地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义.pdf

2 0 0 4 年 1 0 月 2 5 卷 5 期 4 8 9 4 9 4 地球学报 ACTA GE 0S CI ENTI CA SI N I CA Oc t ． 2 0 o 4 2 5 5 4 8 9 4 9 4 地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义 王登红 李建康刘 峰 陈振宇 中国地质科学院矿产资源研究所， 北京， 1 0 0 0 3 7 摘要本文在简要回顾地幔柱研究历史的基础上， 针对近年来研究 中提出的一些科学问题进行初步的探讨， 提出了识别古 老地幔柱的地质一 环境一 地球化学综合判别原则， 提出了存在地幔柱的第 3 种类型， 而埃达克岩很可能是第 3 类地幔柱的典型 产物之一， 指出了地幔柱对于成矿作用影响的双重性， 也指出了地幔柱研究将对成矿学研究产生深刻的影响及其对于地质找 矿的意义。中国西南部地区以二叠纪峨眉山玄武岩为标志的峨眉地幔柱最终喷发于海陆过渡相环境， 具有与俄罗斯西伯利 亚地幔柱类似的成矿条件和含矿性， 有着良好的找矿前景。 关键词 地幔柱判别原则埃达克岩成矿作用峨眉地幔柱 S o me P r o b l e ms Re l a t e d t o M a n t l e Pl u me a n d Th e i r S i g n i f i c a n c e i n Or e P r o s p e c t i n g WA NG D e n g h o n g L I J i a n k a n g L I U F e n g C H E N Z h e n y u I n s t i t u t e o f Mi n e r a f R e s o u r c e s ， C A G S ， B e i j i n g ， 1 0 0 0 3 7 Ab s t r a c t F o l l o wi n g a r e v i e w o n t h e h is t o r y o f ma nt l e p l u me r e s e a r c h and a d i s c u s s i o n o n s o me p mb l e r n s r da t e d t o ma n t l e p l u me ， t h i s p a p e r p u t s f o r wa r d a e c x n p r e h e n s i v e g e o lo g i c a l e n v i r o n me n t a l g e o c h e mi c a l p ri n c i p l e f o r d i s c r i mi n a t i o n o f anc i e n t ma n t l e p l um e ．I t i s a ls o p o i n t e d O U t t h a t g e o l o g i c a I e v i d e n c e i s m o r e i mpor t a n t t h a n g e o c h e mi cal e v i d e n c e ． e s p e c i a l l y f o r t h e p l u me s l o c a t ed i n a c o mp l e x s e t t i n g o f s l a b s u b d u c t i o n．Th e p l um es l o c a t ed b e n e a t h t h e s u b d u c t i o n a i ea o f a p l a t e c a n h a v e o t h e r f eat u r es b e s i d es t h o s e o f t h e p l um es lo c a t ed ben eat h t h e c o n t i n e n t al c r u s t o r o c e a n c r u s t ．