前寒武纪变质基底的火山地质学
(一)太古代-元古代火山地质背景
中国太古宙-元古代是大陆核的形成和发展时期，火山岩浆作用主要发生在古老的大陆核及其之间的古海洋环境中。
1.火山地质环境
(1)古大陆核环境
代表这种环境的岩石组合有两种:第一种由英云闪长岩、普通辉石、花岗闪长岩和紫苏花岗岩组成，称为“TTG套”。变质作用后由麻粒岩和片麻岩组成，构成古大陆核的主体；第二类由基性火山岩、部分中酸性火山岩以及各种火山沉积岩和正常沉积岩组成。变质作用后形成角闪岩、辉石麻粒岩、长英质片麻岩和麻粒岩，以及少量的磁铁矿石英岩、石英岩和大理岩，构成了古大陆核的上地壳成分。
(2)古陆核与古隆起之间的古海洋环境。
在这种环境下形成的火山岩组合有两种:第一种由拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩组成，并伴有不同量的超镁铁质火山岩(富镁低铝)，与科马提岩化学成分相似，火山岩组合直接发育在古洋壳上；第二个“双峰式”火山岩组合由拉斑玄武岩和少量酸性火山岩组成，主要发育在靠近古大陆核的边缘盆地或裂陷槽中。当两个相邻的大陆核拼接时，两个火山岩组合发生变形变质，形成“绿岩带”，围绕古大陆核呈弧形分布。因此，绿岩带不仅代表了古大陆核之间的拼接带，也代表了古大陆核的增生带。
2.火山阶段
(1)前吕梁阶段
这一时期的火山岩主要分布在华北陆块的北部，其次是佳木斯陆块和塔里木陆块的南缘，以及扬子陆块的北缘和西缘。它们是新疆太古宙黔西群、鞍山群、龙岗群、乌拉山群、阜平群、泰山群和达格布拉克群的重要组成部分，以拉班系列基性火山岩为主，后期有中酸性演化趋势。已知最古老的基性火山岩为迁西群拉斑玄武岩(3515Ma 80Ma，Sm-Nd法)，其次为钙碱性拉斑玄武岩(>:3000Ma)，拉斑玄武岩-碱性玄武岩(2800~2600Ma，2600~2500Ma)。与火山岩密切相关的侵入岩有超镁铁质和镁铁质方辉橄榄岩、橄榄岩、蛇纹石和辉长岩，呈层状、透镜状，与围岩发生了强烈的挤压、褶皱和变质作用。
此外，这一时期还有酸性的英云闪长岩和花岗岩，同位素年龄在2500 ~ 2800Ma之间，但有较老的报道，如河北迁西曹庄英云闪长岩33亿年，辽宁鞍山花岗质岩石38亿年(锆石离子探针U-Pb年龄，刘敦义等。).
(2)吕梁时期
这一时期的火山岩主要分布在华北陆块北部、东北的佳木斯、西北的天山和中部的昆仑-秦岭、四川和云南等地。是元古界滹沱群、集安群、秦岭群、哀牢山群、那拉提群及其相应地层的重要组成部分。西天山大部分属于钙碱性系列，华北北部大部分属于亚碱性系列(拉斑玄武岩-钙碱性系列)。中祁连山西部和柴达木南缘为高铝玄武岩和碱性玄武岩，川西南和滇东为高钠双峰式火山岩(大红山群)。
这一时期的侵入岩有超镁铁质岩、镁铁质岩、中间岩和酸性岩。川西米娅口和滇中桂花村的镁铁质岩分别为1713Ma和1950Ma(K-Ar法)，山西北部、川西和滇中的富镁铁质岩墙为1800 ~ 1850ma。川西米仓山-龙门山-攀西一线断续分布花岗岩带和晚期富钾花岗岩枝或脉。此外，还有斜长花岗岩(1770Ma，K-Ar法)、胶北玲珑片麻岩花岗闪长岩(1903Ma，Rb-Sr法)、黑龙江双鸭山胜利屯花岗岩(1705Ma，U-Pb法)、山西吕梁山地区花岗岩(2050)。
(2)中、新元古代火山地质背景
中国中元古代和新元古代是古陆的增生期，火山活动的构造背景明显不同于太古宙-元古代，但表现出活动大陆边缘火山弧带、弧后盆地和大陆边缘拗拉槽等类似现代板块构造的构造环境特征。不同构造背景下的火山活动及其岩石组合特征也有很大差异。
1.火山地质环境
(1)活动大陆边缘(或岛弧)环境
该环境火山作用强烈，岩石组合以玄武质和玄武安山岩为主，其次为安山岩、英安岩和流纹岩火山岩及相应的火山碎屑沉积岩。此外，还有正常沉积的细碎屑岩和碳酸盐岩，有时伴有代表洋壳碎片的蛇绿岩。这些岩系中常发生从绿片岩相到角闪岩相的变质作用，同时发育逆冲断层和剪切带。
(2)相似的弧后伸展盆地环境。
