南嶺燕山期構(gòu)造-巖漿熱事件與錫田錫鎢成礦

吳自成,劉繼順,舒國文,王 偉,馬慧英

(1.中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,長沙410083;2.甘肅有色金屬地質(zhì)研究所,蘭州730000)

南嶺燕山期構(gòu)造-巖漿熱事件與錫田錫鎢成礦

吳自成1,2,劉繼順1,舒國文1,王 偉1,馬慧英1

(1.中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,長沙410083;2.甘肅有色金屬地質(zhì)研究所,蘭州730000)

燕山期發(fā)生的與巖石圈減薄和構(gòu)造轉(zhuǎn)折有關(guān)的殼幔相互作用,引起了地球深部能量和物質(zhì)向淺部的大規(guī)模傳輸,造成了南嶺中生代構(gòu)造-巖漿熱事件,從而為成礦作用提供了必需的熱、流體、揮發(fā)組分和成礦元素,形成了巨量金屬堆積的獨特地質(zhì)背景。處于南嶺多金屬成礦帶中段北緣的錫田錫鎢成礦區(qū)即是在此熱事件作用下,形成了云英巖型、似偉晶巖殼型、夕卡巖型、構(gòu)造蝕變巖型、石英脈型錫、鎢多金屬礦床。

構(gòu)造-巖漿熱事件;錫鎢成礦;燕山期;錫田多金屬礦床,湖南省

0 引言

揚子板塊和華夏板塊從新元古代晉寧期至加里東期多次微型陸-陸碰撞造山和中生代太平洋板塊向華南陸殼俯沖引發(fā)陸緣增生和陸內(nèi)巖片疊復(fù)增厚、重熔,從而形成南嶺多金屬成礦帶不同時代、多種類型的花崗巖漿侵位和噴出活動[1,2]。裴榮富等認(rèn)為構(gòu)造-巖漿熱事件為金屬的巨量堆積提供了良好的動力、通道和空間[3]。本文試圖通過構(gòu)造-巖漿熱事件對鎢錫成礦的控制作用探討錫田多金屬礦的礦床成因。

1 地質(zhì)概況

錫田多金屬礦床位于湘東茶陵縣城以東25 km處,系南嶺多金屬成礦帶北緣,揚子板塊與華夏板塊接合帶的東緣。

礦區(qū)出露地層主要為上古生界上泥盆統(tǒng)錫礦山組、佘田橋組、中泥盆統(tǒng)棋梓橋組、跳馬澗組及下石炭統(tǒng)巖關(guān)階(圖1)。其中,棋梓橋組、錫礦山組下段、佘田橋組分布廣泛,主要由不純的碳酸鹽巖組成,因受印支期-燕山期構(gòu)造運動的影響,巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育,為鎢錫礦床的主要賦礦層位。

礦區(qū)所處的炎陵—郴州—藍(lán)山斷裂帶是湘東南重要的控巖控礦構(gòu)造帶,屬Ⅰ級基底斷裂,南嶺多金屬成礦帶中段大部分多金屬礦床都位于其兩側(cè)。該斷裂帶為震旦紀(jì)—早古生代的同生沉積斷裂,到加里東運動時擠壓形成板片仰沖帶。印支期由于陸下巖石圈繼續(xù)由南東向北西深俯沖,導(dǎo)致南東側(cè)震旦系—奧陶系褶皺基底進一步仰沖到晚古生代沉積蓋層之上,構(gòu)成上行板片,控制了加里東花崗巖的分布[4]。燕山期由于同方向的A型俯沖作用及湘東南伸展構(gòu)造的興起,形成伸展構(gòu)造外圍隆起帶,導(dǎo)致該帶花崗巖形成多期次復(fù)式巖體。

曾昭健認(rèn)為湘東南存在一明顯的重力梯級帶,在香花嶺、騎田嶺、千里山、錫田形成局部重力低異常[5],這反映了隱伏巖體或構(gòu)造巖漿帶的存在。錫田礦集區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動頻繁,已發(fā)現(xiàn)大小巖體20余個,出露面積達(dá)207.6 km2,主要為燕山早期中細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖、細(xì)粒含斑黑云母花崗巖及晚期細(xì)粒斑狀二云母花崗巖。此外,區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育,主要受NE向斷裂控制,亦有呈NW向展布,大部分脈巖成群成組產(chǎn)出,巖性為花崗斑巖、石英斑巖、花崗細(xì)晶巖、石英正長巖、偉晶巖、閃長巖等。

