地质通报  2023, Vol. 42 Issue (4): 510-519  
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张宝林, 吕古贤, 沈晓丽, 汤贺军, 张壮. 中国东部中生代晚期岩浆核杂岩隆起-拆离带构造成矿特征与金-多金属矿田勘查[J]. 地质通报, 2023, 42(4): 510-519.DOI: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.04.002.
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Zhang B L Lyu G X Shen X L Tang H J Zhang Z. Tectonic metallogenic characteristics of Late Mesozoic magmatic core complex uplift-detachment zone in eastern China and prospecting for gold-polymetallic ore fields[J]. Geological Bulletin of China, 2023, 42(4): 510-519. DOI: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.04.002.
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基金项目

内蒙古自治区地质勘查基金管理中心项目《内蒙古自治区赤峰市柴胡栏子地区典型矿田构造岩相测量与成矿规律研究》(编号: 2019-KY02)、山东黄金矿业(玲珑)有限公司科研项目《玲珑金矿田构造蚀变岩成矿规律和深部预测研究》(编号: LLYY-2019-001)、海南山金矿业有限公司科研项目《海南抱伦金矿构造岩相测量和有效探矿工程部署研究》(编号: HNSJ191017-195)、山东黄金归来庄矿业有限公司科研项目《归来庄金矿构造控矿与构造岩相找矿研究》(编号: GLZZB-20191201)

作者简介

张宝林(1963-), 男, 博士, 研究员, 从事构造物理化学、隐伏矿床定位预测理论和方法研究。E-mail: blzhang@mail.iggcas.ac.cn

文章历史

收稿日期: 2022-07-04
修订日期: 2022-08-28
中国东部中生代晚期岩浆核杂岩隆起-拆离带构造成矿特征与金-多金属矿田勘查
张宝林1,2,3, 吕古贤4, 沈晓丽5, 汤贺军6, 张壮7    
1. 中国科学院地质与地球物理研究所/中国科学院矿产资源研究重点实验室, 北京 100029;
2. 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;
3. 中国科学院大学, 北京 100049;
4. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;
5. 山东科技大学地球科学与工程学院, 山东 青岛 266590;
6. 中国地质科学院, 北京 100037;
7. 赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司, 内蒙古 赤峰 024005
摘要: 中国东部中生代晚期发育伸展构造, 诱发强烈的岩浆活动, 出现大规模成矿事件。本文将伸展构造核部出露中生代晚期岩浆杂岩、边部出露拆离断层作为主要标志, 将多期岩浆侵入形成的变质核杂岩和伸展穹窿均归入中生代晚期岩浆核杂岩隆起-拆离带构造范畴。前者主要形成深源金-多金属矿床, 后者主要形成浅源有色金属矿床。前者主要产于古老变质岩区, 后者主要产于古生代沉积-火山岩区。岩浆上侵的诱因, 主要与晚中生代太平洋板块的俯冲-折返机制有关。结合地球物理资料, 探讨了岩浆核杂岩的深部控制因素。基于"岩浆核杂岩隆起-拆离带"岩浆期后热液成矿模式, 总结了岩浆热液型贵金属、有色金属矿床的分布规律、成矿条件和找矿标志, 提出了中尺度"矿田找矿"的新方向, 在辽南、皖北地区预测了有利的隐伏远景区。
关键词: 中国东部    中生代晚期    岩浆核杂岩隆起-拆离带    构造控矿    隐伏矿田勘查    
Tectonic metallogenic characteristics of Late Mesozoic magmatic core complex uplift-detachment zone in eastern China and prospecting for gold-polymetallic ore fields
ZHANG Baolin1,2,3, LYU Guxian4, SHEN Xiaoli5, TANG Hejun6, ZHANG Zhuang7    
1. Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics/Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
2. Innovation Academy for Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
4. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China;
5. College of Earth Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, Shandong, China;
6. Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
7. Chifeng Chaihulanzi Gold Mining Co.Ltd., Chifeng 024005, Inner Mongolia, China
Abstract: Extensional structures developed in the Late Mesozoic in eastern China, which induced intense magmatic activity and large-scale metallogenic events.This paper will extend structure of the Late Mesozoic magmatic core complex and edge exposed detachment fault as the main logo, the multiphase magmatic intrusion formed metamorphic core complex and extensional dome are classified as the structural category of Late Mesozoic magmatic core complex uplift-detachment belts.The former mainly forms deep-sourced gold-polymetallic deposits, while the latter mainly forms shallow-sources non-ferrous metal deposits.The former is mainly distributed in the area of ancient metamorphic rocks, while the latter mainly occurred in the area of Paleozoic sedimentary-volcanic rocks.The inducement of magmatic uptrusion is mainly related to the subduction-reentry mechanism of the Pacific plate in Late Mesozoic.Combining with geophysical data, the deep controlling factors of magmatic core complex are discussed.Based on the post-magmatic hydrothermal metallogenic model of magmatic core complex uplift-detachment zone, the distribution, metallogenic conditions and prospecting criteria of magmatic hydrothermal deposits of precious and non-ferrous metals are summarized.A new direction of mesoscale ore field prospecting is proposed, and favorable concealed prospect areas are predicted in southern Liaonan and northern Anhui.
Key words: eastern China    Late Mesozoic    magmatic core complex uplift-detachment zone    tectonic ore-controlling    concealed ore field exploration    

