劉興平

(湖北省地質(zhì)局 第六地質(zhì)大隊(duì),湖北 孝感 432000)

武當(dāng)—桐柏—大別—蘇魯成礦帶(湖北段)成礦地質(zhì)特征及其演化

劉興平

(湖北省地質(zhì)局 第六地質(zhì)大隊(duì),湖北 孝感 432000)

武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶是中國新設(shè)的第二十個(gè)重要成礦區(qū)帶,也是湖北省主要的礦產(chǎn)產(chǎn)出地之一,介紹近年來湖北省礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)工作中武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶的有關(guān)成果及作者的認(rèn)識，認(rèn)為:區(qū)帶內(nèi)地層以變質(zhì)巖為主,沉積巖次之;巖漿活動頻繁,超基性、基性到酸性、堿性巖皆有分布;構(gòu)造形跡復(fù)雜,韌性剪切作用普遍。在不同的地質(zhì)作用下發(fā)生了對應(yīng)的成礦作用,產(chǎn)出不同類型的礦產(chǎn),本區(qū)歸納出海相火山巖型、海相沉積型、巖漿型、沉積變質(zhì)型、熱液型礦產(chǎn)的區(qū)域礦產(chǎn)分布特征和成礦模式,初步總結(jié)本區(qū)成礦歷史和成礦系列。

成礦區(qū)帶;成礦模式;成礦系列;地質(zhì)特征;桐柏—大別

1 成礦地質(zhì)構(gòu)造概況

1.1 區(qū)域地層

按地層發(fā)育特征劃分為三個(gè)地層區(qū)：以桐柏—商城斷裂為界,其北側(cè)為北淮陽地層區(qū);桐柏—商城斷裂與新—黃斷裂之間為桐柏—大別山地層區(qū);新—黃斷裂南西側(cè)為十堰—隨州地層區(qū)。新—黃斷裂北東側(cè)由結(jié)晶基底和蓋層組成,南西側(cè)則由褶皺基底(過渡性基底)和蓋層組成。

北淮陽地層區(qū)僅限于隨州東北隅小林鎮(zhèn)一帶,出露的地層有古元古代秦嶺(巖)群,中元古代龜山(巖)組、歪頭山(巖)組、大栗樹(巖)組、張家大莊(巖)組、劉山巖(巖)組和古生代泥盆紀(jì)南灣(巖)組。主要巖性為斜長片麻巖、石英片巖、斜長角閃巖、變細(xì)碧角斑巖、斜長變粒巖等[1]。

桐柏—大別山地層區(qū)位于新—黃斷裂和桐—商斷裂之間,郯—廬斷裂以西的桐柏山—大別山南麓地區(qū),出露有新太古代—元古代地層及零星分布的晚白堊世—新近世紀(jì)“紅層”。出露地層有新太古代木子店(巖)組、古元古代大別(巖)群、紅安雜巖。主要巖性為斜長片麻巖、斜長變粒巖、斜長角閃片巖、白云鈉長片麻巖、白云鈉長變粒巖、大理巖等。

十堰—隨州地層區(qū)位于新—黃斷裂與襄廣斷裂夾持的三角形地帶,出露南華紀(jì)—第四紀(jì)地層。出露地層主要有武當(dāng)(巖)群、耀嶺河組、震旦系和古生界。其中武當(dāng)(巖)群和耀嶺河組為雙峰式火山巖組合,前者下部為變火山巖組,上部為變沉積巖組;后者以變玄武質(zhì)火山巖(熔巖、火山碎屑巖或凝灰?guī)r)為主, 夾少量變酸性火山巖和變泥質(zhì)巖。古生代地層為碎屑巖和碳酸鹽巖組合。

1.2 巖漿巖

秦嶺—大別地區(qū)是中國大陸中部規(guī)模最大的構(gòu)造—巖漿巖帶,區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,火山作用、侵入作用均較發(fā)育[2],主要巖漿活動期有興凱期、加里東期和燕山期巖漿巖。

火山巖以海相火山巖為主,元古代—古生代—中新生代均有火山巖分布,尤其是從南華紀(jì)—古生代,火山巖最為發(fā)育,以基性和酸性火山巖為主,缺乏中性火山巖,構(gòu)成雙峰式火山巖特征,中新生代火山巖則不發(fā)育,僅在蘄春穩(wěn)定陸塊中見及呈透鏡狀夾于紫紅色砂礫巖中的晚白堊世—古近紀(jì)大陸溢流玄武巖組合。侵入巖前南華紀(jì)以中酸性巖漿巖為主,基性—超基性巖較少,中酸性侵入巖主要分布于新—黃斷裂東延至襄廣斷裂以北廣大地區(qū),巖體大規(guī)模岀露,總體呈北西向展布;基性—超基性巖分布于大別穹窿周圈、棗陽北東方向鹿頭鎮(zhèn)一帶,呈團(tuán)塊狀、透鏡狀、巖墻狀零星分布。

