湘南地区内生锡矿的构造-地球化学类型

湘南地区内生锡矿的构造-地球化学类型

1地质构造特征1.1含矿地层分布湘南位于岭南成矿带的中部。它与扬子和中国东部接壤，包括湖南南部的裂谷和罗门村。据地质、地球物理资料,以NE向炎陵-郴州-蓝山为界,两者之间大致显示一超岩石圈断裂阶梯带,该断裂阶梯带将湘南划分为北西、南东两个不同的地质单元和异常区。北西区为湘中南裂陷槽,主要为巨厚的上古生界碳酸盐岩相地层分布区,区域重力异常高,异常变化平缓;南东区属于罗霄地块,主要为下古生界硅铝质碎屑沉积,岩浆活动相对较强,形成由多个局部重力异常组成的异常群,重力场值变化大而复杂。1.2基本结构湘南地区可分为三个大的构造层及其相应的三期构造运动,并形成三套不同的区域构造格局。(1)内板块构造单元前泥盆系构造层由震旦系、寒武系及奥陶系地层组成;泥盆系地层不整合于上。由于加里东期陆内板块的碰撞、拼贴作用,使前泥盆系基底构造层形成一系列NWW向或EW向延展的紧闭线型褶皱构造群以及相伴生的平行逆-冲断裂。期后,由于海西-印支运动和燕山运动的影响与干扰,致使大部分地段基底构造层的构造格局受到严重的破坏,轻者被局部包容,重者则被彻底改造。(2)中、新生代地层整合晚古生代构造层由泥盆系、石炭系、二叠系地层组成;中、新生代地层不整合其上。由于海西-印支运动的基底滑移、叠瓦式推掩作用,使上古生界构造层形成一系列NE向40°左右延展的隔挡式线性褶皱。(3)叠瓦式推覆体岩相成矿中、新生界盖层由三叠系上统以及侏罗系、白垩系构成。由于燕山构造运动的影响,基底的滑移,叠瓦式推掩进一步加强,形成一系列断陷盆地和NE向推覆体,并伴有强烈的中酸性岩浆侵入活动和成矿作用。2矿山建造及其时间和空间分布规律2.1湘东南角缘成矿矿床内生成矿建造系指时间上生成于地壳发展的一定构造阶段,空间上赋存于一定的构造位置,成因上与一定岩浆建造有关的一整套矿床(陈国达,1978)。湘南内生锡矿绝大多数产于扬子、华夏两大陆内板块碰撞、拼贴带,即罗霄地块与湘中南裂陷槽的接壤部位及其与NW向郴州-邵阳走滑断裂带的交汇部位(图1),与燕山期中酸性、酸性花岗岩紧密相关,属于造山带型中酸性、酸性岩浆成矿建造。其矿床种类按成矿作用的生成方式、控矿条件等因素可划分为6种类型(表1)。2.2成矿作用分析长期活动的炎陵-郴州-蓝山超岩石圈断裂带导致了东、西两区地质发展过程的根本差异和地球物理场、地球化学场的不同,锡的成矿作用亦表现出明显的时空变化规律。(1)裂为主,充填对接型湘南主要赋矿地层的沉积成岩时代为震旦纪、寒武纪、泥盆纪和石炭纪。其中,产于震旦-寒武系浅变质砂岩、板岩中的锡多金属矿床,控矿因素以断裂为主,属裂隙-充填交代型矿床(红旗岭、香花岭);产出部位主要在花岗岩或花岗闪长岩体的内、外接触带,控矿因素直接与岩体有关,属接触交代型矿床(柿竹园、金船塘)。本区花岗岩的侵位与形成以及锡的成矿作用主要发生在燕山期,即同位素地质年龄值在107～227Ma。其中燕山早期是本区构造运动最为频繁的时期,当多次构造运动发生时,导致同源岩浆脉动式侵位和分异作用,并伴有既具继承性,又有一定差异的多期次成矿作用。(2)矿床地质特征如前所述,本区锡矿床主要分布在炎陵-郴州-蓝山断裂阶梯带及其与郴州-邵阳走滑断裂带的交汇部位。