T h e y are c h a r a c t e ri z e d b y s o me s p e c i al g e o lo gi c a l r e c o r d s l i k e a d a k i t es， b e c a u s et h e y h a v e b e e n a f f e c t ed b yd i f f e r e n tma t e r i al a n d e n e r g ysourc e sf r o m b o t h c o n t i n e n t al and ．fl lq i c c r u s t s ．Ma n t l e p l um e c a n p l a y an i mp o r t an t rol e i n l arg e - s c a l e mi n e r ali z a t i o n，b u t c a n a lso d e s t r o y a n c ie n t d e p o s i t s f o r med bef o r e t h e e r u p t i o n o f fl o o d b s a l t s ． Th e E me i ma n t l e p l um e ，wh i c h e rup t ed i n a t r a n s i t i o n a l e n v i r o nm e n t wi t h ma r i n e i n t h e we s t and c o n t i n e n t i n t h e e a s t ，h a s f eat ures s i mi l ar t o t o f t h e S i berian p l um e ．s u g g e s t i n g a g o o d po t e n t i a l i n s e a r c h f o r mi n e r a l d e p o s i t s ． Ke y wo r d s ma n t l e p l um e d is c rimi n a t i o n p ri n c i p l e a d a k i t e mi n e r a l i z a t i o n Eme i p l um e 近年来国内外对于地幔柱的研究 日新月异， 新 的资料不断积累， 新的看法不断提出， 新的问题也不 断涌现。比如， 在板块构造研究过程中总结出来的 类似于 P e a r c e 图解这些被广泛采用的地球化学图 解是否适用于对地幔柱的研究地幔柱产出于什么 样的环境， 如何去识别峨眉山玄武岩分布区是否 可以找到诺里尔斯克这样的铜镍铂族元素矿床本 文将通过对这些相关问题的探讨， 提出一些初步看 法。 1 历史的回顾 自 从 1 9 6 3 年Wil s o n 对夏威夷群岛的成因进行 探索以来， 关于热点和地幔柱的研究已经积累了众 多的资料， 国内在邓晋福 1 9 9 2 之前尚未见到专门 的论文， 但在李春昱 1 9 8 6 主编的 板块构造基本问 题 和王润民 1 9 8 8 主编的 内生成矿作用成矿 区及矿床系列 等文献中进行过详细的介绍， 如王润 民教授提出热点深熔作用可以产生两类矿床系列， 即大陆边缘海系列 岩浆、 伟晶岩和热液矿床 和大 陆一 大陆裂谷矿床系列 金刚石、 碳酸岩、 富碱基性杂 岩 C r N i P G E及层状一 脉状 C u P b Z n 等 。 在地幔柱的研究历史中， 2 0世纪 6 0 ～7 0年代 是地幔柱的萌芽时期， 7 0 ～8 0 年代是板块构造的全 盛时期 对于地幔柱本身的关注不多 ， 热点只是作 本文由国家重点基础发展规划 9 7 3 项 目 编号 G 1 9 9 9 0 4 3 2 0 3 课题 、 国土资源部百名优秀青年科技人才计划项目、 地质调查项 目 工作内容 编号 2 0 0 3 1 0 2 0 o o 0 2 和国家科技攻关项 目 资助。 改回日期 2 0 0 4 - 2 ． 2 0 ； 责任编辑 宫月萱。 第一作者 王登红， 男， 1 9 6 7 年生， 研究员， 博士， 主要从事成矿学、 地幔柱及相关研究。 