華南陸塊w、sn的時空分布特征

華南陸塊w、sn的時空分布特征

華南地塊位于歐亞大陸東南緣，靠近太平洋。它由揚(yáng)子地塊和中國地塊組成。北與秦嶺-大別造山帶接壤，西與云南-西藏造山帶接壤。松潘-甘孜造山帶和三江造山帶。它是世界上罕見的大型礦床省份。從華夏地塊東南沿海火山巖帶和華南加里東造山帶至揚(yáng)子地塊中心依次有規(guī)律地分布著從高溫組合元素(W、Sn、Bi、U)、中溫(Pb、Zn、Ag、Cu、Mo)至低溫組合元素(Hg、Sb、As、Tl、Au)的巨型成礦域。在華夏地塊分布的中生代大花崗巖省成礦域中探明的W、Sn、Bi儲量居世界第一,在揚(yáng)子地塊中分布的中生代大面積低溫成礦域探明的Sb、Hg儲量居全國第一,Pb、Zn、Au、Ag等礦種的儲量也名列全國前茅。自20世紀(jì)80年代以來,有關(guān)華南W、Sn成礦作用的研究[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]大量涌現(xiàn),為華南陸塊W、Sn地球化學(xué)分布的研究提供了重要基礎(chǔ)。自1978年以來,中國開展了以水系沉積物為主要介質(zhì)的1∶20萬區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃,截至2009年,該計(jì)劃覆蓋面積已達(dá)700余萬km2,分析了包括W、Sn在內(nèi)的39種化學(xué)元素的含量,取得了海量數(shù)據(jù),為開展整個華南陸塊W、Sn的空間分布研究提供了基礎(chǔ)。1992—1995年,中國東部系統(tǒng)開展的含華南陸塊東部在內(nèi)的5個一級大地構(gòu)造單元區(qū)域地殼和巖石包括W、Sn在內(nèi)的76種化學(xué)元素豐度的研究以及正在開展的全國地球化學(xué)基準(zhǔn)值建立與地球化學(xué)走廊帶探測實(shí)驗(yàn)研究,可從巖石角度探討W、Sn在中國東部尤其是華南陸塊東部的地球化學(xué)背景和時空分布。由于W、Sn礦在華南陸塊中生代大花崗巖省成礦域中具有鮮明的產(chǎn)出特征,因而本文從水系沉積物和巖石的角度探討華南陸塊W、Sn含量在空間上和時間上的分布特征。1油氣巖相古地理與巖石學(xué)特征華南陸塊經(jīng)歷了從新太古代以來的地質(zhì)變化。華南陸塊的結(jié)晶基底結(jié)構(gòu)主要有兩種形式:揚(yáng)子地塊是由自震旦紀(jì)以來形成的沉積蓋層不整合于新太古—古元古代結(jié)晶基底和中—新元古代淺變質(zhì)褶皺基底之上;而華夏地塊則為上古生界、中生界沉積蓋層不整合于元古宙結(jié)晶基底和早古生代變質(zhì)褶皺基底之上。揚(yáng)子地塊新太古—古元古代結(jié)晶基底僅出露漢南雜巖、湖北黃陵雜巖、崆嶺群等。而以古、中元古代中低級變質(zhì)火山-沉積巖系廣泛發(fā)育的上揚(yáng)子古陸西緣的碧口群、通木梁群、白水群、黃水河群,康滇地軸的會理群、昆陽群,東南緣梵凈山群、四堡群、丹洲群、冷家溪群以及中—新元古代贛北的九嶺群、雙橋山群、皖南的上溪群、浙西北的雙溪塢群則構(gòu)成褶皺基底。華夏地塊結(jié)晶基底由古元古界八都群或麻源群、中元古界龍泉群或馬面山群、新元古界陳蔡群、吳墩組、鐵砂街群、神山群、云開群組成。主要出露在武夷山、贛中、贛南、南嶺、云開大山等地。在8~9億年間,由于古華南洋的閉合,華夏地塊與揚(yáng)子地塊碰撞聚合,成為Rodinia超大陸的一部分。