其中,云英岩化岩体型锡矿床主要产于燕山期千里山、骑田岭、大义山中细粒黑云母二长花岗岩、石英斑岩体的前锋、前缘部位,常与W,Mo,Bi,Cu共生;接触交代型锡矿床主要分布于岩体与泥盆-石炭系碳酸盐岩的接触带,严格受接触带构造的控制,主要矿床有水湖里、金船塘、柿竹园等。裂隙充填型矿床主要产于岩体内部、岩体外接触带或远离岩体的围岩裂隙中,严格受构造裂隙所控制。3内锡矿成因构造与地球化学环境3.1基底构造及演化构造是成矿必须具备的条件。控制区域成矿的构造条件主要是基底构造及其在基底构造基础上发展演化的多旋回构造活动带。矿床产出部位多与构造运动方式、力学性质、构造类型及其组合有关。(1)基底断裂发育的沉积相泥盆系是区内主要的控矿层位,在加里东运动基础上发展的NNE-NE向线状隆起与拗陷控制了泥盆纪沉积盆地和沉积相带的分布,泥盆系地层中的大部分岩浆热液矿床,群集于隆起构造带及其边缘。基底断裂是控制沉积相带和岩浆热液活动的重要因素。区内NE向炎陵-郴州-蓝山基底断裂发育于早古生代,具多旋回构造活动特征,断裂两侧以不同的活动方式控制沉积环境的变化和岩相带的分布。同时基底断裂又是溶液及深部热液循环的良好通道,在沉积、成岩及后生改造过程中,由于断裂带与周围物理、化学环境不同现而产生的屏蔽作用,有利于成矿元素的聚集,形成Sn,Pb,Zn等成矿元素的地球化学高背景区或矿源层。同时,基底断裂带是岩浆活动的场所和上侵通道,控制了岩浆热液矿床、岩浆热液-改造叠加矿床的空间分布。(2)隆、柱、野区构造区在基底构造基础上继承性发展的NE-NNE向构造带是本区锡多金属矿床成矿的重要条件之一。NE-NNE向构造,是区内长期活动的构造带。总体上呈线状排列,由隆、拗相间的褶皱和断裂组成,具东部隆起,西部拗陷的特点,构造规模东强西弱。其交汇部位是各次构造活动应力集中及褶皱、断裂发育部位,为岩浆活动、地下热水循环和矿液聚集创造了条件,锡多金属矿床多分布于断裂带交汇部位、高侵位花岗岩体前锋部位及其周围。(3)冲断推覆构造带在地壳水平挤压应力作用下,应力集中的挤压带前缘往往出现逆冲断裂。断层两侧岩层强烈褶皱,产状变陡,上盘沿断层面向上推覆隆起形成倒转背斜,下盘沿断层面向下拗陷形成倒转向斜,这些断层和褶皱,组成力学性质复杂的不同级序的冲断推覆构造带,其中屏蔽构造及断层两侧的层间构造是矿床(体)产出的主要部位。3.2n较高富集度本区主要地层成矿元素丰度(表2)以震旦-寒武系地层中的W,Sn较高,富集度分别达到18.5×10-6和2.1×10-6;泥盆系地层次之,W,Sn富集度分别为7.44×10-6和2.06×10-6,表明震旦-寒武系地层属于W,Sn元素高含量层。3.3花岗岩的地球化学环境(1)以符合生物活性原则的岩体成矿分析,其以骑田岭、千里山岩体为代表的燕山期花岗岩,均具高硅、富碱、铝过饱和、铁、镁、钙、钛含量偏低,富硼、氟等含锡花岗岩的岩石化学特征。在同期不同阶段岩体中,存在着岩石化学和矿化强度方面的差异。如千里山燕山早期第二阶段岩体(γ2-252−25)的总碱量比燕山早期第一阶段岩体(γ2-15)高,K2O/Na2O比值比第一阶段岩体低,比值低的岩体成矿作用相对较强,反映出矿化强度与岩浆的分异程度和碱质交代作用有关;含矿岩体交代作用发育,常有明显的蚀变、矿化分带,自下而上,由早期至晚期具有钾长石化→钠长石→云英岩化和相应的TR-Nb,Ta-Be,W,Sn矿化分带。中泥盆统棋梓桥组是广大地质工作者公认的矿源层,加里东运动之后出现于不整合面上的首次大规模海浸旋回,使大量物质(包括成矿物质)从陆地向海洋迁移、储集。