维普资讯 4 9 0 地球学报 2 0 0 4钲 为板块运动的参照系而受到重视 C r o u g h ， 1 9 8 3 ， 8 0 -9 0 年代是地幔柱理论的初步形成时期， 9 0 年代 以来是地球物理、 地球化学和全球构造新概念的发 展时期。Mo r g a n 1 9 7 1 提出了下地幔地幔柱对流 的问题， wi l s a n 1 9 7 3 对地幔柱与板块构造的关系 进行了探讨， A n d e r s o n 1 9 7 5 提出 C h e m i c a l P l u m e 并随后系统地论述过热点与玄武岩成因、 地幔对流、 磁异常、 大地水准面变化、 科马提岩与 A _ 型花岗岩 的成因等问题， H o f m a n n 1 9 9 7 对地球演化早期阶 段地幔柱的问题进行论述， C a m p b e l l 等 1 9 9 0 将地 幔柱概念引进到对大规模溢流玄武岩成因的解释， H il l 1 9 9 1 对地幔柱在大陆地壳形成中的作用进行 了研究， G r i ff i t h s 1 9 9 1 对于壳幔相互作用 地幔柱 对于地壳的交代 、 L a r son 1 9 9 1 和 C o x 1 9 9 1 论述 了超级地幔柱， L o p e r 1 9 9 1 和 Ma r u y a r n a 1 9 9 4 进 一 步总结 了地幔柱和全球构造的现代模式。1 9 9 2 年以后， 对地幔柱成因岩浆岩的地球化学特征进行 大量的研究。1 9 9 8 年以来， 开始对地幔柱的成矿问 题进行新的研究。S i ll i t o e 1 9 7 4 的文章可能是第一 篇专门论述热点成矿的论文， 但 Mi t c h e l l 等 1 9 8 1 在 矿床与板块构造环境 一书中进行了比较系统地 归纳。1 9 9 7 年的南非会议是近年来地幔柱研究历 史上一个新的里程碑。在国内， 2 0 0 3年 1 0月在四 川成都召开的“ 峨眉地幔柱及其资源环境效应学术 研讨会” 是第一次全国性的， 但又是针对性很强的会 议 。 2 地幔柱的识别将今论古的原则 2 ． 1 从近年来地幔柱研究中出现的问题看方法论 地球化学重要还是地质学重要这是地幔柱研 究尤其是古老地幔柱识别中一个难 以回避的问题 王登红， 1 9 9 9 。不同学者由于掌握的资料不同、 考 虑问题的出发点不同会得到不同的认识。对于现代 的地幔柱， 地球物理资料无疑是最直观的， 但仍然会 出现多解性； 对于古生代的尤其是中生代以前的地 幔柱， 地球物理资料必须以地质解释为前提。利用 地球化学资料来对比分析是目前常用的办法， 但是 往往没有考虑到地球 自 身的演化规律和元素在地球 化学演化历史中的复杂性。比如， 太古宙的地壳与 现代的地壳、 太古宙的地幔与现代的地幔具有不同 的成分特征， 因此， 根据现代岩石学得到的地球化学 图解再运用到太古宙的岩石时， 不能机械地简单类 比。如何建立这样的判别模式是 目 前地幔柱研究中 的当务之急。 根据目前的研究程度， 要判别古代的地幔柱， 本 文认为有必要提出地质一 环境一 地球化学的综合判别 方案和原则， 将地质依据放在第一位， 其次才是环境 的变化和地球化学方面的依据。 2 ． 1 ． 1 地质依据地质方面的依据包括 ①大面积 分布和／ 或巨大厚度的玄武岩及其组合 是否达到火 成岩省或大洋台地的规模 ； ②与玄武岩配套 包括 时间与空间 的幔源侵入岩及喷发岩 如科马提岩、 苦橄岩等 ； ③玄武岩及其配套的侵入岩是在短期内 喷发和侵入的， 即具有快速大规模喷发的特点● 计 算机模拟结果表明， 峨眉地幔柱的最后大规模喷发 大约是在 9 1 0 。 a 内完成的； ④来自于地幔深部的 成矿物质在一定的空间范围内集中出现； ⑤对于规 模不大的玄武岩类及相关岩浆岩在空间上是否按时 间序列规则分布 类似于夏威夷岛链 ； ⑥与幔源岩 浆活动相耦合的依照一定时间序列排列的大型变质 核杂岩及其构造热事件 牛树银等， 2 0 0 2 。 2 ． 1 ． 