王少懷
(福州大學 紫金礦業(yè)學院,福州350108)
近年來鉬礦勘查在閩西南坳陷帶取得了較大突破,先后發(fā)現(xiàn)了近20處礦床(點),經(jīng)初步估算鉬的資源量為200~300萬t[1-3]。以礦床類型相對單一和成礦時限相對集中為特點,永定山口、武平十二排、漳平北坑場、清流行洛坑鉬礦床輝鉬礦樣品Re-Os同位素等時線年齡分別為165.3±3.5 Ma[4]、150.8±1.3Ma(本文)、148.8±2.2Ma[5]和147.5Ma[6];馬坑鐵(鉬)礦床、連城銅—鉬礦、羅卜嶺鉬礦床樣品Re-Os同位素等時線年齡分別為133.0±0.8Ma[7]、115.7±1.1Ma(本文)和104.9±1.6Ma[8],暗示了鉬的成礦作用分別發(fā)生在中生代燕山早、晚兩期。
閩西南鉬礦田礦床類型除了個別礦床(點)為復合型礦床(斑巖型+矽卡巖型)外,其余均與典型斑巖型鉬礦床相似,屬斑巖型鉬礦床(點)。根據(jù)作者近年來的研究成果,結(jié)合同行測定的年齡資料,本文綜述了閩西南坳陷帶中生代地質(zhì)歷史演化過程與鉬成礦年代學的研究現(xiàn)狀,指出中生代燕山期大規(guī)模的火山—侵入作用以及鉬礦床形成時間集中于燕山早期(165~145Ma)、晚期早階段(135~115Ma)和中階段(115~105Ma),對應于巖石圈的構(gòu)造環(huán)境為擠壓、伸展擴張及擴張增強和裂解階段[9],并劃分了相應的成礦系列。
閩西南坳陷帶位于東南沿海中新生代巨型構(gòu)造—巖漿巖帶內(nèi),政和—大埔斷裂帶以西、南平—寧化構(gòu)造—巖漿帶以南廣大地區(qū)。晚古生代閩西南坳陷呈現(xiàn)出“二凹一隆”特征,即NE向展布的明溪—武平坳陷(西)、大田—龍巖坳陷(東)以及位于其間的胡坊—永定隆起,次一級復式褶皺極其發(fā)育(見圖1)。
圖1 閩西南坳陷帶及主要鉬礦床Fig.1 The depression basin of southwestern Fujian and the main molybdenum deposits
與華南其他地區(qū)一樣,閩西南坳陷中生代明顯受到古亞洲、特提斯、環(huán)太平洋三大構(gòu)造域相互作用的影響,經(jīng)歷過復雜交替的拉張、擠壓與走滑活動。侏羅紀前主要受特提斯構(gòu)造域和印支期造山的影響;侏羅紀向古亞洲構(gòu)造域轉(zhuǎn)化的影響;白堊紀以來則主要受太平洋構(gòu)造作用的制約。
早三疊世晚期發(fā)生印支期造山運動,閩西南地區(qū)洋盆開始閉合,由拉張的裂谷環(huán)境轉(zhuǎn)化為以擠壓為主的造山環(huán)境,以特提斯構(gòu)造域為主體的構(gòu)造格局漸變?yōu)橐原h(huán)太平洋活動大陸邊緣為主的構(gòu)造格局。中三疊世末,研究區(qū)完成了由古特提斯構(gòu)造域向古亞洲構(gòu)造域的轉(zhuǎn)化,相應的構(gòu)造線的方向也從以EW向為主的斷裂構(gòu)造向以NE向為主的構(gòu)造轉(zhuǎn)化,在該區(qū)前加里東期存在的緯向構(gòu)造帶的位置上還依稀可見EW向斷續(xù)發(fā)育的構(gòu)造形跡,且越往東,EW 向構(gòu)造受改造越強烈[10-15]。
與印支期強烈的構(gòu)造—花崗質(zhì)巖漿活動對比,閩西南地區(qū)并沒有形成大規(guī)模的金屬成礦作用。