全球经济发展进入了低碳时代,化石能源逐步淡出,新能源产业迅速崛起,金属矿产勘查迎来了新的发展机遇。为了快速增加紧缺矿产的资源储量,保障国家资源战略安全,急需提高矿产预测和勘查的成功率。中国实施十余年的“整装勘查”找矿专项,虽已取得较大的成果(叶天竺等,2014于晓飞等,2020),但也遇到很多难题,特别是在覆盖区和已知矿区的深边部,找什么类型的矿?怎样有效地布置找矿流程?此外,如何开展矿田勘查,也是一个亟待加强的研究领域(吕古贤等,2015)。

对于热液脉状矿床而言,在具备成矿物源的前提下,只有弄清了构造控矿规律,勘查工作才能够有的放矢。多年来,勘查区找矿常被成矿理论和物化探异常牵着走,而缺少有效的构造体系勘查理论和方法的指导,严重制约了找矿效果和技术水平的提高。本文以岩浆核杂岩隆起-拆离带成矿模式为指导,结合中生代晚期构造-岩浆-成矿特征,以及地球物理勘查资料,初步总结岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的分布特征和岩浆热液矿床的分布规律,将中国东部中生代晚期形成的岩浆热液型贵金属、有色金属、稀有稀土金属等矿床归纳为2种构造类型,阐述岩浆核杂岩隆起-拆离带这一区域性构造样式的控矿规律,确定整装勘查区的找矿方向,为开展矿田找矿、找大矿富矿提供理论依据和预测标志。

1 岩浆核杂岩隆起-拆离带构造及成矿特征 1.1 基本概念

岩浆核杂岩(Magmatic Core Complex,简称MCC),是具有复杂成因、多种来源和不同岩浆演化序列的一套岩体组合,聚集并成为一套构造岩相带核部岩石总体(吕古贤等,2017)。陆内构造体系的表现形式是岩浆核杂岩隆起-拆离带凹陷演化模式,由岩浆杂岩体-拆离正断层剪切带-上覆变质岩-中新生代断陷盆地4个单元组成(吕古贤等,2017)。该模式把岩浆隆起和拉分盆地作为同一构造系统演化的产物,把挤压构造岩浆隆起和引张构造热液蚀变划为先后阶段,把区域成矿规律转化为能够直接观测的地质标志,具有重要的理论意义和找矿应用价值。有关岩浆核杂岩-拆离带构造的概念、内涵等内容,不是本文讨论的重点,受篇幅所限,在此不予赘述。

