通过对上述桑坪—隐山、寨根—彭家寨和蛇尾小岔沟各成矿亚系列的讨论,下面对整个成矿系列的控矿作用、各矿床的时空演变、矿床分带等进行综合论述,并建立成矿系列成矿模式。
一、地层及原岩建造控矿作用
该成矿系列的红柱石、蓝晶石、夕线石、石墨矿床的赋矿地层主要为新元古界—下古生界二郎坪群小寨组和古元古界秦岭群雁岭沟组,其中蓝晶石、红柱石矿床与小寨组富铝、富硅碎屑岩-泥质碎屑岩-泥质岩复理石建造有关,夕线石和石墨矿床与雁岭沟组富铝、富碳泥质碎屑岩-碳酸盐岩建造有关。矿体产出严格受特定层位控制,矿体与围岩往往呈过渡关系。成矿物质来源于地层中的铝、硅、碳等。因此该类矿床为受一定地层和原岩建造控制的沉积变成矿床。此外,在秦岭褶皱系内古元古界秦岭群宽坪组中的相似原岩建造中也有夕线石、石墨变成矿产。
二、变质作用温度、压力对成矿的控制
相同或不同的原岩建造在不同的温度、压力条件下可形成不同的变质矿物组合和矿产。相同的原岩建造在相似的变质温度、压力下(等化学系和等物理系)可形成相似的矿物组合和矿产。不同的原岩建造在相同的变质温度、压力条件下(等物理系)可形成不同的矿物组合和矿产。比如同是小寨组碎屑岩-泥质碎屑岩-泥质岩复理石建造,在隐山一带区域变质作用压力较高,达7×108~8×108Pa以上,温度约500℃~600℃,相当中压低角闪岩相,变质形成隐山蓝晶石矿床;而在西峡北部变质作用压力总体较低<5×108Pa),温度也大致为500℃~600℃,相当低压低角闪岩相或低压过渡型低角闪岩相(出现红柱石与压力较高的十字石共生),变质形成了红柱石矿床。又比如秦岭群雁岭沟组含矿岩系属含碳碎屑岩-钙泥质岩-碳酸盐岩建造,在中压高角闪岩相变质作用条件下(p=2×108~8×108Pa,t=600℃~700℃),形成夕线石矿床。当该建造中含碳时,在同样的变质作用条件下而形成石墨和夕线石矿床。因此,在一定的原岩条件下,变质后形成什么样的矿物组合和矿产,主要决定于变质作用的温度和压力。
三、气热溶液作用
本区无论是蓝晶石还是红柱石、夕线石或石墨矿,在后期花岗岩浆活动产生的热力、热液及动力变质热液和混合岩化等的作用下,使蓝晶石、红柱石、石墨产生重结晶,晶体增大及黑云母分解形成夕线石等,从而使其富集。因而本区“三石”和石墨矿的成因应为后期热液叠加沉积变成矿床。
四、时空演化
秦岭群是华北古陆块南缘裂解产物和大陆边缘裂陷的沉积物,形成于古元古代,以后经历了复杂的变形变质作用。区域变质强度不均一,在马山口以东达麻粒岩相,以西达高角闪岩相,并从南向北出现递增变质带黑云母带、铁铝榴石带、夕线石带。赋矿岩系雁岭沟组含碳、富铝的碎屑岩-钙泥质岩-碳酸盐岩建造在总体变质程度较高的中压高角闪岩相夕线石带和麻粒岩相条件下,形成夕线石矿床和石墨矿床。
二郎坪群是华北古陆块南缘新元古代至早古生代边缘海火山喷发产物和复理石沉积,它分布于秦岭群的北部,两者被朱阳关-夏馆-大河断裂隔开,总体区域变质作用强度低于秦岭群。因此,小寨组富铝、富硅碎屑岩-泥质碎屑岩-泥质岩复理石建造在低压或中低压低角闪岩相条件下形成红柱石矿床,在中压低角闪岩相条件下形成蓝晶石矿床。在二郎坪-刘山崖地向斜褶皱束两侧的变质温度和压力有向中部增大的趋势,故红柱石矿床形成于南侧,蓝晶石矿床形成于中部。
五、成矿系列成矿模式
“三石”和石墨矿床的形成经历了华北古陆块南缘裂解、边缘海含碳富铝含矿岩系的沉积→区域变质作用成矿→后期热液叠加富集过程。其成矿模式大致以前文图6-3表示。
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)。
一、系列I和系列Ⅱ花岗岩的稀土元素元素地球化学特征
