中国东南地区岩浆-成矿作用的构造框架 中国东南地区综合成矿模式

作者&投稿:郝栏 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

根据前文对中国东南地区岩浆-成矿作用,结合燕山期地球动力学的演化过程,可将东南地区岩石圈演化及其对应的岩浆-成矿作用过程的构造框架综合于表5-9。

表5-9 东南地区岩浆-成矿作用与区域地球动力学背景

中国东南地区中生代的构造-岩浆-成矿作用,在整个区域性构造-岩浆旋回中,在活动时代上具有可比性,表现出东南地区受同一大地构造环境制约的现象,以早白垩世(120~137 Ma)为构造-岩浆活动的转换期,强烈的挤压使岩石圈加厚,使橄榄安粗岩系列火山-侵入岩以及陆壳重熔型火山-侵入岩形成;晚侏罗世(>137 Ma)主要为陆内挤压造山阶段,形成一套高钾钙碱性火山-侵入岩组合;自早白垩世晚期(120~90 Ma)进入了陆内伸展裂陷阶段,东南地区广泛出现碱性岩系列、双峰式火山-侵入岩以及A型花岗岩组合等。

东南地区内部出现的构造-岩浆-成矿作用的差别,主要表现在扬子、华夏陆块两个性质不同的基底之上发生的,大致以江山-绍兴缝合带为界,其北西部主要以陆内构造-岩浆活动为特点,燕山期的火成岩主要是一套高钾钙碱性-橄榄安粗岩-碱性岩系列组合,岩石大地构造属性上反映与陆内造山活动有关;而江山-绍兴缝合带南东部分主要为一套高钾钙碱性的酸性火山-侵入岩组合,火山岩中安山质岩石也相对较少,橄榄安粗岩系列组合则更少,虽然这些火山岩具有大陆边缘弧火山岩的特性,但它缺少洋壳(幔源)物质的部分熔融成分进入陆壳。

在矿床学、区域成矿学研究中,分析查明不同构造阶段地质单元的成矿地质背景、了解区域成矿控制条件、成矿演化过程、总结成矿规律等是其重要研究内容之一,也是寻找新的矿产资源产地所必须的研究内容。近数十年来,国内外地质学家对区域尺度(大陆边缘成矿带、裂谷带、造山带成矿带)和矿床尺度(斑岩型铜矿、块状硫化物矿床)等的研究,在区域成矿学研究取得了一系列进展,这为成矿大地构造研究奠定了基础。所以,可以将利用成矿带、矿床、矿种类型组合反演其形成大地构造背景为对象,以利用亲幔源(亲硫、亲铁)、亲壳源(亲石、亲氧)成矿元素组合作为鉴别成矿物源中壳幔物质贡献标志,阐明区域成矿作用的深部过程理论与方法等体系,称为成矿大地构造(Metal-logenetic tectonics)。由于内生、外生成矿作用形成的矿床成因类型、矿种组合特征受特定的区域成矿背景、深部过程所制约,这是研究区域成矿背景的基础,如斑岩型铜矿被认为形成于大陆活动边缘环境、块状硫化物矿床形成于海底裂陷伸展环境等认识,这些是根据成矿背景与成矿带、矿床、矿种组合的综合研究结果,它也表明一些矿床成因类型、矿种组合受特定的大地构造背景所制约。因此,利用特定的成矿带、矿床类型、矿种组合反演成矿大地构造背景也是完全可行的。有鉴于此,本次研究形成的主要论点就在于:中国东南地区燕山期成矿构造背景是一陆内挤压加厚造山环境,古岩石圈尺度不连续基础上燕山期再活化的构造-岩浆-成矿带,拗陷带中相对凸起区或“凸-凹”过渡部位是赋矿有利部位,铜金矿的巨量堆积与强烈的壳幔相互作用形成的(高钾)钙碱性岩浆活动有关;幔源物质的贡献大小是决定矿集区规模的关键因素。这一认识不仅限于中国东南地区,对于其他地区也存在普遍意义。