燕山早期,該區(qū)發(fā)育NE—NNE向褶皺構(gòu)造系統(tǒng),這個時期研究區(qū)巖漿活動處于低谷期(175~165 Ma),隨后花崗巖巖漿活動(165~155Ma)強烈,這是構(gòu)造域體制轉(zhuǎn)換的主要體現(xiàn)。因此其大地構(gòu)造背景往往與太平洋板塊向微地塊發(fā)生低角度俯沖作用有關,誘導大陸地殼增厚和基底拆離、蓋層滑脫[15-18],最終導致燕山早期稍晚于成巖作用的金屬成礦作用高峰期。
燕山晚期,即早白堊世中期(約115Ma),太平洋板塊俯沖方向發(fā)生了約80°的轉(zhuǎn)變,使研究區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了一系列的串珠狀的剪切斷陷盆地(約135~115Ma),形成了從早白堊世巖漿斷陷盆嶺階段向早白堊世晚階段(約115~105Ma)的陸內(nèi)伸展斷陷盆地階段轉(zhuǎn)變,相應地形成了不同系列的成礦作用。這便是閩西南晚燕山構(gòu)造事件發(fā)生過一次從擠壓到拉張體制轉(zhuǎn)換的宏觀標志。
總之,閩西南坳陷的構(gòu)造存在多個構(gòu)造域的影響,構(gòu)造演化是在構(gòu)造域復合、轉(zhuǎn)換過程中完成的[19]。
對已有的火成巖類同位素年齡數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)整理,可將研究區(qū)中生代火成巖類形成時期劃分為印支期、燕山早期和燕山晚期,其中燕山期又可分為4個侵入階段,各階段巖石類型見表1。
表1 閩西南坳陷帶火成巖類的時代及演化Table 1 Ages and evolution of various igneous rocks in the depression basin of southwest Fujian
從大地構(gòu)造演化角度看,印支期巖漿活動是印支構(gòu)造事件產(chǎn)生的地殼重熔,晚侏羅世巖漿活動是早燕山構(gòu)造事件產(chǎn)生的地殼重熔及殼幔相互作用的結(jié)果。而早中白堊世巖漿活動代表了晚燕山構(gòu)造事件產(chǎn)生的地殼伸展構(gòu)造背景下的地幔上涌,其深部過程和板塊構(gòu)造背景有待進一步研究。
閩西南坳陷帶內(nèi)鉬多金屬礦床(點)分布廣泛(見圖1,表2),根據(jù)礦床在空間上的分布特點,可以劃分出兩個成礦帶,即西部的明溪—武平成礦帶和東部的大田—龍巖成礦帶[25-29],對應的次級構(gòu)造單元為明溪—武平坳陷、大田—龍巖坳陷。從空間分布上看,主要產(chǎn)于三級構(gòu)造單元NNE向(明溪—武平坳陷、大田—龍巖坳陷之)泉上—長汀、明溪—龍井、連城—上杭、廣平—龍巖、大田復式向斜和宣和、太華—長塔復式背斜等復式褶皺中,并以NW向上杭—云宵、清流—安溪深大斷裂交匯部位產(chǎn)出大型礦床為特征。
根據(jù)成礦作用特征,將該區(qū)鉬礦床概括為2個成因類型,分別是斑巖型和熱液脈型。它們形成于三種不同環(huán)境(表2),即產(chǎn)于陸內(nèi)逆推覆擠壓環(huán)境的熱液脈型礦床組合、產(chǎn)于底侵伸展、剪切構(gòu)造環(huán)境的熱液脈型礦床組合和與大陸拉張裂解環(huán)境有關的斑巖型礦床組合。斑巖型礦床規(guī)模變化較大,以產(chǎn)出規(guī)模大和數(shù)量多為特點;而熱液脈型礦床多為一些中小型礦床。
根據(jù)成礦系列的劃分原則,將閩西南坳陷帶內(nèi)鉬多金屬礦床劃分為兩個成礦系列,三個成礦亞系列。
3.3.1 與燕山早期黑云母花崗巖類有關的鉬礦床成礦系列
圍繞黑云母花崗巖體分布,如姑山巖體,呈NE和NW向成帶展布。與成礦關系密切的是與黑云母花崗巖有成因聯(lián)系的后期衍生的花崗斑巖、石英斑巖,這些斑巖體常呈巖株或巖脈狀沿斷裂帶分布。礦床成因類型以斑巖型和熱液脈型為主,如武平十二排鉬礦床。
