長江中下游及鄰區(qū)水系沉積物和巖石銅元素分布特征及銅地球化學(xué)省成因研究

劉 彬, 王學(xué)求

長江中下游及鄰區(qū)水系沉積物和巖石銅元素分布特征及銅地球化學(xué)省成因研究

劉 彬1, 王學(xué)求2, 3*

(1. 河北地質(zhì)大學(xué) 資源與環(huán)境工程研究所, 河北 石家莊 050031; 2. 自然資源部地球化學(xué)探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北 廊坊 065000; 3. 聯(lián)合國教科文組織全球尺度地球化學(xué)國際研究中心, 河北 廊坊 065000)

利用水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù), 以Cu含量大于32×10–6為邊界在長江中下游及鄰區(qū)圈定出面積大于1000 km2的銅地球化學(xué)省6個(gè)。為識(shí)別該區(qū)銅地球化學(xué)省的成因, 對(duì)水系沉積物和巖石中Cu的分布特征以及銅地球化學(xué)省與礦集區(qū)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了剖析。結(jié)果表明, 銅礦集區(qū)往往產(chǎn)出于具有3層套合結(jié)構(gòu)的銅地球化學(xué)省內(nèi)部, 銅礦集區(qū)與銅地球化學(xué)省的濃集中心存在空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。研究區(qū)銅地球化學(xué)省主要包括三種成因類型, 分別為: 由成礦作用及后期的風(fēng)化分散作用引起、由高背景地層引起和由高背景地層和成礦作用及后期風(fēng)化分散作用共同引起。該認(rèn)識(shí)對(duì)于縮小找礦靶區(qū), 提高找礦精度和效率起到較大的促進(jìn)作用。

長江中下游; 水系沉積物; 巖石; 銅地球化學(xué)省

自然界存在著一系列地球化學(xué)模式, 根據(jù)規(guī)模大小可將其劃分為<100 km2的局部異常、100～1000 km2的區(qū)域異常、1000～10000 km2的地球化學(xué)省、10000～100000 km2的地球化學(xué)巨省和100000～ 1000000 km2的地球化學(xué)域(Xie and Yin, 1993; 王學(xué)求, 2001)。在勘查地球化學(xué)經(jīng)典著作中, 地球化學(xué)省這一概念是指在地殼相對(duì)較大范圍內(nèi)時(shí)代不同、類型多樣的一套巖石, 這套巖石具有與地殼背景明顯不同的化學(xué)組分, 這個(gè)省可以提供具有相當(dāng)經(jīng)濟(jì)意義的初始勘查靶區(qū)(Hawkws and Webb, 1962; Rose et al., 1979)。20世紀(jì)80年代以來, 隨著一批大規(guī)模地球化學(xué)填圖計(jì)劃的開展, 積累了大量地球化學(xué)數(shù)據(jù)并繪制了眾多的地球化學(xué)空間分布圖, 上述工作的開展使得利用地球化學(xué)填圖來定量表示地球化學(xué)省成為了可能。Xie and Yin (1993)對(duì)地球化學(xué)省這一概念重新賦予了新的內(nèi)容, 并將其面積限定在1000～10000 km2的范圍。地球化學(xué)省的形成與多種地質(zhì)因素有關(guān), 如高背景巖石、成礦作用對(duì)元素的富集作用以及成礦后元素的分散作用(王學(xué)求等, 2013a; Ye et al., 2014)。

近年來眾多研究者以中國的區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃(RGNR)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 借助地球化學(xué)省或地球化學(xué)塊體理論, 研究成礦元素的空間分布與礦集區(qū)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系(王學(xué)求和謝學(xué)錦, 2000; 謝學(xué)錦等, 2002; 劉大文和謝學(xué)錦, 2005; 王學(xué)求等, 2007, 2013b;劉雪敏等, 2012; 徐善法等, 2012; 徐善法和王瑋, 2012), 掀起了對(duì)地球化學(xué)省研究的熱潮。劉雪敏等(2012)系統(tǒng)闡述了華南陸塊銅地球化學(xué)塊體與成礦省的關(guān)系。徐善法和王瑋(2012)對(duì)長江中下游及鄰區(qū)不同尺度Cu地球化學(xué)異常的應(yīng)用及大型礦床預(yù)測作了詳細(xì)研究, 認(rèn)為不同比例尺的地球化學(xué)異?？梢詰?yīng)用于不同規(guī)模(大型礦床、礦區(qū)、礦集區(qū))的資源預(yù)測。王學(xué)求等(2013b)利用1∶20萬水系沉積物數(shù)據(jù)系統(tǒng)制作了華南陸塊Cu、Pb、Zn、W、Sn和Au六個(gè)主要成礦元素的1∶250萬地球化學(xué)空間分布圖, 并詳細(xì)分析了每個(gè)元素巨量聚集的空間分布特征及各自產(chǎn)出的地質(zhì)背景。對(duì)元素分布特征的研究不僅有助于洞察地質(zhì)作用過程中成礦物質(zhì)的分異和就位機(jī)制, 同時(shí)可以圈定成礦物質(zhì)富集區(qū)的分布范圍和邊界, 為找礦提供有效信息。

