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成礦構造演化

除考慮含礦地層外,查明礦區所在區域礦床的構造位置和地殼的構造演化史具有重要意義。由於大地構造及其演化,它控制著礦區局部構造和礦化的定位和演化。

地殼構造演化的研究成果很多,觀點和流派也很多。我們認為,構造學的研究必須有明確的時空概念,在時間上是壹個構造階段,在空間上是壹個構造區域或構造單元。比如華南的加裏東地槽褶皺帶,就是指加裏東造山運動形成的地槽褶皺帶。再比如中國東南部的地窪區,指中新生代太平洋造山運動和喜馬拉雅造山運動形成的地窪區。大部分地窪區是由加裏東地槽、地臺階段及其後續活化形成的。因此,不方便討論沒有時間概念的大地構造區或大地構造單元的概念,或不可改變的大地構造區或大地構造單元。作者認為這是傳統大地構造學的壹大不足。

米爾琴科(1940)曾將地殼結構分為前地槽、地槽-地臺和“斷塊”三種地質類型。陳(1959,1965)將地殼構造歷史劃分為四個階段,即前地槽階段、地槽階段、地臺階段和地窪階段。B и。Vilic Jin (1983)在《含鈾地區的成礦特征》壹書中指出,將地殼組成劃分為前寒武紀地臺及其地盾、日斐-顯生宙褶皺帶和中新生代構造-巖漿活化區三個基本構造單元是有充分依據的。從以上資料可以看出,地殼構造單元或構造階段早已超出傳統地槽理論,除地槽和地臺外,還有地窪區(或活化區)和前地槽構造區或前地槽階段。當然,前地槽構造階段的大地構造研究遠不如槽、臺、窪構造,或者說前寒武紀大地構造單元的研究遠不如顯生宙大地構造區。

根據a.п巴甫洛夫(1936)、E.B .巴甫洛夫斯基(1962)、M.B .穆拉托夫(1975)和B.и。卡贊斯基(1978)。原始地殼的形成階段來自於宇宙中冷卻塵埃的聚集、壓實、加熱和熔化,推測持續時間為1億年。月球階段是從地殼逐漸冷卻,直到水圈的形成。當時地殼表面的暗色玄武巖是地殼下玄武巖漿流體噴發的產物,類似於現在的月球玄武巖地殼,故命名為月球階段(或原始玄武巖地殼階段)。月相形成於約47 ~ 38億年前,持續約6543.8+0億年。當時地殼表面以橢圓形負地形為主,很可能是隕石撞擊形成的隕石坑,有待考證。月相期間地殼表面廣泛發育含有輝長巖、超基性巖和斜長石的拉斑玄武巖。由於漫長的地質演化,原始玄武巖地殼多埋藏在花崗巖變質巖的大陸地殼之下,局部保存在太平洋海底和古地盾的現代表層(如阿爾丹地盾的蘇塔姆地區)。在月球階段,已經存在由水蒸氣、甲烷、二氧化碳、氨、氮、氫和惰性氣體組成的大氣層,但它包含了火山酸雨(HCl、HF、H2S),因此與現在的大氣層不同。月相低層大氣溫度冷卻到100℃以下時,水汽凝結,開始在負地形區形成水盆。大陸核心階段(或38-25億年前的核心階段)從最古老的水盆形成開始,大約在28-35億年前,結束於新太古代最古老的原始地槽形成之前,即28-25億年前。這壹階段的特點是沒有海槽和地臺,大陸地殼尚未形成,但已有水盆和陸地;缺乏強烈的分異作用,線性構造和大的張性斷裂帶;它具有短軸和等軸結構;首先廣泛發育安山巖-玄武巖成分的熔巖,然後形成巨大的陸源復合砂巖和少量的鐵鎂溶沈積物。最後,廣泛發育但分布不均勻的安山巖-玄武巖地殼被花崗巖化,從而形成了地殼的矽鋁層,即最早的花崗片麻巖穹隆(形成於約30-25億年前)(表11-1)。上述三個階段均為前地槽階段,期間除含鈾花崗片麻巖穹丘外,未形成含鈾沈積建造。基性巖和超基性巖中的鈾含量也很低。只有在新太古代花崗巖化形成的花崗片麻巖穹窿中,鈾含量較高,形成含鈾花崗巖雜巖,可為後續成礦提供部分鈾源。如在澳大利亞北部新太古代納南布雜巖中,有雲母花崗巖片麻巖和結晶鈾礦物,雜巖的鈾含量高達9.6 g/t,高鈾含量的花崗巖片麻巖穹窿是後續構造階段鈾礦化最古老的鈾源。但未形成鈾礦床,未形成多因復成鈾礦床。

