燕山期“I型”花岗岩有关成矿系列的内部结构

燕山期“I型”花岗岩有关成矿系列的内部结构,第1张

按照系统论的观点,成矿系列是一个系统,而一个系统是由诸要素构成的。作为成矿系列这个系统中的要素就是各种构造-岩石环境中形成的各个矿床成因类型。成矿系列的结构,系指各要素,也即各矿床类型、矿床类型组合(成矿亚系列)在时间、空间上的相互联系和相互作用方式。研究成矿系列的结构及其成矿系列间的相互关系,可以从理论上进一步阐明区域矿床分布规律(成矿规律)。

翟裕生、姚书振等(1996)研究了长江中下游燕山期“I型”花岗岩类有关的成矿系列的内部结构及其与沉积成矿系列、风化成矿系列的相互关系,发现有几种基本特性,即在成矿时间结构上具有时限性和阶段性,空间分布上具有共生性、过渡性、重叠性和分带性(见第四章,图4-14),在物质结构上具有矿质组合的多样性、继承性和矿量分布的互补性等,这在不同层次上均有所表现。

(一)时间结构上的时限性和阶段性

长江中下游区域成矿系列在时间分布上具有明显的时限性和阶段性,主要表现在:

(1)不同成矿系列形成的时间有显著的差别。沉积成矿系列各类矿床形成较早,时间跨度也较大,但主要形成于170Ma前的古生代和中生代早期。并且,规模较大的沉积矿床(层)和矿源层集中发育于中石炭世至二叠纪,如沉积黄铁矿矿床和菱铁矿矿床等。与I型花岗岩类有关的Fe、Cu、Au等成矿系列则主要形成于中生代,集中发育于170~90Ma。这一时期是燕山期构造—岩浆活动的高峰期,也是区域成矿的鼎盛时期,该区绝大部分矿床是这一作用的产物。风化成矿系列则形成于90Ma之后,特别是第三纪以来,它们是沉积成矿系列及内生成矿系列的矿床或矿化岩石长期风化作用的产物。

(2)燕山期与I型花岗岩类有关的成矿系列中,各成矿亚系列形成的时间有一定的差异。矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列形成较早,为170~130Ma;矽卡岩、矿浆-矽卡岩复合型Fe及Fe、Cu成矿亚系列形成稍晚,为160~120Ma;玢岩铁矿成矿亚系列形成最晚,为130~90Ma。3个亚系列在形成时间上又有一定的重叠,这一成矿的演化史,与区域构造、岩浆演化密切相关。从J3末到K1末(150~90Ma),本区的构造演化有断块加剧、深断裂及裂陷程度逐步增强的趋势,与此相应,岩浆来源的深度也逐渐增加,幔源物质所占比例增大,从而使成矿岩浆岩也由高碱富钾中酸性岩亚系列向富钠偏基中性岩亚系列演化,导致铁、铜等的成矿时间在总体上具有“铜(钼)及铜铁较早,铁较晚”的趋势。

(3)矿床和矿田形成具有多阶段性。对于多数金属矿床来说,基本上都经历了硅酸盐阶段、氧化物阶段、石英硫化物阶段或硫化物阶段、碳酸盐阶段等4个成矿阶段。各阶段的矿化程度不同,依矿床类型而异,铁矿床以氧化物阶段最重要,而对铜多金属矿床来说,则以石英硫化物阶段最为重要。

在一些复合型矿床中,成矿受较多因素控制,矿化时间较长,并可划分出若干期次,如气化热液期(包括上述4个阶段)、矿浆贯入期等。很多大型矿田(床)具有岩浆多期次侵入、多次成矿的特点,这就造成更为复杂的成矿历史。如铜录山、铁山、城门山、铜陵狮子山等的成岩成矿都是多期次的。

(二)空间分布(结构)上具有共生性、过渡性、重叠性和分带性

(1)共生性。指在一个成矿系列中,不同成因类型矿床(体)间的紧密共生关系。例如斑岩型铜矿与矽卡岩型铜矿的共生颇为多见,如铜山口、丰山洞等矿床。矿床类型间共生性的出现,是与矿质供应充足、成矿条件多样、成矿以后保存条件较好等因素有关。

(2)过渡性。指在一个成矿系列中,各端员矿床类型间的过渡,即出现在地质矿化特征上具有“亦此亦彼”性质的矿床类型。例如,安徽当涂的白象山铁矿床,就是介于玢岩型铁矿与矽卡岩型铁矿之间的过渡类型。再有,两亚系列之间的矿床类型的过渡,亦属此类。例如铜录山铜-铁矿床即兼有矽卡岩型铜矿和矽卡岩型铁矿的过渡性特征。过渡性的产生,或是由于地质-成矿作用在发展演化过程中由一种性质的作用转化为另一种性质的作用时,转化的时间持续较长;或是控矿条件具有“亦此亦彼”的性质;或是成矿介质具有连续演化的特征。前面介绍的矿浆-热液过渡性流体就是形成矿浆-热液过渡型铁矿的基本原因。

(3)重叠性。指在同一成矿系列中,形成时间上有先有后的不同矿床类型在同一空间出现,具有空间重叠关系。重叠性的产生根源在于成矿系统长期在同一成矿空间范围内演化,对于内生矿床来说,即矿化作用沿着同一构造-岩浆脉动中心多次反复地进行。例如,城门山矿床,早期花岗闪长斑岩侵位,形成矽卡岩型和斑岩型铜(铁)矿化,稍晚石英斑岩爆发就位,形成铜(铁)矿化,两者重叠,构成城门山铜矿的主体。此外,不同成矿系列之间,也可具有空间重叠关系。例如,铜官山等矿床中矽卡岩型矿体与层控含铜黄铁矿型矿体(沉积-改造型)就有叠加关系,也即与I型花岗岩有关的成矿系列与沉积成矿系列之间重叠的表现。再如铁帽型金矿(如马山、吴家金矿)的出现也是不同成矿系列(作用)重叠的表现。长江中下游复合型矿床大量出现,正是重叠性的充分表现。有时,在同一矿床中既有不同成矿系列之间的重叠,又有同一成矿系列不同类型矿体的重叠,形成多位一体的复合型矿床,以城门山矿床最为典型,这也是成矿继承性的表现。

(4)分带性。指同一成矿系列中,由于地质构造条件和成矿条件不同,矿床类型和矿种组合在空间分布上表现出差异性,主要表现在以下两个方面:

一是不同成矿亚系列分布在不同的构造单元中,构成不同的矿带(图5-5)。矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列分布于断块褶皱隆起区,沿北西西或东西向深断裂产出,形成5个以Cu为主的矿带,它们是大冶—九瑞Cu、Mo、Au矿带,月山—贵池Cu、Pb、Zn矿带,铜陵—沙滩角Cu、Au、S矿带,宁镇Cu、Pb、Zn、Fe、Mo矿带;滁县Cu、Fe矿带等。矽卡岩型、矿浆-矽卡岩复合型Fe及Fe、Cu成矿亚系列产于断块褶皱隆起区向断坳火山岩盆地过渡部位,并受北北东向深断裂控制,构成鄂城—灵乡Fe矿带。玢岩铁矿亚系列则形成于受北北东或北东向深断裂控制的火山岩盆地中及其边缘,成矿与富钠偏基的中性次火山岩密切相关,形成宁芜—繁昌、庐枞—安庆两个重要的Fe矿带。上述矿带也有一定的交叉和过渡,使区域矿化分带复杂化。根据初步研究,可分为3种情况;①铁矿带和铜矿带在平面上交接,为鄂城—灵乡铁矿带与大冶—九瑞铜矿带在大冶地区交接重叠呈“T”字型,产生出Fe-Cu-Au等过渡类型,如铜录山铁-铜矿床。②铁矿带和铜矿带呈“立体交接”。庐枞盆地铁矿带与铜陵矿带的交接可能同此种情况。盆地的上部即火山岩系中产出玢岩铁矿以及一些脉型Cu(Au)矿。但在盆地底盘岩层中即上侏罗统以下地层中,如在三叠系膏盐层中则有可能产出类似于月山矿田的矽卡岩型Cu-Fe矿床或Cu矿床,包括斑岩型Cu矿。如经进一步深部查探,确存在这种情况,则这种铁带、铜带的连接将是“立体交叉”(借用交通方面的词汇)。铁矿在上,铜-铁矿或铜矿在下。③铁带与铜带逐步过渡。宁芜矿带与宁镇矿带的交接可能属于此种情况。在宁芜矿带东北端有南京梅山铁矿,向东和北东则有蒋庙等基性岩中铁矿,向东则逐步变为斑岩型矿床为主,总体上呈渐变趋势,既非立体交叉,又不同于平面上叠接。详细情况还有待深入研究。

