成矿地质构造环境的空间变换

如题所述

现根据区域大地构造演化的分析结果,将本区成矿地质构造环境及空间变换和其中的重要地质作用特点讨论如下。

(一)前寒武纪古大陆及被动陆缘(裂陷)环境

前寒武纪早期,华北-塔里木板块和西伯利亚板块在新元古代以前可能同属一个古大陆,它们具有相似的结晶基底、沉积盖层、古生物群落和古地磁学特征(刘雪亚等,1995;王荃等,1991)。新元古代中-晚期(大约在600Ma)前,受张裂构造作用的影响,巨大的古陆块发生裂解,进而形成南和北两个不同的古陆块,之间出现了一个广阔的大洋盆地———古亚洲洋。但两者之间的分离在某种程度上看,还不彻底,其间还留有多个相对独立的、从板块上拉离的小陆块,有些小陆块之间以及小陆块与南北两板块之间还具有局部发育的洋壳。此时,两大古板块南、北两侧均属被动型陆缘构造环境,其上还可能发育有边缘裂陷(谷)。由此可以看出,在这一时期区域上主要处于古大陆及被动陆缘构造环境。位于本研究区之内的几个古地块(如锡林浩特、苏尼特左旗等)虽处于古大洋之内,但大致相当于古大陆环境。相应的成矿作用主要发生在古大陆内部的陆缘(裂陷)地区。但到目前为止,还没明确的证据表明,区内相关矿床的成矿与该环境直接相关,但作为古大陆边缘裂陷地区火山-沉积物,如(南)温都尔庙群可能为此后变质作用发生时形成的相关铁矿提供了丰富的矿源,区域上则有白云鄂博巨型稀土矿床形成,由于均在工作区之外,此不多讨论。

(二)早古生代沟-弧-盆构造环境

早古生代,古亚洲洋壳和古板块之间开始了相互作用。据研究,此时介于华北大陆与苏尼特左旗之间的洋壳是向北俯冲的,随着洋壳俯冲作用,沿白乃庙—温都尔庙北部一带形成岛弧,并发育一定规模的火山喷发活动,同时伴有少量加里东期花岗岩类侵入活动;其北则发育弧后盆地,发育有较厚的海相火山-沉积岩建造(北温都尔庙群);随着俯冲作用的进行并于早古生代中期,洋壳渐趋闭合,最后于温都尔庙(南)-西拉木伦地区形成著名的早古生代缝合带。由此构成了早古生代较为完整的沟-弧-盆相配套的大地构造环境。由于岛弧在华北板块边缘的增生与拼合,华北板块的北部边缘随之向北迁移。在此期间发生了较强的成矿作用,主要的成矿事件及其产物集中在岛弧地区,其次为弧后盆地区。例如在白乃庙岛弧带即形成了著名的白乃庙铜(钼)矿床、白乃庙金矿床、徐尼乌苏金矿床、谷那乌苏铜矿床等(葛良胜,1992;Nie et al.,1999;聂凤军等,1993);在温都尔庙地区则形成了众多的小型铁矿床,其中部分可能与缝合带环境中的蛇绿岩套有密切关系。区域上在西部的化德岛弧带上也不断有相应的矿床发现。从岛弧构造-岩浆活动及相关的成矿作用看,这一次的洋壳俯冲强度还是相对较大的。

(三)中-晚古生代沟-弧-盆及碰撞造山环境

经过早古生代的增生拼合,板块间的相互作用并未停止。至中古生代,界于增生后的华北板块与南蒙古地块间的南蒙古洋开始发生俯冲作用。应该说,其最早的俯冲活动可能在早古生代的某一时期就已开始,并于中古生代时逐步加强。洋壳的俯冲仍然向北,形成了苏尼特左旗—东乌珠穆沁旗地区的岛弧岩浆岩带,向西并延入蒙古境内。其北部发育弧后(间)盆地。至中生代后期(大约在泥盆纪末—石炭纪初)又一次发生地块间的增生拼合。缝合带大致位于索伦山—苏尼特左旗南—贺根山一线。由此也形成了一套完整的沟-弧-盆构造环境。必须注意到,与此同时,在岛弧带的北部以及局部小地块的南北两侧,还可能发育一些小的分支洋壳,并也随着上述缝合带的形成而先后关闭。还应指出的是,这次洋壳关闭在区域上是自西向东逐步完成的,也就是说当西部的缝合过程完成,海水基本退出后(中古生代初),而东部则还处于残留海盆并接受沉积状态。甚至到晚古生代晚期,西部地区已进入缝合后(碰撞造山期的局部)伸展,形成陆缘的局部有限拉张盆地时,东部地区的残留海盆仍未结束沉积作用,直到古生代末期才最终完成东段的地块拼合和增生。经过此次增生,南蒙古板块被增生到华北板块北缘,华北板块北部边缘进一步向北大幅度迁移。

