與成礦有關的重大地質事件
攀西地區位於揚子地臺西南緣,在大地構造位置上處於岡瓦納古陸與勞亞古陸的過渡地帶。南鄰華南褶皺帶;北西與松潘—甘孜褶皺帶接壤;西側緊鄰金沙江—哀牢山縫合帶,並與朱炳泉等(1995)確定的同位素地球化學急變帶基本重合。該區曾發生過多次泛大陸解體、離移、拼接和鑲嵌(王義昭,2000),同時,經歷了多期多階段構造—巖漿—流體活動及變質變形作用,為區內異常豐富的礦產資源的形成提供了有利條件,造就了現今重要的礦產聚集區。因此,該區歷來是地學界所矚目的構造單元和重要的成礦帶。
壹、基底演化與成礦
本區具典型的雙層地殼結構,其基底由新太古代—古元古代結晶基底和中元古代褶皺基底組成,主要分布於康定至攀枝花壹線,為南北向安寧河深大斷裂帶控制和限定,並以構造—巖漿雜巖帶形式出現,常保留有穹(環)狀構造形態(石棉冶勒、西昌金林、鹽邊同德、攀枝花大橋等穹狀體),顯示了具古老“陸核”特征。該帶多期變形變質疊加,構造置換明顯,片理、片麻理十分發育,線性構造以南北向為主,間有北東、北西、東西及北東東向。褶皺基底主要出露於安寧河斷裂以東的會理—會東和漢源—峨邊兩個東西向基底隆起帶,並以“斷塊”形式出現,中元古界地層褶皺十分發育,軸向主要有南北向、東西向及北西向、北東向,在平面上構成弧形彎曲,在剖面上不同巖群(組)的褶皺形態則有明顯的差異。
(1)新太古代—古元古代,本區西部康滇地區為南北向大洋裂谷盆地優地槽,北段為壹套大洋拉斑玄武巖建造、中酸性火山巖、火山碎屑巖建造及復理石建造,以康定雜巖為代表,提供“綠巖帶”金礦的物質來源;南段為海底火山噴發的細碧角斑巖建造,以大紅山群和昆陽群為代表,為元古宙鐵銅礦床的形成提供了物源(欒世偉等,1990)。由於這個時期本區地殼較薄,為地幔能量大量釋放的時期,成礦物質直接來自上地幔,因而形成的礦產與基性、超基性巖漿侵入或噴發有關。
康定群為壹套古老變質巖系,其下部為中基性火山巖建造,中部為中酸性火山碎屑巖,上部為復理石建造,垂向上表現出壹個巨大的火山—沈積旋回,與加拿大阿比提比綠巖帶層序壹致。古元古界(也有人認為屬中元古界早期)大紅山群(河口群)主要為細碧角斑巖建造。中元古代地層在東西部有壹定的差異,西部鹽邊群存在海底火山噴發形成的蛇綠巖套,中東部昆陽群、會理群為壹套巨厚的碳酸鹽巖與細碎屑巖(含鈉質火山巖)組成的復理石建造。
基底形成階段產生的康定群、大紅山群、河口群、昆陽群、會理群、鹽邊群等,不僅是本區的原始礦源層,而且是銅、鉛、鋅、金、銀礦床的重要賦礦建造。
(2)晉寧運動、武陵運動對本區地質發展具有十分重要的意義,表現為近東西向強烈擠壓,使前震旦紀地層全面褶皺與變質,形成泛揚子地臺(欒世偉等,1990);同時對前震旦紀地層中成礦物質的活化、富集以及層控礦床的形成也是非常重要的。如會理—東川壹帶的鐵、銅礦床的形成。
前震旦紀巖漿活動表現為:古元古代和中元古代以堿質基性巖漿活動為主,形成壹套與鐵、銅礦化關系極為密切的富鈉質的火山巖系。隨時代變新,巖漿向中性、酸性方向演化,至新元古代以中酸性巖漿活動為主,形成與鎢、錫礦化有關的花崗巖和流紋巖。且由西向東,巖漿活動有由早到晚,由基性向中酸性演化的趨勢。
(3)早震旦世初期,本區邊緣部分由於地殼運動以拉張為主,在陸內山間拗陷造成陸內裂陷盆地火山噴發,形成以中酸性為主的火山巖建造,在川湘黔交界區大塘坡期形成具工業價值的錳礦床(殷繼成等,1993);本區西部和北部伴隨有強烈的斷裂運動和巖漿活動,為流體作用提供了豐富的物源和熱源,並對前寒武紀地層中成礦物質的活化、遷移、富集提供了有利條件(欒世偉等,1990);而礦床的形成和分布明顯受斷裂構造控制,尤其是張性斷裂。
