地壳演化阶段及相关成矿作用

太行次级断块在华北断块构造格局及其整体发展演化历史过程的制约下，有与其他次级断块相似的演化过程。

在约3600Ma地史发展演化过程中，太行次级断块随同华北断块经历了初始形成（3100～600Ma）、平稳发展（600～200Ma）和激发活化（200Ma至近代）等3个发展演化阶段，即地槽、地台和大陆边缘活动带3个阶段。

图1-1 山西省构造单元区划图

主要断裂：①太行山岩石圈断裂带；②离石岩石圈断裂带；③横河硅镁层断裂带；④唐河硅镁层断裂带；⑤王城庄硅镁层断裂带；⑥大同-阳原硅镁层断裂带；⑦霍山-运城硅镁层断裂带；⑧砂河硅镁层断裂带。构造单元划分：Ⅰ—太行次级断块；Ⅱ—鄂尔多斯次级断块；Ⅲ—冀鲁次级断块；Ⅳ—燕山台褶带；Ⅳ₁—唐河断裂带；Ⅳ₂—燕山次级台褶带；Ⅴ—阴山次级断块。1—汾渭裂谷断陷盆地（晋东北）；2—五台山-恒山台隆；3—省界

断块初始形成阶段历经阜平、五台和滹沱旋回，构成复杂褶皱基底之后，从长城纪开始进入断块平稳发展阶段，随着地壳轻微隆升或沉降，沉积或缺失一些盖层沉积成岩；晚三叠世末（印支运动之后）开始进入断块激发活化发展阶段，燕山运动使地台盖层发生强烈褶皱变形与断裂，并伴随岩浆侵入与火山喷溢，而且在晋东北地区尤为显著。自新生代以来，以断块升降为主体，并伴随玄武岩喷溢，形成汾渭裂谷中各个断陷盆地。在山西省1：50万比例尺构造岩浆图说明书中，将这3个阶段分别称：①太古宙—元古宙克拉通变质基底形成演化阶段；②中元古—古生代沉积盖层形成与发展演化阶段；③中-新生代陆内造山演化阶段。虽然还有其他不同称谓，但基本内涵相似。通过多旋回演化模式对山西地壳演化及其中生代特别是燕山期岩浆热液型多金属矿床成矿规律的认识具有重要意义。

（一）断块形成阶段（3100～600Ma）

在阴山与太行次级断块中，包括中、新太古代集宁、阜平、五台，古元古代滹沱和中、新元古代长城、蓟县等4个构造旋回，是华北断块早前寒武纪克拉通形成阶段。这个阶段从优地槽逐渐演化转变为冒地槽，经发展、结束而消亡，最终封闭形成统一的刚性地台，第一次克拉通化，华北陆块固结，活动带范围日趋缩小，沿陆核边缘不断增生，大陆岩石圈逐渐增厚，塑性变形向脆性变形转换。由一套遭受多期次、多旋回的高—中—低级变质和强烈构造变形的变质岩系组成。先后经历阜平、五台和吕梁运动构造-岩浆活动和变形、变质作用；底部麻粒岩相变质，广泛发育花岗岩化与混合岩化；中部角闪岩相与绿片岩相变质、花岗片麻岩穹窿与绿岩盆地分开；上部为次绿片岩相与绿片岩相至轻微或未变质。原岩建造和变形、变质特征表现为多期次构造变形叠加的活动带。以岩层间不整合或构造不整合为界面，将其分为阜平（集宁？）、五台、滹沱和晋宁等4个构造层。

1.陆核萌生

（1）迁西期（＞2900Ma）

在内蒙古称兴和运动，山西境内目前尚无此界面。迁西与兴和运动导致始太古代岩层强烈变形、中高温变质、强烈混合岩化与花岗岩化，形成古老陆核。晋西南地区的稷山原始古陆核能否与此对比，尚待深入研究。

（2）阜平期（2900～2600Ma）

以阜平群与五台群之间不整合为界面的阜平或铁堡运动，使阜平群及以前的表壳岩层褶皱变形、中高温区域变质以及混合岩化和花岗岩化，同时伴有花岗岩侵入；虽然地壳逐渐克拉通化且增大变厚，但仍有较高的塑性。阜平期岩浆活动主要是海底火山沉积-侵入岩组合，以及一些小规模的基性、超基性岩体（脉）侵入。与其相关的矿产主要是火山沉积变质铁矿、石墨和伟晶岩型矿产等。

2.陆块初始形成

（1）五台期（2650～2500Ma）

上限以五台群与滹沱群间的不整合面为代表。在此期间，地壳由塑性向刚性过渡，与此同时，发生裂谷作用并接受沉积。五台运动导致裂谷封闭，五台群形成表壳型构造，发生角闪岩-低绿片岩相变质及局部花岗岩化与混合岩化，并伴随花岗岩侵入。