南華紀(jì)—早古生代以基性巖、超基性巖、堿性巖為主體。基性巖、超基性巖主要分布于武當(dāng)—隨棗一帶,武當(dāng)?shù)貐^(qū)以基性輝綠巖為主,隨棗地區(qū)則以超基性橄長巖為主,主要侵位于南華紀(jì)武當(dāng)(巖)群和耀嶺河組內(nèi),其侵位時(shí)間有新元古代(郭進(jìn)京等,1997;凌文黎等,2007;周鼎武等,1997,1998;薛懷民等,2011;張成立,1998,1999),也有人認(rèn)為是早古生代(胡健民等,2000,2002;趙國春等,2003)。堿性巖主要分布于東秦嶺和桐柏地區(qū),可分南北兩帶,十堰—隨州以北為北帶,安康—竹山斷裂與襄廣斷裂之間為南帶。南帶堿度高,有些巖體已構(gòu)成Nb、REE礦床;北帶堿度低,不含似長石和堿性暗色礦物,Nb、REE豐度不高, 未見礦化現(xiàn)象[3]。巖性有石英正長巖、正長斑巖、黑云角閃正長巖、硬玉正長巖、硬玉鈣霞正長巖、黑云霓石碳酸巖、黑云母碳酸巖、鐵白云石碳酸巖等。據(jù)馬昌全等(2004)采用鋯石SHRIMP U-Pb定年方法,獲得桐柏—大別山南緣隨州黃羊山巖體中鈉閃石石英正長巖的巖漿鋯石年齡為439.6 Ma[4];殺熊洞堿性雜巖體采用LA-ICPMS定年方法測得成巖年齡為(441.8±2.8)Ma[5],因此,堿性巖的侵入時(shí)代應(yīng)為加里東期。

燕山期主要為中酸性侵入巖,分布南襄盆地以東,于新市、高城、楊寨一線向南東延伸至襄廣斷裂以北廣大地區(qū),巖性主要以二長花崗巖和鉀長花崗巖為主,根據(jù)其地球化學(xué)特征,屬高鉀鈣堿性同熔(Ⅰ型)花崗巖,與區(qū)內(nèi)燕山期金、銀多金屬礦產(chǎn)的形成有直接和間接的關(guān)系。此外,在蘄春、羅漢寺附近有晚白堊世偏堿性、堿性巖體侵入。

1.3 變質(zhì)巖

成礦帶內(nèi)變質(zhì)作用較為普遍,不同時(shí)代地層均遭受不同程度的變質(zhì)作用改造,形成的變質(zhì)地層有大別雜巖、紅安(宿松)群、武當(dāng)(巖)群和耀嶺河群等不同變質(zhì)地層單位,且榴輝巖和藍(lán)閃片巖較為發(fā)育。變質(zhì)強(qiáng)度的強(qiáng)弱總體來看,由東往西,由強(qiáng)到弱,由麻粒巖相—角閃巖相—藍(lán)閃片巖相—綠片巖相。團(tuán)麻斷裂以東,鄂北木子店、洗馬河、三河口一帶為麻粒巖相變質(zhì)地段;團(tuán)麻斷裂以西,新—黃斷裂北東為角閃巖相變質(zhì)地段;新—黃斷裂和襄—廣斷裂之間為藍(lán)閃片巖相和綠片巖相。武當(dāng)?shù)貐^(qū)以綠片巖相變質(zhì)作用為主,桐柏地區(qū)以桐柏雜巖為核心,以桐柏雜巖兩側(cè)的高壓變質(zhì)巖系(含榴輝巖和退變榴輝巖)為兩翼,大別地區(qū),圍繞大別核部雜巖向外依次展布有超高壓變質(zhì)巖系、高壓變質(zhì)巖系和藍(lán)閃綠片巖系[6]。