胶东岩浆核杂岩隆起-拆离带定位于中生代晚期的伸展构造环境,其在平面和剖面上均呈现2个要素:①平面上分为3个构造单元,构造的核部是成矿的侏罗纪—白垩纪花岗杂岩体,外围是太古宙胶东群-粉子山群变质岩, 更远处是白垩纪断陷盆地,它们总体呈带状分布在岩浆岩穹窿外围。②剖面上具有典型的三层结构:深部是中生代花岗杂岩,向上是主要发育在变质岩中的拆离断层带,更浅部是胶莱盆地(吕古贤等,2017)。岩浆核杂岩与拆离盆地的这种耦合关系,体现了构造体系阶段性演化的特征,是新华夏构造体系对成岩成矿作用的宏观控制、多级控制(吕古贤等,2011张宝林等,2021a; 2022)。

1.2 岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的形成过程

从构造体系阶段性演化的角度看,岩浆核杂岩隆起-拆离带构造主要形成于压扭环境到张裂环境(吕古贤等,2017),可概括为两大阶段(图 1):①隆起-挤压过程,出现韧性剪切带,岩浆和流体发生分异;②伸展-拆离过程,地壳浅部出现脆性正断层,成矿流体脉动式注入张性断裂带成矿(Wu et al., 2020)。

图 1 岩浆核杂岩隆起-拆离带蚀变成矿模式(据吕古贤等,2017修改) Fig.1 Alteration and mineralization model of uplift-detachment zone of magmatic core complex (Ⅰ~Ⅳ为岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的形成阶段,虚线为中和面的位置。中和面以上为引张和张剪环境、以下为挤压和压剪环境,地表见到伸展条件下的岩浆核杂岩-拆离带构造。从剥蚀-保存情况看,Ⅰ为未遭受剥蚀的变质核杂岩,Ⅱ~Ⅳ为岩浆核杂岩遭受剥蚀的过程)

上述过程表明,形成杂岩体的多期岩浆起源于中—下地壳和上地幔,脆韧性剪切构造形成于中—下地壳,拆离滑脱构造形成于中—上地壳(中和面以上)。由此推断,成矿物质主要来自地壳深部(中—下地壳)和上地幔(壳幔相互作用),岩浆与含矿热液的分离发生在中和面附近,成矿时代与岩浆侵入时代接近或晚于岩浆侵入,金多金属矿床的定位主要受构造物理化学条件的控制(吕古贤等,1993)。

研究结果表明,胶东岩浆核杂岩隆起-拆离带构造是经多期次岩浆侵入活动逐步形成的,构造应力环境也是不断变化的,形成了不同样式的花岗岩构造变形岩相(吕古贤等,1993)。根据岩体的接触关系和同位素年代学资料判断,早期形成“玲珑型”(剪切相)似片麻状黑云母花岗岩,中期形成栾家河型(引张相)中粗粒等粒二长花岗岩,晚期形成郭家岭型(挤压相)似斑状花岗闪长岩,金成矿主要发生在侵入作用后期,形成“焦家-玲珑式”岩浆期后中温热液型金矿(吕古贤等,1993)。

从围岩盖层的保存情况看,地表出露的岩浆核杂岩隆起-拆离带构造可以分为3种构造样式(图 1):①中—下地壳盖层保存完好的变质核杂岩-拆离带构造(如非洲、澳大利亚等太古宙克拉通分布区);②保留部分盖层的岩浆核杂岩-拆离带构造(如胶东、小秦岭等中生代岩浆活动区);③几乎无盖层的岩浆核杂岩-拆离带构造(如华南、辽东等中生代大花岗岩省)。中国大陆东部主要发育后面2种构造样式,它们都是重要的金成矿区(带)。

1.3 岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿模式

长期以来,关于岩浆期后热液成矿作用的认识多来自于地球化学信息,而较少将成矿流体与岩浆核杂岩隆起-拆离带的演化过程联系起来。在研究韧性剪切带型金矿成因时,也多将其归因于造山作用和深部过程,而较少关注其与岩浆核杂岩的关系。在覆盖区找矿工作中,往往依据较大区域或成矿带的物探、化探、遥感异常确定找矿方向,即使发现了矿化信息,仍难以弄清构造控矿规律。