長江中下游地區(qū)是我國銅、鐵、金等多金屬礦產(chǎn)資源的重要產(chǎn)地, 其中以銅礦資源最具特色, 分布有鄂東南、九瑞、安慶?貴池、廬樅、銅陵、寧蕪和寧鎮(zhèn)7大礦集區(qū), 產(chǎn)出各類金屬礦床200余處, 礦床類型以內(nèi)生(層控)矽卡巖型、斑巖型(玢巖型)和熱液脈型為主。前人在該區(qū)做過地球化學(xué)省相關(guān)的研究(劉雪敏等, 2012; 徐善法和王瑋, 2012; 王學(xué)求等, 2013b), 但缺乏巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)支撐。本次研究首次將覆蓋長江中下游及鄰區(qū)的水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)與巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合, 利用水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)圈定的銅地球化學(xué)省的特征, 分析銅地球化學(xué)省與銅礦集區(qū)和背景巖石的關(guān)系, 以期分析銅地球化學(xué)省的成因, 為找礦提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長江中下游多金屬成礦帶位于華北板塊和揚(yáng)子板塊匯聚地帶邊緣的陸內(nèi)部分, 北側(cè)為襄樊?廣濟(jì)斷裂和郯廬斷裂, 南緣為陽興?常州斷裂(圖1)。該區(qū)受特提斯構(gòu)造域、古太平洋構(gòu)造域和深部殼幔作用過程共同控制(常印佛等, 1991; 翟裕生等, 1992; 周濤發(fā)等, 2008)。

研究區(qū)地層從前寒武系至第四系均有分布。其中, 太古宙?元古宙以及新元古代變質(zhì)基底在區(qū)內(nèi)零星出露, 而寒武紀(jì)?早三疊世碎屑巖和碳酸鹽巖以及侏羅紀(jì)?白堊紀(jì)陸相火山巖夾碎屑巖在區(qū)內(nèi)分布較廣。礦床主要賦存于石炭系?三疊系中(毛景文等, 2009; 高林志等, 2010)。

研究區(qū)NNE向斷裂最發(fā)育, 明顯控制著該區(qū)巖漿活動(dòng)和礦床的分布。同時(shí), 區(qū)內(nèi)也分布有EW和NW向斷裂。不同方向斷裂的交匯部位對(duì)成礦作用最有利(常印佛等, 1991; 翟裕生等, 1992)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈, 巖漿巖主要形成于145～120 Ma之間, 主要由三個(gè)系列組成, 分別為高鉀鈣堿性系列、橄欖安粗巖系列和堿性花崗巖系列(常印佛等, 1991; 周濤發(fā)等, 2008, 2011; Li et al., 2012)。與成礦作用關(guān)系最密切的是中酸性巖漿巖,其形成與殼幔相互作用有關(guān)(王元龍等, 2001; Li et al., 2008; 周濤發(fā)等, 2008, 2011, 2012)。

該區(qū)成礦作用主要集中于145～130 Ma(董樹文等, 2011)。礦床類型多樣, 發(fā)育以下礦化類型: 與高鉀鈣堿性巖系有關(guān)的矽卡巖?斑巖型銅礦化; 與橄欖安粗巖系有關(guān)的玢巖鐵礦型礦化; 與A型花崗巖有關(guān)的氧化物?銅?金(鈾)礦化; 與巖漿活動(dòng)關(guān)系不明顯的金?銻?鉛?鋅礦化(周濤發(fā)等, 2012)。目前已發(fā)現(xiàn)5個(gè)銅礦集區(qū): 鄂東南礦集區(qū)、九瑞礦集區(qū)、安慶?貴池礦集區(qū)、銅陵礦集區(qū)和寧鎮(zhèn)礦集區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來源及分析方法