1.4 構(gòu)造

成礦區(qū)帶屬秦祁昆造山帶(Ⅰ級),可進(jìn)一步分為北秦嶺弧盆系、商丹結(jié)合帶和武當(dāng)—隨州陸緣裂谷(Ⅱ級)(毛新武等,2013)。

斷裂構(gòu)造主要有青峰—襄樊—廣濟(jì)斷裂、新城—黃陂斷裂、紅春壩—曾家壩斷裂、白河—十堰斷裂、兩鄖斷裂及團(tuán)麻斷裂、郯城—廬山斷裂等。青峰—襄樊—廣濟(jì)斷裂是秦嶺造山帶與揚(yáng)子陸塊間的劃分性斷裂,新城—黃陂斷裂對區(qū)內(nèi)中生代巖漿侵入活動具有限制作用,紅春壩—曾家壩斷裂與青峰—襄樊—廣濟(jì)斷裂控制了元古代基性侵入巖的分布,紅春壩—曾家壩與白河—十堰斷裂控制了堿性巖漿活動,新城—黃陂斷裂、郯城—廬山斷裂控制了燕山期巖漿侵入活動。區(qū)內(nèi)秦嶺造山帶的多次開合作用,使區(qū)內(nèi)地層沿巖石界面產(chǎn)生順層滑脫作用,與成礦有關(guān)的滑脫面主要有武當(dāng)(巖)群下火山巖組與上沉積巖組之間,耀嶺河組與武當(dāng)(巖)群之間,陡山沱組與耀嶺河組之間,寒武系底部與燈影組之間以及志留系與奧陶系之間等五個(gè)滑脫構(gòu)造帶(面),是區(qū)內(nèi)金、銀、鉛、鋅等礦產(chǎn)的重要儲礦空間;碰撞造山作用,促使區(qū)內(nèi)韌性剪切作用發(fā)育,控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造蝕變巖型(或韌性剪切型)銀、金礦的產(chǎn)出。重要的韌性剪切帶有新城—黃陂韌性剪切帶、封江口—青苔韌性剪切帶和太山廟—吳山韌性剪切帶。金礦化受韌性剪切帶的次級構(gòu)造控制,規(guī)模很大的韌性剪切帶往往是導(dǎo)礦構(gòu)造,而與它平行或斜交的次級構(gòu)造往往是礦化最有利的富集地段;新城—黃陂斷裂以東,印支—燕山期構(gòu)造活動表現(xiàn)明顯,對區(qū)內(nèi)現(xiàn)今的構(gòu)造格局起決定性作用。板塊俯沖使區(qū)內(nèi)發(fā)生了高壓變質(zhì)作用,出現(xiàn)了高壓相的榴輝巖,產(chǎn)生了藍(lán)晶石、藍(lán)閃石、硬綠泥石、柯石英等高壓條件下形成的礦物。碰撞后的陸內(nèi)造山運(yùn)動,沿新城—黃陂、郯—廬斷裂帶有大范圍的高鉀鈣堿性I型花崗巖侵入,為區(qū)內(nèi)金、銀多金屬礦產(chǎn)的形成提供了物質(zhì)、熱液和動力的來源。

2 地球物理、地球化學(xué)特征

2.1 區(qū)域地球物理特征及異常

東秦嶺、桐柏—大別—蘇魯成礦帶布格重力場值東高西低,東部最高值在黃梅馬鞍山地區(qū),場值為正1×10-5m/s2,西部十堰—宜昌一線位于中國最大重力梯度帶之一的大興安嶺—太行山重力梯度帶上,呈弧形向東突出,是莫霍面深度陡坡帶。南—襄幔隆區(qū)與秦嶺幔坳帶之間的地幔結(jié)構(gòu)急變帶,導(dǎo)致強(qiáng)烈的殼幔相互作用和深部熱流與物質(zhì)的上升,形成武當(dāng)—陡嶺—高莊中生代成礦富集區(qū)。桐柏山—大別山和竹溪地區(qū)是重力低值區(qū),前者呈北西—南東向展布,后者近南北向分布。東西向變化梯度大于南北向變化梯度,除局部場的重力梯度外,西部的梯度均大于其它地區(qū)。地殼厚度由東向西逐步加大,屬拉張地殼,西部地殼厚度>42 km,東部大悟一帶地殼厚度28 km,地殼平均厚度32 km[7]。

剩余重力異常的負(fù)異常與桐柏—大別巖漿巖帶相吻合,桐柏山—大別山的鉬礦床皆產(chǎn)于此負(fù)剩余異常中。

區(qū)域上磁異常密集分布,除武當(dāng)(巖)群分布區(qū)有多個(gè)小異常呈環(huán)狀分布外,其余地區(qū)異常走向較單一,為NWW、NW 向分布,異常多呈窄條帶狀、串珠狀線性排列,并多與地表出露的地層方向一致。航磁剖面圖上曲線抖動或呈鋸齒狀正負(fù)跳躍,反映了秦嶺大別造山帶變質(zhì)巖為普遍磁性較強(qiáng)且規(guī)模較小的基性、超基性巖,且多為順層侵入[8]。

2.2 區(qū)域地球化學(xué)特征及異常

地球化學(xué)場受大地構(gòu)造、巖漿侵入、沉積變質(zhì)作用控制,顯示受構(gòu)造邊界約束的塊體地球化學(xué)特征。整體富Na2O并伴Sr、Ba富集,鐵族元素Fe2O3、Co、Ni、Cr、Mn、Ti、V,造巖元素CaO、MgO,以及成礦元素Cu、Pb、Zn、Ag、Sb等主體為低背景或接近區(qū)域背景。

