论文部分内容阅读
硅质岩分布广泛,蕴藏着丰富、可靠的古地理、古环境、古构造及古气候、物源等信息,而且与生物的演化和矿产的形成具有十分密切的关系,一直是沉积学界和矿床学界追踪研究的热点课题之一。钦杭成矿带受钦杭结合带控制,带内发育多层位的硅质建造,与铜、金、铁、银、铅锌、铀等多金属成矿关系密切。本文通过岩石地球化学、硅氧同位素、锆石U-Pb测年等方法对钦杭成矿带东段中二叠世硅质岩成因、沉积环境、物质来源、成岩时代及成矿效益进行了详细研究。研究表明钦杭成矿带东段中二叠世是区内硅质建造最为发育时段,主要形成孤峰组、车头组硅质岩建造,分布于萍乐坳陷、绕南坳陷及怀玉坳陷中。其主要岩性为薄层-厚层块状硅质岩,在硅质岩发育规模较大地区夹有角砾状硅质岩。薄层状硅质岩中常夹(含角砾)沉凝灰岩,在乐平鸣山薄层状硅质岩还含较多放射虫和海绵骨针化石。区内硅质岩SiO2含量达92.37-98.72%,富Fe贫Al,Al/(Al+Fe+Mn)比值主要集中于0.20-0.48,在Al-Fe-Mn三角图中多数样品落在热水成因硅质岩区,11件样品Fe/Ti=23.80-142.96,(Fe+Mn)/Ti=24.00-143.82,与热水沉积硅质岩的判别值基本吻合。少量样品可能受火山和生物沉积作用影响,而不具有典型热水沉积特征。该区硅质岩富集As、Sb、Cr、U等微量元素,部分样品有明显Au富集或达到工业品位,且普遍相对贫Th,Co/Ni平均仅0.15。在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图解中绝大多数样品位于热水硅质岩沉积区的富铁端,全部样品Zr含量普遍较低,且Zr与Cr、Y与P相关性差,贫ΣREE,Ce负异常,Eu呈弱负异常或正异常,指示其为热水沉积成因硅质岩。而硅质岩稀土元素模式图曲线大多轻微向左倾斜或近乎水平,2件样品为右倾斜,也显示它们不是纯热水沉积,可能混入了不同比例的生物和火山物质。硅氧同位素特征也表明本区硅质岩为热水沉积成因。区内硅质岩δ30Si值为-0.20.5‰,落在热水来源石英δ30Si值变化范围内,与热泉水溶解硅和海水溶解硅δ30Si值较为接近。δ18O变化范围在11.225.9‰之间,平均18.71‰,与热泉华石英δ18O值极为一致。研究区中二叠世孤峰组硅质岩整合于下伏碳酸盐台地相沉积地层和上覆海陆交互相煤系地层间,其沉积环境应属浅海环境,而不是深海-次深海饥饿盆地。硅质岩的Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值为0.48-0.99(平均0.80),多数样品投入Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)-Fe2O3/TiO2图解大陆边缘硅质区或外围,Ce/Ce*值为0.480.90(平均0.67),(La/Ce)N值为1.12.28(平均1.64),(La/Yb)N值为0.52-5.92(平均2.02),也指示该区硅质岩形成于大陆边缘浅海环境。根据氧同位素平衡温度计算公式算得,硅质岩SiO2沉淀时的古海水温度在52.21℃188.64℃之间。总体看位于喷口附近的中厚层状、角砾状硅质岩沉积水温明显高于远离喷口的薄层硅质岩。其中,饶南坳陷乌石岗含金中厚层状硅质岩形成温度又高于其它地区中厚层状硅质岩,这可能更有利于金的萃取、转移和富集沉淀。而萍乐坳陷乐平鸣山薄层状硅质岩温度最低,可能更适于硅壳生物的生存。本区硅质岩多夹薄层状(含角砾)沉凝灰岩,显示其形成与火山活动密切相关。硅质岩Si02主要来源于海底火山,可能有部分硅质来源于下渗热海水溶解围岩。在远离喷口、温度适宜的区域,充足的热水硅质又促使硅壳生物的繁殖,形成生物硅质岩。宜春孤峰组硅质岩底部含角砾沉凝灰岩和乐平孤峰组硅质岩中沉凝灰岩夹层的锆石U-Pb年龄分别为262.6±1.9Ma和261.3±1.8Ma,这与扬子地块西缘峨嵋山大火成岩省的火山主喷发期(260Ma)极为吻合,是钦杭结合带对东吴运动的岩浆活动响应。孤峰组硅质岩底部含角砾沉凝灰岩锆石U-Pb年龄(262.6±1.9Ma),代表了中二叠世间歇性火山喷发和热水活动起始时间。东吴运动导致钦杭结合带再次复活,沿深断裂发生间隙性地海底火山喷发和热水喷溢,使喷口附近水温显著增高,并带来大量SiO2和As、Sb、Mo、Cr、U、Au等微量元素,最终在一定时段、一定范围抑制了碳酸盐沉积,使热水硅质建造与碳酸盐建造在纵向和横向上均呈相变关系。江西铅山乌石岗和分宜王家坊、小龙等金矿矿体沿钦杭结合带深断裂展布,受热水沉积硅质建造控制,显示明显的热水沉积成矿特征。王家坊、小龙金矿为薄层状含金硅质岩与泥岩、沉凝灰岩经次生富集而成。该区中二叠世硅质岩建造为区域性热水沉积金矿的必要成矿要素,在区域找矿中应得到足够重视。钦杭成矿带西段长坑-富湾大型金银矿是晚古生代海底火山-热水沉积形成的大型金矿床,同处古板块拼贴带的钦杭成矿带东段,也具有寻找该类型大、中型矿床的地质条件和资源潜力。