2 环境依据主要体现为大规模火山岩在短 期内喷发所造成的各种效应和地幔柱长期作用对于 构造环境的巨大改变， 包括 ①区域性的地壳隆升及 随后的张裂事件 洋壳的开始形成而不是消亡 与一 系列具有地幔柱特征的火成岩相对应 ， 大陆解体； ② 陨石撞击可以导致生物的群体灭亡， 但尚无依据表 明陨石的撞击可以带来新生命的大爆发， 而地幔柱 恰恰可以为新生命的爆发创造有关条件； ③沉积记 录反映的古气候的突然变化， 而且是大面积的甚至 是全球性的。对于海相地幔柱可能表现为海水温度 的上升， 而对于陆相地幔柱则可能体现为气温的下 降； ④局域环境记录的特殊性， 如大洋型灰岩中出现 具有幔源特征玄武岩布丁或窗口 很可能是“ 大洋台 地” ， 并且在其中可出现礁灰岩 类似于现代在太平 洋中由地幔柱形成的一系列大洋岛弧的情况 。 2 ． 1 ． 3 地球化学依据实际上与岩石学方面的依 据相一致， 但更加具体也更加复杂， 如在岩石化学特 征上体现为富含下地幔甚至地核来源的物质成分， 高 T i 、 高 N b含量是现代地幔柱的常见特征 王登 红， 1 9 9 8 。最近， 陕西地质调查院在青藏高原的工 作中通过地球化学投点识别出了地幔柱， 夏林圻等 也利用地球化学特点认为东天山存在石炭纪的超级 地幔柱e ， 但对这些岩石本身的时空分布特点还了 解不够， 如空间分布面积、 玄武岩的厚度、 层数， 是否 ● 见李建康等． 本辑， 5 0 9 -5 1 4 ． ●夏林圻等． 2 0 0 3 ． 天山石炭纪碰撞后裂谷火山作用及其地质意义． 青藏高原及邻区地质与资源环境学术讨论会文集， 2 维普资讯 第 5期 王登红等 地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义 4 9 1 存在随时间变化而先后喷发或侵位的“ 轨迹” 等等。 应该说， 不同地质历史时期界线附近的大规模 火成岩属于地幔柱成因的可能性比较大， 如古生代 与中生代之间的峨眉地幔柱与西伯利亚地幔柱， 中 生代与新生代之间的德干地幔柱、 大西洋中的冰岛、 亚速尔、 佛得角、 亚森松、 特林纳得、 特里斯坦等一系 列地幔柱。当然， 上述标志性的地质、 环境及地球化 学依据常常不是同时出现的， 因此还需要具体问题 具体分析。地幔柱研究较之板块构造更加先进的表 现之一， 就是没有固定的框框 如威尔逊旋回和大量 的地球化学图解 可以套， 而是更加强调具体问题具 体分析。 2 ． 2 充分认识地球演化的不可逆性和复杂性 太古代的地壳和地幔与现代的地壳和地幔无论 在物质成分、 地球物理状态和地球化学特征上都存 在显著的区别， 因此， 在应用地球化学图解时要充分 意识到这一点。另外， 近、 现代的或者 2 5 0 Ma 以来 的地幔柱形成的地质体一般来说保存较好， 但古生 代以前尤其是元古代以前的地幔柱产物由于后期地 壳的演化 如地幔流体的交代和变质作用等后期事 件的叠加、 改造 而变得面目全非， 在识别时难度很 大。以金红石矿床为例， 地幔柱成因的火成岩普遍 高 T i ， T i 又是通常认为比较稳定的元素， 因此， 不妨 设想金红石矿床的形成与地幔柱有关。中国中部大 别一 苏鲁超高压变质带从秦岭到东海普遍存在金红 石的成矿作用， 形成了一个金红石矿床的成矿带， 包 括江苏东海的毛北、 安徽的潜山、 湖北的大阜山、 山 东的莱西、 河南的红显边以及河南、 陕西交界处的八 庙一 青山等大中型金红石矿床。关于这些矿床的成 矿时代目 前还存在不同的认识， 但普遍认为与超高 压变质作用有关， 而且被变质的原岩主要是高钛的 玄武岩， 这种高钛的玄武岩形成于什么时代具有 什么样的构造意义， 对于华南、 华北两大板块的演化 有什么样的指示意义这是值得很好研究的一个科 学问题 。 3 地幔柱的分类与第 3 类热点 3 ． 1 分类与实践 Wi l S o n 1 9 7 3 最早将热点分为 5类 ①位于南 大西洋中脊和东太平洋隆起或其附近的热点； ②洋 中脊其他部位的热点； ③与裂谷带有关的年轻热点； ④可能固定于海底的年轻热点； ⑤已被掩盖的老热 点。显然， 这种分类并没有揭示地幔柱的源区特征 或深度 ， 也没有揭示地幔柱的演化特点 阶段性 。 