1、2023 年 7 月 地 球 学 报 Jul.2023 第 44 卷 第 4 期:565-569 Acta Geoscientica Sinica Vol.44 No.4:565-569 本文由中国地质调查局地质调查项目“中国矿产地质志”(编号:DD20221695)和“全国海陆矿产资源图件编制更新”(编号:DD20221696)联合资助。收稿日期:2022-08-15;改回日期:2022-10-06;网络首发日期:2022-10-21。责任编辑:闫立娟。第一作者简介:裴荣富,男,1924 年生。中国工程院院士。长期从事成矿学和矿产勘查地质学研究。E-mail:。*通讯作者:魏然,女,1983
2、 年生。助理研究员。从事矿物学及矿床成因研究。E-mail:。略论海陆成矿问题 裴荣富,梅燕雄,魏 然*,邹 斌,赵 苗,李振清,王浩琳 中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037 摘 要:地壳通过不均一性分异形成大陆型地壳和大洋型地壳,陆核及地块的形成、大陆裂解与增生、洋壳的新生与消减、陆-陆碰撞拼接形成具有不同构造特征的海陆构造区。中国海陆构造演化经历了太古宙陆核形成、元古宙陆块形成、震旦纪至三叠纪联合大陆形成、中新生代联合大陆解体 4 个阶段,形成北方(准噶尔大兴安岭)、北部(塔里木华北)、南部(扬子华南)、南方(冈底斯喜马拉雅),东部(滨西太平洋)5个大陆及陆缘构造区。太古宙花岗
3、绿岩带、元古宙裂谷(裂陷)带、显生宙大陆边缘是最重要的海陆成矿环境。海陆成矿有利因素的耦合对成矿至关重要,而最佳耦合的机制及其发生在海陆构造区的时空位置是圈定有利成矿靶区、引导找矿突破的关键科学问题。关键词:海陆构造演化;海陆成矿作用 中图分类号:P612 文献标志码:A doi:10.3975/cagsb.2022.102001 Brief Discussion of the Continental and Oceanic Metallogeny PEI Rong-fu,MEI Yan-xiong,WEI Ran*,ZOU Bin,ZHAO Miao,LI Zhen-qing,WANG Ha
4、o-lin Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037 Abstract:Inhomogeneous differentiation split the Earths crust into continental and oceanic crusts.The various structural features of the continental and oceanic tectonic belts were formed through the continent
5、al nucleus,platform,continent splitting,continental accretion,oceanic crust forming,and subduction or continent-continent collision.Chinas continental and oceanic crust structural evolution has experienced four stages:nucleus forming in Archean,platform forming in Proterozoic,Pangaea forming from Si
6、nian to Triassic,and Pangaea splitting in Meso-Cenozoic eons.There are five marginal tectonic belts:DzungariaGreat Khingan,TarimNorth China,YangtzeSouth China,GangdiseHimalaya,and West margine Pacific.The Archean granitoid-greenstone belts,Proterozoic rift zone,and Phanerozoic continental margin are
