華南地區(qū)某金屬礦床成礦機(jī)制探討

邱際瑋

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì)，廣東 廣州 510800）

華南是中國重要的金屬成礦帶之一，目前已探明儲(chǔ)量的礦物種類達(dá)100余種，包括貴金屬、稀土金屬、有色金屬、貴金屬、放射性元素等礦產(chǎn)在全國占據(jù)重要地位。華南地區(qū)金屬礦床的勘查研究始于上世紀(jì)五六十年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得了一定的成果。中國的工業(yè)先驅(qū)者和工人在充分學(xué)習(xí)國外先進(jìn)理論的同時(shí)，根據(jù)中國的實(shí)際地質(zhì)情況，我們正在逐漸提出一種新的理論來豐富和發(fā)展我們對華南地區(qū)金屬礦床性質(zhì)的認(rèn)識[1]。

1 華南地區(qū)金屬礦地質(zhì)特征

1.1 華南地區(qū)金屬礦的時(shí)空分布特征

在中國，在華南地區(qū)金屬礦的分布較為集中，其分布面積高達(dá)20萬km2。在地質(zhì)歷史時(shí)期，由于華南地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)作用活躍，產(chǎn)生了大量的巖漿巖，從而導(dǎo)致華南地區(qū)金屬礦床分布廣泛。與金屬礦相關(guān)的巖體，其地質(zhì)特征及形成年代具有一定的相似性。如華南地區(qū)金屬礦賦存的巖體中，只有少數(shù)是單純由古代侵入形成的，其余為多期、多期侵入的復(fù)雜巖體；大部分產(chǎn)巖體為形成于燕山期的花崗質(zhì)雜巖，其次為印支期[2]。

華南眾多金屬礦床構(gòu)成了世界聞名的華南金屬礦成礦帶。通過分析該帶中地質(zhì)礦物形成年齡及其與金屬礦床的成因關(guān)系，發(fā)現(xiàn)該帶中金屬礦床的成礦年齡集中在兩個(gè)時(shí)間段：100Ma左右及50Ma～3Ma。礦體之間的間隔較大，主要是由于在大規(guī)模地質(zhì)活動(dòng)期間沒有金屬礦沉積，礦化與大規(guī)模巖漿事件后的次要巖漿事件關(guān)系密切，且形成時(shí)空聯(lián)系。

1.2 金屬礦中基性巖脈的特征

我國一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，該研究區(qū)金屬礦成礦年齡的確定與巖脈的成巖時(shí)代有很強(qiáng)的對應(yīng)關(guān)系，因此認(rèn)為金屬礦的化是由后期基性巖脈侵入而引起的。以華南下莊礦田為例，“交錯(cuò)”型金屬礦床數(shù)量眾多，主要賦存于輝綠巖、硅化帶相交區(qū)域。

2 構(gòu)造與金屬礦的礦化關(guān)系

2.1 華南地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

華南的構(gòu)造背景是位于中國南部華南板塊的活躍帶，西南邊緣的華夏古地，福建和江西的加里東后隆起與湖南、廣西、廣東北部的海西-印支拗陷交界處，該地區(qū)經(jīng)歷了多個(gè)階段的裂痕、造山運(yùn)動(dòng)。

該地區(qū)屬于晚太古宙一太古宙的華夏古陸。在古生代早期，華夏大陸塊被拉開形成槽狀裂縫沉積。然后，在志留紀(jì)末期，裂縫槽關(guān)閉并開始發(fā)育，加里東造山運(yùn)動(dòng)形成了巖漿巖。從古生代到三疊紀(jì)末，它對應(yīng)于華力西期印支運(yùn)動(dòng)期間形成的斷層，形成了一系列華力西和印支花崗巖，大陸地殼沿?cái)鄬影l(fā)生了變化。在中新生代時(shí)期，喜馬拉雅燕山時(shí)期與強(qiáng)大的西太平洋大陸相撞，大規(guī)模的中性火山噴發(fā)和酸性火山噴發(fā)發(fā)生在陸內(nèi)盆地發(fā)展帶和隆起帶，除此之外，還發(fā)生了花崗巖的侵入活動(dòng)。太平洋附近在燕山-喜馬拉雅期間發(fā)生了劇烈的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)[5]。

由于長期的構(gòu)造演化，特別是燕山喜馬拉雅期的強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)作用，受近太平洋構(gòu)造域動(dòng)力系統(tǒng)及其相關(guān)深部過程的控制，為華南地區(qū)金屬礦的礦化提供了物質(zhì)能量場，并為成礦熱液系統(tǒng)的形成和演化做出了貢獻(xiàn)。新生代爆發(fā)了短期，高強(qiáng)度，大規(guī)模的金屬礦的礦化，使其成為重要的金屬礦產(chǎn)資源基地。

該區(qū)金屬礦的礦化與華南紅色陸相碎屑巖形成時(shí)間相似，在空間上與華南斷陷盆地相關(guān)聯(lián)[4]。金屬礦床的產(chǎn)狀和分布受多期次巖漿活動(dòng)控制。隨著巖漿演化，加里東期、海西期、印支期至燕山期巖體由中酸性逐漸變?yōu)樗嵝?，金屬礦床賦存于多期巖漿帶的交匯處。