系列Ⅰ花岗岩21个稀土元素分析结果(表2-13)包括小坑、诸广山、贵东、佛岗、大王山、锡山、莘蓬、鹦鹉岭、小南山和圹口等10个岩体,系列Ⅱ花岗岩26个稀土元素分析结果(表2-14)包括小坑、上垄、扶溪、大宝山、佛岗、联合、四会、黄田、伍村、轮水、岗美、马山和石菉等13个岩体。重要的岩体均有稀土元素分析结果,可以代表整个吴川-四会断裂带中不同系列花岗岩的稀土元素特征。系列Ⅰ花岗岩稀土元素总量(∑REE;包括Y,下同)变化较大,从7470×10-到65850×10-6,大多数分析结果大于200×10-6,特别是小坑、佛岗和圹口三岩体总量更高,达253×10-6~65850×10-6;第二个特点是δEu均为负异常,多数都小于03;第三个特点是w(LREE)/w(HREE)相对较低,多数小于7,(La/Yb)n低,多数小于7,即稀土元素的分馏程度较差。系列Ⅱ花岗岩∑REE含量变化也比较大,从1088×10-6到3901×10-6,绝大部分小于200×10-6;δEu较大,绝大部分大于05;w(LREE)/w(HREE)相对较高,绝大部分大于7,(La/Yb)n也多数大于7,稀土元素的分馏程度比系列Ⅰ高。两个系列花岗岩稀土元素特征具有明显区别。
图2-12 系列I花岗岩微量元素构造环境判别图(二)
两个系列花岗岩的稀土元素配分模式对比,更显示其各具特点(图2-16、图2-17)。系列Ⅰ早期早阶段花岗岩的大王山、圹口、小坑(贵东)岩体与对应的系列Ⅱ花岗岩早期早阶段马山、石菉、轮水、岗美、诸广山(扶溪、上垄)、小坑岩体的稀土元素配分模式截然不同,系列I均具明显δEu负异常和LREE陡、HREE缓的曲线特征,LREE端点多数在纵坐标100以上,而系列Ⅱ多为不明显的δEu负异常,甚至为正异常,呈右倾平缓的曲线,LREE多数在纵坐标100以下,有时还可见Tb有不明显的正异常。两图上其余两个系列晚期晚阶段花岗岩稀土元素模式对比也显示出不同,系列Ⅰ的佛岗、诸广山、锡山、鹦鹉岭、苇蓬岩体比系列Ⅱ的大宝山、四会、黄田、伍村、佛岗(禾云)、联合岩体稀土元素配分模式区别更大,系列I的δEu负异常显著,多具对称的“V”字形曲线,系列Ⅱ则多数仍为右倾平缓的曲线,仅具弱的δEu负异常,个别样品H71(四会)、H72(联会)例外,负铕异常较大,可能与岩浆晚阶段的结晶分异强烈有关(王联魁等,1992)。
图2-13 系列Ⅱ花岗岩微量元素构造环境判别图(一)
图2-14 系列Ⅱ花岗岩微量元素构造环境判别图(二)
图2-15 深熔花岗岩(RZI)和混合岩(W6)建造微量元素构造环境判别图
系列Ⅰ与系列Ⅱ花岗岩具有不同稀土元素含量特征,在二维图解上(图2-18~图2-21)显示得更清楚。系列I花岗岩分布在高Yb、Y与高HREE区,系列Ⅱ在低值区内(图2-18、图2-19)。系列Ⅱ花岗岩在高δEu、LREE与低HREE区内,系列I则相反,在低δEu、IREE与高HREE区内(图2-20、图2-21)。
对大多数花岗岩来说,系列Ⅰ具有高的稀土元素含量、低的δEu和轻重稀土元素分馏相对较小的特点,系列Ⅱ花岗岩具有相反特征。表现在图解上(图2-18~图2-21),这些特征更是一目了然,这可能反映两个系列花岗岩物质来源的不同:系列Ⅰ花岗岩主要来源于再循环地壳物质,源区相对富集稀土元素,在部分熔融(重熔)中,源区残留矿物相对富斜长石,使花岗岩熔体具δEu负异常,残留矿物中没有或很少有石榴子石,导致花岗岩熔体相对富HREE,产生稀土元素分馏较差的效应;系列Ⅱ花岗岩主要来源于原生地壳物质或上地幔,源区与再循环地壳物质相比,一般情况下相对贫稀土元素,在部分熔融中,源区残留矿物可能主要是辉石、橄榄石(或石榴子石)、角闪石及少部分斜长石(或无),导致花岗岩熔体相对富LREE及没有或很少有δEu负异常。至于两个系列花岗岩稀土元素总含量摆动大小、曲线纵向形态变化大,特别是系列Ⅰ个别样品低至747×10-6等,可能与晚阶段花岗岩结晶分异有关;有的重稀土元素偏高,呈“V”字形曲线,可能与岩浆液态分离的气液分馏作用有一定联系(王联魁等,2000)。
