区域成矿特征
秦岭成矿带是中国中部古生代-中生代的主要成矿区,也是铅、锌、金、铜、锑、汞、锰、铬等金属矿床的重要分布区。目前普遍认为,秦岭成矿带包括凤县-太白(凤台)、西和-成县(西城)、勉县-略阳-宁强(勉县-略阳-宁强)、柞水-杨珊(柞山)、镇安-旬阳(真旬)、板房子-沙沟(板房子)。②南秦岭海西期和燕山期铅、锌、银、金、铜、锑成矿带;③摩天岭元古代、海西期、印支期和燕山期金、铜、镍、锰成矿带;④武当-大别山北部元古代和燕山期金、银、铅、锌(钛)成矿带。小秦岭矿集区属于滨西太平洋成矿域华北板块南缘燕山期金、钼、铅、锌多金属成矿带,可分为华阴-小秦岭-小山金成矿带和金堆城-卢氏-栾川钼、铅、锌、金成矿带等。宋晓雯等人,2004年)。秦岭造山带不同构造单元经历了不同的地质构造演化,形成了不同的矿物组合,显示了成矿的区域化。以商丹缝合带为界,南、北秦岭成矿带具有明显不同的成矿特征。秦岭成矿带陕西段铅锌矿床主要类型为喷流沉积-改造型,主要分布在南秦岭礼县-柞水热水盆地。原生金矿主要分布在北秦岭北侧的深大断裂带和南秦岭中部。银矿床主要分布在北秦岭东部。汞锑矿主要集中在南秦岭褶皱带,多产于泥盆系碳酸盐岩中。小秦岭矿集区金矿床可分为应时脉型和构造蚀变岩型两种类型,钼矿床多为斑岩-矽卡岩型,主要与燕山期中酸性花岗斑岩体有关。同时,秦岭造山带的金属矿床在时间和空间分布上明显不均匀,在不同地区有集中分布。不同构造单元有特定的矿床类型和矿床组合,类型组合丰富,各具特色,形成特定的矿床成矿系列,即:①花岗岩-绿岩带容矿岩系的应时脉型和蚀变构造岩型金矿成矿系列;②海陆交互相火山沉积岩容矿的破碎蚀变岩型金矿床和斑岩-矽卡岩型钼矿床成矿系列;③海相火山容矿岩系中的金银多金属块状硫化物矿床、超基性岩中的镍金矿床和海相火山熔岩矿床-岩浆热液改造型铁铜矿床成矿系列;④沉积岩容矿的热水沉积改造菱铁矿-铅锌多金属硫化物矿床、卡林-类卡林型金矿床和沉积改造汞锑矿床成矿系列(周定武,2002)。其中,显生宙沉积岩容矿的卡林-类卡林型金矿床、热液沉积改造型铅锌矿床、斑岩-矽卡岩型钼矿床在储量和规模上都占有重要地位。金属矿床的成矿作用往往是多期、多阶段的,秦岭造山带具有古生代、中生代、新生代矿化集中的特点。特别是燕山期,华北板块向南俯冲,秦岭造山带进一步收缩挤压,在区内形成一系列闭合的反转褶皱和叠瓦状逆冲推覆构造带,为成矿提供了重要条件。随着现代矿床理论和成矿理论的不断发展和找矿实践的不断深入,极大地推动了该区金属矿床的研究工作。秦岭造山带加里东-海西期俯冲-碰撞由过渡性基底形成转变为现代板块构造活动,导致地幔柱上涌时南秦岭大陆边缘的裂谷作用,进而在古特提斯扩张叠加下的勉略阳扩张张开,直接导致南秦岭大陆地壳伸展和断陷盆地的形成。除了在古生代沉积建造中酝酿各种类型的含矿岩系外,重要的是在泥盆纪断陷盆地中形成了大量超大型、大型、中型和小型热水沉积层控铅锌矿床。
近期研究表明(姚等,2002,2006),秦岭金属成矿经历了多阶段、多阶段的演化,形成了多区域成矿系统。由于不同时期的构造体系不同,形成的含矿建造、成矿类型和矿床组合多种多样。秦岭造山带内生金属矿床主要受与中元古代海底/岛弧火山和岩浆侵入、震旦纪碳酸盐岩、早古生代海相火山热液活动、海西期海底热液和岩浆活动、中生代碰撞造山和陆内构造-岩浆活动有关的成矿系统控制,按成矿时代、成矿构造背景、成矿作用和成矿作用可分为65438+。
根据含矿岩系类型和特征矿石矿物组合性质,将西秦岭碎屑岩型金矿床进一步划分为碳硅质泥岩型金矿床、细碎屑岩型金矿床和角砾岩型金矿床三种类型。通过地质特征对比,初步认为碎屑岩型金矿是一种具有特殊地质意义的金矿成矿系列,由构造热液形成,赋存于碎屑岩中(魏永富等,1994;邵;1996;翟雨生等,1996;魏龙明等,1997;杜子图等,1998;邵等人;1998;齐思敬等,1999;李建中,1999;谭云金等,2000;张福鑫等人,2000年;陈玉川等,2001;毛等,2002a郭健等人,2002年;牛等,2009)。
