岩石学报  2017, Vol. 33 Issue (5): 1571-1590   PDF    
华东地区燕山期花岗质岩浆与成矿作用关系研究
邢光福, 洪文涛, 张雪辉, 赵希林, 班宜忠, 肖凡     
中国地质调查局南京地质调查中心, 南京 210016
摘要: 华东地区是我国重要的钨、铜、铁、钼、金、银、铀、铅、锌等多种金属矿产的产业基地。本文系统总结了华东地区钦杭成矿带和武夷山成矿带等重要多金属成矿带的燕山期岩浆活动与成矿作用的时空演化规律,提出燕山期区域成岩成矿作用可划分为早、晚两期四个阶段。(1)燕山早期早阶段(180~165Ma),以I型花岗岩及埃达克质岩石为主,主要分布在钦杭结合带东段以及武夷山成矿带的闽西南坳陷区内,形成一系列斑岩型及矽卡岩型铜铅锌银多金属矿床;其中埃达克质岩是俯冲板块挤压环境下加厚(或拆沉)下地壳重熔的产物;(2)燕山早期晚阶段(165~140Ma),以S型花岗岩以及钨锡、铌钽矿床为主,主要分布于南岭成矿带,另有少量非埃达克质I型花岗岩;(3)燕山晚期早阶段(145~120Ma),为区域由挤压向伸展过渡的构造转换期,在古太平洋板块斜向俯冲所导致的大规模伸展背景下,产生了S型与I-A型花岗岩共生的局面,其中S型火山-侵入杂岩与火山热液型铀铅锌矿床关系密切;在钦杭结合带东段一线出现A型花岗岩以及伴生的钨锡铌钽矿化,其年龄(135~125Ma)略晚于S型火山-侵入杂岩,在武夷山地区岩石类型则以I型为主,并与矽卡岩型以及石英脉型钨锡铁钼矿有关;(4)燕山晚期晚阶段(120~90Ma),在强烈的伸展背景以及俯冲带向洋迁移作用下,成岩成矿事件集中在武夷山以东的沿海地区,以出现晶洞花岗岩、过碱性花岗岩等高温、浅成、高分异花岗岩类为特征,但金属成矿作用则大多与富钾的I型花岗岩类有关,在多个矿集区内形成大量的浅成低温热液型铜金银矿床。钦杭成矿带和武夷成矿带之间的成岩-成矿时空差异性主要受控于古太平洋板块俯冲过程及基底物质组成。
关键词: 成矿作用     岩浆活动     成矿带     燕山期     华东地区    
Yanshanian granitic magmatisms and their mineralizations in East China
XING GuangFu, HONG WenTao, ZHANG XueHui, ZHAO XiLin, BAN YiZhong, XIAO Fan     
Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, China
Abstract: East China is one of important W-Cu-Fe-Au-Ag-U and Pb-Zn industrial bases in China. In this paper, we systematically summarize Yanshanian granitic magmatisms and their mineralizations in major metallogenic belts such as Qinhang and Wuyishan metallogenic belts, and divide Early and Late metallogenic episodes as well as four metallogenic stages in East China. (1) The 1st metallogenic stage is early stage of Early Yanshanian (180~165Ma), forming I-type and adakitic rocks and related porphyry-and skarn-type Cu-Pb-Zn-Ag deposits which dominantly occurred in eastern Qinhang metallogenic belt and southwestern Fujian depression of Wuyishan metallogenic belt, among them adakitic magmas were derived from the partial melting of the (delaminationed) thickened lower crust under compressed setting of paleo-Pacific Plate subduction; (2) The 2nd metallogenic stage is late stage of Early Yanshanian (160~165Ma), mainly forming crust-derived peraluminous S-type granitoids and related W-Sn & Nb-Ta deposits, while minor I-type granites; (3) The 3rd metallogenic stage is early stage of Late Yanshanian (140~120Ma). In the stage, S-and I-A type volcanic-subvolcanic complex and related hydrothermal Pb-Zn and U deposits co-existing in the region. Along Qinhang suture zone occur A-type granites and related W-Sn-Nb-Ta deposits, whose ages (125~135Ma) are slightly younger than these S-type rocks. While, the I-type granites and related skarn-or quartz vein-type W-Sn-Fe-Mo deposits intensively outcrop in the Wuyishan area; (4) The 4th metallogenic stage is late stage of Late Yanshanian (120~90Ma), under strong extensional setting of subducted slab rollback, accompany with generation of miarolite, peralkaline granitic rocks and bimodal volcanics in the coastal region of East China, forming fruitful epithermal Au-Ag-Cu deposits, which are mainly related to high-K I-type granites. Spatial-temporal differences of magmatisms and mineralizations between both Qinhang and Wuyishan metallogenic belts were mainly controlled by the process of paleo-Pacific Plate subduction and basement materials.
Key words: Mineralization     Granitic magmatism     Metallogenic belt     Yanshanian     East China    
1 引言

华东地区包括江苏、浙江、福建、安徽、江西、台湾、上海六省一市及相关海域,是我国经济与社会发展最快的地区之一,也是我国钨、钼、铜、铁、金、银、铅、锌、铀、铌、钽等重要金属矿种的产业基地。该区地质构造复杂,其主体是由中部的钦杭结合带及其两侧的扬子地块和华夏地块构成。从元古代以来,经历了多期次、多旋回的构造–岩浆活动及成矿作用,形成了一系列世界级大型超大型金属矿床。

华东地区拥有四个重要的国家级成矿带,分别是南岭成矿带(东段)、武夷山成矿带、钦杭成矿带(东段)和长江中下成矿带。从2005年开始,以国土资源部中国地质调查局为主导,开展了一系列地质矿产调查与勘查开发工作;尤其是实施国家找矿突破战略行动以来,随着地质大调查、全国矿产资源潜力评价、老矿山深部找矿、地质勘查基金及其它社会资金等多渠道的经费的投入,明显提升了上述重要成矿带的基础地质调查及矿产勘查程度,取得了一系列找矿新发现和重要突破,不仅在部分已知矿床的外围和深部探明了新矿体,新增了资源储量,还新发现了许多重要的矿产地。例如,在钦杭成矿带及武夷山成矿带陆续发现了江西大湖塘、朱溪钨矿,福建上房钨矿等大型和超大型矿床,并确立了上杭紫金山及外围铜多金属矿、武平悦洋银多金属矿、龙岩马坑–永定大排铁多金属矿、德化东洋金多金属矿、建瓯-建阳钨矿等一批重要的矿产资源勘查开发基地,使得华东地区的资源保有量达到了一个新的高度。

燕山期是华东地区最重要的成矿时期,成矿作用与花岗质侵入岩密切相关,且具有明显的阶段性。已有的研究大多认为中-晚侏罗世和早白垩世是该区成矿作用最重要的两个阶段(华仁民等, 2005; 毛景文等, 2007, 2008, 2011; 李晓峰等, 2008; 毛建仁等, 2010),但对不同成矿阶段的岩浆-成矿作用特征及其大地构造背景认识上,仍存在相当大的争议。区域成矿地质背景的争论根源在于华南中生代大地构造演化的复杂性,相关研究资料可谓汗牛充栋,各家观点皆有独到之处,笔者在此不再赘述。

本文重点以近年来在钦杭成矿带及武夷山成矿带地质矿产调查与综合研究的最新资料为基础,结合其他已有研究成果,总结华东地区燕山期花岗质岩浆活动与成矿作用的特征及相互关系,并对燕山期岩浆成矿作用的规律及其构造背景进行初步探讨。

