方維萱, 韓潤生

(1.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院, 北京 100012; 2.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院, 有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心西南地質(zhì)調(diào)查所, 云南 昆明 650093)

云貴高原-造山帶-沉積盆地的構(gòu)造演化與成巖成礦作用(代序)

方維萱1, 韓潤生2

(1.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院, 北京 100012; 2.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院, 有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心西南地質(zhì)調(diào)查所, 云南 昆明 650093)

云貴高原-造山帶-沉積盆地的構(gòu)造演化與金屬礦產(chǎn)形成有密切關(guān)系。近南北向?yàn)趺缮皆焐綆Ш蛽P(yáng)子地塊西緣元古宙造山帶(元古宙基底構(gòu)造層)為元古宙鐵銅和鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床集中區(qū)。在東緣滇黔桂晚古生代陸緣拉分盆地中, 形成了鉛鋅銀-金汞銻等低溫?zé)嵋航饘俚V床集中區(qū)。在個(gè)舊-文山一帶形成了錫銅鎢-多金屬成礦集中區(qū), 并伴生銣銫銦等稀散元素。在西側(cè)云南楚雄中新生代沉積盆地中, 形成了砂巖型銅礦床集中區(qū)等。北側(cè)四川-重慶一帶形成了天青石礦床成礦集中區(qū)。這些金屬礦床集中區(qū)形成與云貴高原-造山帶-沉積盆地經(jīng)歷了多期次構(gòu)造演化過程中, 形成了特殊的礦田(床)構(gòu)造有密切關(guān)系。這些特殊的大陸構(gòu)造樣式、構(gòu)造組合、構(gòu)造-流體-成巖成礦作用和堿性鐵質(zhì)基性巖類侵位的多重耦合作用, 值得今后開展深入研究, 為今后礦山深部找礦預(yù)測和大陸深部構(gòu)造研究提供科學(xué)依據(jù)。

云貴高原; 造山帶; 沉積盆地; 耦合與轉(zhuǎn)換; 金屬成礦集中區(qū); 堿性鐵質(zhì)基性巖

云貴高原位于我國西南地區(qū), 從元古宙開始經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化歷史, 現(xiàn)今仍發(fā)育陸內(nèi)活動(dòng)斷裂帶, 在資源與環(huán)境方面具有重大的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。云貴高原經(jīng)歷了多期沉積盆地-造山帶耦合與轉(zhuǎn)換過程, 成礦地質(zhì)條件優(yōu)越, 形成了一批超大型-大型多金屬礦床, 也是我國重要的礦業(yè)開發(fā)基地。研究和深化云貴高原的大陸構(gòu)造演化與典型礦床的動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系, 是當(dāng)代大陸動(dòng)力學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和礦床學(xué)研究的重要課題。在云貴高原上, 圍繞元古宙基底構(gòu)造層和周緣形成了明顯的區(qū)域礦床組合分帶: (1)近南北向?yàn)趺缮胶蛽P(yáng)子地塊西緣元古宙造山帶具有多期構(gòu)造強(qiáng)烈疊加特征, 它們?yōu)樵瀑F高原的元古宙基底構(gòu)造層, 云南東川、易門和大紅山銅鐵礦床、四川會理鐵銅礦床集中區(qū)等產(chǎn)于其中。在震旦系形成了云南茂苴等一系列大型鉛鋅礦床; (2)在其東側(cè)晚古生代陸緣拉分盆地中, 形成了云南會澤型富鍺銀鉛鋅礦床集中區(qū)。其南端三疊紀(jì)弧后裂谷盆地為個(gè)舊錫銅多金屬成礦集中區(qū); 西側(cè)楚雄中新生代壓陷后陸盆地中形成銅-鹽-煤礦成礦集中區(qū), 在北側(cè)中新生代盆地形成了大型天青石礦床集中區(qū)。在這些礦床組合分帶中,一系列多金屬礦床成巖成礦作用獨(dú)具特色, 在我國甚至世界典型礦床中占有重要地位。但是, 對于圍繞云貴高原元古宙造山帶和周緣沉積盆地中, 這種區(qū)域礦床組合分帶與云貴高原的深部構(gòu)造、造山帶-沉積盆地耦合與轉(zhuǎn)換過程的大陸動(dòng)力學(xué)關(guān)系研究明顯不夠。本專輯在以往研究基礎(chǔ)上, 以礦床(田)構(gòu)造與流體大規(guī)模運(yùn)移聚集成礦為核心, 進(jìn)行多學(xué)科協(xié)同綜合研究的初步探索, 以推動(dòng)“云貴高原-造山帶-沉積盆地的構(gòu)造演化與成巖成礦作用”深入研究,推進(jìn)礦山深部找礦預(yù)測技術(shù)發(fā)展, 為大型礦業(yè)開發(fā)基地的持續(xù)發(fā)展提供內(nèi)源增長基礎(chǔ)。