五台期海相火山岩主要由基性—酸性拉斑玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩系列组成，少数为细碧角斑岩系。火山沉积旋回下部——金刚库组中见有海底火山喷气成因块状硫化物（S、Cu）沉积；旋回的中部有与富钠、铁拉斑玄武岩浆活动有关的火山沉积变质铁矿床——柏枝岩组、文溪组鞍山式铁矿床。

在五台群成岩过程中，通过海底火山作用将地幔或下地壳中的成矿物质一同带到地壳表部，并达到初始预富集，随同石咀亚群金刚库组和台怀亚群柏枝岩组、文溪组硅铁建造，形成金的矿源层或低品位同生火山-沉积变质金矿（如小板峪和康家沟金矿等）。通过对许多中生代岩浆热液型多金属矿床的研究结果证明，这些岩浆热液型矿床中的一部分成矿物质源自五台群这些矿源层。因此，这些岩浆热液型矿床往往总是直接发育在这些古老含金岩系基底之上，表明其成矿作用与含金变质岩系间可能有一定内在联系。

（2）滹沱期（2500～1800Ma）

刚性地壳逐渐形成，并伴有裂谷型沉积产生。其上限以滹沱群与长城系之间的不整合界面为代表，即吕梁运动。导致古元古代裂谷封闭，发生区域低温动力变质和局部混合岩化，并伴有吕梁期花岗岩类岩浆侵入和晋东北地区沿NW向断裂带呈群（带）分布的变辉绿岩脉（墙）的贯入。使地壳第二次克拉通化，华北断块进一步固结。NW向断裂活动一直延续到中生代，因此，许多燕山期岩体的狭长带状分布，与其一致或重叠。

滹沱群底部豆村亚群四集庄组含金沉积变质砾岩属正常海相砾、砂、泥沉积建造，角度不整合在五台群之上，分布面积约1000 km²。在20世纪60年代1：5万比例尺区域地质调查工作中，曾对四集庄组变质砾岩金矿化进行调查，证明了砾岩中含金的普遍性和不均匀性，而且源自五台群，是五台群金矿源层成矿物质再次就位的结果，又是中生代岩浆热液型金矿床成矿物质另一来源的一部分。

（3）四堡期（1800～1000Ma）

华北断块以整体抬升为主，上限为铁岭组与下马岭组间平行不整合面。代表华北断块的升降面，称芹峪升降。

（4）青白口系和震旦期（1000～800Ma）

这个时期华北断块比较宁静，期末表现为景儿峪组与寒武系间的平行不整合面，称蓟县升降。

（5）震旦期（800～600Ma）

表现为不均衡升降，华北断块大部分地区第一次隆升为陆。震旦纪末，寒武系平行不整合覆盖其上。

（二）断块平稳发展阶段（600～200Ma）

这个阶段是华北断块相对稳定的盖层沉积时期。以很少有广泛而又强烈造山运动为特征，呈现刚性地块整体隆升状态；地壳活动特征以差异升降运动和以正常沉积为主；深部地幔物质活动相对平静，岩浆活动微弱。

（1）加里东期（600～405Ma）

华北断块处在稳定状态，整体下沉为陆棚，被浅海淹没，局部出现差异升降，在下马家沟组与亮甲山组间有平行不整合，称怀远升降。中奥陶世华北断块第二次全面隆升，致使志留系、泥盆系和下石炭统缺失。

（2）华力西期（405～250Ma）

中石炭统超覆在下伏地层之上，即本溪升降。石炭纪继续表现为稳定的构造环境，为浅海海陆交替相含煤岩系沉积。华北断块在二叠纪晚期第三次抬升为陆，接受陆源碎屑沉积。在此阶段末，二叠系与三叠系间呈平行不整合或连续过渡。

这个阶段准地台进一步固化，构造变形以开阔褶皱和脆性断裂为主，是山西省以沉积矿床成矿系列为主的成矿期，如煤、铝土矿、黏土矿和硫铁矿等。

（三）断块激发活化阶段（250Ma至近代）

这个时期太行次级断块随同华北断块一起进入到一个新的强烈构造变形与频繁岩浆活动阶段，太行次级断块以中生代断裂、褶皱变形、岩浆活动频繁和新生代汾渭裂谷断陷盆地发育为特征。它是在太平洋板块边缘构造动力影响下，于活动大陆边缘内侧，原已稳定的大陆地壳产生新的活动带。这一阶段从具有划时代意义的印支运动开始，因滨西太平洋和特提斯-喜马拉雅构造域的强烈活动而被解体，深部地壳物质又重新再次活动，过渡性地壳同熔和壳源型岩浆强烈侵入与喷溢，基底断裂复活并引发新断裂、褶皱、抬升造山与断陷盆地形成，基本构成当今盆岭地貌景观。这个地史阶段是中生代特别是燕山期岩浆热液型矿床的主要成矿期。