表2 閩西南坳陷帶鉬礦床成礦系列Table 2 Metallogenic series of molybdenum deposits in the depression basin of southwest Fujian
3.3.2 與燕山晚期花崗閃長(斑)巖有關的銅、鉬礦床成礦系列
該礦床成礦系列礦化強度最大,是閩西南坳陷帶鉬的主要成礦期,可進一步分成兩個亞系列:
1)與花崗閃長巖有關的銅、鉬(硫)礦床成礦亞系列。賦存在龍巖—大田坳陷帶內(nèi),與成礦作用有關的巖體主要為中深成花崗閃長巖體及與之同源不同相的花崗閃長斑巖,成礦元素組合和礦床成因類型有差異。礦床成因類型有熱液脈型銅、鉬礦床,如銅坑鉬礦床。
2)與花崗閃長斑巖有關的銅、鉬礦床成礦亞系列。以羅卜嶺礦床最典型,與成礦作用相關的是英安玢巖、花崗閃長斑巖等,容礦圍巖主要為稍早形成的黑云母花崗巖。它與周邊的紫金山金銅礦床、悅洋多金屬礦床構(gòu)成一個完整的淺成低溫熱液—斑巖型(紫金山式的羅卜嶺銅、鉬礦床)成礦系列,與中酸性火山—侵入巖系有關。
羅卜嶺銅鉬礦床位于閩西南坳陷帶的西南部,NW向上杭白堊紀火山—沉積盆地的東北緣,NE向明溪—武平坳陷的宣和復背斜與NW向上杭—云霄深斷裂的交匯部位。中生代時期,羅卜嶺地區(qū)巖漿活動強烈,主要有晚侏羅世花崗巖和早白堊世火山侵入雜巖,為燕山晚期區(qū)域擠壓向區(qū)域拉伸轉(zhuǎn)換期間殼?;煸吹漠a(chǎn)物。
羅卜嶺銅鉬礦床構(gòu)造以斷裂為主,主要為NE向和NW向兩組[30]。礦體主要產(chǎn)在斑巖體的內(nèi)、外接觸帶中,平面上呈半圓弧展布。鉬礦體多夾于銅礦體之間,產(chǎn)狀以NE向和NW向為主。礦石類型主要為浸染型和細脈型。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形結(jié)構(gòu),構(gòu)造以浸染狀為主。礦石礦物以輝鉬礦、黃銅礦和黃鐵礦為主。
前人研究結(jié)果表明,成礦流體由高溫、高鹽度、高氧逸度的巖漿熱液向低溫、低鹽度的流體演化。礦床屬高溫熱液礦床,成礦深度約為1~2.5km。所獲鉬多金屬礦體輝鉬礦Re-Os同位素模式年齡為104.7±1.6~106.5±1.5Ma,等時線年齡為104.9±1.6Ma,形成時間為早白堊世晚期,屬燕山晚期[8]。
連城銅坑鉬礦床位于NE向明溪—武平坳陷東部的連城—上杭復式向斜中段東翼。區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對簡單,以褶皺為主,總體呈一走向近SN、向西傾斜的單斜構(gòu)造。斷裂主要表現(xiàn)為NNW與NE向大型斷裂的相互交錯,礦區(qū)內(nèi)的花崗斑巖、石英斑巖等巖體多沿斷裂交匯部位侵入。區(qū)內(nèi)已圈定鉬礦體19個,主要分布在林地組之石英巖、石英砂巖(見圖2)、花崗斑巖和石英斑巖中。礦石主要結(jié)構(gòu)為粒狀結(jié)構(gòu),最常見構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造。礦石礦物包括閃鋅礦(鐵閃鋅礦)、黃銅礦、輝鉬礦等。
圖2 福建銅坑鉬礦床57線地質(zhì)剖面圖Fig.2 Simplified 57geological section of the Tongkeng molybdenum deposit,F(xiàn)ujian