到志留紀(jì),華南發(fā)生了強(qiáng)烈的加里東構(gòu)造-熱事件,導(dǎo)致震旦紀(jì)—早古生代海槽關(guān)閉,巨厚沉積物發(fā)生褶皺隆升,在元古宙變質(zhì)基底上形成了加里東期褶皺造山帶。志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動使揚(yáng)子地塊與以東的華夏地塊的華南造山帶拼接,形成統(tǒng)一的華南陸塊。至此,華夏陸塊和江南等鄰區(qū)的沉積環(huán)境與古地理才得以真正統(tǒng)一。華夏陸塊與華南加里東造山帶分別是兩個不同時期地質(zhì)作用的總和,是整個華南地質(zhì)演化歷史中不同階段的產(chǎn)物。同時,該造山帶花崗巖漿活動也很強(qiáng)烈,高峰期為430~400Ma。絕大多數(shù)是過鋁質(zhì)的S型花崗巖,I型花崗巖少見。晚古生代末、中生代初的印支運(yùn)動主要影響華夏地塊東部的活動帶,以褶皺作用為主伴隨有同造山的花崗巖侵入。在晚侏羅世—早白堊世達(dá)到頂峰的燕山運(yùn)動重新建造了包括華南陸塊在內(nèi)的中國東部構(gòu)造體系,由于西太平洋古板塊與亞洲大陸碰接,導(dǎo)致強(qiáng)烈擠壓、隆升造山和巖漿活動,形成巨大的花崗巖基,燕山期花崗質(zhì)巖漿火山-侵入活動廣布于整個中國東部,同時在浙、閩、粵沿海發(fā)生強(qiáng)烈的火山噴發(fā),使中國東部及鄰區(qū)完全焊合為一體,燕山運(yùn)動的強(qiáng)度由東向西減弱。喜山期以裂陷為主形成一系列斷陷盆地,并伴有玄武巖漿活動。2w和sn在空間上的地球化學(xué)分布2.1南北方w、sn地球化學(xué)域利用中國1∶20萬區(qū)域化探掃面水系沉積物分析數(shù)據(jù),采用1∶2.5萬圖幅網(wǎng)格數(shù)據(jù)平均值,得到的不同景觀區(qū)水系沉積物的W、Sn地球化學(xué)參數(shù)見表1,制作的中國水系沉積物W、Sn的地球化學(xué)圖見圖1、2。從宏觀尺度上看,全國W的高含量主要分布在濕潤低山丘陵區(qū),Sn主要分布在濕潤低山丘陵區(qū)、熱帶雨林區(qū)和高山峽谷區(qū)。圖1和圖2表明,W、Sn的高含量主要大規(guī)模地分布于中國東南部的滇東南—桂—湘—皖東南—浙—贛—閩—粵的華夏地塊—揚(yáng)子地塊東部和中國西南部的藏西南—藏東—滇西—川西的雅魯藏布江—三江造山帶和松潘—甘孜造山帶。其中以華夏地塊的華南造山帶最為顯著,W、Sn的高含量均分布在這一區(qū)域。華南陸塊水系沉積物W、Sn含量參數(shù)見表2,華夏地塊W、Sn背景含量分別是揚(yáng)子地塊的1.57倍和1.24倍,表明華夏地塊較揚(yáng)子地塊W、Sn金屬物質(zhì)供應(yīng)更充足。以W質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.0×10-6、Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.5×10-6為邊界制作的華南陸塊水系沉積物W、Sn高異常含量分布圖(圖3、4)表明,W、Sn高含量集中分布在華夏地塊—揚(yáng)子地塊下?lián)P子臺褶帶和江南地軸,即岳陽—懷化—桂林—梧州—茂名以東、長江以南的廣大地區(qū)。