图5-5 长江中下游区铁、铜矿带分布图

二是同一成矿亚系列中各类型矿床空间分布的差异表现出的分带性。这种分带性往往是由于成矿构造—岩石环境或含矿岩体类型变化引起的,往往在矿带或矿田范围内有明显的表现。如宁芜—繁昌Fe矿带中的宁芜火山岩盆地中,可见到下列矿床自下而上依次出现(图5-4):①产于次火山岩体与前火山岩系断裂-接触带上的火山热液-接触交代过渡型Fe矿床;②产于次火山岩顶缘及内部冷缩裂隙带及角砾岩体中的玢岩型铁矿床;③产于突出岩瘤和岩钟顶缘钟状构造及塌陷角砾岩体中的矿浆贯入型及伟晶型铁矿床(体);④岩体外围岩层间裂隙和断裂裂隙控制的中低温热液型黄铁矿矿床(体)及石英镜铁矿矿床,有时有火山-沉积改造型铁矿床(体);⑤受火山口、破火山口及断裂裂隙控制的热液脉型铜(金)矿、铁矿床。在阳新—九瑞矿带的丰山—东雷湾Cu、Mo、Au矿田中,矿床类型空间上的分带性表现十分明显,从南东到北西依次出现矽卡岩型Cu、Fe矿床(东雷湾)、矽卡岩型-斑岩型Cu、Mo矿床(丰山洞)、矽卡岩型Au、Cu矿床(鸡笼山)。此外,铜陵狮子山矿田“五层楼”式矿化模式也是较典型的实例。

(三)物质结构上具有矿质组合多样性、继承性和矿量分布的互补性

(1)矿质组合的多样性。指同一成矿系列中,各类矿床成矿元素(形成工业富集的元素)组合具有多样性的特点。如矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列中,按照成矿金属元素组合可分为:Cu-Mo矿床(铜山口)、Cu-Fe-(Au)矿床(铜录山)、Cu-Mo-Fe矿床(城门山)、Cu矿床(武山)、Au-Cu矿床(鸡笼山、洋鸡山)等。矽卡岩型、矿浆-矽卡岩复合型成矿亚系列则可分为Fe矿床(张福山、程潮)、Fe-Cu(Au)矿床(铁山)等,它们Co的含量也较高。玢岩铁矿亚系列较简单,多为Fe或Fe-P矿床,矿石中V、Ti的含量较高。形成矿质组合多样性的原因是本区复杂的地质构造环境,可能与含矿岩浆的不同来源深度有关,也可能与基底地球化学背景的差异性有关。此外,同源岩浆分异演化、不同期次异地侵位成矿也是引起矿质组合差异性的原因,导致同一矿田内出现不同的元素组合的矿床。如铜录山矿田中,铜录山矿床为Cu-Fe矿床、鸡冠咀矿床为Au-Cu矿床,前者与燕山中期石英二长闪长玢岩有关,后者与燕山晚期正长闪长玢岩侵位有关。

(2)矿质组合的继承性。指同一个矿带内,不同时期形成的各类矿床系列的主成矿物质具有一致性;即成矿物质具有明显的继承性。如九瑞地区变质基底的富含Cu、Au的双桥山群,晚古生代形成海底热水沉积型含Cu、Au的层状硫化物矿(胚)层,燕山期形成斑岩-矽卡岩型Cu、Mo、Au矿床系列,新生代又形成具工业意义的以Au、Cu为主的风化矿床系列,而鄂东南灵乡到鄂城一带为贫Cu、Au相对富Fe的变质基底,晚古生代形成沉积型赤铁矿矿床,燕山期以产出矽卡岩型(广义)Fe矿为主。这种在长期成矿演化过程中,主成矿元素组合继承性的表现,反映出各地球化学区(省)自我演化的特点,不同地区的差异性则是壳幔物质组成不均一性的表现。

(3)矿量分布的互补性。指成矿物质在一个系列的各类矿床类型之间的数量分配关系及主要成矿元素间数量消长关系。已有的勘探结果表明,成矿物质在各有关矿床类型中具有“此多彼少”或“此少彼多”的关系,亦即成矿物质的分配在不同类型矿床之间是不均衡的。例如铜陵地区,矽卡岩型铜矿和层控铜矿的Cu储量占有主导地位,斑岩型和石英脉型等铜矿的储量,则属次要地位。而铜录山矿田Cu、Au储量主要集中在矽卡岩型矿床中,其他类型Cu、Au储量则很少。互补性的另一种表现是一个矿带内同一成矿系列成矿主元素数量之比是一常量,而在各矿床数量分配呈现此消彼长的关系。如九瑞—丰山洞地区,岩浆热液Cu、Au成矿系列的主成矿元素在几个主要矿田中的金属储量比很接近,城门山矿田的Cu(万吨)∶Au(吨)值为1∶039,武山矿田为1∶034,丰山矿田为1∶035,而整个矿带Cu∶Au为1∶035。反映出这些矿田成矿物质来源的一致性和成矿作用的相似性。但同一矿田中不同矿床主成矿元素金属储量所占的比例有很大差别,如丰山矿田中,丰山洞矿床Cu(万吨);Au(吨)为1∶033,鸡笼山矿床则为1∶1,即丰山洞铜占主导地位,而鸡笼山则金占的比例明显增大,铜相对较少,表现出明显的互补性,即铜与金储量的此消彼长的关系。

互补性体现了在同一成矿系列中各类矿床类型之间的物质结构关系,是具有普遍意义的一种现象。产生互补性的根本原因,在于一个成矿系列中的成矿物质都具有常量性质,由于围岩、地热梯度、运矿介质等条件有差异,同时内生成矿过程又是一个开放体系,从而造成成矿物质在各矿床类型,乃至各成矿阶段之间的分配是不均衡的(翟裕生等,1992)。

1、《法医秦明》是法医秦明所著的系列悬疑小说,先后由漓江出版社、湖南文艺出版社出版,现已出版万象卷六部,分别为《尸语者》《无声的证词》《第十一根手指》《清道夫》《幸存者》《偷窥者》,以及众生卷一部,《天谴者》。该系列已被改编成多部网络剧,分别为《法医秦明》、《法医秦明2:清道夫》、《法医秦明之幸存者》、《尸语者》。

2、秦明,1981年1月生于安徽省铜陵市,毕业于皖南医学院,现任安徽省公安厅物证鉴定管理处法医病理损伤检验科科长,副主任法医师。第四届安徽省法医学会秘书长。

该成矿系列主要形成于中生代板内变形阶段,为与燕山期构造-岩浆活动密切相关的内生Fe、Cu、Au等成矿系列。其矿床类型众多,具有下列共同特征:①燕山期中酸性到中基性岩浆活动持续演化的产物,矿床与I型花岗岩类岩体紧密伴生;②成矿物质主要来自岩浆,部分矿质由矿旁侵入岩体受碱质交代作用析出,还有部分矿质是由沉积或火山沉积矿源层活化转移而提供的;②成矿方式主要是气液充填交代,其次是矿浆贯入和矿浆-热液过渡性流体成矿,还有是沉积矿源层的岩浆-热液叠加改造。

具有上述共同特征的各类矿床,是在古生代沉积建造基础上,主要由燕山期的构造、岩浆、热流体作用形成的,可称为燕山期与“I型”花岗岩类有关的Fe、Cu、Au成矿系列。在这个成矿系列中,又根据成矿的构造-岩浆岩条件、围岩性质和矿石建造划分为3个成矿亚系列(表5-2)。

