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工业技术论文

鄂东南金牛盆地与中国东部中生代火山岩盆地 成矿地质条件对比初探

闫芳 王宇 朱柳琴 刘敏 魏克涛*

湖北省地质局第一地质大队,435100

 要:通过开展中国东部中生代火山岩盆地与鄂东南地区金牛火山岩盆地的区域构造背景、成矿地质条件及典型矿床特征的对比研究,认为金牛火山岩盆地大地构造背景处于区域拉伸环境中的局部挤压地区,既发育中基性火山岩/次火山岩及与之相关的玢岩型铁矿,也发育有中酸性火山/次火山岩及与之相关的火山-次火山热液型金铜铅锌银多金属矿床,区内寻找与火山-次火山岩相关的玢岩型铁矿、低温热液型多金属矿均具有较大潜力。在今后工作中,应在关注火山岩/次火山岩含矿性与成矿专属性以明确找矿方向的基础上,尝试开展音频大地电磁法、微动勘探法、广域电磁法等大测深物探工作,以达到提取次火山岩、基底断裂、火山机构等控矿地质体和构造信息的目的,为成矿预测提供依据。

关键词:金牛盆地;成矿地质条件;对比研究;找矿方向

Abstract: By comparing the regional tectonic background, mineralization geological conditions and typical deposit characteristics of Mesozoic volcanic rock basins in eastern China with Jinniu volcanic rock basin in southeast Hubei, it is considered that the tectonic background of Jinniu volcanic rock basin is in a local extruded area of a regional stretching environment. Both mafic-intermediate volcanic rocks / subvolcanic rocks and related porphyrite iron ore, intermediate-acid volcanic rocks / subvolcanic rocks and related volcanic-subvolcanic hydrothermal gold, copper, lead, zinc, silver polymetallic deposits are developed. Thus, the search for porphyrite iron ore and low-temperature hydrothermal-type polymetallic mine related to volcanic-subvolcanic rocks all has great potential in Jinniu volcanic rock basin.In the future work, the researchers should focus on the ore-bearing potential and mineralizing specialization of volcanic rock / subvolcanic rock and minlogenic specificity to define the prospecting direction. On this basis, try to carry out large detection depth geophysical prospecting work such as audio magnetotelluric method, mircrotremor survey method and wide field electromagnetic method, to achieve the purpose of extracting ore-controlled geological body and structural information such as subvolcanic rock, basement fracture and volcanic edifice, to provide evidence to metallogenic prediction.

Key Words: Jinniu rock basin; mineralization geological conditions; comparative study;  prospecting direction

 

长江中下游铁铜成矿带自西向东依次分布有金牛、怀宁、庐枞、繁昌和宁芜等多个火山岩盆地,系统的测年结果表明,这些盆地的火山岩均形成于早白垩世,火山活动时间基本同时,与中国东部中生代火山岩带形成于统一的动力学背景。这些火山岩盆地以庐枞和宁芜盆地面积最大,且发育较多的辉石闪长玢岩和闪长玢岩等次火山岩,在次火山岩顶部和接触带探明一系列与陆相火山-次火山作用有关的玢岩型铁矿。然而,与庐枞和宁芜盆地相比,鄂东南地区金牛火山岩盆地投入的系统研究相对较少,是长江中下游火山岩盆地中被长期忽视的找矿空白区,严重制约了区内与火山岩-次火山岩有关的找矿勘查与突破。

近年来,随着金牛火山岩盆地边缘王豹山铁矿含磷灰石-磁铁矿组合矿石的发现,认为其与宁芜地区玢岩型铁矿的矿石特征具有可比性,有寻找玢岩型铁矿的可能;同时盆地内部发育的多个铜、金、铅、锌多金属矿(化)点及深部发现的中酸性次火山岩,与中国东部中生代火山岩盆地中发现的金、铜、铅、锌多金属矿床也具有相似性,表明盆地内部也可能具有寻找与次火山岩有关的金属矿床的潜力。因此,本文通过对中国东部中生代火山岩盆地与金牛火山岩盆地的区域构造背景、成矿地质条件及典型矿床特征进行总结与对比,初步评价金牛火山岩盆地的找矿潜力,提出下一步找矿方向及可尝试开展的找矿技术方法,以此推动鄂东南矿集区与火山岩-次火山岩作用有关的热液矿床这一重要矿床类型的系统勘查。