對銅坑鉬礦床中的6件輝鉬礦樣品進行Re-Os同位素分析,所獲模式年齡為115.1±1.9~116.7±2.2Ma(表3),等時線年齡為115.7±1.1Ma,表明鉬多金屬礦體的形成時間為早白堊世,屬于與燕山晚期花崗閃長巖有關的銅、鉬礦床成礦亞系列。經(jīng)區(qū)域成礦年齡對比和總結(jié)[4-6,8,30-31],燕山晚期(135~115Ma)底侵伸展、剪切構(gòu)造環(huán)境的擴張增強和大陸伸展—地殼減薄期,是中生代大規(guī)模的火山—侵入作用和成礦作用的一個重要時期。
十二排鉬礦床位于NE向明溪—武平坳陷東部的次一級明溪—龍井復式向斜南側(cè),與上杭—云霄NW向地殼深大斷裂帶北西緣相交。區(qū)內(nèi)復向斜軸向NE,地層為上古生界,受上杭—云霄NW向構(gòu)造帶左行切割,走滑拉分,使復向斜整體呈向東南突出的弧形盆地。礦床規(guī)模屬中小型,形態(tài)簡單,礦體基本無斷層破壞或巖脈穿插,圍巖為中細粒二長花崗巖和變質(zhì)細砂巖等(見圖3)。礦石結(jié)構(gòu)主要是自形片狀結(jié)構(gòu),構(gòu)造有脈狀、團塊狀。礦石礦物主要為輝鉬礦,其次為黃銅礦等。
對十二排鉬礦床中的5件輝鉬礦樣品進行Re-Os同位素分析,所獲同位素模式年齡為149.7±3.2~152.8±4.2Ma(表3),等時線年齡為151±2 Ma,表明鉬多金屬礦體的形成時間為晚侏羅世,略晚于含礦黑云母二長花崗巖結(jié)晶年齡,屬燕山早期構(gòu)造—巖漿作用及相關流體活動的產(chǎn)物。經(jīng)成礦年齡對比和總結(jié)[4-6,8],燕山早期陸內(nèi)逆掩推覆地殼增厚間歇的松弛或伸展期間(165~145Ma),不僅是閩西南坳陷帶重要的巖漿—構(gòu)造活動期,而且也是鉬礦成礦的又一重要時期。
閩西南坳陷帶中生代印支—燕山期于早三疊世晚期(即230Ma),中—晚侏羅世(165~145Ma)主要為逆沖推覆構(gòu)造和沖褶帶[36],白堊紀則是大陸底侵伸展(135~115Ma)、拉張裂解環(huán)境(115~105 Ma)。結(jié)合已表述的不同時期巖石系列、組合及與構(gòu)造環(huán)境的關系[23-24],認為本區(qū)構(gòu)造演化與巖漿作用和礦床成礦系列有如下關系(表2)。
1)燕山早期中—晚侏羅世陸內(nèi)逆掩推覆地殼增厚環(huán)境(165~145Ma):對應的地球動力學背景為碰撞造山過程,形成與殼源硫型黑云母花崗巖有關的斑巖—熱液脈型鉬礦床(十二排式)、熱液脈型鎢、鉬礦床(行洛坑式)類型。
2)燕山晚期早階段底侵伸展構(gòu)造環(huán)境(135~115Ma):對應的地球動力學背景為剪切過程,形成與殼?;旌显碔型花崗閃長巖有關的熱液脈型銅、鉬礦床(銅坑式)類型。
3)燕山晚期晚階段大陸拉張裂解環(huán)境(115~105Ma):對應的地球動力學背景為陸內(nèi)伸展斷陷盆地過程,形成與殼?;旌显碔型花崗閃長斑巖(英安玢巖)有關的斑巖型銅、鉬礦床(羅卜嶺式)類型。
圖3 福建十二排鉬礦床地質(zhì)簡圖Fig.3 Simplified geological map of the Shierpai molybdenum deposit,F(xiàn)ujian
表3 閩西南代表性鉬礦床中輝鉬礦Re-Os同位素模式年齡Table 3 Re-Os isotopic analyses of molybdenite separating from the typical molybdenum deposit in southwestern Fujian
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