成矿时代

1. 成矿时代的划分

成矿时代有长有短。内生矿床成矿时代一般以地史上重要的构造事件为划分依据，例如加里东成矿期、燕山成矿期等。外生矿床成矿时代因其与地层关系密切，一般按地质年代来划分，例如震旦纪铁矿（河北宣龙一带）、寒武纪磷矿（云南昆阳）。

成矿时代主要是根据已知的世界范围或区域范围资料，通过综合分析对比加以确定的。既有__性的成矿时代，又有地区性的成矿时代，但都只是相对的。

根据地质历史中成矿环境的变化和构造、岩浆、沉积活动的特征，可将__成矿作用划分为五个主要成矿期：太古代，古元古代，中、新元古代，古生代，中、新生代。

（1）太古代

太古代火山岩浆活动强烈，地壳表层热流值高，地热梯度大，原始地壳薄而且不稳定。早期侵入岩为镁铁质-超镁铁质岩床和由英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩组成的杂岩体（TTG），晚期为花岗岩及正长岩。在TTG岩系中分布着狭长的绿片岩相镁铁质-超镁铁质火山岩、钙碱性系列火山岩及沉积岩（绿岩带）。这一时期的主要矿床有：①绿岩带中的阿尔戈马型沉积铁矿床、铁锰矿床，成矿主要与火山-沉积作用有关。加拿大的克科兰德湖地区、美国佛米利思地区及我国鞍山-本溪、冀东地区广泛发育这类铁矿。②绿岩带中的造山型金矿床，如澳大利亚卡尔古利地区绿岩带中广泛发育的脉状金矿化，其矿化组合为金-碲化物、金-硫化物、金-石英脉。在加拿大地盾中有四分之三的金产于金-石英脉中，如科尔-阿迪森金矿。其余与块状硫化物或火山沉积铁矿（BIF）伴生。③块状硫化物矿床，其特点是以锌、铜为主，极少含铅，而金、银丰度高，如加拿大诺兰达矿床。④层状杂岩体中的铬铁矿。

（2）古元古代

古元古代地壳逐渐增厚，除火山作用外，各种碎屑沉积建造和化学沉积建造也大量出现。此期是世界上苏必利尔湖型条带状含铁建造形成时期，形成了许多重要的铁矿床；该类铁矿大规模分布区包括美国苏必利尔湖、加拿大魁北克、澳大利亚哈默利斯等。该时期岩浆侵入活动以镁铁质-超镁铁质层状杂岩体大规模侵入为特征，并出现重要的岩墙群。世界上一些重要的与镁铁质-超镁铁质杂岩体有关的铜镍硫化物矿床（如肖德贝里，1680~2000Ma）形成于这一时期。产于层状杂岩体中的南非布什维尔德铬铁矿矿床为世界上最大的铬铁矿矿床，最大的铂及铂族元素矿床。最大的含钒磁铁矿矿床亦形成于古元古代（2050~1950Ma）。

我国古元古代苏必利尔湖型铁矿不很发育，规模较小，如云南大红山铁矿和吉林大栗子铁矿等。此外还有块状硫化物矿床（如红透山铜矿），少量石墨、云母矿床也形成于这一时期。古元古代后期开始有少量产于裂谷中的热水喷流型硼矿、菱镁矿及铅锌矿床的形成（如辽-吉裂谷）。

（3）中、新元古代

中元古代是世界上层状铜矿（如俄罗斯的乌多坎铜矿）和热水喷流沉积铅锌矿（如澳大利亚麦克阿瑟河矿床，时代为1400~1000Ma）的主要形成时期。此外还有热液铀矿（澳大利亚北部），一部分层状锰矿（如印度中部）和金刚石矿床，与碳酸盐岩有关的稀土-铌矿床也形成于这一时期。

中元古代是我国层状铜矿形成的主要时代，如云南东川及中条山篦子沟、胡家峪等；同时也是我国热水喷流型铅锌矿、钴矿形成的主要时代，如辽-吉裂谷中由西向东从八家子、关门山、青城子、荒沟山直至朝鲜检德铅锌矿、吉林大横路钴矿。在中元古代形成的还有铜镍硫化物矿床（如金川镍矿，1500Ma左右）、钒钛磁铁矿矿床（如大庙式钒钛磁铁矿）、白云鄂博超大型稀土-铁-铌矿床（最初成矿时代为中元古代），北方的宣龙式铁矿、瓦房子锰矿等沉积矿床成矿时代亦为中元古代。

新元古代世界上主要出现的矿床类型有层状铜矿（如中非铜矿带、赞比亚北部和扎伊尔南部铜矿）及少量热水喷流沉积型铅锌矿矿床。我国新元古代形成的矿产主要有南方磷矿（如湖北、贵州）及一部分锰矿（如湘潭）。

