秦嶺造山帶金屬成礦系統(tǒng)—礦產(chǎn)地質(zhì) 姚書振,丁振舉,周宗桂,陳守余 (中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,湖北武漢430074)
摘要:秦嶺造山帶是一個多旋回復(fù)合大陸碰撞造山帶,是我國重要的多金屬成礦帶之一自太古代以來秦嶺經(jīng)歷了四大構(gòu)造演化階段及多種構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致了多期構(gòu)造熱事件和成礦作用的發(fā)生,形成了多個構(gòu)造成礦旋回,為秦嶺金屬元素的大規(guī)模富集成礦創(chuàng)造了條件。根據(jù)構(gòu)造、建造、成礦作用及礦床組合特征,從早到晚可將秦嶺區(qū)域成礦劃分為六大成礦系統(tǒng)。其中,中晚元古代與海相火山巖及島弧巖漿活動有關(guān)的成礦系統(tǒng)、早古生代與海相火山熱液有關(guān)的成礦系統(tǒng)、海西期與海底熱液及巖漿作用有關(guān)的成礦系統(tǒng)及中生代與陸內(nèi)造山體制構(gòu)造一巖漿活動有關(guān)的成礦系統(tǒng)對成礦的貢獻(xiàn)最大。成礦系統(tǒng)的疊加是區(qū)內(nèi)大多數(shù)大型、超大型礦床形成的前提。 關(guān)鍵詞:成礦系統(tǒng);金屬礦床;造山帶;秦嶺 中圖分類號:P611; P618。2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1000-2383(2002)05-0599-06 作者簡介:姚書振(1947-),男,教授,博士生導(dǎo)師,1970年畢業(yè)于北京地質(zhì)學(xué)院勘探系,現(xiàn)從事礦床學(xué)、礦田構(gòu)造學(xué)、礦產(chǎn)經(jīng)濟學(xué)的教學(xué)與研究工作。
0 引言 秦嶺造山帶是我國金屬礦產(chǎn)資源的重要基地之一現(xiàn)己發(fā)現(xiàn)金屬礦床400多處,在己探明的礦床中,金、鉛、鋅、銀、銅、汞、銻等礦種具有比較明顯的優(yōu)勢。近年來,隨著區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)與區(qū)域成礦學(xué)研究的日益深入,大型一超大型金礦、獨立銀礦床的相繼發(fā)現(xiàn),一些新的含礦層位及新礦床類型的確定,顯示秦嶺仍具有相當(dāng)可觀的找礦潛力,也使我們從新的角度重新審視秦嶺造山帶金屬礦床的成礦特點及其規(guī)律性成為可能。本文從成礦系統(tǒng)與造山作用相禍合的角度出發(fā),研究秦嶺造山帶成礦系統(tǒng)的時空演化,探討區(qū)域金屬成礦規(guī)律,為秦嶺的下一步找礦戰(zhàn)略提供依據(jù)。 1 區(qū)域成礦背景及重大地質(zhì)事件 秦嶺橫亙于華北、揚子兩大陸塊之間,具有復(fù)雜的地殼組成與結(jié)構(gòu),是經(jīng)歷了不同構(gòu)造體制演化的多旋回復(fù)合大陸碰撞造山帶。最新的研究認(rèn)為秦嶺造山帶由2條主縫合帶和由其分劃的3個地塊組成,即由商丹、勉略蛇綠構(gòu)造混雜巖帶和華北地塊南緣、秦嶺微地塊、揚子地塊北緣組成川。