在研究区内最具成矿大地构造研究意义和可比的矿床为斑岩型矿床和火山-潜火山热液型矿床。斑岩型铜金矿是区内最为重要的矿床类型,自内陆向沿海带均有分布,但在不同的构造区成矿时代、矿床类型组合存在差别。赣东北地区斑岩型铜金矿形成于中侏罗世、下扬子地区为晚侏罗世、沿海带形成于早白垩世,它们的成矿母岩多是一套壳幔混合源的中酸性岩类,在成岩成矿物源中幔源物质具有较大的贡献,其形成的成矿背景也相似,岩石学、岩石大地构造研究表明,成岩成矿过程中处于总体陆壳挤压加厚和岩石圈/软流圈发生灾变过程。因此,可以认为陆内挤压造山作用、陆壳加厚地幔玄武岩的底侵作用是斑岩型铜金矿成矿大地构造背景。同样,火山-潜火山成矿作用是区内另一具有特色的成矿作用。在赣东北、沿海带至台湾岛一线,斑岩成矿与火山-潜火山成矿具有在空间密切伴生的特点,且自内陆向沿海的规律性更为明显,同样反映洋-陆俯冲造山过程。如紫金山、金瓜石两个矿床的成矿大地构造背景有所不同,台湾金瓜石矿田是典型的洋-陆碰撞造山带、紫金山矿田属陆内造山作用,成矿时代分别为早白垩世(紫金山矿床94.10~111.78 Ma)及早更新世(金瓜石矿床1.0 Ma±0.9 Ma),但都形成了铜金的巨量矿质堆积,其矿化类型也基本类似。类似的现象还有下扬子拗陷与橄榄安粗岩系列岩石有关的“玢岩铁矿”,该类矿床产于燕山期东南大陆的内陆区,但它与安第斯造山带内的与火山作用的铁矿床也具有一定的类比特征。