1 9 9 8 年， 王登红提出按照 3种不同思路来分类， 即 按起源深度、 演化阶段和产出定位环境分， 并且指 出， 在研究的开始阶段， 可以根据产出环境的不同将 热点分为产于大陆上的热点和产于海洋中的热点两 大类， 理论上还应分出产于海陆过渡部位的热点； 在 研究的深化阶段， 可以分出起源于核幔边界的深源 地幔柱和起源于壳幔边界的浅源地幔柱， 还可以根 据地幔柱本身的演化规律区分出初始阶段的地幔 柱、 上升阶段的地幔柱、 作用于地壳的地幔柱及衰退 阶段的地幔柱。不同演化阶段的地幔柱具有不同的 表现特征 王登红， 2 0 0 1 。 芮行健在 塔里木地块矿产资源 中指出 “ 王登 红 1 9 9 8 提出按产出环境、 按起源深度和按演化阶 段的 3 种分类， 特别是按产出环境分类中， 产于大陆 地壳的热点及产于大洋地壳的热点具有明显的实用 价值” 。实际上， 第 3类热点 即产于洋壳与陆壳过 渡环境中的热点 也许更为重要， 但也是更复杂而且 更加难以识别的。 3 ． 2 第 3类热点产于洋陆过渡环境中的地幔 柱 第 3 类热点是指最终定位于洋、 陆过渡带的地 幔柱在地表的表现， 由于既受到洋壳的影响又受到 陆壳的影响， 因而具有比较复杂的表现形式， 其特征 包括 ①实质上是地幔柱作用于正在俯冲的洋壳、 地 幔楔及相邻地壳的产物； ②在地表可能表现为造山 带而不是岛链、 也不一定是大规模喷发的火成岩省； ③在地球物理特征上将显示多层圈的岩石圈结构和 扰动的热流状态； ④在地球化学特征上将表现为复 杂的多源区特点， 既有洋壳的成分， 也有陆壳的成 分， 还有下地幔的成分； ⑤在地质演化历史上可能表 现为先是地壳的增厚与造山， 然后是地壳的减薄与 夷平化和盆地的形成， 乃自于形成裂谷和海盆。中 生代以来的加勒比海- 力 Ⅱ 拉帕戈斯地幔柱是一个已 经转化成海的典型实例 A b r a t is 等， 2 0 0 1 ， 北美在 拉拉米造山运动之后可能受到地幔柱的影响。北美 阿拉斯加和不列颠哥伦比亚的Wr a n g e ll ia 地体3 ～6 k m厚的玄武岩是在不到 5 X 1 0 a 的短时期内形成 的， 也属于地幔柱产物 P d c h a r d s 等， 1 9 9 1 。西南太 平洋 I z u B o n i n Ma r i a n a弧前广泛分布的始新世博 宁岩也可能是地幔柱作用于西太平洋板块俯冲带的 产物， 但这种解释不一定适合于汤加弧和太古代的 博宁岩 Ma c p h e r s o n 等， 2 0 0 1 。 3 ． 3 埃达克岩及其与斑岩铜矿的问题 近年来提出埃达克岩与斑岩铜矿关系密切， 但 埃达克岩的原产地阿留申群岛及其他许多产地 的埃达克岩本身并未见斑岩铜矿。因此， 埃达克岩 维普资讯 4 9 2 地球学报 2 0 0 4年 与斑岩铜矿具有什么样的成因联系， 可能是一个复 杂的问题。从埃达克岩的时空分布看， 有些埃达克 岩分布在地幔柱作用影响的地区， 如北美的 S t ． H e le n s 和墨西哥 B a i a C a l i f o r n ia 本身就位于地幔柱地 区， 加勒比和南美的许多埃达克岩分布区也离加拉 帕戈斯和 S a n F e l ix 地幔柱很近， 而俯冲于巴布亚新 几内亚和菲律宾等群岛之下的洋壳中本身就含有稍 早些时候加罗林和翁通爪洼地幔柱形成的玄武岩及 其他岩石成分。考虑到地幔柱成因的玄武岩常常高 S r 并富集轻稀土， 按照 S a u n d e r s 等 1 9 8 4 和 S u n 1 9 8 0 的资料， 正常洋 中脊 MO R B和地幔柱成因 O I B的 S r 含量分别为 1 3 6 1 0 和 8 0 0 1 0 一， 而 Y含量为3 5 1 0 和3 0 1 0 一， 因此， 不妨设想， 埃 达克岩很可能是地幔柱在穿透 并可能交代 了俯冲 的洋壳之后再 交代地壳的产物。对于前寒武纪 T T G中记录的埃达克岩的特征， 也可能是地幔柱物 质再次重熔的产物。例如， 北美前寒武纪角闪石花 岗岩的S r ／ Y等于 1 O 0 K is v a r s a n y i ， 1 9 8 0 ， 更接近于 O I B的S r ／ Y比值。埃达克岩被认为形成于板块俯 冲带非常热的条件下， 那里年青的洋壳以比较慢的 速度俯 冲 K a y等， 1 9 9 3 ； P e a c o c k等， 1 9 9 4 ； Y o g o d z in s k i 等， 1 9 9 5 。