与成矿有关的重大地质事件(中东部昆阳群、会理群、会理群、会理群、会理石建造)

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与成矿有关的重大地质事件(中东部昆阳群、会理群、会理群、会理群、会理石建造)

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  1. 与成矿有关的重大地质事件

一、与成矿有关的重大地质事件

攀西地区位于扬子地台西南缘,在大地构造位置上处于冈瓦纳古陆与劳亚古陆的过渡地带。南邻华南褶皱带;北西与松潘—甘孜褶皱带接壤;西侧紧邻金沙江—哀牢山缝合带,并与朱炳泉等(1995)确定的同位素地球化学急变带基本重合。该区曾发生过多次泛大陆解体、离移、拼接和镶嵌(王义昭,2000),同时,经历了多期多阶段构造—岩浆—流体活动及变质变形作用,为区内异常丰富的矿产资源的形成提供了有利条件,造就了现今重要的矿产聚集区。因此,该区历来是地学界所瞩目的构造单元和重要的成矿带。

一、基底演化与成矿

本区具典型的双层地壳结构,其基底由新太古代—古元古代结晶基底和中元古代褶皱基底组成,主要分布于康定至攀枝花一线,为南北向安宁河深大断裂带控制和限定,并以构造—岩浆杂岩带形式出现,常保留有穹(环)状构造形态(石棉冶勒、西昌金林、盐边同德、攀枝花大桥等穹状体),显示了具古老“陆核”特征。该带多期变形变质叠加,构造置换明显,片理、片麻理十分发育,线性构造以南北向为主,间有北东、北西、东西及北东东向。褶皱基底主要出露于安宁河断裂以东的会理—会东和汉源—峨边两个东西向基底隆起带,并以“断块”形式出现,中元古界地层褶皱十分发育,轴向主要有南北向、东西向及北西向、北东向,在平面上构成弧形弯曲,在剖面上不同岩群(组)的褶皱形态则有明显的差异。

(1)新太古代—古元古代,本区西部康滇地区为南北向大洋裂谷盆地优地槽,北段为一套大洋拉斑玄武岩建造、中酸性火山岩、火山碎屑岩建造及复理石建造,以康定杂岩为代表,提供“绿岩带”金矿的物质来源;南段为海底火山喷发的细碧角斑岩建造,以大红山群和昆阳群为代表,为元古宙铁铜矿床的形成提供了物源(栾世伟等,1990)。由于这个时期本区地壳较薄,为地幔能量大量释放的时期,成矿物质直接来自上地幔,因而形成的矿产与基性、超基性岩浆侵入或喷发有关。

康定群为一套古老变质岩系,其下部为中基性火山岩建造,中部为中酸性火山碎屑岩,上部为复理石建造,垂向上表现出一个巨大的火山—沉积旋回,与加拿大阿比提比绿岩带层序一致。古元古界(也有人认为属中元古界早期)大红山群(河口群)主要为细碧角斑岩建造。中元古代地层在东西部有一定的差异,西部盐边群存在海底火山喷发形成的蛇绿岩套,中东部昆阳群、会理群为一套巨厚的碳酸盐岩与细碎屑岩(含钠质火山岩)组成的复理石建造。

基底形成阶段产生的康定群、大红山群、河口群、昆阳群、会理群、盐边群等,不仅是本区的原始矿源层,而且是铜、铅、锌、金、银矿床的重要赋矿建造。

(2)晋宁运动、武陵运动对本区地质发展具有十分重要的意义,表现为近东西向强烈挤压,使前震旦纪地层全面褶皱与变质,形成泛扬子地台(栾世伟等,1990);同时对前震旦纪地层中成矿物质的活化、富集以及层控矿床的形成也是非常重要的。如会理—东川一带的铁、铜矿床的形成。

前震旦纪岩浆活动表现为:古元古代和中元古代以碱质基性岩浆活动为主,形成一套与铁、铜矿化关系极为密切的富钠质的火山岩系。随时代变新,岩浆向中性、酸性方向演化,至新元古代以中酸性岩浆活动为主,形成与钨、锡矿化有关的花岗岩和流纹岩。且由西向东,岩浆活动有由早到晚,由基性向中酸性演化的趋势。