水系沉積物數(shù)據(jù)來源于中國1∶20萬區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃(Regional Geochemistry-National Reconnaissance Project, RGNR), 共選取覆蓋長江中下游及鄰區(qū)的75259個(gè)水系沉積物數(shù)據(jù)。以水系沉積物作為采樣介質(zhì), 采樣密度為每平方千米1個(gè)樣, ４個(gè)相鄰樣品組合成１個(gè)分析樣品, 共測試了39種元素。有關(guān)水系沉積物采樣及分析方法見Xie et al. (1997)。巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)來自中國地球化學(xué)基準(zhǔn)計(jì)劃 (China Geochemical Baselines, CGB), 共選取覆蓋研究區(qū)的巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)433件。以相當(dāng)于1∶20萬網(wǎng)格大小的80 km×80 km作為中國基準(zhǔn)網(wǎng)格, 系統(tǒng)采集不同時(shí)代的沉積巖、變質(zhì)巖和巖漿巖樣品, 共測試了76種元素(王學(xué)求等, 2010; Wang and the CGB Sampling Team, 2015)。

由于采樣密度過大, 在成圖之前, 首先對(duì)原始水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了求平均值處理, 使得每個(gè)1∶25000圖幅(大約1個(gè)平均值/100 km2)取一個(gè)平均值, 共獲得2253個(gè)新的組合地球化學(xué)數(shù)據(jù)(圖2)。

3 結(jié)果和討論

3.1 銅地球化學(xué)省的空間分布

銅地球化學(xué)省分布圖的編制在GeoChem Studio 1.5軟件中完成(高艷芳等, 2015, 2016, 2017), 離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化采用距離冪函數(shù)反比加權(quán), 搜索半徑25 km。利用不同的色階來表示不同的異常等級(jí), 采用85%累計(jì)頻率作為Cu地球化學(xué)省的異常下限(32×10–6), 色階分級(jí)采用92%、98%累計(jì)頻率表示。共圈定出面積>1000 km2的銅地球化學(xué)省6個(gè), 分別以Cu1、Cu2、Cu3、Cu4、Cu5和Cu6表示(圖3), 各銅地球化學(xué)省的參數(shù)指標(biāo)見表1。由圖3可知, 研究區(qū)銅地球化學(xué)省往往具有多層套合結(jié)構(gòu), 即局部異常被區(qū)域異常包裹, 區(qū)域異常又被更大規(guī)模的地球化學(xué)省包裹的區(qū)域地球化學(xué)分布模式(王學(xué)求等, 2013a)。與此同時(shí), 研究區(qū)Cu礦床與銅地球化學(xué)省之間關(guān)系密切, 已發(fā)現(xiàn)的所有Cu礦集區(qū)和絕大多數(shù)大型Cu礦床都產(chǎn)出于銅地球化學(xué)省范圍內(nèi)(圖3), 該結(jié)論與徐善法和王瑋(2012)、劉雪敏等(2012)的研究成果基本一致。各銅地球化學(xué)省的特征描述如下:

(1) 大冶?九江銅地球化學(xué)省(Cu1): 位于研究區(qū)西部的大冶?九江一帶, 面積為6760 km2。該異常范圍內(nèi)寒武系?第四系均有出露, 其中以下三疊統(tǒng)大冶群為主; 巖性主要為碳酸鹽巖, 次為頁巖、泥巖、砂巖等碎屑巖。鄂東南地區(qū)絕大多數(shù)Cu儲(chǔ)量(91%)和Au儲(chǔ)量(96%)與大冶群灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等碳酸鹽巖有關(guān)。Cu1異常具有3層套合結(jié)構(gòu), 兩處明顯的異常濃集中心分別對(duì)應(yīng)鄂東南、九瑞兩大銅礦集區(qū)。典型礦床包括鄂東南礦集區(qū)的銅綠山大型矽卡巖型Cu-Co-Mo礦床、銅山口中型斑巖?矽卡巖復(fù)合型Cu-Mo礦床、雞冠咀中型矽卡巖型Cu-Co-Mo礦床; 九瑞礦集區(qū)的武山大型斑巖?矽卡巖型Cu礦床和城門山大型斑巖?矽卡巖型Cu-Zn-Mo礦床。

圖1 長江中下游及鄰區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)劉彬等, 2020修改)