前中生代秦嶺經(jīng)歷了新太古代一古元古代、中一新元古代、新元古代一早古生代和晚古生代一晚三疊世4個構(gòu)造旋回,多次盆山轉(zhuǎn)換過程,奠定了秦嶺造山帶構(gòu)造的基礎(chǔ)。中新生代開始,秦嶺受陸內(nèi)俯沖構(gòu)造動力學(xué)體制控制,在原有構(gòu)造活化基礎(chǔ)上,疊加了新的構(gòu)造,東西分異漸趨明顯。秦嶺多旋回、多體制造山過程為秦嶺多期多階段成礦奠定了重要基礎(chǔ)。 其中廣泛分布在造山帶內(nèi)部的基底塊體,如太古宇太華群、魚洞子群,古元古界秦嶺群、佛坪雜巖、小磨嶺雜巖、陡嶺群等和中新元古界碧口群、西鄉(xiāng)群、武當(dāng)群、耀嶺河群、熊耳群、寬坪群等,分別構(gòu)成了秦嶺的結(jié)晶基底和過渡基底,記錄了秦嶺造山帶前寒武基底形成、演化的重要信息。中元古代是秦嶺的重要裂陷期,而新元古代則是匯聚與裂解兼雜[2-5]。南秦嶺繼續(xù)發(fā)育白依溝群和耀嶺河群火山巖,而北秦嶺開始發(fā)育具蛇綠巖特征的丹鳳島弧型、二郎坪弧后盆地型火山巖。 震旦紀(jì)是南、北秦嶺逐漸分離和微陸塊群相對匯聚的時期,也是秦嶺轉(zhuǎn)入現(xiàn)代板塊體制的重要轉(zhuǎn)折時期。商丹以南的南秦嶺與揚子地塊內(nèi)部廣泛分布燈影組臺地碳酸鹽巖,而在北秦嶺同期的地層是以震旦系碎屑巖相為特征。早古生代是北秦嶺活動陸緣形成演化和南秦嶺被動陸緣構(gòu)造演化期,北秦嶺發(fā)育了與俯沖消減有關(guān)的島弧型(丹鳳群)和弧后(二郎坪群)火山一沉積巖系及深成侵入雜巖帶。而南秦嶺一直處于被動大陸邊緣環(huán)境,晚奧陶世一志留紀(jì)在其南帶繼續(xù)發(fā)育以細(xì)粒硅質(zhì)碎屑巖相為主的沉積體系,并沿紫陽一嵐皋一鎮(zhèn)坪一帶發(fā)育陸內(nèi)裂谷環(huán)境的堿性雜巖帶[6],說明南秦嶺在早古生代晚期己開始了陸內(nèi)擴張。 從泥盆紀(jì)晚期開始,南、北秦嶺發(fā)生初始點接觸碰撞,南秦嶺逐漸與揚子地塊分離。碰撞作用導(dǎo)致北秦嶺弧后盆地閉合,沿商丹帶形成少量碰撞型花崗巖和高壓變質(zhì)巖組合。沿勉略帶發(fā)生的裂解逐漸導(dǎo)致勉略古洋盆的形成和秦嶺微地塊的獨立,因而在秦嶺微地塊的南北兩緣分別發(fā)育了新生的勉略洋盆和殘留的商丹洋盆??v觀秦嶺微地塊晚古生代期間的沉積組合特征,除最北緣由于受俯沖作用的影響發(fā)育由隆升誘發(fā)形成的斷陷盆地沉積和殘余盆地沉積,具殘余洋盆到殘余海盆沉積外,整體仍處于伸展構(gòu)造環(huán)境之中,其內(nèi)部擴張裂陷,產(chǎn)生壘塹組合,形成晚古生代彼此分割又相互溝通的斷陷盆地,如鎮(zhèn)安、旬陽、鳳太、西成等盆地。而南秦嶺南緣沿勉略一帶新生洋盆的強烈擴張,導(dǎo)致發(fā)育多類型火山巖、基性一超基性雜巖帶和復(fù)雜的沉積體系。 早中三疊世為勉略洋盆向秦嶺微板塊俯沖及隨后秦嶺與揚子兩陸塊的碰撞,秦嶺海相沉積在中生代早期退縮到南秦嶺,主要集中在西秦嶺一帶,在西秦嶺地區(qū)南秦嶺北部的尖扎隆務(wù)河一鳳縣核桃壩和合作一留鳳關(guān)次級構(gòu)造巖相帶,以發(fā)育下中三疊統(tǒng)、缺失上三疊統(tǒng)為特征,而南部上、中、下三統(tǒng)發(fā)育完整。