從新太古代到早元古代(28-24億年前),開始進入地殼部分地區的地槽階段。因為它是最古老、最早形成的地槽,E.B .帕夫洛夫斯基稱之為原始地槽期(區)。它們的特征是形狀簡單,由深斷裂帶形成的區域性線性褶皺構造體系;內部沒有明顯的內陸隆起;海溝內充填了非常厚的火山-沈積巖層,沈積巖相對穩定;有從基性到超基性巖到酸性的巖漿活動;深熔、再生和高溫區域變質作用廣泛發生;形成的巖層包括細碧巖-角閃石層、安山巖層、含鐵石英巖層、鈉長石層、碳酸鹽層、復雜砂巖層和石墨片巖層。這說明地殼演化已經成熟,全球的凱諾蘭運動(26-25億年前)是新太古代地槽回歸的標誌。比如加拿大在新太古代形成了地槽,這個地區的結晶基底就是通過凱諾蘭運動形成的,形成了含鈾的鉀質花崗巖。

肯尼蘭運動後,古元古代(25 ~ 20億年前)開始形成最早的地臺。有些地區可能更早進入地臺階段,如南非的南非地盾(克拉通)構造單元的形成,地臺蓋層在28億年前就開始形成。含金鈾礫巖臺地礦床形成於維特沃特世的蘭德克拉通盆地。因為是最早的平臺,所以有人把它命名為原始平臺。但每個臺地區域的形成和持續時間不同,臺地階段的年齡早晚也不同。臺地區域以陸源巖石發育為特征,如沈積在大陸淺水中的應時砂巖和粉砂巖、泥巖、板狀灰巖和白雲巖;砂巖和粉砂巖分選性好;海綠石巖石廣泛發育;礫巖普遍不發育,或者幾乎都屬於底層礫巖;區域不整合數量多,主力巖層分布穩定,但厚度小,變化梯度小;巖漿作用弱,巖漿巖分布少;就整個地臺蓋層而言,總厚度較大,但變質作用較弱或不變質。

表11-1大陸地殼構造演化階段劃分表

B и。喀山斯基(1988)根據аа編制了1/15百萬前寒武紀大陸構造圖。柯西金(1974)及其說明。人們認為最古老的平臺始於28 ~ 22億年前。但從全球來看,地臺區從中前寒武系開始發育相對廣泛,但初始蓋層並不厚,地槽區發育後才有較厚的地臺沈積蓋層。在臺地階段形成的沈積建造發育區,有最古老的南非卵石礫巖建造,其中含有結晶鈾碎片,形成砂金鈾礦化。而多因復成鈾礦床在地臺階段尚未形成,僅在地臺階段後地窪階段的構造-巖漿活化作用下,富集的砂礦型鈾被活化再生,進而形成瀝青鈾礦疊加富集的多因復成鈾礦床。

同樣,在古元古代(19 ~ 16億年前),非洲、加拿大、東歐和印度地臺發生了巨型斷塊構造運動。地塹斷塊沈積了道德巖火山-沈積巖,並首次出現紅色碎屑巖建造,表明地殼表層由還原環境轉變為氧化環境。沿斷塊的斷裂構造帶,發育角閃巖相和綠片巖相的動力變質作用,或分布中深基性、酸性和堿性侵入巖。這些都表明地臺中的壹些地區已經進入地窪階段或已經形成地窪區。因為是地殼最早的活化區,B. и喀山斯基(1972)稱之為原始活化區,b .格裏戈利瓦(1986)稱之為原始坳陷區,姚振凱(1986)稱之為古元古代地窪區。

需要指出的是,古元古代地窪區的形成時間在各個地區並不都是同時的。南非、烏克蘭等地古元古代地窪區分別在200 ~ 19億年和19 ~ 17億年。澳大利亞北部佩恩-克裏克地槽活化形成的阿南地窪區,形成於654.38±0.65億年的晚元古代。至於元古代以後的地窪區,則更多,如加拿大中元古代的阿薩巴斯卡地窪區(16.5 ~ 13億年前),澳大利亞中元古代的阿德萊德地窪區形成於16 ~ 14.5億年前。中國東南部地窪區形成於中生代(195 ~ 170 Ma)。