表2-13 吴川-四会断裂带南岭系列(系列Ⅰ)花岗岩稀土元素组成(wB/10-6)
注:∑REE包括Y;①广东省地矿局705地质大队,211矿区地质特征及成矿规律,1986;②章邦桐(1992);③广东省地矿局706地质大队,1∶5万石潭—沙河幅区调报告;④王鹤年等(1992);⑤广东省地矿局区调大队,1∶5万潭水幅区调报告;⑥广东省地矿局704地质大队,1∶5万阳春幅区调报告;⑦马大铨等(1985)。
表2-14 吴川-四会断裂带长江系列(系列Ⅱ)花岗岩稀土元素组成(wB/10-6)
注:∑REE包括Y;①广东省地矿局705地质大队,211矿区地质特征及成矿规律,1986;②宜昌地质矿产研究所,粤北大宝山及其外围地区多金属成矿条件、构造控岩控矿规律及隐伏矿床预测,1989;③广东省地矿局706地质大队,1∶5万石潭—沙河幅区调报告;④广东省地矿局区调大队,1∶5万潭水幅区调报告;⑤广东省地矿局704地质大队,1∶5万阳春幅区调报告;⑥广东省地矿局(1988)。
图2-16 系列Ⅰ花岗岩的稀土元素配分模式
图2-17 系列Ⅱ花岗岩的稀土元素配分模式
图2-18 系列Ⅰ(Ⅰ)和系列Ⅱ(Ⅱ)花岗岩的w(Yb)—w(HREE)图
图2-19 系列Ⅰ(Ⅰ)和系列Ⅱ(Ⅱ)花岗岩的w(Y)—w(HREE)图
图2-20 系列Ⅰ(Ⅰ)和系列Ⅱ(Ⅱ)花岗岩的δEu—w(HREE)图
图2-21 系列Ⅰ(Ⅰ)和系列Ⅱ(Ⅱ)花岗岩的w(lREE)—w(HREE)图
两个系列花岗岩稀土元素的许多区别和二维图分区,还可作为判别两个系列花岗岩的稀土元素标志。
二、深熔花岗岩与混合岩建造的稀土元素特征(表2—15)
深熔花岗岩建造广宁、合水等岩体的3个稀土元素分析样品和混合岩建造石涧、铁硐等岩体的3个稀土元素分析样品,除变粒岩外,两个建造稀土元素许多参数差别不太明显,说明两种建造的物质来源有相似性,可能均为再循环地壳物质所形成的产物。但两者还存在差异,如一些参数:w(∑REE)、w(LREE)/w(HREE)、w(La)/w(Sm)、w(LREE)等,混合岩建造略高于深熔花岗岩建造。这些特征在图解(图2-22~图2-24)上反映得更清楚,两个建造分别投入不同区内,混合岩建造在高w(LREE)/w(HREE)、(La/Yb)n、w(La)/w(Sm)区内,说明稀土元素分馏程度略高,而深熔程度较低;低深熔程度会导致岩石含有较多的残留体,残留矿物磷灰石、黑云母也多,由于这两种矿物富集稀土元素,特别是轻稀土元素,故混合岩建造具有稀土元素分馏程度高和稀土元素总量略高的特点。深熔花岗岩建造则落在低值区内,表明稀土元素分馏程度相对低和深熔程度相对高的特征,因此含残留体也较少。
表2-15 吴川-会断裂带深熔花岗岩、混合岩建造稀土元素组成(wB/10-6)
注:∑REE包括Y;①广东省地矿局719地质大队,区调内部资料,1989;②广东省地矿局704地质大队,1∶5万阳春幅区调报告。
图2-22 深熔花岗岩(○)和混合岩(●)建造的w(LREE)/w(HREE)—w(HREE)图
图2-23 深熔花岗岩(○)和混合岩(●)建造的(La/Yb)n—w(HREE)图
图2-24 深熔花岗岩(○)和混合岩(●)建造的w(La)/w(Sm)—w(HREE)图
两种建造花岗岩稀土元素模式也很相似(图2-25、图2-26),均为向右倾斜的平缓曲线,与变质泥岩或变质杂砂岩曲线相似,也反映出可能为再循环地壳物质来源的特征。不过,有的曲线显示出δEu负异常,这可能与源区残留物中含有较多的斜长石有关。
两个建造的稀土元素地球化学特征表明,深熔花岗岩建造与混合岩建造物质的来源具有一致性,即可能均来源于再循环地壳物质;其差异性指示,相对富含LREE和高w(LREE)/w(HREE)、(La/Yb)n、w(Sm)/w(Nd)的混合岩建造,深熔程度低;而相对贫LREE、低w(LREE)/w(HREE)、(La/Yb)n、w(Sm)/w(Nd)的深熔花岗岩建造,深熔程度高,两者具有不同的深熔程度。换言之,两者具有不同深熔的温压条件,有可能前者(混合岩)比后者(深熔花岗岩)深熔温度要低些。
