(1)在钦杭成矿带(东段)萍-乐坳陷和广丰坳陷首次发现中二叠世含金海相火山岩,新增了一个区域性的海相火山岩找矿层位。
钦杭成矿带是我国重要的铜金多金属成矿带。按中国地质调查局的部署,南京地质调查中心实施的“钦杭成矿带地质矿产调查(东段)”计划项目,依托该中心承担的“萍乡-绍兴结合带铜多金属成矿规律研究(2010—2012)”和“钦杭成矿带(东段)重点勘查区攻关示范(2013—2015)”等工作项目,通过对中新元古代—晚古生代沉积建造和典型矿床研究,首次提出了钦杭成矿带(东段)萍-乐坳陷和广丰坳陷存在中二叠世海相火山岩,并认为该时期火山岩和硅质岩形成于浅海-台地环境,是区域性微细浸染型金矿含矿建造和最重要的成矿要素。总结区域成矿规律,为找矿突破战略行动提出了部署建议。
①发现区域性分布的二叠纪海相火山岩。
在萍乐、广丰两个晚古生代坳陷区的中二叠世地层中发现一套火山岩,夹于海相地层序列之中,下伏地层为中二叠统栖霞组灰岩及小江边组瘤状灰岩、镁质泥岩,上覆地层为中二叠统南岗组镁质页岩或上二叠统乐平组含煤岩系。该套海相火山岩主要有火山熔岩和火山碎屑岩两大类型,二者在空间上密切相随,呈穹隆状或岩墙状产出,与层状硅质岩和局部的碧玉岩共同构成孤峰组硅质建造(表12-1)。
区内中二叠世火山熔岩和火山碎屑岩大致沿萍乡-广丰-绍兴深断裂带分布,普遍发生了强烈且均匀的次生石英岩化,主要由隐晶—微晶石英组成,可见微细的石英斑晶、硅化长石假晶以及气孔、杏仁、流纹构造(图12-1)。火山碎屑之沉凝灰岩、沉角砾凝灰岩多夹于层状硅质岩和熔岩中,以薄层状为主,乐平鸣山最厚者可达15m。江西宜春麦田村淬碎熔岩穹隆底部、乐平鸣山爆溢熔岩穹隆外侧的沉凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为262.6±1.9Ma和261.6±1.6Ma,属中二叠世末期(图12-2)。
②中二叠世硅质建造与海底火山喷发-热水喷流密切相关。
孤峰组、鸣山组、车头组层状硅质岩常以火山熔岩或火山碎屑岩为核心,有火山岩产出区域的层状硅质岩厚度较大,常夹有凝灰岩薄层或纹层;远离喷发-喷流口则厚度变小,少夹或不夹沉凝灰岩。海底火山喷发及熔岩侵出后,一方面形成穹隆状的火山熔岩、火山碎屑岩、碧玉岩;另一方面有大量的火山硅质热液溶解进入海水,随海水的流动而散发出去,大面积地以SiO2胶体形式在海底凝聚和沉淀,形成水平纹理发育的层状硅质岩。海相火山岩与薄层状硅质岩之间构成一种“豆荚状”结构。
表12-1 钦杭结合带(东段)中二叠世硅质建造岩石分类表
图12-1 中二叠世海相火山岩结构构造
a.次生石英岩化流纹岩之硅化长石假晶(江西铅山应天寺金矿);b.次生石英岩化淬碎熔岩之气孔、杏仁构造(江西宜春麦田村);c.淬碎熔岩中石英斑晶聚集纹层(江西芦溪上俭塘);d.沉凝灰岩中石英晶屑具熔蚀和裂纹(江西高安上寨)
图12-2 江西乐平薄层硅质岩中沉凝灰岩夹层之锆石CL图像与锆石U-Pb谐和年龄图解
③火山活动形成于陆内拉张构造背景。