圖2 長江中下游及鄰區(qū)水系沉積物組合樣點(diǎn)位圖

(2) 安慶?銅陵銅地球化學(xué)省(Cu2): 位于研究區(qū)中部的安慶?銅陵一帶, 面積達(dá)5978 km2。異常范圍內(nèi)寒武系?第四系均有出露, 以古生界為主, 泥盆系?三疊系是成礦的有利部位。巖性主要為頁巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、石英砂巖和碳酸鹽巖。與Cu多金屬礦床關(guān)系密切的巖體多呈小巖株產(chǎn)出, 多為中酸性鈣堿性巖石。與Cu1類似, Cu2異常同樣具有3層套合結(jié)構(gòu), 具有兩處明顯的異常濃集中心, 分別產(chǎn)出有安慶?貴池礦集區(qū)和銅陵礦集區(qū)。典型礦床包括安慶?貴池礦集區(qū)的銅山中型矽卡巖?斑巖型Cu礦床, 銅陵礦集區(qū)的銅官山大型矽卡巖型Cu礦床和冬瓜山大型矽卡巖型Cu礦床。

(3) 馬鞍山?南京銅地球化學(xué)省(Cu3): 位于研究區(qū)東北部的馬鞍山?南京一帶, 面積為3611 km2。該地區(qū)震旦系?第四系均有出露, 巖性以碳酸鹽巖、細(xì)碎屑巖為主, 少量火山碎屑巖。區(qū)內(nèi)從基性巖至酸性侵入巖均有出露, 以中酸性侵入巖分布面積最廣, 約占侵入巖總面積的80%。該異常具有3層套合結(jié)構(gòu), 寧鎮(zhèn)礦集區(qū)產(chǎn)于該異常內(nèi)。產(chǎn)出的典型礦床為安基山中型矽卡巖?斑巖型Cu-Pb-Zn-Mo礦床。

(4) 東至?績溪?寧國?開化銅地球化學(xué)省(Cu4): 位于研究區(qū)東南部的東至?績溪?寧國?開化一帶, 面積為13602 km2。開化?績溪一帶出露新元古代?早古生代地層, 其中震旦系?寒武系尤為發(fā)育, 巖性為海相含碳質(zhì)硅質(zhì)巖?白云質(zhì)砂巖?碳質(zhì)粉砂巖及碳質(zhì)灰?guī)r等。在褶皺軸部有燕山早期I型中酸性?酸性淺成小巖體侵入, 巖性以黑云母花崗巖?黑云母二長花崗巖?花崗閃長巖為主。該異常具有2層異常套合結(jié)構(gòu), 未見明顯的異常濃集中心, 迄今為止沒有發(fā)現(xiàn)大型銅礦床, 產(chǎn)出有東至縣兆吉口Pb-Zn多金屬礦床和祁門大型W-Mo多金屬礦床, 開化?績溪一帶產(chǎn)有潘家小型Cu-Zn礦床, 以及新發(fā)現(xiàn)的3處礦產(chǎn)地。

(5) 修水?武寧銅地地球化學(xué)省(Cu5): 分布于研究區(qū)西南部的修水?武寧一帶, 面積為4990 km2。出露中元古代和震旦紀(jì)地層, 發(fā)育元古宙晉寧期花崗閃長巖、華力西晚期花崗巖和燕山早期花崗巖。該異常具有3層套合結(jié)構(gòu), 見一處異常濃集中心, 異常濃集中心產(chǎn)出一處熱液型銅礦床。

圖3 長江中下游及鄰區(qū)Cu地球化學(xué)異?？臻g分布圖

表1 長江中下游及鄰區(qū)銅地球化學(xué)省統(tǒng)計(jì)參數(shù)

(6) 德興銅地球化學(xué)省(Cu6): 分布于德興以北地區(qū), 面積1146 km2。出露新元古代、古生代和中生代地層。巖性主要為變余細(xì)?粗粒雜砂巖、條帶狀板巖、片巖、片麻巖夾基性火山熔巖。中侏羅世和晚侏羅世侵入巖體廣泛出露, 巖性主要為黑云二長花崗巖和花崗閃長斑巖, 燕山早期淺成小型花崗閃長斑巖與成礦作用密切相關(guān)。Cu6異常具有明顯的3層套合結(jié)構(gòu), 見1處異常濃集中心。產(chǎn)出有著名的德興斑巖型銅礦田, 礦床類型主要為斑巖型和斑巖?次火山巖型, 代表性礦床有銅廠大型Cu-Mo礦床、富家塢大型Cu-Mo礦床、朱砂紅大型Cu-Mo礦床和銀山中型Cu-Pb-Zn礦床。

由銅地球化學(xué)省與大型礦床/礦集區(qū)之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出, 研究區(qū)大型銅礦床/礦集區(qū)往往產(chǎn)于銅地球化學(xué)省的內(nèi)部, 產(chǎn)出有大型礦床/礦集區(qū)的銅地球化學(xué)省往往具有3層套合結(jié)構(gòu), 且具有明顯的異常濃集中心, 大型礦床/礦集區(qū)與異常濃集中心存在空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.2 巖石中Cu元素的分布特征