7、 important environments for continental and oceanic metallogeny.It is very important for metallogeny that advantaged metallogenetic multi-factors are coupled.Their coupling mechanism and space-time distribution in continental-oceanic margins are key to outlining advantaged metallogenetic areas.Keywo
8、rds:continental and oceanic tectonic evolution;continental and oceanic metallogeny 1 大陆和海洋的对立与转化大陆和海洋的对立与转化 在地壳的形成与发展过程中,由于地球圈层的不谐调运动,以及地壳作为地球表层活动性较强的薄壳,导致其在空间上出现不均一性分异的现象。地壳最明显的不均一性分异表现为大陆型地壳的裂解和大洋型地壳的形成。由于陆壳自身的构造变动以及洋壳向陆壳的俯冲作用,可以形成过渡型地壳。其中,大陆一侧的过渡带即为大陆边缘。一些大陆边缘仅为陆壳和洋壳的简单连接带,有的则可以发育有边缘海(弧后盆地)和岛弧-海沟
9、体系。大陆与海洋的对立,大陆地壳与海洋地壳的对566 地 球 学 报 第四十四卷 立,是地壳的第一级分异,它们在一定条件下也可以相互转化。大陆地壳分布在大陆和被海水覆盖的大陆架、大陆坡,其组成复杂,经历了悠久的地质历史演化,包括前寒武纪形成的陆核、陆块和显生宙形成的褶皱带、造山带。海洋地壳则分布于海水较深的洋盆,其组成较简单、时代较新,它是近两亿多年来通过海底扩张作用产生的,更老的洋壳通过俯冲消减作用进入地幔或残留在造山带。大陆裂解导致洋壳的新生和扩张,大洋中脊就是洋壳新生并向两侧扩展的地带。远离大洋中脊一侧的大洋边缘,则可能出现洋缘海沟和俯冲带,导致洋壳的消减、大洋关闭和大陆的增生。大陆边缘
10、可以划分为离散型、会聚型、对接型、转换型四种类型。由于陆内地幔隆升,地壳发生拉张构造作用,在离散型被动大陆边缘形成一系列陆缘裂谷、裂陷槽、坳拉谷,大陆裂谷可进一步发展成为大洋中脊。会聚型陆缘属主动大陆边缘。俯冲洋壳在洋中脊扩张的强力推动下,以不同的角度俯冲在陆缘陆壳的不同深度之下。由于俯冲带的深度、强度、速度和俯冲角度不同,导致会聚型陆缘的构造样式和成矿环境比离散型陆缘复杂。对接型陆缘是在大陆间洋壳双向消减后,两侧陆壳相向互动汇聚对接的表现,也称互动陆缘(汤中立等,2002)。转换型陆缘在构造上表现为两陆块间洋壳消减和陆-陆对接的同过程或之后,受水平动力作用在陆-陆对接带上或其附近发生的大规模
11、水平方向错移的断层带,也称走滑大陆边缘(翟裕生等,2002)。2 地质历史时期的海陆成矿作用地质历史时期的海陆成矿作用 2.1 地球早期历史时期的海陆起源与演化 地球形成之初,尚处于大体积、低密度的准流体状态,温度较低,没有层圈分异及海陆分异。随着地球体积逐渐收缩、密度逐渐增大、温度逐步增高,地球内部物质达到熔融状态,铁、镍等物质沉向地心,形成原始地核,铁镁铝硅酸盐物质则向上集中,形成原始地幔-地壳,氢、氦、氮、氨、一氧化碳、甲烷、硫化氢等各种气体上升到地表形成原始大气圈。由于原始地球的地表温度高于水的沸点,当时的水都是以水蒸气的形态存在于原始大气圈中。以后地球温度再次降低,水蒸气冷凝成水降落