图2-25 深熔花岗岩建造的稀土元素模式
图2-26 混合岩建造的稀土元素模式
人教版九年级
Unit3 中考核心词汇
九年级 U3 中的中考核心词汇来啦:
1 suggest vt建议
①suggest (doing) sth I suggest going in my car
②后接宾语从句:(宾语从句部分用should+动词原形)
He suggestedthat weshould comeanother day
※ suggest : v 暗示
如:His pale face suggested that he was notwell
suggestion n(可数) 建议 advice (不可数) n建议
如:Your suggestions are of great use
辨析advise & suggest
advise + sb to do sth 如:He advised me to sleep early
doing sth 如:She advisedholding a class meeting
that-clause 如:I advised her that she should wait(should
+V原形)
2 request vt&n(正式或礼貌)要求,请求
request sth ( from sb) You can request a free cup of coffee in somehotels
request sb to do sth You are required not to smoke in therestaurant
“Could youplease tell me where the restrooms are” is a request for direction
※后接that从句时,从句中的谓语动词是should +V原形
She requested that everyoneshould keepthe secret
at sb's request 应…之请求; 鉴于…之请求
At his request, we finished the work ontime
3crowd
n人群,观众 Crowds of people poured into the street
v挤满,塞满 Thousands of people crowded the street
crowded adj拥挤的
uncrowded adj不拥挤的
4 初中以 im- 为否定前缀的形容词:
polite 有礼貌的 impolite不礼貌的
possible 可能的 impossible不可能的
patient 有耐心的 impatient没耐心的
perfect 完美的 imperfect不完美的
5inexpensive adj不昂贵的
in—作为否定前缀的形容词
incorrect 不正确的
indirect 间接的
inconvenient 不方便的
拓展:形容词的否定
★加前缀
❶ 在单词前加“un”
1comfortable → uncomfortable 2happy → unhappy
3necessary → unnecessary 4important → unimportant
5able → unable 6common → uncommon
7healthy → unhealthy 8likely(可能的) → unlikely (不可能的)
9usual → unusual 10tidy → untidy