本次共收到論文31篇, 經(jīng)3次專家評審和作者修改的嚴(yán)格評審程序, 遴選出14篇有代表性論文在本專輯發(fā)表, 從區(qū)域構(gòu)造演化、沉積盆地形成機(jī)制與構(gòu)造改造、侵入構(gòu)造、構(gòu)造地球化學(xué)、流體地球化學(xué)等方面進(jìn)行研討, 對云貴高原-造山帶-沉積盆地構(gòu)造演化與流體成礦作用、礦山深部找礦預(yù)測等進(jìn)行積極探索, 突出體現(xiàn)了揚(yáng)子地塊西南緣元古宙鐵氧化物銅金型礦床、易門型銅礦床、會澤型富鍺銀鉛鋅礦床、晴隆銻礦床及楚雄砂巖型銅礦床等不同尺度構(gòu)造與流體成礦作用的關(guān)系。

1 云貴高原-造山帶-沉積盆地耦合與轉(zhuǎn)換過程

在現(xiàn)今云貴高原的不同垂向構(gòu)造層次中, 近南北向?yàn)趺缮皆焐綆Ш蛽P(yáng)子地塊西緣元古宙造山帶是云貴高原的基底構(gòu)造層, 為鐵銅礦床和 IOCG礦床的主要賦存層位, 經(jīng)歷了如下構(gòu)造演化過程(方維萱, 2014): (1)湯丹巖群、河口巖群和大紅山巖群屬古元古代構(gòu)造巖石地層, 并可能具有新太古代-古元古代基底特征, 東川運(yùn)動(dòng)(Hudsonian Orogeny, ～1800 Ma)形成了具有韌性剪切變形的基底構(gòu)造層。(2)在中元古代初期(1700±50 Ma), 地幔熱流體侵位構(gòu)造-巖漿事件形成了裂谷盆地, 構(gòu)造動(dòng)力學(xué)為火山地塹式斷陷成盆, 形成東川、祿武、易門和元江沉積盆地, 在堿性鐵鈉質(zhì)基性巖、鐵鉀質(zhì)粗面巖和鐵質(zhì)輝綠輝長巖等組成的堿性鐵質(zhì)火山巖相體中, 第一期 IOCG礦床成礦高峰期(1650±50 Ma)以云南大紅山 IOCG礦床為代表。(3)在裂谷盆地成熟發(fā)育期, 構(gòu)造動(dòng)力學(xué)為裂陷沉降成盆, 因民期和黑山期幔源巖漿侵位事件形成了鐵鈉質(zhì)基性火山巖、鐵鉀質(zhì)粗面巖、水下火成碳酸巖、火山噴溢-火山熱水噴流沉積相等火山-沉積巖相體。第二期 IOCG礦床成礦高峰期(1500±50 Ma)以滇中迤納廠 IOCG礦床為代表。落雪組火山熱水沉積成因的硅質(zhì)白云巖相為東川型銅礦床(火山沉積-改造型)賦礦層位, 青龍山組(綠汁江組)也是東川型銅礦床、易門型獅山式銅礦床的賦礦層位。冉崇英等(2014)認(rèn)為獅山段是綠汁江組下部獨(dú)立層位, 易門型銅礦床屬沉積-改造成因。(4)在小黑箐運(yùn)動(dòng)/滿銀溝運(yùn)動(dòng)(格林威爾造山期, ～1000 Ma),深源堿性鐵質(zhì)輝長巖類巖漿上涌侵位, 形成了同構(gòu)造期脆韌性剪切帶、盆地反轉(zhuǎn)構(gòu)造和區(qū)域不整合面構(gòu)造。IOCG礦床第三期成礦高峰期(1000±100 Ma)以東川白錫臘深部IOCG礦床為代表, 形成了IOCG礦床的疊加成礦。(5)晉寧-澄江期為多重構(gòu)造體制耦合與轉(zhuǎn)換格局, 揚(yáng)子地塊內(nèi)部和陸緣具有造山帶-沉積盆地-深部地幔柱上涌耦合特征, 堿性鐵質(zhì)輝長巖具有OIB源區(qū)特征。第四期IOCG礦床成礦高峰期(800±50 Ma)以四川拉拉IOCG礦床的疊加成巖成礦為代表。在澄江期“盆→山”耦合與轉(zhuǎn)換過程, 在IOCG礦床、東川型銅礦床、易門型銅礦床中發(fā)生了盆地流體疊加改造富集成礦(810～700 Ma)。