（4）古生代

早古生代世界上主要形成的矿床有块状硫化物矿床、部分密西西比河谷型铅锌矿、沉积铁矿（美国上志留统）、黑色页岩中的铀钒矿床（瑞典南部寒武-奥陶系）、与镁铁质-超镁铁质杂岩有关的钛铁矿-磁铁矿（俄罗斯）、黑钨矿（美国北卡罗纳）和白钨矿（朝鲜Sangong）。

早古生代我国东部以稳定的陆缘海和陆内海槽沉积作用为主，形成重要的沉积矿床，如昆阳、襄阳式磷矿以及湘鄂西黑色页岩中的铀、钒、镍、钼矿床。在我国西部，伴随着地槽型火山和侵入岩浆活动，形成大量内生矿床，如白银厂块状硫化物矿床（黄铁矿型铜矿）以及镜铁山式火山-沉积变质铁矿床；另外还发育热水喷流型钴矿，如青海东昆仑驼路沟钴矿等。

晚古生代世界上形成的矿床主要有钾盐矿床（泥盆系、二叠系）、密西西比河谷型铅锌矿床（美国、东欧）、块状硫化物矿床（西班牙、葡萄牙、俄罗斯的乌拉尔）、日本别子型块状硫化物矿床（石炭-二叠纪）、沉积锰矿（中哈萨克斯坦）。此外，晚古生代也是世界上各种热液矿床和岩浆矿床形成的主要时期，如铬铁矿床（俄罗斯）、钛铁矿床和铂族元素矿床（俄罗斯的乌拉尔）、与花岗岩有关的钨、锡矿床（英国康沃尔、葡萄牙Panasqueira）、伟晶岩型矿床（俄罗斯）、汞矿床（西班牙）。

在我国晚古生代成矿特点与加里东期有些类似，在东部以沉积矿床为主，如华北的山西式铁矿和巩县铝土矿，华南的宁乡式铁矿和遵义锰矿等。我国最主要的煤矿为南北方各省石炭-二叠纪煤矿。内生矿床有四川力马河铜镍矿床。在我国西部则以内生矿床为主，有阿尔泰和天山的稀有金属伟晶岩矿床，内蒙的铬矿和温都尔庙铁矿、白乃庙铜矿，南祁连山的有色金属矿床等。外生矿床有陕南的柞水菱铁矿矿床等。

（5）中、新生代

世界上形成于中、新生代的矿床主要有①石油：如波斯湾（侏罗-白垩纪、古新世、中新世），利比亚（白垩纪-古新世），委内瑞拉（白垩纪-第三纪），墨西哥湾（古新世、中新世）；②煤：除石炭-二叠纪外，中、新生代是主要的成煤期，如美国（怀俄明州、犹他州、科罗拉多州等），挪威（斯瓦巴德）；③主要的沉积锰矿床；④与花岗岩有关的热液型钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、金等矿床；⑤主要的斑岩型铜、钼矿床，世界上90％以上的斑岩型矿床形成于180Ma之后；⑥浅成低温热液型金、银、汞、锑矿床，绝大部分形成在三叠纪以后；⑦与热水喷流有关的块状硫化物矿床（如日本黑矿、塞浦路斯块状硫化物矿床）；⑧层控矿床（如含铜砂岩、层控汞矿及锑矿等）。

我国的中、新生代成矿作用与世界相比，有相似之处，但又有自己的特点；主要表现在东、西部成矿的差异上。西部地区印支期成矿作用比较发育，内生矿床主要产于昆仑山、祁连山、滇西、内蒙（如白云鄂博稀土-铁-钽矿床印支期叠加成矿）、四川西部，主要有铁、铜、钴、镍、钨、锡、金、稀有金属、石棉、云母等，外生矿床有石膏、盐类、铜、锰，石油和油页岩等。东部地区燕山期成矿作用更为强烈，主要受太平洋板块向欧亚大陆俯冲的影响，构成我国东部最重要的内生矿床成矿期，与酸性岩类有关的钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、铌、钽、稀土元素，金、汞、锑、萤石、沸石和明矾石等；与中性和中偏基性火成岩有关的铁、铜、黄铁矿等。外生矿床主要有分布于东北、西北、华南等省区的一些煤田，盐类矿床，滇中的含铜砂岩矿床等。新生代主要表现在印度板块与亚洲板块的碰撞带以及台湾等地区太平洋板块俯冲带的成矿，有西藏的铬铁矿矿床，西藏玉龙斑岩铜矿，台湾奇美及都兰山斑岩型铜矿，台湾金瓜石浅成低温金、铜矿等。重要的外生矿床有第三纪的煤、石油和天然气，第三纪的盐类矿床和现代盐湖等。