11pleasant(令人愉悦的) → unpleasant 12lucky → unlucky 13crowded → uncrowded
❷ 在单词前加“dis”
honest → dishonest
❸ 在 p开头的形容词前加“im”
1possible → impossible 2polite → impolite
3patient → impatient 4 perfect→imperfect
❹ 在单词前加“in”
1 correct → incorrect 2 direct → indirect
3expensive → inexpensive 4 convenient→inconvenient
★改后缀
1careful → careless 2hopeful → hopeless
3useful → useless 4 helpful → helpless
6direct
adj 笔直的(line, road); 直接的,直达的(flight, train);直率的
straight hair/ lines/ roads
There's a direct train/ flight toBeijing
He is kind and direct
v 指导/ 导演(戏剧或**) director n导
The movie was directed by Steven Spielberg (如:《辛德勒的名单》
《侏罗纪公园》)
indirect adj 间接的
direction n 方向;导演,指挥;指引
direction n方向 sense of direction 方向感
Has the wind changed direction
7
corner 拐角,角落
around the
corner 的意思是“在附近,马上,不久之后”
Her house isjust around the corner 她的房子就在附近。
My birthday is
just around the corner 我的生日马山就要到了。
8convenient
adj “ 便利的;方便的 ”, 其主语不能是表示人的词,常用于句型
It’s convenient
for sb to do sth “ 对于某人来说做某事是方便的。”
It’s convenientfor us to go shopping since there is a supermarket nearby
9rush
(1) v 急促移动 rush out of… 冲出…
匆忙行事;催促 rush to do rush sb to dosth催促某人去做某事
紧急运送 be rushed to hospital 被紧急送往医院
(2)n 匆忙 bein a rush
rush hour (上下班时的) 交通高峰期
吴川-四会断裂带花岗岩已有的锶、氧、钕等同位素资料比较丰富,我们补充了少量锶同位素后,按花岗岩系列、建造进行了综合整理和计算,获得了对划分花岗岩系列、建造和对研究花岗岩成因来源很有意义的依据。
一、锶、氧同位素地球化学
1两个系列花岗岩的锶同位素
表2-16列出15个系列Ⅰ花岗岩全岩的锶初始值,即(87Sr/86Sr)0,包括小南山、莘蓬、锡山、大王山、石牛头、佛岗、贵东、诸广山等岩体,除个别比值外,其余数据均大于07100,平均071663,符合我们提出划分深浅源两个系列花岗岩锶初始比值界线为07100的标准(王联魁,1982),可作为系列Ⅰ花岗岩为浅源物质或再循环地壳物质为主所形成花岗岩的指标。系列Ⅱ花岗岩有12个锶初始值,包括吴川-四会断裂带中的马山、石菉、岗美、伍村、大宝山、小坑和扶溪等岩体,(87Sr/86Sr)0大部分小于07100,平均070848,指示系列Ⅱ花岗岩物质来源以深源原生地壳或上地幔为主。因此,锶初始比值在吴川-四会断裂带两个系列花岗岩中具有明显区别,系列I较高,平均071663,系列Ⅱ较低,平均070848。