(一)矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au、S成矿亚系列

该成矿亚系列分布于褶皱隆起区,矿化带主要受北西西和近东西向深断裂控制,含矿岩体受断裂及褶皱构造的联合控制。含矿侵入体为富碱、高钾的中酸性岩亚系列,以花岗闪长(斑)岩、石英闪长岩、石英正长闪长(玢)岩为主,多为复式岩体。以气液充填交代成矿为主。规模较大的中深成侵入体与碳酸盐岩接触带上,常形成矽卡岩型矿床〔如铜录山等铜(金)矿床〕。与浅成小岩体有关的矿床类型具有多样性,当围岩为硅铝质岩石时,形成斑岩型矿床;当围岩为碳酸盐岩时,则形成斑岩-矽卡岩复合型矿床(如铜山口铜矿);有时出现隐爆角砾岩筒型(如洋鸡山金矿)或热液脉状矿床;在条件有利时,则形成多位一体的复合型矿床(如城门山Cu、Mo、Au矿床)。该成矿亚系列主要产于阳新—九瑞地区和铜陵地区。

这个亚系列矿床中矿体的产出均受侵入接触构造体系的控制,主要构造要素有:①接触带(特别是多期次侵入接触带)构造和断裂复合接触带构造最有利于成矿;②大理岩捕虏体;③层间破碎带和层间虚脱,特别是叠加褶皱处的不同岩性界面附近(如C2/D、P1/C、P2/P1、T1/P2、之间)常出现有利于成矿的层间破碎带和层间虚脱;④岩体冷缩裂隙;⑤流体热动力构造,包括含矿热流体强大内压力作用于岩石产生的裂隙构造和气体爆发作用形成的角砾岩体构造及其伴生的断裂裂隙;⑥变形生成的裂隙。其中⑤仅在斑岩和斑岩-矽卡岩复合型矿床中出现。由于不同类型中构造发育特点不同和各矿床构造组合差异,本区矿化分布出现多种组合样式。

表5-2 长江中下游与I型花岗岩有关的成矿亚系列

斑岩型矿床形成深度较浅,流体热动力产生的网状裂隙和角砾岩体构造是主要的构造类型,矿体呈透镜状、板状及筒状,如洋鸡山金矿和铜录山铜(金)矿。

断裂-接触带构造、捕虏体构造对生成于中深成岩体接触带附近的矽卡岩型矿床最为重要,此外,靠近岩体的不同岩性界面附近的层间裂碎带和虚脱构造也具有重要意义。矿体产出有的“一带多体”,即沿接触带和捕虏体有多个矿体产出,如安庆月山铜(铁)矿床、铜录山铜铁矿床和铜官山铜矿床,矿体的形态产状则随接触带和大理岩捕虏体的形态产状而变。有的以层间构造控矿为主,呈现“多层楼”结构,如狮子山矿田深部直到冬瓜山矿床。

斑岩-矽卡岩型复合矿床形成深度也较浅,但由于有易被交代的围岩,所以其控矿构造最复杂,包括前述的6种主要构造均有矿体产出。常为“多位一体”,如受流体热动力裂隙和冷缩裂隙控制的斑岩型矿体,角砾岩筒中的矿体,接触带控制的环状矽卡岩型矿体及受断裂裂隙构造控制的大脉状矿体〔如铜山口、丰三洞铜(钼)矿床〕。

根据上述认识,绘出本区以Cu、Mo、Au为主的成矿亚系列模式图(图5-2),以反映它们空间分布及成矿控制因素。

图5-2 长江中下游矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列模式图

(二)矽卡岩型及矿浆-矽卡岩复合型Fe及Fe、Cu、Au成矿亚系列

这一成矿亚系列主要分布于隆起区与坳陷区的过渡部位,矿化带受北北东向深断裂控制,含矿岩体和矿床常呈串珠状展布。含矿侵入岩为富碱高钠的中-中酸性岩,以闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩为主,多构成规模较大的中深成复式岩体。围岩以下、中三叠纪的含膏碳酸盐岩为主。这个亚系列的成矿作用比较复杂,有气液充填交代成矿和矿浆及矿浆-热液过渡性流体成矿等,形成多种类型的矿床,如接触交代型(矽卡岩型)、矿浆贯入型、矿浆-热液过渡型和热液充填交代型等。

该成矿亚系列的矿床主要受中深-中浅成侵入-接触构造体系的控制,这一侵入-接触构造体系与斑岩-矽卡岩型Cu、Mo、Au、S矿床及玢岩Fe矿床有所不同,因岩体规模大形成深度也较大,所以围岩热动力变质作用强烈,不出现隐爆角砾岩体,岩体内裂隙化强度也较小。该类矿床最重要的控矿构造主要有:①断裂-接触带构造;②多期次侵入接触带构造(热动力变质作用强,有断裂复合);②岩性圈闭接触带构造,④叠加褶皱接触带;⑤断裂构造等。以鄂东南为例,不同类型矿床的构造-矿化特征及其空间分布如图5-3所示。

在岩体侧翼陡立的断裂-接触带(3b)上,易形成矿浆贯入式和矿浆-热液过渡型铁矿,矿体(群)规模大,产状较陡,如金山店铁矿。多期次侵入接触带(3a)利于形成矿浆型(如程潮铁矿)和矿浆-接触交代复合型矿床(如铁山),这种多期次成矿叠加形成的矿床规模常较大。岩体内的断裂构造(1a)是矿浆贯入式矿体产出的有利部位,但矿体规模一般较小(如小包山),内接触带的大理岩捕虏体(岩性圈闭构造)(1b),是接触交代型矿床(体)产出的有利部位。岩体顶缘及侧翼叠加褶皱接触带(2b)则形成接触交代型矿床(如灵乡广山);岩体顶缘的矿浆-热液过渡型矿床受断裂与接触带或大理岩残留体(捕虏体)的联合控制(2a,如脑窖铁矿)。在矽卡岩型和矿浆贯入型矿床的有利层位及断裂构造中,有热液充填交代型矿床(4b)分布。有时岩体周围还有沉积改造型矿体(层)产出(4a)。总的显示出一定的构造-矿化分带性,但由于各岩体岩浆活动、岩体形态产状、成矿期构造发育特点及剥蚀程度不同,围绕一个岩体,上述构造矿化类型不一定都出现,常以某两种或3种矿化为主。

图5-3 鄂东地区矽卡岩型及矿浆-矽卡岩复合型铁矿亚系列构造矿化模式图

这个成矿亚系列的矿床,主要产于鄂东南和安庆月山地区。

(三)玢岩Fe(S、P)矿成矿亚系列

玢岩Fe矿成矿亚系列产于宁芜、庐枞等中生代继承式断陷火山岩盆地中,成矿与主喷发旋回晚(末)期的富钠偏基的中性次火山岩密切相关,围岩以陆相火山岩为主。该亚系列的成矿作用比较复杂、类型较多,根据成矿流体的性质和成矿方式,可将该亚系列矿床分为5个成因亚类:①次火山气液交代-充填型(狭义的玢岩铁矿);②矿浆贯入型;②伟晶型;④次火山气液-接触交代过渡型;⑤热液脉型等铁(磷)矿床,以及与其伴生的黄铁矿矿床(体)。此外,在火山活动晚期,还生成与碱性次火山岩密切相关的Cu与Cu、Au矿床。

这个亚系列矿床的产出,受次火山侵入接触构造体系的控制。由于岩体侵位于浅成到近地表的环境中,岩体冷凝收缩及气体隐蔽爆发、塌陷等作用十分强烈,形成了较独特的次火山侵入接触构造体系,主要控矿构造类型有:

(1)原生裂隙构造:包括边缘冷缩裂隙和钟状构造;

(2)角砾岩体构造:包括顶部塌陷角砾岩、隐爆角砾岩和断层角砾岩;

(3)接触-断裂接触带;

(4)层间裂隙带;

