峨眉山玄武岩浆喷发对贵州西部区域成矿贡献研究（聂爱国,秦德先,管代云,黄志勇,张竹如《地质与勘探》2007.2）.pdf

第 43卷 第 2期 2007年 3月 地质与勘探 GEOLOGY AND PROSPECTI NG Vo. l 43 No . 2 M arch , 2007 岩石 矿物 [收稿日期 ] 2006- 01- 13; [修订日期 ] 2006- 06- 02; [责任编辑 ]韩进国。 [基金项目 ]教育部西部人才高级访问学者重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室资助项目 批准号 教技厅函 [ 2001] 3号 、 贵州省高层次人才科研条件特助经费项目 2006及贵州大学矿物学岩石学矿床学博士点专题建设项目 2006资助。 [第一作者简介 ]聂爱国 1963年 , 男, 1988年毕业于贵州工业大学, 获硕士学位, 在读博士生, 教授, 现主要从事地质教学和研究工作。 峨眉山玄武岩浆喷发对贵州西部区域成矿贡献研究 聂爱国 1 , 2, 秦德先1, 管代云3, 黄志勇2, 张竹如2 1. 昆明理工大学, 昆明 650039 ; 2 . 贵州大学, 贵阳 550003; 3 . 中铝贵州分公司石灰石矿山, 贵阳 550014 [摘 要 ]早、 晚二叠世之间大规模峨眉山玄武岩喷发是峨眉地幔热柱基性岩浆活动的高峰期。峨 眉山玄武岩在贵州西部地区广泛分布, 它不仅以矿源层形式参与钼、 铜、 铅、 锌、 金、 锑、 汞、 铊等以地下水 热液成矿作用为主的层控矿床的形成, 而且它自身形成火山气液型矿床 玄武岩铜矿及伴生热液型 铂、 钯等矿化点; 再者它是外生矿床 高砷煤、 高氟煤、 高硫煤、 高汞煤形成的主要原因。 [关键词 ]峨眉地幔热柱活动 峨眉山玄武岩 层控矿床 火山气液型矿床 外生矿床 [中图分类号 ] P588. 14 [文献标识码 ]A [文章编号 ] 0495- 5331 2007 02- 0050- 05 峨眉地幔热柱在二叠纪的广泛活动, 在中国西 南地区早、 晚二叠世之间产生大规模峨眉山玄武岩 喷发, 其分布面积约 50万 km 2, 为基性岩浆活动的 高峰期 [ 1], 贵州西部是其主要的分布区。峨眉山玄 武岩既不是典型拉斑玄武岩系列, 也不是典型碱性 玄武岩系列, 而是世界上第一个临界玄武岩系列喷 发物, 它的原始岩浆没有遭到地壳的明显污染 [ 2], 这佐证了峨眉地幔热柱活动带来的成矿物质具有幔 源性特点。众所周知, 峨眉山玄武岩喷发在贵州形 成大量以地下水热液成矿作用为主的层控矿床 [ 3] 图 1, 但对其形成的火山气液矿床以及对部分外 生矿床的重要影响少有提及, 至今没有人对贵州庞 大的峨眉山玄武岩成矿从区域成矿系列角度进行研 究, 因此, 峨眉地幔热柱活动喷发的峨眉山玄武岩浆 对贵州西部区域成矿贡献研究, 具有重要的现实意 义。 1 峨眉山玄武岩的岩浆活动 峨眉地幔热柱是中国较为典型的地幔热柱之 一。据地震层析成像编制的地幔热柱三维速度结构 图 [ 4], 揭示了峨眉地幔热柱在 50 450k m 深度上为 一复合低速柱, 由若干个呈 / 梅花状 0分布的次级亚 热柱组成。其初始地幔热柱蘑菇状头部直径 1000 1500k m, 尾部区位于攀枝花一带, 直径约 250km。 这一复合低速柱反映了峨眉地幔热柱的纵向与横向 不均匀性和多级演化特征。活动期为晚古生代至新 生代早期。岩浆活动总体演化由基性到酸性, 由喷 发到侵入, 由海相到陆相。裂谷作用由泥盆纪至三 叠纪, 从南东向北西依次开裂迁移演化。 