué) 在認(rèn)識(shí)構(gòu)造循環(huán)中的應(yīng)用，尤其是前寒武紀(jì)巖石記錄中的 應(yīng)用。弓首不同類(lèi)型金屬礦床時(shí)期分布上的不均一性與三個(gè)主要 因素有關(guān)。水圈一大氣圈的演化；大地?zé)崃鞯莫?dú)特降低；長(zhǎng)周期的大地構(gòu)造趨勢(shì)。成礦學(xué)的問(wèn)題已經(jīng)用全球構(gòu)造演化趨勢(shì)來(lái)解釋?zhuān)磸?太古代的完全活動(dòng)體制(permobile regime),經(jīng)過(guò)穩(wěn)定 的克拉通化的元古代，到顯生宙板塊構(gòu)造的運(yùn)行代、晚元古代、顯生宙超大陸的裂解有關(guān)。我

3、們的目的是 表明大陸如Pangea和地幔對(duì)流相互作用形成的這種構(gòu)造循環(huán)性（周期性），結(jié)合大地?zé)崃鞯牟粩鄿p小，來(lái)提供簡(jiǎn)單 但清楚的（coherent）模式來(lái)說(shuō)明大量金屬礦床類(lèi)型在時(shí) 間分布上的不均勻性。造山和非造山活動(dòng)的周期循環(huán)性對(duì)eustasy （海平面變這樣的大陸制約著俯沖和地幔對(duì)流的發(fā)生，這就導(dǎo)致了熱 及大規(guī)模的上涌的形成、大陸巖石圈的隆升、地幔熔體向 地殼的注入、廣泛的地殼熔融、最后導(dǎo)致大陸巖石圈的裂 解和匯聚。與非造山巖漿活動(dòng)有關(guān)的金屬礦床，或形成于 陸內(nèi)盆地中的礦床在大陸聚合的末期和裂解的初期應(yīng)該最 豐富。與匯聚構(gòu)造或形成于造山帶中的礦床在板塊的快速 運(yùn)動(dòng)和超大陸的聚合期應(yīng)該最豐富。

4、顯生宙受控于晚古生代超大陸的裂解，以及300Ma左右Pangea的形成和隨后的裂解。這為解釋前寒武紀(jì)巖石的 早期超大陸循環(huán)的證據(jù)提供了基礎(chǔ)。Pangea超大陸400200Ma間的接近最大范圍的增生對(duì)應(yīng)著廣泛的克拉通內(nèi)沉降及劇烈的陸內(nèi)沉積盆地的形成期。在該期內(nèi)，形成了沉積巖型PbZn和Cu礦化的高峰。這類(lèi)礦化被解釋為形成于CaledonianAppalachian造山帶的大陸邊緣(epicontientai)或前陸環(huán)境，含Ni、PGE礦化的層狀彳 入體(如西伯利亞的Norilsk)形成于Pangea大陸裂解的 初期。因?yàn)樗鼈冃纬捎诤竦?、相?duì)穩(wěn)定的大陸殼之上，這些類(lèi)型礦床很可能會(huì)被保存下來(lái)。相對(duì)應(yīng)

5、地，形成于現(xiàn)代匯聚板塊邊緣的礦床在過(guò)去200Ma中，緊跟著Pangea的裂解。這種類(lèi)型礦床在島弧和零大西洋邊部的盆地中最為發(fā)育，包含了絕大多數(shù)類(lèi)型的金 礦床，與火山有關(guān)的塊狀硫化物礦床，蛇綠巖中的豆莢狀 輅鐵礦和斑巖型Cu、Mo礦化。在超大陸的形成過(guò)程中，金屬礦床保存的可能性部分 依賴于它們是否成為邊緣(peripheral)或內(nèi)部(interior) ji造山帶的一部分。邊緣造山帶在大陸外大洋的邊緣形成。 Q 隨后沒(méi)有發(fā)生大陸碰撞，通常能某種程度保留豐富的礦化, "q低級(jí)變質(zhì)的島弧和邊緣盆地地體。相反，內(nèi)部造山帶(如 Himal町a(chǎn)s)由于大洋的封閉形成，且經(jīng)歷了強(qiáng)烈的 (exte

6、nsive)地殼加厚，隨大陸碰撞后發(fā)生抬升，并使中 高級(jí)變質(zhì)巖出露。上地殼中形成的金屬礦床的保存機(jī)會(huì)甚 至比邊緣造山帶中要低，但是形成于大陸巖漿弧的礦床 (如與花崗巖有關(guān)的中溫AuCu礦床)和下地殼形成的 礦床(如層狀巖體中的Fe V Ti礦床)能夠局分布部地保存下來(lái)，形成于造山帶內(nèi)的礦床(如沉積巖中的 Pb一Zn礦床)可能會(huì)與其變?yōu)橐惑w(become incorporated within it)并且在碰撞過(guò)程中經(jīng)受變質(zhì)作 f用。鯽盡管這種低保存潛力，重要的金礦床和與火山巖有關(guān)W的塊狀硫化物礦床仍然在北美和歐洲加里東和海西造山帶 中被發(fā)現(xiàn)。以及澳大利亞Tasman褶皺帶中，在Pangea形