区域地质构造对成矿区(带) 的控制~

中国东南地区是由不均一的地质块体所组成。这些不同时代、不同物质组成、不同演化史的地质块体彼此之间存在差别,在其内部也表现出不同的成分和结构特点。但是,在中、新生代以来,东南地区具有隆-拗相间分布的构造地貌景观,隆起与拗陷内的矿床类型和矿种组合具有明显的不同,它反映隆-拗区成矿作用分别受不同的因素制约。隆起区多是保留相对刚性、稳定的地质块体,在不同地质演化阶段具有自身相应的成矿地质记录;而拗陷区多是围绕这些块体的边界或是在隆起区内部出现的构造活动带,这些构造活动带与本项研究中提出和一直强调的岩石圈尺度不连续相吻合,它们也是东南地区内主要大型矿床、矿集区的聚矿构造。前入资料和本项研究工作都证实,虽然在中国东南地区前燕山期地质发展阶段即有成矿作用发生,并也有成型矿床形成,而真正出现隆-拗分区的构造格局和大规模成矿作用是在燕山期,在隆-拗区具有鲜明的矿床组合特点是:隆起区主要为亲壳源元素(如W、Sn等)矿产分布区,而东南区的90%以上的亲幔源元素(如Cu、Fe、Au)矿产则分布于拗陷区。故本次研究着重就中生代以来隆、拗构造分区对成矿作用类型控制的总体框架下就不同单元的控制因素进行讨论。
(一)隆-拗构造控制了成矿区带的分布格局
中国东南地区隆-拗构造格局受岩石圈结构控制。在燕山期构造-岩浆-成矿活动中,隆-拗构造区决定了构造-岩浆-成矿活动的差异和岩浆-成矿专属性及矿床类型、成因的空间结构。中国东南地区是由华北、扬子克拉通边缘的微陆块和华夏陆块等性质不同的小陆块经历多期陆缘增生、俯冲碰撞拼合而成,小陆块的刚性基底与其周围的构造活动带的差异,导致燕山期陆内造山活动过程的中、新生代区内隆-拗相间出现的构造格局形成。
1)隆起区:多是扬子、华夏陆块的基底出露部分,它是具有“山根”的古克拉通块体残余部分,其分布的规模一般都较小,那里也是晋宁、加里东、中生代一些大型花岗岩和中-晚元古代的陆壳生长时期内形成的铁、铜等矿床分布区。如武夷隆起内有元古宙裂陷阶段形成的块状硫化物矿床以及加里东期与华夏陆块与扬子板块俯冲碰撞过程中形成的矿床组合,海西-印支期也保留有陆内收缩造山作用的矿化现象。但隆起区主要矿床是一套与燕山期岩浆活动有关的亲壳源元素的矿床组合。隆起区对燕山期成矿作用的控制主要反映在陆壳挤压加厚、伸展减薄过程中,出现巨量壳源花岗岩的侵位及其相关的矿产,这与基底岩石具有的刚性和较大的陆壳厚度阻滞了地幔物质的上涌,地幔对下地壳的加热出现部分熔融形成壳内物质的循环、聚集,因此隆起区的基底成分对壳源岩浆活动形成的矿产具有特殊的控制作用。虽然它经历了长期的地质演化,但总体相对较稳定。它具有“山根”的3层结构的陆壳(地壳厚度>35km),岩浆岩形成于陆壳挤压加厚背景中,玄武岩底侵作用加热中-下地壳,使陆壳重熔,形成一套以壳源-壳幔混合源(以壳源为主)的中-深成花岗岩,但在隆起的边缘一侧出现壳幔混合源的花岗闪长斑岩及小型花岗岩侵入体,成矿具有隆-拗过渡带成矿色彩。这种性质对前燕山期的成矿作用控制也是如此。隆起区出现的矿种组合主要是钨、锡、钼、金、银、铅、锌等。在隆起区的核部矿化相对较弱,矿床成因类型主要为岩浆热液型;隆起带的边缘矿化较强,主要为斑岩型、岩浆热液型、矽卡岩型。
2)拗陷区:主要分布于古克拉通块体的边缘,多与古克拉通拼合带或其内部的古裂陷带相对应,那里也是地质历史发展中的长期活动带。拗陷区陆壳较薄(<30km),燕山期岩浆岩形成于挤压加厚、伸展塌陷两种不同构造环境中,岩石圈/软流圈中大规模对流地幔物质注入陆壳内部,发生强烈的壳幔混合作用,形成一套壳幔混合源岩浆及亲幔元素矿产。早期(燕山造山期晚阶段)挤压加厚过程中形成壳幔混合源的高钾钙碱性火山-侵入岩(闪长岩-花岗闪长岩组合)以及以幔源成分为主的橄榄安粗岩火山-侵入岩,晚期(燕山中期)伸展过程中形成一套碱性系列火山-侵入岩(双峰式火山岩、A型花岗岩)。该区的矿种以铜、金、铁、银、铅、锌、铌、钽为主,矿床成因类型多样,主要有火山-潜火山-斑岩型、玢岩型、矽卡岩型、沉积-热液叠改型等。值得注意的是,由于拗陷区内存在次级构造分区,在拗陷中的凸起(如铜陵地块、万年凸起),矿种、矿床成因类型多样,其中以与斑岩-浅成侵入岩有关的成矿作用占主导地位。另有如永梅拗陷和沿海火山岩带,它们实际上相当于隆起中的拗陷,其成矿作用也具有与拗陷区相同或相似的特征。
3)隆-拗过渡的地区:它是壳幔物质相互作用强烈的地区,其成矿出现亲壳、亲幔的矿种组合,如位于江南隆起与浙赣拗陷过渡区的香炉山-阳储岭钨锡多金属矿带,该带出现的钨、锡、铜、钼、金、银、铅锌矿床成矿亚系列主要与燕山中-晚期壳幔混合源中酸性斑岩有关;但是,在大地构造环境制约之下,成矿仍然保持自身区域性总体特征,如铜陵铜金矿集区产于拗陷区的局部隆起中,但他形成的矿产与拗陷区总体成矿特点相符。
因此,隆起与拗陷区对成矿作用的控制应归因于岩石圈结构和壳幔深部过程及其地球动力学背景。就具体地区而言,这种隆拗分区还表现在二者内部基底成分层、韧脆性断裂和褶皱构造的发育程度等对矿床的控制,隆起区的基底以壳源泥砂质复理石建造、花岗质-花岗闪长质岩石为主,局部地区出现中基性火山-沉积建造;拗陷区基底岩石成分较复杂,如下扬子拗陷、浙赣拗陷、永梅拗陷中尚保留有洋壳或裂陷带中的基性火山岩成分,从基底变质岩的岩石建造、Nd同位素组成也可见(表5-1),拗陷区基底变质岩本身既含有大量来自幔源物质,又经历了较强的变质作用。这些差异存在造成了晚期的壳幔相互作用过程中岩石、矿种组合类型的差别。此外,值得提出的是隆-拗区内流体发育程度也是控制成矿的关键因素之一,隆起相对拗陷区流体较少,也是隆起区内部总体缺少大型矿床的原因,富流体的盆地区是强烈的水/岩相互作用与大规模成矿的有利地区。
表5-1 中国东南地区基底变质岩同位素特征对比简表