研究區(qū)巖石Cu地球化學(xué)分布圖的編制在Mapgis 6.7中完成, 采用20%、40%、60%、80%百分位數(shù)的分級(jí)方法, 利用不同色階表示巖石中Cu元素的含量級(jí)次。研究區(qū)巖石Cu地球化學(xué)空間分布見圖4。

長江中下游及鄰區(qū)各構(gòu)造單元不同時(shí)代地層和侵入巖中Cu含量分布特征見表2。中位值能夠大致反映地質(zhì)體中元素的背景含量, 各時(shí)代地層中, 僅有奧陶系和志留系Cu的中位值(分別為17.09×10–6, 27.74×10–6)高于中國東部上地殼Cu豐度(17×10–6) (鄢明才等, 1997; 遲清華和鄢明才, 2007)。華北克拉通內(nèi)所采集到的各時(shí)代地層樣品中Cu的中位值均低于中國東部上地殼Cu豐度。大別造山帶除石炭系具有較高的Cu的中位值外(30.02×10–6), 其余地層Cu的中位值均低于中國東部上地殼Cu豐度。華夏地塊Cu的中位值較高的是太古宇、元古宇和寒武系, 第三系僅有一個(gè)樣品, 代表性不強(qiáng)。揚(yáng)子克拉通Cu的中位值較高的是新元古界和志留系, 分別為25.15×10–6和27.74×10–6。

圖4 長江中下游及鄰區(qū)巖石Cu地球化學(xué)分布圖

研究區(qū)銅地球化學(xué)省全部分布于揚(yáng)子克拉通。對(duì)揚(yáng)子克拉通不同巖性的巖石中Cu含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 結(jié)果見表3。其中, 泥巖的Cu平均值(36.09×10–6)和中位值(35.04×10–6)最高, 較高的Cu平均值和中位值還出現(xiàn)在新元古代淺變質(zhì)巖(34.92×10–6、33.49×10–6)、粉砂巖(33.69×10–6、29.55×10–6)和硅質(zhì)巖(34.80×10–6、29.19×10–6)中。中酸性巖和碳酸鹽巖中Cu含量較低, 平均值分別為9.18×10–6和5.51×10–6,中位值分別為6.48×10–6和3.59×10–6。

研究區(qū)銅礦床主要產(chǎn)于3個(gè)層位, 分別為上石炭統(tǒng)黃龍組(C2)、二疊系、中下三疊統(tǒng)東馬鞍山組(T2)和大冶組(T1), 這3個(gè)層位的主體為碳酸鹽巖(常印佛等, 1991)。而揚(yáng)子克拉通碳酸鹽巖中Cu含量較低(3.59×10–6), 因此, 這3個(gè)層位在成礦過程中主要提供容礦空間, 對(duì)礦體中Cu的貢獻(xiàn)微乎其微。

表2 長江中下游及鄰區(qū)各構(gòu)造單元不同時(shí)代地層和侵入巖Cu含量分布特征(×10–6)

備注: N. 樣品數(shù);. 基性巖; γ. 中酸性侵入巖; Ar. 太古宇; Pt. 元古宇; ?. 寒武系; O. 奧陶系; S. 志留系; D. 泥盆系; C. 石炭系; P. 二疊系; T. 三疊系; J. 侏羅系; K. 白堊系; R. 第三系; －表示無樣品點(diǎn)。

表3 揚(yáng)子克拉通不同巖性Cu含量分布特征

3.3 水系沉積物和巖石Cu含量對(duì)比研究

為保證水系沉積物和巖石數(shù)據(jù)對(duì)比的準(zhǔn)確性, 本節(jié)所涉及的水系沉積物數(shù)據(jù)為未經(jīng)求平均值處理的原始數(shù)據(jù)。研究區(qū)水系沉積物和巖石Cu含量統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表4。整個(gè)研究區(qū)水系沉積物與巖石Cu的中位值分別為21×10–6和10.18×10–6, 二者比值為2.06。究其原因, 可能與巖石采樣盡量避免受蝕變與礦化影響的樣品, 而水系沉積物樣品可能含有礦化或礦體的風(fēng)化產(chǎn)物有關(guān)。