區(qū)內(nèi)成礦作用顯著,形成一個以錫田巖體為中心向外依次為巖體型鎢-錫礦床、云英巖脈型鎢-錫礦、構(gòu)造蝕變帶型鎢-錫礦床、夕卡巖型錫-鎢礦床、裂隙充填型錫-鉛鋅礦床的礦化分帶[6]。蝕變強烈,主要見有角巖化、大理巖化、夕卡巖化、鈉長石化、絹云母化、白云母化、云英巖化、電氣石化、簾石化、螢石化、碳酸鹽化。

圖1 錫田鎢錫礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Xitian W-Sn deposit

2 構(gòu)造-巖漿熱事件

從中國東部(一般指賀蘭山—龍門山一線以東直至東部沿海的我國東北、華北、華東、中南廣大地區(qū))礦床的空間分布來看,板塊或古陸的邊緣往往是礦床的密集分布區(qū),因此板塊邊緣與邊界的成礦作用已經(jīng)受到了普遍重視[7,8]。南嶺成礦帶中生代構(gòu)造-巖漿熱事件即系該地區(qū)巖石圈演化過程中各種特定地質(zhì)條件綜合作用的結(jié)果,而其中的關(guān)鍵問題是發(fā)生在中生代的大規(guī)模、突變性的構(gòu)造及動力學(xué)轉(zhuǎn)折。關(guān)于中國東南部與南嶺多金屬成礦帶有關(guān)的構(gòu)造、巖漿活動及其與成礦的關(guān)系前人進行了大量的研究工作。例如,鄧晉福等認(rèn)為中國東南部在印支期拼合形成統(tǒng)一大陸后[9],由于發(fā)生了造山巖石圈根的拆沉-去根作用,而使該區(qū)巖石圈在燕山期減薄了50 km以上,而這些大于50 km厚的巖石圈物質(zhì)被軟流圈物質(zhì)取代所產(chǎn)生的化學(xué)不平衡和物理不穩(wěn)定可能成為本區(qū)燕山期強烈的巖漿構(gòu)造事件的深部因素。任紀(jì)舜等認(rèn)為中國東部構(gòu)造動力之徹底改變,即EW向構(gòu)造格局轉(zhuǎn)變?yōu)镹ENNE向構(gòu)造是在侏羅紀(jì)末-白堊紀(jì)初(約155～140 Ma)的中燕山運動[10];在西太平洋古陸與亞洲大陸的擠壓作用達(dá)到高潮之后,亞洲東部大陸邊緣發(fā)生大規(guī)模的裂解。李文達(dá)等[11]提出中國東南大陸巖石圈的構(gòu)造環(huán)境經(jīng)歷了176～150 Ma的擠壓、145 Ma由擠壓向伸展擴張的轉(zhuǎn)換、125～105 Ma的擴張增強以及92 Ma左右進入裂解階段,而中生代大規(guī)模的火山-侵入作用和成礦作用主要發(fā)生在大陸伸展-地殼減薄期。李獻華研究了華南花崗巖的地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)[12],發(fā)現(xiàn)燕山早期與燕山晚期的巖漿活動在時間、空間和成分上存在著顯著的差異,而且兩者之間存在著約10 Ma的巖漿活動間隔,這很可能顯示構(gòu)造環(huán)境(由擠壓向伸展)的改變,即華南巖石圈動力學(xué)在大約146 Ma開始的白堊紀(jì)以伸展拉張為特征。萬天豐認(rèn)為在中國大陸東部的板內(nèi)拉張帶發(fā)生的成礦作用是最重要的[13]。華仁民等認(rèn)為中國東部中生代成礦大爆發(fā)是該地區(qū)在特定地質(zhì)背景下發(fā)生巖石圈大減薄和構(gòu)造格局大轉(zhuǎn)折相結(jié)合、從而導(dǎo)致大規(guī)模殼幔相互作用和構(gòu)造圈熱侵蝕事件的產(chǎn)物[14]。

筆者認(rèn)為,正是中生代發(fā)生與巖石圈減薄和構(gòu)造轉(zhuǎn)折直接有關(guān)的大規(guī)模殼幔相互作用,由此引起地球深部能量和物質(zhì)向淺部的大規(guī)模傳輸,造成了南嶺成礦帶中生代構(gòu)造-巖漿熱事件(表現(xiàn)為發(fā)育大面積的燕山期花崗巖),從而為大規(guī)模成礦作用提供了必需的熱、流體、揮發(fā)組分和成礦元素,形成了巨量金屬堆積的獨特地質(zhì)背景。處于南嶺多金屬成礦帶中段北緣的錫田鎢錫成礦區(qū)即為此熱事件的受益者。