(5)断裂裂隙构造。

构造与矿化的关系如图5-4所示。

图5-4 玢岩铁矿成矿亚系列构造-矿化模式图

矿浆贯入型及伟晶型矿床(体)受岩瘤顶部的钟状断裂裂隙及塌陷角砾岩带控制,如大东山、凹山顶部矿体、梅山主矿体。

次火山气液交代-充填型矿床(体)主要产在次火山岩穹隆顶部的边缘冷缩裂隙带中(如陶村),部分受隐爆角砾岩体控制(如凹山下部矿、吉山等)。

在岩体与火山岩的断裂接触带上,形成以接触交代为主的铁矿床(体)(如梅子山)。若岩体内玢岩型矿化发育则形成玢岩-接触交代复合型矿床(如南山)。

岩体外围火山岩中的层间裂隙带和断裂裂隙是中低温热液充填交代型的黄铁矿矿体、石英-镜铁矿脉(体)产出的有利构造部位(向山、龙虎山等)。

次火山气液-接触交代型矿床,主要受次火山岩体与前火山岩系之间的断裂-接触带和层间裂隙构造的联合控制(凤凰山、白象山等)。

在一些大型岩瘤凸起部位,成矿作用多期次叠加,形成复合型铁矿床,如玢岩-伟晶-矿浆贯入复合型(如凹山),玢岩-矿浆复合型(如梅山)等。

在一些矿田内,往往以含矿辉长闪玢岩次火山岩体为中心,出现一套从岩浆晚期矿化开始,经伟晶-高温气液矿化,直到中低温热被矿化所形成的一系列铁(磷)矿床(体),以及与其伴生的黄铁矿矿床(体)(如宁芜中段马鞍山矿田)。

秦明,男,1981年1月10日出生,安徽省铜陵市人,毕业于皖南医学院,著有法医秦明系列小说,该系列包括:《尸语者》《无声的证词》《第十一根手指》《清道夫》《幸存者》《偷窥者》   以及《天谴者》《遗忘者》  。还有新系列小说守夜者系列《守夜者:罪案终结者的觉醒》 《守夜者2:黑暗潜能》  《守夜者3:生死盲点》; 以及科普书系列小说《逝者证言——跟着法医去探案》

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(一)大陆边缘活动带与陆相中酸性—酸性火山-侵入岩有关的铅、锌、金、银、萤石、叶蜡石、明矾石、(铁、铜、钨、锡、铌、钽、硫铁矿、高岭土)矿床成矿系列类型(类型1)

本成矿系列类型形成于中生代大陆边缘活动带,成矿作用与印支-燕山期壳源及壳幔混源陆相中酸性—酸性火山-侵入岩有关,包括11个成矿系列。在空间上,主要分布于华南成矿省的浙闽粤锡铅锌叶蜡石成矿带及浙赣钨锡萤石成矿带、粤闽钨锡多金属成矿带,属环太平洋大陆边缘成矿体系西部的东亚陆缘火山-深成岩带的重要组成部分;其次是西藏成矿省冈底斯铬铁白云母成矿带和川滇成矿省松潘—甘孜金银白云母成矿带。

该成矿系列类型在印支—燕山早期发育于华南成矿省及川滇成矿省。闽西北后加里东隆起区产有与印支期伟晶岩有关的南平式铌钽矿床、与燕山早期似斑状黑云母二长花岗岩及其接触带的行洛坑式斑岩-矽卡岩型钨多金属矿床和与侏罗—白垩系火山-沉积岩及燕山期花岗斑岩有关的屏峰式热液型铅锌矿床和南山下式热液型萤石矿床。在闽粤海西-印支期坳陷区与闽东南陆缘火山断陷带的邻接地带,燕山早期黑云母花岗岩及(黑云母)钾长花岗岩外接触带的石炭—二叠系碳酸盐岩及三叠系碎屑岩中产有层控矽卡岩型铁矿床(马坑式、潘田式)及热液脉型铅锌矿床(龙凤场式、钟魏式)。甘孜—理塘岛弧带晚三叠世英安-流纹质火山碎屑岩及沉积砂泥质岩中产有与构造变形及蚀变作用有关的呷村式和夏塞式蚀变岩型银多金属矿床以及嘎拉—丘洛式蚀变岩型金矿床。丹巴—康定地区印支期花岗岩及其外接触带产有甲基卡式伟晶岩型锂铍矿床和哈若山式水晶矿床,在远接触带的古生界浅变质岩中产有丹巴式白云母矿床。

燕山中晚期是该成矿系列类型形成的高峰期,广泛发育于华南成矿省的东南沿海地区。矿床类型以火山岩型、矽卡岩型及热液型为主,主要矿产有铁、铅锌、金、银、萤石、叶蜡石、明矾石矿床等。浙闽沿海地区含矿火山岩系为上侏罗统磨石山群流纹质-英安质凝灰岩、熔结凝灰岩及凝灰质粉砂岩和下白垩统永康群沉凝灰岩、凝灰质粉砂质泥岩及砂砾岩。以萤石和金银为主的火山岩型及热液型矿床分布于浙东南隆起区丽水—宁波隆起带,在火山通道的隐爆角砾岩筒及其外侧的磨石山群火山岩或古元古界八都群变质岩中产有主要受蚀变构造带控制的治岭头式金矿床,在与火山机构一定距离的磨石山群火山岩中产有武义式萤石矿床、梁岙式叶蜡石矿床及峰洞岩式高岭土矿床,在燕山中晚期中酸性次火山岩及浅成侵入岩与围岩的内外接触带产有金田寺式银矿床及八都式萤石矿床。以铅锌和叶蜡石明矾石为主的火山岩型及热液型矿床则分布于温州—临海坳陷带及闽东火山断坳带,五部式铅锌矿床严格受北北西向及南北向断裂破碎带控制并与燕山晚期霏细斑岩关系密切,在上侏罗统磨石山群及下白垩统永康群火山-沉积岩中产有山口—峨嵋式叶蜡石矿床与仙岩—矾山式明矾石矿床。

该成矿系列类型在燕山晚期形成的矿床数量不多、分布较零散。华南成矿省产有与燕山晚期英安玢岩、花岗斑岩、石英斑岩等次火山岩或超浅成侵入岩有关的莲花山式钨矿床、紫金山式铜金矿床、西岭式锡矿床、石坪川式及赤路式钼矿床等,矿床类型以斑岩型、石英脉型、云英岩型及热液型为主。川滇成矿省产有与燕山晚期花岗岩及上三叠统图姆沟组灰岩有关的措莫隆式矽卡岩型锡矿床。西藏成矿省产有与燕山晚期—喜马拉雅早期花岗岩类有关的那明托式伟晶岩-热液型白云母(萤石石棉)矿床和拉萨式矽卡岩-热液型铁矿床。

(二)大陆构造岩浆带与壳源花岗岩类有关的钨、锡、钼、铅、锌、铌、钽(铜、铋、金、银、汞、萤石、水晶、硫铁矿、膨润土、重晶石)矿床成矿系列类型(类型2)

本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与印支-燕山期壳源花岗岩类有关,包括20个成矿系列。在空间上广泛分布于华南成矿省以及华北成矿省苏鲁金重晶石成矿带和川滇成矿省三江石膏锡铁成矿带。

印支期主要形成伟晶岩型铌钽矿床和蚀变岩型金矿床。云开后加里东隆起区东部,加里东-海西期混合花岗岩顶部或突出部及其外接触带变质岩中产有横山式铌钽矿床;海南西部的抱板隆起区中南部,长城系或奥陶系变质岩和志留系浅变质岩中分别产有二甲式和抱伦式金矿床。成矿作用主要与印支期变质及混合岩化作用和动力变质作用有关。

燕山早期,该成矿系列类型集中分布于湘赣桂粤相邻地区。矿床类型以矽卡岩型、石英脉型、热液型为主,主要矿产包括钨、锡、钼、铜、铅锌等。与钨锡矿床有关的花岗岩岩石类型主要是黑云母花岗岩及斑状黑云母花岗岩、黑云母钾长花岗岩、白云母碱长花岗岩等,岩体同位素年龄为212~136Ma、初始锶比值为07130~07880,成矿年龄为1679~1392Ma。与多金属矿床有关的花岗岩岩石类型主要是花岗斑岩、花岗闪长斑岩及次英安斑岩、斑状(黑云母)花岗岩等,岩体同位素年龄为239~134Ma、初始锶比值为07139~07221,成矿年龄为1687~1363Ma。

燕山中晚期,该成矿系列类型发育于华北成矿省苏鲁成矿带和华南成矿省的湘桂、浙赣、粤闽成矿带。矿床类型以石英脉型、蚀变岩型、热液型为主,主要矿产包括金、铌钽等。胶东北部地区产有著名的玲珑式和焦家式金矿,与成矿关系密切的玲珑、郭家岭、昆嵛山等花岗岩均属壳源重熔型钙碱性系列岩石,岩体同位素年龄主要为1770~1348Ma、初始锶比值为07081~07140,金矿成矿年龄分别为150~719Ma。湘南、武功山、粤东南地区产有与钠长石花岗岩、锂云母碱长花岗岩、黄玉霏细斑岩(香花岭岩)及(斑状)黑云母花岗岩等有关的铌钽矿床(雅山式、博罗式、香花岭—尖峰岭式),岩体同位素年龄为136~113Ma、初始锶比值为07093。

