地幔柱／热点成矿作用与秦岭造山带金属成矿.pdf

其他有关研究 矿物岩石地球化学通报 B u ll e ti n 0 f M i n e r a l o g y ， P e t r o l o g y a n d G e 0 d l 卸 V d． 1 9 N o ． 4 。 2 0 O O O c t ． 地幔柱／ 热点成矿作用与秦岭造山带金属成矿 刘方杰 ， - ， 方维萱2 ， 郭 健3 1 ．西北有色地质勘查局7 1 7 总队， 陕西宝鸡， 7 2 1 0 0 ； 2 ．中国科学院地球化学研究所矿床地球化学开放实验室， 贵州贵阳 5 5 0 0 0 2 ； 3 ．西北色地质研究所， 陕西西安， 7 1 0 0 5 4 ； 4 ．西北大学地质学系， 陕西西安， 7 1 0 0 6 9 关键词 地幔柱； 地幔热点； 秦岭造山带； 成矿作用 中图分类号 P 6 1 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 ． 2 8 0 2 2 0 0 0 o 4 ． O 4 3 l 一 0 2 热点及地幔柱的研究是当今地质科学的前沿之 一 L 卜 6l 。最近十几年来。 地幔柱理论逐渐发展完善 而成为可与板块构造理论相媲美的地质理论。 地幔柱理论在成矿学中的应用使对矿质来源的 研究与地球的演化联系起来 ， 而不再是简单地识别 地壳来源或地幔来源。地幔柱的“ 活动” 范围已深入 到了地幔， 甚至核幔边界。成矿流体的来源并不与 成矿物质来源完全对应， 在很多情况下成矿元素是 半路“ 搭载” 到流体系统中， 因而形成立体多层次复 合成矿结构。 1 地幔柱成矿机制 现代海底喷气活动带来大量的成矿物质， 这已 是众所周知的。热点火山喷气活动同样伴随着成矿 元素的富集。O I B型玄武岩一般不直接成矿， 但某 些成矿元素 常被认为是地壳上才能富集成矿 的高 含量又给人以新启示， 如铌、 铜等在 O I B型玄武岩中 也有较高的富集， 这表明地幔物质可能参与成矿。 地幔柱除 自身物质分异成矿外， 重要的成矿方 式是地幔柱在上侵过程中从地核幔边界、 地幔、 地壳 中萃取了大量成矿物质， 携带到地壳浅部成矿， 这对 成矿作用来说更为重要。 地幔流体对于成矿的重要意义， 已为现代地质 科学研究的新成果证实， 一些重要矿床， 尤其是超大 型矿床在成因上可能与地幔流体关系密切。 地幔流体主要以两种方式形成， 一种是由地核 收稿日期 2 0 0 0 - 0 5 - 3 0收到。 0 7 - 2 5 改回 第一作者简介 刘方杰 ， 1 9 甜一 ， 男 ， 在读硕士生， 岩石学专业 及下地幔脱气作用形成， 另一种为洋壳俯冲带人大 量富含挥发挥的物质再循环形成。地幔流体在成矿 作用中所起的重要作用主要有以下 3 种方式 ①地 幔流体交代地幔岩石， 促使某些稀土元素富集； ②地 幔流体溶解地幔物质形成含矿溶液， 迁移到浅部成 矿； ③地幔流体交代地壳物质， 活化地壳中的成矿元 素。 导致地壳物质成矿。 2 地幔柱的演化对成矿的 控制及矿化类型 地幔柱／ 热点在不同演化阶段， 相关的成矿作用 各不相同。当其头部的物质和能量刚到达地壳表层 时， 巨大的能量可能首先引起地壳的重熔， 生成S型 花岗岩。变质作用也可以视为地幔柱引发的一系列 地质作用之一， 并可能是地壳重熔、 生成岩浆的前 奏。此时形成的矿床在形式上可能跟变质岩或花岗 岩等侵入有关， 具有较大的面状或点状分布 而不是 线状 ， 引起这一系列变化的深层原因是深部正在上 升的地幔柱。金矿集中区都产于形成时代相近 基 性当可能稍晚 而起源截然不同的基性和酸性火成 岩。 同时碱性岩亦发育。与金矿有关的蚀变以碱交 代为特征。 地幔柱上升进一步发展， 很可能使老地台的活 化。 也可能使地壳减薄以致出现裂谷作用。伴随着 裂谷的生成， 往往是幔源物质的大规模喷发。许多 大型、 特大型铜矿都产生于与热点有关的裂谷环境 中， 如德国古生代的曼斯菲尔德铜矿。 维普资讯 4 3 2 刘方杰等／ 地幔柱／ 热点成矿作用与秦岭造山带金属成矿 地幔柱尾部熔体喷出的， 岩石更偏基性 ， 如科马 提岩和层状辉长岩。其成矿作用相对微弱， 但可能 对早先形成的矿床起破坏作用； 也可以将一些地壳 深部或地幔深部就已经形成的矿床带到地表， 如层 状岩体中的钒钛磁铁矿和铜镍硫化物矿床。 随着地幔柱的不断上升， 热点的环境也不断变 化， 如温度的升高导致活动元素的再次甚至多次运 移， 并围绕某一地质中心呈现区域性矿化分带。如 果成矿流体受到侵入中心或热点中心的高温驱动。 