(二)古岩石圈尺度不连续是区内重要的聚矿构造
大型-超大型矿床主要产于古陆边缘带、裂谷带、板块俯冲带(碰撞带)、剪切带等大型构造带之内或大型构造的节点中(翟裕生,1997),而这些大型构造通常构成了大区域的岩石圈尺度不连续。Kutina(1991)提出,矿床群集扎根于地幔的区域不连续与克拉通边缘及其邻近活动带的横向交切地区,它们是造山运动期间,热液岩浆上升以及金属富集的有利通道。
在中国东南地区3个北东拗陷带与燕山期火山-沉积盆地带相吻合,那里的燕山期强烈构造-岩浆活动是3个大型古岩石圈尺度的不连续再活化的重要标志,带内以发育幔源和幔壳混合型火成岩类,Nd同位素示踪结果表明东南地区3个拗陷带和沿海火山岩带内燕山期火成岩具有较低的TD(Gilder等,1996;Chen and Jahn,1998;王德滋等,2002),这些低TD带或区所处位置都具有异常的基底结构,并和中生代火山-沉积盆地、大型矿集区出现的位置吻合,因此可以认为这些低TD值带(区)属岩石圈尺度不连续再活化的综合反映,它意味着大量对流地幔物质的注入陆壳并参与了燕山期岩浆-成矿作用,形成了以铜、金、银、铅、锌、铁等矿产群集的成矿带。如浙赣拗陷是东南大陆内一由不同方向交汇、多期活动、规模最大的岩石圈尺度不连续,在燕山期强烈陆内造山活动以及岩石圈减薄过程中,这种多期次构造-岩浆-成矿的最佳耦合作用,使其成为再活化岩浆活动带和金属矿产巨量堆积的中心。而在拗陷带两侧的隆起区内,由于很少或无火山-沉积盆地形成,且对应的是中深成壳源花岗岩套,其TD较高,预示着对流地幔物质贡献较少,它与盆地区不同,那里很少或无铜矿床,主要为与钨、锡、钼等矿床有关的成矿作用,指示隆起区内与岩浆-成矿作用有关的构造主要形成于壳内的,而不是达到地幔深度的岩石圈尺度的不连续,其岩浆-流体-成矿物质可能主要来自再活化的陆壳内部。
(三)岩石圈减薄导致燕山期成矿大爆发
中国东南地区中生代出现的岩石圈减薄、壳幔混合型岩浆的强烈活动和大规模成矿作用,虽然有关其形成的动力学机制是西太平洋板块俯冲、还是特提斯构造的延续抑或是两种机制的叠加等造成尚存在争议,但它无疑是岩石圈/软流圈发生灾变事件的结果。从前文区域地球物理、区内火成岩岩石大地构造研究结果可以说明,中生代岩石圈减薄主要发生在J3—K1之间,岩石圈/软流圈的灾变才能使起源于软流圈顶部的岩浆(+成矿物质)上升,并与岩石圈物质发生相互作用(+萃取的成矿物质),形成壳幔混合型岩浆和成矿物质的迁移,岩石圈/软流圈相互作用形成的岩浆上升冷却,也即从不稳定态转变为相对稳定的平衡态,岩浆中析出流体携带成矿物质聚集,使矿床形成。由于这一过程是在短时限完成的,因此被称之为“燕山期成矿大爆发”,其中隆-拗构造区岩石圈的结构是控制深部过程和岩浆-成矿差异的关键因素。