按元素背景富集與疊加富集等特征的空間分布差異及構(gòu)造層次的對應(yīng)關(guān)系,劃分有10個(gè)地球化學(xué)帶：①兩鄖北部CaO、MgO、Pb、As、Hg、Ag、V、Mo、U、Cd高背景帶;②得勝—鮑峽Cu、Zn、Ni、Mo、Ag、V、U富集區(qū);③北大巴山鐵族元素Nb、La、Ba、Au、Ag、V、Mo、U富集區(qū);④隨南鐵族、多元素富集區(qū);⑤鄖均鐵族元素富集帶;⑥隨應(yīng)鐵族元素及Au、Cu、Pb、Zn高背景帶;⑦武當(dāng)Na2O、Sr富集區(qū);⑧桐柏Na2O、K2O、SiO2、Al2O3、Zr、Ba、Si、P富集帶;⑨大悟—紅安Au、Y富集區(qū);⑩大別Na2O、CaO、MgO、Sr、Ba、P、Zr強(qiáng)富集區(qū)。

根據(jù)湖北省礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)成果,東秦嶺成礦帶共圈出12個(gè)綜合異常[9],桐柏—大別—蘇魯(湖北段)成礦帶圈定10個(gè)綜合異常[10]。武當(dāng)?shù)貐^(qū)異常多沿武當(dāng)?shù)貕K周緣及兩鄖、兩竹、青峰斷裂帶展布,與熱液有關(guān)的礦產(chǎn)所形成的異常,異常元素組合一般為Au、Ag、Cu、Sb、Pb、Zn等;與沉積作用有關(guān)的礦產(chǎn)所形成的異常,主要是黑色巖系形成的Mo、V、Ba、Ni等元素異常。桐柏—大別地區(qū)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo異常多顯示緊密共生。異常組合成帶性分布明顯,Mo、Cu、(W、Sn、Bi、Be)異常多指示了酸性巖及其內(nèi)部的銅鉬礦化,Pb、Zn、As、Ag等組合時(shí)反映巖體外圍(或構(gòu)造帶內(nèi)的)熱液多金屬礦化[11]。

3 成礦地質(zhì)特征

秦嶺造山帶是個(gè)復(fù)雜的、具復(fù)雜演化歷史的大陸造山帶,主要經(jīng)歷了古—中元古代大陸裂谷構(gòu)造階段,新元古代開始的板塊構(gòu)造體制階段,古生代—早中生代華北板塊、揚(yáng)子板塊與秦嶺微板塊之間的俯沖消減與碰撞階段,中—新生代時(shí)期則受陸內(nèi)后造山作用影響(張國偉等,1995;張國偉等,1996)。秦嶺造山帶不同演化階段表現(xiàn)為不同動力學(xué)機(jī)制下的多種構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)換發(fā)展演化過程。秦嶺造山帶的這一多旋回、多階段、多體制造山過程,為造山帶成礦奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)和熱力學(xué)條件,形成了造山帶內(nèi)多種成因的金屬礦床(朱賴民等,2008)。秦嶺造山帶經(jīng)過多期構(gòu)造活動、殼—幔物質(zhì)交換、地質(zhì)流體和成礦物質(zhì)聚集,使其成為中國重要的金屬礦產(chǎn)資源基地之一。

成礦區(qū)帶隸屬秦嶺造山帶的南側(cè)東部,礦產(chǎn)資源較為豐富,伴隨不同的演化階段形成不同類型的礦產(chǎn)。至目前為止,已發(fā)現(xiàn)的礦種有：金、銀、銅、鐵、鈦、鉛、鋅、鉬、鈮、稀土、釩、鈾、鉀長石、金紅石、綠松石、滑石、螢石、磷、硫鐵礦、重晶石、花崗巖、瓦板巖、石煤等,其中以金、銀、鉛、鋅、稀土、鐵、釩為區(qū)帶內(nèi)優(yōu)勢礦產(chǎn)。

3.1 礦床類型

依據(jù)全國礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)對礦床類型的劃分方案,區(qū)帶內(nèi)存在的礦床類型有：海相沉積型、海相火山巖型、沉積變質(zhì)型、巖漿型、熱液型、斑巖型等[12]。海相沉積型主要是與黑色巖系有關(guān)的釩、重晶石、硫鐵礦、鉬、鈾等礦產(chǎn);海相火山巖型主要有與火山作用有關(guān)的銀、鐵等礦產(chǎn);沉積變質(zhì)型礦產(chǎn)主要是磷礦、錳礦和重稀土礦;巖漿型礦產(chǎn)區(qū)帶內(nèi)有與基性—超基性巖有關(guān)的鈦磁鐵礦、金紅石礦,與堿性巖有關(guān)的稀有、稀土礦;與熱液型有關(guān)的礦產(chǎn)主要是金、銀、銻、螢石礦;與斑巖型有關(guān)的礦產(chǎn)有銅、鉬礦。

3.2 區(qū)域礦床分布

區(qū)帶內(nèi)主要礦種的分布特征如下：

(1) 金銀礦 分布于武當(dāng)隆起西緣、新—黃斷裂兩側(cè),典型礦床有銀洞溝銀金礦、卸甲溝金礦、白云山金礦等。

(2) 銅礦 銅礦在區(qū)帶內(nèi)分布較廣,但具規(guī)模礦床較少,主要分布于湖北大悟芳畈、大狼山周緣、武當(dāng)隆起周緣及襄廣斷裂、新—黃斷裂、竹山斷裂及其兩側(cè)、兩鄖斷裂及其北部。