秦岭地区的成矿作用主要表现为同生成矿作用和叠加改造成矿作用。同生成矿作用多发生在秦岭造山带演化的早中期,即新太古代-元古代结晶基底和过渡基底的形成,中-元古代伸展裂解和古生代局限裂谷盆地的发育,洲际盆地的俯冲消减和碰撞造山作用。这一阶段的成矿作用与地幔柱和热点活动有关,它们构成了成矿的大陆动力学背景。前寒武纪同生成矿作用频繁而强烈,形成了新太古代硅铁建造、中新元古代岩浆熔融硫化镍矿床和结晶异形铬铁矿床。显生宙以来,虽然造山带地幔柱的活动不如前寒武纪那样频繁和广泛,但局部活动的规模和强度并未降低,南秦岭古生代盆地形成了一系列不同规模的热液矿床和高丰度含金建造的铅锌矿床。叠加改造成矿是现代板块构造活动体系下秦岭造山带的成矿特征。这类成矿的大陆动力学背景以造山带盆山转换的完成和大陆构造及岩浆活动为特征。特别是在中新生代大陆地壳减薄过程中,通过深大断裂和岩浆活动伴随着幔壳物质成分的交换,不同时代的含矿岩系(主要是花岗岩-绿岩带岩系、海相和陆相火山岩系、海相浊积岩系)发生了第二次活化、迁移和富集。其成矿同位素年龄在220 ~ 100 Ma之间,集中在190 ~ 130 Ma,即侏罗纪-早白垩世,在成矿期和空间上与碰撞造山和陆内俯冲造山完全一致。根据成矿地球动力学理论,区域构造-岩浆演化和多阶段成矿是大陆动力学的不同表现。秦岭造山带成矿与大陆动力构造和热事件的耦合关系,一方面反映了造山带形成演化的构造转换特征,另一方面也反映了成矿元素的富集过程。晚古生代早期(泥盆纪)和中生代早期(三叠纪)是秦岭造山带演化的关键转折点,即秦岭微板块的拆离由挤压向拉张转变(泥盆纪)和板块碰撞并向陆内造山转移(三叠纪)。这两个时期也是秦岭造山带金属大量聚集的时期,在泥盆纪形成大型SEDEX型铅锌(铜)银矿床,在印支-燕山期形成大量矿床。因此,秦岭造山带的地球动力学演化伴随着成矿作用的发生和发展,为金属矿床的形成和定位提供了基础条件。
秦岭造山带矿化类型复杂多样,矿种齐全。大部分金属矿物都有各种矿化,其中占主导地位的矿化是沉积控矿(包括喷射沉积和热水淋滤成矿)、火山成矿和构造热液改造成矿。喷流沉积成矿作用是中秦岭铅、锌(银)矿床、南秦岭金矿床热水淋滤成矿作用、前寒武纪金银矿床火山成矿作用和韧性剪切带金矿床构造热液改造成矿作用的特征(陈玉川,1999;王平安等人,1998)。该区矿床类型多,成因复杂。许多矿床具有多期改造和叠加成矿的特点。陈玉川(1999)根据各种大中型矿床的成矿条件和主要地质特征,将本区金属矿床综合划分为6大类15小类(表2-1)。
表2-1秦岭造山带(陕西段)主要金属矿床类型一览表
注:根据陈玉川等1999修改。
秦岭及其邻区按大的构造单元可分为两类:稳定的板块地层系统(包括基底变质地层系统和盖层沉积地层系统)和造山带地层系统(包括沉积地层系统、变质沉积地层系统、变质火山-沉积地层系统和变质杂岩地层系统)(周定武,2002)。秦岭造山带中部的秦巴山区是本次研究的主要工作区(图2-5),其构造岩石地层单位可归纳为三套:①基底变质杂岩系——两个不同的前寒武纪基底岩系(Ar-PT1,PT2-3);②受板块构造和垂向增生构造控制的主要造山岩石地层相关的构造岩石地层单位(PT3-T2);(3)陆内造山-构造岩石单元(T2-K1,K-R)的岩石地层学研究,形成于陆内裂谷作用、前陆盆地沉积和广泛的花岗质岩浆作用中的中新生代后造山作用。这些构造岩石地层单位包括所有含矿岩系。
图2-5秦岭造山带(陕西段)主要矿集区构造单元划分及分布示意图