該區(qū)構(gòu)造、巖漿活動強烈,發(fā)育有大量的燕山期花崗巖,主要可分為早、晚兩期,其空間展布受呂梁期、晉寧期及加里東期形成基底構(gòu)造的制約[15],呈NNW向的啞鈴狀。

錫田巖體的主要造巖礦物種類和平均含量總體相近(表1),僅結(jié)構(gòu)存在一定差異[6],與南嶺地區(qū)同時代花崗巖對比,錫田巖體花崗巖中黑云母含量略偏低,其他礦物含量大致相同。從巖石種類和造巖礦物、副礦物組合來看,完全可以與泛非造山運動有關(guān)的阿爾及利亞Hoggar T aourirt后造山花崗巖套類比[16,17]。錫田巖體微量元素特征也顯示出該區(qū)錫、鎢成礦作用與花崗巖有密切聯(lián)系。成礦元素W,Sn,Mo,Bi,Cu,Li等豐度特別高(表2),通常是維諾格拉多夫(1962)酸性巖平均值的5～20倍,特別是W,Sn等元素豐度在較晚次巖石中最高,如親氧元素中的Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出同類巖石維氏值6～11倍,W在早期邊緣相巖石中高出約1倍,而在內(nèi)部相巖石中高出28倍,晚期巖體巖石中高出5倍。

表1 錫田花崗巖化學(xué)成分及有關(guān)參數(shù)Table 1 Chemical compositions and related parameters of the Xitian granites

表2 錫田花崗巖的微量元素組成Table 2 Average contents for some trace elements of the Xitian granites

2.1 燕山早期花崗巖地質(zhì)特征

早期中細(xì)粒斑狀黑云母二長花崗巖(γ2-1a5)為邊緣相,呈巖基產(chǎn)出。侵入時代(165±16)Ma[18]。巖石呈似斑狀結(jié)構(gòu),中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶為鉀長石,含量10%～15%;基質(zhì)為石英(31%～35%)、鉀長石(30%～40%)、斜長石(25%～30%)、黑云母(3%～9%)、磷灰石(≤0.1%)、螢石(0.2%)、鋯石(<0.1%)等。常見暗色微粒包體,成分為閃長質(zhì)、石英閃長質(zhì),包體中針狀磷灰石發(fā)育,長寬比在1∶30～1∶60間,為鎂鐵質(zhì)微粒包體,暗示殼幔巖漿作用強烈。

早期細(xì)粒含斑黑云母花崗巖(γ2-1b5)為內(nèi)部相,呈小巖株產(chǎn)出。侵入時代(151±24)Ma[18,19]。巖石為斑狀結(jié)構(gòu),細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶為鉀長石,含量在5%左右?；|(zhì)由石英(28%～30%)、鉀長石(28%～38%)、斜長石25%～30%、黑云母5%～12%、白云母≤1%、鋯石0.1%～0.2%、螢石≤0.1%組成。

2.2 燕山晚期花崗巖地質(zhì)特征

晚期侵入體以細(xì)粒斑狀二云母花崗巖(γ3-15)為主,呈小巖株產(chǎn)出。侵入時代(114±14)Ma[18]。巖石為斑狀結(jié)構(gòu),細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶鉀長石含量約10%?；|(zhì)由石英(35%～40%)、鉀長石(30%～36%)、斜長石(20%～25%)、黑云母(2%～3%)、白云母(3%～5%)、簾石(0.1%)、螢石(≤0.1%)和黃玉(約2%)組成。

3 構(gòu)造-巖漿熱事件與成礦的關(guān)系

南嶺花崗巖主體屬于下地殼重熔的富Be,Li和F,高Si富K花崗巖類,被稱之為典型的BELIF花崗巖[3]。這類巖體具有高溫驅(qū)動力、強大高揮發(fā)分蒸汽壓力和極強滲透力,對成礦物質(zhì)的傳導(dǎo)、卸載和使之超巨量堆積起到極其重要的激發(fā)作用。此外,南嶺地區(qū)與成礦有關(guān)的花崗巖含有大量的放射性物質(zhì),其w(U+Th)一般≥80×10-6,可稱之為高熱花崗巖(HHP)[20]。這些都證實本區(qū)在大地構(gòu)造演化過程中由于“構(gòu)造圈熱侵蝕”形成大規(guī)模高溫、高熱花崗巖侵位,從而引發(fā)成礦作用突變,造成巨量金屬堆積是完全可能的。