这样的条件正好是地幔柱可以 提供的， 即作用于板块俯冲带的地幔柱不但可以提 供大量的热源导致俯冲的洋壳发生重熔， 而且可以 阻挡板块的俯冲或者降低俯冲速度， 甚至可以“ 吃 掉” 一部分俯冲的洋壳。 4 研究峨眉地幔柱对于地质找矿的意 义 4 ． 1 地幔柱对于成矿作用的可能制约 地幔柱对于成矿作用的影响是个复杂的问题 ， 但肯定是存在的， 具体表现在 5 个方面 ①地幔柱直 接提供成矿物质， 并且成矿物质聚集、 形成工业矿体 的过程是在地幔柱 自身的演化过程中完成的， 如典 型的南非布什维尔德式的铬铁矿一 铂族元素一 铜镍成 矿系列 王登红等， 2 0 0 2 a ； ②地幔柱提供成矿物质， 但成矿物质的聚集是在地幔柱火山岩喷发之后或侵 入岩定位之后， 由各种性质的流体作用完成的， 即受 到表壳环境的影响， 如玄武岩型自然铜矿床； ③地幔 柱作用下地壳表层环境发生巨大变化而导致的成矿 作用， 包括生物的大规模灭绝导致有机能源矿藏的 形成 王登红， 1 9 9 8 ； ④地幔柱影响下导致原有的矿 床发生改造、 重新成矿或促进围岩中流体的活动并 萃取围岩 包括火成岩 中的成矿物质； ⑤地幔柱具 有破坏作用， 即导致早先形成的各类矿床被破坏。 4 ． 2 峨眉山玄武岩的钛含量与攀枝花式的超大型 钒钛磁铁矿 近年来张招崇O 和徐义刚。 等分别提出峨眉山 玄武岩存在高钛和低钛两种类型， 并且指出这种区 别可能对于成矿作用具有控制意义。但是， 笔者根 据张云湘等 1 9 8 8 { 攀西裂谷 一书中提供的6 6 8 个 二叠纪峨眉山玄武岩的岩石化学分析资料进行统 计， 却未能区分出高钛和低钛两种类型 图 1 ， 但不 同地区有明显的区别， 如东岩区玄武岩 T i O ， 含量普 遍大于 3 ％， 而西岩区多数小于 3 ％， 中岩区则从小 于 1 ％到大于 4 ％均存在。另外， 西岩区玄武岩含钛 偏低， 以攀枝花钒钛磁铁矿为代表的钛矿床却产于 中西部， 云南西北部保山板桥、 禄劝洒普山、 富民大 营、 武定近城等地的大中型钛铁矿砂矿实际上也是 峨眉山玄武岩风化的产物。因此， 峨眉山玄武岩具 有东区高钛， 西区低钛， 而中部成分变化较大的特 点， 玄武岩是否高钛与钒钛磁铁矿及钛铁矿等的大 规模成矿作用之间尚未找到必然的联系， 在低钛玄 武岩分布区也存在钛的大规模矿化。 4 ． 3 峨眉地幔柱与西伯利亚地幔柱的对比与找矿 潜力 西伯利亚的二叠纪玄武岩与峨眉山玄武岩时代 几乎相同， 都是在 2 5 0 Ma 前后喷发的大规模溢流 玄武岩 如云南白马寨含铂族元素铜镍硫化物矿床 形成于 2 4 9 Ma ； 王登红等， 2 0 0 3 ， 在成因上都认为 与地幔柱有关。那么， 这二者之间在成矿作用方面 有什么可比性尤其是在诺里尔斯克地区已经找到 了特大型的C u N i P G E矿床， 而峨眉山玄武岩分布 区虽然也存在同时代的 C u N i P G E矿床和矿点， 但 规模偏小。原因何在从含矿性的角度看， 西伯利 亚地台诺力尔斯克的玄武岩 P t 含量范围在 0 ～ 1 5 1 0 _ 。 。 ， 不计小于0 ． 5 1 0 的 3 6个样品平均 为9 ． 8 1 0 图2 ； 中国峨眉地幔柱玄武岩在四川 丹巴杨柳坪外围的 P t 含量为 9 ． 6 ～1 3 ． 6 1 0 _ 。。 ， 3 个样品平均为 1 1 ． 6 7 1 0 王登红等， 2 0 0 2 b ； 峨 眉山清音阁电站玄武岩 P t 含量为 5 ． 6 ～1 0 ． 4 X 1 0 _ 。。 ， 1 4 个样品平均为 7 ． 7 1 X 1 0 - ； 中国新生代 玄武岩及其中幔源包体的 P t 含量变化于 0 ． 1 ～ o张招崇． 2 0 0 2 ． 峨眉山大火成岩省中发现特殊类型的二叠纪苦橄质熔岩． 大规模成矿作用与大型矿集区预测项目简报 2 6 期 o徐义刚等． 2 0 0 3 ． 峨眉山大火成岩省与地幔柱构造． 峨眉地幔柱与资源环境效应学术论文集． 6 9 ． o 四川省地质矿产勘查局． 2 0 0 3 ． 峨眉山清音电站玄武岩考察剖面简介． 1 ～4 ． 维普资讯 第 5 期 王登红等 地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义 4 9 3 1 6 ． 