燕山晚期形成矽卡岩型-热液型锡多金属矿床,主要分布于华南成矿省西部及川滇成矿省西南部,以个旧式锡矿、大厂式锡矿、小龙河式锡矿为代表。与成矿有关的花岗岩类主要是花岗斑岩、斑状黑云母花岗岩及黑云母碱长花岗岩等,其同位素年龄为1400~66Ma、初始锶比值为07130~07259,大厂蚀变岩年龄为117~1048Ma、小龙河云英岩锡矿石年龄为70Ma。

(三)大陆构造岩浆带与壳幔混源花岗岩类有关的金、钼、钨、铜、铅、锌(锡、锂、铍、铌、钽、水晶、硫铁矿)矿床成矿系列类型(类型3)

本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与燕山早期及印支期壳幔混源花岗岩类有关,包括6个矿床成矿系列。在空间上,主要分布于华北成矿省的北部和西南部,其次见于东秦岭及幕阜山、北山地区。

该成矿系列类型主要包括石英脉型及蚀变岩型金矿床和斑岩型-矽卡岩型钼钨矿床两个矿床自然组合。华北地台北缘和西南缘以石英脉型为主的金矿床产于燕山早期花岗岩及其围岩(太古宇迁西群或太华群斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩)中,以金厂峪式金矿、峪耳崖式金矿、文峪式金矿等代表,花岗岩初始锶比值为07052~07080,含金石英脉及含金蚀变岩年龄为197~1359Ma。华北地台西南缘及幕阜山地区产于与燕山早期花岗斑岩、斑状花岗岩及花岗闪长斑岩等有关的斑岩型-矽卡岩型钼钨矿床(金堆城式、栾川式、阳储岭式),花岗岩初始锶比值为07069~07115。

此外,在东秦岭地区尚发育有与燕山早期花岗(闪长)斑岩或钾长花岗(斑)岩及爆破角砾岩有关的秋树湾式铜钼矿床和蒲塘式金矿床;在北山地区发育有与印支-燕山期钾长花岗岩等有关的南金山—金窝子式金矿床和辉铜山-花牛山式铜多金属矿床。

(四)大陆构造岩浆带与壳幔混源中—酸性火山-侵入岩有关的铁、铜、钼、金、银、铅、锌、硫铁矿、(钨、锡、锑、萤石、膨润土、沸石、珍珠岩、磷)矿床成矿系列类型(类型4)

本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与印支-燕山期壳幔混源中—酸性火山-侵入岩有关,包括22个矿床成矿系列。在空间上,广泛分布于我国东部滨太平洋成矿域,横跨东北成矿省、华北成矿省、秦岭成矿省和扬子成矿省。

东北成矿省在燕山早期及印支期主要形成与黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩及(斜长)花岗斑岩等有关的矽卡岩型铁铜多金属矿床(朝不楞式、黄岗式、小营子式、弓棚子式、天宝山式),岩体同位素年龄为254~140Ma、初始锶比值为07028~07070。燕山中晚期主要形成斑岩型铜钼矿床(八大关式、乌奴格吐山式、大黑山式、小西南岔式)和火山岩型铅锌银矿床(甲乌拉—额仁陶勒盖式、孟恩陶勒盖式、山门式),前者与花岗闪长斑岩、花岗斑岩等有关,岩体同位素年龄为1883~1072Ma、初始锶比值为07050~07080;后者与上侏罗统—下白垩统火山岩和石英(二长)斑岩、流纹斑岩等有关。

华北成矿省在印支—燕山期形成与花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩等及上侏罗-下白垩统有关的热液型及斑岩-矽卡岩型铜银多金属矿床(蔡家营式、小扣花营式、华铜—黄柏峪式),燕山晚期形成斑岩-矽卡岩型钼铜矿床(撒岱沟式、小寺沟—寿王坟式、大庄科式、杨家杖子式、蓝家沟式、大湾—刁泉式)和蚀变岩-石英脉型金矿床(金厂沟梁式、排山楼式、五龙-猫岭式),花岗岩类初始锶比值为07052~07156。

秦岭成矿省在桐柏地区发育与燕山期中—酸性火山-侵入岩有关的钼、金、银、萤石、膨润土、(沸石、珍珠岩)矿床成矿系列,燕山晚期花岗(斑)岩、黑云母二长花岗岩及其围岩中产有斑岩型钼矿床(母山式)、热液型金矿床(老湾式)和萤石矿床(尖山式),在白垩系中酸性火山岩中产有银多金属矿床(皇城山式)和膨润土沸石珍珠岩矿床(上天梯—刘家冲式)。

在扬子成矿省的长江中下游铁铜硫成矿带,西部的鄂东南地区产有与黑云母辉石闪长岩、石英闪长岩、石英正长闪长玢岩等有关的矽卡岩型铁铜矿床(大冶式、铜绿山式),岩体同位素年龄为157~113Ma、初始锶比值为07068~07078,铁矿石、含铜磁铁矿矿石年龄为151~112Ma。中部的九瑞和铜陵地区产有与花岗闪长斑岩及石英(二长)闪长岩等有关的矽卡岩-斑岩型铜硫矿床(封山洞式、城门山式、铜官山—狮子山式),岩体同位素年龄为155~1002Ma、初始锶比值为07067~07095,含铜矽卡岩年龄为1347Ma。在东部的宁芜地区,一组与燕山晚期辉石闪长玢岩、石英闪长岩、下白垩统火山岩及前火山岩系沉积岩有关的火山岩型及热液型铁矿床(冶山—韦岗式、梅山式、姑山—白象山式)有规律产出,铁矿石年龄为1052~893Ma。而在赣东北地区则发育有与燕山早期花岗闪长斑岩有关的斑岩型铜矿床(德兴式)和与英安斑岩及隐爆角砾岩有关的火山岩型多金属矿床(银山式)。

(五)大陆构造岩浆带与碱性、偏碱性岩浆活动有关的金、锂、铍、铌、钽(宝石、白云母)矿床成矿系列类型(类型5)

本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用主要与印支-燕山期碱性、偏碱性岩浆活动有关,包括5个矿床成矿系列。在空间上,分布于阿尔泰造山带、大兴安岭晚古生代褶皱带中南段、华北地台北缘西部及中秦岭褶皱带。

阿尔泰造山带中部在海西和印支—燕山期黑云母花岗(斑)岩、(混合)花岗岩及其外接触带古—中元古界变质岩中产有一系列重要的伟晶岩型及热液型稀有金属矿床(喀拉苏式、可可托海式、阿斯喀尔特式、阿祖拜-库拉盖式)。

大兴安岭晚古生代褶皱带中南段产有与燕山晚期钠闪石花岗岩有关的巴尔哲式稀有稀土金属矿床,岩体初始锶比值为07071。

华北地台北缘西部产有与海西-印支期碱性花岗岩有关的蚀变岩-石英脉型及热液型金矿床(乌拉山式、东坪式及小营盘式),水泉沟碱长正长岩的同位素年龄为3274~1607Ma、锶初始比值为07059,属幔壳混源的碱性岩类,含金蚀变岩和石英脉年龄为2392~1391Ma。

中秦岭褶皱带中部发育与燕山期深源(碱性)岩浆活动有关的蚀变岩-热液型金矿床(双王-马鞍桥式),金矿石(含金角砾岩)年龄为1831~1101Ma。

(六)大陆构造岩浆带与壳幔混源中基性侵入岩有关的铁(钴、镍、铜、硫)矿床成矿系列类型(类型6)

本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与燕山早期壳幔混源中基性侵入岩有关,包括5个矿床成矿系列。在空间上,集中分布于华北地台中部,以著名的邯邢式铁矿为代表。

铁矿产于燕山早期闪长岩及闪长玢岩、斑状闪长岩与中奥陶统马家沟组及峰峰组(或下奥陶统萧县组、中石炭统本溪组)灰岩、白云质灰岩的接触带,岩体同位素年龄为170~826Ma、初始锶比值为07051。中关铁矿金云绿泥矽卡岩的 K-Ar法年龄为122Ma。