本次研究表明,胶东能够成为世界第三大金矿集中区,主要受控于中生代陆内“岩浆核杂岩”隆起及其边界拆离构造带的演化过程,金矿成因属于“岩浆核杂岩隆起-拆离带热液金矿床”(吕古贤等,2017)。总体看,岩浆核杂岩控制了矿田的分布,拆离带构造控制了矿床的分布。基于此,提出了胶东“玲珑-焦家式”金矿新类型(吕古贤等,1993),指出“玲珑式”石英脉型金矿和“焦家式”蚀变岩型金矿实际上属于同一成矿类型,它们在垂向上和横向上都表现为共生的关系,只是由于控矿构造的规模和性质的差异而表现为不同矿化形式。“玲珑-焦家式”金矿受“入”字形断裂控制(图 2),具体表现为:区域性的挤压剪切断裂蚀变岩带中发育“焦家式”黄铁绢英质蚀变岩型金矿床,矿区次级序的引张剪切断裂裂隙内充填交代形成“玲珑式”石英脉型金矿床(吕古贤等,1993)。

图 2 焦家金矿蚀变岩-石英脉的“入”字形控矿构造剖面(据吕古贤等,1993) Fig.2 The "入-type" ore-controlling structure profile of altered rock-quartz vein in Jiaojia gold deposit 1—胶东群片麻岩;2—片麻状花岗岩;3—花岗闪长岩;4—钾长石化花岗岩;5—强钾化带;6—剪切带;7—黄铁绢英岩带;8—含金石英脉;9—糜棱岩带;10—断裂顶界面

胶东岩浆核杂岩隆起-拆离带蚀变岩金矿床,即玲珑-焦家式金矿,在全球已知金矿床类型中也是独特的,这一新的成矿模式不仅揭示了胶东金矿大规模成矿机理,而且丰富了东部陆内成矿理论,胶东岩浆核杂岩-拆离带构造在中国中新生代复合大陆可能较普遍发育,其形成机理和成矿规律仍需深入研究(邓军等,2005吕古贤等,2017)。玲珑-焦家式金矿新类型及岩浆核杂岩隆起-拆离带成矿模式的提出,为有效开展矿田勘查工作指明了方向。将这一成矿模式推广到胶东以外的区域,能够取得新的认识和应用效果。

2 中国东部岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿规律

中生代晚期,中国东部总体上处于伸展构造环境,地壳物质发生大规模的横向和垂向迁移,出现大量的岩浆穹窿构造和地堑-半地堑盆地,形成了种类多样的金属矿产(陈国达,1956华仁民等,1999毛景文等,2005林伟等,2019)。研究表明,大量的贵金属、有色金属和战略性关键矿产资源与花岗岩特别是高分异花岗岩的关系极密切(蒋少涌等,2015吴福元等,2017),急需研究浅部响应的构造样式及相关成控矿规律,建立找矿预测标志。

2.1 中国东部岩浆核杂岩-拆离带构造的时空分布

中生代晚期的岩浆岩主要分布在东经105°以东的华北地块、中亚造山带东段、秦岭-大别造山带东段、华南(华夏)地块等地区(图 3)。从地质力学构造体系分布及其演化的角度看,中国东部属于新华夏构造体系影响的区域,中生代晚期的构造运动(主要是燕山运动)代表的是演化到中晚阶段的新华夏构造体系(启动于中生代早期),压扭和引张构造形迹并存,不同方向的结构面得到很好的保存(吕古贤等,2011),地表所见最多的是新华夏晚期伸展阶段的产物,各类构造形迹呈“米”字形展布特征(张宝林等, 2021b, c),而更早期(挤压共轭、走滑)的构造作用产物则保留较少。

图 3 中国东部晚中生代典型岩浆核杂岩隆起-拆离带构造分布示意图(据牛树银等,1997夏增明等,2016林伟等,2019修改) Fig.3 Structural distribution diagram of uplift and detachment zone of typical magmatic core complex in Late Mesozoic in eastern China