而北秦嶺帶僅零星殘存上三疊統(tǒng)陸相碎屑巖沉積地層。同時在南秦嶺廣泛發(fā)育了印支期碰撞型花崗巖(206~245 Ma)[2-7],標(biāo)志勉略洋盆在印支期的消亡,秦嶺轉(zhuǎn)入陸內(nèi)構(gòu)造演化階段。三疊紀(jì)后,由于陸內(nèi)俯沖造山持續(xù)作用,形成了與造山帶平行或垂直的中新生代斷陷盆地及中新生代陸相火山巖,發(fā)育了以燕山期(190~90 Ma)為主體的淺成斑巖體群和以深成的花崗巖基為代表的巖漿活動,這些事實說明秦嶺在陸內(nèi)造山階段構(gòu)造活動依然很活躍。 秦嶺自太古宙以來經(jīng)歷了多種構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)化及多階段演化的歷史,造就了秦嶺多期構(gòu)造一熱事件和大規(guī)模成礦作用的發(fā)生。 2 秦嶺主要金屬成礦系統(tǒng) 2.1主要礦床類型 對秦嶺造山帶礦床的研究己積累了較為豐富的資料,在己發(fā)現(xiàn)的秦嶺金屬礦床中,絕大多數(shù)與內(nèi)生地質(zhì)作用有關(guān)。按照目前己探明的金屬儲量,秦嶺鉛鋅多金屬礦床以泥盆系熱水噴流沉積型最為重要,大型、超大型礦床多屬此類,火山一次火山熱液型鉛鋅礦床在秦嶺也占據(jù)一定的地位。金礦床的產(chǎn)出主要受構(gòu)造一巖漿帶控制,優(yōu)勢的金礦類型主要是微細(xì)浸染型與石英脈一構(gòu)造蝕變巖型。汞礦與銻礦多共生,以低溫?zé)嵋盒蜑橹?,礦床分布明顯受地層一構(gòu)造控制。銅礦主要礦床類型為火山噴流沉積巖型、次火山熱液型。 Ag多與Cu、 Pb、Zn、Au、As等伴(共)生,獨立銀礦主要集中于東秦嶺,以斑巖型或火山熱液型為主。此外,還有少量巖漿型銅鎳硫化物礦床、鉻鐵礦礦床及BIF型鐵礦床等。 2.2重要的金屬成礦系統(tǒng) 秦嶺金屬成礦經(jīng)歷了多期、多階段演化,形成了多區(qū)域成礦系統(tǒng)(表1)。根據(jù)構(gòu)造、建造、成礦作用及礦床組合特征分析,秦嶺造山帶內(nèi)生金屬礦床主要受如下幾個主要的成礦系統(tǒng)控制:(1)太古代海底火山一沉積成礦系統(tǒng);(2)中新元古代與海底、島弧火山及巖漿侵入活動有關(guān)的成礦系統(tǒng);(3)早古生代與海相火山熱液作用有關(guān)的成礦系統(tǒng);(4)海西期與海底熱液及巖漿作用有關(guān)的成礦系統(tǒng);(5)印支期與濁積巖系有關(guān)的成礦系統(tǒng);(6)中生代與碰撞造山及陸內(nèi)構(gòu)造一巖漿活動有關(guān)的熱液成礦系統(tǒng)等。這些不同的成礦系統(tǒng)對礦床類型有選擇,在成礦時間和作用強度上有變化,空間上有重疊,顯示復(fù)合成礦的特點其中(2)、(3)、(4)、(6)成礦系統(tǒng)最重要,秦嶺絕大多數(shù)大型一超大型礦床的形成與此有關(guān)。 2.2.1中新元古代與海底、島弧火山及巖漿侵入活動有關(guān)的成礦系統(tǒng)秦嶺元古宙以伸展體制為主,局部發(fā)育塊體會聚、板塊裂解與拼合并存,既發(fā)育與裂谷一洋盆擴張有關(guān)的成礦亞系統(tǒng),又發(fā)育塊體會聚過程產(chǎn)生的成礦亞系統(tǒng)。