(七)板块缝合带与超基性岩有关的铬(铂、金、蛇纹岩)矿床成矿系列类型(类型7)

本成矿系列类型形成于中生代板块(陆-陆)缝合带,成矿作用与燕山晚期及喜马拉雅早期超基性岩有关,仅有两个矿床成矿系列。在空间上仅分布于西藏成矿省,沿怒江、雅鲁藏布江两个板块缝合带产出。

本成矿系列类型主要包括罗布莎式、东巧式铬矿床,在成因上与洋壳蛇绿岩或蛇绿-混杂岩密切相关。铬矿主要产于燕山期或燕山晚期—喜马拉雅早期斜辉辉橄岩及纯橄岩中,矿体呈豆荚状、似脉状、透镜状,共(伴)生铂、钯、锇、镍、金、金刚石等有益组分,含矿岩石蛇纹石化强烈,局部形成蛇纹岩,以及热液蚀变玉石,构成一组有成因联系的矿床组合。

研究区不同时代的火成岩具有不同的分布格局,总体来讲印支期和燕山早期的火山岩和花岗岩主要分布在研究区西南部的粤西、闽西南、赣南和桂东地区,燕山晚期的火山-侵入杂岩则主要集中分布在浙闽粤沿海和长江中、下游地区。这一时空分布的总体特征,对建立本区岩浆作用的动力学模型是十分有意义的,这一方面反映了区域构造环境和应力场性质随时空的演变及其所形成的岩浆作用产物的差异,同时也指示不同构造-岩浆-成矿区在垂向和横向上壳幔结构和化学组成方面的不均一性。

1三叠纪火山岩

区内三叠纪火山岩主要为英安质和低硅流纹质,仅在火山活动初期局部地区有极少量的玄武岩出露(图4-3a)。其中酸性火山岩相对富K2O,主要为高钾英安岩和高钾流纹岩,(Al2O3)/(Na2O+K2O+CaO)(分子数比)值除个别样品略小于1外,绝大多数大于104,最高达135,峰值主要介于105~102之间,属铝过饱和系列。N(K)/N(K+Na)(原子数比)值多数大于05,峰值介于053~058之间。酸性火山岩的这些岩石化学特征均与大致同时形成、空间上具密切联系的大容口-十万大山S型花岗岩带的特征相类似,表明它们之间具成因联系。

微量元素地球化学特征上,这套岩石相对富Rb、Zr、Th、Sc等而贫Sr、Ba、U。稀土元素丰度普遍较高,w(∑REE)=(258~475)×10-6,轻、重稀土元素的分馏程度很小,LREE/HREE=20~357。负铕异常较大,δEu=034~057。球粒陨石标准化曲线较平缓。

2早侏罗世火山岩

区内早侏罗世火山岩为一套双峰式岩石组合,硅碱图上基性端员和酸性端员均处于亚碱性区域,岩石类型包括玄武岩、玄武安山岩、流纹岩及少量的粗面玄武岩和粗面安山岩。与区内早白垩世出现的双峰式火山岩相比,其碱度总的来说相对较弱,尤其是基性端员更是如此(比较图4-3b与图4-3a)。在AFM图解上,基性端员出现明显的富铁趋势,属典型的拉斑系列岩石。在SiO2-K2O关系图上,基性端员大多处于中钾范围内,少数具高钾的特征,仅赣南地区的个别样品因其很高的K2O含量而处于钾玄岩系列范围内。

该双峰式火山岩的基性端员在岩石化学上的最大特征是富Ti贫Al,其TiO2含量一般高于同类岩石约1%,而Al2O3含量则低于同类岩石约3%。同样,酸性端员与同类岩石相比也相对贫Al2O3。微量元素地球化学特征表现为富Co、Ni、Cr、Sc、W、Sn、Zn、Zr、Nb等元素而贫Rb、Sr、Ba、U等地壳(尤其是上地壳)中丰度较高的元素。

稀土元素特征上,基性端员和酸性端员间具显著差异,前者轻、重稀土元素的分馏程度较弱,不具Eu异常或呈弱的正异常;后者轻、重稀土元素的分馏程度较强,并出现明显的负Eu异常。

图4-3 区内三叠纪、早侏罗世火山岩TAS分类图

3中侏罗世侵入岩

研究区该期出露的侵入岩主要岩石类型为二长花岗岩、黑云母花岗岩和钾长花岗岩,少量石英二长岩和二云母花岗岩(图4-4)。岩石钙碱指数为5803,里特曼指数为202~277,碱度率(AR)为171~331。在K2O-SiO2关系图上,具高钾钙碱性系列的特征。

图4-4 区内中生代侵入岩的QAP图解

黑点为粤北、赣南地区;圆圈为闽西地区

2—钾(碱)长花岗岩;3a—花岗岩;3b—二长花岗岩;4—花岗闪长岩;5—英云闪长岩;6—碱长石英正长岩;7′—石英正长岩;8′—石英二长岩;9′—石英二长闪长岩;10′—石英闪长岩;9—二长闪长岩;10—闪长岩

在碱指数(K/(Na+K))-钙指数(C/A′CF,A′=Al-Na-K,C=Ca,F=Mg+Fe2+)图中,该期花岗岩类以富K贫Ca为特点,与晚侏罗世和白垩纪侵入岩类相比,其成分区间明显偏向Ⅱ象限。在氧化指数(Q=w(Fe3+)/w(Fe3++Fe2+))-C/A′CF图中,该期花岗岩类投点大都位于Q=035界线以下,表明相对还原的成岩环境。

微量元素以富Rb、Nb、K、Ta等元素,贫Sr、Ba、Cr、Ni、Co、V等元素为特征,稀土元素总量高,轻重稀土元素分馏程度低(22~56),强负铕异常(δEu=010~032,图4-5)。岩石地球化学特征表明该期侵入岩为典型的S型花岗岩类。

图4-5 中侏罗世侵入岩的微量元素模式图

4晚侏罗世火山-侵入杂岩

该期岩浆活动的产物构成了东南沿海和长江中下游中生代火山-侵入杂岩带的主体。在华夏陆块,火山产物以英安质和流纹质占绝对优势,只有少量(约5%)的安山岩及其相应成分的侵入岩,出露局限,SiO2含量频率的峰为73%,具酸性众数特征。这套火山岩化学上的最大特征是高硅富钾,在K2O与SiO2关系图上大多处于高钾区域,为高钾英安岩和高钾流纹岩组合(图4-6)。

图4-6 华夏陆块内火山岩的K2O-SiO2图解(据Peccerillo等,1976)

1—晚侏罗世火山岩;2—白垩纪火山岩

Ⅰ—岛弧拉斑玄武岩系列;Ⅱ—钙碱性系列;Ⅲ—高钾钙碱性系列;Ⅳ—橄榄安粗岩系列

空间上火山岩中SiO2、K2O、Na2O、CaO等氧化物含量的变化具一定的规律性,趋势面分析结果显示其等值线基本上平行于海岸线分布,总体自沿海向内侧,SiO2、K2O含量逐渐增高而CaO、Na2O逐渐降低(谢芳贵等,1990)。与这套酸性岩组合的高硅富钾特征相对应,岩石中普遍富Rb、Ta、Th、Ba等不相容元素,而相对贫Ti、V、Cr、Co、Ni等过渡元素及Zr、Hf、Nb、Y等,在Rb-Y+Nb和Nb-Y的构造环境判别图解(图4-7)中,投影点位于板内和火山弧、同碰撞环境的交界处,而显示出地球化学的不确定性,更多反映的是源岩的性质,而不是作用其上的构造过程。岩石中稀土元素丰度较高(平均为280×10-6),轻、重稀土元素的分馏程度较强(LREE/HREE平均为109),球粒陨石标准化曲线呈强的右倾型,负Eu异常中等(图4-8)。

图4-7 浙闽粤滨海区火成岩的微量元素判别图解(据Pearce,1984)