從區(qū)域尺度上看,華南陸塊東南部為一巨大的W、Sn地球化學(xué)域,W質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.0×10-6的面積達(dá)58萬km2,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.2×10-6,500m深度W資源量達(dá)56億t,Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.5×10-6的面積達(dá)53萬km2,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.7×10-6,500m深度Sn資源量達(dá)69億t,該地球化學(xué)域與華夏地塊的華南造山帶中生代大花崗巖省成礦系統(tǒng)相對應(yīng),W、Sn的高含量異常核心與著名的南嶺W、Sn成礦帶相一致。南嶺W、Sn成礦帶是我國W、Sn礦床高度發(fā)育區(qū),也是世界W、Sn礦床分布最為密集的地區(qū)。在東經(jīng)110°~118°、北緯23°20′~28°00′范圍內(nèi)以4km2網(wǎng)格數(shù)據(jù)制作的南嶺一帶W、Sn地球化學(xué)圖(圖5、6)可以更加清晰地顯示出高含量W、Sn分布的細(xì)節(jié)。在局部尺度上,大多數(shù)W、Sn異常濃集中心與產(chǎn)出的中—大型W、Sn礦床相對應(yīng)。研究表明,這些異常往往強(qiáng)烈分布在與花崗質(zhì)火山-侵入雜巖有關(guān)的復(fù)合巖體,以及周邊的古生界、元古宇地層中。2.2區(qū)域地球化學(xué)背景中國東部各一級大地構(gòu)造單元中不同地質(zhì)體W、Sn的含量分布(表3)表明,華夏地塊華南造山帶東部的贛南閩西褶皺帶和東南沿?；鹕綆r帶大部分地質(zhì)體W、Sn的含量最高或較高,尤其是在構(gòu)成結(jié)晶基底的堿(正)長花崗巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖中,其次是揚(yáng)子地塊東部。因此,在中國東部巖石W、Sn地球化學(xué)圖及中國東部花崗巖地球化學(xué)圖也表現(xiàn)為W、Sn的高含量分布在華夏地塊的華南造山帶東部和揚(yáng)子地塊東部的下?lián)P子臺褶帶。由于鄢明才、遲清華針對華南造山帶花崗巖的研究沒有涉及W、Sn礦極其發(fā)育的湘南、粵北一帶南嶺造山帶,因此給出的華夏地塊華南造山帶花崗巖中W、Sn的含量可能有所偏低。史長義等給出的整個揚(yáng)子地塊和華夏地塊的花崗巖W平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.2×10-6、1.6×10-6,Sn平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.8×10-6、5.3×10-6。華夏地塊的華南造山帶與揚(yáng)子地塊(東)在有元古宇基底存在的江南地軸和閩西贛南褶皺帶成為華南陸塊出露地殼W、Sn地球化學(xué)背景最高的二級構(gòu)造單元(表4)。本文在華夏地塊圈出的某Sn地球化學(xué)省內(nèi)的贛南、湘南和粵北地區(qū)采集了花崗巖體樣品,可以說該地球化學(xué)省內(nèi)花崗巖樣品采自中國東部W、Sn背景含量高的華南造山帶中局部W、Sn更高的地段。