1 区域地质背景对比

广泛发育于中国东部的中生代陆相火山岩带是印支旋回以来亚洲大陆东部发展成为滨太平洋构造域的产物,总体呈北北东向展布,是环太平洋四个巨型火山岩带之一,其出露面积达120万km2,形成了独具特色的与火山-次火山活动有关的金属、非金属成矿带。根据中生代火山岩岩石组合特点,将我国东部划分为南岩区、中岩区、北岩区三大火山岩区。

金牛火山岩盆地属于中国东部中生代火山活动在长江中下游地区形成的众多火山岩盆地之一,位于该系列断陷火山盆地西部,面积约200km2(图1)。

中生代,中国东部由于近东西向的特提斯洋脊的扩张,太平洋板块北北西向斜向俯冲于亚洲板块之下。以太平洋板块俯冲为主的北西向挤压作用导致亚洲板块岩石圈增厚,随后发生的岩石圈拆沉、垮塌、减薄,引发地幔对流异常和地幔交代作用,软流圈上涌导致含古俯冲洋壳物质的富集地幔岩石圈发生拆沉减薄和部分熔融作用,产生幔源含矿岩浆底垫并融化下地壳物质,形成深源岩浆喷出并浅成侵入定位于断凹区火山盆地之中。综上,大陆内部板块的碰撞、碰撞后拉张和碰撞后叠加走滑伸展是东部火山/岩浆系统的动力学背景[2]

 

1 长江中下游成矿带火山岩盆地分布略图(引自周涛发等,2011[3]

Fig2. Distribution of volcanic rock basins in the middle and lower reaches of the Yangtze River

1-火山岩;2-断裂

徐志刚(1986)认为可根据中国东部火山岩盆地形成的不同构造背景将其划分为继承式盆地和上叠式盆地两种型式。其中,继承式盆地发育在区域性构造引张的似裂谷型坳陷区,基底断裂切割较深,地壳较薄,发育幔源型或幔壳混染型中基性火山岩,且构造引张作用越强烈,火山岩越偏基性和碱性,以下扬子地区的庐枞、怀宁、宁芜、金牛盆地最为典型,继承性稍差的繁昌、溧水等盆地因构造引张作用不很强烈而发育酸度稍高的中型火山岩,局部伴有中酸性火山岩。上叠式火山岩盆地发育在地壳厚度较大的隆起区,是区域性构造挤压背景上的局部构造引张作用形成,且由于基底断裂切割较浅,强烈构造挤压应力引起基底局部熔融,故多发育酸性、中酸性火山岩,此类也见于某些构造挤压背景上局部引张作用形成的半继承式盆地,如华南和东北某些盆地。同时,他指出,由于地质条件的复杂性,也存在于上述情况不一致之处,如本次探讨的鄂东南地区的金牛火山岩盆地按照构造背景划分实为继承式坳陷-断陷型盆地,但仍发育较多中酸性火山岩,这是由于淮阳隆起向南滑动受江南隆起顶阻,而使该地受到构造挤压所致[4]

2 成矿地质条件对比

2.1 火山岩/次火山岩的形成时代及成矿专属性

2.1.1 形成时代

已有同位素年龄显示,中国东部燕山期火山-岩浆活动可分为五大时期:①240~200Ma(T3);②195~165Ma(J1-2);③165~150Ma(J2);④150~120Ma(J3-K11);⑤120~80Ma(K12-K2)。其中,150~120Ma(J3-K11);120~80Ma(K12-K2)两个时代的火山岩分布最广,构成了中国东部中生代火山岩带的主体[1]。火山活动总体上由内陆(西)向沿海(东)迁移,平行火山岩带方向则显示由南向北迁移;但具体来说,各地区火山作用起始、高峰、结束时间不同。