早、 晚二叠世之间大规模峨眉山玄武岩浆喷发, 其分布面积约 50万 km 2, 跨越川滇黔三省, 为基性 岩浆活动的高峰期。峨眉山玄武岩在贵州西部广泛 分布, 其分布区呈向东凸的舌形, 西厚东薄, 在西北 部的威宁、 盘县一带形成巨厚的峨眉山玄武岩, 最厚 处在威宁舍居乐, 厚 1249m, 黔西 安顺一线以东厚 仅数十米, 且多不连续, 在翁安至福泉一带附近尖 灭。其岩性组合主要为玄武质熔岩及少量玄武质火 山碎屑岩, 其中夹有少量正常沉积岩。玄武岩呈岩 被假整合于中二叠统茅口组灰岩之上。玄武岩之上 为龙潭组含煤岩系 [ 5]。 2 峨眉山玄武岩浆活动对层控矿床形成的 贡献 对贵州峨眉山玄武岩的微量元素分析 表 1表 明, 由于喷发的原始岩浆没有遭受地壳的明显污染, 金、 汞、 锑、 砷、 铊、 钒、 铂等的背景值很高, 其平均含 量明显高于世界其他地区玄武岩, 可以为成矿提供 物质来源。对贵州西部金、 汞、 锑、 砷、 铊等层控矿床 的稀土元素分析 表 2 , 图 2, 反映它们的稀土配分 特征与峨眉山玄武岩的稀土配分特征一致, 说明这 50 些矿床形成的成矿物质具有幔源特征 [ 6]。因此, 可 以说大规模峨眉山玄武岩浆喷发为贵州西部这些矿 床形成提供了成矿物质来源, 峨眉山玄武岩是这些 层控矿床形成的矿源层。 图 1 贵州及邻省玄武岩和相关层控矿床分布图 据 1B20万区域地质报告资料及相关文献综合编制 1 峨眉山玄武岩分布区及边界; 2 玄武岩碱度分区 Ⅰ 钙性区, Ⅱ 钙碱性区, Ⅲ 碱钙性区; 3 玄武岩等厚线 m; 4 玄武岩厚度 m ; 5 玄武岩外缘凝灰岩分布区; 6 深 - 大断裂 F1 赫章 罗平断裂, F2 垭都 紫云断裂; 7 背斜轴; 8 扬子地块 YZ与右江 造山带 YJ分界线; 9 金矿床、 点; 10 汞矿床、 点; 11 锑矿床、 点; 12 砷矿床、 点; 13 铅锌矿床; 14 萤石矿床; 15 铀、 钼矿床 同时, 由于峨眉地幔热柱的强烈活动, 大规模峨 眉山玄武岩浆喷发, 使黔西南正好处于古地热高值 区 [ 7], 古地温梯度在 2 . 3e /100m 以上, 最高可达 5e/100m, 已经发现的金、 汞、 锑、 砷、 铊等矿床皆分 布在古地热异常带。毫无疑问, 这样一个热流状态 环境, 为热流体最初形成提供了主要热源。由此可 以说, 大规模的峨眉山玄武岩浆喷发还提供了这些 以地下水热液成矿作用为主的层控矿床形成所必需 51 第 2期 聂爱国等 峨眉山玄武岩浆喷发对贵州西部区域成矿贡献研究 的热源。 以地下水热液成矿作用为主形成的这类层控矿 床在贵州西部较多, 如戈塘金矿床、 水银洞金矿床、 烂木厂汞矿床、 烂木厂铊矿床、 晴隆锑矿床等。 表 1 峨眉山玄武岩中微量元素含量表XB/10- 6; X Au, Pt /10- 9 样品Au ② A s ② Hg②Sb ② T l ② Cu③F③S ③ Pt④ 贵州玄武岩154. 792. 43 . 6794 . 211621008332510 . 43 玄武岩① 420 . 090 . 20. 21874003000 . 54 克拉克值⑤ 4. 11. 90 . 080 . 150. 61389902305 分析单位 中科院地化所; ①据涂里干和费德波, 1961 ; ②16件贵州玄武岩; ③ 325件玄武岩平均值, 贵州省区域地质志, 1987 ; ④ Pt数据 由成杭新、 鄢明才提供, 1997 ; ⑤据黎彤, 1988 。 