这种环境下的火山作用不是很强烈，盆地沉积过程中有时会发生玄武质火山活动。主要岩石组合为火山碎屑沉积岩、细碎屑浊积岩(有时含碳)、碳酸盐岩和不同数量的玄武岩，常遭受从低绿片岩相到低角闪岩相的变质作用。
(3)大陆边缘拗拉槽或古大陆边缘伸展盆地环境。
该环境火山作用强烈，岩石组合以富钾玄武岩和玄武安山岩为主，其次为少量流纹质火山岩和一定量的海相细碎屑岩和碳酸盐岩。火山活动最大的特点是“双峰”。
2.火山阶段
(1)四堡期
这一时期的火山活动主要在长城期，发育在类似大陆边缘的拗拉槽中。火山岩主要分布在塔里木-华北板块的南、北缘和扬子地块的南缘。西天山波罗库努岩带以钙碱性系列为主，燕山地区为铝过饱和系列的超钾岩系。河南熊耳群火山岩为弱碱性系列。昆仑和秦岭属于中基性和中酸性钙碱性系列；陕西为富钠拉斑玄武岩-钙碱性玄武岩系列；四川发育双峰式钙碱性火山岩。桂北、黔东、赣南为基性火山岩，部分可能为辉长岩-玄武质科马提岩。
此外，秦岭、神农架、龙门山、攀西、桂北还有超镁铁质-镁铁质岩，巴仑台、天山、佳木斯、湖北黄陵、四川米仓山有酸性侵入岩。同位素年龄的岩石为:(1686 193) Ma，Rb-Sr法；(1735 239) Ma、Sm-Nd法)、北京密云环斑花岗岩(1588Ma、K-Ar法)、贵州梵净山花岗岩(966Ma、K-Ar法)、广西九完达山黑云母花岗岩((165438) (952 86)Ma、U-Pb法等。
(2)晋宁时期
这一时期的火山岩大多属于新元古代地层的一部分。黑龙江有中酸性火山岩，祁连有中基性火山岩，鄂北有细碧角闪石(976Ma，U-Pb法；800 ~ 1000 Ma，Rb-Sr法)，鄂中发育玄武质-流纹质双峰式火山岩(846Ma，K-Ar法)，扬子南缘以高铝和拉斑系列玄武岩为主。侵入岩为超镁铁质岩、镁铁质岩和中酸性、酸性岩，如晋南神仙岭中酸性杂岩(846.9Ma，K-Ar法)、河南灵宝黑云母花岗岩(999Ma，U-Pb法)、栾川钾长石花岗岩(1076Ma，Rb-Sr法)和江西新余辉石角闪岩橄榄岩。
(3)震旦纪
火山岩多出现在早期，主要分布在四川攀西、龙门山、米仓山、大巴山地区，为中酸性熔岩和火山碎屑岩(738.59 ~ 812ma)。江西中南部、福建西北部武夷山地区发育酸性、中基性火山岩，黑龙江海林、尚志、珲春等地有中性、中酸性、酸性熔岩(672Ma，Rb-Sr法)。侵入岩多产于晚期，包括米仓山、龙门山和泸定-泸沽地区的花岗岩和碱性花岗岩(608 ~ 816 Ma)，石英二长岩、钾质花岗岩和应时正长岩(644Ma，U-Pb法；641 ~ 720 Ma，K-Ar法)，石英闪长岩和花岗闪长岩分布于河南内乡(747Ma，U-Pb法；617 ~ 795 Ma，K-Ar法)，栾川出露辉长岩(711Ma，Rb-Sr法)，黑龙江张广才岭闪长岩和碱长花岗岩(627Ma，Rb-Sr法；672Ma、Rb-Sr法)等。
(3)前寒武纪变质岩系与金矿的关系
火山地区的金矿床与前寒武纪变质基底密切相关。某些前寒武纪变质岩系可能提供某些成矿物质来源和特定的原岩组合(火山岩、火山沉积岩或细碎屑岩、碳酸盐岩等。)为金矿床的形成，促进了金在浅变质条件下的“预富集”，部分前寒武纪变质岩系成为金矿床的重要容矿岩石。
1.主要寄主岩系
(1)太古代寄主岩系及其特征
中国太古宙金矿的容矿变质岩系主要出露在华北地块的北部、南部和东部，在塔里木地块的部分地区也有出露。分别是:吉林夹皮沟群、辽东鞍山群、辽西建平群、冀东迁西群(八道河群和卢龙群)、冀北丹塔子群、冀西北桑干群、内蒙古集宁群和乌拉山群、山西五台群和阜平群、山东胶东群、河南陕西泰化群。其中夹皮沟群老牛沟组(2639Ma，锆石U-Pb法)、胶东群彭夼组(2670Ma，锆石U-Pb法)、八道河群王场组(2500~2800Ma)和桑干群剑河沟组(2400Ma)构成大中型金矿的容矿岩石。
不考虑岩性，这些容金岩系的金丰度大多低于金的克拉克值(如夹皮沟群)，少数接近或略高于金的克拉克值(如建平群)，表明变质作用使整个岩系中的金毛迁移，可能在岩系的某些区域富集。