(3) 鉛鋅礦 主要分布于武當(dāng)隆起西北緣和大狼山周緣及團(tuán)麻斷裂東側(cè),皆為小型或礦化點(diǎn),通常規(guī)模較小。

(4) 鐵礦 具兩種類型,一是與基性—超基性巖有關(guān)的鈦磁鐵礦,另一種為與變質(zhì)火山沉積有關(guān)的超貧磁鐵礦。前者分布較少,目前具規(guī)模礦床的僅有銀洞山鈦磁鐵礦,后者主要分布于兩鄖斷裂及北部、隨棗地區(qū)耀嶺河組地層中。

(5) 磷礦、錳礦 屬沉積變質(zhì)型礦產(chǎn),集中分布于大別地區(qū)大悟黃麥嶺—孝昌青山口一帶,有黃麥嶺磷礦、團(tuán)山溝錳礦等。

(6) 銻礦 分布于武當(dāng)隆起的西北緣,屬鎮(zhèn)旬盆地的東緣,南秦嶺鉛鋅金銻汞多金屬成礦帶東延部分,賦礦地層以泥盆系為主,產(chǎn)有高橋坡、茅家溝等小型銻礦及板房溝、關(guān)防周公山、嚴(yán)家溝等銻礦化點(diǎn)。

(7) 稀土礦 該類礦產(chǎn)主要分布于武當(dāng)?shù)貐^(qū)西南緣和廣水地區(qū),前者僅分布于公路斷裂和襄廣斷裂間的堿性碳酸巖雜巖體中,從已有的鈮、稀土礦產(chǎn)地看,礦床平行竹山斷裂分布,代表性的礦床有廟埡大型鈮、稀土礦;后者分布于廣水地區(qū)的重稀土礦,礦床產(chǎn)于震旦紀(jì)燈影組,已發(fā)現(xiàn)中型礦床1處,礦點(diǎn)多處。

(8) 金紅石礦 分布于桐柏—大別的南部地區(qū),省境內(nèi)主要有巖漿分異形成的巖漿型金紅石礦床,以棗陽大阜山金紅石礦為代表。

(9) 釩礦、重晶石礦 產(chǎn)于揚(yáng)子陸塊區(qū)的北緣,分布于武當(dāng)周緣、隨棗地區(qū)及安陸等早古生代的陸緣裂谷中,賦礦地層以早古生代寒武紀(jì)莊子溝組為主,次有志留紀(jì)大貴坪組。重要礦床有丹江口楊家堡釩礦、隨州柳林重晶石礦等。

(10) 螢石礦 主要分布在桐柏—大別地區(qū)隨州北部和大悟—紅安一帶,沿新城—黃陂斷裂的次級斷裂充填,有大型礦床1處(紅安螢石礦),中型礦床2處(大悟板倉螢石礦、廣水吳店螢石礦),小型礦床14處,礦點(diǎn)多處。

4 成礦作用與成礦模式

4.1 區(qū)域成礦作用

成礦區(qū)帶內(nèi)主要發(fā)育有元古代、早古生代、晚古生代、晚中生代及中新生代的礦產(chǎn)系列,在武當(dāng)?shù)貐^(qū)已發(fā)現(xiàn)以銀洞溝為代表的一批貴多金屬礦床(點(diǎn))多處,主要礦床類型為變生熱液礦床;在隨棗地區(qū)發(fā)現(xiàn)構(gòu)造蝕變巖型疊加石英脈型的金礦(化)點(diǎn)星羅棋布,皆與中生代中酸性巖漿活動有一定成因聯(lián)系;大別地區(qū)礦產(chǎn)有金、銅、鉛鋅、磷、錳、稀土礦及螢石礦,主要是沉積變質(zhì)型和熱液型礦產(chǎn)占主導(dǎo)地位。

4.2 區(qū)域成礦模式

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)成因類型較多,以海相火山巖型、海相沉積型、沉積變質(zhì)型、巖漿型和熱液型礦產(chǎn)為主。

4.2.1 海相火山巖礦床

此類礦床發(fā)育于陸緣裂谷中,由海底火山噴發(fā)攜帶成礦物質(zhì)噴或溢出后富集成礦。區(qū)內(nèi)以陳家埡式鐵礦和銀洞溝式銀礦為典型代表。陳家埡式鐵礦主要賦存于耀嶺河組上部的第三韻律中,其次為第二韻律。鐵礦層富集于每組噴發(fā)韻律的頂部,在區(qū)域變質(zhì)作用的疊加改造下進(jìn)一步富集成礦;銀洞溝式銀礦賦存于武當(dāng)(巖)群下火山巖組與上沉積巖組界面處的變石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r中,成礦物質(zhì)主要來源于火山作用,斷裂構(gòu)造是其導(dǎo)礦和容礦空間,后期構(gòu)造變形改造形成了大型銀礦床。