2.2 金屬礦床的構(gòu)造控礦作用

金屬礦床的成礦作用同樣受礦田構(gòu)造作用的控制。各種數(shù)據(jù)研究表明，在成礦初期，礦區(qū)常形成大型壓扭性斷裂，次生斷層的發(fā)育常常沿主斷層的方向以及并在滲透接觸面、巖墻、巖脈等方向發(fā)生變化；硅質(zhì)體處于擴(kuò)張、收縮或交叉連接的狀態(tài)。在成礦時(shí)期，斷層繼承早期斷裂，但性質(zhì)發(fā)生了變化；早期壓扭性斷層轉(zhuǎn)化為成礦作用的拉張性斷層，形成成礦空間。如百順礦床，核工業(yè)309隊(duì)通過大量的研究認(rèn)為其成礦結(jié)構(gòu)具有三個(gè)活躍期：早期，成礦期和晚期。成礦初期，斷層中充填微晶硅質(zhì)石英，其表明該時(shí)期處于低溫半封閉熱環(huán)境中；而在成礦的后期階段，熱液石英主要呈連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)，這表明其處于熱力學(xué)開放狀態(tài)。由此可見，在成礦期，斷層由壓扭性逐漸向伸展性進(jìn)行轉(zhuǎn)變；在此過程中，金屬礦的礦化逐漸形成。

圖2 隱伏礦床的地球化學(xué)柱結(jié)構(gòu)

3 華南地區(qū)金屬礦的成礦過程

3.1 金屬礦的成礦流體來源

成礦流體通常在短時(shí)間內(nèi)被定義為具有一定含量和規(guī)模的礦化材料或元素。就金屬礦床而言，成礦流體中的金屬元素含量高于3×10-6到11×10-6，而含金屬元素礦體的地下水中的金屬元素含量范圍在n·10-7g/L到n·10-4g/L。在中國南部，板塊運(yùn)動(dòng)發(fā)生在燕山時(shí)代。巖漿侵入巖體，形成了廣泛的流體運(yùn)動(dòng)譜，導(dǎo)致了大規(guī)模的礦化。中低溫的地質(zhì)條件促進(jìn)了成礦系統(tǒng)的發(fā)展，導(dǎo)致礦石和巖石之間的時(shí)間差達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬年。

沉積物是形成流體的最重要驅(qū)動(dòng)力，一般的礦化流體難以形成，具體取決于金屬含量和流體溫度。根據(jù)中國南部金屬礦的地質(zhì)特征，成礦流體的演化主要取決于礦脈的侵入。由于高溫，侵入性流體的脈絡(luò)將迅速熄滅局部溫度，該溫度在礦化之前將升高200P～300P或更高。這促進(jìn)了金屬元素在巖體中的快速溶解，增加了其溶解度并形成了最終的礦化流體。

3.2 成礦流體運(yùn)移以及礦質(zhì)沉淀

礦脈的形成促進(jìn)了成礦流體的演化。流體運(yùn)動(dòng)不僅受到地形差異的影響，還受到脈巖的熱效應(yīng)的影響，從而導(dǎo)致流體密度與區(qū)域流體密度之間的差異。流體之間的密度差異會(huì)導(dǎo)致不同形式的運(yùn)動(dòng)。例如由浮力驅(qū)動(dòng)的流體。從這個(gè)角度來看，重力和浮力是同時(shí)影響流體的兩個(gè)因素。在成礦流體的不斷演化過程中，由于礦體受熱作用，浮力占主導(dǎo)地位。礦物沉積物的空間規(guī)模取決于脈巖。當(dāng)脈巖侵入時(shí)，金屬礦物會(huì)進(jìn)行沉淀，壓力、溫度以及流體流量的快速變化極大地促進(jìn)了礦物的沉淀。

4 廣東省金屬礦的成礦過程

廣東省金屬礦資源豐富，是我國金屬礦的主要產(chǎn)區(qū)之一。學(xué)者們通過研究得出結(jié)論：廣東省金屬礦床的成礦年齡主要分布在104Ma～28Ma范圍內(nèi)。通過分析38U與226Ra的放射性平衡系數(shù)，可以看出金屬礦中富礦體的平衡系數(shù)可能只是其中一部分，因此可以得到富礦體中金屬礦物的富集穩(wěn)定時(shí)間不超過50Ma（平衡系數(shù)達(dá)0.98）。這也表明金屬礦的礦化是一個(gè)連續(xù)不斷變化的過程，自礦床開始形成就處于一個(gè)很緩慢富集的過程。而不同礦石出露時(shí)間差和地球化學(xué)氧化還原礦界面遷移變化，又會(huì)導(dǎo)致同一礦田的不同礦床以及同一礦床的上部和下部呈現(xiàn)成礦年齡上比較明顯的差異。

前人對該地區(qū)金屬礦進(jìn)行了氧化還原和電化學(xué)沉積、吸附、濃縮及成礦過程的方面的綜合研究，認(rèn)為其形成過程如下：印支—燕山期在不同時(shí)期結(jié)束后，區(qū)域構(gòu)造和熱液活動(dòng)為金屬礦床的富集和運(yùn)移提供了必要條件。同時(shí)，大氣中的富氧水沿河道內(nèi)滲透，并在其中交替發(fā)生反應(yīng)，形成氧化還原結(jié)構(gòu)地球化學(xué)柱。諸如硅和鋁之類的物質(zhì)同時(shí)在化學(xué)柱中析出。地球化學(xué)柱的形成深度與開口的大小成反比，裸露的隱伏礦床自上而下的地球化學(xué)柱結(jié)構(gòu)大致如圖1所示。

大氣降水分解，活化金屬礦物從地殼中被風(fēng)化的花崗巖帶入地球化學(xué)柱，從而觸發(fā)了緩慢的成礦過程。由此可以得出結(jié)論：同一礦床成礦年齡的差異與成礦作用和剝蝕作用的連續(xù)或重復(fù)有關(guān)。

5 結(jié)論

華南地區(qū)的金屬礦主要形成于100Ma左右及50Ma～3Ma，空間上與大規(guī)模巖漿事件后的巖漿活動(dòng)關(guān)系密切，且與后期中基性巖脈關(guān)系密切。構(gòu)造作用在金屬礦的成礦過程中起到了關(guān)鍵的作用。