表5為采自該地球化學(xué)省內(nèi)遠(yuǎn)礦花崗巖的平均化學(xué)組成,表6為該W、Sn地球化學(xué)省內(nèi)近礦花崗巖的平均化學(xué)組成。與表4相比,表5中該地球化學(xué)省內(nèi)花崗巖總體的W、Sn平均含量分別為華南造山帶背景值的5.7和4.7倍,而表6中該地球化學(xué)省內(nèi)近礦花崗巖的W、Sn的平均含量分別為華南造山帶背景值的13.2倍和7.4倍,該地球化學(xué)省內(nèi)花崗巖總體平均含量的2.3倍和1.6倍。因此從華南造山帶背景花崗巖、Sn地球化學(xué)省內(nèi)遠(yuǎn)礦花崗巖到近礦花崗巖,W、Sn平均含量具有顯著升高的趨勢。從空間上看,從背景花崗巖到遠(yuǎn)礦花崗巖和近礦花崗巖W、Sn含量顯著升高(圖7)。地球化學(xué)省內(nèi)遠(yuǎn)礦花崗巖W、Sn平均含量分別為華夏地塊花崗巖背景含量值的3.6倍和2.8倍。地球化學(xué)省內(nèi)近礦花崗巖W、Sn的平均含量分別為華夏地塊背景含量值的8.2倍和4.4倍。3w和sn時間分布3.1w、sn特征鄢明才、遲清華系統(tǒng)研究了揚(yáng)子地塊下?lián)P子臺褶帶、江南地軸和華夏地塊閩西贛南褶皺帶、東南沿?；鹕綆r帶各時代地層中的W、Sn含量見表7—表10。除碳酸鹽巖較為發(fā)育的地層外,揚(yáng)子地塊下?lián)P子臺褶帶地層W含量為(0.9~1.8)×10-6,Sn含量為(1.1~2.7)×10-6;江南地軸地層W含量為(1.1~2.3)×10-6,Sn含量為(1.5~3.3)×10-6;閩西贛南褶皺帶各時代地層中W含量為(1.7~2.6)×10-6,Sn含量為(1.9~3.9)×10-6。W、Sn的高含量均分布在中—新元古界、下古生界和三疊系地層中,Sn在二疊系中也具有高含量(表7~9)。與閩西贛南褶皺帶相比,以發(fā)育燕山期中酸性火山巖的東南沿?；鹕綆r帶中侏羅系和白堊系W、Sn地球化學(xué)背景偏低(表10)為特征。南嶺地區(qū)的粵北、桂北、贛南一帶是W、Sn礦集中產(chǎn)出的區(qū)域。於崇文等集中研究了粵北、桂北、贛南各時代地層W、Sn的豐度,獲取的整個南嶺地區(qū)各時代地層W平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1.0~2.5)×10-6,平均1.8×10-6;Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(2.1~3.9)×10-6,平均3.0×10-6(表11)。盡管鄢明才、遲清華與於崇文等對華南陸塊各時代地層W、Sn含量在時間和研究范圍上有所不同,但獲取的W、Sn含量數(shù)據(jù)相差不大。與中國東部地殼W(0.6×10-6)、Sn(1.4×10-6)豐度相比,華南陸塊幾乎所有地層中的W、Sn含量都屬于高背景。3.2基巖剖面元素含量分布華南陸塊揚(yáng)子地塊東部和華夏地塊華南造山帶東部不同時代碎屑巖W和Sn含量分布和演化見表12。可以看出,揚(yáng)子地塊東部前寒武系、古生界和中—新生界砂巖W、Sn的含量分布趨于一致,而泥質(zhì)巖中W、Sn含量分布卻各異,W含量的分布隨時間略有減少,Sn含量則略有增加。華南造山帶東部前寒武系、古生界和中—新生界砂巖和泥質(zhì)巖中W、Sn的含量分布隨時間都趨于減少。