经过晋宁运动和加里东运动造山后,扬子地块与华夏地块完成最终的碰撞和对接,进入陆内发展的构造演化阶段。中二叠世火山岩分布于钦杭结合带的萍乡-广丰断裂沿线,构成一条东西长达400km的海相火山岩带,时代上与扬子地块西缘峨眉山玄武岩年代相当,是钦杭结合带对东吴运动的岩浆活动的响应。表明萍乡-广丰-绍兴断裂带在中二叠世发生过拉张性质的构造活化,可能是扬子地块与华夏地块间构造结合带复活的表现。
④海相火山岩是区域性含金的岩石建造。
典型矿床调查、镜下鉴定及地球化学、年代学研究表明:萍乐坳陷西段的丰顶山、王家坊金矿和广丰坳陷的乌石岗、打石坞等金矿都以火山角砾岩、淬碎熔岩等中二叠世海相火山岩为容矿岩石。这些矿床的金矿物是微细粒状自然金,原岩品位低,可采金矿体多由地表氧化、次生富集而成。这套海相火山岩具有区域稳定性,可以大区域追溯,是重要的区域含金建造,具有寻找该类型大、中型矿床的地质条件和资源潜力。
综合起来看,钦杭成矿带(东段)海相火山-热水喷流沉积成矿模式表达如图12-3所示。在钦杭成矿带(东段)寻找中二叠统的火山-喷流沉积金银矿床的方向,是寻找那些有燕山期构造-岩浆活动强烈改造的中二叠统矿源层部位,在这些部位有可能发现大而富的金银矿床。
图12-3 钦杭成矿带(东段)中二叠世海相火山-热水喷流沉积及成矿模式
钦杭成矿带(东段)二叠纪海相火山岩的发现(图12-4),新增了一个区域性的海相火山岩层位,并已在多个项目中得到验证。这一成果对深入认识钦杭结合带乃至华南的晚古生代大地构造环境,研究钦杭结合带的构造岩浆活动演化及成矿作用,完善区域成矿系统,提供地质调查战略部署依据,都具有重要意义。
图12-4 钦杭成矿带(东段)中二叠世硅镁质岩石建造分布图
(2)钦杭结合带(东段)进行了新的构造单元划分,为钦杭成矿带成矿规律的研究提供依据。
“钦杭成矿带(东段)基础地质调查综合研究”项目,本研究区钦杭成矿带(东段)则位于扬子地块(Ⅰ3)与华夏地块(Ⅰ4)的交界部位萍乡-东乡-江山-绍兴断裂带附近。
在研究区钦杭结合带(东段)及其邻区,划分出了6个二级大地构造单元,由北往南依次为下扬子前陆断褶带(Ⅱ1)、江南-雪峰隆升带(Ⅱ2)、浙西地块(Ⅱ3)、东南沿海火山断陷带(Ⅱ4)、浙西-闽北隆褶带(Ⅱ5)以及武功-湘桂陆内构造带(Ⅱ6)。研究区钦杭结合带(东段)主要涵盖江南-雪峰隆升带(Ⅱ2)和浙西地块(Ⅱ3)的全部地区,以及浙西-闽北隆褶带(Ⅱ5)和武功-湘桂陆内构造带(Ⅱ6)的北部地区。其中江南-雪峰隆升带(Ⅱ2)与浙西地块(Ⅱ3)的北部边界均为江南断裂带,其南部则以萍乡-东乡-江山-绍兴断裂带为界与浙西-闽北隆褶带(Ⅱ5)和武功-湘桂陆内构造带(Ⅱ6)的北部地区相隔。
在研究区钦杭结合带(东段)及其邻区各二级大地构造单元内部,共划分出了19个三级构造单元,由北往南依次为巢湖-张八岭推覆带(Ⅲ1)、下扬子前陆凹陷带(Ⅲ2)、下扬子前陆南缘逆冲-滑覆构造带(Ⅲ3)、太平断褶带(Ⅲ4)、铜鼓-历口隆起带(Ⅲ5)、宜春-景德镇断褶带(Ⅲ6)、万年-獒源岛弧带(Ⅲ7)、怀玉微陆块(Ⅲ8)、会稽微陆块(Ⅲ9)、东南沿海火山岩带(Ⅲ10)、宁波-丽水火山岩带(Ⅲ11)、上虞-仙霞岭前缘冲断带(Ⅲ12)、东阳-郑和隆褶带(Ⅲ13)以及武功-抚州前缘冲断带(Ⅲ17)等三级构造单元。
