与矿化有关的主要地质事件
一、基底演化与成矿
该区具有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,主要沿康定-攀枝花一线分布,南北向受安宁河深大断裂带控制和限制,以构造-岩浆杂岩带形式出现,并常保留穹状构造形态(如石棉冶勒、西昌金林、延边同德、攀枝花大桥等。),可见其古。多期变形变质叠加,构造交代明显,片理、片麻岩发育良好,线性构造以南北向为主,有东北、西北、东西、东北东等方向。褶皱基底主要出露在安宁河断裂以东的会理-会东和汉源-峨边两条东西向基底隆起带中,以“断块”形式出现。中元古代地层褶皱十分发育,轴向主要为南北、东西、西北和东北方向,平面上形成弧形弯曲,但剖面上不同岩组(群)的褶皱形态有明显差异。
(1)新太古代-古元古代,该区西部的康店地区是南北洋裂谷盆地中优良的地槽,北段为一套大洋拉斑玄武岩建造、中酸性火山岩、火山碎屑岩和复理石建造,以康定杂岩为代表,提供了“绿岩带”金矿的物质来源;南段由海底火山喷发细碧斑岩形成,以大红山群和昆阳群为代表,为元古代铁铜矿床的形成提供了物质来源(栾世伟等,1990)。由于这一时期该区地壳较薄,是地幔能量大量释放的时期,成矿物质直接来自上地幔,所以形成的矿物与基性和超基性岩浆的侵入或喷发有关。
康定群是一个古老的变质岩系,下部为中基性火山岩,中部为中酸性火山碎屑岩,上部为复理石组。它在纵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的层序一致。古元古代(有人认为属中元古代早期)的大红山群(河口群)主要由细碧斑岩组成。东西部中元古代地层不同。西部有延边群海底火山喷发形成的蛇绿岩套,中东部的昆阳群和会理群为一套由巨厚碳酸盐岩和细碎屑岩(含钠质火山岩)组成的复理石建造。
康定集团、大红山集团、河口集团、昆阳集团、会理集团、延边集团等。产生于基底形成阶段的花岗岩不仅是本区的原始矿源层,也是铜、铅、锌、金、银等矿床的重要含矿建造。
(2)晋宁运动和武陵运动对本区地质发展意义重大,表现为强烈的东西向挤压,使前震旦纪地层完全褶皱变质,形成泛扬子地台(栾世伟等,1990);同时,对于前震旦纪地层中成矿物质的活化富集和层控矿床的形成也非常重要。如会理-东川地区铁、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性基性岩浆活动为主,形成一套与铁、铜矿化密切相关的富钠质火山岩。随着时代的变迁,岩浆向中性和酸性方向演化,新元古代以中酸性岩浆作用为主,形成与钨锡矿化有关的花岗岩和流纹岩。从西向东,岩浆活动有从早到晚、从基性到中酸性的演化趋势。
(3)早震旦世早期,本区边缘部分因地壳运动以伸展作用为主,陆内山间坳陷引起陆内裂谷盆地火山喷发,形成以中酸性为主的火山岩建造,在川湘黔交界的大塘斜坡期形成具有工业价值的锰矿床(尹等,1993);本区西部和北部伴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质和热源,为前寒武系地层中成矿物质的活化、迁移和富集提供了有利条件(栾世伟等,1990);矿床的形成和分布明显受断裂构造特别是张性断裂的控制。
(4)晚震旦世是本区重要的成矿期。陡山沱期,川滇地区多为浅滩,厚度一般小于50m;延边-康定沉降最大,厚度超过500m,但迅速变薄,甚至向东指向。在康定-盐边沉积盆地的一些有限的次盆地中,如宝兴、甘洛、岳西、永胜等。、早震旦世形成的花岗岩和火山岩中的Na、K、Ca等金属阳离子因海水入侵或天水对地表岩石的淋滤而被带出,因此海水中存在大量硫酸盐。同时,由于沉降拗陷环境气候干燥,形成了不排水的湖泊,与海水隔绝,陆源物质不断补充,从而形成石膏矿床。
东川铜矿、同安铜矿和大红山铜矿形成于南段,即东川和大红山地区,因为褶皱基底富含铜和铁。之后,在早期形成矿床(或矿源)的地区,由于风化淋滤作用,铜或铜矿物被移至适宜的环境中沉积,形成碎屑岩型铜矿床(点)。在静水环境下,形成碳酸盐铜矿床,如烂泥坪中型铜矿床,这两种构造都存在。