VA—火山弧;SYN-COL—同碰撞;WP—板内;OR—洋脊

1—晚侏罗世火成岩,其分布区用实线表示;2—早白垩世火成岩,其分布区用虚线表示

图4-8 浙闽滨海区晚侏罗世火山岩稀土元素球粒陨石标准化曲线

1—流纹岩类;2—碱性流纹岩类;3—英安流纹岩类;4—英安岩类;5—安山岩类;6—粗安岩类;7—粗面岩类

空间上微量元素和稀土元素丰度及其特征值的变化亦具一定规律性,在SiO2含量大致相等的岩石中,浙闽沿海地区相对贫Rb(平均189×10-6)、富Sr(平均192×10-6)、Ba(平均746×10-6),Rb/Sr值(平均098)和K/Sr值(平均455)较低,而相对靠内陆侧的武夷区火山岩则相对富Rb(平均217×10-6)、贫Sr(平均137×10-6)、Ba(467×10-6),w(Rb)/w(Sr)值(平均158)和w(K)/w(Sr)值(平均824)较高。过渡元素Co、Ni、Cr的丰度普遍较低,但其在浙闽沿海地区火山岩中的含量明显高于靠内陆的地区。稀土元素丰度以及轻、重稀土元素分馏程度总体较高,但浙闽沿海区火山岩的ΣREE(平均227×10-6)相对偏低,LREE/HREE值(平均为111)和w(La)/w(Yb)值(平均为167)相对较小,而武夷区火山岩的∑REE值(平均为319×10-6)相对较高,LREE/HREE值(平均为129)和w(La)/w(Yb)值(平均为201)较大。

在扬子陆块该时期岩浆作用以侵入作用为主。在中下扬子区(A及B区),侵入岩的主要岩石类型有闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩、花岗闪长岩,二长花岗岩和花岗岩较少(图4-4)。其代表性岩体如月山、总铺、铜官山、金口岭、天鹅抱蛋山等。在南扬子区侵入岩主要岩石类型为花岗闪长岩、二长花岗岩和花岗岩(图4-4),其代表性岩体如青阳-九华山岩体、太平-黄山岩体、旌德-黟县岩体等。在AFM图中这些岩石总体显示为钙碱性演化趋势。在K2O-SiO2图中(图4-9),中下扬子区的侵入岩类大部分投影点位于高钾钙碱性岩系区内,有一部分投影点位于橄榄安粗岩系区内,总体上属于高钾富碱钙碱性岩系,南扬子区侵入岩的碱度低于中下扬子的闪长岩类,但在K2O-SiO2图上(图4-9)仍投入高钾钙碱性岩系区内,与典型的岛弧型钙碱系列岩石富钠的特点相比具有很大差别,表明形成的地质环境更多地具有大陆地壳富钾的特征。

图4-9 扬子陆块中生代钙碱性岩系侵入岩的K2O-SiO2图(据Peccerillo等,1978)

(a)中下扬子区高钾富碱;(b)南扬子区高钾钙碱性岩系。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为岩石系列,同图4-6

中下扬子区侵入岩的Rb含量低(38×10-6~249×10-6),Sr、Ba含量高(Sr,92×10-6~1668×10-6,Ba,172×10-6~2692×10-6),具有低Rb高Sr地幔岩浆特点。铜陵地区侵入岩Sr的丰度大都为1000×10-6,因此不可能是地壳岩石深熔的产物,其原始岩浆只能是大陆幔源富碱的玄武质岩浆。这些岩石中Cr含量为11×10-6~330×10-6,Ni为4×10-6~126×10-6,Co为4×10-6~76×10-6,与玄武岩、闪长岩的克拉克值(维诺格拉多夫,1962)以及相应的花岗闪长岩(费德波,1961)相比,中下扬子区侵入岩的Cr、Ni、Co含量普遍偏低,可能与原始岩浆部分熔融程度低有关。岩石的w(K)/w(Rb)比值高(151~492),而w(Rb)/w(Sr)、w(Ba)/w(Sr)、w(K)/w(Ba)、w(Ca)/w(Sr)比值低(w(Rb)/w(Sr):0023~0325,w(Ba)/w(Sr):022~39),与岩石高钾高Sr富碱的特点是一致的。稀土元素总量为6943×10-6~28441×10-6,早期中基性侵入岩含量高,晚期酸性侵入岩含量低。LREE/HREE比值高(107~153),La/Yb比值高(654~5797),稀土元素标准化曲线呈向右陡倾的轻稀土元素富集型式(图4-10)。

南扬子区侵入岩的Rb、Sr、Ba含量与SiO2含量相当的中下扬子区侵入岩相比,Rb含量高(117×10-6~201×10—6),Sr、Ba含量低(Sr:257×10-6~526×10-6;Ba:497×10-6~1300×10-6),具有高Rb低Sr地壳岩浆的特点;Cr、Ni、Co、V含量较低(Cr:7×10-6~18×10-6;Ni:3×10-6~9×10-6;Co:13×10-6~19×10-6;V:38×10-6~141×10-6),通常来自幔源的岩浆较地壳物质熔融的岩浆有较高的过渡元素,该区侵入岩的源岩是元古宙角闪岩相基底变质杂岩,后面还将详细讨论。该区侵入岩的ΣREE变化范围小(1058×10-6~23696×10-6)、LREE/HREE比值较低(199~813),w(La)/w(Yb)比值为246~306。稀土元素标准化曲线呈较平缓型式(图4-11)。

值得指出的是,滁县—苏锡区的侵入岩类,如滁县的屯仓、大马厂、管店等岩体,无锡的查桥、金墅、安镇等岩体,与南扬子区的花岗闪长岩-花岗岩相比,这些岩石具低Rb高Sr的特征(Rb:38×10-6~84×10-6;Sr:492×10-6~1821×10-6),Cr、Ni、Co含量高(Cr:44×10-6~226×10-6;Ni:39×10-6~124×10-6;Co:13×10-6~34×10-6)。岩石的稀土元素总量较中下扬子区高钾富碱钙碱性系列的侵入岩要低(∑REE=11074×10-6~16315×10-6),但LREE/HREE比值高(为646~756),主要是重稀土元素含量低。图4-11显示了该区侵入岩的稀土元素球粒陨石标准化曲线,为便于比较,图中也列出了高钾富碱钙碱性系列的凤凰山岩体。总之,该区岩石具有高Sr低Rb,低重稀土元素等来源于下地壳麻粒岩相深熔岩石的特点。

5白垩纪火山-侵入杂岩

作为东南沿海和中下扬子区中生代火山岩带主体的浙闽粤、皖苏地区,白垩纪的火山-侵入活动主要已收缩到沿海和沿江一带。在浙闽粤滨海区,其产物总体属高钾钙碱性系列,具有向碱性系列过渡的特征,局部地区出现含有碱性暗色矿物钠铁闪石的碱性流纹岩,晚期碱性(长)花岗岩则呈带状分布。在控制这套火山岩的断陷盆地底部(K1),出现由少量玄武岩和大量流纹岩组成的双峰式岩石组合。这套双峰式组合的基性端员碱度较高(图4-12),主要岩石类型为玄武岩、粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩,以玄武岩为主;在Peccerillor和Taylor(1976)的K2O-SiO2图(图4-12)上玄武岩具有区域性变化规律,即从粤东以钙碱系列为主,逐渐过渡到闽东的高钾钙碱性系列和浙东的高钾钙碱性系列到橄榄安粗岩系列。玄武岩类相对富K2O、Al2O3,贫TiO2,酸性端员也相对富Al2O3和碱(尤其是Na2O)。趋势面分析结果显示由内陆向沿海,SiO2、K2O含量逐渐降低,而CaO、Na2O含量则逐渐增高,其等值线基本平行于海岸线分布(谢芳贵等,1990)。中生代侵入岩的趋势面分析表明,大致由内陆往沿海,SiO2和Na2O含量逐渐增高,而Al2O3和K2O含量趋向于降低(毛建仁等,1990)。

与该期岩石富碱的性质相对应,酸性端员岩石微量元素地球化学特征上表现较晚侏罗世火山岩更富Rb、Ta、Nb、Th、Y等,而更多地具有板内岩石的化学持征(图4-7)。基性端员富K、Rb、Th、Ta、Ce,负Nb异常,Fe、Mg、Cr、Ni、Co、Sc含量低而不同于产在活动大陆边缘环境的同类岩石,产出的构造环境为相对稳定的板内区(图4-13)。