7、J成過(guò)程中，它是活動(dòng)大陸邊緣。晩太古代從全球構(gòu)造來(lái)看，Au、塊狀硫化物礦床Kambalda型 床與Komatiite巖有關(guān)的Ni礦床在晚太古代綠巖帶中和沉積 盆地中的超常(extraordinary)富集很可能與陸殼的快速 ；生長(zhǎng)和穩(wěn)定化以及高的大地?zé)崃饔嘘P(guān)。組成太古代craton布和沉積盆地綠巖和變質(zhì)沉積巖組合，在許多方面與太平洋備溥§ I朿蒐器S 5T(3i諒1喘盞濤罷K?TOrFTTnKT?!?ffWW中元古代的演化。這包含了克拉通匯聚形成大的大陸過(guò)程 布中初期的強(qiáng)烈(intense)造山活動(dòng)(25億年)。Udokan (isiberia)沉積銅礦床產(chǎn)在這個(gè)推測(cè)的大陸(20 億

8、年)中。但是，造山作用及有關(guān)的礦化沿大陸邊緣出現(xiàn), 可能從南加利佛尼亞延伸到Scandinavia, 一直到16億年。 I在這個(gè)主要的早元古代邊緣造山帶中的礦化作用包括太古 - 代中的礦化作用包括太古代類(lèi)型的Au礦化(e.g.Homestake)、塊狀硫化物礦床(Scandinavia) > 有科馬提巖有關(guān)的Ni礦化(Thompson belt)、以及斑巖 型礦床(Scandinaia)。在1816億年之間，高海平面導(dǎo) 致了大的海底陸臺(tái)和陸內(nèi)盆地的形成(如Athabasca盆地, 其中產(chǎn)有鈾礦化)。以及非造山巖漿活動(dòng)在大陸中出現(xiàn)。 下一個(gè)階段(16-13億年),以持續(xù)且廣泛的非造山巖漿

9、活動(dòng)為主，這形成于大陸裂解之前或同時(shí)。它包含了斜長(zhǎng) 巖(anorthosite)巖體的侵位。該期的低海水位說(shuō)明分布儔在大陸殼上裂谷之外沉積序列是非海相的。重要的 Sullivan型Pb、Zn礦床可能形成于這些裂谷之一的邊緣附 近。在 1310億年期間(the Grenville orogeny),伴隨著 齷 大陸的再次聚合發(fā)生了強(qiáng)烈的造山活動(dòng)。該期相成的金屬 鐮 礦床是Cu礦(e.g.White Pine ,Coppermine),與陸內(nèi)盆 地中的沉積作用和玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)有關(guān)。沉積巖中的Pb、 Zn礦床發(fā)生了變質(zhì)并且融合(incorporate)到造山帶中, 其中也產(chǎn)有少量的構(gòu)造后期中溫?zé)嵋航?/p>

10、礦床。目前，不斷 增加的證據(jù)表明晚元古代超大陸的聚合，包括了 Laurentia, Gondwana的絕大部分，Baltica和西伯利亞 Siberia。在澳大利亞存在相似的元古代地殼演化和成礦模式， 它可能反映的是早元古代北澳大利亞與Laurentia的焊接分布矚 (amalgamation)在Capricor造山帶和Pine Creek和 Tennan Creek中的金礦化伴隨著早元古代造山作用的發(fā)生, 持續(xù)到18億年。此后，接著一個(gè)漫長(zhǎng)的prolonged多期次 蠶的伸展和擠壓、陸內(nèi)沉積以及非造山巖漿活動(dòng)時(shí)期 (18-13億年)。世界級(jí)的(world一class)沉積巖中的曙 Pb、Zn

11、礦床(Mount Isa, McArthur River, Broken Hill) 霧在1716億年間形成于陸內(nèi)盆地中。富LBLE的非造山巖漿 a 可能為這些礦化以及提供了金屬的最大來(lái)源，不整合面型U礦床(如Alligator Rivers area)。巨大的Olympic Dam U一Cu一Au礦床產(chǎn)于花崗質(zhì)角礫巖中，屬于Gawler克拉 通富LILE花崗巖的一部分。在Laurentia,在1310億年 之間，又回到了造山作用時(shí)期，但有關(guān)的礦床報(bào)道很少。 但是，絕大多數(shù)晚元古代金礦化來(lái)自690Ma土的Felfer金 礦，產(chǎn)于西澳的P a t e r s o n造山帶中。慮在非洲大陸，記錄了其它的重要成礦事件。Bushveld雜巖 （世界最大的PGE ） , Palabora碳酸巖（巨型的Cu 鹿FeP礦床），均形成于大約20億年的產(chǎn)在30億年土已經(jīng) 豔穩(wěn)定了的大陸殼中，且自晚太古代以來(lái)基本未受到造山活 動(dòng)的影響。非洲也含有1310億年的造山帶，以及重要的 .fig沉積Cu礦床（Zambian Cu礦帶，大約10億年）。構(gòu)造晚 期的金礦化以及更老的沉積PbZn和Cu礦床也出現(xiàn)在泛 非（PanAfrican）內(nèi)部造山帶內(nèi)（900600Ma）,該類(lèi) 造山帶形成于Gondwana大陸的形成期