在研究区钦杭结合带(东段)内部各三级构造单元中,划分出了17个四级构造单元,由西往东依次为九宫山隆褶带(Ⅳ1)、修水褶皱带(Ⅳ2)、铜鼓断褶带(Ⅳ3)、历口断褶带(Ⅳ4)、宜丰-新建推覆冲断带(Ⅳ5)、上高断褶带(Ⅳ6)、鄣公山隆起断褶带(Ⅳ7)、万年隆起断褶带(Ⅳ8)、白际山断褶带(Ⅳ9)、樟树断褶带(Ⅳ10)、丰城-东乡混杂带(Ⅳ11)、宁墩-长兴断褶带(Ⅳ12)、瑶山-安吉断褶带(Ⅳ13)、开化-富阳断褶带(Ⅳ14)、乌金-临安断褶带(Ⅳ15)、玉山-萧山断褶带(Ⅳ16)以及衢州-诸暨断褶带(Ⅳ17)。
除此之外,还在部分四级单元内部划分出了多个五级构造单元(图12-5)。
图12-5 钦杭结合带(东段)及其邻区大地构造单元划分图(www.xing528.com)
F1.郯城-庐江断裂;F2.信阳-舒城断裂;F3.襄樊-广济断裂;F4.江南断裂;F5.萍乡-江山-绍兴断裂;
F6.学川-湖州断裂;F7.丽水-郑和断裂;F8.南城-大余断裂
(3)划分出燕山期岩浆活动与成矿期次,总结了钦杭成矿带成矿构造背景、时空展布、成矿专属性的对应关系。
综合分析和对比研究了钦杭成矿带(东段)燕山期中酸性岩体及相关矿床,根据岩体岩石学和地球化学特征划分出I型、S型、A型3种成因类型。系统收集和补充测试了研究区95个各类岩体的锆石U-Pb年龄及有关矿床辉钼矿Re-Os年龄数据,显示出区内燕山期岩浆活动与成矿作用从早侏罗世晚期一直持续到早白垩世末期(181~103Ma)。综合考虑岩浆活动强度、岩体成因、构造背景以及成矿专属性,将区内燕山期岩浆活动与成矿划分为“两期四阶段”:燕山早期早阶段(180~160Ma)I型斑岩-次火山岩型铜多金属成矿阶段,燕山早期晚阶段(160~145Ma)与S型、I型花岗岩有关的钨铌钽钨钼铁多金属成矿阶段,燕山晚期早阶段(145~125Ma)与S型花岗岩有关的钨铀多金属成矿阶段,燕山晚期晚阶段(125~100Ma)与A型、S型火山-侵入岩有关的金银多金属成矿阶段。上述4个阶段对应于燕山期陆内造山的造山初动、造山剧动、体制转换、强烈扩张等构造-岩浆演化4个阶段。
区内岩浆活动与成矿总体还表现出由中部结合带向两侧地块发展,由西向东发展的时空演化规律,岩浆岩类型有I—S—A演化规律,成矿元素由Cu-Pb-Zn-Au-Mo→W-Nb-Ta-Ag-Pb-Zn→W-U-Pb-Zn-Cu-Sn→Au-Ag-Cu-Pb-Zn-Fe演化,同时岩浆活动形式表现为侵入→侵入为主→喷发为主的发展过程。
空间上,区内最重要的与I型花岗质斑岩有关的铜多金属矿主要沿钦杭结合带内宜丰-景德镇、赣东北、萍乡-绍兴、球川-萧山、昌化-普陀等深大断裂展布(图12-6);与S型中酸性侵入岩有关的钨多金属矿主要分布于结合带两侧隆起区;与S型火山-侵入杂岩有关的铀铅锌多金属矿主要集中于结合带南侧的武功山-天台山地区。这一空间展布规律对宏观工作部署和找矿勘查具有指导意义。