2 区域地质背景

本文重点以钦杭成矿带(东段)和武夷山成矿带为代表,介绍华东地区重要成矿带的区域地质背景。

2.1 钦杭成矿带(东段)

钦杭成矿带是奠基于钦杭结合带之上的铜金多金属成矿带,其南侧还发育NE向十万大山-杭州高εNd(t)值和低钕模式年龄(tDM)的花岗岩带(简称十杭带)。钦杭结合带大致自西南端的广西钦州湾、经湘东和赣中延伸到东北端浙江杭州湾,整体呈NE向反S状弧形展布,与以往所称的浙赣拗陷带及湘桂拗陷带范围大体相当。华东地区内主要是东段,其北西以歙县-景德镇-宜丰深大断裂带为界,南东以绍兴-江山-萍乡深断裂带为界(图 1),是扬子和华夏地块的结合带(杨明桂和梅勇文, 1997)。燕山期形成的大规模金属矿产与花岗岩类同时出现在钦杭结合带及其两侧地区,并具有相似的岩石地球化学特征以及成矿模式,构成长约2000km、宽100~300km的钦杭成矿带,已探明的大、中型矿床多达400余处。近年来,又先后发现和重新评价了大湖塘钨铜矿、朱溪钨钼矿、留书塘铅锌矿、锡田锡矿等一批大型、超大型矿床。

图 1 华南中生代花岗岩类及重要成矿带分布简图 ① 歙县-景德镇-宜丰断裂;② 绍兴-江山-萍乡-鹰潭-安远断裂;③ 余姚-政和-大浦断裂;成矿带范围据肖克炎等(2016),有修改 Fig. 1 Spatial distribution of Mesozoic granitoids and major metallogenic belts in South China

钦杭成矿带的划分以燕山期岩浆岩及相关矿床的分布为主要依据,具有“两隆夹一坳”的特征,包括钦杭结合带北侧的江南隆起南缘以及南侧的武功山-北武夷隆起北缘部分,构造线总体走向均为NEE方向,涵盖了赣东北、浙北以及皖南部分地区。2009年,在中国地质调查局资源评价部组织协调下,中国地质调查局武汉地质调查中心和南京地质调查中心合作编制了《钦杭成矿带重要矿产勘查部署方案》,系统总结了钦杭成矿带以往工作程度和成矿地质背景,梳理出多个制约找矿突破的重大地质问题,初步划分了24个找矿远景区,并系统部署了区域地质调查、矿产远景调查以及综合研究等地质工作。同年,“钦杭成矿带”正式纳入“全国重点成矿区带”之列,自此掀起了对该区的又一轮研究热潮。

2.2 武夷山成矿带

武夷山成矿带地处中国东南沿海活动大陆边缘内侧,大地构造上位于华夏地块北部的武夷造山带,行政区划上包括浙江西南部、江西东部、福建中西部、广东东北部;其北与钦杭成矿带相接,其西以鹰潭-安远断裂带与罗霄山脉相接,东以政和-大浦断裂带为界与东南沿海火山岩带相隔(图 1),南部直至广东莲花山一带。整个成矿带以武夷山隆起带为核心,包括毗邻的闽中裂谷带以及永(安)-梅(州)-龙(门)坳陷带。该成矿带的矿产调查与勘察开发历史可追溯到二十世纪五十年代,其范围与陈毓川(1999)所划分的华南褶皱系成矿区中的龙泉-建瓯成矿带、永安-梅县成矿带、武夷山-九连山成矿带、赣南-湘南-粤北成矿区范围大致相当,“十五”末期被国土资源部列为国家级重点成矿带,包括了福建省龙岩马坑-大田汤泉地区铁矿整装勘查区、福建龙岩紫金山铜多金属矿整装勘查、广东厚婆坳整装勘查区、广东莲花山断裂带南西段铜锡多金属矿整装勘查区和福建东洋金矿整装勘查区等国家级整装勘查区。

一般认为,武夷山成矿带所处的华夏地块北部在晋宁期与扬子地块沿绍兴-江山-鹰潭-萍乡断裂带碰撞拼合。在这个过程中,武夷山地区作为陆缘裂陷活动带,接受了巨量的深海-半深海沉积,在武夷山隆起区内出露的元古代基底即是此阶段的产物。奥陶纪-志留纪末期的加里东运动使本区发生强烈褶皱变形及变质作用,形成了加里东造山系。但也有学者也认为,华夏地块可能直到早古生代才成为独立的构造单元,加里东期是其多陆块拼合及与扬子地块碰撞的重要阶段(于津海等, 2006; 林寿发等, 私人通讯)。最近沿着武夷地块西北缘(如浙江诸暨陈蔡地区)和政和-大浦断裂带所发现的一系列加里东期俯冲增生杂岩(南京地质调查中心, 2016)以及超基性岩、岛弧TTG组合(浙江省地质调查院, 2013a)等,为揭示华夏地块的古生代构造属性及其演化过程提供了新的重要线索。

① 南京地质调查中心. 2016.武夷山关键地区区域地质调查成果报告

② 浙江省地质调查院. 2013a. 1:25万衢州市幅区调项目报告

进入中生代以后,该区构造-岩浆作用强烈,区域上与成矿作用关系最为密切的是燕山期岩浆活动,特别是燕山期中酸性、酸性小岩体和次火山岩等,形成该带内丰富的矿产资源,并以铜、金、银、铅、锌、铁、锡、钨、萤石等重要矿种最具优势,拥有上杭紫金山铜金矿、尤溪肖板金矿等重要多金属矿床,找矿潜力巨大。

3 华东地区重要成矿带燕山期花岗质岩浆活动的成矿规律

本文在较系统地统计钦杭成矿带(东段)和武夷山成矿带主要金属矿床成矿岩体年代学数据的基础上,以岩石组合和矿床类型为依据,将华东地区燕山期花岗质岩浆活动及成矿作用划分为两期四阶段(图 2),即燕山早期早阶段(180~165Ma)、燕山早期晚阶段(165~140Ma)、燕山晚期早阶段(140~120Ma)及燕山晚期晚阶段(120~90Ma)(图 2),分述如下。

图 2 华东地区燕山期主要矿床成矿岩体年龄频谱图 Fig. 2 Histogram of the Yanshanian metallogenic granitoids in East China
3.1 燕山早期早阶段(180~165Ma)

燕山早期早阶段是华东地区最重要的铜多金属成矿期之一,主要的成矿岩体以及矿床集中在钦杭成矿带内,包括一系列小岩株及斑岩体,大多沿深大断裂展布,如铜厂、银山等成矿岩体皆沿赣东北深大断裂带侵位;枫林、永平、铜山等岩体位于萍乡-广丰深大断裂带南侧;村前、塔前等岩体侵位于宜丰-景德镇深大断裂带之中,构成钦杭成矿带东段极具特色的斑岩-矽卡岩型铜多金属成矿带,使上述深大断裂带成为钦杭成矿带东段寻找隐伏花岗岩体和相关铜多金属矿床的最有利地区。在武夷山成矿带内,相关岩浆事件报道较少,仅在闽西南坳陷区内有零星出露,如大田汤泉、姑田岩体,所形成的矿床规模也远不如钦杭成矿带。

