吉黑成矿省属古亚洲成矿域东南端的成矿单元之一,从太古宙至新生代出现有序的构造变动和成矿旋回的演化史,展示的区域成矿作用的演化过程和构建的矿床成矿谱系图,较清晰地阐明了区域成矿的规律性。
1. 成矿省范围
成矿省东起图门江和乌苏里江,分别与俄罗斯、朝鲜二国相邻;南起华北陆块北缘断裂带,与华北陆块相邻;北至黑龙江,与俄罗斯遥望相对;西与大兴安岭火山岩带相接,总面积约40万km2,属华北陆块东端北侧古亚洲洋晚古生代开合构造演化和滨西太平洋中生代大陆边缘活动构造--岩浆带的双重构造叠合区。
成矿省大地构造位置处于西伯利亚板块、华北陆块和库拉-太平洋板块夹持的中间地带,地质构造较为复杂,多旋回成矿作用和构造演化的叠加作用明显,造就了多种多样的成矿地质环境和特定的矿床类型。
2. 成矿省构造地质概要
(1)区域地层:成矿省内前寒武纪基底和中、新生代盖层尤为发育,古生代地层发育程度相对较差。
(2)构造
1)构造单元划分 按地质历史演化过程的板块理论将成矿省内的地质构造划分为以下单元:
Ⅰ1库拉-太平洋板块
Ⅱ1-完达山-锡霍特活动带
Ⅲ1-完达山板片
Ⅱ2-西伯利亚板块
Ⅱ2-松嫩-佳木斯-兴凯陆块
Ⅲ2-佳木斯-兴凯地块
Ⅲ3-乌云-结雅中生代拗陷
Ⅲ4-小兴安岭隆起
Ⅲ5-张广才岭-老爷岭新元古代陆缘活动带
Ⅲ6-太平岭新元古代陆缘活动带
Ⅲ7-滨东晚古生代增生带
Ⅲ8-辽源-图门裂谷、陆缘带
Ⅲ9-松嫩地块早古生代被动陆缘
Ⅲ10-松嫩中生代裂谷

图1-1 吉黑成矿省Ⅲ级构造单元划分简图
2)区域构造演化 成矿省大体经历了以下几个构造演化发展阶段:
①古陆核形成阶段
②基底形成阶段(又称大陆克拉通化阶段,华北陆块第一次克拉通化)
③古亚洲洋边缘活动阶段
④滨西太平洋大陆边缘活动阶段
⑤块段升降活动阶段
3)岩浆岩 成矿省内岩浆活动强烈,侵入岩类比喷出岩类发育,花岗岩类占优势。根据岩浆岩活动的顺序,成矿省内共出现10期岩浆活动,分别是:前吕梁期、吕梁期、四堡期、晋宁-震旦期、加里东期、华力西早、中期、华力西晚期、印支期、燕山期、喜山期。
3. 区域成矿特征
成矿省内共发现矿产地71处,重要大、中型矿床34处,主要矿床有石墨、金、铁、铜、铅锌、银、镍、矽线石等;其中:1.岩浆型1处;2.斑岩型1处;3.接触交代型10处;4.海相火山气型1处;5.陆相火山气型3处;6.热液型3处;7.沉积-变质型10处;8.受变质型3处;9.地浸沙岩型1处;10.其他成因类型矿床1处。
按区域地质构造发展史、岩浆作用演化过程和矿床成矿系列特征,本成矿省在地壳演化过程经历有9个区域成矿作用旋回:五台成矿旋回、吕梁成矿旋回、四堡成矿旋回、震旦成矿旋回(又称张广才岭成矿旋回)、加里东成矿旋回、华力西成矿旋回、印支成矿旋回、燕山成矿旋回、喜山成矿旋回。
由以上各成矿旋回可知,前三个成矿旋回(五台、吕梁和四堡)是成矿省内铁矿和非金属矿床(以石墨为主)成矿的主旋回;燕山成矿旋回是成矿省金属矿床的主成矿旋回,各种有色金属矿床和贵金属矿床都属该旋回成矿作用形成的。可称为老(五台至四堡)和新(燕山)叠加一体的成矿演化过程。