表 2 贵州西部部分矿床稀土元素含量及特征值 样品 类型 金矿 矿石 峨眉山 玄武岩 龙潭高砷 煤系页岩 富汞 矿石 富铊 矿石 锑矿 矿石 稀 土 元 素 La58 . 2437. 1745. 4427 . 2219 . 580 . 158 Ce98 . 6486. 2996. 0642 . 7926 . 470 . 308 Pr11 . 059. 7610. 595 . 933 . 860 . 049 Nd37 . 4346. 4650. 6621 . 1413 . 230 . 176 Sm6 . 7610. 0811. 383 . 602 . 000 . 04 Eu1 . 393. 023. 281 . 000 . 490 . 009 Gd5 . 869. 1010. 062 . 841 . 530 . 027 Tb0 . 871. 271. 360 . 380 . 210 . 005 Dy4 . 736. 536. 701 . 851 . 000 . 021 Ho1 . 001. 131. 130 . 410 . 210 . 005 Er1 . 482. 532. 621 . 110 . 530 . 012 Tm0 . 300. 210. 250 . 160 . 070 . 002 Yb2 . 011. 411. 750 . 830 . 330 . 011 Lu0 . 270. 210. 250 . 120 . 050 . 001 Y17 . 8734. 0935. 049 . 344 . 920 . 123 特 征 参 数 E REE247. 90249. 25276. 57118 . 7274 . 480 . 948 LREE212. 12192. 78217. 41101 . 6865 . 630 . 731 HREE35. 7856. 4759. 1617 . 048 . 850 . 217 LR /HR5. 933. 413. 686 . 007 . 403 . 37 注①北京大学地质系测定, 1996 ;②稀土元素含量单位为 10- 6。 图 2 峨眉山玄武岩及其相关矿床 REE的球粒陨石标准 化模式 3 峨眉山玄武岩浆活动对火山热液矿床形 成的贡献 根据现有资料, 贵州峨眉山玄武岩 3个不同碱 性程度地区的化学成分平均值和全区平均值, 都是 投在拉斑玄武岩系范围, 但是与世界大陆拉斑玄武 岩比较, 贵州峨眉山玄武岩又具有不同于典型拉斑 玄武岩的特点 T iO2含量在 3. 2 4 . 54 之间, 几 乎高一倍, 属于高钛玄武岩; 贵州峨眉山玄武岩具有 高钛、 低镁, 相对贫钙、 富铁, 碱钙性区显然偏碱, 固 结指数明显较低的特点。据汪云亮教授研究 [ 2] 峨 眉山玄武岩既不是典型拉斑玄武岩系列, 也不是典 型碱性玄武岩系列, 而是跨式 B型, 属于趋势的 临界面玄武岩系列。它是世界上第一个临界玄武岩 系列喷发物, 它的原始岩浆没有遭到地壳的明显污 染。 在厚度较大的黔西北威宁、 赫章、 六盘水市的水 城及盘县北部, 可大致将它分为上、 中、 下 3个部分 下部为玄武质火山碎屑岩、 玄武岩及砂页岩发育完 整者, 构成几个火山喷发韵律, 厚 0 165m; 中部是 该岩系的主体, 主要为溢流玄武质熔岩, 其间有不多 的玄武质火山碎屑岩或砂页岩, 厚 0 797m, 喷发韵 律相对较多; 上部为玄武质火山碎屑岩及玄武岩, 其 间常见凝灰质岩和碳质粘土岩, 后者乃喷发间隙期 沉积作用产物, 厚 0 281m, 可划分出数个火山喷发 韵律 [ 8]。 在这些喷发的玄武岩浆成岩作用过程中, 同时 也伴随火山气液成矿作用的进行。