(4)晚震旦世為本區重要的成礦時期。陡山沱期,川滇地區多為淺灘,厚度壹般小於50m;而鹽邊—康定沈降幅度最大,其厚度大於500m,但向東迅速減薄甚至尖滅。在康定壹鹽邊沈積盆地的壹些局限次級盆地如寶興、甘洛、越西、永勝等,由於海水侵入或天水淋濾地表巖石,早震旦世形成的花崗巖、火山巖中的Na、K、Ca等金屬陽離子被帶出,因而海水中有大量的硫酸鹽,同時由於沈降凹陷環境中氣候變得幹燥,構成與海水隔絕又有陸源物質源源不斷補充的不泄湖,從而形成石膏礦床。
在南段即東川、大紅山壹帶,由於褶皺基底富銅、鐵礦質,形成東川銅礦床、通安銅礦床,大紅山銅礦床,此後,在有前期形成礦床(或礦源)的地區,由於風化、淋濾作用,將銅質或銅礦物遷移到適當環境中沈積,形成碎屑巖型銅礦床(點)。當靜水環境時,則形成碳酸鹽巖型銅礦床,如濫泥坪中型銅床中此兩類建造均存在。
燈影期亦是本區重要的成礦時期。由於地殼繼續下沈,發生揚子地臺形成以來的最廣泛海侵,海域進壹步擴大,海水淹沒全區,形成範圍廣闊、海水深度不大的碳酸鹽臺地環境。在臺地,尤其是半局限臺地,由於早期從基底中萃取了大量金屬元素如Pb、Zn,使之豐度值較高(殷繼成等,1993)。燈影組Pb含量壹般為(30~192)×10-6,平均45×10-6;Zn含量壹般為(50~519)×10-6,平均100×10-6。與地殼碳酸鹽巖平均含量Pb為9×10-6,Zn為20×10-6比較,其富集系數Pb為1.67~21.33,平均4.94;Zn為2.5~25.95,平均5。生物,尤其是藻類發育,對Pb、Zn礦化的富集似乎有明顯的控制作用。川滇地區鉛鋅礦化主要在燈影組第二段含藻白雲巖中最富集,次為第三段貧藻的矽質白雲巖中,如天寶山、大梁子大型鉛鋅礦床。第壹段富藻白雲巖中鉛鋅礦床分布較少(漢源鉛鋅礦床產於該段)。而金礦(如偏巖子中型金礦床)的形成卻主要受富藻白雲巖控制,顯示其生物富集成礦的重要性(殷繼成等,1993)。
毋庸置疑,前寒武基底中的成礦作用主要發生於前寒武紀,但值得註意和重視的是,賦存於前寒武基底中的礦床,均可能不同程度地受到後期地質作用的改造(駱耀南等,1998)。這種改造作用,在壹定條件下,有可能造成已有礦床的破壞和貧化,但也可能在原有礦床基礎上的進壹步疊加富集成礦;甚至有可能在老基底中賦存全新的後期礦床。這應當是成礦作用演化和發展的必然和重要特征。
前寒武紀基底演化與成礦作用關系研究表明,成礦作用與深部過程、深源巖漿和***生的地幔流體存在必然的成因聯系。此外,低溫成礦作用形成的大型和超大型礦床的成礦時代分布顯示出從老至新礦床數急劇增多的變化趨勢,其中極大部分為中新生代成礦,且新生代又多於中生代成礦(朱炳泉等,1995)。這暗示深部地質作用發生和發展及不同層位可能出現的礦源層的增多是中新生代,尤其是新生代成礦的重要地球化學背景,而深部過程對成礦的貢獻主要是通過地幔流體作用實現的,具有從高溫到低溫的系列成礦(劉顯凡等,2002)。同時,與前寒武紀基底層位有關的大型-超大型礦床及其成礦帶產出的地質背景明顯受塊體結合邊界的同位素地球化學急變帶控制,成礦時代從太古宙延續至新生代,成礦物質為殼幔相互作用的產物(朱炳泉等,2000)。為此,本書提出應高度重視後續地質作用,尤其是新生代構造-巖漿-流體的三位壹體交代蝕變對前寒武紀基底的疊加成礦改造,在此過程中,地幔流體作用可以遠離巖漿活動而沿裂谷或深斷裂上升直接交代不同巖石形成礦床(謝榮舉等,1998)。認識和理解這壹成礦特征和過程,有可能更好地理解和解釋前寒武紀基底中的大規模聚集成礦現象,而且對於深化成礦規律研究、指導找礦具有重要意義。