12、地表,在低凹处形成原始海洋及水圈,未被原始大洋覆盖的地表高处则为原始大陆,但仍不属于真正的海陆分异(Touret et al.,2022)。始太古代晚期至中太古代,原始地壳厚度小、地热梯度高,处于相对活动状态,地球表层的硅铝物质与镁铁物质进一步分离,经过反复熔融、上浮冷却,由分散状态逐渐聚合成具一定规模的硅铝质初始大陆地壳,形成大陆地壳最早阶段的陆核。加拿大北部、澳大利亚西部、西格陵兰、非洲卡普瓦尔等地的陆核年龄为 42003000 Ma,以细菌形式出现的原始生命可能出现于距今 36 亿年。随后的大陆围绕其生长,同时产生较热的、较易浮的洋壳。在强烈活动的极不稳定条件下,成矿作用难以发生和保存。
13、2.2 前寒武纪超大陆旋回与海陆成矿作用 中新太古代是大陆生长的高峰期。加拿大、波罗的海、西澳大利亚、西伯利亚等地盾区和中国华北地区在中太古代末都有克拉通化的古老陆块,形成若干高活动性的微板块。频繁的微板块间的碰撞及岩浆活动,在新太古代末形成稳定、较广阔的凯诺兰和南方超大陆,大气圈中的含氧量也较快增加。太古宙陆块主要由高级变质区和花岗-绿岩带组成,成矿作用主要与绿岩带有关,包括条带状铁矿、石英脉型金矿、火山成因块状铜锌硫化物矿床以及与科马提岩有关的镍矿等。通常认为,绿岩带不是大洋环境的产物,而是形成于边缘海盆-岛弧环境,也有人认为太古宙绿岩与显生宙蛇绿岩相似或相当。新太古代超大陆形成后,在古元
14、古代即发生裂陷、裂解和离散,古元古代末再度形成哥伦比亚超大陆,包含乌尔、内纳、阿特兰提卡三大陆块群。中元古代中晚期,发生大规模的非造山岩浆活动,广泛发育环斑花岗岩、基性岩墙群等,哥伦比亚超大陆裂解。中元古代末,以北美格林威尔造山带为代表,发生大规模的碰撞造山运动,形成罗迪尼亚超大陆,包含西伯利亚、澳大利亚、劳伦、波罗的海、卡拉哈里、刚果诸陆块。新元古代,罗迪尼亚超大陆裂解。新元古代末至古生代初,发生泛非造山运动,形成由澳大利亚、东南极、印度、阿拉伯、东北非、西北非、南非、亚马逊等陆块组成的冈瓦纳超大陆。元古宙海陆构造演化主要表现为超大陆的裂解、离散与汇聚、增生,由此引起的重大地质事件及生物演化
15、、地质构造环境变化对成矿作用具有重要控制作用。超大陆的裂解、离散可能与地幔柱上涌或深部放射性热源有关,或者受到地外物体的冲击。大规模的非造山岩浆活动与大量矿床的形成有关,包括基性-超基性岩有关的铬铁矿、钒钛磁铁矿、铜镍硫化物矿床,与碳酸岩有关的铌稀土矿床,陆内盆地及陆缘盆地发育的砾岩型金铀矿床、砂页岩型铜矿、Sedex 型铅锌矿、苏必利尔湖型条带状铁矿、层控不整合型铀矿、沉积锰磷矿等。超大陆的汇聚、增生环境则形成与造山作用有关的热液金第四期 裴荣富等:略论海陆成矿问题 567 矿、火山成因块状硫化物矿床。2.3 显生宙板块构造与海陆成矿作用 显生宙一系列重大地质事件频繁发生,相对稳定的陆块与活
16、动带的并存与对立,大陆板块与大洋板块的相互作用、聚合离散以及陆壳增生,导致地球面貌、海陆分布、地壳结构和构造格局发生深刻变化。古生代初,全球存在一个联合的冈瓦纳超大陆和一个较分散的北部陆块群,其间为广阔的泛大洋。寒武纪至二叠纪,冈瓦纳超大陆和北部陆块群继续分化、移动、聚集,二叠纪末形成统一的潘吉亚超大陆。古生代海陆构造演化主要表现为约泼脱斯洋、阿巴拉契亚洋、中欧洋、乌拉尔洋、中亚-蒙古洋等相继关闭,形成阿巴拉契亚加里东褶皱造山带、欧洲海西褶皱造山带、乌拉尔褶皱造山带、中亚蒙古褶皱造山带,导致北美、北欧、南欧、西伯利亚、中朝-塔里木等陆块的拼合并与南部的冈瓦纳大陆连成一体。中新生代,潘吉亚超大陆裂解、分离,逐渐形成现今诸大陆及各大洋。中新生代海陆构造演化主要表现为特提斯洋、太平洋的消减及关闭,大西洋、印度洋的打开,美洲大陆与欧洲大陆、非洲大陆的分离,印度与非洲大陆、南极大陆、澳大利亚大陆的分离,阿尔卑斯喜马拉雅褶皱造山带及环太平洋褶皱造山带的形成,印度次大陆与亚洲大陆的碰撞,共同形成现今的海陆分布及板块构造格局。显生宙是海陆成矿作用的高峰期。尽管其时间跨度不足地质历史的五分之一,显生宙矿