4.成矿区带划分
归属本成矿省的成矿区带有:Ⅲ1-完达山中生代有色金属贵金属成矿区;Ⅲ2-太平岭-老爷岭新元古代、中生代金铜镍铅锌银铁成矿区;Ⅲ3-佳木斯-兴凯新太古代、元古宙、晚古生代、中生代铁多金属非金属成矿区;Ⅲ4-小兴安岭-张广才岭-哈达林(吉林)太古代、晚古生代、中生代铁金铜镍银铅锌成矿带;Ⅲ5-松辽盆地新生代油气、铀成矿区共5个成矿区带。
5.矿床成矿系列划分
本成矿省在原有矿床成矿系列划分的基础上(韩振新等,1992),根据矿床成矿系列的概念和近年耒研究的新成果,在总结了成矿省内区域成矿作用和矿床特征的基础上,共划分出19个矿床成矿系列,18个亚系列。
6.区域成矿规律与成矿谱系
(1)矿床类型 成矿省内矿床类型有:
1)岩浆型:以五星厂铂铜镍矿床、红旗岭铜镍(钴)矿床和长仁铜镍(钴)矿床等;
2)斑岩型:小西南岔铜金矿床、大黑山铜矿、二密铜矿、团结沟金矿等;
3)接触交代型矿床:弓硼子钨铜矿床、翠红山多金属矿床、铁力二股锌铅矿床等;
4)海相火山气液型矿床:放牛沟多金属矿床,其余象红太平铜锌(铅)矿床、石咀子铜矿、天宝山(东凤坑)多金属矿床均属小型矿床;
5)陆相火山气液型矿床:五凤金矿、刺猬沟金矿、闹枝金矿;
6)热液型:小西林铅铅矿、海沟金矿
7)受变质型:大盘道铁矿床、红石林场铁矿床;
8)沉积-变质型,均有混合岩化有柳毛、三道沟、云山、佛岭、双河、光义石墨矿,有些属火山沉积变质-混合岩化型和孟家岗铁(钴)矿床,羊鼻山铁钨(钴)矿、向阳沟铁矿,还有火山喷发沉积-混合岩型:老榨山金矿;
9)砂岩型:通辽铀矿
10)其他成因类型:山门银(铅锌)矿
(2)成矿地质环境
1)完达山中生代有色贵金属成矿区(Ⅲ1)
①板块拼接带:岩浆型铜镍矿床(向阳式);
②构造-岩浆带:接触交代型铁铜矿床(跃进山式)、岩浆热液型(山门银矿、小别拉坑钨矿)。
2)太平岭-老爷岭新元古代、中生代铁铜镍金铅锌矿床成矿区(Ⅲ2)
①板块拼接带:岩浆型铜镍矿床(五星式);
②印支期构造-岩浆带:陆相火山气液型锌多金属矿床(九佛沟);
③东宁-老黑山燕山期火山沉积盆地:陆相火山气液型金矿(金厂式);
④陆陆碰撞华力西深断裂构造岩浆带:岩浆型铜镍矿床(长仁式);
⑤燕山期构造-岩浆带:斑岩型、陆相火山气液型金铜矿(小西南岔式、刺猬沟式);
⑥残余洋盆:海相火山气液型铜锌矿(红太平式);
⑦陆缘坳陷带:海相火山气液型铜多金属矿(石咀子式、天宝山东风坑式);
⑧碰撞造山深断带与构造-岩浆带交汇岩浆带:热液型金矿床(海沟式);
3)佳木斯—兴凯新太古、古元古、晚古生代、中生代铁多金属非金属成矿区(Ⅲ3)
①新太古稳定地壳沉积区:沉积-变质型已混合岩化石墨矿(柳毛式);
②古元古陆核海槽:海相火山喷发-沉积型铁矿(孟家岗式)、火山喷发-混合岩化型金矿(老柞山式);
③中生代构造-岩浆带:斑岩型金矿(团结沟)、陆相火山气液型金矿(连珠山式)
4)小兴安岭-张广才岭-哈达岭(吉林)太古宙、晚古生代、中生代金铜镍银铅锌石墨成矿带(Ⅲ4)