区域伸展环境下产生了多种构造-岩浆组合样式,如岩浆核杂岩(吕古贤等,2016)、变质核杂岩(Davis等,2002张进江等,2019Li et al., 2020)、岩浆穹窿和伸展穹窿(林伟等,2019)、背斜构造、韧性剪切带等,其中,最能代表“岩浆核杂岩隆起-拆离带”构造特征的,主要是华北克拉通内部及其周边出现的变质核杂岩(图 3),它们是“地台活化”、“地洼构造”或“克拉通破坏”的重要表现形式。而在华南地区,由于活化强度高,古老变质岩地壳遭熔蚀改造殆尽,出现大花岗岩省,导致“岩浆核杂岩隆起-拆离带”构造的主体遭受强烈剥蚀,保存较少。

从围岩特征看,岩浆核杂岩与围岩构成的地质建造可分为两大类:多期复式岩体+老变质岩和多期复式岩体+沉积-火山岩。华北克拉通周边和内部岩浆核杂岩的发育时间为145~60 Ma,峰期为125±5 Ma(万天丰,1996刘俊来等,20022011)。

关于中国大陆东部晚中生代岩浆侵入及其伸展拆离构造的活动时限,前人统计分析了173个岩浆锆石U-Pb年龄和127个单矿物40Ar/39Ar年龄, 获得的年龄统计直方图与正态分布曲线显示新、老2个年龄峰期(图 4),其中较老的锆石U-Pb年龄(140~125 Ma)解释为岩浆侵入即区域拆离构造的初始形成年龄, 而较年轻的40Ar/39Ar年龄(125~110 Ma)代表拆离构造后期向地表浅层快速隆升剥蚀的年龄(杨谦等,2019)。该时间与中国东部晚中生代大规模岩浆活动(Wu et al., 2005)及成矿作用(毛景文等,2005)阶段非常吻合。

图 4 中国东部区域伸展拆离构造活动时间统计直方图与正态分布图(据杨谦等,2019修改) Fig.4 A histogram and normal distribution diagram of active ages of regional extensional detachment structures in eastern China
2.2 深部构造对岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的控制

晚中生代伸展环境下形成的岩浆核杂岩隆起-拆离带构造,表现为同构造期的隆起和盆地凹陷组合,反映了地壳物质迁移受到垂向和水平运动的联合作用,是地壳内的“调整构造”(燕守勋等,1997)。而上地幔软流圈的隆起是导致地壳物质发生垂向和侧向迁移,控制伸展构造发育和矿带(田)分布的深层次原因。

前人对中国东部大陆岩石区深部构造和岩浆活动对矿产分布的控制作用开展了大量的研究工作,指出中生代燕山期的软流圈为挤压上涌,形成各类花岗岩及金属矿集区(邢集善等,2019)。中生代伸展构造条件下形成大量的岩浆穹窿构造和背斜构造(林伟等,2019),东部地区的金多金属成矿带与同时代的伸展构造具有很好的对应性,也印证了隆起-拆离构造的时空耦合关系。

对于伸展构造的深部控制因素,目前主要存在2种认识:一种观点认为是太平洋板块俯冲-后撤的结果(林伟等,2019),且从北东到南西方向存在构造-岩浆活化规模和强度逐渐收窄、减弱、变浅的趋势。另一种观点认为,是中国东部软流圈隆起区控制了伸展构造(邢集善等,2019),进而控制了成矿带、矿田、矿床的分布。

2.3 岩浆核杂岩隆起-拆离带控矿特征

总的来看,以胶东岩浆核杂岩隆起-拆离带为代表的晚中生代伸展构造样式及其成矿特征(吕古贤等,2017)在中国东部有比较普遍的反映,单个岩浆核杂岩的分布面积通常可达数百平方千米,且发育拆离断层。中生代岩浆多次侵入释放了巨大能量和流体,导致大规模岩浆侵入和成矿作用。伸展构造条件下形成的岩浆核杂岩可分为两大类型,且成矿特征差别十分显著:①在古老变质岩区,出现的构造样式主要是变质核杂岩(刘俊来等,2002林伟等,2019张进江等,2019朱光等,2021),形成多个大型金多金属矿集区;②在沉积岩和火山岩地区,常以岩浆杂岩体穹窿的形式出现,与围岩之间形成接触交代变质带(矽卡岩带),如太行山等多金属成矿带(表 1)。

