长江中下游成矿带燕山期矿床成矿系列研究进展

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  摘要:长江中下游成矿带是中国重要的铜铁金多金属成矿带之一,矿床类型繁多。其中,铜铁金成矿系列主要由矽卡岩型、斑岩型和热液脉型矿床构成,系长江中下游成矿带主要的成矿系列,与燕山期岩浆活动关系密切,且成岩成矿特点显著。本文在前人对近年来长江中下游成矿带燕山期矿床成矿系列的研究进展的基础上做出归纳总结。
  关键词:长江中下游;成矿带;燕山期;成矿系列;
  长江中下游成矿带主要由鄂东南、九瑞、安庆——贵池、庐枞、铜陵、宁芜和宁镇等七个矿集区组成。该成矿带地处长江断裂带内,历经长期的构造作用、岩浆活动和成矿作用形成了成矿带内由矽卡岩型、斑岩型、热液脉型等热液矿床组成的丰富多样的铁、铜、金多金属等矿床组合[1],与燕山期构造——岩浆成矿作用密切相关。本文在前人基础上对近年来长江中下游成矿带燕山期矿床成矿系列的研究进展做出总结,同时分析了长江中下游成矿带仍存在的科学问题。
  1. 区域地质概况
  1.1 区域构造
  中国东部北东向构造作为太平洋构造体制的产物,在燕山期以近乎垂直的方式叠加于先期构造之上,实现了具有全球意义的两大构造体制的转换[2-4]。燕山运动期间,西伯利亚板块、太平洋板块和拉萨板块向中朝板块汇聚,期间多向挤压、造山,形成一个汇聚构造体系。长江中下游三叠纪前陆构造在晚侏罗纪构造影响下,在太平洋板块斜向俯冲形成的构造环境中产生了强烈的改造。
  1.2 区域岩浆活动
  长江中下游成矿带存在多个成矿期,其中燕山期为主要成矿期。燕山期岩浆活动总体分为两期,第一期岩浆活动主要表现于铜陵、贵池等隆起区,是铜、金矿化的重要时期。大量的同位素定年成果指明本期岩浆形成时代在145Ma~135Ma之间。燕山期第二期岩浆活动则集中于宁芜、庐枞盆地等凹陷区,其形成时代在135Ma~127Ma之间,属早白垩世[5],为铁矿化的重要时期。
  2. 成矿系列研究进展
  关于长江中下游成矿带的各类矿床的分布规律及特点,近年来各学者均在不断研究讨论。实践表明,长江中下游成矿带可划分为四个成矿系列:
  2.1 矽卡岩——斑岩型铜多金属成矿系列
  该成矿系列与富碱高钾的闪长岩、石英闪长岩以及花岗闪长斑岩相关,SiO2含量63%,Na2O+K2O含量7.58%,其中K2O>Na2O。矿床围岩主要为奥陶系——三叠系石灰岩。成矿元素主要包括Cu、S、Fe、Au、Ag等。该成矿系列的典型矿床包括铜山口、封顶山、成门山等矿床。成矿时代为170Ma~130Ma。
  以铜山口铜(钼)矿床为例:
  铜山口矿床位于鄂东南铁铜多金属矿集区。矿区地层与成矿关系密切的是下三叠统大冶群。野外观察表明,铜山口地区经历了多次岩浆侵位。与矿化关系密切的花岗闪长斑岩是岩体的主体,SiO2含量为65.0%左右,A12O3含量>14.79%,高Sr和高Sr/Y比值,低Y和Yb。矿石矿物主要包括黄铁矿、黄铜矿闪锌矿等20余种,矿石具半自形、它形粒状结构以及交代结构。围岩蚀变包括:钾化、矽卡岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化等。在铜山口矿床,绢云母和金云母相应地与斑岩型和矽卡岩型矿床黄铜矿、黄铁矿等紧密共生,因此其40Ar/39Ar年龄可以解释铜山口矿床的热液蚀变和矿化年龄:早期143Ma左右,晚期129Ma左右[6],表明铜山口地区至少经历了两次热液蚀变/矿化。