在震旦紀(jì)-新生代構(gòu)造演化中, 云貴高原經(jīng)歷了三期主要大陸伸展體制與側(cè)向擠壓收縮體制。(1)揚(yáng)子地塊在震旦紀(jì)-志留紀(jì)大陸伸展構(gòu)造體制下, 形成了陸緣裂谷-裂陷的伸展盆地系統(tǒng), 在加里東期褶皺造山過程中, 形成了雪峰山造山帶。(2)在烏蒙山造山帶東側(cè), 形成了滇黔桂地區(qū)晚古生代陸緣拉分盆地系統(tǒng), 泥盆系、石炭系、下二疊統(tǒng)為會澤型富鍺銀鉛鋅礦床的主要賦礦地層; 二疊系“大廠層”為滇黔桂銻-金-螢石-硫鐵礦床、卡林型金礦床的區(qū)域賦礦層位。(3)三疊紀(jì)是沉積盆地-造山帶耦合轉(zhuǎn)換的重要時(shí)期, 因堿性苦橄巖-堿性玄武巖侵位形成了個(gè)舊-那坡三疊紀(jì)弧后裂谷盆地(方維萱和賈潤幸, 2011; 張海等, 2014)。在晚三疊世, 個(gè)舊弧后裂谷盆地逐漸萎縮關(guān)閉, 構(gòu)造沉積中心和沉積中心向楚雄一帶遷移。印支期是云貴高原-造山帶-沉積盆地耦合與轉(zhuǎn)換重要時(shí)期, 而且楚雄中新生代壓陷后陸盆地演化為山間盆地, 形成了楚雄砂巖型銅礦床; 揚(yáng)子地塊西緣印支期造山帶一直延伸到龍門山造山帶北段, 控制了造山型金礦床形成(付于真等, 2014)。而滇黔桂晚古生代陸緣拉分盆地在印支晚期形成沖斷褶皺帶, 發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和垂向?yàn)橹鞯牧黧w大規(guī)模運(yùn)移, 形成了會澤型富鍺銀鉛鋅礦床(韓潤生等, 2012, 2014)。

2 礦床(田)構(gòu)造、流體大規(guī)模運(yùn)移與深部找礦預(yù)測

(1) 中元古代幔源堿性基性-超基性侵入巖體侵位, 不僅形成了陸緣裂谷盆地, 有利于成礦流體大規(guī)模運(yùn)移和富集成礦; 而且在裂谷盆地構(gòu)造變形中, 堿性基性-超基性侵入體與侵入構(gòu)造相帶是礦床主要儲礦構(gòu)造系統(tǒng), 也是驅(qū)動(dòng)流體大規(guī)模運(yùn)移和聚集成巖成礦的動(dòng)力學(xué)背景。構(gòu)造組合樣式為侵入構(gòu)造+復(fù)式褶皺+斷裂裂隙破碎帶。東川地區(qū) IOCG礦床和東川型銅礦床受陸緣裂谷盆地和堿性鐵質(zhì)基性-超基性侵入體控制(方維萱等, 2013), 如東川因民鐵銅礦床(杜玉龍等, 2014; 聶天等, 2014)和白錫臘鐵銅礦段(王同榮等, 2014), 以侵入構(gòu)造+復(fù)式褶皺+斷裂裂隙破碎帶等組成了主要儲礦構(gòu)造系統(tǒng),這種儲礦構(gòu)造系統(tǒng)在因民鐵銅礦床、濫泥坪白錫臘鐵銅礦床和湯丹銅礦床深部礦山井巷工程, 其復(fù)雜性表現(xiàn)的更為清晰和突出, 也是影響礦山地質(zhì)探礦工程設(shè)計(jì)和施工的主要因素, 需要采用井巷工程構(gòu)造巖相學(xué)填圖等新技術(shù)方法組合系列進(jìn)行專題填圖和專項(xiàng)研究, 在以往井巷工程構(gòu)造巖相學(xué)填圖和找礦預(yù)測中發(fā)揮了十分有效的作用。