种种迹象表明,岩石圈解体发生在华北板块和扬子板块在秦岭碰撞的晚期,导致岩石圈地幔和下地壳从岩石圈上部部分拆离并进入软流圈,最终导致岩石圈减薄。中新生代以来,特别是晚白垩世以后,华北板块和扬子板块向秦岭造山带的深俯冲,导致南秦岭岩石圈强烈向北侵入。目前,秦岭造山带的背陆逆冲褶皱带和北秦岭厚皮叠瓦状逆冲带处于岩石圈叠加加厚和拆离初步启动的共存状态。南秦岭正经历沉降-底侵的物质循环,佛坪-南阳-邓县之间可能发育新的地幔柱。造山带南北深边界与内部不同岩石圈块体之间也存在不同性质的强烈走滑作用,导致物质侧向运移(张国威等,2001;程顺友等,2003)。壳幔相互作用及其相应的构造运动为该带金属矿床的形成和定位创造了重要条件。
秦岭造山带是中国中部最大的构造-岩浆带,区域构造岩浆活动频繁,时间跨度大,多种类型、多期次并存,形成各种不同规模的火成岩建造。火山岩发育于太古宙至新生代,岩性主要为中酸性岩和基性岩。秦岭造山带岩浆侵入强烈,并常以不同方式(伸展、挤压、走滑)或在构造运动的不同阶段(如俯冲-碰撞造山等)发生。),导致不同时期不同类型侵入岩的分布(图2-6)。太古宙至燕山期侵入岩活跃,中酸性侵入岩出露面积最大,中生代中酸性岩石最发育,出露超基性岩、基性岩和碱性-碱性岩。中生代是秦岭造山带的重要成矿期,其岩浆侵入可分为中生代初期秦岭西部俯冲-碰撞型和造山后伸展背景,以及中生代晚期陆内逆冲推覆造山和隆起伸展背景下的岩浆侵入。该阶段的中酸性侵入岩与成矿(尤其是金矿)关系密切,分布广泛。岩性多为花岗岩,主要有二长花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩,已见岩体100多处。中生代印支期花岗岩分布最广,多呈基岩群和小岩株形式,主要为地壳重熔型和壳幔同熔型。燕山期花岗岩的分布仅次于印支期,多以岩基和斑岩群形式出现,主要为地壳重熔型。区域构造线多呈东西向分布,局部地区还有NWW和NEE构造。区内岩浆活动多受张性断裂带控制,在时间和空间上与构造活动密切相关,构造、流体和岩相与金属矿物的形成和就位密切相关。
图2-6秦岭造山带中酸性侵入岩分布图
总之,陕西秦岭地区区域成矿作用显著,矿化类型多样,富含有色金属、黑色金属和贵金属。已发现20多个大中型金、铅、锌、镍、钴、钼、铁、锰矿床和大量小型铜、铅、锌、金、银、铁、锰矿床(点)。典型矿床有八卦庙金矿、双王金金矿、马鞍桥金矿、庞家河金矿、八方山-二里河铅锌矿、前东山铅锌矿、银洞梁铅锌矿、穆家庄铜矿、银洞子银铅多金属矿床、大西沟铁矿、黄龙-鹿鸣金矿、煎茶岭金镍矿、铜厂铜矿和金堆城钼矿。
秦岭造山带特别是陕西秦岭地区主要金、银、铅、锌、铜矿床成因模式的建立,经历了层控型、热液沉积型、沉积改造型、热液沉积改造型、脉型、卡林型、变质动力热改造型和造山型的演化过程。据此,自20世纪90年代以来,研究总结了不同的成矿模式和找矿模式(王俊发等,1991;王相等,1996;王继磊等人,1996;魏龙明等,1997;陆等,2001;张福鑫等人,2001;封建中等人,2003年;王瑞亭,2005年;毛景文等人,2005年;王瑞亭等人,2010,2011)。21世纪,随着近地表易找矿床的发现枯竭,地质学家面临着寻找隐伏的、难以识别的大型和超大型矿床的艰巨任务,秦岭造山带的找矿勘探也面临着理论模式和技术方法的新挑战,特别是随着矿床勘探验证的深入和测试技术的提高,现有的一些矿床的热液沉积或沉积改造成矿模式已不能解释受晚期构造和岩浆活动控制的地质事实和矿体。因此,迫切需要建立新的老矿床模型,对老资料进行新的解释,采用有效的方法和技术,获取新的找矿信息,以推动找矿突破,开创秦岭造山带找矿新局面。
本研究以秦岭造山带陕西段凤台矿集区、柞山矿集区和勉略宁矿集区的典型金属矿床为研究对象,从八方山-二里河铅锌矿、八卦庙金矿、银洞子银铅多金属矿床、穆家庄铜矿、煎茶岭金矿和铜厂铜矿等入手。研究了主要矿床类型与地层、构造和岩浆作用的关系。研究识别提取找矿指示信息和矿致异常的有效技术方法组合,利用找矿勘查模型和综合找矿信息进行成矿预测和矿化体位置预测,并进行工程验证。