赫 英,張維萍,2,岳可芬,2,張紅強,成 一

(1.西北大學地質學系,陜西西安710069;2.西北大學化學與材料科學學院,陜西西安710069)

0 引言

巖石圈是地球演化的產物,研究巖石圈的化學組成和結構、形成和演化過程、巖石圈—軟流圈以及巖石圈不同層次間的相互作用,可以從本質上認識地殼中發(fā)生的各種成礦作用,從而為找礦提供重要的信息。巖石圈的演化目前還有爭議,但可以肯定的是巖石圈演化至今,其化學不均一性客觀存在。而這種不均一性在縱向和橫向上都有表現(xiàn),可能就是成礦這棵大樹的“根”[1]。很現(xiàn)實的問題是,巖石圈的這種化學不均一性在時間和空間上是否有規(guī)律。如果沒有規(guī)律,其與成礦間的聯(lián)系是很難預測的;而如果有規(guī)律,其與成礦間的聯(lián)系則對區(qū)域成礦預測有特殊的意義。這一問題只能通過基本事實的確證以及對事實的比較和分析來解決[2-3]。本文所謂地球深部包體主要指源自巖石圈不同層次(巖石圈地幔、下地殼、上地殼等)的斜方橄欖巖包體、二輝橄欖巖包體、輝石巖包體、鎂鐵質麻粒巖包體、長英質麻粒巖包體、花崗片麻巖包體等,它們是認識地球深部不同層次巖石圈的窗口。盡管國內外學者對地球深部包體的礦物學、巖石學和地球化學已有大量研究,但對其與成礦關系幾乎沒有涉及。筆者初次在這方面做了一些嘗試。

1 地球深部包體與成礦的可能聯(lián)系

主要通過對地球深部包體的初步研究,筆者歸納出以下事實:

(1)世界鎳、金、鉬、鎢礦床和礦床集中區(qū)的數量和規(guī)模與有關地塊的年齡有相關性。如與南非、西澳、西伯利亞、加拿大等古老地塊相比,中國華北和揚子等地塊的穩(wěn)定性差,基底形成年齡較新,超鎂鐵、鎂鐵質組分減少而長英質成分增多,相應地,鉻、鎳、鐵、金礦床和鉻、鎳、鐵、金礦化集中區(qū)的規(guī)模和數目也減小,但鉬、鎢、錫礦床和鉬、鎢、錫礦床集中區(qū)卻明顯增大和增多。這些金屬礦床在空間上有以古老地塊為中心向外的分帶現(xiàn)象。如世界上具有代表性的金川鎳礦就分布在華北地塊的西南緣,其他鎳礦也大多分布在古老地塊邊緣或古老地塊邊緣內外不遠[4];中國的金礦比較集中在山東、河南、陜西、河北等省和東北地區(qū)的華北地塊南北兩緣;而鉬礦主要分布在華北地塊兩緣但分別偏南和偏北;鎢礦主要分布于華南的江西、湖南、兩廣;而錫礦則在廣西、云南等西南各省更為發(fā)育[5]。

(2)中國東部地幔巖包體及其中硫化物的金在空間分布上有非均一性。中國東部地幔巖中金含量以華北地臺為中心,向北和向南(向南更明顯一些)分別降低。其高于地幔金豐度為5×10-9的樣品,主要集中在華北地臺兩緣(遼寧、河北、山西、山東),與冀北西部和山東的金礦集中區(qū)有對應關系[6-7]。分析的地幔巖色體大多是尖晶石二輝橄欖巖包體,它們應來自巖石圈地幔。中國東部的金礦多集中于華北克拉通兩緣而向南向北有減少或減小的趨勢,反映中國東部金的成礦省與巖石圈地幔金的地球化學省可能是基本耦合的。

(3)中國東部地球深部包體及寄主玄武巖中地幔巖包體的金含量最高。中國東部玄武巖中地幔巖包體及寄主玄武巖中 w(Au)分別為(0.5～10.0)×10-9和(0.2～5.3)×10-9。包體、玄武巖平均w(Au)分別為4.6×10-9、2.7×10-9[6],包體平均含金高于玄武巖。地幔巖包體和各類麻粒巖包體以及片麻巖等包體的金含量分析和比較表明,地幔巖包體中金含量最高。如在河北大麻坪和江蘇安峰山,二輝橄欖巖包體、二輝巖包體、鎂鐵質麻粒巖、長英質麻粒巖、片麻巖包體、花崗巖類包體平均 w(Au)分別為 4.3×10-9、8.7×10-9、1.3× 10-9、0.9×10-9、2.2×10-9、1.3×10-9[8-9]。

(4)中國東部玄武巖中鉬含量在空間分布上有非均一性。其高于世界基性巖鉬豐度為1.4×10-6的樣品,主要集中在華北地臺邊緣的山東、安徽而以安徽最高(6.5～7.2)×10-6,這與中國鉬礦主要分布于華北地塊南北兩緣但比金礦更偏南、偏北的基本事實是一致的[10]。

(5)中國東部玄武巖和鎂鐵質麻粒巖包體中鉬含量最高。中國東部玄武巖中地幔巖包體及寄主玄武巖中 w(Mo)分別為(0.1～0.4)×10-6和(0.8～7.2)×10-6。其中包體、玄武巖平均w(Mo)分別為0.2×10-6、3.2×10-6[10],玄武巖平均鉬質量分數高于包體。地幔巖包體和各類麻粒巖包體以及片麻巖等包體的鉬含量分析和比較表明,玄武巖和鎂鐵質麻粒巖包體中鉬含量最高。如在河北大麻坪和江蘇安峰山,二輝橄欖巖包體、二輝巖包體、鎂鐵質麻粒巖、長英質麻粒巖、玄武巖平均w(Mo)分別為0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6[8]。