(3)早震旦世初期,本区边缘部分由于地壳运动以拉张为主,在陆内山间拗陷造成陆内裂陷盆地火山喷发,形成以中酸性为主的火山岩建造,在川湘黔交界区大塘坡期形成具工业价值的锰矿床(殷继成等,1993);本区西部和北部伴随有强烈的断裂运动和岩浆活动,为流体作用提供了丰富的物源和热源,并对前寒武纪地层中成矿物质的活化、迁移、富集提供了有利条件(栾世伟等,1990);而矿床的形成和分布明显受断裂构造控制,尤其是张性断裂。

(4)晚震旦世为本区重要的成矿时期。陡山沱期,川滇地区多为浅滩,厚度一般小于50m;而盐边—康定沉降幅度最大,其厚度大于500m,但向东迅速减薄甚至尖灭。在康定一盐边沉积盆地的一些局限次级盆地如宝兴、甘洛、越西、永胜等,由于海水侵入或天水淋滤地表岩石,早震旦世形成的花岗岩、火山岩中的Na、K、Ca等金属阳离子被带出,因而海水中有大量的硫酸盐,同时由于沉降凹陷环境中气候变得干燥,构成与海水隔绝又有陆源物质源源不断补充的不泄湖,从而形成石膏矿床。

在南段即东川、大红山一带,由于褶皱基底富铜、铁矿质,形成东川铜矿床、通安铜矿床,大红山铜矿床,此后,在有前期形成矿床(或矿源)的地区,由于风化、淋滤作用,将铜质或铜矿物迁移到适当环境中沉积,形成碎屑岩型铜矿床(点)。当静水环境时,则形成碳酸盐岩型铜矿床,如滥泥坪中型铜床中此两类建造均存在。

灯影期亦是本区重要的成矿时期。由于地壳继续下沉,发生扬子地台形成以来的最广泛海侵,海域进一步扩大,海水淹没全区,形成范围广阔、海水深度不大的碳酸盐台地环境。在台地,尤其是半局限台地,由于早期从基底中萃取了大量金属元素如Pb、Zn,使之丰度值较高(殷继成等,1993)。灯影组Pb含量一般为(30~192)×10-6,平均45×10-6;Zn含量一般为(50~519)×10-6,平均100×10-6。与地壳碳酸盐岩平均含量Pb为9×10-6,Zn为20×10-6比较,其富集系数Pb为1.67~21.33,平均4.94;Zn为2.5~25.95,平均5。生物,尤其是藻类发育,对Pb、Zn矿化的富集似乎有明显的控制作用。川滇地区铅锌矿化主要在灯影组第二段含藻白云岩中最富集,次为第三段贫藻的硅质白云岩中,如天宝山、大梁子大型铅锌矿床。第一段富藻白云岩中铅锌矿床分布较少(汉源铅锌矿床产于该段)。而金矿(如偏岩子中型金矿床)的形成却主要受富藻白云岩控制,显示其生物富集成矿的重要性(殷继成等,1993)。

毋庸置疑,前寒武基底中的成矿作用主要发生于前寒武纪,但值得注意和重视的是,赋存于前寒武基底中的矿床,均可能不同程度地受到后期地质作用的改造(骆耀南等,1998)。这种改造作用,在一定条件下,有可能造成已有矿床的破坏和贫化,但也可能在原有矿床基础上的进一步叠加富集成矿;甚至有可能在老基底中赋存全新的后期矿床。这应当是成矿作用演化和发展的必然和重要特征。

前寒武纪基底演化与成矿作用关系研究表明,成矿作用与深部过程、深源岩浆和共生的地幔流体存在必然的成因联系。此外,低温成矿作用形成的大型和超大型矿床的成矿时代分布显示出从老至新矿床数急剧增多的变化趋势,其中极大部分为中新生代成矿,且新生代又多于中生代成矿(朱炳泉等,1995)。这暗示深部地质作用发生和发展及不同层位可能出现的矿源层的增多是中新生代,尤其是新生代成矿的重要地球化学背景,而深部过程对成矿的贡献主要是通过地幔流体作用实现的,具有从高温到低温的系列成矿(刘显凡等,2002)。同时,与前寒武纪基底层位有关的大型-超大型矿床及其成矿带产出的地质背景明显受块体结合边界的同位素地球化学急变带控制,成矿时代从太古宙延续至新生代,成矿物质为壳幔相互作用的产物(朱炳泉等,2000)。为此,本书提出应高度重视后续地质作用,尤其是新生代构造-岩浆-流体的三位一体交代蚀变对前寒武纪基底的叠加成矿改造,在此过程中,地幔流体作用可以远离岩浆活动而沿裂谷或深断裂上升直接交代不同岩石形成矿床(谢荣举等,1998)。认识和理解这一成矿特征和过程,有可能更好地理解和解释前寒武纪基底中的大规模聚集成矿现象,而且对于深化成矿规律研究、指导找矿具有重要意义。