表 1所示 贵州 峨眉山玄武岩中含有比一般玄武岩明显高的 Cu 、 Pt 、 Pd等物质, 再者贵州西北地区这些玄武岩厚度 巨大、 分布广泛, 它们可以为 Cu 、 Pt 、 Pd成矿提供丰 富的物源。从研究峨眉山玄武岩岩石化学成分获 知 [ 6] 由底至顶呈强碱性→弱碱性→亚碱性变化趋 势, 这种变化表征着随岩浆分异的进行, 碱金属不断 从玄武岩浆中活化迁移出来, 与挥发分或阴离子结 合组成化合物, 进而与铜离子结合衍生成各种易溶 的稳定络合物进行搬运。至喷发晚期, 铜含量显著 增大, 当物理化学环境变化时, 铜从络合物中分离出 来, 在有利的部位富集成矿, 故火山气液中碱金属离 子浓度的不断增加, 对铜迁移至玄武岩上部形成矿 体起了重要的作用 [ 9]。 52 地质与勘探 2007年 由于铂族元素具有亲铁性,Pt 、 Pd等元素还具 有亲硫性, 易与铁、 铜、 铅等形成金属键的化合物; 又由于 Pt 、 Pd等为分散元素, 主要分散在其他矿物 中, 独立矿物形式极少 [ 10], 所以在峨眉山玄武岩分 布区形成似层状、 透镜状、 扁豆状和团块状的火山气 液型矿床 玄武岩铜矿时, Pt 、 Pd等铂族元素可 能与这些玄武岩铜矿床伴生, 形成火山热液型铂、 钯 矿点或矿化点 [ 11]。形成的这类矿床在贵州有铜厂 河铜矿床, 黑山坡铜矿床及香炉山铂、 钯矿化点, 发 耳的铂、 钯矿化点。 4 峨眉山玄武岩浆活动对部分外生矿床的 影响 在贵州峨眉山玄武岩系的上覆硅质陆源碎屑含 煤地层 宣威组 /龙潭组 内尚夹有少量玄武质熔岩 和火山碎屑岩, 厚度很薄, 分布也局限。它代表晚二 叠世早期强烈的峨眉山岩浆作用高峰期之后微弱喷 发活动的产物。 贵州高砷煤、 高硫煤、 高氟煤、 高汞煤的形成过 程, 实际上是 As、 S 、 F、 H g等元素的活化→迁移→聚 集的过程。峨眉地幔热柱隆起核部和外围拆离带是 地壳伸展体制的产物, 伸展构造的发育使地壳上隆 开裂, 并形成大量基性岩墙及沿不同性质断裂侵入 的岩体和岩席, 特别是那些贯通深度较大, 且深部与 地幔热柱、 地幔亚热柱或幔枝相连通的韧性剪切变 形 - 岩浆带, 为深源矿质向上运移提供了通道和场 所, 大规模的峨眉山玄武岩浆就是籍此喷发至地表。 前述分析表明, 黔西南地区峨眉山玄武岩中的 成矿元素含量很高, 具有含 As、 S、 F、 Hg较高的地球 化学背景, 能够成为高砷煤、 高硫煤、 高氟煤、 高汞煤 中 As 、 S 、 F、 Hg源的提供者, 它们具备了作为矿源层 的基本条件。 晚二叠世, 遵义至安顺一线以西的黔西和黔西 南地区, 为陆源碎屑岩夹煤层, 潮汐沉积发育, 既有 植物化石, 又含蜓、 腕足等海相化石, 属海陆交替相 区, 其主体为潮坪 - 泻湖环境。这样的古地理环境 条件, 一方面气候温暖潮湿, 植物繁茂, 另一方面受 海水及淡水的双重影响, 利于泥炭沼泽的形成和发 展, 正是在这种特殊的陆源碎屑海岸平原地域形成 了复杂而多变的海陆交替相含煤岩系。根据对海相 含碳岩系的稀土元素地球化学特征研究, 显示 在黔 西南兴义、 兴仁、 贞丰一带高砷煤分布区属于台地相 与台地边缘斜坡相的过渡地带 [ 12], 地势低缓, 高砷 煤、 高硫煤、 高氟煤、 高汞煤中存在大量沉积成岩期 黄铁矿, 说明当时的环境较为闭塞, 与海水的循环交 替性能差。这有利于峨眉地幔热柱活动产生的火山 喷溢物质的大量聚集, 许多微量元素呈极分散均一 状态大量进入这一水体沉积盆地, 随着古海平面的 变化, 沉积于龙潭组煤系地层中。