長江中下游及鄰區(qū)水系沉積物和巖石Cu含量的頻率直方圖(圖5)顯示, 水系沉積物和巖石的Cu含量均大致呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布, 水系沉積物Cu含量主要集中于百分位數(shù)25%～75%這一區(qū)間, 而巖石中Cu含量在該區(qū)間內(nèi)較為分散。巖石中Cu含量未見下部異常值, 僅有一個(gè)上部異常值, 這與巖石采樣過程中盡量避免在接觸帶、蝕變帶等部位采樣有關(guān)。水系沉積物中Cu含量有一定數(shù)量的下部異常值和大量的上部異常值(圖6), 這與圖3中圈定的6個(gè)銅地球化學(xué)省以及該地區(qū)的Cu成礦作用密切相關(guān)。

地表分布的一系列套合的地球化學(xué)模式受多種地質(zhì)因素的制約, 如高背景巖石、成礦作用對(duì)元素的富集作用以及成礦后元素的分散作用(王學(xué)求等, 2013a; Ye et al., 2014), 即這種大規(guī)模的地球化學(xué)異常可能是某些特定地質(zhì)單元富含某種或某幾種元素的反映, 也可能由大型礦集區(qū)或一系列大小不等的礦床經(jīng)后期風(fēng)化分散作用而展現(xiàn)出來(王學(xué)求和謝學(xué)錦, 2000)。

表4 長江中下游及鄰區(qū)各構(gòu)造單元水系沉積物和巖石Cu含量分布特征

圖5 長江中下游及鄰區(qū)水系沉積物和巖石中Cu含量的頻率直方圖

圖6 長江中下游及鄰區(qū)各構(gòu)造單元水系沉積物和巖石中Cu含量箱圖

揚(yáng)子克拉通各時(shí)代地層中, 新元古界和志留系的Cu背景值較高, 分別為25.15×10–6, 27.74×10–6, 其他各時(shí)代地層Cu含量均較低。圈定的6個(gè)銅地球化學(xué)省中, Cu1、Cu2和Cu3范圍內(nèi)分布的地層Cu背景值較低, Cu4、Cu5和Cu6范圍內(nèi)出露有大面積Cu含量較高的新元古代地層; 同時(shí), Cu1、Cu2、Cu3、Cu6范圍內(nèi)產(chǎn)出有銅礦集區(qū), Cu5范圍內(nèi)產(chǎn)出有小型銅礦床。通過剖析每個(gè)銅地球化學(xué)省內(nèi)部出露地層的Cu背景含量以及銅礦床的分布情況, 得出以下認(rèn)識(shí): Cu1、Cu2和Cu3與地層無關(guān), 而主要由發(fā)生于145～135 Ma的巖漿?構(gòu)造活動(dòng)和伴生的銅成礦作用及后期的風(fēng)化分散作用引起; Cu4主要由高背景地層引起; Cu5和Cu6由高背景地層和成礦作用及后期風(fēng)化分散作用共同引起。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上, 識(shí)別出了每個(gè)銅地球化學(xué)省的具體成因類型。地球化學(xué)省能夠?yàn)檎业V提供初始靶區(qū), 有效識(shí)別地球化學(xué)省的成因類型, 對(duì)于縮小找礦靶區(qū)、提高找礦精度和效率起到較大的促進(jìn)作用。

4 結(jié) 論

(1) 以Cu含量大于32×10–6為邊界, 在長江中下游及鄰區(qū)圈定出面積大于1000 km2的銅地球化學(xué)省6個(gè), 所有Cu礦集區(qū)和絕大多數(shù)大型Cu礦床均產(chǎn)出于銅地球化學(xué)省范圍內(nèi)。產(chǎn)出有大型礦床/礦集區(qū)的銅地球化學(xué)省往往具有3層套合結(jié)構(gòu), 大型礦床/礦集區(qū)與濃集中心存在空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(2) 揚(yáng)子克拉通Cu背景值較高的地層為元古宇和志留系, 而上石炭統(tǒng)黃龍組、二疊系和中下三疊統(tǒng)3個(gè)主要賦礦層位主體為Cu背景值較低的碳酸鹽巖, 因此, 這3個(gè)層位在成礦過程中主要提供容礦空間, 而對(duì)于礦體中Cu的貢獻(xiàn)微乎其微。

(3) 長江中下游及鄰區(qū)銅地球化學(xué)省可歸結(jié)為3種成因類型, 分別為由成礦作用及后期的風(fēng)化分散作用引起、由高背景地層引起、由高背景地層和成礦作用及后期風(fēng)化分散作用共同引起。

致謝:合肥工業(yè)大學(xué)周濤發(fā)教授和另一位匿名審稿專家對(duì)本文提出了非常寶貴的修改意見與建議, 表示由衷的感謝！

常印佛, 劉湘培, 吳言昌. 1991. 長江中下游銅鐵成礦帶. 北京: 地質(zhì)出版社: 1–325.