在综合对区内构造-岩浆-成矿作用研究的基础上,本次研究初步建立了东南地区成矿分带和岩浆-成矿组合模式两种。
1.成矿分带模式
前文已经叙述中国东南地区成矿分带现象与安第斯造山带具有可比性,自沿海向内陆方向的矿化分带可能因东南地区燕山期陆内造山作用可以分为2个阶段、2个构造-岩浆-成矿分区(图5-7):一是早—中侏罗世(燕山第一构造幕),以浙赣拗陷带为中心的强烈陆内挤压收缩造山作用,形成自浙赣拗陷—江南隆起—下扬子拗陷方向的矿化分带:浙赣(高钾)钙碱性火山-潜火山-斑岩型Cu、Au、Ag、Pb、Zn成矿带—江南高钾钙碱性斑岩-岩浆热液型W、Sn、Au、Ag、Pb、Zn成矿带—下扬子矽卡岩型Cu、Au成矿带,下扬子拗陷中火山盆地带中早白垩世玢岩型Fe、S成矿带是挤压造山作用晚期具有幔源玄武岩浆性质发生底侵作用过程中形成的产物。二是晚侏罗—早白垩世沿海-武夷地区,由于缺少安第斯型洋-陆俯冲碰撞的岩浆-成矿带,所以它是由西太平洋板块俯冲作用的影响,还是陆内造山带俯冲带的迁移所致,其确切的构造背景尚不清楚,但该区的岩浆-成矿带反映了造山带靠内陆一侧的部分成矿带,其自沿海向武夷带的岩浆-成矿分带是:沿海带是一壳幔混合源钙碱性火山-潜火山-斑岩-岩浆热液型Ag、Pb、Zn、Mo、Sn、Cu(Au)成矿带—闽西—粤东壳幔混合源钙碱性火山-潜火山-斑岩型Cu、Au、Ag、Fe成矿带—武夷山壳源钙碱性斑岩型-岩浆热液型W、Sn、稀有、稀土、Ag、Pb、Zn、U成矿带,该岩浆-成矿带具有大陆边缘陆内火山-岩浆弧构造区的成矿特点。而台湾岛东部的中央山脉火山-斑岩型Au、Cu成矿带则属喜马拉雅期洋-陆碰撞造山带的一部分,喜马拉雅期的岩浆-成矿作用已影响到沿海的粤东等部分地区。

图5-7 中国东南地区成矿分带时空演化示意图

2.挤压造山/伸展塌陷两阶段成矿
基于区内成矿背景和成矿作用演化,中国东南地区的燕山期大规模成矿作用过程的金属矿产巨量堆积可用挤压造山-伸展塌陷两阶段模式予以表述,成矿深部过程可以归结于岩石圈/软流圈灾变中的地幔底侵作用。燕山早-中期陆内挤压造山作用,岩石圈加厚,强烈的壳幔相互作用形成一套以高钾钙碱性系列、橄榄安粗岩系列的铜(金)、多金属矿、铁矿成矿系列,铜(金)、铁矿矿巨量堆积出现于古岩石圈不连续再活化的拗陷区,钨锡、银多金属矿则出现于具有相对稳定基底的隆起区;燕山中-晚期岩石圈伸展塌陷和强烈减薄,对流地幔物质上涌进入陆壳,形成一套以碱性岩系列(A型花岗岩、双峰式火山岩等)有关的铌钽矿成矿系列,在拗陷区出现巨量堆积(图5-8)。在两类构造环境中,岩浆活动从强烈活动到相对宁静稳定平衡状态,岩浆中大量流体和成矿物质的析出是矿床形成的主要时期,所以区内矿床形成时代总体具有相对“滞后”的性质。

图5-8 中国东南地区矿产巨量堆积成矿模式

关于东南地区陆内造山带是否存在陆内俯冲带、陆内成矿带是否与俯冲带对应的成矿分带,前文在赣东北地区的研究中对此有了较肯定的回答。虽然,在整个东南地区岩浆-成矿的“极性”不明显,但沿陆内俯冲带的两侧的局部地区仍然表现有岩浆-成矿的“极性”分布特点。由于多数陆内造山带俯冲带可能是隐蔽的,或者陆内造山作用本身就只是一种陆内强烈缩短的收缩作用,地表仅仅是一些推覆构造面的形式,使得认识岩浆-成矿的“极性”存在一定困难。因此,此次研究比较明确的是下扬子拗陷和浙赣拗陷可以代表两条燕山期陆内收缩造山带。浙赣拗陷是东南地区燕山早期陆内造山带,下扬子拗陷应是晚侏罗一早白垩世的陆内造山带。早白垩世区内大面积的碱性岩、双峰火山岩和A型花岗岩的出现,标志岩石圈减薄、“山根”的崩塌,自此进入滨太平洋构造域体制。