该阶段的成矿岩体以黑云母花岗闪长斑岩、石英闪长斑岩、花岗闪长岩、黑云母花岗岩等为主,锆石U-Pb年龄多集中在180~165Ma;角闪石作为主要的造岩矿物普遍存在,暗示源区具有富水的特征(Mao et al., 2003; 王强等, 2004; 水新芳等, 2012; Wang et al., 2012; 周清等, 2012; Guo et al., 2012b; Li et al., 2013a; 南京地质调查中心, 2014; 中国地质大学(武汉), 2013)。成矿岩体以准铝质高钾钙碱性系列为主,普遍具有低SiO2(绝大多数变化于62%~70%之间)、高Na/K、Eu异常不明显以及亏损的同位素组成等特点,属于I型花岗岩类,岩浆成因与壳幔相互作用关系密切(Mao et al., 2003; 李晓峰等, 2008; Wang et al., 2012)。值得注意的是,许多与铜矿化有关的岩体具有高的Sr含量、Sr/Y以及La/Yb比值,显示出埃达克岩的地球化学特征(图 3),并被认为是在挤压的背景下,(拆沉)加厚铁镁质下地壳部分熔融的产物(Mao et al., 2003; 王强等, 2004; Liu et al., 2012b; Wang et al., 2015a; Xia et al., 2016; Li et al., 2016a, b; Tang et al., 2017)。

图 3 钦杭成矿带东段燕山早期I型花岗岩类埃达克岩判别图解 岭后岩体数据引自中国地质大学,武汉(2013);银山数据引自Wang et al. (2012);永平岩体数据朱碧等(2008);铜山、枫林、阳储岭岩体数据为作者未发表数据;天井坞岩体数据陈帅奇等(2011);德兴斑岩数据引自Zhou et al. (2012);闲林埠、上台门岩体引自浙江省地质调查院(2013b),栅溪岩体张建芳等(2013);下标N代表球粒陨石标准化,标准化值据Sun and McDonough (1989) Fig. 3 Sr/Y vs. Y (a) and YbN vs. (La/Yb)N (b) diagrams of Early Yanshanian I-type granites in the eastern Qinhang metallogenic belt

① 南京地质调查中心. 2014.萍乡-绍兴结合带铜多金属成矿规律研究报告

② 中国地质大学.武汉. 2013.江绍拼合带中西段铜多金属矿床区域成矿规律研究与成矿预测报告

① 浙江省地质调查院. 2013b. 1:5万临安镇、万市、余杭镇、富阳县幅区调成果报告

与上述I型花岗岩类或埃达克质岩有关的矿床以斑岩型、矽卡岩型铜多金属矿床为主。斑岩型铜矿床的矿体分布受裂隙带的控制,成矿岩体与围岩接触带及附近围岩的断裂破碎带、层间破碎带、裂隙带等构造提供了有利的容矿空间,如德兴斑岩铜矿以及闽西南姑田斑岩型铜钼矿;矽卡岩型铜铁矿床则与接触带构造、围岩碳酸盐岩建造有关,典型矿床有江西村前矽卡岩型铜铅锌矿以及福建汤泉矽卡岩型铁矿(图 4)。相关矿床的成矿时代数据较多,钦杭成矿带内的铜厂、德兴、富家坞、朱砂红、枫林等斑岩型铜矿床的辉钼矿Re-Os等时线年龄均集中于172~165Ma(Lu et al., 2005; Guo et al., 2012b; Li et al., 2013a; 南京地质调查中心, 2014);闽西南姑田斑岩型铜钼矿的Re-Os等时线年龄为162.4~163Ma,略晚于钦杭成矿带同类矿床的成矿时代(Li et al., 2016b)。区域上只有永平铜矿的年龄明显晚于上述斑岩型及矽卡岩型铜多金属矿床,且成矿作用较为特殊。

图 4 闽西南汤泉铁矿112线地质剖面 Fig. 4 Line112 geologic section of Tangquan iron deposit in southwestern Fujian Province

永平矿区似斑状黑云母花岗岩和石英斑岩的锆石SIMS U-Pb年龄为160.0±2.3Ma(丁昕等, 2005),两个辉钼矿样品的Re-Os等时线年龄分别为156.7±2.8Ma和155.7±3.6Ma(李晓峰等, 2007)。该矿床以往被认为是层状矽卡岩型矿床,后来的系统调查表明,矿区内围绕花岗岩体及外接触带具有网脉状Mo、W、Pb、Zn、Ag等矿化,靠近岩体的层状铜硫矿体品位变贫,厚度变薄甚至尖灭;钼矿体环绕斑岩体分布于外接触带200m以内,由岩体接触带向外,钼矿体厚度减小,品位降低,具有典型的斑岩型成矿特征;穿越岩体的勘探线剖面清楚表明岩体本身不含铜硫矿,所有铜硫矿体也不产在岩体或其分枝成的岩脉中;同时,矿区众多的石英斑岩和花岗斑岩脉都切割了围岩藕塘底组及其中的矿层,侵吞了层状铜硫主矿体的部分空间,明显形成于铜硫矿层主成矿作用之后。因此,该矿床早期应是一个火山-热水喷流沉积成因的铜硫钨矿床,在沉积矿床形成后经历了矽卡岩化而富集,燕山期岩浆侵入活动再次叠加了钼矿体,属于多期次、多机制的复合成因多金属矿床(图 5)(江西省地质调查院, 2014)。

图 5 永平矿田成矿模式图(据江西省地质调查院, 2014修改) (a)华力西期火山-喷流沉积成矿;(b)印支期动力变质改造;(c)燕山期岩浆热液叠加-改造成矿 Fig. 5 Metallogenic model of the Yongping copper deposit district

① 江西省地质调查院. 2014.江西省矿产资源潜力评价报告

此外,永平矿田内还有余家垅等产于碳酸盐地层中的脉状铅锌矿、西毛坪等产于侏罗纪火山岩裂隙中的铅锌矿,以及炭坪等产于岩体接触带的钨多金属矿、与海底火山活动有关的应天寺火山–沉积微细浸染型金银矿床等一系列矿床,找矿前景巨大;整个矿田构成了一个早期热水喷流以及后期构造–岩浆活动叠加改造的成矿系统。

3.2 燕山早期晚阶段(165~140Ma)

晚侏罗世-早白垩世初华东全区迎来了一次大规模的岩浆成矿大爆发,成矿活动持续到早白垩世初期。伴随着大规模的中酸性岩浆侵入活动,全区范围内广泛发育W-Mo-Sn、Nb-Ta以及Cu-Fe-Pb-Zn等多金属矿床,是整个华东乃至华南最为重要的一期成矿时期。与钨锡钼矿化有关的岩体分为两类,一类为过铝质的S型花岗岩,是该时段内的主体岩性,岩石类型以黑云母-白云母(二长)花岗岩-花岗斑岩组合为主,伴有少量正长花岗岩和花岗闪长岩,具有浅成-超浅成以及多期次侵入的特点,与钨锡钼成矿关系密切,空间上从南岭地区直至皖南地区均有出露,呈近NE向的带状分布;另一类为具I型花岗岩特征的含角闪石黑云母花岗闪长(斑)岩以及花岗闪长斑岩、(二长)花岗斑岩组合,多属高钾钙碱性系列,准铝质-弱过铝为主,伴生有钨、锡、钼(金)、铁、铅、锌矿床。