4.2.2 海相沉積型礦床

此類礦產(chǎn)的賦礦圍巖主要以黑色巖系為主,產(chǎn)于封閉滯留還原條件下的陸緣裂谷中。區(qū)內(nèi)以黑色巖系中的釩礦和重晶石礦較有代表。釩礦賦礦圍巖為下寒武統(tǒng)莊子溝組,含礦建造為炭、硅泥質(zhì)巖建造,成礦物質(zhì)主要來自于與海盆同期的同生斷裂所導(dǎo)出的地殼深部熱水噴流活動,成礦以海底熱水噴流沉積作用為主,輔以生物—化學(xué)沉積成礦作用(包括生物機(jī)體對有用組分的富集作用,微生物化學(xué)作用和有機(jī)質(zhì)強(qiáng)烈吸附作用),區(qū)內(nèi)以丹江口市楊家堡釩礦床為代表。重晶石礦賦存于下古生界寒武系下統(tǒng)莊子溝組含磷鋇硅質(zhì)白云巖建造中,由硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、板巖及白云巖組成。礦層與磷塊巖、黃鐵礦及釩、鉬、鈾等伴生。成礦物質(zhì)由海底火山熱泉(噴氣)攜帶大量成礦元素上涌,逐漸聚集在揚(yáng)子邊緣海盆中,在合適的物化條件下沉淀成礦,以隨州市柳林重晶石礦床較為典型。

4.2.3 沉積變質(zhì)型礦床

新元古代紅安群黃麥嶺組底部賦存有沉積變質(zhì)型磷礦和錳礦,震旦紀(jì)燈影組賦存沉積變質(zhì)型重稀土礦,而磷礦在帶內(nèi)分布較普遍。含磷巖系出露范圍跨大悟、應(yīng)山、黃陂、孝感等市縣,共有兩個(gè)磷礦相對富集的層位,由下至上稱為下礦層和上礦層。臺坪與臺地邊緣之間,為磷塊巖的主要沉積部位。成礦物質(zhì)以來自火山物質(zhì)中的磷為主,其次是萃取古隆起的風(fēng)化剝蝕碎屑物中的磷質(zhì)。磷酸鹽以化學(xué)方式直接從海水中凝聚形成非晶質(zhì)碳酸氟磷灰石,部分經(jīng)弱擾動粒化而成團(tuán)粒。在已形成的磷塊巖礦床中,經(jīng)過高溫高壓變質(zhì)變形作用的改造,使沉積的磷礦物發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶作用,形成了本區(qū)的沉積變質(zhì)型磷礦床。

4.2.4 巖漿型礦床

區(qū)內(nèi)巖漿型礦床主要涉及與堿性巖有關(guān)的鈮、稀土礦和與基性—超基性巖有關(guān)的鈦磁鐵礦、金紅石礦。其中與堿性巖有關(guān)的鈮、稀土礦研究程度相對較高。鈮、稀土礦分布受竹山斷裂控制,其含礦母巖為加里東期(原認(rèn)為海西—印支期,李石,1991)正長巖—碳酸巖堿性雜巖體。加里東期在陸緣裂谷拉張、地殼減薄的條件下,源于虧損軟流圈地幔柱的碳酸巖漿在其上升過程中,與富集于巖石圈的物質(zhì)發(fā)生不同程度的反應(yīng)或混染,經(jīng)歷巖漿噴發(fā)和正長巖漿侵入和氣熱交代三個(gè)階段。正長巖巖漿在正長斑巖、正長巖、混染正長巖階段富集Nb、TR絡(luò)合物,隨著巖漿的結(jié)晶分異,在碳酸巖巖漿Nb、TR絡(luò)合物進(jìn)一步富集,隨著碳酸巖化或形成碳酸巖體,Nb、TR絡(luò)合物沉淀成礦化或礦體。

4.2.5 熱液型礦床

區(qū)帶內(nèi)熱液礦床星羅棋布,其成礦時(shí)間延續(xù)長,分布空間廣,成礦礦種多,但具規(guī)模礦床有限,一般為礦點(diǎn)和礦化點(diǎn),個(gè)別形成了中、小型礦床規(guī)模。主要熱液成礦作用為燕山期,且與花崗巖體和斷裂的關(guān)系相當(dāng)密切,主要產(chǎn)出有韌性剪切帶型金礦、與巖漿熱液活動有關(guān)的銅、鉬、鉛、鋅及螢石礦等。與韌性剪切作用有關(guān)的礦床有黑龍?zhí)督鸬V、卸甲溝金礦、合河金礦等,與巖漿熱液有關(guān)的礦床有吳山銅鉬礦、芳畈銅礦、白云金礦、華河螢石礦等。此類礦床巖漿條件是主因,是成礦的物質(zhì)、驅(qū)動力和熱源的供給體,斷裂構(gòu)造是礦質(zhì)運(yùn)移的通道及儲礦場所。