中国东南地区综合成矿模式
答:前文已经叙述中国东南地区成矿分带现象与安第斯造山带具有可比性,自沿海向内陆方向的矿化分带可能因东南地区燕山期陆内造山作用可以分为2个阶段、2个构造-岩浆-成矿分区(图5-7):一是早—中侏罗世(燕山第一构造幕),以浙赣拗陷带为中心的强烈陆内挤压收缩造山作用,形成自浙赣拗陷—江南隆起—...

中国东部中生代花岗岩形成的动力学背景
答:中国东部燕山期岩浆-成矿作用的大地构造背景,是印支期以来大规模岩石圈减薄和构造格局转换,与深部地质过程(岩石圈减薄、壳幔作用、地幔交代、岩浆混合等)关系密切(陆志刚等,1997;陶奎元等,1998;毛建仁等,1999;徐夕生等,1999)。燕山期构造运动和变形特征,表现为断块活动、差异升降、岩浆活动强烈,同时拉张与挤压交替出...

区域岩浆演化与成矿
答:在壳幔混合源同熔型岩浆岩中,德兴地区斑岩型铜金矿、铜陵地区矽卡岩型铜金矿主要受挤压机制下形成的小岩株控制,岩石多属钙碱性系列-高钾钙碱性系列组合,岩石含钾质较高;庐枞、宁芜地区的“玢岩型”铁矿主要与陆壳加厚环境下地幔底侵作用形成的幔源物质占较大比例的橄榄安粗岩系列岩石有关,岩石富...

区域构造演化与成矿
答:中国东南地区成矿具有多期成矿,以燕山期为主的时代规律。燕山期这种高强度、集中成矿与大规模岩浆作用相对应,可谓“岩浆成矿大爆发”。 研究区内陆壳生长经历了太古宙古陆核形成一元古宙陆壳增生、基底固结、陆块敛合的发展阶段,自加里东运动之后进入了陆内构造运动体制。在地壳发展演化过程及构造-岩浆-成矿各主要...

区域成矿的空间分布规律
答:1.大型成矿带在区域构造中的位置 中国东南地区燕山期大规模成矿作用直接归因于区内大规模的岩石圈的减薄和新生地幔物质的注入,其结果造就了3个岩石圈尺度不连续的燕山期再活化并成为构造-岩浆-成矿活动中心,它也是区内重要的聚矿构造。从前文研究证实这3个岩石圈尺度不连续是在前燕山期不同基底构造带的基础上继...

中国东部岩石圈地球化学特征
答:这一特征清楚显示中国东部各构造单元在沉积作用、变质作用过程中Cu等成矿元素不具明显的富集趋势,而深源岩浆熔融分异作用应是中国东部Cu成矿作用的主导机制。 2)中—新生代我国东部上地幔Cu等成矿元素具“南富北贫”的趋势,且南部上地幔交代作用强烈,分异出富Cu等元素地幔岩浆,为此在地壳丰度上呈现了各自的继承...

区域地质构造对成矿区(带) 的控制
答:中国东南地区是由不均一的地质块体所组成。这些不同时代、不同物质组成、不同演化史的地质块体彼此之间存在差别,在其内部也表现出不同的成分和结构特点。但是,在中、新生代以来,东南地区具有隆-拗相间分布的构造地貌景观,隆起与拗陷内的矿床类型和矿种组合具有明显的不同,它反映隆-拗区成矿作用分别受不同的因素...

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答:因此,中国东部大陆边缘经历了印支运动向燕山运动、燕山运动向喜马拉雅山运动的两次构造体制转换,是该区中生代构造-岩浆-成矿作用的核心。 关于中国东部高原,或者说关于中国东部中生代陆壳曾经加厚(邓晋福等,1996)可从中国东部分布侏罗纪二云母花岗岩、高Sr-Ba花岗岩得到支持。基于火成岩探针新技术(邓晋福等,1994,1996;...

东昆仑及邻区岩浆-构造演化与成矿作用
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