①华力西期陆-陆碰撞超深断裂带:岩浆型铜镍矿床(红旗岭式);
②元古宙古陆裂解裂陷槽:火山喷发—沉积变质型铁矿床(塔东);
③加里东期陆缘古岛弧带:海相火山气液型(放牛沟式);
④加里东期陆-陆碰撞构造-岩浆带:接触交代型、热液型多金属矿床(小西林式、翠红山式);
⑤印支期构造-岩浆带:接触交代型,岩浆期后热液型铁矿(林海式、大西林式);
⑥中生代构造-岩浆带:岩浆热液型(山门银矿)。
5)松辽盆地新生代油气铀成矿区(Ⅲ5)
断陷盆地:地浸砂岩型铀矿(通辽式)。
成矿省内不同成矿区带的成矿地质成矿环境概略特征见表1
表1 吉黑成矿省成矿地质环境综合简表
| 成矿地质环境类别 |
矿床类型 |
代表性矿床 |
板块拼接带(完达山板片与西伯利亚板块) |
岩浆型铜镍矿床 |
向阳、五星 |
华力西期陆-陆碰撞带(华北陆块与古亚洲大陆) |
岩浆型铜镍矿床 |
红旗岭、长仁 |
残余洋盆 |
海相火山气液型铜锌矿床 |
红太平 |
古岛弧 |
海相火山气液型多金属矿床 |
放牛沟 |
陆缘拗陷带 |
海相火山气液型铜多金属矿床 |
石咀子、天宝山(东风坑) |
稳定地壳沉积区 |
沉积-变质型(混合岩化)石墨矿床 |
柳毛等 |
陆核海槽(古元古代) |
火山喷发-沉积变质型铁矿床
火山喷发-混合岩化型金矿床 |
孟家岗
老柞山 |
板块(地块)碰撞构造-岩浆带 |
接触交代型、岩浆热液型多金属矿床 |
小西林、翠红山 |
碰撞造山深断裂带 |
岩浆热液型金矿床 |
海沟 |
板内构造-岩浆带 |
陆相火山气液型、斑岩型、岩浆热液型金银多金属钨矿床 |
五凤、刺猬沟、闹枝、小西南岔、大黑山、团结沟、民主屯、金厂、跃进山、四平山门、小别拉坑、九佛沟 |
其他成因类型银矿床 |
山门银矿 |
陆相沉积盆地 |
可地浸砂岩型铀和陆相沉积型油气藏 |
通辽、大庆 |
由表可知,除板内构造-岩浆带、华力西期陆缘碰撞带和陆相沉积盆地属板内构造成矿环境外,其他各类成矿构造环境均属板块构造环境,两者的基本差别:
①板块成矿构造环境都属印支成矿旋回以前,特别是五台和吕梁成矿旋回是本成矿省首次出现的成矿高峰期。板内成矿构造环境主要是燕山期,属滨西太平洋大陆边缘活动带构造—岩浆成矿演化的特征,两者出现的地质成矿地质环境的差异甚大;
②岩浆型、海相火山气液型、沉积变质型和火山喷发-沉积变质(或混合岩化)型都与板块构造成矿环境有关,而陆相火山气液型、斑岩型、岩浆期后热液型矿床在本成矿省内与板内成矿构造环境有直接的成因联系。
③燕山成矿旋回是成矿省成矿历史演化过程中为成矿高峰期,出现了成矿省内第二次大规模成矿作用,据此可以认为每个成矿旋回成矿强度与成矿构造环境密切相联。
(3)成矿作用模式
成矿省内成矿作用的空间展布范围各不相同,像岩浆型Cu—Ni矿床的成矿单元主要是基性—超基性岩体构成的成矿模式称矿床成矿模式;有些矿床成矿作用相近,空间分布集中,构成矿田,隐状矿田成矿模式,如夹皮沟矿田,有些是在特定的成矿环境,出现区域性成矿作用,像佳木斯陆块的石墨矿床,集中分布在佳木斯陆块的中心地区,称区域成矿作用模式。成矿省内的矿床成矿模式分为区域成矿模式、矿田成矿模式和矿床成矿模式。