过铝质花岗岩类常集中分布于区域隆起带内。在钦杭成矿带,其北侧沿九岭-障公山隆起一带有大湖塘、九仙塘、莲花山、潘村、鹅湖、桃岭、金村等一系列呈NEE向串珠状分布的小岩体,所形成的典型矿床有赣西北大湖塘W-Cu矿、安徽东源、江西青术下等钨多金属矿床;其南侧武功山-北武夷隆起带则形成了武功山、章庄、三江、浒坑、下桐岭、紫云山、大王山、铁山等中小岩体群,以及浒坑钨矿、下桐岭钨钼铋矿、杨家桥铁矿、徐山钨矿等大型矿床。在大湖塘、鹅湖、下桐岭等岩体中都发现了过铝质矿物石榴子石,说明它们应属于典型的S型花岗岩。在武夷山成矿带,同类型的岩体以及矿床主要分布于赣南-闽西南以及闽西北的部分地区,特别是在武夷山脉两侧地区,地表所出露的花岗岩类几乎全部为该阶段的产物,代表性的岩体包括闽西南一带的武平、白石岗、才溪、紫金山、虎岗等岩体;在武夷山隆起西缘的赣中地区有黄陂、大古寨岩体;浙西北及浙中也有少量岩体(王对兴等, 2015; Wang et al., 2016),形成了一批重要的钨多金属矿床。以往认为该时段武夷山地区的钨矿主要分布在南岭东侧的赣南与闽西南地区,但随着近些年来地质找矿工作的不断突破,在北武夷地区陆续发现了福建省建瓯上房、罗山,建阳仑尾等钨床,在闽西行洛坑钨钼矿老矿山的周边也发现了许多小型钨矿床或矿点,其外围的将乐大坪等地也新发现了具有较大找矿潜力的钨矿产地。

上述过铝质S型花岗岩具有明显的壳源特征,以高硅、富铝(过铝质)、贫铁镁质为主;其Sr-Nd-Hf同位素组成均具有强烈富集的特征,锶同位素初始值较高(一般大于0.7100),εNd(t)小于-3(邱检生等, 2005; 赵希林等, 2008; Guo et al., 2012a; Li et al., 2013b; Mao et al., 2015; Zhou et al., 2015; Chen et al., 2016; 朱书奇等, 2016),与南岭地区晚侏罗世含钨花岗岩的地球化学特征相似,均为地壳重熔的产物(Chen et al., 2013)。但随着时间变新,同一地区内的S型花岗岩也表现出同位素组成逐渐亏损的趋势,暗示地壳的熔融过程与地幔物质上涌、加入有关(Wang et al., 2016)。相关岩体的高精度同位素年龄主要集中在165~140Ma之间,(陈小明等, 2002; 于津海等, 2005; 邱检生等, 2005; 赵希林等, 2008, 2013; 周翔等, 2011; 沈莽庭等, 2013; 南京地质调查中心, 2014; 钟玉芳等, 2015; 王对兴等, 2015; Huang et al., 2015; Wang et al., 2016),成矿年龄则略晚于岩体时代且相对集中,例如,金溪熊家山钨矿、下桐岭钨钼铋以及许坑钨矿的辉钼矿Re-Os等时线年龄均为~152Ma(孟祥金等, 2007; 刘珺等, 2008; 李光来等, 2011),而丰成友等(2012)所测大湖塘矿区内狮尾洞和石门寺矿段的辉钼矿Re-Os等时线年龄为140.9~143.7Ma;周翔等(2011)测得的东源成矿岩体辉钼矿Re-Os等时线年龄为146.4Ma;陈润生等(2013)测得上房钨矿中的辉钼矿Re-Os等时线年龄为158.1±5.4Ma。可见,主要的钨多金属矿化都发生在160~140Ma之间,矿床类型以石英脉型及矽卡岩型最为重要和常见,代表性矿床如赣东北大湖塘钨铜矿、福建上房钨矿床以及朱溪钨矿等。

大湖塘钨铜矿主要分北区(石门寺)、南区(狮尾洞)矿段,石门寺矿段钨矿规模占全矿区68%,333以上资源储量达到75.3万吨(江西省国土资源厅, 2012),矿体工业类型主要有细脉浸染型、隐爆角砾岩型和石英大脉型,具有多次成矿和“一区三型”的特点。细脉浸染型矿体呈似层状产于燕山期似斑状黑云母花岗岩株与青白口纪黑云母花岗闪长岩基的内、外接触带,产状总体平缓,与接触面的产状基本一致。内接触带矿体普遍较薄较贫,夹石多,矿化连续性较差(Ⅱ1矿体,图 6);外接触带发育厚大细脉浸染状白钨(铜)矿体,矿化连续(图 6)。常见围岩蚀变以黑鳞云母化、绢云母化、硅化、钾化等面型蚀变为主,云英岩化、绿泥石化等多呈脉状;矿石类型以黑钨矿、白钨矿、黄铜矿、辉钼矿为主,具浸染状构造、细脉浸染状构造、角砾状构造、块状构造等。

图 6 赣东北大湖塘石门寺矿段A-B-C线地质剖面略图(据江西省国土资源厅, 2012) Fig. 6 Line A-B-C geologic section ofShimensi ore block in the Dahutang W-Cu deposit

① 江西省国土资源厅. 2012.江西武宁-修水大湖塘钨(铜)多金属矿整装勘查实施方案

福建上房钨矿床是继20世纪60年代福建行洛坑特大型钨矿发现以来,在武夷山成矿带内新发现的又一大型钨矿床,也是闽北变质岩区内首次发现的石英细脉型钨矿床,代表了福建省近半个世纪以来钨矿勘察的重大突破。上房钨矿体产在浅肉红色含斑中细粒正长花岗岩外接触带的蚀变斜长角闪岩或变粒岩中(其中的混合质脉体一般不含矿)。矿床具有垂直分带的特点,岩体外接触带为钨矿化,内接触带为钼矿化(即上钨下钼)。钨矿体受岩体和变质地层双重控制,岩体与矿体均有北东向倾伏的特征。矿体的分布特征与岩浆热液运移过程有关。在岩体侵入过程中部分钨、钼等矿质进入热液,先形成辉钼矿充填在岩体内接触带裂隙中;随着热液的上移,含W络离子在岩体顶部一定温压下交代围岩中的含水钙硅酸盐矿物(如阳起石或透闪石)中的钙,形成钨酸钙(白钨矿)沉淀,因此白钨矿与磁黄铁矿、阳起石、辉钼矿等共生(图 7)。

图 7 建瓯市上房钨矿成矿模式图(据福建省地质调查院, 2013) 1-元古代大金山组;2-晚侏罗世黑云母正长花岗岩;3-钨矿体;4-低品位钨矿体;5-同化混染带;6-硅化/绿泥石化;7-黄铁绢英岩化;8-富含W元素的岩浆热液运移方向;9-富含Ca元素的流体运移方向 Fig. 7 Metallogenic model of Shangfang tungsten deposit, Jian'OuCity

① 福建省地质调查院. 2013.福建省矿床资源潜力评价报告

最近,在中央地勘基金、江西省地勘基金的投入下,景德镇附近塔前-赋春成矿远景区内的朱溪钨钼矿普查工作成功运用“多位一体”的成矿模式,发现了浅部的脉状、块状硫化物型矿体,中部的矽卡岩型矿体,深部的斑岩型矿体,至2015年底共探获333+334钨矿(WO3)资源储量286万吨(江西省地勘局912大队, 2016),取代大湖塘成为新科世界第一大钨矿。该矿床浅部发育受古生代黄龙组碳酸盐岩地层控制的小型规模矽卡岩型铜矿,向深部逐渐以矽卡岩型白钨矿为主,并发现厚大的白钨矿体,矿化类型依次为石英脉型、矽卡岩型、蚀变花岗岩型。矿床形成经历了花岗岩浆斜向侵位、矽卡岩矿化、降温蚀变、硫化物沉淀等多阶段演化,具有垂向分带及“东铜西钨、铜浅钨深”的成矿规律(Chen et al., 2016)。除此之外,该区内还发现塔前斑岩型钨钼矿、月形铜矿两处小型矿床,和众多钨铜钼多金属矿(化)点,在资源量上有望取得进一步突破。