二、裂谷叠加与成矿

攀西地区除新太古代—古元古代结晶基底构造线呈东西向展布外,南北向构造的展布格外醒目,如小江断裂带、武定-易门断裂带、绿汁江断裂带等。川滇南北向构造带是该区影响范围最广、规模最大、活动最强烈,演化历史最长的构造体系,控制了该区沉积作用、岩浆作用、变质作用及成矿作用的发生和发展。这种以南北向断裂带为主宰的构造格局导致了著名的康滇隆起及其两侧相应的凹陷。前人的研究表明,这种构造格局是攀西古裂谷作用的表现(张云湘等,1988;丛柏林,1988)。

本区自晚太古代以来经过了多次裂谷作用,对成矿起了重要的控制作用。晚太古代发育的康滇绿岩带可能代表裂谷环境。大红山群(河口群)主要为细碧角斑岩建造,代表优地槽环境。中元古宙可能再现裂谷环境,形成昆阳群(会理群)。古生代再次发育了攀西裂谷,形成著名的峨眉火成岩省。也许正是这种裂谷的叠加作用是导致康滇地区矿化富集的重要因素。裂谷的形成与演化不但对与岩浆作用有关的矿产起了重要的作用,而且对区内热水沉积成矿作用也起了一定的控制作用,主要表现为裂谷演化对热水生成运移的制约;裂谷对成矿物质来源的制约;与裂谷作用有关的同生断裂对矿源层及成矿的制约。到目前为止,前人对这一问题还未引起足够的重视。

三、峨眉火成岩省与成矿

攀西地区古生代以来最引人注目的岩浆活动是遍布全区的峨眉山玄武岩及与其有关的基性层状岩体和碱性岩类,通称为峨眉火成岩省。其形成始于泥盆纪—石炭纪,在晚二叠世达到喷发高潮,延续至三叠纪。

侯增谦等(1999)认为,峨眉火成岩省系指主要在二叠纪时期大规模喷发的以峨眉山玄武岩为主体的、广布于扬子地台西缘及邻区的巨量的火成岩套。主要包括峨眉山玄武岩系、海西期镁铁—超镁铁质层状侵入体及碱性岩类。

前人对该火成岩系的分布、地质年代、岩石学、地球化学基本特征及其在扬子地台西缘演化中的地位等进行了深入系统的研究,取得了丰硕的成果(刘秉光等,1982;梅厚均,1981;丛柏林,1988;张云湘等,1988;骆耀南,1981;卢纪仁,1996;汪云亮,1993)。

与扬子地台西南缘的其他地区相比,攀西地区的峨眉山玄武岩出露面积相对较小,但岩石组合非常典型。本区玄武岩浆喷发主要受南北向绿汁江断裂和安宁河断裂控制,主要出露于西昌以西,米易白马、新街,攀枝花二滩,会理龙帚山地区(骆耀南,1988)。本区峨眉山玄武岩系具有以下特征:

(1)双峰式火山岩套发育。其中基性火山岩构成典型的热界面玄武岩:橄榄拉斑玄武岩—中长玄武岩—更长玄武岩—粗面岩。橄榄拉斑玄武岩中橄榄石和单斜辉石斑晶常见,中长玄武岩表现为斜斑玄武岩和无斑隐晶质玄武岩。中长玄武岩、更长玄武岩在岩石学上常定名为粗玄岩、粗安岩、安粗岩。玄武岩经历了Ol+Cpx±Pl的分离结晶作用,相应地有热界面系列对应的侵入岩体:橄榄岩-橄长岩(或橄辉岩)-辉长岩-正长岩(如四川米易白马岩体)。

(2)本岩区峨眉山玄武岩、基性层状岩体、碱性岩侵入体(正长岩)共生一起,被称为三位一体。

近年来的研究表明,该火成岩省为地幔热柱成因(Sun et a1.,1995;卢纪仁,1996;侯增谦等,1999;汪云亮等,1999;张成江等,1999,2001,2002;李红阳等,2002;徐义纲等,2001,2002;刘家铎等,2004)。岩浆活动的主喷发期时限大致为257~259Ma(Mei-Fu Zhou et al.2002;宋谢炎,2005)。