表 1 华北东部中生代晚期典型岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿特征 Table 1 Tectonic ore-controlling features of typical magmatic core complex uplift-detachment belts in Late Mesozoic in the east of North China
3 整装勘查区的找矿新思路——矿田勘查

岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的控矿作用,主要反映在对矿田的控制方面,对于优选找矿靶区有很好的支撑作用。2011年以来,中国地质调查局在全国范围内设定了141片整装勘查区(于晓飞等,2020),其中,东部的整装勘查区主要分布在东秦岭—大别、扬子、大兴安岭中南段、长江中下游、江南陆块南缘、南岭等重点成矿带,很多勘查区位于或包含岩体与盆地之间的过渡带,与陆内岩浆核杂岩隆起-拆离带构造有良好的对应关系,也为研究和预测构造控制的岩浆热液型金多金属矿田提供了有利的条件。

3.1 矿田找矿方法

长期以来,成矿带的划分和整装勘查区的设定,主要依赖成矿理论和物化探异常,但如何将理论成果转化为地质标志?整装勘查区内找什么矿?到哪里找矿?都是亟待解决的难题。目前,矿带尺度(比例尺小于1:5万)和矿区尺度(比例尺大于1:1万)的找矿理论和勘查方法较多,但中尺度(比例尺1:1万~1:5万)的矿田勘查理论和方法较欠缺,往往是“越位使用”矿带和矿区的勘查理论和方法。近些年,针对中尺度矿田的形成规律和勘查方法,吕古贤(2015)提出了“矿田地质学”的概念和研究内容,从构造变形岩相的角度划分了31种矿田类型。

如前所述,在岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控制的岩浆期后热液型金矿集中区(带),中酸性岩浆分异提供了成矿热液,拆离构造带和“入”字形构造提供了赋矿空间。新华夏构造体系的演化过程中,含矿地质体(矿田建造)经历了构造流体改造活化和热液交代充填,形成多个矿田。整装勘查区工作中,可采用分级预测的思路,筛选矿田勘查目标:首先,在遥感解译和区域地球物理场资料处理的基础上,确定岩浆核杂岩隆起区、凹陷盆地区及断裂构造系统;然后,在“米”字形分布的新华夏构造体系结构面中筛选出含矿断裂构造,如NNW向“大义山式”和NWW向“长江式”构造,进而圈定矿田勘查区(张宝林等, 2021a, b, c2022),为实施更大比例尺的找矿勘查提供可靠依据。

3.2 以矿田为目标的找矿预测实例

近些年,全国整装勘查区的找矿工作取得了一定进展(于晓飞等,2020),但主要是“点状”突破,对矿床系统成矿特征的认识还很不全面,未能带动矿田规模的找矿突破。一些老变质岩区的找矿工作长期没有突破,如辽南、冀北等地。究其原因,主要在于勘查工作限于矿区或断裂带范围,预测和勘查依赖的是“越位使用”的大地构造和矿带的成矿特征,而缺乏中尺度的矿田勘查理论指导(吕古贤,2015)。如果从岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿的角度分析矿田成矿规律,预测标志和找矿方向问题就能够迎刃而解。岩浆核杂岩隆起-拆离带构造,不同于一般的岩浆穹窿构造,还伴有同期活动的拆离断层,即岩浆热液来自于深部,这为追索金矿的物质来源、成因和富集规律提供了重要的理论依据。

(1) 辽南地区矿田找矿

辽东半岛是华北北缘主要的金成矿区之一,形成了丹东-岫岩-盖县以北的猫岭、五龙、青城子等大型金矿田(曾庆栋等,2019),这些矿田内发育多个晚中生代(晚侏罗世—早白垩世)花岗岩穹窿(如五龙、三股流),金成矿与晚中生代花岗岩关系密切,属岩浆热液型矿床,受断裂构造控制。