其中,前者主要產(chǎn)于裂谷一小洋盆環(huán)境的海相火山巖地層中,發(fā)育了與海底火山活動相關(guān)的熱水噴流沉積成礦作用,形成以Cu、 Pb、Zn等多金屬為主的噴流沉積礦床系列,如南秦嶺碧口群海相細(xì)碧一角斑巖系筏子壩銅礦、陽壩銅礦坡銅(鉆)礦床、大茅坪銅礦和銀廠溝鉛鋅礦,武當(dāng)山群變火山巖中的銀洞溝Pb-Zn-Au-Ag礦床,北秦嶺寬坪群火山巖中的商州龍廟Pb - Zn礦床等。同時發(fā)育了海底擴張過程中形成的與超基性巖有關(guān)的鉻、鎳等巖漿礦床系列,如發(fā)育在北秦嶺商丹蛇綠混雜構(gòu)造帶中的松樹溝鉻鐵礦和南秦嶺煎茶嶺超基性巖體中的鎳礦、峽口騷一黑木林超基性巖帶的小型鉻鐵礦點等。除此之外,元古宙還發(fā)育與島弧構(gòu)造巖漿作用有關(guān)的成礦亞系統(tǒng),所形成的礦 床按照主要的成礦作用特點,可分為與島弧火山熱液活動有關(guān)的成礦系列和與侵入巖漿熱液有關(guān)的成礦系列。前者以發(fā)育在碧口變安山巖一流紋巖(豆壩群)中的黑礦型礦床系列為代表,如略陽東溝壩Pb-Zn-Ag-Au一重晶石礦床、二里壩硫鐵礦床等,后者以銅廠巖漿熱液Cu-Fe礦床系列為代表,成礦分別受與島弧火山作用有關(guān)的噴流沉積過程和與侵入巖漿活動有關(guān)的熱液成礦過程控制①。構(gòu)成了從裂谷一洋盆到島弧帶比較完整的盆一弧成礦系統(tǒng)。
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2.2.2早古生代與海相火山熱液作用有關(guān)的成礦系統(tǒng)早古生代是在秦嶺新元古代古洋盆向華北陸緣俯沖消減過程中,形成于島弧或弧后洋盆環(huán)境的海底熱水噴流成礦系統(tǒng)。屬于該系統(tǒng)的礦床,自西向東有產(chǎn)于斜峪關(guān)群安山質(zhì)火山巖的陜西眉縣的銅峪銅礦、斜峪關(guān)群下部斜長角閃巖層中的周至西駱峪鋅銅礦、丹鳳群斜長角閃巖的戶縣東流水銅礦、二郎坪群石英角斑質(zhì)巖石的桐柏劉山巖銅鋅礦等,它們具有相似的構(gòu)造環(huán)境,形成于同一時代,都呈似層狀、透鏡狀,與火山巖關(guān)系密切,普遍具有富銀的特征,根據(jù)對二郎坪硫化物礦床的研究圈,礦區(qū)內(nèi)一般廣泛發(fā)育指示火山噴流沉積的富鐵硅巖,表明它們是海底火山熱水噴流系統(tǒng)的產(chǎn)物。該類礦床無論從賦礦巖石組合還是從熱水沉積巖特征等方面,都與碧口群內(nèi)的硫化物礦床相似。由于二郎坪群有元古宙同位素年齡的報道,碧口群也有從中元古代一新元古代的同位素年齡甚至泥盆系化石證據(jù),因此二者之間時間關(guān)系有待進一步研究。另外在桐柏二郎坪群上部層位的歪頭山組淺變質(zhì)火山一沉積巖系中(也有將其放在火山巖之下的),產(chǎn)有破山特大型銀礦和銀洞坡金礦,其主要含金層位為富碳的絹云石英片巖、黑云片巖等碎屑巖系,早期可能經(jīng)歷了海底噴流作用,形成富集地化異常和初始礦化體,后期變質(zhì)變形及巖漿活動使礦床進一步富集和定位。因此二郎坪群是北秦嶺金、銀、鉛、鋅礦床的重要產(chǎn)出層位。目前在南陽盆地以西所劃的二郎坪小寨組地層與歪頭山組有類似的地方,但二者之間的層位關(guān)系 一直存在爭論,有必要進一步進行對比。 