  2.2 矽卡岩-热液型铁(铜)矿成矿系列
  该成矿系列的矿床多集中于隆起与拗陷的过渡部位,与富碱辉石闪长岩、闪长岩、石英二长岩等密切相关。岩体侵位深度2km左右,SiO2含量61%,Na2O+K2O为8.22%,Na2O>K2O。围岩为三叠系白云质灰岩。成矿元素主要包括Fe、Cu、S、Co、Au等。典型矿床有大冶铁山、金山店、当涂等矿床。成矿时代150Ma~120Ma。
  以大冶铁山铁(铜)矿床为例:
  矿体主要赋存于大理岩岩层间与侵入岩的接触带上。矿体受接触面形态、断裂、接触热变质构造的影响,不同地段的形态有较大差异,主要呈有脉状、透镜状、囊状等。矿石中金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、褐铁矿等。矿石中非金属矿物主要包括方解石、白云石、绿泥石,其次还含有金云母、粘土矿物、石英。燕山期构造NEE-NE向与NWW-NW向断裂运动使该断裂带由印支期便存在的NWW向压性转为扭张性,原有断裂张开,岩体又经过冷凝收缩,致使富铁熔浆与富硅酸盐熔浆的侵入就位与贯入成矿[7]。
  2.3 玢岩型——热液型铁矿成矿系列
  该类矿床集中于断陷火山盆地。矿床SiO2含量为54%,Na2O+K2O为6.79%,Na2O>K2O。成矿元素以Fe、S、P为主,后期有Cu、Au的叠加。成矿时代为130Ma~90Ma。玢岩型铁矿空间上向上过渡为热液型铁矿,表现出明显的分带性。以宁芜盆地玢岩型铁矿最为典型。
  以宁芜火山岩盆地玢岩铁矿矿床为例:
  宁芜地区火山岩从下向上分为龙王山组、大王山组、姑山组和娘娘山组。宁芜地区玢岩铁矿的成矿与橄榄玄(安)粗岩系列岩浆的活动关系密切[8]。矿床矿体以及围岩蚀变类型包括类矽卡岩化、类青磐岩化、泥英岩化。玢岩的形成年龄120Ma~123Ma。铁矿床的Pb同位素研究表明矿石矿物组合中磷灰石232Th-208Pb等时线年龄为124Ma[9],与玢岩的形成年龄均相吻合,表明该类矿床的成岩与成矿时代近于一致。
  2.4 多因复成矿床成矿系列
  多因复成矿床成矿在长江中下游成矿带分布较为广泛,其成矿机理主要包括叠加、改造以及预富集表现出多个成矿阶段、多种成矿物源、多成因的显著特点。该类矿床以武山北矿带、黄梅铁矿、铜官山铜矿等矿床最为典型。
  以武山北矿带为例:
  武山铜矿北矿带位于横立山——黄桥向斜东段北翼,区内发育NEE向断裂,并控制了区内主要岩脉的展布。多次的构造活动使该断裂成为区内重要的控岩、控矿断裂。前人大量研究将矿床中黄铁矿划分为:沉积成因及热液成因两大类。沉积成因的黄铁矿受后期热液叠加作用的影响,其晶化程度、物性及化学成分等随晶化程度的加强呈有规律性地变化[10]。   3. 该成矿带科研工作中存在的问题
  近年来对长江中下游成矿带大量研究取得了丰厚的成果,但仍遗留了一些尚待解决的科学问题:
  (1)长江中下游成矿带所处的构造背景与扬子板块、华北板块、古太平洋板块之间的关系仍存在较多争论。
  (2)不同时期和类型的岩浆岩与各类矿床的成因、成岩成矿的关系有待进一步研究。
  (3)长江中下游地区内积累的各类地质资料丰富, 但大缺乏矿山深部开采相关的地质资料,这将严重影响对矿床深部的勘查工作[11-12]。
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