相比而言,辽南地区似乎成矿能力较差,仅发现一些零散分布的中小型金矿床,如新房、孙家屯、木鱼房、金厂沟、西林等(表 1图 5)。前人认为受鸭绿江断裂控制(刘建民等,2021),但综合分析矿床特征和成矿条件,本文认为应该是晚中生代岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿。

该区出露太古宙基底变质岩和晚中生代花岗质杂岩,目前已圈出金州、万福、新房、栗子房等多个不同规模的岩浆核杂岩-拆离断层系统(刘俊来等,2002仲米山等,20202021)。其中,新房岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控制了庄河地区的新房金矿床(张璟等,2020),拆离构造带内形成了大量的石英脉和钾化蚀变岩型金矿体。在西南部的瓦房店—普兰店地区,万福岩浆核杂岩的外接触带(拆离断裂带)已发现了多个金矿点(图 5)。在其他几个岩浆核杂岩体的外接触带(拆离断裂带),也分布有矿点或化探异常。因此,从晚中生代岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿的角度看,该区成矿条件较好,找矿潜力较大,未来找矿特别要关注岩浆杂岩体的外接触带。

图 5 辽南地区岩浆核杂岩-拆离断层与金矿分布图(据刘俊来等,2002修改) Fig.5 Distribution map of magmatic core complex-detachment faults and gold deposits in southern Liaoning Province 1—古老变质基底;2—三叠纪岩体;3—侏罗纪岩体;4—白垩纪岩体;5—半地堑盆地;6—拆离断层;7—正断层;8—韧性剪切带;9—金矿点

(2) 皖东北蚌埠—五河地区矿田找矿

在NWW走向的秦岭-大别造山带内,出露多个晚中生代岩浆核杂岩隆起-拆离带构造(图 4),控岩控矿作用极显著,如西侧的豫西-小秦岭矿田,是中国第二大金矿集区,产出几十个与中生代花岗岩有关的大型—特大型金多金属矿田(表 1);东侧与NNE向郯庐断裂带的交汇部位形成多个金矿田,已有人研究北大别变质核杂岩的控矿规律(朱强等,2021)。

郯庐断裂带南段西侧的皖东北蚌埠—五河地区多为厚覆盖区(图 6),地质构造复杂,找矿难度大。近些年,东侧五河整装勘查区新发现了一批大中型金矿床(张瑞林等,2017汪青松等,2020)。前人认为,金成矿作用与郯庐断裂紧密相关,并建立了“继承性断裂构造控矿模式”(汪青松等,2020)。但综合考虑该区的矿床特征和成矿条件,笔者认为,蚌埠隆起区存在隐伏的岩浆核杂岩隆起-拆离带构造,矿化带受到新华夏NNE向主断裂和NWW向“长江式”张裂构造的联合控制,展示岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿特征(图 6)。

图 6 皖东北地区岩浆核杂岩隆起-拆离带构造控矿规律示意图(据张靖怡等,2015张瑞林等,2017汪青松等,2020杨治,2020张家嘉等,2021陈杨,2021修改) Fig.6 Schematic diagram of tectonic ore-controlling law of magmatic core complex uplift-detachment zone in northeast Anhui Province 1—五河群;2—燕山期花岗岩;3—地质界线/断层;4—金矿床;5—岩浆核杂岩隆起区;6—拆离带构造发育区

该区地表主要为第四系覆盖,蚌埠隆起的中心部位发育晚中生代花岗杂岩,深部主要为五河群变质岩,金矿田位于东侧和南侧的拆离带构造中,恰好与郯庐断裂带交汇(图 6)。金矿床(点)大多赋存在已知或隐伏的晚侏罗世—早白垩世中酸性岩体边缘,岩浆岩为金矿成矿提供了重要的物质来源(张家嘉等,2021)。

蚌埠隆起区发现的金矿床,绝大多数为NNE向高角度断裂构造控制的石英脉型,几乎都分布在该区东部,紧邻郯庐断裂带或赋存于郯庐断裂带内(图 6)。江山金矿是已知唯一的大型破碎蚀变岩型金矿床,分布在南侧NNE向韧脆性剪切带内。这两类矿床和岩浆岩均形成于早白垩世,成矿地质特征与胶东矿集区极相似(陈杨,2021)。其中,NNE向平行分布的断裂带显示为左行剪切特征,属压性构造,形成于中生代末期—早新生代,是新华夏构造体系晚期作用的产物。NW—NNW向断裂,主要分布糜棱岩化片麻岩、糜棱岩和千糜岩,以脆性变形为主,韧性变形次之(张瑞林等,2017)。