2.2.3海西期與海底熱液及巖漿作用有關(guān)的成礦系統(tǒng)海西期是秦嶺構(gòu)造體制發(fā)生重要轉(zhuǎn)折的時期。商丹洋盆向華北板塊之下繼續(xù)斜向俯沖,揚子與華北板塊開始點式碰撞,早古生代洋盆逐漸消減,僅以殘留洋盆或海盆存在的同時,在揚子被動陸緣勉略一帶開始新的開裂,初始的勉略洋盆發(fā)育,秦嶺微板塊逐漸從揚子被動陸緣裂離出而形成獨立塊體。在秦嶺微板塊總體處于擠壓收縮的構(gòu)造背景下,受北部俯沖及塊內(nèi)深部地慢上隆作用的影響,板塊內(nèi)部發(fā)育一系列塹壘式斷陷盆地,發(fā)育了受地?zé)岙惓?刂频哪锨貛X海底大規(guī)模熱水噴流成礦系統(tǒng),沿同生斷裂形成了以鉛、鋅為主的多種元素富集的大型多金屬礦床系列川。該系統(tǒng)成礦最早時間可追溯至晚志留世,由眾多的大型礦床組成,并分段集中于西成、鳳太和山柞3個地區(qū)。以成縣廠壩一李家溝鉛鋅礦、鳳縣鉛銅山、八方山大型特大型鉛鋅礦為代表,同時還有一些小型銅礦床產(chǎn)出。除此之外,該成礦系統(tǒng)也使金預(yù)富集,為泥盆系微細(xì)浸染型礦床的形成奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。初步研究顯示,微細(xì)浸染型金礦與多金屬礦床具有共同的賦礦巖系,具有同位而不同時的特點,金礦賦礦層位一般較鉛鋅礦偏上,成礦具有明顯的后生改造特征。以往對泥盆系礦床的研究,從宏觀角度比較多地關(guān)注了盆地同生斷裂對成礦的貢獻(xiàn)以及有關(guān)同生噴流沉積的厘定,對改造型礦床也較多地注意了后生構(gòu)造對礦床改造的影響,而對成巖期流體產(chǎn)生的水力破裂以及不同類型巖石組合對礦床改造、定位的影響考慮不多。如對雙王鈉長角礫巖最近提出了水壓破裂的認(rèn)識[10]。秦嶺微細(xì)浸染型礦床賦礦層位,多是富鈣質(zhì)巖石與細(xì)碎屑巖石互層的位置,反映出巖性組合對成礦的控制。另外從一些礦床沿沉積厚度變化的梯度帶分布看,不排除一些礦床是由盆地流體從內(nèi)部壓實區(qū)向邊部欠壓實區(qū)運移成礦的可能性,對該問題的重視和研究有助于拓寬找礦思路。另外沿勉略一帶隨海底擴張的進一步加劇,在勉略洋盆形成過程中,發(fā)育了與洋殼增生相伴的超基性巖有關(guān)的礦床系列,如略陽 三岔子鉻鐵礦、勉縣鞍子山鉻鐵礦等小型礦床,與海底火山巖有關(guān)的青?,斍呖h德爾尼大型銅礦,該帶東段是否有類似的礦床出現(xiàn)值得注意。 2.2.4中生代與碰撞造山及陸內(nèi)構(gòu)造一巖漿活動有關(guān)的成礦系統(tǒng)中生代是秦嶺造山帶完成板塊拼合,發(fā)生陸一陸碰撞和陸內(nèi)構(gòu)造活動的時期,也是秦嶺主要的構(gòu)造變形變質(zhì)和巖漿活動期。伴隨揚子板塊沿勉略帶向南秦嶺板塊之下的俯沖和勉略洋盆閉合,秦嶺轉(zhuǎn)入陸內(nèi)構(gòu)造演化階段。由于揚子與華北陸塊繼續(xù)向秦嶺造山帶之下俯沖,原有的斷裂構(gòu)造進一步復(fù)活,與陸內(nèi)俯沖有關(guān)的花崗巖和逆沖推覆構(gòu)造廣泛發(fā)育。而中生代中晚期開始的造山帶伸展垮塌過程,激發(fā)了主造山期后的深源巖漿活動,發(fā)育了以深源淺成富堿的斑巖體。