二、多成因矿床
许多矿床是在长期的复杂过程中形成的,因此很难用单一的成因进行解释。成矿物质可能是多源的,比如来自地下深处,来自岩浆,来自围岩。成矿作用可能是多期多阶段的。成矿作用类型也可能是多种多样、前后叠加的,等等。由于人们只能看到成矿作用的结果即矿体本身,而看不到成矿过程,再加上矿床形成后在各种地质作用下不断发生变化,所以对于某些矿床的成因往往持有不同看法,或者把成矿过程人为地简单化了。当前成矿理论不断提高,研究手段不断更新,认为许多矿床的形成是多种成因的,其中包括改造矿床和叠加矿床。
(一)改造矿床
指早期分散于地层或岩石中的元素或有用矿物组分,在后期的地质作用中产生活化、运移、富集而形成的矿床。形成改造矿床的重要媒介经常是下渗加热的热水溶液或来自岩浆的热液。改造的热源或来自岩浆、地热梯度, 或来自构造活动。这类矿床的形成是长期的、多期的,早期成岩时期和晚期成矿时期的时差可以长达几亿甚至一、二十亿年。例如在中国北方太古宙古老变质岩层的绿岩带中,常常赋存有重要价值的金矿(如小秦岭、赤峰、吉林夹皮沟等地),但其成矿时间是在中生代。即古老地层中的金因受燕山运动的影响,被活化、转移而富集形成矿床,成岩与成矿时差达 25 亿年之久。又如中国南方的铀矿床(矿石主为沥青铀矿,化学组成 UO2),产于不同时代的花岗岩、砂岩或泥岩中,但铀矿的同位素年龄基本上是相同的,即都是晚白垩世至早第三纪间的产物,这说明不同岩石和不同时代的铀矿,均为受到燕山运动影响产生活化、转移,在造山运动结束时期富集成矿的。中国南方湘桂黔一带的汞矿(辰砂)、锑矿、雄黄雌黄矿等也大都受到燕山期的改造。再以石油矿床而论,它们属于沉积矿床类型,但在其成岩阶段只是形成分散在生油层中的有机质,并未形成矿床。必须在后期地质作用中,有机质转化为烃类并经过运移圈闭,才能富集成矿。因此油气矿床实际上是典型的
改造矿床。
(二)叠加矿床
在先存矿床(主要指沉积矿床)的基础上,叠加了后期热液带来的成矿物质,形成具有双重成因的矿床,或者说形成于两个时代、两种成矿作用的矿床,称为叠加矿床,亦称叠生矿床。如在前寒武纪形成沉积铁矿,后来又叠加了热液成因的金矿或铀矿,形成铁-金矿床或铁-铀矿床。又如我国长江中下游成矿带中的某些硫化物矿床,常叠加上燕山期铜或金的热液矿化作用,使矿床有用成分复杂而丰富。事实上先存矿床在后期热液的作用下,常使其物质成分、结构、构造以至矿体的形状受到改造,因此许多叠加矿床也可称为叠加改造矿床。
广义的叠加矿床,不只限于两个成矿时期和两种成矿作用,也可能是三个成矿时期和三种成矿作用,例如沉积—变质—热液或岩浆—热液—变质等叠加在一起,成为典型的多成因矿床。如有名的内蒙古白云鄂博铁-稀土矿床,对其成因长期以来有很大争议。此矿床存在于元古宙白云岩中,还有少量板岩、石英岩等,矿石成分复杂,含铁及稀土,稀土储量居世界之冠。有人认为此矿床为特种高温热液矿床,近年许多人认为是多成因叠加矿床。首先在元古宙沉积了海相含铁和稀土的碳酸盐岩和碎屑岩,这些物质主要来自古老基底岩石的风化产物;其后受到区域变质作用,使原来的海相沉积物重结晶变质并产生新矿物;到古生代晚期有花岗岩(同位素年龄 2.7 亿年)侵入,分离出含矿气水溶液,对原矿和围岩发生接触交代和填充作用,使矿物更加富集。因此白云鄂博矿床实际上是多成因的沉积—变质—热液交代叠加矿床。
(三)层控矿床
层控矿床的概念首先由德国 A.毛赫尔(1939)提出,但其涵义以后有很大变化。广义的层控矿床指受地层或层状岩石控制的矿床,而不论其成因如何;狭义的层控矿床指由沉积作用(包括火山沉积作用)初步形成的矿胚层或矿源层,经后期改造富集或再造叠加而形成的矿床。因此,层控矿床实际上是一类多成因矿床。这种矿床在一定区域内,产于一个或几个特定地层单元内(如组或统等),明显受到层位、岩性和岩相的控制。
有的矿床形成于沉积-成岩过程中,与原生沉积环境非常密切,例如在一定深度的水体中,形成相关的沉积岩体,同时某些有机物或硫酸盐在沉积或成岩过程中发生分解或还原产生硫化物,形成有关的铜、铅、锌矿床等, 这类矿床称为沉积-成岩型层控矿床。有的矿床所在部位在沉积-成岩期并无工业矿体,甚至缺少矿源层,成矿物质来自异地、异层位(主要通过围岩的裂隙、岩溶等,将其他岩系中的矿源层或矿床中的成矿物质,经地下水搬运集中到某一或某些岩层中来),这类矿床称为后成层控矿床。还有些矿床的成矿作用与海底喷流-热泉活动有关,一方面形成有关沉积物,一方面形成与火山喷发有关的金属矿床(铁、锰、铜、铅、锌、金、银、汞等)和非金
属矿床,其中硫主要来自火山喷发物,金属主要来源于海水淋滤围岩所得, 这类矿床称为喷流-沉积型层控矿床。还有一类矿床原是由火山沉积而成, 但又有后期热液活动的矿化作用叠加其上,这类矿床称为火山沉积(或沉积)-热液叠加改造型层控矿床。
总之,层控矿床是多种成矿作用的产物。矿体呈层状、似层状甚至不规则形状,层位稳定,受一定地层层位控制,常具同生和后生成矿作用特征, 矿石成分较简单,矿石品位较稳定,规模较大,分布较广。我国云南兰坪巨型铅锌矿,云南东川大型铜矿,湖南锡矿山大型锑矿,贵州万山大型汞矿, 南京栖霞山铅锌矿,安徽铜官山铜矿等,都属于层控矿床。研究层控矿床的成矿规律,有助于在一定区域一定层位中探寻新的矿点。