(2) 熱流體底辟侵位與刺穿構(gòu)造巖相體是陸緣裂谷盆地和易門銅礦田的特殊大陸構(gòu)造變形樣式。在因民組、鵝頭廠組和綠汁江組獅山段發(fā)育銅的初始富集, 后期在深源熱流體上侵與構(gòu)造耦合作用下,構(gòu)造刺穿體主要為沉積角礫巖與熱流體構(gòu)造角礫巖為主組成, 刺穿構(gòu)造、熱液角礫巖體(筒)、斷裂裂隙組等主要儲礦構(gòu)造樣式?；谝组T式銅礦床多因復(fù)成和刺穿構(gòu)造成礦觀點(diǎn)(韓潤生等, 2000), 王雷等(2014)概括了易門礦田控礦型刺穿體和非控礦型刺穿體兩類刺穿體的識別標(biāo)志; 吳鵬等(2014)通過易門鳳山銅礦床控礦構(gòu)造解析與礦體空間位置的對比,總結(jié)出礦體在縱投影圖上呈現(xiàn)“階梯、斜列、平行、等距”的特點(diǎn), 提出了“階梯空當(dāng)”夾持的四個(gè)空白區(qū),圈定了重點(diǎn)找礦靶區(qū), 對該礦床南部深部找礦具有指示意義。

(3) 李波等(2014)剖析了震旦系中松梁鉛鋅礦區(qū)斷裂構(gòu)造地球化學(xué)異常特征, 指出其異常能反映隱伏礦體的大致產(chǎn)狀、構(gòu)造控礦特征、流體運(yùn)移方向, 圈定了重點(diǎn)找礦靶區(qū)。

(4) 在滇黔桂晚古生代陸緣拉分盆地改造過程中, 沖斷褶皺構(gòu)造帶與流體大規(guī)模運(yùn)移耦合為會澤型富鍺銀鉛鋅礦床形成的主要機(jī)制。會澤型鉛鋅礦床成礦時(shí)代、構(gòu)造組合樣式和成礦構(gòu)造動(dòng)力學(xué)一直是熱難點(diǎn)問題, 韓潤生等(2014)應(yīng)用地質(zhì)推斷-構(gòu)造變形篩分-構(gòu)造古應(yīng)力系統(tǒng)測量-同位素約束定年技術(shù)等綜合研究, 提出了川-滇-黔接壤區(qū)沖斷褶皺構(gòu)造分級控礦系統(tǒng), 印支晚期沖斷褶皺構(gòu)造系統(tǒng)與會澤型鍺銀鉛鋅礦床成礦時(shí)代一致(200～230 Ma), 印支晚期特提斯洋閉合與造山作用, 成礦動(dòng)力學(xué)為揚(yáng)子地塊西南緣前陸盆地發(fā)生了強(qiáng)烈的斜沖走滑構(gòu)造作用, 沖斷褶皺構(gòu)造帶與流體大規(guī)模運(yùn)移相耦合,在有利的構(gòu)造部位形成了會澤型鉛鋅礦床。采用logfo2-logfs2相圖研究揭示成礦流體系統(tǒng)中, 氧-硫逸度變化是鉛鋅共生分異的主要地球化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)制(張艷等, 2014), 為會澤型鉛鋅礦床成礦機(jī)理研究和深部預(yù)測提供了依據(jù)。

(5) 在滇黔桂晚古生代陸緣拉分盆地改造過程中, 盆地流體大規(guī)模運(yùn)移與層間構(gòu)造多重耦合導(dǎo)致成礦物質(zhì)大規(guī)模卸載聚集成礦。胡煜昭等(2014)從大地電磁測深、礦田構(gòu)造、火山巖相學(xué)、流體包裹體和石油地質(zhì)等角度綜合研究認(rèn)為, 在復(fù)式半地塹構(gòu)造中盆地流體是成礦流體的重要來源, 東吳運(yùn)動(dòng)形成的不整合面是成礦流體大規(guī)模側(cè)向運(yùn)移的構(gòu)造通道, 從而形成了面積巨大的似層狀硅化蝕變體和重要賦礦層位(“大廠層”), 古隆起是成礦流體運(yùn)移的指向, 青山鎮(zhèn)斷層是成礦流體運(yùn)移的通道, 北東向二級斷層是主要容礦構(gòu)造。