表2-16 吴川-四会断裂带系列I与系列Ⅱ花岗岩锶同位素初始值对比(全岩)
注:①广东省地矿局区调大队,1∶5万潭水幅区调报告;②广东省地矿局704地质大队,1∶5万阳春幅区调报告;③桂训唐(1991);④王鹤年(1992);⑤广东省地矿局706地质大队,1∶5万石潭—沙河幅区调报告;⑥崔遥(1989);⑦张祖还(1991);⑧李献华(1988);⑨龚温书(1989);⑩广东省地矿局705地质大队,211矿区地质特征及成矿规律,1986;(11)伍广宇(1986);(12)宜昌地质矿产研究所,粤北大宝山及外围地区多金属成矿条件、构造控岩控矿规律及隐伏矿床预测,1989。
2两个系列花岗岩的氧同位素
表2-17列出吴川-四会断裂带系列Ⅰ花岗岩的28件样品的δ18O值,包括诸广山、贵东、大王山、圭岗、小南山、莘蓬、锡山、鹦鹉岭和圹口等岩体,14件系列Ⅱ花岗岩样品的δ18O值,有扶溪、大宝山、伍村、石菉、岗美、马山等岩体。可见,系列I花岗岩的δ18O值明显高于系列Ⅱ花岗岩,前者绝大部分大于10‰,平均为1151‰,后者绝大部分小于10‰,平均912‰,指示前者物质来源以浅源即再循环地壳物质为主,后者以深源原生地壳物质(或上地幔)为主的特点。
3混合岩建造和深熔花岗岩建造的锶、氧同位素
由表2-18中可见,混合岩建造的10件样品的(87Sr/86Sr)0均大于07100,平均072167,4件样品的δ18O值均大于10‰,平均127‰;深熔花岗岩的4件样品的(87Sr/86Sr)0也都大于07100,平均071869,4件样品的δ18O值大部分大于10‰,平均1042‰。因此,从锶、氧同位素看,两种建造类似,都大于深、浅源的界线值(王联魁,1982),即(87Sr/86Sr)0>07100、δ18O>10‰,表明其物质来源都是以浅源物质即再循环地壳物质为主,但前者属混合岩建造中的云开系列Ⅰ,后者属深熔花岗岩建造中的喜马拉雅系列Ⅰ(王联魁,1992)。值得推敲的是,混合岩建造的(87Sr/86Sr)0和δ18O值均大于深熔花岗岩建造,前者平均值分别为072167和127‰,后者分别为071896和1042‰,这样尚不能说明混合岩建造源区的浅源物质一定要高于深熔花岗岩建造。
表2-17 吴川-四会断裂带系列I与系列Ⅱ花岗岩氧同位素对比(全岩)
注:①广东省地矿局705地质大队,211矿区地质特征及成矿规律,1986;②李献华(1988);③龚温书(1989);④张祖还(1991);⑤广东省地矿局704地质大队,1∶5万阳春幅区调报告;⑥广东省地矿局区调大队,1∶5万潭水幅区调报告;⑦宜昌地质矿产研究所。粤北大宝山及外围地区多金属成矿条件、构造控岩控矿规律及隐伏矿床预测,1989;⑧伍广宇(1986);⑨地矿部南岭项目花岗岩专题组(1989);⑩桂训唐(1991)。
表2-18吴川-四会断裂带混合岩、深熔花岗岩建造锶、氧同位素特征
注:δ18O为全岩数据;Ap为磷灰石,Bi为黑云母。①伍广宇(1986);②叶伯丹(1989);③王鹤年(1991)。
二、钕同位素特征
两个系列花岗岩Nd同位素与模式年龄区别明显(表2-19)。吴川-四会断裂带中石菉、马山、岗美、扶溪等岩体系列Ⅱ花岗岩的εNd为+013~-648,模式年龄1200~1600Ma;锡山、诸广山等岩体系列I花岗岩的εNd为-562~-1046,模式年龄相对达1320~4000Ma。可见两者区别明显,系列Ⅱ花岗岩εNd相对较高、平均-374,模式年龄相对较低、平均为1395Ma;系列Ⅰ花岗岩相反,εNd相对较低,平均-839,模式年龄相对较高,平均达2291Ma;暗示两种系列花岗岩来源上的差别——系列Ⅱ花岗岩深源物质相对较多或年轻地壳物质参与程度高,而系列I花岗岩浅源地壳物质较多,即再循环地壳物质相对较多或古老再循环地壳物质参与程度高。