二、裂谷疊加與成礦
攀西地區除新太古代—古元古代結晶基底構造線呈東西向展布外,南北向構造的展布格外醒目,如小江斷裂帶、武定-易門斷裂帶、綠汁江斷裂帶等。川滇南北向構造帶是該區影響範圍最廣、規模最大、活動最強烈,演化歷史最長的構造體系,控制了該區沈積作用、巖漿作用、變質作用及成礦作用的發生和發展。這種以南北向斷裂帶為主宰的構造格局導致了著名的康滇隆起及其兩側相應的凹陷。前人的研究表明,這種構造格局是攀西古裂谷作用的表現(張雲湘等,1988;叢柏林,1988)。
本區自晚太古代以來經過了多次裂谷作用,對成礦起了重要的控制作用。晚太古代發育的康滇綠巖帶可能代表裂谷環境。大紅山群(河口群)主要為細碧角斑巖建造,代表優地槽環境。中元古宙可能再現裂谷環境,形成昆陽群(會理群)。古生代再次發育了攀西裂谷,形成著名的峨眉火成巖省。也許正是這種裂谷的疊加作用是導致康滇地區礦化富集的重要因素。裂谷的形成與演化不但對與巖漿作用有關的礦產起了重要的作用,而且對區內熱水沈積成礦作用也起了壹定的控制作用,主要表現為裂谷演化對熱水生成運移的制約;裂谷對成礦物質來源的制約;與裂谷作用有關的同生斷裂對礦源層及成礦的制約。到目前為止,前人對這壹問題還未引起足夠的重視。
三、峨眉火成巖省與成礦
攀西地區古生代以來最引人註目的巖漿活動是遍布全區的峨眉山玄武巖及與其有關的基性層狀巖體和堿性巖類,通稱為峨眉火成巖省。其形成始於泥盆紀—石炭紀,在晚二疊世達到噴發高潮,延續至三疊紀。
侯增謙等(1999)認為,峨眉火成巖省系指主要在二疊紀時期大規模噴發的以峨眉山玄武巖為主體的、廣布於揚子地臺西緣及鄰區的巨量的火成巖套。主要包括峨眉山玄武巖系、海西期鎂鐵—超鎂鐵質層狀侵入體及堿性巖類。
前人對該火成巖系的分布、地質年代、巖石學、地球化學基本特征及其在揚子地臺西緣演化中的地位等進行了深入系統的研究,取得了豐碩的成果(劉秉光等,1982;梅厚均,1981;叢柏林,1988;張雲湘等,1988;駱耀南,1981;盧紀仁,1996;汪雲亮,1993)。
與揚子地臺西南緣的其他地區相比,攀西地區的峨眉山玄武巖出露面積相對較小,但巖石組合非常典型。本區玄武巖漿噴發主要受南北向綠汁江斷裂和安寧河斷裂控制,主要出露於西昌以西,米易白馬、新街,攀枝花二灘,會理龍帚山地區(駱耀南,1988)。本區峨眉山玄武巖系具有以下特征:
(1)雙峰式火山巖套發育。其中基性火山巖構成典型的熱界面玄武巖:橄欖拉斑玄武巖—中長玄武巖—更長玄武巖—粗面巖。橄欖拉斑玄武巖中橄欖石和單斜輝石斑晶常見,中長玄武巖表現為斜斑玄武巖和無斑隱晶質玄武巖。中長玄武巖、更長玄武巖在巖石學上常定名為粗玄巖、粗安巖、安粗巖。玄武巖經歷了Ol+Cpx±Pl的分離結晶作用,相應地有熱界面系列對應的侵入巖體:橄欖巖-橄長巖(或橄輝巖)-輝長巖-正長巖(如四川米易白馬巖體)。
(2)本巖區峨眉山玄武巖、基性層狀巖體、堿性巖侵入體(正長巖)***生壹起,被稱為三位壹體。
近年來的研究表明,該火成巖省為地幔熱柱成因(Sun et a1.,1995;盧紀仁,1996;侯增謙等,1999;汪雲亮等,1999;張成江等,1999,2001,2002;李紅陽等,2002;徐義綱等,2001,2002;劉家鐸等,2004)。巖漿活動的主噴發期時限大致為257~259Ma(Mei-Fu Zhou et al.2002;宋謝炎,2005)。