遲清華, 鄢明才. 2007. 應(yīng)用地球化學(xué)元素豐度數(shù)據(jù)手冊(cè). 北京: 地質(zhì)出版社: 1–146.

董樹文, 馬立成, 劉剛, 薛懷民, 施煒, 李建華. 2011. 論長江中下游成礦動(dòng)力學(xué). 地質(zhì)學(xué)報(bào), 85(5): 612–625.

高林志, 丁孝忠, 曹茜, 張傳恒. 2010. 中國晚前寒武紀(jì)年表和年代地層序列. 中國地質(zhì), 37(4): 1014–1020.

高艷芳, 陳軍威, 張玉頌, 王文君. 2015. 對(duì)地球化學(xué)圖編制過程的深層探究. 物探化探計(jì)算技術(shù), 37(4): 538–546.

高艷芳, 李俊英, 陳軍威, 張玉頌, 王文君. 2016. 地球化學(xué)勘查數(shù)據(jù)迭代處理的可視化及結(jié)果分析. 物探與化探, 40(5): 1021–1025.

高艷芳, 柳青青, 王瑋, 王文君. 2017. 正態(tài)分布和對(duì)數(shù)變換在化探數(shù)據(jù)處理中存在問題的討論. 物探化探計(jì)算技術(shù), 39(3): 404–410.

劉彬, 王學(xué)求, 侯青葉. 2020. 長江中下游地區(qū)銅地球化學(xué)塊體時(shí)間屬性——來自碎屑鋯石 LA-ICP-MS U-Pb定年的證據(jù). 地球?qū)W報(bào), 41(6): 835–850.

劉大文, 謝學(xué)錦. 2005. 基于地球化學(xué)塊體概念的中國錫資源潛力評(píng)價(jià). 中國地質(zhì), 32(1): 25–32.

劉雪敏, 王學(xué)求, 徐善法, 遲清華. 2012. 華南陸塊銅的地球化學(xué)塊體與成礦省的關(guān)系. 地學(xué)前緣, 19(3): 59–69.

毛景文, 邵擁軍, 謝桂青, 張建東, 陳毓川. 2009. 長江中下游成礦帶銅陵礦集區(qū)銅多金屬礦床模型. 礦床地質(zhì), 28(2): 109–119.

王學(xué)求. 2001. 地球化學(xué)模式及成因初探. 礦床地質(zhì), 20(3): 216–222.

王學(xué)求, 申伍軍, 張必敏, 聶蘭仕, 遲清華, 徐善法. 2007. 地球化學(xué)塊體與大型礦集區(qū)的關(guān)系——以東天山為例. 地學(xué)前緣, 14 (5): 116–123.

王學(xué)求, 謝學(xué)錦. 2000. 金的勘查地球化學(xué)理論與方法·戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù). 濟(jì)南: 山東科技出版社.

王學(xué)求, 謝學(xué)錦, 張本仁, 張勤, 遲清華, 侯青葉, 徐善法, 聶蘭仕, 張必敏. 2010. 地殼全元素探測——構(gòu)建“化學(xué)地球”. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 84(6): 854–864.

王學(xué)求, 徐善法, 遲清華, 劉雪敏. 2013a. 中國金的地球化學(xué)省及其成因的微觀解釋. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 87(1): 1–8.

王學(xué)求, 徐善法, 遲清華, 劉雪敏, 王瑋. 2013b. 華南陸塊成礦元素巨量聚集與分布. 地球化學(xué), 42(3): 229–241.

王元龍, 張旗, 王焰. 2001. 寧蕪火山巖的地球化學(xué)特征及其意義. 巖石學(xué)報(bào), 17(4): 565–575.

謝學(xué)錦, 劉大文, 向運(yùn)川, 嚴(yán)光生. 2002. 地球化學(xué)塊體——概念與方法學(xué)的發(fā)展. 中國地質(zhì), 29(3): 225–233.

徐善法, 王瑋. 2012. 長江中下游地區(qū)不同尺度銅地球化學(xué)異常的意義. 地學(xué)前緣, 19(3): 84–92.

徐善法, 王學(xué)求, 張必敏, 聶蘭仕, 遲清華. 2012. 長江中下游地區(qū)1∶20萬金元素不同尺度數(shù)據(jù)的地球化學(xué)特征響應(yīng). 物探與化探, 36(1): 27–32.