(6) 吳海枝等(2014)對楚雄中新生代沉積盆地中牟定郝家河砂巖型銅礦床研究認(rèn)為, 成巖期紫色砂巖圍巖具氧化-堿性條件, 而淺色砂巖具還原-酸性條件, 淺紫過渡礦化帶為氧化還原-酸堿轉(zhuǎn)化面,改造期成礦熱液屬還原、中偏堿性的中-高溫流體。進(jìn)一步討論了兩期流體分別形成浸染狀層狀礦體及脈狀富礦體的機(jī)理, 深化了“礦源-構(gòu)造-流體耦合”成礦模型(韓潤生等, 2010)和找礦預(yù)測。

3 研究方向

在生態(tài)文明國家戰(zhàn)略層面上, 云貴高原資源與環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)尚有更多的科學(xué)問題急需研究, 而且在云貴高原-造山帶-沉積盆地耦合與轉(zhuǎn)換過程中構(gòu)造演化與成巖成礦關(guān)系方面, 在大陸動(dòng)力學(xué)尺度上研究十分欠缺, 建議今后的研究方向主要有: (1)云貴高原深部構(gòu)造、形成演化與資源環(huán)境的關(guān)系; (2)大陸構(gòu)造變形組合樣式的大陸動(dòng)力學(xué)與流體大規(guī)模運(yùn)移聚集關(guān)系; (3)沉積盆地構(gòu)造變形動(dòng)力學(xué)類型與構(gòu)造-巖漿驅(qū)動(dòng)流體大規(guī)模運(yùn)移成巖成礦機(jī)制; (4)構(gòu)造-流體耦合機(jī)制的成巖成礦實(shí)驗(yàn)?zāi)M與THMC數(shù)值模擬研究; (5)礦山深部探測與找礦預(yù)測技術(shù)集成與示范基地建設(shè), 包括地球物理勘探、構(gòu)造巖相學(xué)填圖、構(gòu)造地球化學(xué)填圖、成礦構(gòu)造的精細(xì)刻畫等深部構(gòu)造填圖與找礦預(yù)測方法技術(shù)。

在模型運(yùn)用中，選取調(diào)節(jié)系數(shù)z=2，本文視土地綜合承載力和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展同等重要，給待定權(quán)重賦值為ξ=ζ=0.5。因此，根據(jù)式(2)～式(3)分別測算北京、天津、河北、京津冀城市群土地綜合承載力與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)度、整體效應(yīng)、耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度(見表6)。

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P545; P611

A

1001-1552(2014)04-0729-004

2014-04-20; 改回日期: 2014-05-25

項(xiàng)目資助: 科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“東川-易門銅礦山深部及外圍勘查技術(shù)與示范研究”(編號: 2006BAB01B090); “危機(jī)礦山元素綜合查定及可利用性評價(jià)技術(shù)”(編號: 2008EG115074、2009EG115074); 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“滇東北礦集區(qū)富鍺鉛鋅礦床成礦機(jī)理及靶區(qū)優(yōu)選”(批準(zhǔn)號: U1133602)和“滇東北大型富鉛鋅礦集區(qū)閃鋅礦流體包裹體地球化學(xué)研究”(批準(zhǔn)號: 40863002); 全國危機(jī)礦山接替資源勘查專項(xiàng)“西南地區(qū)層控型多金屬礦床成礦規(guī)律總結(jié)研究”(編號: 20089943); 教育部博導(dǎo)基金項(xiàng)目“楚雄盆地砂巖型銅礦床深部巖漿熱液疊加成礦作用研究”(編號: 20115314110010)及云南省礦產(chǎn)資源預(yù)測評價(jià)工程實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合資助。

方維萱(1961–), 男, 研究員, 博士生導(dǎo)師, 從事礦產(chǎn)普查與勘探研究。Email: fangweixuan@tom.com