图12-6 钦杭成矿带(东段)与I型花岗岩有关的铜多金属矿分布图
(4)归纳和建立了“层体同位”区域成矿模式。
“萍乡-绍兴结合带铜多金属成矿规律研究”“钦杭成矿带(东段)重点勘查区攻关示范”子项目分析了钦杭成矿带(东段)元古宙浅变质基底的区域矿源层体地位,在总结多层位海底火山-热水喷流成矿和燕山期侵入岩浆成矿作用的基础上,通过不同地史阶段的区域成矿系统及其构造-岩浆成矿过程演化关系的综合,归纳和建立了“层体同位”区域成矿模式,作为对区域成矿规律的概括。表达了中—新元古代、震旦纪—早寒武世、石炭纪、中二叠世4个时代的海底火山-热水喷流含矿沉积层和燕山期中酸性侵入岩体的同位成矿作用,概括了钦杭成矿带(东段)岩浆以侵入与喷发形式活动的主要成矿作用,以及成矿活动的前后演化和耦合、叠加,侧重分析和总结了区内江西永平、浙江岭后等几处石炭纪火山-沉积成矿与燕山期侵入成矿的“层体同位”叠加或改造作用。该区域成矿模式以主导性成矿作用过程串连了研究区的主要类型矿床,把构造-岩浆-成矿作用与矿床联系在一起,是对钦杭成矿带(东段)一次较系统的区域成矿认识,具有区域矿产地质调查部署和矿床勘查思路的引导意义。
(5)按照矿产资源潜力评价理论和方法,开展了钦杭成矿带(东段)铜、铅、锌、金、铀等本项目主攻矿种的资源潜力评价。
“萍乡-绍兴结合带铜多金属成矿规律研究”“钦杭成矿带(东段)重点勘查区攻关示范”子项目综合分析“多层一体”含矿地质建造、矿产地信息、地球物理异常、地球化学异常等多元地学信息,分别开展了斑岩型和细碧-角斑岩型(VMS)两类铜矿、震旦纪火山-沉积(SEDEX型)银铅锌矿、燕山期斑岩型铅锌矿(江西冷水坑式)、燕山期陆相火山热液型铅锌银矿(江西银山式)、燕山期陆相火山喷溢型铅锌银矿(江西下鲍式)、晚古生代微细浸染型金银矿、火山岩型铀矿的定性预测。以全国统一划分的Ⅲ级成矿单元(成矿带)为基础,按不同的基底建造,划分了8个成矿亚带(Ⅳ级成矿单元);采用综合信息叠置法,圈定了52个综合找矿远景区(Ⅴ级成矿单元),并提出了下一步公益性地质矿产调查评价和矿产勘查的部署建议。
(6)钦杭成矿带(东段)蛇绿岩对比研究进展。
“钦杭成矿带(东段)关键地区区域地质调查”子项目提出皖南和赣东北蛇绿岩均属于SSZ型蛇绿岩,前者形成于弧后盆地,后者形成于弧前环境。证据如下:
①不管是皖南伏川还是赣东北西湾地区蛇纹岩中的斜方辉石、单斜辉石以及橄榄石的Mg#值都变化范围很小,且值较高(接近或大于90),橄榄石的Mg#与两种辉石的Mg#相近,这是典型的SSZ型蛇绿岩的矿物地球化学特征。
②皖南伏川和赣东北西湾的蛇纹岩的原岩多为方辉橄榄岩,微量元素亏损,这是熔融残留的橄榄岩的特征,排除堆晶作用这一成因机制。