(6)中國東部地幔巖包體中鎢含量在空間分布上較為均一。地幔巖包體及寄主玄武巖中w(W)分別為(0.1～1.0)×10-6和(0.1～2.5)×10-6,前者接近上地幔鎢的豐度,后者與世界基性巖鎢的豐度非常一致[11]。對玄武巖和地幔巖包體、各類麻粒巖包體以及片麻巖包體等的鎢含量比較表明,長英質麻粒巖和片麻巖、花崗巖類包體中鎢含量最高。如在河北大麻坪和江蘇安峰山,二輝橄欖巖包體平均w(W)為0.2×10-6,二輝巖包體平均w(Mo)為0.2×10-6,鎂鐵質麻粒巖平均 w(Mo)為 0.3× 10-6,長英質麻粒巖平均 w(Au)為0.5×10-6,片麻巖和花崗巖類包體 w(W)為0.5×10-6,玄武巖平均 w(Mo)為0.2×10-6[8-9]。

(7)中國東部地球深部包體及寄主玄武巖中地幔巖包體,特別是二輝橄欖巖包體及帶狀地幔巖包體的二輝橄欖巖帶中鎳含量最高。對玄武巖和地幔巖包體中鎳含量分析和比較表明,后者的w(Ni) (2 278×10-6)要大大高于前者(208×10-6),相差10倍有余。而各類包體及帶狀包體不同帶中鎳含量以二輝橄欖巖包體和二輝橄欖巖帶中鎳含量最高,反映出巖石圈地幔和軟流圈地幔以及巖石圈不同層次的不同貢獻[8,10,12]。

(8)中國東部地幔巖包體硫化物中鎳含量具有非均一性,并主要集中在鎳黃鐵礦中。鎳黃鐵礦中w(Ni)在空間分布上有非均一性,以華北地臺邊緣最高,可高達10-2～10-4,是全巖的數十萬倍[7]。

2 討論

對上述事實進行綜合比較,可以合理地推測在巖石圈的不同層次鎳、金、鉬、鎢等成礦元素的含量不均一但是有規(guī)律。其中鎳和金傾向富集于古老的巖石圈地幔,鉬傾向富集于下地殼,而鎢傾向富集于中—上地殼。這一順序和世界鎳、金、鉬、鎢礦床分布以及中國鎳、金、鉬、鎢礦床由華北地塊兩緣向外的分布規(guī)律一致,也和鎳、金、鉬、鎢的地球化學相容性的變化順序一致。這三者間的耦合顯然不是偶然的,鎳和金隨地球演化傾向于向地球更深部集中,因此古老巖石圈應比年輕巖石圈更富鎳、金;而鎢、鉬是不相容元素,他們有向地殼中富集的傾向。相比之下,鉬比鎢的相容性高一些,傾向于在鎂鐵質下地殼富集,后者常與軟流圈底侵作用有關,這就是玄武巖和鎂鐵質麻粒巖中鉬含量要比地幔巖包體高的可能原因。地幔熔融、巖石圈減薄、玄武巖底侵、地幔流體與花崗巖成礦等可能在上述不同元素的成礦過程中有不同的貢獻。上述認識可能給鎳、金、鉬、鎢等金屬礦床和礦床集中區(qū)的戰(zhàn)略預測提供一些新思路,可見地球深部包體與成礦間關系的研究對成礦預測和找礦可能有重大意義。

巖石圈的成礦效應可能主要有兩方面:高含成礦元素的巖石圈提供成礦物質基礎;次生作用將巖石圈中成礦元素帶入地殼成礦。中生代是中國東部金、鉬、鎢、錫等金屬礦床的重要成礦期,巖石圈減薄導致巖石圈中成礦元素被帶出成礦可能是成礦基本機制。

當前,在地球深部包體與成礦關系研究中,建議對以下科學問題應給予高度關注:①通過地幔巖包體的研究,進行詳細而系統(tǒng)的地幔巖填圖,積累基礎科學數據;②對各種類型的地球深部包體及其與成礦關系作比較研究;③研究巖石圈不同成礦元素的不同活化調動機制;④注意古生代、中生代、新生代各類包體及其與成礦關系的差別;⑤注意研究各種類型包體中不同包裹體的微觀成礦意義;⑥巖石圈形成后次生變化及其對不同成礦元素富集和遷移的影響。

3 結語

地球深部包體與成礦關系研究是一個很有意義的研究方向。地球深部包體中鎳、金、鉬、鎢等成礦元素的含量是不均一的,它們分別在橄欖巖包體(特別是二輝橄欖巖包體)、二輝橄欖巖包體(特別是尖晶石二輝橄欖巖包體)、玄武巖及鎂鐵質麻粒巖包體和長英質麻粒巖、片麻巖、花崗巖類包體中含量最高,反映巖石圈和軟流圈以及巖石圈的不同層次中鎳、金、鉬、鎢等成礦元素的含量不均一但是有規(guī)律。這一認識可能給鎳、金、鉬、鎢等金屬礦床和礦床集中區(qū)的戰(zhàn)略預測提供一些新思路。

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