金牛火山岩盆地火山活动划分为马架山期火山初始爆发—灵乡期火山间歇—大寺期强烈喷发三个火山喷发旋回[5]。近年金牛火山岩盆地获得较多高精度同位素年龄,马架山组和灵乡组的火山岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为(130±2)Ma和(128±1)Ma;大寺组第一段流纹岩、第二段流纹岩、第三段流纹岩和第四段玄武岩的SHRIMP年龄分别为(127±2)Ma、(127±1)Ma、(127±2)Ma和(124±2)Ma,第二段的玄武岩的LA-MC-ICPMS锆石U-Pb年龄为(127±1)Ma[6]。这些锆石U-Pb年龄分别代表相应组的火山岩的形成年龄,表明金牛盆地火山岩形成于(130±2)Ma~(124±2)Ma,形成时代为早白垩世,与长江中下游地区宁芜和庐枞盆地火山岩的时代一致。

2.1.2 成矿专属性

通过几十年的地质矿产勘查,在中国东部中生代火山岩带发现了一大批与火山-次火山活动有关的矿床。较为系统的研究,一般将其划分为陆相火山-次火山岩型铁矿和陆相火山-次火山岩型铜金银铅锌矿两类。

徐志刚(1986)通过对不同类型火山岩(次火山岩)性质及岩浆演化过程中的物理化学条件研究认为,具有良好分异的、在较低氧逸度条件下结晶的、富钠质中基性火山岩浆有利于铁矿成矿作用的发生[4]耿文辉等(2004)对中国东部次火山岩型铜银多金属矿地质特征进行研究后认为,一般来说,成矿与酸性次火山岩有关的矿床往往形成银铅锌矿床,岩性多为流纹斑岩、霏细斑岩、花岗斑岩、石英斑岩等;成矿与中酸性—中性次火山岩有关的矿床往往形成铜金或铜矿床,岩性多为斜长斑岩、斜长花岗斑岩、英安玢岩、闪长玢岩等;成矿与中基性火山岩有关的矿床往往形成铁矿床,岩性多为闪长玢岩等[7]

以往,在金牛火山岩盆地及边缘,陆续发现了叶家垄、排头柯、吴伯浩等金、银、铜、铅、锌多金属矿(化)点及王豹山、梅山等铁矿,但关于金牛火山岩盆地火山岩/次火山岩的专属性,目前开展的相关研究较少。汪国虎等(2012)对盆地内不同火山岩地层的主要成矿元素丰度进行研究发现,Au元素含量在熔岩类岩石中、Pb元素含量在各岩类中均高于地壳元素丰度,可达地壳丰度的5~6倍;Zn元素、Cu元素含量略高于地壳丰度,认为在区内大寺组寻找金、铅、锌、铜等矿产有较大潜力[5]。同时,以往认为本区没有典型的玢岩型矿床,而近年来在金牛火山岩盆地边缘的王豹山铁矿床深部发现了磁铁矿-磷灰石矿石,具有典型的磁铁矿-磷灰石-透辉石(阳起石)组合,明显不同鄂东南地区出现的矽卡岩型铁矿床,被认为与次火山岩-闪长玢岩密切相关[8]

2.2 构造

陈大经(1993)对中国东部中生代火山岩型金银矿床成矿地质条件研究表明,火山-次火山热液型矿床的围岩主要为火山岩及次火山岩,矿床容矿构造主要为规模较小的张性或张扭性断裂,或为火山机构附近的隐爆角砾岩体,有的矿化则受到次火山岩与围岩接触带的控制,有的矿化主要产于次火山岩体或斑岩体中,成为斑岩型矿化。耿文辉等(2004)对中国东部次火山岩型铜银多金属矿地质特征进行研究后认为,成矿与火山机构、次火山岩浆侵位及隐爆关系十分密切[7]