则铅锌矿围绕该中心呈环带状分布。 汞“ 环” 将分布 得更远。金银也有类似情况， 银只能在较低温度环 境下才能稳定下来； 强烈金矿化带发育在碱性岩部 位， 很可能是热点活动的中心， 其下尚有基性岩浆等 待喷发。据研究【 2 J ， 地幔的活动沟通了深部成矿物 质来源， 金、 银等成矿元素随地幔柱多级演化以气态 一气、 液混合相向上运移， 在地幔热柱演化的三级单 元幔枝构造有利部位聚集成矿。 3 地幔柱与秦岭造山带多金属成矿 秦岭造山带是世界著名的成矿带， 但是否存在 地幔柱构造和热点构造的遗迹， 它的成矿作用是否 与地幔柱／ 热点活动有关， 尚有待解决的新课题。 与秦岭成矿有关的地幔柱热点可能有 1 是与 佛坪穹隆隆升的地幔柱活动； 2 是与勉略打开有关 的地幔柱热点活动。后者与成矿的意义尤为重要。 勉略带保存完好的众多 一 C超铁镁质岩和与 地幔柱尾部上升至地表成矿煎茶岭铜 一 镍 一 金硫化 物矿床可能是勉略洋地幔柱活动的直接证据【 7 l。 以前秦岭微板块原属于扬子板块的北部被动陆缘， 勉略洋地幔柱上升接近地表时， 首先表现为强烈的 热异常活动和区域性的伸展背景， 形成了诸如凤太、 柞山、 西成等热水沉积盆地。在地幔上侵的过程中， 沿途从前泥盆纪地层中萃取大量的成矿物质， 当富 含矿质和挥发分的地幔柱前锋达到地表时， 以海底 热水喷流的形式或海底喷气的形式、 在盆地中填充 了热水沉积型、 以铅锌为主的多金属热水沉积矿石 建造和层状碱性钠长岩一钠长石碳酸岩【 8 J 。这是秦 岭造山带成矿的重要时期。当地幔柱头部到达地表 时， 由于板块由南向北的水平运动， 导致在留坝一带 的酸性一 中基岩的侵入岩； 缺乏大量的玄武岩溢流。 这一阶段的成矿作用较弱， 除星散状铜矿化外， 基本 上未发生大的成矿作用。随着地幔柱尾部的侵入。 在勉略地区形成大量的超基性岩发育成与地幔柱尾 一． 部有关的铜一 镍一 金硫化物化成矿 如煎秦岭镍矿 。 最终导致勉略洋的打开和总体上形成秦岭成矿带， 从北到南形成铅锌一铜一铁一 铜一 镍硫化物矿床分带 及矿石建造分带特点。 4 佛坪穹隆地幔柱活动与成矿作用 佛坪穹隆地幔柱活动的直接证据是、 其周边的 酸性侵入岩包围中心的基性岩。 穹隆东西两侧普遍 发育的基性岩脉和煌斑岩脉等【 7 1 。同时形成秦岭成 矿带以佛坪为中心的环带状分带特征， 以穹隆为中 心， 即内圈成矿带以金为主， 如双王、 八卦庙、 马鞍 桥、 二台子等金矿及丁一马汞锑矿带， 中环带以铁、 银、 铜为主， 如老铁厂、 大西沟、 银硐子等矿床， 外环 带为铅锌、 汞、 锑如 八方山、 铅硐山、 银母寺等铅锌 矿 。秦岭铅锌多金属成矿带的铅 同位素研究表 明【 6 J ， 在铅同位素地球化学上表现为以造山带铅源 为主体的多源铅， 铅同位素年龄 D o e法 具有多组 年龄值。成矿年龄 自西向东有逐渐变老的趋势， 这 很可能与佛坪地幔柱／ 热点活动和板块运动的壳幔 耦合作用有关。 上述地幔柱或热点活动的时空演化及相互之间 的关系， 是今后基础地质科学研究的新课题， 其对秦 岭成矿化用的贡献是肯定的。秦岭成矿作用很可能 是以其中之一地幔柱／ 热点构造活动为主作用的结 果， 也可能是它们共同作用的结果。 参考文献 1 侯增谦、 李红阳 ． 试论幔柱构造与成矿系统[ J ] ． 矿床地质， 1 9 9 8 ． 1 2 2 9 7 1 1 3 ． 2 孙 爱群， 牛树银 ． 地幔热柱成矿作用研究进展[ J ] ． 地质科技情 报， 1 9 9 7 ， 1 6 1 6 8 7 1 ． 3 李红阳， 侯增谦 ． 初论地幔柱构造成矿体系[ J ] ． 矿床地质， 1 9 9 8 ， 1 7 3 2 4 7 2 5 5 ． 4 王登红 ． 地幔柱与热点的成矿作用[ J ] ． 地球学报， 1 9 9 6 ， 1 7 4 3 9 3 4 0 0 ． 5 王登红 ． 试 论热柱． 热点体系与成矿系列的关系[ J ] ， 矿物岩石地 球化学通报． 1 9 9 6 。 1 5 7 5 8 ． 6 方维萱， 卢纪英。 张国伟 ． 南秦岭及邻区大陆动力成矿系统特征 与找矿方向[ J ] ． 西北地质科学 ． 1 9 9 9 ， 2 0 2 l l 6 ． 7 刘方杰， 郭健 ． 地幔柱成矿作用对 新成矿理论的 综述[ J ] ． 西 北有色金属矿产地质 ． 2 0 0 0 待刊 ． 8 方维萱， 张国伟． 胡瑞忠． 等 ． 陕西二台子铜金矿床钠长石碳酸 角砾 岩特征及形成构造背景分析[ J ] ． 岩石学报． 2 0 O O ． 1 6 3 ； 3 9 2 4 0 0 ． 维普资讯