與該構(gòu)造一巖漿體系相伴,秦嶺許多礦床在該階段形成或在先期預(yù)富集基礎(chǔ)上進一步工業(yè)富集和定位,造就了秦嶺成礦范圍最廣、礦種類型最多、成礦作用最為復(fù)雜的大規(guī)模熱液成礦系統(tǒng)。該成礦系統(tǒng)主要表現(xiàn)在成礦受造山及造山期后構(gòu)造一巖漿活動帶的控制,在空間上礦床多沿構(gòu)造帶或巖漿巖體展布,在時間上表現(xiàn)為成礦與碰撞造山或陸內(nèi)構(gòu)造巖漿活動近于同時或略滯后。例如,秦嶺控制金礦成礦的斷裂、巖漿活動年代主要為230~131. 7 Ma,秦嶺大型金礦成礦主要集中于210~120 Ma[11-14];與秦嶺造山帶由主造山到后造山伸展垮塌轉(zhuǎn)化階段地殼增溫、構(gòu)造性質(zhì)由擠壓向伸展轉(zhuǎn)化有利于不同來源流體活動的演化階段相禍合。成礦流體在不同部位可以以巖漿熱液為主,也可以以天水為主,部分礦床可能有慢源組分的加入。秦嶺屬于該系統(tǒng)的礦床有北秦嶺斑巖一爆破角礫巖型銅、鋁多金屬礦床系列、南秦嶺低溫?zé)嵋汗R礦床系列、秦嶺微細(xì)浸染型金礦系列及韌性剪切帶一蝕變巖型金礦系列等,也造就了多個礦化集中區(qū),如小秦嶺的金礦集中區(qū)、華北地塊南緣與中生代斑巖有關(guān)的鋁礦集中區(qū)、秦嶺微細(xì)浸染型金礦帶等,這些礦床集中區(qū)同樣也是大型一特大型礦床集中產(chǎn)出的地方。 3 結(jié)論 ?。?)秦嶺自太古宙以來經(jīng)歷了多階段演化的歷史及多種構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)化,造就了秦嶺多期構(gòu)造一熱事件和成礦作用的發(fā)生,秦嶺多金屬成礦帶的形成是多個成礦系統(tǒng)作用的產(chǎn)物。大規(guī)模成礦作用多與突發(fā)性構(gòu)造一熱事件的誘發(fā)有關(guān),如前中生代裂陷期大規(guī)模熱流體作用、中生代淺成巖漿活動等。 (2)大型或超大型礦床的形成大多經(jīng)歷了2個以上成礦系統(tǒng)的疊加或多階段的成礦過程,在時間與空間分布上有選擇性.如大型一超大型的鉛鋅礦主要出現(xiàn)于南秦嶺泥盆系;微細(xì)浸染型金礦主要出現(xiàn)于南秦嶺寒武系、泥盆系和三疊系;大型層控型銀礦主要出現(xiàn)在東秦嶺桐柏一帶的古元古界一下古生界中,它們具有“疊加成礦”與“雙源復(fù)控成礦”特征。 ?。?)中生代是秦嶺與構(gòu)造一巖漿活動有關(guān)的熱液礦床的重要成礦期,斑巖型鋁多金屬礦、微細(xì)浸染型金礦、低溫?zé)嵋汗R礦的礦化集中區(qū)(帶)及大型一特大型礦床一般與構(gòu)造一巖漿活動帶關(guān)系密切,因此繼續(xù)加強沿商丹斷裂帶、勉略斷裂帶等附近分布的構(gòu)造一巖漿活動的找礦評價工作,可能發(fā)現(xiàn)新的礦化富集區(qū)(帶)。 參考文獻(xiàn): [1]張國偉,張宗清,董云鵬.秦嶺造山帶主要構(gòu)造巖石地層單元的構(gòu)造性質(zhì)及其大地構(gòu)造意義「J].巖石學(xué)報,1995,11(2):101一114. 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