綜上所述,地窪區可以從地槽、地臺(克拉通)和中間地塊活化而來。部分地區地臺階段很短,沈積物少而薄,部分已被剝蝕。這種情況下,地臺階段可以忽略,視為地槽返回後直接轉化為地窪區。澳大利亞北部的佩恩-克裏克地槽()在晚元古代轉化為阿南地窪區就是壹例。

論地窪區(活化區)的特征,陳,ад。什切格洛夫,B и。喀山斯基,фи。Vilic Jin等人先後作了詳細的研究。其主要特征是:①活化的構造單元按其先前的構造單元可分為活化的地盾、活化的克拉通、活化的地臺、活化的中間地塊和活化的地槽褶皺區;(2)斷塊造山作用強烈,可形成短線褶皺,且多發生在大陸條件下,增加了構造-地貌起伏的對比強度,產生新的次級構造單元。穹丘隆起是地球穹丘,山間盆地是地窪(或地窪盆地),裂谷是地窪裂谷;③斷層的再作用激活了原有的斷層,形成了拱形裂縫、環狀裂縫、放射狀裂縫和塊狀裂縫。還有穿透地殼的深斷層。大多數斷層表現為陡峭的鏟狀斷層或推覆斷層。斷裂變質作用發育,形成動力變質混合巖帶;④山間盆地存在厚層的陸相火山-沈積磨拉石狀建造或含煤建造,具有陸相復式韻律特征;⑤巖漿作用強烈,侵入巖和火山噴發巖廣泛發育,活動順序為酸性→堿性→基性。花崗巖具有高矽、高堿、低鐵、貧鎂的特征,特別是酸性和中酸性巖漿巖,與地槽和地臺中的巖漿巖不同。⑥地殼剖面具有槽、臺、窪的特征。如果平臺層缺失,則為槽和窪雙層結構。地殼厚度變化顯著,重力異常多為負值,呈短帶狀分布。大地熱流高低分異反差增大,平均熱流值往往最高。地窪區地震活動增強,新構造運動明顯;⑦在地窪區,尤其是中新生代地窪區,以鎢、錫、鉬、鉍、銅、鉛、鋅、鈹、鋰、硼、鈮、鉭、鈾、釷、砷、銻、汞、氟等元素最為豐富,種類繁多。多種礦物的多因復成礦床發育。

從上述地窪區的特征可以看出,地窪階段形成的含鈾巖層很少,主要為火山-沈積巖系、陸源碎屑巖系,有時也有含鈾煤系。地窪區的鈾礦床大多是由復式鈾礦床成礦作用形成的,集中於地窪階段改造或再造之前形成的鈾源層或鈾源體。如澳大利亞南北地窪帶古元古代地槽或地臺階段形成的鈾源層,經地窪階段構造-巖漿活化再成礦,形成壹系列超大型多因復成鈾礦床。在鈾礦化演化史上,最早的多因復成鈾礦床是南非維特沃特斯和應時礫巖型金鈾礦床。含鈾金礫巖層形成於22億年前的地臺階段,而工業鈾礦床僅形成於20.5億年前的地窪階段。因此,多因復成鈾礦床的成礦作用可以跨越很長時間的構造階段。

在討論了地殼構造演化與多因復成鈾礦床形成的關系後(表11-2),要強調三點:①地殼不同區域進入槽、臺、坳階段的時間可能早晚不同。同壹時代不同地區同壹構造單元的地質特征非常相似,但允許有壹定差異;(2)在過去的傳統大地構造學中,由於沒有單獨劃分地窪階段(或地窪區和地窪構造層),在過去的文獻中討論地槽或地臺區的特征時,將地窪區的許多地質特征混為壹談;(3)根據傳統的地槽理論,大地構造單元及其特征被認為是不可改變的,地槽或地臺區必須是壹個活動區或穩定區壹輩子。由於沒有明確區分它們在不同地質歷史時期相互轉化演化的關系,同壹地區存在不同的構造單元名稱。因此,我們認為在各地區構造單元的屬性中加入地質時代(或年代)是恰當的,有利於問題的討論和探討。

表11-2大陸地殼構造演化與多因復成鈾礦床形成

綜上所述,根據地窪學說,地殼演化必然會產生越來越多的具有不同構造性質的基本構造單元。地槽和地臺區的分布範圍和面積越來越小,地窪區的分布和面積越來越大。地窪區,尤其是中新生代地窪區,多因復成鈾礦床最多,類型最豐富多彩,還有更多超大型礦床有待發現。