金矿床的容矿岩系可整合为四种岩石组合:①花岗岩-片麻岩-磁铁矿石英岩组合:岩石具有片麻岩、条带状或块状构造，稀土元素分馏不明显，(w(La)/w(Yb))N值一般为0.536 ~ 3.722，部分岩石稀土亏损较轻，有明显的正铕异常。它们的原岩主要是拉斑玄武岩系列的基性-中基性火山岩。②斜长角闪岩-长英质片麻岩-麻粒岩组合:组合中还含有少量的磁铁矿石英岩、石英岩和大理岩，其中斜长角闪岩轻微富集轻稀土元素，a (w(La)/w(Yb))N值为4.936 ~ 10.537，铕异常轻微，δEu值为650。该组合的原岩为基性、中酸性火山岩和各种火山沉积岩。③绿岩组合:主要岩石类型为斜长角闪岩、斜长角闪岩麻粒岩、绿泥石片岩、云母片岩和石英岩，其中斜长角闪岩中度富集，a (w(La)/w(Yb))N值为4.60 ~ 5.63。该组合的原岩可以是亚碱性玄武岩和超基性岩，也可以是双峰式火山岩。④紫锂辉石组合:主要岩性为黑云母斜长麻粒岩、石榴石紫精麻粒岩、硅质石榴石紫精片麻岩、石榴石石英岩、石墨片岩和大理岩。该组合的原岩为杂砂岩、碳质粘土岩、碳酸盐岩和少量火山岩。
(2)元古宙容矿岩系及特征。
中国元古峪金矿赋矿变质岩系主要分布在华北、塔里木和扬子陆块边缘。分别是秦岭的熊耳群、豫西的二郎坪群、陕甘川交界的比什群、浙江绍兴-诸暨的西吴群、祁连山褶皱带的新元古代、黑龙江的黑龙江群和马山群、吉林的老岭群和集安群、辽宁的辽河群、内蒙古的二道洼群、扎尔台群和白云鄂博群、冀东的朱杖子群和长江陆块的冷家溪群。
上述金矿床的容矿岩系变质程度较低，可归纳为两种岩石组合:①浅变质细碎屑沉积岩组合:主要岩石类型为板岩、千枚岩、绢云母石英片岩、硬砂岩、石英岩等。岩石中的碎屑往往具有厚层和薄层的韵律结构，部分岩石含有碳质和硫化物，其原岩为页岩、碳质页岩、砂质页岩、粉砂岩和砂岩。②浅变质火山-碎屑沉积岩组合:主要岩石类型有斜长角闪岩、片麻岩、麻粒岩、细碧角闪岩、变基性安山岩、变质砂岩、板岩、千枚岩和黑云母石英片岩等。该组合的原岩为碎屑岩夹中基性火山岩，其中中基性火山岩分为亚碱性玄武岩、玄武安山岩、安山岩和角闪岩。
元代古峪金矿床容矿岩系中大多数岩石富含轻稀土元素(LREE/HREE >；1)，负铕异常(δEu
2.火山岩区前寒武纪变质基底与金矿的关系。
发现中国火山区金矿与前寒武纪变质基底关系密切，主要表现为:
(1)空间关系
金矿床和金矿化主要分布在:①火山岩区变质基底“天窗区”，即变质基底的断块隆起区或局部隆起区。②大型变质基底中的小型火山断陷盆地或大型破火山口。③派生断层——火山盖层和变质基底边界断层附近的裂缝。④在火山盖层与变质基底的不整合面的上、下断裂-断裂系统中。
(2)时间关系
在同一地区，相互毗邻的中生代火山岩、侵入岩和前寒武系变质岩系中的金矿床或金矿化具有以下关系:①火山岩和变质岩中的金矿床为燕山期，甚至金矿床的主要矿石和脉石矿物组合、矿物流体成分和形成温度基本相同，可能表明同一时期不同围岩发生了成矿作用。②变质岩系中金矿化蚀变岩39Ar-40Ar同位素测年结果表明，存在多次热事件(年龄谱呈阶梯状)，最后一次热事件的年龄为形成工业矿体的年龄，与火山岩中形成工业矿体的年龄(燕山期)基本一致，表明主要成矿期为燕山期，但在此之前，变质岩系中存在多次热事件，可能导致金的预富集。(3)与寄主火山基底相似，但无火山盖层的变质岩系中有金矿床的前寒武纪年龄数据，既说明金矿床与前寒武纪变质基底有关，也反映了成矿物质的继承关系。
(3)亲缘关系
主要表现为:①同一构造单元内的寄主变质岩系，无论是在有火山盖层的地区，还是在无火山盖层的地区，往往具有相对稳定的层位和原岩组合。②在同一构造单元中，某些同位素地球化学特征(208Pb/204Pb、207Pb/204Pb、206Pb/204Pb、εNd和87Sr/86Sr等。)甚至稀土元素的分布也在一定程度上同步。(3)在同一构造-地球化学群落中，不同时代不同成因类型的金矿床共同诞生，形成金矿带和富集区，说明同一群落中以火山岩、变质岩或其他沉积岩为容矿岩石的金矿床的成因关系不仅在空间上相关，而且在物质来源上可能与特定区域的地质-地球化学背景有关。