② 江西省地勘局912大队. 2016.江西朱溪钨铜矿找矿进展

不同于S型花岗岩,该时段的I型花岗岩及相关矿床则主要分布在隆起区两侧以及区域性大断裂附近,出露范围较小,包括江西阳储岭、邦彦坑,安徽靠背尖、东源、里东坑,浙江天井坞、临安闲林埠、上台门,开化桐村镇内的黄柏坑、将军坞、桐村等岩体,形成了闲林埠铁钼矿、上台门铅锌矿、漓渚铁矿以及阳储岭、桐村钨钼矿等一批矿床,其成矿年龄与同时代的S型花岗岩无明显差别。安徽阳储岭、里东坑矿区的辉钼矿Re-Os等时线年龄为144.9~147.8Ma之间(陈子微等, 2013; 作者未发表数据);位于宜丰-景德镇深大断裂旁侧的塔前钨钼矿的辉钼矿Re-Os等时线年龄为162±2Ma(黄安杰等, 2013),表明两类花岗岩是同一构造背景下的产物。与燕山早期早阶段的德兴、铜厂等I型花岗岩相比,上述晚侏罗世岩体具有高硅、富铝、贫钙的特征(朱玉娣等, 2012; 张建芳等, 2013),缺乏埃达克岩的特征(图 3),暗示此时的地壳处于正常的厚度。相关的同位素数据报道不多,朱玉娣等(2014)对桐村岩体的研究显示,其Isr(0.7122) 以及εNd(t)(-6.7~-2.0) 值比区域上的S型花岗岩更加亏损,表明其岩浆源区应该有更多的地幔物质的参与。

与该类花岗岩有关的钨锡钼矿床以斑岩型为主,铁铅锌矿床则多与矽卡岩有关,矿床规模一般不大。但近些年来,在安徽阳储岭、浙江桐村镇等地区,深部找矿工作取得了较大的突破。在桐村镇内,新发现了多处中型规模的钼(铜)矿床,仅在宋家庄矿段圈出Ⅰ号钼铜矿体,就获得钼资源量28056吨,低品位矿体8323吨,合计36379吨钼金属量;Cu资源量为22102吨金属(333)(浙江省第三地质大队, 2010),钼资源量已达中型规模。该矿床也是近年来钦杭成矿带东段为数不多的取得找矿进展的斑岩型矿床,特别是对于浙江而言,突破了多年来斑岩型铜多金属找矿“只见星星,不见月亮”的窘境,进一步找矿潜力巨大。该矿床的钼矿体主要位于岩体顶部及接触带(图 8),以细脉浸染状钼、铜矿体产出,同时伴随石英-绢云母化蚀变。气水热液沿接触带、裂隙构造在奥陶系围岩中产生交代作用,产生矽卡岩化,与之同时在岩体与围岩接触带、围岩层间断裂中形成透镜状、似层状矽卡岩型铜铅锌矿体,构成了钼铜铅锌成矿系列(图 9)。

图 8 浙江桐村钼(铜)矿宋家庄矿段0号勘探线剖面图(据浙江省第三地质大队, 2010) Fig. 8 Line 0 geologic section of Songjiazhuangore block in Tongcun Mo (Cu) deposit, Zhejiang Province

图 9 浙江省桐村斑岩型钼矿床成矿模式图 1-中元古代变质岩基底;2-下奥陶统印渚埠组;3-中奥陶统胡乐组;4-上奥陶统长坞组;5-酸性岩基;6-二长花岗斑岩;7-角岩;8-矽卡岩;9-矽卡岩型矿化;10-细脉浸染状铜钼矿化;11-石英绢云母化带;12-角岩化带 Fig. 9 Metallogenic model of Tongcun phorphyry Mo deposit in Zhejiang Province

① 浙江省第三地质大队. 2010.浙江省开化县桐村镇桐村矿区宋家庄矿段铜钼矿普查地质报告

3.3 燕山晚期早阶段(140~120Ma)

从白垩纪开始,整个华南地区完全处于古太平洋板块俯冲的影响范围之内,形成大面积火山-侵入岩类,总体呈NE向展布。整体而言,沿海地区以火山岩为主,往内陆侵入岩增多;相应的成矿作用遍及整个华东地区,但均呈不连续的矿集区形式出现,矿产地的分布明显受断陷盆地或断陷隆起的控制。该阶段与成矿有关的花岗岩类以黑云母花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩-花岗(斑)岩-流纹斑岩为主,并在晚期出现少量晶洞花岗岩。根据岩石类型及成矿作用特征可划分为三个成矿系列,即与S型火山-侵入杂岩有关的U、Pb、Zn、Ag成矿系列、与A型花岗岩有关的W、Mo、U、Pb、Zn成矿系列以及Nb、Ta、W、Sn成矿系列,以及与I型花岗岩有关的Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo成矿系列。不同类型的岩体及矿床在空间及时间上有明显的规律性。

S型火山-侵入杂岩集中分布在武夷山隆起北缘与江绍断裂带之间的天华山、黄岗山、铜钹山和仙霞岭等几个NE走向的拉分盆地中(即“赣杭盆地”),岩浆活动从晚侏罗世持续到早白垩世早期,具有多期次活动的特征(Jiang et al., 2005; Su et al., 2014; 余明刚等, 2015),形成了冷水坑、生米坑、焦塘、黄柏坑、蔡家坪、金竹坪以及下湖、东坑、九排等一系列矿床或矿点(毛景文等, 2011);其中冷水坑、铜钹山杂岩体以银铅锌多金属成矿为主,相山、玉华山杂岩体以铀、钍成矿为主。该区也是我国最为重要的火山岩型铀矿基地,尤以燕山期相山特大型铀矿田最为重要相山铀矿的含矿建造主要为碎斑熔岩,含石榴子石和红柱石等过铝质矿物(Wang et al., 1991),表明其应属于S型花岗岩类;地球化学上普遍具有过铝质及高分异的特点,但同时也具有高的成岩温度以及Ga/Al比值,Zr、Nb等高场强元素含量,与A2型花岗岩明显的相似之处(Jiang et al., 2005; Yang et al., 2011)。

在上述与火山杂岩有关的矿床中,比较特殊的是天华山盆地内的冷水坑银铅锌矿床。该矿床受冷水坑-月凤山火山构造洼地控制,浅部矿体产于银路岭燕山期花岗斑岩体(次火山岩)内及其接触带,热液蚀变和银铅锌多金属矿化都围绕斑岩体呈环带状展布,矿石主要为细脉-浸染状类型,品位低而稳定,具有明显的斑岩型矿床特征(江西省地勘局912大队, 1971)。但随着地质勘查的推进,1984年以来先后发现了下鲍矿段和银珠山矿段呈层状产出的银铅锌矿体,且层状矿体埋藏深、厚度大、连续性好、矿石品位高(图 10)。由于矿体中含有大量的铁锰碳酸盐角砾,一些研究者称其为“碳酸盐型”矿体,并被认为是燕山晚期的斑岩含矿热液充填交代层间碳酸盐破碎带所形成的银铅锌矿体,层状矿体与斑岩型矿体形成于同一次火山期后热液作用(骆学全等, 2013, 及其参考文献)。

图 10 江西冷水坑银铅锌矿床下鲍矿段132号勘探线剖面简图(据南京地质调查中心, 2015) Fig. 10 Line 132 geologic section of Xiabao ore block in Lengshuikeng Ag-Pb-Zn deposit, JiangXi Province