③皖南伏川蛇纹岩的斜方辉石和尖晶石成分都具有SSZ型蛇绿岩中的矿物地球化学特征,说明与俯冲带有关。皖南伏川蛇绿岩中辉长岩的微量元素含量较低,展现出Rb,Ba,Th,U,K和Sr较大范围的变化。尽管其元素含量与平均大洋弧玄武岩明显不同,但配分形式较为类似,都具有Sr的正异常和Nb的负异常,以及弱的Zr-Hf负异常,展现出弧玄武岩的地球化学特征。说明这些基性岩的源区受到了俯冲流体的交代作用。这也从另外一个角度支持了这些蛇绿岩是SSZ型的蛇绿岩,而非洋中脊型,更与地幔柱作用无关。
④皖南伏川和赣东北蛇绿岩中的火山岩都具有岛弧的特征,这也与SSZ型蛇绿岩相一致。
⑤皖南伏川辉石岩-辉长岩等基性岩样品在构造判别图解中,都位于活动大陆边缘区。伏川、西湾出露的斜长花岗岩指示俯冲带的构造环境。
⑥从大区域看,赣东北蛇绿岩的形成时代与浙西北双溪坞弧火山岩的形成时代一致,支持岛弧的构造环境;皖南伏川蛇绿岩的形成尽管牵涉到目前的地幔柱模式和岛弧模式之间的争论中,但其伴生的上溪群地层颗粒细,主要岩性为板岩、千枚岩和少量的粉砂岩-砂岩,这并不符合裂谷盆地的特征,而是与弧后盆地的沉积环境一致。
⑦皖南伏川的蛇绿岩中的火山岩相对赣东北的富集,说明可能与大陆边缘有关,这也与弧后盆地的环境相一致;赣东北蛇绿岩亏损的同位素特征也与弧前盆地蛇绿岩的特征相一致。
⑧两个蛇绿岩所处的位置正好是扬子地块和华夏地块之间的深大断裂,这也符合俯冲带型蛇绿岩的构造特征。
⑨通过伏川蛇绿岩中堆晶辉长岩的锆石原位U-Pb定年工作,指出皖南伏川蛇绿岩形成于831±5Ma,与前人最近的研究结果相一致。结合辉长岩较低的不相容元素含量,确认其属于蛇绿岩套的一部分,并进而明确伏川蛇绿岩的时代为830Ma左右。赣东北蛇绿岩则形成于(987±11)~(933±12)Ma之间;后者可能形成于弧前的构造环境,而前者可能产生于弧后盆地的构造位置。赣东北蛇绿岩的形成时代有较大的年代间隔(约50Ma)。
(7)编制了钦杭成矿带(东段)1∶100万成矿规律图,为该区找矿突破战略行动部署建议提供了依据。
在全国资源潜力评价研究的基础上,主要根据燕山期岩浆-热液成矿和海底火山-热水喷流成矿规律,将钦杭成矿带(东段)划分为3个成矿带、8个成矿亚带、52个远景区,并总结了各成矿亚带成矿背景和规律;根据项目典型矿床和区域成矿要素研究成果,修改完善前人成矿系列划分方案,划分出4个成矿系列组合、12个成矿系列、7个成矿亚系列,并建立47个矿床式;总结了矿床时空分布规律和矿床成矿系列特征,建立了区域层体同位成矿模式;根据成矿规律研究成果,对铜、铅、锌、金、铀等主攻矿种进行了矿产资源潜力评价与预测,圈定了52个综合预测区,其中A类综合预测区19个,B类综合预测区19个,C类综合预测区14个;针对整装勘查区、重点调查区提出了找矿突破战略行动部署建议。
此外,“钦杭成矿带中新生代岩浆-热液多金属成矿与靶区优选”项目对浙江岭后铜矿和江西德兴、银山、金山、冷水坑、永平、相山等典型矿床进行了系统解剖,新发现一系列含铼、铋与铟等的重要矿物,建立了成矿-找矿模型,并对江西德兴和永平铜矿建立了综合找矿模型。
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