在有利的古地理环境下,不同的物质组份分异或集中,因而构成了良好的矿源层;从岩石组合上看,碳酸盐岩上部的泥质岩渗透性差,可以起到隔热和阻滞含矿流体的作用,而碳酸盐岩易于吸收含矿溶液和相互交代成矿,不同岩性的配置构成了一个对成矿有利的地球化学障。因此,不同类型的有色金属矿床均产于以D2q为界面的上下部位。下部(Z-∈、D2t)在碎屑岩中形成裂隙充填型矿床;上部(D2q、D3x)在碳酸盐岩中形成了接触交代矽卡岩型矿床.(2)snw岩石作为成矿元素载体的花岗岩,其成矿元素含量是衡量岩体含矿性的重要标志。成矿作用强的千里山岩体中,除Zn外,W,Sn,Mo,Bi,Cu,Pb等的含量均高于花岗岩平均值(维氏值),其中Sn高出10～20倍,晚阶段高出300倍(表3)。含Sn(W)花岗岩中B,F等与成矿相关的挥发组份的高背景含量和较大的离散程度,也是成矿的重要条件和标志。千里山岩体中B,F含量是维氏值的数倍,B的变异系数高达15%～21%;王仙岭岩体B,F的含量虽然较高,B含量是维氏值的27倍,但离散程度低,变异系数仅0.25%～1.64%。而且以含W,Sn的电气石出现,前者成矿作用强,后者成矿作用弱。本区含Sn花岗岩以富Rb贫Sr为特征,Rb/Sr比值在千里山岩体中为9.7～58.5,王仙岭岩体为10.5～17.5。矿化强度和比值大小呈正相关。(3)金鸡岭、期木岩体ce/y值本区燕山期花岗岩∑REE值为227～444,∑Ce/∑Y比值在0.53～2.23之间;同一岩体从早阶段至晚阶段反映出∑Ce/∑Y值由高至低,即由轻稀土含量高转为重稀土含量高。以千里山岩体为例:由γ2-15→γ2-25→γ2-35,∑Ce/∑Y值由1.426→0.643→0.501,金鸡岭、螃蟹木岩体∑Ce/∑Y值由2.32→0.86;九峰(γ2-2a5)、鹅形(γ2-2b5)、中棚(γ2-2C5)和小江(γ2-35)岩体∑Ce/∑Y值由3.61→3.03→1.75→1.06,δEu值在同岩体中从早阶段至晚阶段亦反映出由高而低的特征,如千里山岩体δEu值由0.11(γ2-15)→0.06、(γ2-25)→0.02(γ2-35),稀土配分模式表现铕负异常,铕亏损明显(图2、3)。4对地球化学作用的制约锡元素的分布、迁移和富集所构成的地球化学过程与地壳(尤其是富锡区)的构造演化过程紧密相关。锡成矿的富集作用是地壳发展史上特定条件下产生的,并受地球化学作用的制约。因此,内生锡矿构造-地球化学类型是按照构造条件、地球化学行为和成矿作用诸因素的差异(或成矿构造-地球化学特征)而划分的。据此,湘南内生锡矿成矿构造-地球化学类型主要有陆内板块拼贴带亲氧型、走滑断裂带亲氧-亲硫型和陆内板块拼贴带亲铁-亲硫型三种(表4)。4.1南罗熄地层成矿元素主要分布在NE向炎陵-郴州-蓝山超岩石圈断裂阶梯带(扬子、华夏陆内板块拼贴带)及其东南侧罗霄地块。以前寒武系复理石建造、燕山期酸性、超酸性花岗岩建造为特征,典型成矿元素为Sn,Li,Rb,Cs,Nb,Ta;伴生元素有Mo,Bi,Ag,Au,U等。矿床成因类型以云英岩型、石英脉型和云英岩化岩体型最为重要,典型矿床有湘源锡矿床、红旗岭锡矿床等。4.2岩建造、含煤建造主要分布于NW向郴州-邵阳走滑断裂带及其与炎陵-郴州-蓝山超岩石圈断裂带的交汇部位。碳酸盐岩建造、含煤建造发育,岩浆建造为燕山期酸性-超酸性花岗岩、石英斑岩;成矿元素为Sn,W,