邓英期也是本区重要的成矿期。随着地壳不断下沉,发生了扬子地台形成以来最大范围的海侵,海域面积进一步扩大,海水淹没全区,形成了范围广、海水深度小的碳酸盐地台环境。在地台中,尤其是半局限地台,由于前期从基底中提取了大量的Pb、Zn等金属元素,丰度值较高(尹等,1993)。光影组Pb含量一般为(30 ~ 192) × 10-6,平均为45 × 10-6。Zn含量一般为(50 ~ 519) × 10-6,平均为100×10-6。与地壳碳酸盐岩中Pb的平均含量9×10-6和Zn的平均含量20×10-6相比,Pb的富集系数为1.67 ~ 21.33,平均值为4.94。Zn为2.5 ~ 25.95,平均为5。生物,尤其是藻类的发育,似乎对铅锌矿化的富集有明显的控制作用。川滇地区铅锌矿化主要集中在灯影组二段含藻白云岩中,其次是三段贫藻硅质白云岩,如天宝山、大梁子大型铅锌矿床。铅锌矿床较少分布在富藻白云岩第一段(汉源铅锌矿产于该段)。而金矿床(如偏岩子中型金矿床)的形成主要受富藻白云岩控制,由此可见生物富集整合的重要性(尹等,1993)。
前寒武系基底中的成矿作用无疑主要发生在前寒武系中,但值得注意和重视的是,前寒武系基底中的所有矿床都可能受到后期地质作用不同程度的改造(罗耀南等,1998)。在一定条件下,这种转化可能导致现有矿床的破坏和贫化,但也可能使富集的矿石进一步叠加在原有矿床上;甚至有可能在老地下室有全新的后期堆积物。这应该是成矿作用演化发展的一个必然和重要的特征。
前寒武纪基底演化与成矿关系的研究表明,成矿作用与深部过程、深部岩浆和共生地幔流体有关。此外,低温成矿作用形成的大型、超大型矿床的成矿年龄分布呈现由老到新迅速增加的趋势,其中以中、新生代居多,新生代多于中生代(朱炳权等,1995)。这意味着深部地质作用的发生和发展以及不同层位矿源层的可能增加是中新生代成矿,尤其是新生代成矿的重要地球化学背景,深部作用对成矿的贡献主要通过地幔流体实现,具有从高温到低温的一系列成矿作用(刘先凡等,2002)。同时,与前寒武纪基底层面有关的大型-超大型矿床及其成矿带的地质背景明显受地块边界同位素地球化学突变带控制,成矿时代从太古代延伸至新生代,成矿物质为壳幔相互作用的产物(朱炳权等,2000)。因此,本书提出要高度重视后续地质作用,特别是新生代构造-岩浆-流体三位一体交代蚀变引起的前寒武纪基底叠加成矿改造。在此过程中,地幔流体可沿远离岩浆活动的裂谷或深大断裂上升,直接交代不同岩石形成矿床(谢荣举等,1998)。认识和了解这种成矿作用的特征和过程,可以更好地理解和解释前寒武纪基底大规模堆积成矿现象,对深化成矿规律研究和指导找矿具有重要意义。
第二,裂谷叠加与成矿
攀西地区除新太古代-元古代结晶基底的构造线呈东西向分布外,南北向的构造尤为突出,如小江断裂带、武定-易门断裂带、绿之江断裂带等。川滇南北向构造带是影响最广、规模最大、活动性最强、演化历史最长的构造体系,控制着本区沉积、岩浆、变质和成矿作用的发生和发展。这种以南北向断裂带为主的构造格局,导致了著名的康滇隆起及其两侧相应的坳陷。前人研究表明,这种构造格架是攀西古裂谷的表现(张云祥等,1988;丛林森林,1988)。
该区自晚太古代以来经历了多次断裂,断裂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)主要由细碧斑岩组成,代表了良好的地槽环境。中元古代可能再现裂谷环境,形成昆阳群(会理群)。攀西裂谷在古生代再次发育,形成了著名的峨眉大火成岩省。也许正是这个裂谷的叠加,才是导致康滇地区成矿富集的重要因素。裂谷的形成和演化不仅对与岩浆作用有关的矿物起了重要作用,而且控制了区域内的热液沉积和成矿作用,主要表现在裂谷演化对热水生成和运移的制约;裂谷对成矿物质来源的限制;与裂谷作用相关的同生断层对矿源层和矿化的制约。到目前为止,前人对这个问题还没有给予足够的重视。
三。峨眉火成岩省与成矿
攀西地区古生代以来最显著的岩浆活动是峨眉玄武岩及其相关的基性层状岩和碱性岩,俗称峨眉火成岩省。其形成始于泥盆纪至石炭纪,在晚二叠世达到喷发高潮,持续至三叠纪。
侯增谦等人(1999)认为,峨眉大火成岩省是指主要喷发于二叠纪的巨大火成岩套件,广泛分布于扬子地台西缘及其邻区。主要包括峨眉山玄武岩系列、海西期镁铁质-超镁铁质层状侵入体和碱性岩。
前人对扬子地台西缘的分布、地质时代、岩石学和地球化学基本特征及其在演化中的地位进行了深入系统的研究,取得了丰硕的成果(刘炳光等,1982;梅,1981;丛林森林,1988;张云翔等,1988;罗耀南,1981;陆继仁,1996;王运良,1993)。
与扬子地台西南缘其他地区相比,攀西地区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的绿之江断裂和安宁河断裂控制,主要出露于西昌西部、攀枝花米易白马、新街、二滩和会理龙珠山(罗耀南,1988)。本区峨眉山玄武岩系列具有以下特征:
(1)双峰式火山岩套发育。其中,基性火山岩构成了典型的热界面玄武岩:橄榄石拉斑玄武岩-中间玄武岩-长玄武岩-粗面岩。橄榄石拉斑玄武岩中常见橄榄石和单斜辉石斑晶,中长玄武岩为斜长石玄武岩和斑状隐晶质玄武岩。中长玄武岩和更长的玄武岩在岩石学上常被称为粗面岩、粗安岩和粗安岩。玄武岩经历了Ol+Cpx Pl的分离结晶,相应地出现了对应热界面系列的侵入岩:橄榄岩-橄榄石(或橄榄石辉石)-辉长岩-正长岩(如四川米易白马岩体)。
(2)峨眉山玄武岩、基性层状岩体和碱性岩侵入体(正长岩)在该岩石区共存,称为三位一体。
最近的研究表明,该火成岩省是由地幔柱引起的。, 1995;陆继仁,1996;侯增谦等,1999;王运良等人,1999;张承江等,1999,2001,2002;李洪阳等,2002;徐毅刚等人,2001,2002;刘家铎等,2004)。岩浆活动的主喷发期约为257 ~ 259 Ma(梅-福州等2002;宋·,2005)。
近年来,国际上开始重视大火成岩省与地幔柱成矿关系的研究。认为地幔柱给岩石圈带来的巨大热能和动能可以促进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。巨大的玄武岩浆是成幔物质的提取者和载体,形成了亲幔元素的岩浆热液矿床。更重要的是引起壳幔强烈的相互作用: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,形成具有很强提取能力的混合流体,从源岩中提取大量成矿物质形成矿床;另一方面,大面积异常高的热流场对地壳成矿流体的形成、循环和演化起着重要的促进作用。
以往对峨眉大火成岩省与成矿关系的研究主要集中在岩浆或岩浆热液矿床的研究,而对如此巨大的岩浆活动所引起的壳幔相互作用,特别是热流体与成矿的关系关注甚少。在找矿方向上,更注重在镁铁质-超镁铁质岩石中找矿,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不仅是提供了一定量的成矿物质,而且为成矿提供了充分的流体和热力学条件,特别是富矿的形成,即与峨眉山玄武岩岩浆作用有关的深部流体沿安宁河断裂、甘洛-小江断裂等深大断裂上升,与盆地流体发生对流循环,提取铅、锌等成矿元素,形成富铅。
4.喜马拉雅期构造-岩浆-流体活动对成矿的制约。
燕山晚期至喜马拉雅期,该区经历了强烈的陆内造山运动,尤其是在西缘。
喜马拉雅期的大规模成矿作用可以发生在不同时代、不同岩性的地层中,也可以发生在不同的构造单元中,形成不同类型、不同矿物的矿床;同时,陆内造山作用导致的大规模韧脆性剪切带成矿作用是本区新生代地质的又一特征,明显表现出“大器晚成”的特点(罗耀南等,1998)。不同的矿物和不同类型的矿床统一于不同的地质环境,这是不争的事实。然而,这种现象的成矿机制是什么?前人的研究注意到了构造、岩浆和大规模韧性剪切对成矿的贡献,作者的研究从更深层次认识到复杂地质环境中不同类型和矿物的统一成矿受深部过程控制,深部过程对成矿的贡献主要通过地幔流体交代来实现。
伴随陆内造山运动发展起来的穹窿构造、脆韧性剪切带及相关的深源流体作用,造就了本区“大有成就,后有成就”的成矿模式。云南东川拖布卡金矿床是近年来发现的一个典型矿床,产于古变质基底(昆阳群)中,受大型剪切带控制。
攀西地区及邻区陆内造山带不同层位广泛发育的穹状变形变质作用是深部过程中地幔隆起和热点刺穿的表现。脆-韧性剪切带是在层位时代之后形成的构造作用,并伴有穹窿构造,它们可能在不同时代活动。但它们对前人构造、岩石和矿床的叠加改造主要是通过伴随该活动的深源流体交代蚀变来实现的,这是穹状变形变质和脆韧性剪切带控矿的重要内在约束机制。但在适宜的条件下,最新的穹隆、剪切和深源流体作用叠加改造了先前的构造、岩石和矿床,这可能是大型和超大型矿床形成的重要地球动力学和地球化学背景。
因此,扬子地台西南缘的结晶基底不仅是前寒武纪成矿的场所,更重要的是为后续的中新生代构造-岩浆-流体三位一体交代蚀变叠加成矿提供了重要的矿源层和含矿层。此外,地幔流体并不总是与岩体相关联。它可以直接交代沿裂谷或深大断裂无岩浆联系的不同岩石,并将其携带的矿物和沿途提取的矿物带到合适的容矿部位成矿。因此,中新生代尤其是新生代构造-岩浆-地幔流体相互作用的耦合及其对矿源层叠加成矿的制约机制,应成为新一轮综合研究成矿规律和找矿方向的基本指导思想。