鄢明才, 遲清華, 顧鐵新, 王春書. 1997. 中國東部上地殼化學(xué)組成. 中國科學(xué)(D輯), 27(3): 193–199.

翟裕生, 姚書振, 林新多, 周珣若, 萬天豐, 周宗桂, 金福全. 1992. 長江中下游地區(qū)鐵、銅等成礦規(guī)律研究. 礦床地質(zhì), 11(1): 1–12.

周濤發(fā), 范裕, 袁峰. 2008. 長江中下游成礦帶成巖成礦作用研究進(jìn)展. 巖石學(xué)報(bào), 24(8): 1665–1678.

周濤發(fā), 范裕, 袁峰, 張樂駿, 馬良, 錢兵, 謝杰. 2011. 長江中下游成礦帶火山巖盆地的成巖成礦作用. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 85(5): 712–730.

周濤發(fā), 范裕, 袁峰, 鐘國雄. 2012. 長江中下游成礦帶地質(zhì)與礦產(chǎn)研究進(jìn)展. 巖石學(xué)報(bào), 28(10): 3051–3066.

Hawkws H E, Webb J S. 1962. Geochemistry of Mineral Exploration. New York: Harper & Row: 415.

Li H, Ling M X, Li C Y, Zhang H, Ding X, Yang X Y, Fan W M, Li Y L, Sun W D. 2012. A-type granite belts of two chemical subgroups in central eastern China: Indication of ridge subduction., 150: 26–36.

Li J W, Zhao X F, Zhou M F, Vasconcelos P, Ma C Q, Deng X D, Souza Z S, Zhao Y X, Wu G. 2008. Origin of the Tongshankou porphyry-skarn Cu-Mo deposit, eastern Yangtze craton, Eastern China: Geochronological, geochemical, and Sr-Nd-Hf isotopic constraints., 43(3): 315–336.

Rose A W, Hawkes H E, Webb J S. 1979. Geochemistry in Mineral Exploration. London: Academic Press.

Wang X Q, the CGB Sampling Team. 2015. China geochemicalbaselines: Sampling methodology., 148: 25–39.

Xie X J, Mu X Z, Ren T X. 1997. Geochemical mapping in China., 60: 99–113.

Xie X J, Yin B C. 1993. Geochemical patterns from local to global., 47: 109–129.

Ye R, Wang X Q, Zhang B M. 2014. A microscopic and nanoscale understanding of the formation of gold geochemical provinces.(), 88(3): 995–1003.

Distribution of Copper in Stream Sediments and Rocks and Genesis of Copper Geochemical Provinces in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River and its Adjacent Areas, China

LIU Bin1, WANG Xueqiu2, 3*

(1.Institute of Resource and Environmental Engineering, Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China; 2. MNR Key Laboratory of Geochemical Exploration, Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, Hebei, China; 3. UNESCO International Centre on Global-scale Geochemistry, Langfang 065000, Hebei, China)

Six copper geochemical provinces, each with area of over 1000 km2, are delineated in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River and its adjacent areas on the basis of a threshold value of 32×10–6for the stream sediments. To reveal the genesis of the copper geochemical provinces in this region, the distribution of copper in stream sediments and rocks as well as the spatial relationship between the copper geochemical provinces and ore districts were analyzed.The copper ore districts usually occur within the copper geochemical provinces with a three-layered structure, and the copper ore districts are situated in the concentrated center of the copper geochemical provinces. There are three genetic types of the copper geochemical provinces in the study area, which are caused by (1) mineralization and later weathering and dispersion, (2) strata with high copper background values, and (3) strata with high copper background values and mineralization and later weathering and dispersion.This understanding is useful in narrowing the prospecting target area and improving the accuracy and efficiency of prospecting.

the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River; stream sediment; rock; copper geochemical province

P612; P595

A

1001-1552(2022)04-0744-011

2021-01-12;

2021-09-18

河北省科技重大專項(xiàng)(19057411Z)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0600600)和地質(zhì)調(diào)查計(jì)劃“化學(xué)地球”大科學(xué)計(jì)劃“全球地球化學(xué)填圖”(121201108000150005)聯(lián)合資助。

劉彬(1990–), 男, 博士, 助理研究員, 主要從事應(yīng)用地球化學(xué)研究。E-mail: 13488156587@163.com

王學(xué)求(1963–), 男, 研究員, 從事勘查地球化學(xué)與地球化學(xué)基準(zhǔn)值研究。E-mail: wangxueqiu@igge.cn

10.16539/j.ddgzyckx.2022.04.004