為研究地球化學(xué)走廊帶元素時空分布,地球化學(xué)走廊帶探測試驗(yàn)與示范項(xiàng)目在福建泉州—四川綿陽長達(dá)2000km的基巖剖面上系統(tǒng)采集了不同時代地層樣品,采樣間距為1km長度采集1件樣品,該剖面穿越了整個華夏地塊和揚(yáng)子地塊,能夠精細(xì)反映元素在基巖剖面上的含量變化。本文僅將華夏地塊(福建泉州—江西贛州—湖南郴州—湖南懷化)和揚(yáng)子地塊(湖南懷化—重慶—四川綿陽)不同時代地層(砂巖和泥質(zhì)巖)樣品的W含量進(jìn)行了研究(表13),華夏地塊除志留紀(jì)以外的各時代地層砂巖和泥質(zhì)巖W含量均較揚(yáng)子地塊高,并且華夏地塊高含量W主要分布在震旦系、寒武系、奧陶系和白堊系,其次為泥盆系—三疊系。這與華南陸塊高含量W、Sn分布圖(圖3、圖4)中揚(yáng)子地塊W、Sn含量低與華夏地塊W、Sn含量高相一致。3.3不同時代巖石學(xué)特征由于W、Sn主要集中分布在火成巖中的花崗巖和酸性火山巖中,因此可以將酸性巖作為一個整體并依據(jù)地質(zhì)演化歷史和酸性巖的發(fā)育程度加以研究。揚(yáng)子地塊(東)劃分為前寒武紀(jì)、古生代和中、新生代3個階段,其中古生代酸性巖較不發(fā)育。華夏地塊(華南造山帶)前寒武紀(jì)酸性巖不發(fā)育,而燕山期花崗巖廣布于全區(qū),因而將之劃為前寒武紀(jì)、古生代、印支-燕山早期和燕山晚期等4個階段。從表14中可以看出,揚(yáng)子地塊東部隨時代從老到新W含量逐漸增加,華夏地塊W含量在古生代最高,其次分布在印支期和燕山早期,揚(yáng)子地塊和華夏地塊Sn含量在古生代最高?；◢弾r的物質(zhì)成分主要來源于地殼的中下部,是深部地殼物質(zhì)長期分異和調(diào)整的結(jié)果,其組成既反映了區(qū)域地殼的演化與形成環(huán)境,在一定程度上亦應(yīng)反映區(qū)域下地殼和地幔的組分特征與差異,在研究華南陸塊在全球構(gòu)造中的位置及礦床的分帶時,花崗巖類的地球化學(xué)應(yīng)是不可忽視的重要依據(jù)。華南陸塊在地表出露的不同時代花崗巖顯示出獨(dú)特的分布規(guī)律。前寒武紀(jì)花崗巖主要以新元古代為主,主要在揚(yáng)子地塊東南緣的皖南、贛北、鄂南、鄂西和桂北分布,大多呈巖基產(chǎn)出。加里東期花崗巖主要分布在湘贛、湘桂、桂粵交界地區(qū),以武夷山和云開地區(qū)最為集中。印支期花崗巖主要分布在桂東南大容山—六萬大山—舊州—臺馬一帶,同時更大范圍分布在云開大山、湖南、贛南、粵北、閩西。燕山早期花崗巖在華夏地塊花崗巖中出露面積最大,以粵、閩、湘、贛主要分布區(qū)域,主體呈北東向分布,在南嶺地區(qū)呈東西向展布。燕山晚期花崗巖出露面積盡管沒有燕山早期大,但有與之同期的大約近2倍于花崗巖面積的流紋質(zhì)巖石出露,可以說本期巖漿活動比燕山早期更加強(qiáng)烈。燕山晚期花崗巖主要分布區(qū)域以浙、粵、閩沿海地區(qū)和湘北、鄂南、皖南和蘇滬的長江中下游地區(qū)為主。華南陸塊華夏地塊和揚(yáng)子地塊東部不同時代花崗巖W、Sn含量分布見表15。從時間上看,華南陸塊花崗巖從前寒武紀(jì)至燕山早期W、Sn含量逐步升高,尤其在印支期和燕山早期,花崗巖中W、Sn含量最高。華南陸塊不同時代花崗巖W、Sn含量分別為中國東部地殼豐度的1.7~5.8倍、1.7~6.5倍。華南陸塊花崗巖總體的W、Sn含量為中國東部地殼豐度的3.8倍和4.3倍。