① 江西912地质大队. 1971.贵溪县冷水坑银路岭铅锌矿区普查报告

① 南京地质调查中心. 2015.萍乡-绍兴结合带铜多金属成矿规律研究报告

而最近的研究发现,冷水坑矿床的两种矿体可能分属不同的成因,具有不同的成矿作用和定位机制(南京地质调查中心, 2015)。在下鲍矿段内,逆断层(F2)截断了下鲍矿段层状矿体(A7)后,被成矿斑岩体所充填,三者间关系的关系表明:层状矿体的形成是早于花岗斑岩体的(图 10)。产在斑岩及其接触带、由细脉–浸染状矿石组成的矿体具有斑岩型矿体的一般地质特征;而层状银铅锌矿体的空间定位严格局限于晚侏罗世打鼓顶组晶屑凝灰岩中的一个火山集块-角砾岩夹层,火山集块及角砾主要是铁锰碳酸盐岩,其中未发现生物化石,而含有气液包裹体;碳酸盐岩角砾的C-H-O同位素以及地球化学特征具有陆相湖泊沉积的特点(肖茂章等, 2014; 钱迈平等, 2015),应该是形成于破火山口湖内的;碳酸盐角砾边界清晰,与凝灰质填隙物之间没有强烈的交代接触现象,明显是一种火山喷发沉积碎屑物;其中的闪锌矿成分与脉状矿体中的闪锌矿差异显著(齐有强等,2015)。综合来看,这种层状矿体可能是早期沉积的火山口湖相碳酸盐,在后期被燕山期成矿流体交代的结果。

同时代的A2型花岗岩主要分布在钦杭带东段的浙北地区,包括洪公、白菊花尖、灵山、儒洪等。在浙皖赣相邻区也有产出,如江西三清山-大茅山、安徽伏岭、浙江黄石潭、九里岗等岩体,岩性以花岗岩-碱长花岗岩以及少量正长岩为主,晚期有少量晶洞花岗岩出现。这些岩体普遍具有富铝、贫铁镁的特征,属于A2型花岗岩,其时代略晚于S型火山-侵入杂岩,在赣东北地区年龄集中在137~125Ma,而在浙西北则为130~120Ma(Yang et al., 2012; Wang et al., 2015b; Xia et al., 2016)。其中,伏岭花岗岩与W、Mo、Pb、Zn矿化有关,产出逍遥、际下、巧川钨钼矿和石坎脚、石门岭等铅锌多金属矿;白菊花尖岩体与U、Pb、Zn矿化有关;灵山岩体晚期形成的碱长花岗岩与Ta、Nb、W、Sn、Pb、Zn等矿化有关,在灵山岩体西侧形成特大型松树岗钽铌钨锡矿和中型南家坞铅锌矿,西南侧形成黄山大型钽铌矿,在其外接触带还见有多处钽铌、钨锡、铅锌矿(化)点,以云英岩型和似伟晶岩型Ta、Nb、W矿化为特征,岩体自交代作用和围岩蚀变发育,钠长石化、云英岩化强烈而普遍,各种矿化蚀变作用在时间上有先后,在空间上具有分带规律(图 11),蚀变类型和强度差异决定了稀有、有色金属矿化类型及空间分布(周旻等, 2006)。

图 11 松树岗钽铌多金属矿0号勘探线矿化分带图(据周旻等, 2006) 1-震旦系休宁组上段;2-伟晶岩带;3-钾长石化花岗岩带;4-云英岩化花岗岩带;5-强-中-弱钠长石化花岗岩带;6-云英岩;7-花岗斑岩脉;8-细脉带型钨矿体;9-石英型锡矿体;10-元素分带;11-钻孔及编号 Fig. 11 No.0 geologic section of the Songshugang Nb-Ta deposit (after Zhou et al., 2006)

I型花岗岩则主要分布在武夷山隆起东侧直至沿海火山岩带中,在武夷山西南侧的NE向断陷带内也有少量出露。与成矿有关的岩体往往蚀变较强,且分异程度较高,从准铝-弱过铝-强过铝质都有。但对那些蚀变较弱的岩体来说,总是以准铝质-弱过铝为主,具有弱亏损-弱富集的同位素特征,岩体中极少出现过铝质的矿物,全岩SiO2与P2O5之间表现出明显的负相关性(李献华等, 2007),具有I型花岗岩类的典型特征。相关的矿床在闽西南坳陷区内有矽卡岩型马坑铁(钼)矿、大排铁铅锌矿等矽卡岩矿床;在武夷山西侧则形成了一系列的钨锡钼矿,包括会昌地区的岩浆热液型铜坑嶂钼矿,岩背、锡坑等斑岩型锡矿以及上饶地区的金竹坪斑岩型钼矿等。矿床类型明显受到岩体围岩的控制,矽卡岩型矿床多产在石炭纪碳酸盐岩地层的接触带附近;钨锡钼矿的围岩则为较为复杂,沉积岩、变质岩以及火山岩均有,其成矿年龄集中在125~135Ma之间(许建祥等, 2007; 张承帅等, 2012; 赵希林等, 2016)。只有武夷山北侧的漳平北坑场钼多金属矿床中辉钼矿Re-Os等时线年龄较早,为139.8±2.3Ma和143.7±2.1Ma(张达等, 2010)。

可以看出,燕山晚期早阶段的花岗岩类,从内陆向沿海,有从S型向A型或I型转变,且A型花岗岩的时代有逐渐变新的趋势;同时,不论是哪种类型的花岗岩都具有变化较大的、弱亏损的同位素组成,显示出壳幔混源的特征,且随时代变新而同位素组成逐渐变亏损(Yang et al., 2011, 2012; Su et al., 2014; Wang et al., 2015b; Xia et al., 2016; 赵希林等, 2016);在同时代的火山岩中也表现出相同的变化规律(作者未发表数据)。结合区域上广泛发育的断陷盆地以及变质核杂岩,充分说明该阶段整个区域都处于强烈的拉张环境,岩浆活动与地幔物质上涌及壳幔相互作用关系密切。

3.4 燕山晚期晚阶段(120~90Ma)

燕山晚期晚阶段的岩浆活动及成矿作用是燕山晚期早阶段的延续,花岗岩类的岩石组合与矿床类型也相似,但规模远不如后者,在空间上主要分布在武夷山脉东侧直至沿海地区,以出现晶洞花岗岩、过碱性花岗岩以及基性岩墙群为特征,与成矿有关的中酸性岩体主要为浅成的花岗斑岩-二长花岗斑岩-正长花岗斑岩及对应的次火山岩,岩体以准铝质高钾钙碱性为主,少量为shoshonite系列;岩体中基性包体以及岩浆混合现象常见,同位素组成从弱亏损到弱富集均有,且往往具有较大的变化范围(董传万等, 2007; Liu et al., 2013; Duan et al., 2017; Jiang et al., 2017),属于壳幔混源的I型花岗岩,伴生有一系列的浅成低温热液型Cu、Au、Ag、Pb、Zn矿床。