处于成岩期煤层、 地层中的 Au、 As、 Hg、 Sb及其它微量元素呈极分散 均一状态, 但在燕山期峨眉地幔热柱再次活动作用 下, 通过地下水深渗循环不断从峨眉山玄武岩、 煤系 地层中萃取 As 、 S、 F、 H g等物质形成的热液发生活 化迁移, 沿褶皱、 断裂等构造薄弱带运移, 并在通过 煤层时, 在局部地段富集, 结果形成贵州高砷煤、 高 硫煤、 高氟煤、 高汞煤 [ 13]。 贵州西部的兴仁、 兴义、 织金、 毕节等县市发现 大量的高砷煤、 高硫煤、 高氟煤、 高汞煤, 这些外生矿 床的形成, 正是峨眉山玄武岩浆喷发作用导致的结 果。 5 结 论 1 早、 晚二叠世之间大规模峨眉山玄武岩喷发 是峨眉地幔热柱基性岩浆活动的高峰期, 在贵州西 部地区形成广泛分布。它是世界上第一个临界玄武 岩系列喷发物, 它的原始岩浆没有遭到地壳的明显 污染。 2 峨眉山玄武岩喷发为贵州西部地区高、 中、 低温层控矿床等以地下水热液为主的成矿作用形成 的矿床提供了成矿物质来源 矿源层。 3 峨眉山玄武岩浆活动在贵州西北地区形成 火山气液型的玄武岩铜矿和伴生热液型 Pt 、 Pd等铂 族金属矿 化 点。 4贵州西部发现大量的高砷煤、 高硫煤、 高氟 煤、 高汞煤, 这些能源矿床的形成, 是峨眉山玄武岩 浆喷发作用导致的结果。 [参考文献 ] [ 1] 徐义刚, 钟孙霖. 二叠纪峨眉山大火成岩省的形成 地幔热柱 活动的证据及其熔融条件 [ J]. 地球化学, 2001, 30 1 1- 9 . [ 2] 林盛表. 中国西南二叠系玄武岩微量元素地球化学和岩浆起 源模式研究 [ J]. 地球科学进展, 1991, 6 6 87 . [ 3] 郑启铃. 贵州境内峨眉山玄武岩的基本特征及其与成矿作用 的关系 [ J]. 贵州地质, 1985 , 3 1 1- 16. [ 4] 李红阳, 牛树银, 王立峰, 等. 幔柱构造 [M ]. 北京 地震出版 社, 2002. [ 5] 贵州省地质矿产局. 贵州省区域地质志 [M ]. 北京 地质出版 社, 1987. [ 6] 毛德明, 张启厚, 安树仁. 贵州西部峨眉山玄武岩及其有关矿 产 [M ]. 贵阳 贵州科技出版社, 1992. [ 7] 王砚耕, 王立亭, 张明发, 等. 南盘江地区浅成地壳结构与金矿 53 第 2期 聂爱国等 峨眉山玄武岩浆喷发对贵州西部区域成矿贡献研究 分布模式[ J]. 贵州地质, 1995 , 12 2 91- 184. [ 8] 王砚耕,王尚彦. 峨眉山大火成岩省与玄武岩铜矿 以贵州 二叠纪玄武岩分布区为例 [ J]. 贵州地质, 2003, 20 10 5- 10 . [ 9] 沈定华.与峨眉山玄武岩有关的铜矿床的成矿机制剖析 [ J]. 四川地质学报, 1993, 13 1 32- 36 . [ 10] 钟 汉, 姚凤良. 金属矿床 [M ]. 北京 地质出版社, 1987 . [ 11] 王登红. 贵州寻找铂族元素矿床的思考 [ J]. 贵州地质, 2003 , 20 3 127- 131 . [ 12] 曹鸿水. 黔西南/ 大厂层0形成环境及其成矿作用的探讨 [ J]. 贵州地质, 1991 , 8 1 5- 12 . [ 13] 聂爱国, 谢 宏. 峨眉山玄武岩浆与贵州高砷煤成因研究 [ J]. 