与洋壳俯冲相伴的岛弧火山作用较为发育,但分布不均。与之相伴的华力西期花岗岩活动分布也较为广泛,它包括俯冲期形成的俯冲型岩浆侵入,也包括碰撞期的碰撞型岩浆活动(苏尼特左旗南部地区),还包括碰撞造山后伸展构造环境中的伸展型碱性岩浆活动等。同岛弧构造-岩浆活动相比,弧后(间)盆地、残留盆地、造山后伸展拉张盆地内的火山-沉积作用也非常引人注目。同一时代的沉积,不同地区具有相变特征,不同时代同一地区的沉积作用则体现沉积环境的明显变化,如从海相过渡到陆相等。在上述不同构造环境中,发生了强烈的不同类型的成矿作用。二连浩特—东乌珠穆沁旗一带即处于与此次洋壳俯冲形成的古生代岛弧带内,形成了如奥由特、莫若格钦、巴润苏格德日图、阿拉盖乌拉、准苏吉花敖包和阿太乌拉铜矿床(点)以及一大批铜矿化异常。其西延进入蒙古境内,更是发现了亚洲最大的斑岩型铜钼金矿床———欧玉陶勒盖和其他斑岩型矿床,如察干苏布尔加等。在晚古生代盆地内部,则形成了许多与海底火山(喷流)-沉积作用相关的铅锌银多金属矿床以及火山-次火山岩型铜铅锌矿床等。由于研究区东部东乌旗地区盆地持续时间长,火山-沉积作用发育,发现的矿床也较多,主要如达赛脱、阿尔哈达、查干敖包、乌兰陶勒盖、吉林宝力格等,以及受构造破碎带控制的蚀变岩型铅锌矿床和少量沉积型铁矿等。尽管部分矿床还发生了明显的后期成矿作用叠加。此外,在缝合带构造环境中,还形成了与基性—超基性岩(蛇绿岩系)有关的铁、铜、金矿床或铬铁矿矿床。但到目前止,还没有足够的证据表明,在缝合后的碰撞造山阶段(以挤压为主的时期)有较大规模的成矿作用发生。

综上所述,中晚古生代与早古生代的地块增生拼合作用对比,发育的过程更长一些,形成的环境更为复杂,地质(成矿)作用类型更复杂多样因此形成的矿床也较多。

(四)早中生代(造山后)陆内伸展构造环境

早中生代时期,本区在区域大地构造演化的历史中处于一种过渡期和转折期。一方面,虽然南蒙古洋已经闭合,本区已变成华北板块北部的一部分,但区域南北向的挤压作用并未停止,进入中生代,经历三叠纪碰撞造山后的隆升后,相继在晚古生代伸展盆地基础上进一步发生伸展作用。增生后的华北板块北部边缘向北大幅度迁移,北部还发育有蒙古-鄂霍茨克洋,新的洋陆板块之间的相互作用仍在进行。但由于该洋主体发育于东部,距本区相对较远,因此其对本区的直接作用较小,而只能通过板块相互作用过程中应力的远程传递对本区施加影响。另一方面,东部太平洋板块的活动也渐趋增强,对本区的影响也逐渐有所显现,尽管还不强烈。总体上看,本区主要处于碰撞造山后的陆内挤压—伸展交替并以伸展为主的构造环境,但受到北部和东部大洋板块活动的影响,区域构造线发生变化,自西向东由近EW向为主渐变为以NE向占主导地位,至东乌珠穆沁旗东部,受太平洋板块俯冲作用影响强度较大,北东构造形迹开始发育,大兴安岭隆起带的雏形开始形成。在这种综合应力条件下,岩石圈壳幔相互作用加强,可能发生了早期的岩石圈拆沉。陆内拉伸盆地进一步发育,接受以陆相为主的火山-沉积作用。研究还表明,自晚古生代碰撞造山及造山后延续而来的中酸性岩浆活动继续发育,形成了一条晚三叠世强过铝质花岗岩带(西起乌拉特中旗,经白云鄂博、达茂旗,向东一直延伸至化德—苏尼特左旗一带,其岩性主要为黑云母二长花岗岩、正长花岗岩,可见含石榴子石-黑云母/二云母二长花岗岩和花岗闪长岩)。同时还伴有强烈的韧性剪切构造活动,自苏尼特左旗向东至东乌珠穆沁旗地区依序发育多条宽大的韧性剪切构造带。