金牛火山岩盆地内火山构造为线形构造与环形构造组合形成的线-环构造格局。参照东南沿海火山岩带的火山机构类型级别,常见的Ⅲ级火山机构有6种:破火山口、穹状火山、锥状火山、火山颈相熔岩岩穹、层状火山、小型火山锥;Ⅱ级火山机构有2种:火山构造隆起、火山构造洼地。火山机构在空间上呈并列式串珠状展布,火山盆地断裂受火山构造控制[6]

3 典型矿床对比

3.1 中国东部中生代火山岩盆地与火山-次火山作用有关的典型矿床

针对产于中国东部中生代火山岩盆地与火山-次火山作用有关的典型矿床,有大量的成矿地质条件及矿床地质特征研究资料。例如,大兴安岭北段发育有众多铅锌矿床(矿化点)浙江-福建东南沿海地区发育有大量的的金银、铅锌银矿床,长江中下游地区火山岩盆地成矿作用以铁矿化为主,主要是在庐枞盆地和宁芜盆地产出以著名的“玢岩铁矿”矿床组合为特征的一系列不同类型的火山-次火山热液型和沉积改造型等铁矿床,其次在其他火山岩盆地发育一些铜、金、铅、锌等多金属矿化,如近年来在长江中下游贵池矿集区发现了与火山-次火山作用有关的独立斑岩型金矿(铺庄金矿)[9]和独立玢岩型金矿(抛刀岭金矿)[10]

3.2 金牛火山岩盆地与火山-次火山作用有关的典型矿床

区内尚未发现与火山岩和次火山岩有关的成规模的矿床,已知矿点以铅锌、铜、金矿化点为主,分布在盆地南、北两侧。近年来在盆地边缘王豹山铁矿还发现了玢岩型铁矿矿石。

对矿物流体包裹体进行测温的结果表明,包裹体校正后的温度范围为130℃~230℃,压力为1.8×1073.2×107Pa,相应成矿深度为500~1067 m。表明成矿作用发生在近地表环境,表明多数矿(化)点形成于地表-超浅成中低温环境[5],认为矿床类型属火山喷发后期次火山热液与中生代大气降水结合的热液充填脉状矿床。

4 金牛火山岩盆地成矿潜力探讨

4.1 金牛火山岩盆地成矿潜力及下一步找矿方向

前期对金牛火山岩盆地潜力的评价,往往与同属长江中下游的庐枞、宁芜盆地对比,认为其属于同一构造背景,具有相似的成矿条件,但由于其次火山岩类型(地表见流纹斑岩、安山玢岩、闪长玢岩)及矿床类型(多为铜金铅锌银多金属矿)与庐枞、宁芜盆地次火山岩类型(辉石闪长玢岩、闪长玢岩)及矿床类型(玢岩型铁矿)不同,认为其找矿潜力不佳。然而前已述及,鄂东南地区金牛火山岩盆地大地构造背景特殊,处于区域性构造引张环境中叠加了局部构造挤压的地区,因此既发育幔源型中基性火山岩/次火山岩,也发育壳源型中酸性火山岩/次火山岩,因此从大地构造背景及火山岩/次火山岩性质来看,该区既有形成玢岩型铁矿的可能,也有形成火山-次火山岩型金银多金属矿床的可能。同时,近年来,随着金牛火山岩盆地边缘王豹山铁矿含磷灰石-磁铁矿组合矿石的发现,认为其与宁芜地区玢岩型铁矿的矿石特征具有可比性,有寻找玢岩型铁矿的潜力;而且通过总结70年代以来的资料,发现在盆地内部发育有辉绿玢岩、闪长玢岩、安山玢岩、流纹斑岩、花岗斑岩等一系列从中基性到酸性的次火山岩脉;且从最新的勘查成果看,2008年地勘队伍在吴佰浩地区实施的两个深孔深部见到较厚( 约300m) 的流纹斑岩和花岗斑岩,并发现黄铁矿化;加之盆地内部还发育有一直未引起重视的铜金铅锌银多金属矿化,这些均与大兴安岭火山岩带、东南沿海火山岩带及长江中下游火山岩带贵池盆地等火山岩盆地的次火山岩类型和产出的矿种相似,证明盆地内部也具有寻找与次火山岩有关铜金铅锌银的金属矿床的潜力。