基于“岩浆核杂岩隆起-拆离带”构造控矿模式预测,除五河地区找矿突破外,蚌埠隆起外围的变质岩区还存在较大的找矿潜力,该区“岩浆核杂岩隆起-拆离带”构造发育特征及其控矿规律还需深入研究。

建议下一步找矿方法:首先,确认中生代晚期岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的范围;其次,厘清构造形迹分布,调查含矿断裂方向、性质;最后,施工关键物化探剖面,圈定隐伏的矿化异常部位。参考“玲珑-焦家式”矿床的成矿规律,研究该区石英脉型、蚀变岩型矿床之间的构造关系,是否存在“入”字形构造控矿规律,为扩大找矿空间提供依据。

4 讨论和结论

岩浆核杂岩隆起-拆离带构造成矿模式的提出,为开展矿田找矿提供了目标,也为物化探异常的解释提供了地质背景,勘查工作不再被复杂的物化探异常牵着鼻子走。再结合构造形迹的“米”字形展布规律,可以有效地圈定矿田尺度的找矿远景区,加快勘查进度和提高找矿效果。

中国东部晚中生代岩浆核杂岩隆起-拆离带构造的出现,诱发了巨大的地壳物质迁移和成岩成矿事件,形成大量的矿田和矿带。通过确定岩浆核杂岩隆起-拆离带构造,可以更全面地认识成矿物质来源、成矿类型、成矿时代、矿床成因、成矿深度等基本信息之间的时空关系,进而建立有效的预测标志,为整装勘查区和覆盖区找矿提供重要的理论依据。

岩浆核杂岩隆起-拆离带构造热液成矿的思想可以进一步推广到东部地区的早中生代和古生代岩浆岩分布区,以及西北地区的古生界、西南地区的新生界,为寻找更多的岩体型(稀有金属、斑岩铜矿)、岩体接触带型(岩浆热液矿床)、拆离盆地型(砂岩铀矿?)矿床提供理论依据和勘查标志。

目前,岩浆热液成矿系统的物质来源和控岩控矿构造格局成为研究热点(刘向冲等,2020闵令帅等,2020韩润生等,2021回凯旋等,2021),除依靠指示岩浆热液来源和同位素年龄的海量地球化学数据进行推理外,还需要扎实的野外地质证据及数值模拟研究的证据,以说明岩体提供了成矿所需的物质、流体和能量,并在岩体边缘和接触带形成热液蚀变和金矿化。在这一方面,已经有较多成功的尝试(刘向冲等,2020闵令帅等,2020张洪瑞等,2022),表明构造物理化学机理研究可以发挥巨大作用(吕古贤,2019),即岩浆核杂岩隆起-拆离带构造可以约束岩体-围岩-成矿的时空关系。

下一步,还需深入研究岩浆核杂岩的规模、深度范围、空间形态、级别划分,以及与此相关的控矿机制问题,主要包括:①为什么岩浆核杂岩隆起-拆离带构造在老变质岩区主要形成金矿,而沉积岩区主要形成有色金属矿床?②有些地区虽然发育了岩浆核杂岩隆起-拆离带构造,但未必形成金属矿带,是否可能伴随着沉积型的非金属或能源矿产?③与岩浆侵入相关的金多金属矿床,除已知的石英脉型、构造蚀变岩型金矿床外,还有斑岩型矿床,也是进一步找矿的方向。岩浆核杂岩隆起-拆离带构造如何指导该种类型矿床的找矿,是未来重要的应用方向,将继续开展综合分析研究。

致谢: 审稿专家提出了重要的修改意见,与中国科学院地质与地球物理研究所林伟研究员讨论伸展穹窿概念和形成机制等问题,很受启发,在此深表谢意。

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