(4)典型区域成矿作用模式
成矿省在地质构造历史演化过程中,成矿省内部的不同构造单元之间在不同的地质历史发展过程,相互之间的地质作用强弱不一,经历了多种构造格局的演变,造就了以下诸多有利的成矿环境:A,陆核、陆块形成变质-混合岩化成矿作用环境;B,陆缘增生和陆缘裂陷构造成矿环境;C,陆块边缘深大断裂构造-岩浆-成矿环境;D,陆陆碰撞构造-岩浆作用(同构造期岩浆作用)成矿环境;E,陆缘推覆构造成矿环境。成矿省内两种不同构造单元相互作用的成矿环境模式概括以下四种典型模式。
1)陆核及陆块形成过程的成矿环境模式
2)陆-陆碰撞成矿环境模式
(5)典型矿田成矿模式
成矿省内矿化集中而形成的矿田构造成矿单元甚多,主要有铁力二股(多金属)、翠宏山(钨铜多金属)、小西林(铅锌银)、滨东阿城(多金属)、小西南岔(金铜)、红旗岭(Cu-Ni)、柳毛(石墨)、天宝山(多金属)、山门(银)、大黑山(Mo)、放牛沟(多金属)等,现以天宝山多金属矿田为例,展示矿田范围内的矿化富集环境。
(6)区域成矿谱系
矿床成矿系列自从提出矿床成矿系列类型新概念后(陈毓川,1998),突出了矿床成矿系列形成的时间参数。与矿床成矿系列形成时的成矿地质环境成为确定该矿床成矿系列类型形成机理的标志。成矿环境具有自身的演化历史和成矿作用的演化过程。区域成矿旋回和相应的成矿地质环境和区域成矿作用演化结合起来组成了区域矿床成矿谱系。
成矿省内的成矿作用在陆核形成阶段出现了首次大规模成矿作用,它组成了新太古界沉积-变质非金属矿床成矿系列组,自五台至喜山的九个成矿旋回和数个成矿系列组成,形成矿床的自然组合,成因机理之间的相互关系和演化过程,构成了一老-新相互叠加的和以佳木斯地块为中心的吉黑成矿省区域矿床成矿谱系图。

图1-2 吉黑成矿省成矿谱系图
7.物化遥信息
超值元素组合有:Cu、Ni、Co、Cr、Fe2O3、Ti;Cu、Pb、Zn、Ag;Au、As、Sb、Hg;W、Sn、Mo、Bi;Li、Be、Y、La;Sr、Ba; Mn、P2O5、Na2O、MgO、Al2O3;F;共九组元素组合。Na2O、MgO、Al2O3和Cu、Ni、Co、Cr、Fe2O3、Ti。反映组成地壳的各种岩类具有一定的基性程度。Mn、P2O5是硅酸盐矿物风化分解的结果。Sr、Ba组合是亲石元素的特征,为地壳成分之一。Cu、Pb、Zn、Ag;Au、As、Sb、Hg两组合正好反映了该成矿省内区域多旋回成矿的事实;W、Sn、Mo、Bi和Li、B、Y、La目前尚未发现独立矿床;F作为矿化剂,又是矿床成矿的主要成分和成矿元素富集的必要条件。成矿省内已知矿床78处(内生57,变21),可以说成矿省内以内生多金属矿床为主,变质矿床为副的基本事实吻合。该成矿省内以接触交代型、岩浆型、斑岩型、沉积变质型和热液型矿床为主的已知矿床产出情况与上述元素组合特征有共同之处。
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