5 成礦歷史演化和礦床成礦系列

5.1 成礦歷史演化

本區(qū)自晉寧運(yùn)動后,隨著Rodinia古大陸解體,隸屬于原特提斯洋系的秦嶺—大別洋逐漸形成,揚(yáng)子和華北克拉通邊緣經(jīng)歷了從大陸裂谷到被動大陸邊緣的演化過程,加里東中期運(yùn)動(中奧陶世中期)后從伸展體制轉(zhuǎn)為聚斂體制,俯沖—碰撞山系與聚斂型盆地相間的格局形成。加里東晚期或海西早期,早期分離的陸塊重新拼合,泥盆紀(jì)總體為塹—壘相間的構(gòu)造格局。晚二疊世,南部部分地區(qū)形成了小規(guī)模裂谷群,中、晚三疊世印支運(yùn)動后轉(zhuǎn)為擠壓體制,它們經(jīng)歷了拼貼—碰撞—壓榨的過程,并于侏羅紀(jì)末燕山運(yùn)動主幕達(dá)到極致。白堊紀(jì)以來,形成了陸內(nèi)伸展—走滑—弱擠壓為主的盆地群,盆地再次被以伸展、走滑方式肢解[13]。

表3 武當(dāng)—桐柏—大別造山帶礦床成礦系列表

武當(dāng)—桐柏—大別造山帶在不同構(gòu)造演化階段具有不同的成礦地質(zhì)條件與動力學(xué)背景,伴隨有構(gòu)造熱事件產(chǎn)生,發(fā)生不同的成礦作用。成礦活動有兩大高峰期：一是中、新元古代—早古生代時(shí)期,廣泛發(fā)育與陸緣裂谷有關(guān)的雙峰式火山巖,此時(shí)期的成礦作用與陸緣擴(kuò)張裂谷活動有關(guān);另一個(gè)成礦高峰期是中生代時(shí)期,成礦作用與大規(guī)模的陸內(nèi)俯沖碰撞及受深斷裂控制的陸相中酸性火山—巖漿活動有關(guān)[14]。晉寧—加里東期主要形成以火山作用、巖漿作用和海底熱液活動為主的礦產(chǎn)資源,產(chǎn)出與中新元古代海底火山作用有關(guān)的銀洞溝式銀金礦;與中、新元古代裂陷槽細(xì)碧角斑巖系有關(guān)的陳家埡式鐵礦;與新元古代大陸邊緣火山—沉積變質(zhì)有關(guān)的黃麥嶺式磷礦、殷家溝式稀土礦和團(tuán)山溝式錳礦;與早寒武世黑色頁巖、硅質(zhì)巖有關(guān)Ba、P、V、Mo、Mn、U、石煤等礦產(chǎn);與震旦紀(jì)—下古生界黑色巖系有關(guān)的P、Mn、V、Mo、U、重晶石、毒重石礦;與早古生代超基性—基性巖有關(guān)的銀洞山式鈦磁鐵礦、銀山寨式鎳礦、大阜山式金紅石礦;與堿性巖漿活動有關(guān)的廟埡式鈮、稀土礦。燕山期主要形成與中酸性巖漿巖有關(guān)的礦產(chǎn)資源,產(chǎn)出有與中生代巖漿活動有關(guān)的Au、Ag、Mo、Cr、多金屬、非金屬礦床成礦亞系列,代表性礦床有白云式金礦、芳畈式銅礦、卸甲溝式金礦、華河式螢石等。喜山期主要形成與黑色巖系相關(guān)的風(fēng)化淋濾型綠松石礦床、與風(fēng)化作用有關(guān)的砂金礦。

5.2 礦床成礦系列劃分

礦床成礦系列就是指在一定的地質(zhì)歷史階段,在地殼上一定的地質(zhì)構(gòu)造部位,由一定的地質(zhì)作用(火成、沉積、變質(zhì))所形成的各種成因類型的礦床組合(程裕淇等,1979, 1983)。礦床成礦系列既是一種區(qū)域成礦分析的理論,也是一種先進(jìn)的礦床成因分類方法。它特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)用歷史的觀點(diǎn)和廣泛聯(lián)系的觀點(diǎn)來研究礦床及其組合所固有的內(nèi)在聯(lián)系。其主導(dǎo)思想就是從時(shí)空四維空間揭示礦床的形成、演化和展布規(guī)律(王安平,1997)。