加里東期、印支期、尤其燕山期花崗巖以W、Sn含量高的堿(正)長花崗巖和二長花崗巖為主,出露面積大,不僅為華夏地塊W、Sn礦的形成提供了巨量的金屬物質(zhì),而且也為大型礦的形成提供了巨大的巖漿熱源。地球化學(xué)走廊帶探測試驗(yàn)與示范項(xiàng)目在福建泉州—湖南懷化沿走廊帶系統(tǒng)采集了華夏地塊加里東期、印支期、燕山期花崗巖樣品,采樣間距為1km采集1件樣品。走廊帶采集的樣品能夠更精細(xì)反映不同期次花崗巖W含量隨時間的變化。表16表明,華夏地塊花崗巖W平均含量在印支期最高,其次為燕山早期。由于不同研究者在采樣范圍上存在差異,給出的揚(yáng)子地塊和華夏地塊不同期次花崗巖W、Sn平均含量在數(shù)據(jù)上也有所差異(表15和表16),但W、Sn的高含量分布在印支期和燕山早期則是一個不爭的事實(shí)。4區(qū)域地質(zhì)背景前文論述了華南陸塊揚(yáng)子地塊和華夏地塊W、Sn的空間分布和不同時代地層、不同期次花崗巖的分布特點(diǎn)。一個不容忽視的問題是地層和花崗巖W、Sn的高背景是不可能引起華南陸塊東部大規(guī)模的W、Sn地球化學(xué)異常的,因?yàn)榫哂蠾、Sn高背景含量的巖石只能提供大規(guī)模地球化學(xué)域形成的初始物源,而具有更高背景的地質(zhì)體或W、Sn礦化體才可能形成區(qū)域地球化學(xué)異常,只有大型、超大型W、Sn礦才能夠形成強(qiáng)烈的局部地球化學(xué)異常濃集中心。研究表明:鎢錫礦床、中酸性侵入巖以及古生界、元古宇地層是產(chǎn)生W、Sn地球化學(xué)異常的主要因素;68.0%、77.3%的鎢錫礦床與W、Sn地球化學(xué)異常分布相對應(yīng),其中中大型鎢錫礦床對應(yīng)的比例為78.9%和86.2%、中型66.7%和81.2%、小型65.7%和74.0%;14.5%、17.5%的中酸性侵入巖與W、Sn地球化學(xué)異常相對應(yīng),主要為燕山期和加里東期的花崗巖;12.3%和10.5%的上古生界地層、12.0%和9.5%的新元古界地層與W、Sn地球化學(xué)異常相對應(yīng)。華南陸塊與地層相關(guān)的246個W礦床中,有152個礦床分布于古生界地層(占61.7%),有47個分布于元古宇中(占19.1%),有26個礦床分布于中生界地層中(占10.6%)。與地層相關(guān)的238個Sn礦床中,有127個礦床分布于上古生界地層(占53.4%),有41個分布于下古生界地層中(占17.2%),有37個礦床分布于中生界地層中(占15.5%)。華南陸塊中25.5%的中酸性侵入巖與W礦床對應(yīng)(礦床數(shù)為89個),其中主要是燕山期、印支期和加里東期的中酸性侵入巖;22.0%的中酸性侵入巖與Sn礦床對應(yīng)(礦床數(shù)為73個),其中主要是燕山期和印支期的中酸性侵入巖。W礦時空分布表明,前寒武紀(jì)成礦期占2%,加里東期占4%,海西期占9%,印支期占2%,燕山期占83%。可見,華南W、Sn地球化學(xué)域的形成主要與加里東期、尤其燕山期中酸性侵入巖和元古宇—古生界地層有關(guān)。華南造山帶元古宇—古生界砂巖、泥巖連同加里東期、印支期、燕山期堿(正)長花崗巖W、Sn的高地球化學(xué)背景為華南造山帶提供了巨量的金屬物質(zhì),為形成大-超大型鎢錫礦床打下了堅(jiān)實(shí)的初始物質(zhì)基礎(chǔ)。同時印支期、燕山早期的構(gòu)