從古太古代到震旦紀,中國前寒武紀成礦演化具有以下特征。
1.成礦物質由單壹到多種
從古太古代起到震旦紀,成礦物質種類具有明顯的變化。在古太古代到中太古代成礦元素主要是鐵,在華北陸塊北緣中段形成杏山、水廠等條帶狀鐵建造鐵礦床。新太古代除在鞍山本溪等地區廣泛發育條帶狀鐵建造鐵礦床外,在遼寧清原地區還形成紅透山式的塊狀銅鋅礦床和大荒溝等地的黃鐵礦床和金廠峪等金礦床以及內蒙古西部什報氣石墨礦床。古元古代是前寒武紀十分重要的地殼變動期,構造體制發生了明顯的分異,線性構造帶和剛性陸塊並存,成礦元素除鐵、銅鋅、黃鐵礦、金等礦床繼續有所發展外,還首次出現鉛、銅、銅鎳、鐵銅、鈾、鈷、硼、菱鎂礦、滑石、磷等礦床。中元古代—新元古代青白口紀的成礦元素除部分繼承古元古代的成礦元素外,還新生壹些具有優勢的成礦元素,在中國首次出現的成礦元素有稀土、鈮、錳、釩鈦鐵等。該時期主要的成礦元素有稀土、鈮、銅鎳、銅、鉛鋅、黃鐵礦、錳、鐵、金等。新元古代南華紀-震旦紀是我國磷塊巖、錳、鉛鋅、鐵、金紅石等成礦元素(物質)的重要成礦期,主要發生在中國南部揚子陸塊和華夏陸塊內。
2.成礦規模、強度由弱到強
從太古宙到元古宙成礦強度、規模總的趨勢是由弱到強。元古宙形成礦床的種類和規模遠遠超過太古宙礦床。但古元古代形成礦床的強度和規模略強於新元古代。太古宙雖然有司家營、齊大山、水廠等超大型鐵礦床,但其規模沒法與世界級的庫爾斯克磁異區、克裏沃羅格、哈默斯利等鐵礦床對比。元古宙形成的白雲鄂博稀土-鈮-鐵礦床、金川銅鎳礦床、海城菱鎂礦床、翁泉溝硼鐵礦等均屬世界級巨型礦床,如白雲鄂博稀土礦占世界稀土礦儲量的77%,海城菱鎂礦是目前世界上最大的菱鎂礦床,占世界菱鎂礦儲量的14.6%,具有工業意義並已開采的金川銅鎳硫化物礦床規模居世界前列等。在太古宙內,條帶狀鐵建造鐵礦床的規模和強度也明顯由弱到強,古太古代時期形成的杏山等鐵礦床,僅分布在冀東遷安曹莊壹帶,鐵礦石總儲量不超過1億噸。中太古代條帶狀鐵建造鐵礦床的規模和強度明顯大於古太古代,其分布範圍不僅在冀東,而且在密雲、遼北、中蒙古中部、阜平等地均有分布,出現1個水廠超大型礦床,估算其鐵礦石總儲量約20億噸左右。新太古代是中國最主要的鐵成礦期,形成與綠巖帶有關的阿爾戈馬型礦床,主要分布在鞍山-本溪、冀東、泰山、五臺山、登封等地,形成齊大山、西鞍山、東鞍山、弓長嶺、南芬、胡家廟子、司家營、山羊坪、東平等9個超大型鐵礦床,估算其鐵礦石儲量可能超過200億噸。
3.成礦區域由局部到全面
在古太古代形成的鐵礦床僅局限在華北陸塊北緣中段冀東遷安黃柏峪壹帶約15km2範圍內。中太古代鐵礦床分布範圍明顯增大,分布在冀東遷安水廠、北京密雲、遼寧清原、河北阜平、內蒙古壕賴溝等地,大多數位於華北陸塊北緣。而新太古代以鐵為主的礦產的分布幾乎遍及整個華北陸塊,從北緣到南緣,從魯西到五臺山—太行山,都有不同程度的分布,同時在冀東、夾皮溝等地有金礦床產出。古元古代是前寒武紀礦產形成的壹個高峰期,不僅在華北陸塊北緣,特別是遼吉古元古代裂谷蘊藏著資源豐富的鉛鋅、硼、菱鎂礦、滑石、鐵、金等礦產;同時在華北陸塊南緣中條古元古代裂谷中產出目前在華北陸塊中最大的銅礦床集中區。在山西呂梁地區分布著我國目前規模最大的蘇必利爾湖型袁家村鐵礦床。揚子陸塊最早形成的礦床分布在西南緣,其中以拉拉廠銅礦床和大紅山鐵銅礦床規模最大。在佳木斯微陸塊南緣,產出我國目前規模最大的晶質石墨礦床。中元古代—青白口紀的成礦分布範圍更廣,除華北陸塊外,揚子陸塊的西南緣、北緣、東南緣,華夏陸塊的北緣、西緣,塔裏木陸塊北緣東天山哈密等地,此外在昆-祁-秦-大別造山帶內也產出礦產,可見中元古代—青白口紀在全國各主要大地構造單元內都有礦產產出,全面分布,當然在不同地區的成礦強度不壹,以華北陸塊和揚子陸塊最為重要。南華紀-震旦紀幾乎在全國主要構造單元都有礦產產出,但在華北陸塊的成礦強度和規模較差,而該時期以揚子陸塊(含華夏陸塊)最為重要,是我國磷塊巖、錳礦和優質硫鐵礦的主要產地,MVT型鉛鋅礦床也主要產於西南地區,此外在桐柏-大別山造山帶的金紅石礦、變質磷礦等也具有重要經濟價值。
4.礦床類型由簡單到復雜再簡單