根據(jù)武當(dāng)—桐柏—大別造山帶區(qū)域成礦規(guī)律和成礦特點(diǎn),劃分了9個(gè)成礦系列組和12個(gè)亞系列(表3)。

6 結(jié)語

本文是在湖北省礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)工作的基礎(chǔ)上,對武當(dāng)—桐柏—大別成礦區(qū)帶的地質(zhì)特征、礦產(chǎn)類型、成礦作用、成礦系列等進(jìn)行了簡要的歸納和總結(jié),力求能為在該區(qū)帶工作的同行提供地質(zhì)礦產(chǎn)方面的幫助和引導(dǎo)。

致謝：文中武當(dāng)—桐柏—大別地區(qū)成礦規(guī)律研究主要由鄂東北所劉興平、鄂西北所呂向志完成,成礦系列是在省地調(diào)院周少東教授級高級工程師指導(dǎo)下完成的。本論文在編寫過程中得到了周少東和呂向志教授級高級工程師的大力支持和幫助,在此表示衷心的感謝。

[1] 毛新武,楊金香,王志元,等.湖北省成礦地質(zhì)背景研究報(bào)告[R].武漢:湖北省地質(zhì)調(diào)查院,2013:44-48.

[2] 朱裕生,肖克炎,宋國耀,等.中國主要成礦區(qū)(帶)成礦地質(zhì)特征及礦床成礦譜系[M].北京：地質(zhì)出版社,2007：179.

[3] 李石.南秦嶺武當(dāng)—桐柏地區(qū)堿性巖研究[J].中國區(qū)域地質(zhì),1991(1)：40-53.

[4] 馬昌全,余振兵,許聘,等.桐柏—大別山南緣的志留紀(jì)A型花崗巖類:SHRIMP鋯石年代學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)[J].中國科學(xué)(D輯),2004,34 (12): 1100-1110.

[5] 蘇文,劉景波,陳能松,等. 東秦嶺—大別山及其兩側(cè)的巖漿和變質(zhì)事件年代學(xué)及其形成的大地構(gòu)造背景[J].巖石學(xué)報(bào),2013,29(5):1573-1593.

[6] 張利,鐘增球,張宏飛,等.桐柏—大別造山帶高壓變質(zhì)單元巖石Pb同位素組成[J]. 中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,30(6)：729-737.

[7] 袁惟正,劉壽彭,袁學(xué)城.秦嶺—大別山地區(qū)重力場的分解與立交橋構(gòu)造 [J].中國科學(xué)(D輯),1996,26(增刊)：7-12.

[8] 梁學(xué)堂,全浩理.鄂北地區(qū)推覆構(gòu)造重磁異常特征[J]. 物探與化探,2007,31(5)：424-429.

[9] 周少東,孫四權(quán),劉興平,等.湖北省重要礦產(chǎn)預(yù)測成果報(bào)告[R].武漢:湖北省地質(zhì)調(diào)查院,2013:153.

[10] 周少東,孫四權(quán),劉興平,等.湖北省重要礦產(chǎn)預(yù)測成果報(bào)告[R].武漢:湖北省地質(zhì)調(diào)查院,2013:222.

[11] 彭三國,龍寶林,李書濤,等.武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶成礦地質(zhì)特征與找礦方向[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2013：68-76.

[12] 周少東,孫四權(quán),劉興平,等.湖北省重要礦產(chǎn)預(yù)測成果報(bào)告[R].武漢:湖北省地質(zhì)調(diào)查院,2013:17.

[13] 何治亮,程茹,徐旭輝,等. 東秦嶺—大別及兩側(cè)的大地構(gòu)造旋回與油氣勘探領(lǐng)域[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2009,31(2)：109-118.

[14] 王安平,陳毓川,裴榮富,等.秦嶺造山帶區(qū)域礦床成礦系列、構(gòu)造—成礦旋回與演化[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Ore-forming Geological Characteristics and Their Evolution ofWudang-Tongbai-Dabie-Sulu Metallogenic Belt(Hubei Section)

LIU Xingping

(SixthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiaogan,Hubei432000)

Wudang -Tongbai - Dabie metallogenic belt is a new set of 20 important mineralization belt in China,is also one of the major mineral producing district in Hubei province.The paper introduces relevant results of Wudang -Tongbai - Dabie metallogenic belt and author’s understanding.Zone mainland layer is given priority to with metamorphic rocks,sedimentary rocks poorer.Magmatic activity is frequent,ultrabasic,basic to acid,alkali rock.The structural feature of complex,ductile shearing action is generally.Corresponding happened under the influence of different geological mineralization,the output of the different types of mineral.The paper summarizes distribution characteristics and metallogenic model of marine volcanic type,marine sedimentary type,magmatic type,sedimentary metamorphic type,hydrothermal type mineral ,establishes metallogenic history and metallogenic series.

mineralization belt; metallogenic mode; metallogenic series; geological characteristics; Tongbai-Dabie

2015-01-12;改回日期:2015-05-05

劉興平(1967-),男,高級工程師,地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè),從事礦產(chǎn)勘查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及綜合研究工作。E-mail：573828119@qq.com

P612

A

1671-1211(2015)03-0241-07

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503001