近年來,國際上非常重視地幔柱成因的大火成巖省與成礦關系研究。認為地幔熱柱帶給巖石圈的巨量熱能和動能可促使大型和巨型構造的形成和發展,引起強烈的巖漿作用和變質作用。巨量玄武巖漿是地幔成礦物質的萃取者和攜帶者,形成親地幔元素的巖漿—熱液礦床。更重要的是引起強烈的殼幔相互作用:壹方面,引起富含CO2、H2S、Cl、F等揮發分的地幔流體與地殼流體混合,形成萃取能力極強的混合流體,將礦源巖層中的成礦物質大量萃取出來形成礦床;另壹方面,引起大區域的異常高熱流場,對地殼成礦流體的形成、循環及演化起著重要的促進作用。
對峨眉火成巖省與成礦關系,以往研究主要集中於對巖漿或巖漿熱液型礦床的研究,而對如此巨大的巖漿活動引起的殼幔相互作用,特別是熱流體與成礦關系的研究重視不夠。在找礦方向上,多重視在鎂鐵—超鎂鐵質巖內部找礦,往往是“只見星星,不見月亮”。
我們認為,峨眉山玄武巖對成礦的貢獻除提供壹定量的成礦物質外,最重要的是這次大規模的巖漿活動為成礦、特別是富礦的形成提供了充足的流體和熱動力條件,即與峨眉山玄武巖巖漿作用有關的深部深源流體沿安寧河斷裂、甘洛—小江斷裂等深大斷裂上升,與盆地流體發生對流循環,萃取Pb、Zn等成礦元素,形成富含Pb、Zn、Ag、Ge等物質的成礦流體,在有利的圍巖和構造條件下礦質沈澱富集成礦。
四、喜馬拉雅期構造—巖漿—流體活動對成礦作用的制約
在燕山晚期至喜馬拉雅期,該區經歷了強烈的陸內造山作用,西部邊緣尤為強烈。
喜馬拉雅期的大規模成礦可賦存於不同時代和巖性的地層,以及不同構造單元中,形成不同類型和不同礦種的礦床;同時,伴隨陸內造山作用而引發的大規模韌—脆性剪切帶成礦是本區新生代地質的又壹特色,而且明顯表現出“大器晚成”的特征(駱耀南等,1998)。這種不同礦種、不同類型礦床在不同地質環境中統壹成礦的現象已是不爭的事實。然而,這壹現象的成礦機制是什麽?前人的研究註意到了構造、巖漿和大型韌性剪切作用對成礦的貢獻,筆者的研究從更深層次認識到,這種不同類型和礦種在復雜地質環境中的統壹成礦受制於深部過程,而深部過程對成礦的貢獻,主要是通過地幔流體交代作用實現的。
伴隨陸內造山作用發育的穹隆構造、脆韌性剪切帶和與此相關的深源流體作用,成就了本區礦產“大器晚成”的成礦格局。雲南境內的東川拖布卡金礦就是近年來發現的產於古老變質基底(昆陽群)中受大型剪切帶控制的典型礦床。
攀西地區及鄰區陸內造山帶中不同層位廣泛發育的穹窿狀變形變質體是深部過程幔隆和熱點穿刺的表現,脆韌性剪切帶是與穹窿構造相伴而形成於所在層位時代之後的構造作用,兩者可能活動於不同的時代,但它們對此前構造、巖石、礦床的疊加改造主要是通過與此活動伴隨的深源流體交代蝕變作用實現的,是穹窿狀變形變質體和脆韌性剪切帶控礦的重要內在制約機制。然而,在適宜的條件下,最新壹次穹窿、剪切和深源流體作用對此前構造、巖石、礦床進行疊加改造,可能是形成大型和超大型礦床的重要地球動力學和地球化學背景。
因此,揚子地臺西南緣結晶基底不僅是前寒武紀成礦的部位,更重要的是為後續中、新生代構造—巖漿—流體的三位壹體交代蝕變疊加成礦提供了重要的礦源層和賦礦層位。而且,地幔流體並非總與巖體相伴,它可以不經過巖漿環節沿裂谷或深斷裂上升直接交代不同巖石,將自身攜帶的礦質和沿途萃取的礦質運載至適宜的容礦部位成礦。因此,中、新生代,尤其是新生代構造—巖漿—地幔流體作用的耦合及其對礦源層改造疊加成礦制約機制,應當是開展新壹輪成礦規律與找礦方向綜合研究的基本指導思路。