表2-19 吴川-四会断裂带两个系列花岗岩的Nd同位素对比
注:①桂训唐(1991);②李献华(1988)。
一、区域地质构造背景
寨根—彭家寨成矿亚系列所处构造部位为秦岭褶皱系北秦岭褶皱带寨根—彭家寨中条期地背斜褶皱束。南、北以西官庄-镇平-龟山-梅山断裂和朱阳关-夏馆-大河断裂为界分别与西峡—南湾王屋山地向斜褶皱束和二郎坪—刘山岩晋宁地向斜褶皱束相接,呈北西西向狭窄带状展布,断续出露长逾300km,最宽达25km。隶属于秦岭大别褶皱系成矿带北秦岭-桐柏-大别成矿亚带西峡北部—镇平北秦岭构造带成矿区。
该成矿区出露地层主要为秦岭群,其次在南北两侧边缘地带深断裂断续分布有上白垩统。区内秦岭群自下而上划分为郭庄组、雁岭沟组、宽坪组和陶湾组。各组岩性和原岩建造见前一节。其中雁岭沟组为夕线石和石墨的赋矿层位。它经受了中压相系高角闪岩相为主的变质作用。区内秦岭群以层位齐全、变质较深、底部出现麻粒岩相、混合岩化普遍为特征。
该成矿区构造线方向为北西向(300°左右),由秦岭群组成向西倾伏的大型复背斜带,南北两侧为深断裂所限,以南阳断陷为界,复背斜带分为东西两段,西段为捷道沟-马山口复背斜,东段为彭家寨倒转复背斜。前者核部由郭庄组构成,两翼为雁岭沟组、宽坪组和陶湾组,南翼缓、北翼陡,内部次级褶皱比较复杂。后者核部由郭庄组构成,翼部为雁岭沟组和宽坪组,两翼因断裂切割,在彭家寨以东缺失宽坪组。中条运动形成本地背斜褶皱束。区内断裂主要为北西西向,多集中于南北两侧的朱阳关-夏馆-大河断裂和西官庄-镇平-龟山-梅山断裂附近,属两深断裂的次级断裂,常形成挤压破碎带,主要有蛇尾东、郭庄北、麦子山等断裂。它们均显示多期活动的特征。沿断裂常有各种小岩体及脉岩充填。区内侵入岩以加里东期为主,次为华力西期和晋宁期。南阳断陷以西多以酸性岩为主,以东超基性基性岩较发育。
二、成矿控制因素
该成矿亚系列的矿床成因为变成矿床。其控矿因素与桑坪-隐山成矿亚系列一样,主要为原岩的性质及变质温度、压力、气液流体等。
(一)含矿原岩建造
内乡崔家庄夕线石矿区含矿地层分层列于表6-12。从表中可知,矿区内含矿岩系的原岩属碎屑岩-钙泥质岩-碳酸盐岩建造,斜长角闪岩原岩为拉斑玄武岩。有的学者还认为有中酸性侵入岩。从矿区内矿体顶底板剔除的围岩夹层的夕线石品位来看(表6-13),含夕线石榴黑云片岩为25%~931%,斜长角闪岩为073%~266%,矿石的品位为14%~40%。表明这套含矿岩系含铝较高,特别是其中泥质岩变质形成的含夕线石榴黑云片岩含铝最高,它为形成富铝的夕线石、石榴子石矿床提供了物质保障,是成矿的主要控制条件之一。
表6-12 崔家沟夕线石矿区地层分层简表
(二)变质作用温度、压力
按前人对本区变质作用的研究成果,将秦岭群大致划分为蓝晶石、夕线石、紫苏辉石三个递增变质带,它们与复背斜的总体轮廓和谐一致,分别相当于秦岭群上、中、下段。紫苏辉石麻粒岩相带出露于马山口以东,以桐柏彭家寨地区为典型。夕线石带出露于内乡马山口以西,西峡县臭泥沟-官山沟-大竹园以北地段。此线以南属蓝晶石带。此外,复背斜西段北缘可能还有蓝晶石带零星出露。
根据秦岭群特定的矿物共生组合(蓝晶石、夕线石、紫苏辉石、铁铝榴石及透辉石、黑云母、普通角闪石、斜长石等),可将其变质作用划归中压相系,推测其形成的温度为600℃~700℃以上,压力为2×108~10×108Pa,属高角闪岩相—麻粒岩相变质产物。
表6-13 16~20线达到剔除厚度的夹层地质特征统计表
三、成矿特征
(一)矿床式
寨根—彭家寨成矿亚系列的矿床式主要为崔家庄式夕线石变成矿床。
(二)崔家庄式矿床
崔家庄式夕线石矿床位于内乡县七里坪乡。目前发现有工业价值者主要有崔家沟矿床,其次,在徐家庄地段、西阳山地段和镇平县寺庄秋树湾有夕线石矿点,三者均产于秦岭群雁岭沟组含石榴夕线黑云片岩和石榴夕线片麻岩中。