从目前的找矿勘查成果看,该阶段本区的成矿作用主要与韧性剪切构造活动密切相关,在东苏旗一带形成了一系列金矿床(点);其次为与中酸性花岗岩有关,形成了铜-钨-铋多金属矿化,但到目前为止,勘查工作尚未获得明显突破,第三为与盆地陆相火山-沉积活动有关形成了铜-铅-锌-银多金属矿化等。

(五)晚中生代—新生代多元构造动力体制复合环境

随着北部鄂霍茨克海于中-晚侏罗世关闭,本区全面进入陆内构造活动阶段和多元构造动力体制复合的构造环境。其多元性主要表现在:

(1)造山后伸展构造-岩浆活动体制继续发展:这一体制是自古生代以来的板块构造活动的继续。也就是说虽然区域上洋陆板块间的构造活动已经结束,并全面转化为陆内活动,但区域上不同拼合块体间的相互作用仍在发生。

(2)主动大陆边缘岩浆弧构造体制:这与库拉-太平洋板块于此时的持续强烈俯冲活动相关。库拉-太平洋板块向欧亚大陆的俯冲作用,在大陆一侧形成了典型的沟-弧-盆体系,但其早期(燕山早期)则主要表现为欧亚大陆边缘形成的醒目的陆缘岩浆弧。由于俯冲作用的进行和俯冲深度的加大,岛弧火山作用持续发育,边缘海盆扩张,陆缘弧上的火山作用中心向前迁移,形成火山岩从内陆到边缘,时代逐渐变新的分带特征。大兴安岭地区NE向强烈火山岩浆作用即是该早期陆缘弧的一部分。而目前的陆缘弧位置已迁移到那丹哈达岭、中国东部沿海一带,但弧上的火山岩浆活动主要发生在燕山中-晚期。这时大洋板块的俯冲对于远在内陆的二连浩特—东乌珠穆沁旗以至大兴安岭一带的影响同早期鄂霍茨克海的关闭一样,由早期的直接效应过渡到远程效应。

(3)陆内壳-幔相互作用和岩石圈大规模减薄构造体制:研究表明,研究区及其邻区在晚中生代-新生代发生了强烈的陆内壳-幔相互作用和岩石圈大规模减薄。与之相伴,有大面积玄武岩火山岩喷发,后造山花岗岩发育。地壳快速隆升和地壳表层产生了大规模伸展构造,变质核杂岩、底辟热隆构造等(肖庆辉等,2006)。上述每一种构造动力体制即表征为一种地质构造环境,由此可以看出,自晚中生代以来,本区即处于一种复杂的多元构造动力体制复合的背景之下,既有继承性的,又有新生性的,表现为多种地质构造环境在同一地理空间的叠加。这种复杂的构造环境造成了本区复杂的构造-岩浆活动和多姿多彩的成矿作用,形成了类型多样,元素组合复杂的不同规模金属或非金属矿床。另一方面应注意到,本期发育的多元构造环境均是在此前不同的构造背景基础上发育,在区域上叠加在前不同类型的构造环境之上,因此在成矿角度看,既有新生性(燕山期),而更多地表现为叠加成矿特征。这是本区,特别是东部众多矿床成矿元素组合复杂、矿床成因复杂、矿化类型多样的根本原因。

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