太古宙礦床的類型比較單壹,古太古代—中太古代的鐵礦床主要類型為淺海沈積變質型,而到新太古代則主要是與綠巖帶有關的阿爾戈馬型和VHMS型的銅鋅塊狀硫化物型,而鐵礦床幾乎都屬於氧化物相鐵建造(BIF)。從古元古代始,礦床的類型明顯增多,不僅有淺海沈積變質型鐵礦床和與火山噴流型(VHMS型)鉛鋅礦床,而且有巖漿型銅鎳硫化物礦床、沈積噴流型(Sedex型)銅鉛鋅礦床、沈積變質型石墨礦床、受變質沈積型菱鎂礦床、受變質火山沈積型硼礦床、變質海相火山-斑巖型銅礦峪銅礦床。從中元古代起生物成礦作用亦明顯增多,到新元古代達到高峰,如中元古代厐家堡赤鐵礦床、中新元古代的東川式銅礦、新元古代的開陽、荊襄等超大型磷塊巖礦床都與以藻類為主的生物成礦作用密不可分。在中元古代出現與碳酸巖有關的復成因稀土礦床,又補充了巖漿礦床另壹亞類型。由於礦床類型與成礦的地質環境,也就是地殼演化的特點緊密相關,因而礦床類型在前寒武紀各時期,既有其普遍性,也有其特殊性,如分布在華北陸塊內、鐵礦床在古中太古代時期是與海相火山沈積作用有關的條帶狀鐵建造鐵礦床,在新太古代主體是與綠巖帶有關的阿爾戈馬型礦床,礦體容礦圍巖為以斜長角閃巖為主的海相火山巖,礦石由磁鐵礦和石英組成的條帶狀構造十分明顯、沈積相為氧化物相磁鐵礦亞相。以袁家村為代表的古元古代鐵礦床明顯與太古宙鐵礦床有差別,含鐵巖系為變質石英砂巖、絹雲千枚巖、綠泥片巖、鐵矽質巖等壹套淺海相沈積巖,礦石主要由赤鐵礦或磁鐵礦和石英組成十分明顯的條帶狀構造,沈積相為氧化物相磁鐵礦亞相和赤鐵礦亞相,礦床屬於蘇必利爾湖型。在中元古代則主要是“宣龍式”龐家堡鐵礦床,含鐵巖系為中元古代長城系串嶺溝組粉砂質頁巖。原生礦石以赤鐵礦為主,其次是磁鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦。礦石構造有鮞狀、塊狀、腎狀等。腎狀赤鐵礦為單個管狀或鐘乳狀疊錐的集合體,頂部突起,底面呈凹坑狀,疊錐管狀之間充填石英顆粒,並為赤鐵礦膠結,為腎狀疊層構造,表明鐵礦床的形成與生物成礦作用有壹定緊密聯系。新元古代在華北陸塊北緣內蒙古集二線壹帶,分布著“溫都爾廟式”鐵礦床,含鐵巖系為淺變質的基性火山沈積巖,近礦圍巖為淺變質綠色片巖夾矽質巖等,是古洋殼的殘留,鐵礦物主要是磁鐵礦和赤鐵礦,礦石構造雖由磁鐵礦和石英組成的條帶狀構造,但黑白相間的條帶狀構造不很明顯,也不典型。同樣隨地殼演化,鉛鋅塊狀硫化物礦床類型也具有規律的變化,在新太古代為VHMS型紅透山式銅鋅塊狀硫化物礦床,在古元古代除蔡家營子式VHMS型鉛鋅塊狀硫化物礦床外,在遼吉還出現青城子等Sedex型鉛鋅塊狀硫化物礦床;在中元古代在華北陸塊北緣西段是Sedex型鉛鋅塊狀硫化物礦床的成礦高峰期,形成甲生盤、東升廟等超大型、大型Sedex型銅鉛鋅硫塊狀硫化物礦床,同時在遼吉出現關門山的MVT型鉛鋅礦床;在新元古代,礦床類型相對較簡單,主要是以熱水沈積型為主,其中較為重要的有熱水沈積型磷、錳、鐵、黃鐵礦、鉛鋅和銅礦床等,特別是震旦紀,在揚子陸塊川滇裂谷帶中形成MVT型鉛鋅礦床高峰,產出含特大型礦床***382處鉛鋅礦床、礦點。
5.前寒武紀礦床的分布頻率
中國不同礦種礦床在前寒武紀各時期出現的頻率不盡壹致,大致有兩類:壹類如鐵、銅等礦床在前寒武紀時期出現的頻率較高;另壹類如稀土、鈾、硼、菱鎂礦等礦床僅出現在較短暫的地質時間內。現舉幾個礦種予以論述。鐵礦床從古太古代始,在前寒武紀各紀中都出現,但成礦高峰在新太古代。銅礦從新太古代到南華-震旦紀各紀中都有產出,但成礦高峰在古元古代、中元古代到青白口紀。鉛鋅礦床在太古宙沒有出現,僅在新太古代有銅鋅礦床,從古元古代才第壹次出現鉛鋅成礦高峰,中元古代、震旦紀又出現兩次鉛鋅礦成礦高峰,但具體的主要礦床類型則不同。金礦床在新太古代、古元古代是第壹次成礦高峰,在中、新元古代的邊界(雪峰期)在華南是又壹次成礦高峰。錳礦床最早出現在中元古代,但成礦高峰在南華紀。而稀土、鈾、菱鎂礦、滑石、磷塊巖等礦床幾乎僅出現在前寒武紀的壹個紀、不超過兩個紀:如稀土-鈮-鐵礦床僅見於中元古代,鈾、菱鎂礦、滑石等礦床較多分布在古元古代,磷塊巖礦床主要出現在震旦紀。