在一个成矿系列的形成过程中,各成矿因素在时间上和空间上分布是不均匀的,当在特定时空域中,各种成矿因素形成最佳匹配时,则有可能形成大型-超大型矿床。现以伸展构造环境(如裂谷)中海底热水沉积矿床(SEDEX型)为例加以说明。
粤北滇黔地区古生代裂谷环境热水沉积成矿系列发育。据对广西大厂、广东长坑、云南白牛厂等10多个矿床的研究(据张湖、翟裕生等1997年研究资料),提出在裂谷环境下影响海底热水沉积型大型-超大型矿床形成的主要因素有:
1.产于裂谷构造内
裂谷构造为本类超大型矿床的形成提供了地质背景、环境和最基本条件。裂谷构造是其他有利成矿条件能发挥作用,并达到最佳组合和匹配一个平台和基础。
2.围岩主要为富含炭质和黄铁矿的硅质岩、碳酸盐岩和细碎屑岩系
这类岩系可以是纯硅灰泥岩系,也可以是不纯(过渡性)岩系。其中一些可以归于礁硅岩套。岩性组合的基本构型是灰-硅-泥序列,在此基础上有一些变种。这类岩性序列在找矿上有重要意义。当然,不排除其他有利成矿岩性序列存在的可能性。
3.成矿时有同生断裂活动
同生断裂与裂谷关系密切,是裂谷活动的产物。同生断裂往往不是一条单一的断裂,而是一套断裂构造体系,既包括与隆起-坳陷的长轴方向一致的伸展断层,也包括与此方向垂直或斜交的调整断层(燕守勋等,1993),还包括低级别和低序次的断裂和破碎带。
同生断裂起的作用是多方面的,如:切入热水储库,导致热水上涌;提供上涌通道并控制喷口分布;决定热水喷涌次数、强弱、时间、范围、集中、分散和停止;促使热水沸腾、水爆,促进矿质沉淀;控制次级小坳陷和小隆起的分布、走向、形态;控制沉积相带的展布和发育状况;控制物质沉淀的位置和水平分带;造成海底滑塌、碎屑流等;破碎沉积物和促成同生角砾岩形成;还可以为成矿提供空间。
4.往往形成于隆起-坳陷交界处附近或浅水-深水过渡带附近
隆起和坳陷的规模可大可小,水的深浅也不一定,但超大型矿床总趋向于出现在交界带、过渡带、相变带等的附近。这里是地球化学条件和地质条件的转变带,更是同生断裂和热水活动出现的位置。在垂直方向上也是如此,从含矿岩系层序分析可知,矿化出现于由浅水沉积向深水沉积转化的过渡带上,成矿时坳陷处于正受到拉伸下陷运动的动态演变时期。
5.发育次级小坳陷
次级小坳陷在成矿上有重要意义,它是聚矿的良好场所。其原因是:热水喷出后,往往流到低洼处(小坳陷)形成卤水池,在这里热水中含的矿质不易流失;沉积环境稳定和宁静,沉积作用发育得充分;物质得以充分分异形成水平分带;易于出现沉积不补偿,加上小坳陷两侧的小隆起的阻挡,对成矿有干扰和稀释作用的外来物质进入较少;闭塞还原环境维持得好。因而次级小坳陷是否存在,在相当大程度上决定了超大型矿床能否形成。
6.发育良好的热水沉积作用,可以伴有热水动力、交代和充填作用
良好的热水成矿作用包括如下条件:热水上涌量大,热水中的成矿元素含量高,热水作用集中。热水作用集中是指热水在数量、时间、范围等方面集中而不分散,这主要受同生断裂控制。
沸腾、水爆、同生角砾和硅化交代等作用在促进热水中物质沉淀成矿方面有重要意义。
研究热水岩石和矿石可以了解热水作用的发育状况。要注意划分地质事件的期次,注意查明后期构造-热液作用对早期热水成岩成矿现象的改造和掩盖。
7.良好的水平分带
水平分带使一定元素聚集在一定的岩相和构造带中,加强了矿质富集程度,减少了分散贫化。根据具体矿床水平分带的规律可以评价找矿远景,推测找矿方向和远景区以及矿带位置等。
能否发育水平分带的四个影响因素是:热水带来的物质种类和数量;不同地段地质条件的差异是否明显;成矿坳陷能否保持较长期的宁静、稳定状态,外来各种干扰是否很少;不同物质的性质差异是否明显。
良好的水平分带有利于成矿,并且有重要的指示意义,但不要认为没有水平分带就一定不能形成超大型矿床。例如,如果热水带来的物质种类单调,或不同物质的性质差异不大,即使物质来源丰富,富集得好,形成的超大型矿床也可以不出现水平分带。
8.发育闭塞还原环境
闭塞还原环境构成了特定的地球化学障,促进了一些种类元素的沉淀。如果区域上的还原环境不强,则局部发育的闭塞还原环境往往反映了次级小坳陷的位置。
闭塞还原性环境的标志是富含炭质和黄铁矿的岩层。
9.成矿时坳陷处于沉积不补偿和稳定宁静状态
在这种状态下很少有外来物质进入坳陷并改变坳陷内水体的地球化学状态和使矿质贫化,因而能形成稳定的、无干扰的、持续沉积、成矿物质充分富集的环境,并显示出沉积分异和水平分带。
实际工作中还应考虑矿床的保存状态,只有保存得好未被剥蚀和未被后期作用破坏的矿床才有实际意义。
表5-5的对比是经验性的、定性的,但它说明了,要形成超大型矿床需要成矿的局部地段各种有利成矿因素达到最佳组合和匹配,成矿条件应该得到充分满足。
表5-5 海底喷流沉积型矿床的成矿条件与矿床规模
○为满足;×为不满足;?为情况不明或满足得不够好。①对大厂矿床的成因有不同认识。