4.2 金牛火山岩盆地覆盖区找矿预测技术方法

前期对区内矿床地质特征开展研究发现,已知矿化点与火山盆地后期构造关系密切,受东西向展布的断裂构造带控制,成矿作用与隐伏的次火山岩墙侵入有关。因此,在今后的找矿工作中,更应重点关注盆地利成矿构造和目标地质体的深部信息提取。

以往,为研究金牛火山岩盆地成矿地质条件,区内地勘单位曾开展过一系列物化探及遥感工作,对区内隐伏次火山岩体、热液活动范围进行了初步推断。然而,与宁芜、庐枞等工作程度高的火山岩盆地对比,其推断结果仍存在诸多不确定性、多解性,对于找矿异常信息也较难提取。因此,今后可在完善金牛火山岩盆地不同地质体物性参数测量的基础上,尝试开展音频大地电磁法、微动勘探法、广域电磁法等大测深物探工作,以达到提取基底构造、次火山岩、火山机构、隐伏次火山岩体及其穹状隆起、含矿地质体和矿(化)层等控矿地质体和构造信息的目的,为成矿预测提供依据。


参考文献:

[1]吴利仁,齐进英,王听渡,张秀棋,徐永生.中国东部中生代火山岩[J].地质学报, 1982(03):223-234.

[2]陶奎元.中国东部火山岩带特性与碰撞—伸展复合动力学框架[J].火山地质与矿产,1994(03):49-52.

[3]周涛发,范裕,袁峰,张乐骏,马良,钱兵,谢杰.长江中下游成矿带火山岩盆地的成岩成矿作用[J].地质学报,2011,85(05):712-730.

[4]徐志刚.中国东部中生代陆相火山岩型铁矿成矿背景和火山岩浆性质[J].矿床地质,1986(01):13-26.

[5]汪国虎,李雄伟,周磊,吴涛,胡金旺.金牛火山岩盆地铜多金属成矿地质背景及找矿前景探讨[J].资源环境与工程,2012,26(04):313-321.

[6]李雄伟,汪国虎,周世卿,田望学,吴兵,施彬.湖北金牛中生代火山岩盆地地质找矿研究进展[J].资源环境与工程,2014,28(05):617-621.

[7]耿文辉,饶玉学,姚金炎.中国东部次火山岩型铜银多金属矿床找矿评价标志[J].地质与勘探,2004(03):1-4.

[8]赵新福,曾丽平,廖旺,李婉婷,胡浩,李建威.长江中下游成矿带玢岩铁矿研究新进展及对矿床成因的启示[J].地学前缘,2020,27(02):197-217.

[9]陈国光,应祥熙.安徽省贵池铺庄金矿地质特征[J].地球学报,2002(03):213-216.

[10]段留安,杨晓勇,汪方跃,邓江洪,孙卫东.长江中下游成矿带贵池抛刀岭金矿含矿岩体年代学及地球化学研究[J].岩石学报,2012,28(10):3241-3254.


作者简介:闫芳,1989.4.20生,女,山西省大同市人,汉族,硕士研究生,工程师,从事固体矿产勘查工作。

 

资助项目及平台:湖北省地质局重点科技项目《鄂东南矿集区战略性矿产深部找矿理论与技术方法应用创新》(编号:KJ2022-15)、湖北省地质局第一地质大队队级科技项目《金牛火山岩盆地成矿地质条件研究》(编号:YDKJ2020-10)、湖北省地质局第一地质大队院士专家工作站、湖北省地质局找矿突破创新中心联合资助。

 

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