8 1 0 _ 。。 ， 2 4个样品平均为 4 ． 3 5 1 0 9 0 0由 此初步可见， 玄武岩本身携带的铂族元素高低与否 多与指导找矿具有指示意义， 在铂族元素含量高的 玄武岩分布地区更有利于找矿。杨柳坪和诺里尔斯 克地区之所以成矿， 与那里存在高铂族元素含量的 玄武岩有关。但是， 是否成矿还取决于许多因素。 0 图 1 二叠纪峨眉山玄武岩的T iO z P 2 0 5 地球化学图解 F i g ． 1 Ti O z P 2 0 5 d i a g r a m o f t h e P e r mi a n E me i s h a n b a s alt s 原始数据据张云湘等， 1 9 8 8 。图上各点代表各地采样 地区不同类型岩石的平均值， 实际样品数为 6 6 8个 1 ． 其他地区； 2 - 西岩区； 3 一 中岩区； 4 ． 东岩区； 5 一 杨柳坪 O r i g i n a l d a t a f r o m Z h n g Yu n x i a n g a n d L u o Ya o n an ． 1 9 8 8 ． Di ff e r e n t d o t r e f t e r s t o t h e a v e r a g e v a l u e s o f d i f f e r e n t r o c k - t y p e s f r o m dif f e r e n t o 3 “ e a ． T h e t o t a l n u mb e r o f s a mp l es i s 6 6 8 ； 1 - o t h e r a r e a ； 2 - W est e rn r e g io n o f E me i s h a n C F B p r o v i n c e ； 3 - mid d l e r e g io n o f E me i s h an C F B p rovi n c e ； 4 Ea s t e r n r egi o n o f E me is h a n C F H p r o vin c e ； 5 Ya n g l l u p i n g 图 2 西伯利亚诺里尔斯克地区玄武岩的 N i P t 图解 原始数据据 Wo o d e n 等， 1 9 9 3 F i g ． 2 Ni Pt d i a g r a m o f t h e b a s alt s i n No r i l s k， S i b e r i a o ri g i n a l d a t a f r o m Wo o d e n e t a 1 ． ， 1 9 9 3 在含矿性方面， 诺里尔斯克地区的玄武岩当 N i 含量小于2 0 0 1 0 - 6 时， P t 与 N i 的含量呈现明显的 正相关性， 但当 N i 含量大于 2 5 0 1 0 - 6 时， 随着 N i 含量的增加 P t 的含量几乎稳定在 1 0 ～1 6 1 0 之间而没有同步增长， 这可能是由于 P G E发生了活 化转移所致， 至少表明铂族元素与Ni 不完全是同步 变化的。T i ’ 的含量与 P t 的含量之间也有两种情 。作者待刊资料 况， 一种情况是 T i0 2 与 P t 同步增长， 此时 T i0 2 主 要变化于 1 ％～1 ． 5 ％， 而 P t 普遍大于 6 1 0 ； 另 一 种情况是 T i0 2 变化很大， 而 P t 含量普遍小于6 1 0 - 9 0也就是说， T i0 2 含量高者不一定意味着 P G E 的富集。四川杨柳坪矿区外围铜炉房一带的玄武岩 也有 类似情 况， 中部层位 玄武 岩 T i0 2含量 为 2 ． 4 3 ％， P G E为 3 1 ． 7 6 1 0 ； 上部和下部层位T i0 2 为 1 ． 8 8 ％和 1 ． 6 1 ％， P G E为 1 8 ． 2 61 0 和 1 9 ． 1 3 1 0 王登红等， 2 0 0 3 ， 显示 P G E含量与 T iO 2 之间存在正相关性。从图 2 可见， 诺里尔斯克 地区有 1 ／ 3的玄武岩样品 P t 的含量低于 0 ． 