近年来,国际上非常重视地幔柱成因的大火成岩省与成矿关系研究。认为地幔热柱带给岩石圈的巨量热能和动能可促使大型和巨型构造的形成和发展,引起强烈的岩浆作用和变质作用。巨量玄武岩浆是地幔成矿物质的萃取者和携带者,形成亲地幔元素的岩浆—热液矿床。更重要的是引起强烈的壳幔相互作用:一方面,引起富含CO2、H2S、Cl、F等挥发分的地幔流体与地壳流体混合,形成萃取能力极强的混合流体,将矿源岩层中的成矿物质大量萃取出来形成矿床;另一方面,引起大区域的异常高热流场,对地壳成矿流体的形成、循环及演化起着重要的促进作用。

对峨眉火成岩省与成矿关系,以往研究主要集中于对岩浆或岩浆热液型矿床的研究,而对如此巨大的岩浆活动引起的壳幔相互作用,特别是热流体与成矿关系的研究重视不够。在找矿方向上,多重视在镁铁—超镁铁质岩内部找矿,往往是“只见星星,不见月亮”。

我们认为,峨眉山玄武岩对成矿的贡献除提供一定量的成矿物质外,最重要的是这次大规模的岩浆活动为成矿、特别是富矿的形成提供了充足的流体和热动力条件,即与峨眉山玄武岩岩浆作用有关的深部深源流体沿安宁河断裂、甘洛—小江断裂等深大断裂上升,与盆地流体发生对流循环,萃取Pb、Zn等成矿元素,形成富含Pb、Zn、Ag、Ge等物质的成矿流体,在有利的围岩和构造条件下矿质沉淀富集成矿。

四、喜马拉雅期构造—岩浆—流体活动对成矿作用的制约

在燕山晚期至喜马拉雅期,该区经历了强烈的陆内造山作用,西部边缘尤为强烈。

喜马拉雅期的大规模成矿可赋存于不同时代和岩性的地层,以及不同构造单元中,形成不同类型和不同矿种的矿床;同时,伴随陆内造山作用而引发的大规模韧—脆性剪切带成矿是本区新生代地质的又一特色,而且明显表现出“大器晚成”的特征(骆耀南等,1998)。这种不同矿种、不同类型矿床在不同地质环境中统一成矿的现象已是不争的事实。然而,这一现象的成矿机制是什么?前人的研究注意到了构造、岩浆和大型韧性剪切作用对成矿的贡献,笔者的研究从更深层次认识到,这种不同类型和矿种在复杂地质环境中的统一成矿受制于深部过程,而深部过程对成矿的贡献,主要是通过地幔流体交代作用实现的。

伴随陆内造山作用发育的穹隆构造、脆韧性剪切带和与此相关的深源流体作用,成就了本区矿产“大器晚成”的成矿格局。云南境内的东川拖布卡金矿就是近年来发现的产于古老变质基底(昆阳群)中受大型剪切带控制的典型矿床。

攀西地区及邻区陆内造山带中不同层位广泛发育的穹窿状变形变质体是深部过程幔隆和热点穿刺的表现,脆韧性剪切带是与穹窿构造相伴而形成于所在层位时代之后的构造作用,两者可能活动于不同的时代,但它们对此前构造、岩石、矿床的叠加改造主要是通过与此活动伴随的深源流体交代蚀变作用实现的,是穹窿状变形变质体和脆韧性剪切带控矿的重要内在制约机制。然而,在适宜的条件下,最新一次穹窿、剪切和深源流体作用对此前构造、岩石、矿床进行叠加改造,可能是形成大型和超大型矿床的重要地球动力学和地球化学背景。

因此,扬子地台西南缘结晶基底不仅是前寒武纪成矿的部位,更重要的是为后续中、新生代构造—岩浆—流体的三位一体交代蚀变叠加成矿提供了重要的矿源层和赋矿层位。而且,地幔流体并非总与岩体相伴,它可以不经过岩浆环节沿裂谷或深断裂上升直接交代不同岩石,将自身携带的矿质和沿途萃取的矿质运载至适宜的容矿部位成矿。因此,中、新生代,尤其是新生代构造—岩浆—地幔流体作用的耦合及其对矿源层改造叠加成矿制约机制,应当是开展新一轮成矿规律与找矿方向综合研究的基本指导思路。

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