煤田地质与勘探, 2004, 32 1 8- 10. A RESEARCH ON REGIONALMETALLOGENIC CONTRIBUTION TO GUSHING EMEISHAN BASALTMAGMA INWESTERN OF GUIZHOU PROVINCE N I E A i- guo1 , 2, Q I N De- xian1, GUAN Dai- yun3, HUANG Zhi- yong2, ZHANG Zhu- ru2 1. Kunming University of Science and T echnology, Kunming 650039; 2 . Guizhou University, Guiyang 550003; 3. Li mestoneM ine, Guizhou Branch of ChinaA luminium Corporation, Guiyang 550014 Abstract Large scale eruption of Emeishan basalt between early and late Per m ian took place in the summ it of basic magma activity of Emeimantle plume . Emeishan basalt is greatly contributed in the westernGuizhou province . Emeishan basalt not only partook in for mation of stratabound deposits like M o, Cu , Pb , Zn , Au , Sb, Hg andT lwhichwere for med by groundwaterore for m ing fluids in for m of source bed , but a lso leaded to for m vo lcanic hyda - topneu matogenic deposits or basa lt type copper deposits and associated hydrother malP t and Pd mineralizing point . M oreover ,it is a main reason for the for mation of some exogenic deposits like As- high, F- high , S- high orHg- high coa.l Keywords Emeimantle plume activity , Emeishan basalt , stratabound deposit ,volcanic hydatopneumatogenic deposits ,exogenic deposits 宁夏最大境外投资项目获国家批准 据报载, 日前, 青铜峡铝业集团与印度阿夏普拉矿业化学公司在印度合资建设古吉 拉特氧化铝厂项目获得国家发改委核准。该项目总投资 50. 4亿元, 其中资本金 15 . 1亿 元, 双方各占 50 , 合资期限 30年, 主要开发印度古吉拉特邦铝土矿, 并在当地建设 100 万 t/年氧化铝厂。 该项目是迄今宁夏最大的境外投资项目, 也是目前我国在印度最大的投资项目。 青铜峡铝业集团目前生产规模已达年产电解铝 43万 , t 年需要氧化铝约 90万 , t 但 国内氧化铝原料缺口越来越大, 价格也越来越高, 氧化铝原料供应不足已成为制约企业 发展的瓶颈。印度具有丰富的铝土矿资源, 目前探明储量为 30 . 31亿 ,t 在世界上列第 五位。该项目矿山位于印度古吉拉特邦布吉市, 铝土矿资源保守储量为 8000万 t以上, 可以满足项目 30年的生产需要。 54 地质与勘探 2007年