錫田巖體作為南嶺花崗巖的一部分,其位于NE向炎陵—郴州基底斷裂與NW向安仁—龍南深大斷裂的交匯部位(圖2)。在西太平洋古陸與亞洲大陸的擠壓作用形成的NE向壓扭性構(gòu)造嚴(yán)塘—小田復(fù)式向斜,被亞洲東部大陸邊緣發(fā)生大規(guī)模的裂解所形成的NW向張扭性斷裂所切割,誘發(fā)了大規(guī)模的巖漿侵入,形成了NW向的錫田巖體西側(cè)為NE揚起、SW傾伏的嚴(yán)塘復(fù)式向斜,東側(cè)為SW揚起、NE傾伏的小田復(fù)式向斜。同時中生代構(gòu)造-巖漿熱液活動頻繁發(fā)生,使巖漿中和活化礦源層中的成礦物質(zhì)得以大量富集,就位于張扭性裂隙構(gòu)造中成礦。其模式大致為燕山早期形成的斑狀花崗巖或花崗巖侵入到泥盆系灰?guī)r或砂頁巖中,花崗巖固結(jié)后產(chǎn)生斷裂并有后期石英斑巖、花崗斑巖侵入。后期形成的成礦母巖侵入到斑狀花崗巖及其圍巖中,由于自變質(zhì)作用或巖漿期后成礦熱液作用的影響,在其頂部形成巖體型及面狀云英巖型鎢-錫礦,接觸面內(nèi)側(cè)形成似偉晶巖殼型錫礦;在花崗巖與灰?guī)r接觸的有利部位或灰?guī)r的層間破碎帶中形成夕卡巖型錫、鎢多金屬礦;在成礦母巖外接觸帶的斑狀花崗巖、花崗巖、灰?guī)r、砂頁巖的有利構(gòu)造部位形成構(gòu)造蝕變巖型、石英脈型錫、鎢多金屬礦。

4 結(jié)論

圖2 構(gòu)造-巖漿巖分布圖Fig.2 Tectonic-magmatite map

南嶺地區(qū)中生代大規(guī)模的陸內(nèi)造山和強烈的巖漿活動造成“構(gòu)造圈熱侵蝕”,引發(fā)殼-幔饋變,從而形成南嶺燕山期同熔重熔花崗巖帶。該構(gòu)造-巖漿熱事件成為錫田爆發(fā)異常成礦的動力,當(dāng)與表殼控礦構(gòu)造相耦合時,激發(fā)常規(guī)成礦發(fā)生突變,促成該區(qū)巨量金量堆積,對形成錫田錫鎢多金屬大型礦床起到了決定性的作用。

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THE RELATIONSHIP BETWEEN YANSHANIAN TECTONIC-MAGMATIC THERMAL EVENT AND TIN,TUNGSTEN MINERALIZATION AT XITIAN,NANLINGAREA

WU Zi-cheng1,2,LIU Ji-shun1,SHU Guo-wen1,WANG Wei1,MA Hui-ying1
(1.School of Geoscience and Environmental Engineering Central South University, Changsha410083,China;2.Gansu Institute of Geological f or Nonf errous Metals, L anzhou730000,China)

During Yanshanian Period occurred lithospheric thinning and tectonic variation that led to crust-mantle interaction and transfer of energy and material at depth of the earth to the shallow resulting in the Mesozoic tectonic-magmatic-thermal event in Nanling metallogenic belt,.The event provided heat,fluid,volatile components and ore-forming elements and a unique geological background with huge voluminous metal accumulation.Under the background greisen,pegmatitic shell,skarn,altered cataclastic rock and quartz vein types of Sn-W polymetallic deposits are formed in Xitian Sn-W ore district at the north margin of the middle of Nanling polymetallic metallogenic belt

tectonic-magmatic thermal event;tin-tungsten mineralization;Yanshanian Period;Hunan Province

P611;P618.4

: A

: 1001-1412(2010)03-0201-05

2009-05-27

吳自成(1972-),男,甘肅山丹人,高級工程師,博士研究生,主要從事礦產(chǎn)勘查與礦床地質(zhì)研究工作。通信地址:湖南省長沙市中南大學(xué)校本部研南樓403室;郵政編碼:410083;E-mail:zichengwu@126.com