（1）印支期（250～205Ma）

开始逐渐进入滨西太平洋构造域，新形成的构造形迹叠加在固有的构造系统之上，开始了中生代断陷盆地的形成、盖层褶皱、断裂、岩浆侵位、火山喷溢和成矿作用。初期受兴蒙古生代近东西向褶皱系统的影响，太行山次生断块呈现北隆南坳的构造格局，叠加在二叠系内陆沉积之上的三叠系大型箕状盆地接受内陆河湖相和少量沼泽相沉积，分布面积约17600 km²，为一套发育较齐全的陆相沉积岩，下与二叠系连续沉积，整合接触，最大厚度2270 m，但在怀仁县以北，缺失整个三叠系沉积记录。这个时期在天镇、阳高和浑源少数地区有海西期末—印支期偏碱性、碱性岩浆侵入，并有堡子湾金矿和六墩铅锌矿床等形成。

（2）燕山期（205～66Ma）

侏罗纪—白垩纪是山西境内断裂变形和岩浆侵入又一广泛而又强烈的活动期，以发育逆冲推覆构造、褶皱和北西、北东向正断层系统和形成河湖相聚煤构造盆地、火山断陷盆地、岩浆侵入、火山喷发和丰富的非金属和多金属矿床为特征。

早侏罗世早期因受印支运动影响，地壳运动主要表现为差异性升降，地壳全面隆升；至早侏罗世晚期；在大同—宁武一带开始下陷，接受永定庄组河流相碎屑岩-河湖相泥沙质沉积，其余地区多呈现为隆起剥蚀，静乐—宁武一带夹有少量英安质凝灰岩；至中侏罗世早期，晋东北地区沉陷范围扩大，宁武等地形成北东向聚煤构造盆地，接受大同组含煤岩系和云岗组、天池河组河流相碎屑岩沉积，超覆在永定庄组及其他下伏不同层位之上，在燕山台褶带内有下花园组爆发溢流相流纹岩及流纹质安山岩出现。

中侏罗世晚期—晚侏罗世早期为地壳强烈伸展阶段，晋东北浑源和灵丘等地区形成一系列北西与北东向切穿岩石圈的深大断裂，岩浆沿断裂上涌喷发，九龙山、髫髻山、土城子、张家口和大北沟组多旋回中基性—酸性—碱性火山岩和火山-沉积岩堆积在火山断陷盆地中，呈角度不整合覆盖于石炭系—二叠系或奥陶系之上，缺失下、中侏罗统含煤碎屑岩建造沉积，说明火山盆地是在挤压隆起区同北东和 NW 向两组断陷交汇部位下陷形成的。

晚侏罗世晚期为燕山运动主造山期，在北西-南东向水平挤压力作用下，形成一系列与燕山早期近东西向构造向呈大角度交切的北北东向构造带。这些构造带由一系列逆冲推覆构造带和褶皱构造组成，呈北北东向贯入各大山区，形成总体呈“S”形展布的构造格局。

表1-1 山西省构造旋回划分与基本特征

晚侏罗世末期至早白垩世早期为地壳强烈挤压后不均衡调整的应力松弛期，接受以粗碎屑岩夹少量基性、酸性火山岩的义县组沉积，并伴有同沉积断层产生，因此属断陷盆地沉积。后来，在挤压构造环境中，产生北东向开阔褶皱。早白垩世晚期—晚白垩世总体处于地壳隆升伸展阶段，仅在燕山台褶带内的浑源等地和鄂尔多斯次级断块东缘坳陷区内（晋西北），沉积了下白垩统左云组和上白垩统助马堡组红色碎屑沉积建造，至此之后山西全境隆起。

（3）喜马拉雅期（66Ma至今）

是山西中、新生代大陆边缘活动阶段又一构造活跃时期，继续在滨西太平洋板块构造应力作用下强烈拉伸，以继承性断裂和地壳间歇性抬升为主导，形成山体整体抬升和汾渭裂谷中各个断陷盆地，并伴随三次玄武岩喷溢，构成当今山西盆岭地貌。

综上所述，山西大地构造演化历史明显具有多旋回发展的特点，每一旋回又都显示它的新生性和不可逆性（表1-1）。近3000Ma以来，以山西为主体的太行次级断块在华北断块整体格局中，一同经历了活动（前寒武纪）→稳定（古生代）→再活动（中、新生代）整体演化过程，同时也是水平运动→垂直运动→水平运动为主导的动力演化过程。构造变形-岩浆活动-沉积成岩等成矿地质构造背景的差异，导致形成不同成矿系列，即断块形成阶段的海底火山沉积变质成矿系列（如火山沉积变质铁矿床、块状硫化物矿床、硅铁建造型金矿床、石墨矿床和建筑材料矿床等），还为后继成矿作用提供了一定的成矿物质来源；断块平稳发展阶段形成外生沉积成矿系列（如煤、铝土矿、黏土矿、石膏和硫铁矿以及山西式铁矿等）；断块激发活化阶段形成岩浆热液型多金属矿床成矿系列（如金、银、锰、钼、铜、铅、锌、硫和铁等多金属矿床），以膨润土、沸石和珍珠岩为代表的非金属矿床成矿系列和内陆断陷盆地中、新生代陆内河湖相蒸发岩成矿系列（如石盐、芒硝、白钠镁矾、硝土碱和石膏矿床等）。