5 1 0 ～， 主要分布在玄武岩层位的下部 ； 另外有相当 一 部分样品P t 与 N i 之间没有相关性 即 P t 的含量 在 N i 的含量不升高的情况下也可以很高， 独立于岩 浆结晶分异作用 。这对于在中国峨眉山玄武岩分 布地区寻找铂族元素矿床时具有参考意义， 需要查 明铂族元素富集和亏损的原因， 这样才能最终找到 铂族元素的矿体。 5 结论 通过对地幔柱的研究， 人们对于地球深部过程 及其对于地表环境和地壳演化的规律有了更加深入 的认识。如果说板块构造是一种活动论的观点， 也 只是强调了地壳表层的活动性； 地幔柱则不但强调 了地壳的活动性， 而且强调了地幔的活动性， 并且将 地核、 地幔与地壳之间的联系更加紧密地结合起来 了。这种大地质学的观点无疑将对成矿学的研究产 生深刻的影响， 包括内生矿床与外生矿床的分类将 被打破、 有机成因成矿与无机成因矿床之间的联系 将进一步确立 ， 而成矿学与其他学科之间的联系也 将更加紧密。考虑到成矿物质既有地表的， 也有地 内的， 而地表物质既可以在地表成矿也可以在地内 成矿， 地内物质同样可以在地内成矿也可以在地表 成矿， 从而构成内生内成 如铜镍硫化物矿床、 钒钛 磁铁矿床等典型岩浆矿床 、 内生外成 如火山成因 块状硫化物铜矿、 黑矿 、 外生内成 如沉积变质矿 床， 斑岩铜矿可能也属此类 、 外生外成 如典型沉积 矿床 等丰富多彩的成矿现象。实际上要严格区分 这几大类矿床是困难的， 也并非绝对科学。因此， 提 出这种新的矿床分类体制的意义不在于分类本身， 而在于给人以一种新的思路去理解矿床的形成和演 化。中国西南部二叠纪峨眉山玄武岩分布广泛， 出 露面积在 2 0 1 0 k m 2 以上， 与之相关的矿产资源 维普资讯 4 9 4 地球学报 2 0 0 4年 除了钒钛磁铁矿等大型一 超大型矿床之外， 铜镍硫化 物和铂族元素矿床具有较大的找矿潜力， 但 目前工 作程度不够， 更需要新的科学思路来找矿。由此可 以得到几点初步的结论 ①在受到峨眉地幔柱影响 的地区具有很大的找矿潜力； ②玄武岩的含矿性 目 前研究不够， 低钛地区也可以出现钒钛磁铁矿， 而高 铂族元素地区具有较好的找矿潜力但铂族元素的富 集还需要其他成矿条件的配合； ③峨眉山玄武岩有 一 部分属于陆相喷发， 一部分属于海相喷发， 因而实 质上属于第三类地幔柱， 尽管是否存在古俯冲板块 还需要研究， 但无疑对古环境的影响是深远的， 而古 环境的变化对成矿作用有何意义还没有具体的研 究。总之， 对峨眉地幔柱的研究将对我国西南地区 的地质学研究与地质找矿工作带来新的发展契机。 致谢感谢牛树银教授等的审阅。 参 考 文 献 李春昱， 郭令智， 朱夏等． 1 9 8 6 ． 板块构造基本问题． 北京 地震出版 社． 牛树银， 李红阳， 孙爱群等． 2 0 0 2 ． 幔枝构造理论与找矿实践． 北京 地震出版社． 芮行健， 贺菊瑞， 郭坤一等．2 0 0 2 ． 塔里木地块矿产资源． 北京 地质 出版社． 王登红． 1 9 9 9 ． 地幔柱的识别及其在大规模成矿作用研究中应注意 的问题． 地球学报， 增刊 4 2 6 --4 3 2 ． 王登红． 1 9 9 8 ． 地幔柱及其成矿作用． 北京 地震出版社． 王登红， 刘凤山， 楚萤石等． 2 0 0 2 b ．四川杨柳坪热液型铂族元素矿 石的发现及其意义． 地质通报， 2 1 3 1 5 8 ～1 6 2 ． 王登红， 应汉龙， 骆耀南等． 2 0 0 2 a ． 试论与布什维尔德杂岩体有关的 铂族元素一 铬铁矿矿床成矿系列及其对中国西南部的意义． 地 质与资源， 1 1 4 3 4 3 --3 5 9 ． 王登红。 李志伟， 罗君烈等． 2 0 0 3 ．云南铂族元素找矿基础问题． 云 南地质， 2 2 3 2 5 0 --2 5 9 ． 王润民． 1 9 8 8 ． 内生成矿作用成矿区及矿床系列． 重庆 重庆大学 出版社 ． 张云湘， 骆耀南等． 1 9 8 8 ． 攀西裂谷． 北京 地质出版社． A n d e r s o n D L．1 9 7 5 ．C h e mi c a l p l u me s i n t h e ma n d e ．Ge o 1 ． S o c ． A m ．