2. 成矿的演化

大量的地质和矿产资料表明，随着地球动力演化和地球各层圈（包括岩石圈、水圈、气圈、生物圈）的形成和发展，地史上的成矿作用总体是由低级向高级、不可逆的发展。由于受到地球上若干重大地质事件如古陆聚散、大气成分突变、生命活动爆发、天体撞击等的制约和影响，成矿作用的地质环境会出现突然变化，即由渐变到突变。这些突变使地球历史上总的成矿过程表现为阶段性或节律性。成矿演化特点主要表现在四个方面（翟裕生等，1999）。

  （1）成矿物质由少到多

    从地球古老时期到显生宙时期，成矿物质（元素及其化合物、矿种）数量在逐步增加。由太古宙时的Fe、Ni、Cr、Cu、Zn等少数几种元素成矿，发展到中生代-新生代时的几十种元素成矿，包括一大批有色金属、稀有金属和放射性金属等。一些高度分散的元素如碲、锗等过去只认识到它们在一些金属矿床中作为伴生有益组分产出，但近年来也发现它们在中-新生代也能高度富集并形成独立矿床。实例有四川石棉县的燕山期大水沟碲矿、云南临沧第三系煤系中的锗矿等。

    （2）矿床类型由简到繁

    矿床成因类型从古到今由简到繁，数量在增加。太古宙时只有绿岩型金矿、火山岩型铜-锌矿、阿尔戈马型铁矿和科马提岩型镍矿等少数几种矿床类型，反映了当时成矿环境的单调和含矿介质种类的单一。这种情况随时间的推移发生了重大变化，成矿环境类型增多，含矿介质如各类热液和地表水也是种类繁多，因而到中-新生代时，矿床成因类型已增到几十种。例如，生物成因矿床（包括金属、非金属和能源）在前寒武纪数量稀少，只在显生宙以来生物大量繁衍时期，才显著增多。多因复成矿床是经过两个以上成矿作用叠加形成的，也只有在古生代以来才大量出现。

    （3）成矿频率由低到高

    成矿频率自古至今由低到高。据对中国631个大中型金属矿床（包括铁、锰、铬、钛、铜、铝、铅、锌、锡、钨、锑、汞、钼、镍、银、金和稀土等）成矿时代的统计，它们在各地质时代的分配是：太古宙有45个，占7.1％；元古宙64个，占10.1％；古生代151个，占24％；中生代-新生代，占58.8％。这明显表明成矿频率有随地史进化而迅速增长的趋势。成矿频率增大这一趋势与上述的矿种、成矿环境、成矿介质的增加有关联；同时，地球化学元素在地壳中经历多次循环，其浓集度提高也是一个重要的背景因素。

    （4）聚矿能力由弱到强

    聚矿能力或矿化强度随地史演化而增强。成矿强度的一个识别标志是形成矿床的规模和品位。矿床规模越大，品位越富，表示成矿强度越大。如果成矿物质能高度浓集，则能形成超大型矿床。因此，一个地质时代的成矿强度在一定程度上可以用所形成的超大型矿床的数量来衡量。以__108个超大型金属矿床的基础资料为依据，翟裕生等（1997）统计了108个矿床在各地质时代的形成数，并且按照每100Ma形成超大型矿床的数量作了对比，即从太古宙-古元古代、中元古代-新元古代、古生代到中新生代，分别为0.65个／100Ma、2.27个/100Ma、5.0个/100Ma和21.7个/100Ma。这形象地说明，随着地球演化和各层圈的发育，成矿系统日趋成熟，成矿强度显著增强，因而超大型矿床的数量有从老到新，呈近似等比级数增长的趋势。李人澍（1991）将各地质时期金的储量作了统计对比，发现太古代、古生代、中生代、新生代单位时间产金率或成矿强度之比为1:1:3.8:6.9，说明金矿成矿强度随地质年代变新而增强的趋势明显。

    由上述可见，随着地球自太古宙早期（约自3800 Ma前起，发现有铬、铜等的成矿作用）至今的演化，成矿物种、矿床类型由少到多，矿化频率由小到大，成矿强度由弱到强。需要说明的是，上述各项统计都是针对__或一个国家（区域）中在地壳浅表层次已经发现的矿床。地史上矿床（特别是早期形成的矿床）形成后还可能被后来的地质作用(如隆升、剥蚀等)所破坏。因此在探讨这个问题时，还要考虑矿床形成后的保存情况、矿床现今埋藏深度以及含矿区域内地质矿产勘查程度等自然因素和社会因素的制约。故此上述统计得到的结果在目前只能作为一种相对的趋势来认识。