在钦杭成矿带东侧的浙中-浙东一带,出露有沐尘、儒岙、治岭头、银坑等岩体,多为准铝质-弱过铝质。已发现有遂昌治岭头金铅锌钼矿、金华银坑钼矿、龙游溪口铜铅锌多金属矿,银坑花岗斑岩和沐尘石英二长岩也有明显的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo矿化。矿床类型多为岩浆热液型、斑岩型以及火山-次火山热液型。最近,在治岭头火山机构内陆续发现了多处火山-次火山热液型黄铁矿、铅锌矿及金银矿等矿体,且深部找矿又发现了斑岩型钼矿,是该区较有代表性的一个火山热液型矿床,其矿体的分布受牛头山火山穹窿控制,穹窿中心为隐爆角砾岩筒和流纹斑岩充填;金银矿体呈脉状、枝杈状分布在火山口两侧的环状断裂以及次火山岩周围(图 12),成矿物质主要来自基底的变质岩,花岗斑岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为114.1±1.1Ma(浙江省地质调查院, 2013b)。

图 12 遂昌治岭头火山热液型金(银)矿床成矿模型图(据浙江省地质调查院, 2013c) 1-大爽组流纹岩及熔结凝灰岩;2-八都岩群片麻岩;3-霏细岩;4-霏细斑岩;5-煌斑岩;6-安山玢岩;7-花岗斑岩;8-金银矿脉;9-铅锌矿脉;10-黄铁矿脉 Fig. 12 Metallogenic model of Zhilingtou volcanic hydrothermal Au(Ag) deposit

① 浙江省地质调查院. 2013c.浙江省矿产资源潜力评价报告

在武夷山成矿带,该阶段的成矿作用主要发生在永梅坳陷及其以东地区,形成了著名的紫金山式铜金矿、罗卜岭式铜矿、红山式铜矿以及五部式铅锌矿、赤路式/西朝式钼矿、莲花山式钨矿、西岭式锡矿等一系列大型矿床;尤其是在上杭紫金山地区形成了大量的浅成低温热液型铜金多金属矿床,是区域上十分重要的铜金成矿区。与成矿有关的大多是花岗斑岩、次英安玢岩、花岗闪长斑岩、似斑状花岗岩、二长花岗岩、正长花岗等,常与燕山早期早阶段的岩体形成复式岩体产出。以紫金山矿田为例,其中的才溪岩体年龄在149~154Ma,而紫金山次火山岩则为118~125Ma,四方岩体以及萝卜岭花岗闪长斑岩体的年龄则为109~93Ma(于波等, 2013)。不同期次的岩体及次火山岩彼此之间相互穿插,造成全区范围内大规模的矿化活动。成矿作用发生于早白垩世晚期,新报道的四方岩体以及萝卜岭岩体中石英脉的辉钼矿Re-Os等时线年龄为103~105Ma(Duan et al., 2017; Jiang et al., 2017)。矿化多发生于斑岩及次火山岩周围的隐爆角砾岩中,矿体则沿着隐爆角砾岩筒的顶部、岩体两侧及外接触带分布。

此外,闽北政和-建瓯地区构成了该时段另一个重要金银成矿区,已发现了王母山以及东际、大药坑金矿以及一系列的金银矿化点。而最近的深部勘探已扩大东际金(银)矿床金储量至中型以上,大药坑金矿床扩大至小型,王厝金矿床也取得找矿进展,显示出很好的找矿前景。

4 燕山期岩浆活动-成矿作用的构造背景探讨

花岗岩的形成及其成矿作用是大地构造演化及地壳演化的物质表现之一。华南在中生代时先后经历了两大构造运动,即受制于古特提斯构造域的印支运动和受制于古太平洋构造域的燕山运动(Carter et al., 2001; Zhou et al., 2006; 邢光福等, 2008),尤其燕山运动以压倒一切的优势对早期构造进行了改造和叠加,隐蔽了前期构造变形形迹(任纪舜等, 1990),并且形成了巨量的火山-侵入杂岩及金属矿床。华东地区的燕山期成岩-成矿作用即在这样的大背景下产生的。通过前文对华东关键成矿带的燕山期花岗质岩浆作用及成矿规律的分析可以看出,华东地区在燕山期都表现为早期挤压和晚期伸展扩张的特征,花岗质岩浆及成矿作用均具有明显的阶段性,而中晚侏罗世-早白垩世是区域岩浆和成矿作用的峰期。

在整个华南地区,侏罗纪是中生代大地构造演化的一个关键时期(董树文等, 2007),从华南内陆主要河流的碎屑锆石记录来看(图 13),整个区域在早侏罗世(200~180Ma)有一个明显的岩浆活动寂静期,只有零星的年龄记录,大规模的岩浆活动开始于180Ma,这与Zhou et al. (2006)对中生代花岗岩的年代学统计结果是一致的。

图 13 华南河流碎屑锆石U-Pb年龄分布频谱图 河流碎屑锆石数据引自Xu et al., 2007; He et al., 2013; Deng et al., 2017 Fig. 13 Histogram for the detrial zircon U-Pb ages of modern river sediments from South China

在短暂的岩浆沉寂期后,华南内陆经历了一次明显的构造应力方向改变以及相应的强烈岩浆作用。在雪峰山脉、南岭地区以及云开山脉地区,应力场由NE-WS向的垂向挤压调整为NW-SE向的挤压,并产生了一系列向NW突出的弧形褶皱带和推覆构造等(张岳桥等, 2009; Chu et al., 2012; Li et al., 2012; Liu et al., 2012a; Shi et al., 2015; Xu et al., 2016)。对沿海地区侏罗纪云母片岩、片麻状花岗岩的Ar-Ar定年以及上述褶皱带的构造分析均表明,NW-SE向挤压大致是从中侏罗世开始,持续的挤压变形主要发生在175~165Ma(徐先兵等, 2010; Shi et al., 2015)。从华东地区来看,埃达克质岩及铜多金属成矿事件的出现,也是从大约175Ma开始的。这些现象说明,整个华南地区从180~175Ma开始,就已经处于古太平洋板块俯冲的影响之下,换言之,燕山运动真正开始的时间则应该在中侏罗世早期。早侏罗世(200~180Ma)的岩浆沉寂期应代表了整个华南大地构造转折的开始时期(Zhou et al., 2006)。该时段内,双峰式岩浆岩、A2型花岗岩等具有板内伸展特征的岩浆岩,局限于湘南宁远-宁远-新田、湘东南宜章、赣南龙南-寻坞和闽西南永定盆,大体呈东西向分布,是在古太平洋板块初始俯冲所产生的挤压应力诱发下,东西向断裂重新活化,从而导致局部拉张背景下的产物(谢昕等, 2005; 徐夕生和谢昕, 2005; Cen et al., 2016)。

从中侏罗世开始,古太平洋板块持续的NW向低角度俯冲,使得岩浆活动带由南岭地区向内陆迁移,集中出露于钦杭成矿带内,并造成了华南总体北西向的挤压以及地壳的缩短变形、加厚。花岗岩类及相关矿床的分布明显受地壳薄弱带的控制,岩石类型以壳幔混源的I型花岗岩以及埃达克质岩为主。如前所述,这些埃达克质岩大多具有富K的特征,是在古太平洋板块NW向俯冲的背景下,受剪切应力或下地壳拆沉作用影响所产生的局部拉张环境中,由(拆沉)加厚下地壳部分熔融产生,并在上升过程中经历了不同程度的壳幔相互作用;岩浆携带着成矿元素沿着深大断裂等地壳薄弱区上升,在浅部定位形成斑岩体以及铜多金属矿床。而在同样的构造体制下,由于基底物质组成不同,在钦杭成矿带和武夷山成矿带产生了不同性质的两类埃达克岩:前者的基底为元古代的古板块结合带,因而所形成的岩石继承了古岛弧的属性,具有亏损的同位素特征(Wang et al., 2012; Wang et al., 2015a; Xia et al., 2016);而后者位于古老的华夏地块之上,所产生的埃达克质岩则明显具有壳源的同位素组成以及富铝的特征(Mao et al., 2003; Li et al., 2016b)。