1成矿地质背景
崔家沟矿床内出露的地层主要为古元古界秦岭群雁岭沟组含夕线石榴黑云片岩、(石榴)斜长角闪岩,其次在东北部分布有上白垩统,在沟谷和山坡上分布有第四系(图6-4)。
矿区内褶皱和断裂不甚发育,呈单斜构造,仅在矿床北西部顶底板部位发育一条走向40°~50°,南倾,倾角70°的张性断裂。
矿区内岩浆岩相对发育,于矿区东部主矿体底板有加里东期花岗斑岩脉侵入。另外在主矿体的顶板和底板还发育两条北东走向的花岗岩脉。对矿体均无明显破坏。
2矿石及矿化
图6-4 崔家沟夕线石矿区区域地质略图
1—第四系;2—上白垩统;3—秦岭群雁岭沟组;4—斜长角闪岩;5—夕线石片岩;6—黑云斜长片麻岩
崔家庄夕线石矿床规模较大,按边界品位10%(夕线石矿物含量),最低工业品位15%,最小可采厚度2m,夹石剔除厚度≥2m指标,圈出一个主矿体(K2)和一个非工业矿体(K1)。
K2矿体西起柏凹,东至崔家庄,呈北西—南东向展布,出露东西长1100m,南北宽120~200m,倾向延伸大于255m,其中工业矿体长858m,平均厚度7233m,斜深80~255m。矿体总体呈层状,西部呈分支状,东部有夹层。矿石品位沿走向较小(变化系数为575%),单样最高品位为3269%,各工程平均最高为1644%,最低为1441%,平均为1558%。沿倾斜方向最高品位为199%,最低为1441%,平均1637%,变化系数1142%,有由地表向深部夕线石品位增高的趋势。沿厚度方向品位变化略大(变化系数2521%~4632%)。矿体倾向30°~45°(平均36°),倾角30°~45°(平均36°)。
矿体的直接顶、底板围岩均为石榴黑云斜长片麻岩,片麻岩中均含有透镜状大理岩,矿体与围岩呈整合接触。
矿区内矿石类型简单,均为石榴黑云夕线片岩型。矿石的矿物组成列于表6-14。矿石的化学成分见表6-15。从表中可知,矿石的主要矿物为石英、黑云母、夕线石、铁铝榴石。
夕线石矿物多呈针状、纤维状组成束状集合体,单体长01~3mm,多作定向排列,有时在铁铝榴石、石英等矿物中呈细小包裹体。夕线石蚀变普遍被高岭石和绢云母集合体交代,交代强烈时,依夕线石呈假像。夕线石选矿精矿的化学成分见表6-16,夕线石热功性能测试结果见表6-17。
铁铝榴石可综合回收,粒度较大、颜色较好者可作低档宝石。
矿石具斑状、纤状、针状变晶结构,片状构造。
此外,在崔家庄矿区东部和西部雁岭沟组地层中分别发现有徐家庄和西阳山两个夕线石矿点。徐家庄矿点矿段出露长度35km,宽02km,矿体倾向35°,倾角40°,矽线石品位10%~20%,矿石类型为石榴黑云夕线片岩型,储量可观。其他特征与崔家庄夕线石矿
相似。西阳山矿点出露长约2km,宽01km,矿体东段产状一般倾向220°,倾角40°,西段倾向30°,倾角45°,夕线石品位10%~15%,矿石类型为石榴黑云夕线片岩型。其他特征与崔家庄矿床相似。
表6-14 矿石矿物组成表
表6-15 原矿化学多项分析结果表
表6-16 夕线石精矿化学多项分析结果表/%
表6-17 热功性能试验结果
镇平县寺庄秋树湾夕线石矿点矿层为秦岭群雁岭沟组石榴夕线片麻岩和含夕线黑云片岩,矿带呈北西—南东向延伸800m,厚度一般40~60m,矿体呈长条状和不规则团块状,夕线石含量变化为008%~2048%,一般为010%~10%。矿体倾向180°~220°,倾角40°~70°。矿石内其他矿物为石英、石榴子石、正长石、斜长石等。
四、矿床成因及亚系列成矿模式
崔家庄式夕线石矿床产于秦岭群雁岭沟组富铝变泥质岩中,属中压高角闪岩相区域变质作用形成的变成矿床,成矿时代为古元古代。但后期(加里东期)岩浆热力活动使部分夕线石晶体增大,矿体进一步富集。
该成矿亚系列矿床成矿模式见图6-3。
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