图4-10 中下扬子区铜陵地区T3侵入岩稀土元素球粒陨石标准化曲线

(a):1—冬瓜山石英闪长岩;2—金口岭石英闪长岩;3—铜官山石英闪长岩;4—宝山石英闪长玢岩;5—东石门闪长玢岩;(b):1—洪镇花岗岩;2—舒家店辉长岩;3—舒家店花岗闪长岩;4—狮子山辉石闪长岩;5—狮子山石英闪长玢岩;6—虎山石英闪长玢岩

岩石中稀土元素丰度普遍较高。以浙闽沿海地区为代表,酸性火山岩中∑REE为271×10-6(平均值)明显高于晚侏罗世火山岩(∑REE=227×10-6),而轻、重稀土元素的分馏程度(LREE/HREE=1097)则与晚侏罗世火山岩相类似,球粒陨石标准化曲线呈强烈的右倾型,负Eu异常中等(δEu=03~087,图4-14)。基性端员岩石的稀土元素总量较活动大陆边缘玄武质岩石高(∑REE平均为194×10-6),LREE相对富集,La/Yb=785~1250,LREE/HREE=308~574,轻、重稀土元素分馏程度中等,弱负铕异常和正铕异常(δEu=089~108),球粒陨石标准化曲线呈略向右倾的平坦型(图4-14b)。该时期的侵入岩最有代表性的岩体是闽东的福州和漳州复式岩体,其不同岩石类型的稀土元素球粒陨石标准化曲线如图4-11所示。辉长岩中∑REE最低(2070×10-6~11486×10-6);闪长岩中最高(35379×10-6),由闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩→黑云母花岗岩,ΣREE降低(35379×10-6→15993×10-6);负铕异常增强(δEu为089→063),A型花岗岩类的ΣREE较低(1052×10-6~1630×10-6),负铕异常最强(δEu为053→029),这种变化显然与AFC过程有关,闪长质岩浆被同化了酸性地壳物质后,使岩石中∑REE增加,由闪长岩→黑云母花岗岩,分离结晶作用使∑REE不断降低(后面将讨论其成因)。

在中下扬子区的溧水、宁芜和庐枞火山盆地以及南扬子区的溧阳火山盆地中,该期火山岩以玄武质粗面安山岩、粗面安山岩和粗面岩组合为主,约占全区火山岩的70%以上(图4-16、4-17),溧水和溧阳盆地有少量玄武安山岩、安山岩、而宁芜、庐枞盆地有含似长石的响岩类(如宁芜盆地中蓝方石响岩,庐枞盆地中假白榴石响岩等)和碱性玄武岩,

图4-11 南扬子花岗岩类的稀土元素球粒陨石标准化曲线图

图4-12 浙闽粤滨海区早白垩世双峰式火山岩的(K2O+Na2O)-SiO2(a)和玄武岩的K2O-SiO2关系图(b)

图(b)中1~9为浙东段;10~15为闽东段;16~21为粤东段

图4-13 浙闽粤滨海区中生代玄武岩的构造环境判别

(a)WP:板内玄武岩;VB:火山弧玄武岩;MORB:洋中脊玄武岩;成分界线据Pearce和Cann(1973)。(b)WPB:板内玄武岩;MORB:洋中脊玄武岩;IAB:岛弧玄武岩;成分界线据Pearce(1980)

1~9为浙东段;10~15为闽东段;16~21为粤东段相应的侵入岩类有碱性辉长(闪长)岩、石英二长岩以及正长岩、石英正长岩、花岗岩和碱长花岗岩。这套岩石化学成分上最大特征是富碱,K2O+Na2O的变化范围为60%~1253%,总体表现为富钾演化趋势,这3个趋势的富钾端员在3个火山盆地中分别以浮山旋回高钾粗面岩(庐枞)、娘娘山旋回的响岩(宁芜)和观山旋回的高钾粗面岩为代表(溧水)。

图4-14 浙闽粤滨海区白垩纪火山岩稀土元素标准化曲线

(a)图中数字同图4-8;(b):1—中生代玄武岩;2—新生代玄武岩;3—智利安第斯活动大陆边缘玄武岩

图4-15 浙闽粤滨海区闽东段漳州和福州复式岩体不同岩石类型的稀土元素平均值球粒陨石标准化曲线

1—碱长花岗斑岩;2—碱性花岗岩;3—碱长花岗岩;4—细粒花岗岩;5—黑云母花岗岩;6—二长花岗岩;7—花岗闪长岩;8—石英闪长岩;9—闪长岩;10—辉长苏长岩;11—辉长岩

在K2O-SiO2关系图中(图4-18),溧阳火山盆地火山岩以高钾钙碱性系列为主,逐渐过渡到溧水火山盆地和宁芜火山盆地的高钾钙碱性系列和橄榄安粗岩系共存,至庐枞火山盆地则以橄榄安粗岩系为主,岩浆演化晚期出现碱性系列岩石。相应的侵入岩最特征的是橄榄安粗岩系的正长岩-石英正长岩-花岗岩-碱长花岗岩,在K2O-SiO2图上(图4-19),由富碱侵入岩到碱长花岗岩,随SiO2含量增加,全碱和K2O含量降低,反映的是一种分离结晶和同化混染的联合作用(即AFC),被同化的物质应该是高硅的酸性地壳物质。上述特征表明该期火成岩中明显存在两大岩石系列,橄榄安粗岩系具有明显的富碱演化趋势,高钾钙碱性系列具明显的富硅演化趋势。

橄榄安粗岩系火山岩富铝(Al2O3:1334%~1801%)、贫钛(TiO2:030%~116%)、高氧化系数(平均值为071),CIPW标准矿物基本不出现Ne分子,常有少量Q分子出现;高钾钙碱性火山岩K2O含量偏高(289%~589%),比橄榄安粗岩系明显富SiO2(SiO2=6370%~760%)。

图4-16 南扬子区溧阳火山盆地火山岩TAS图(据LeBas et al,1986)

1、2、3分别代表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为火山岩的火山旋回;O2—安山岩;O3—英安岩;S1—粗面岩;S2—玄武粗安岩;S3—粗面安山岩;T—粗面岩(在QAPF中Q<20)或粗面英安岩(在QAPF中Q>20);U1—碧玄岩(OL>10%)和碱玄岩(OL<10%);U2—响岩质碱玄岩;U3—碱玄质响岩;Ph—响岩;R—流纹岩;B—玄武岩;O1—玄武安山岩

图4-17 中下扬子区主要火山盆地火山岩的TAS图(据LeBas et al,1986)

Ⅰ旋回包括宁芜和溧水火山盆地中的龙王山组和大王山组,以及庐枞火山盆地的龙门院组和砖桥组;Ⅱ旋回包括溧水盆地的观山组和甲山组,宁芜火山盆地的姑山组和娘娘山组,庐枞火山盆地的双庙组和浮山组

与两种岩石系列的主要元素差异相对应,稀土元素和微量元素特征也有较大差异。橄榄安粗岩系火山岩稀土元素总量较高(平均为145×10-6),轻重稀土元素分馏程度显著(LREE/HREE=1248~2006),铕负异常不明显(064~089),稀土元素球粒陨石标准化曲线呈明显的右倾斜型,并且随岩石中K2O含量升高,∑REE有逐渐增高的趋势。富钾端员火山岩的稀土元素总量很高(∑REE=293×10-6~495×10-6),A型正长岩类也同样如此(∑REE=426×10-6~592×10-6,如安庆地区的大龙山石英正长岩类),是中下扬子区∑REE最高的岩石,轻、重稀土元素分馏程度较低(LREE/HREE=41~48),除粗面玄武岩和响岩外,大多数岩石具有铕异常,最强者δEu=033,一般为066±,稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾平缓型(图4-20)。高钾富碱钙碱性系列岩石的∑REE比橄榄安粗岩系列岩石低(平均值为128×10-6),LREE/HREE=107~153,且随岩石中的SiO2含量增加∑REE,LREE/HREE值渐增,常为中至弱负铕异常(δEu=029~086)。稀土元素特征的表现形式表明,两种岩石系列的岩浆源区以及成岩方式均有差别。

图4-18 溧阳、溧水、宁芜和庐枞火山盆地火山岩的K2O-SiO2图

图中岩石系列界线据Peccerillo et al,1976

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