中侏罗世大规模铜多金属矿化事件后,至中侏罗世晚期(~160Ma),区域岩浆-成矿作用类型发生了一次明显的改变,由I型花岗岩类及铜多金属矿化为主,演变为以S型花岗岩及钨锡钼矿化为主,岩浆活动及成矿作用的规模也显著增强(图 2图 13),遍布全区,一直持续到早白垩世早期。与钨锡钼矿化有关的S型花岗岩多形成于区域隆起带内或褶皱的核部,代表了广泛挤压背景的转变,是华南最重要的一期成矿事件,对应于华仁民和毛景文(1999)所提出的成矿大爆发时期。所有该阶段花岗岩类均表现出明显富集的同位素组成,岩浆及成矿物质也以壳源为主。根据围岩不同形成不同的矿床类型:在地壳隆起区,以古老的变质岩或者火成岩为围岩,形成石英脉型及斑岩型矿床,如大湖塘以及朱溪钨钼矿;而在坳陷区内,受碳酸盐岩地层的控制则以矽卡岩型以及岩浆热液型为主,如马坑式铁矿。在隆起带两侧以及深大断裂附近等地壳薄弱地带,由于地幔物质的加入,形成了少量的I型花岗岩以及相关的钨钼铅锌矿床,但这些I型花岗岩均不具有埃达克岩的特征(图 3)。

目前尚不清楚发生这种改变的具体原因。由于钦杭结合带事实上构成了该时段华南岩浆活动的西界,毛景文等(2011)认为中侏罗世的S型花岗岩以及钨锡成矿事件可能是俯冲板片在南岭及邻区开天窗或撕裂后,导致地幔上涌并发生大规模的地壳重熔所致。但钦杭成矿带内中侏罗世缺少幔源岩浆大规模参与的证据,同时岩浆活动是遍布整个华东地区的,因此该观点可能仍需更多的证据支持。最近的研究发现,在香港地区,161~164Ma有一期明显的变质-变形作用以及推覆构造,碎屑锆石的分析表明,该期事件可能是太平洋板块上外来陆块与大陆边缘碰撞拼贴的结果(Sewell et al., 2016)。这种外来块体的拼贴碰撞可能导致了板块俯冲角度的增大以及后撤(roll-back)过程,使得俯冲–挤压过程发生停滞并造成地幔物质上涌,进而加热古老的地壳物质形成大规模的S型花岗岩。另一方面,埃达克质岩在165Ma之后的消失也暗示,下地壳的拆沉作用也可能诱发了地幔上涌以及地壳的熔融过程。

进入燕山晚期后,整个中国东部都进入了统一的构造背景及演化阶段,Shatsky隆起和Typhoon岛链证实太平洋板块在140~125Ma呈SSW向俯冲,在145~140Ma俯冲方向由NW转为几乎平行于大陆边缘活动(孙卫东等, 2008)。在此构造转折期,华南地区的岩浆活动规模明显减弱(图 13)。从大约140Ma开始,构造应力从挤压变为斜向剪切伸展,在华南沿海地区形成了一系列的NE向断裂、NE向断陷盆地、变质核杂岩以及环状构造等(毛景文等, 2008),整个白垩纪的成岩成矿作用均受NE向断裂构造、断陷盆地以及环状构造的控制。在晚侏罗世晚期到早白垩世早期,武夷山北侧的一系列NE向断陷盆地内所形成的相山、冷水坑等火山-侵入杂岩,一方面含有典型的富铝质矿物、基性包体以及拥有富集的同位素组成,同时也具有高的成岩温度以及A2型花岗岩的特征,这种矛盾的特征以及NE向火山盆地的出现代表了区域性拉张作用的开始。从碎屑锆石年龄谱来看,早白垩世岩浆作用的峰期在125~135Ma(图 13),与区域上大规模的A2型花岗岩年龄一致;最近Qi et al. (2016)报道了衢州以及龙游地区早白垩世OIB型橄榄辉长岩锆石U-Pb年龄为126~129Ma,是软流圈地幔上涌的直接证据。这些都指示了125~135Ma时是华南区域伸展作用的峰期。花岗岩及火山岩的同位素组成均随时代变新而不断趋于亏损(Xia et al., 2016; 作者未发表数据),代表了底侵的地幔物质对花岗岩源区的持续贡献。

在125~120Ma左右,古太平洋板块俯冲方向发生另一次明显的旋转,呈NW向发生漂移,与欧亚大陆呈安第斯式的俯冲(Sun et al., 2007),造成了区域上的挤压事件以及另一次明显的岩浆寂静期(图 13)。到早白垩世晚期,在古洋壳上出现了大而轻的陆块,它们随大洋岩石圈一起沿俯冲带朝东亚大陆碰撞拼贴,结束了古太平洋板块朝东亚陆缘的俯冲历史,形成西南日本-台湾纵谷带-民都洛-巴拉望蛇绿混杂岩带、高压低温变质带和韧性剪切带,碰撞型花岗岩广泛发育(舒良树, 2012, 及其参考文献; Niu et al., 2015)。受此碰撞的影响,东南沿海形成了NE向的长乐-南澳大型左旋走滑韧性剪切带,新生白云母Ar-Ar测年值为120~100Ma(舒良树等, 2000);同时相应的俯冲带向洋跃迁,俯冲板块向东后撤,在整个东亚陆缘发生了大规模的伸展和减薄活动,形成一系列的NE-NNE方向断陷盆地群以及具陆缘弧特征的高钾钙碱性火山-侵入杂岩。此时的岩浆活动与成矿作用均集中在大陆边缘地区,受这些断陷盆地的控制,岩浆活动的峰期与成矿作用的峰期(110~100Ma, Wang et al., 2017; Duan et al., 2017; Jiang et al., 2017)基本一致。在此阶段晚期,随着俯冲角度的持续增大以及弧后扩张过程,在沿海的长乐-南澳一带形成了华南地区另一条I-A型花岗岩带(王德滋等, 1995; 胡建等, 2005)。

5 结论

通过对华东地区钦杭成矿带及武夷山成矿带燕山期岩浆-成矿作用时空规律及成矿作用特征的分析,总结提出燕山期成岩成矿作用具有两期四阶段的特征,分别是:

(1) 燕山早期早阶段(180~165Ma),以钦杭成矿带东段出现埃达克质岩石以及I型花岗岩类为特征,形成一系列的Cu多金属矿床。

(2) 燕山早期晚阶段(165~140Ma),出现大量的S型花岗岩侵入,并普遍伴生钨锡铌钽矿以及铀矿,是华南中生代最重要的成矿时间,同时有少量非埃达克质的I型花岗岩以及相关的钨、钼、铁、铅、锌矿床形成。

(3) 燕山晚期早阶段(140~125Ma),在强烈的伸展背景下,产生了S型与I-A2型花岗岩共存共生的局面,S型火山侵入杂岩与火山热液型铀铅锌矿床关系密切,A2型花岗岩与钨锡铌钽矿化关系密切;在沿海地区则以I型为主,与钨锡铁钼矿有关。拉张作用的峰期在125~135Ma。

(4) 燕山晚期晚阶段晚阶段(125~90Ma),岩浆活动及成矿规模远不如燕山晚期早阶段,且主要集中于沿海地区,形成了多个浅成低温热液型矿集区,以I型花岗岩以及铜金银多金属矿床为主。

致谢 感谢两位匿名审稿人的建设性意见。
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