方維萱

1.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心,北京 100012;

2.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心礦山生態(tài)環(huán)境資源創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,北京 100012

0 引言

構(gòu)造變形序列、礦田構(gòu)造和成藏成礦作用是地學(xué)界長(zhǎng)期關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題(楊開(kāi)慶,1984;陳宣華等, 2009;張寶林等,2015;康玉柱,2018;楊文心等, 2018;劉家仁,2019;方維萱和黃轉(zhuǎn)盈,2019)。其中,盆地變形、盆-山-原耦合轉(zhuǎn)換與生態(tài)資源環(huán)境問(wèn)題備受關(guān)注(袁寶印等, 2009;宋勇等, 2010;熊探宇等, 2010;張海峰等,2012;湯良杰等, 2014;韓潤(rùn)生等,2014, 2020;馮建偉等, 2020),沉積盆地構(gòu)造巖相變形史與成藏成礦機(jī)制一直是科學(xué)難題。對(duì)成巖階段的劃分與對(duì)成巖相系的深入研究,促進(jìn)了油氣資源儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)和勘探新發(fā)現(xiàn)(鄒才能等,2008)。近年來(lái),在塔里木盆地、鄂爾多斯盆地和二連-海拉爾盆地,均發(fā)現(xiàn)了(非)金屬礦產(chǎn)-鈾-煤-油氣資源同盆共存與協(xié)同富集成礦成藏(李榮西等,2011;王偉等,2018;方維萱等,2021a),要了解這些獨(dú)特地質(zhì)現(xiàn)象的成因,需要從協(xié)同勘查的新角度,重新認(rèn)識(shí)盆內(nèi)構(gòu)造巖相變形史與成巖成礦成藏事件的耦合結(jié)構(gòu)。從多種礦產(chǎn)協(xié)同富集規(guī)律和成礦成藏機(jī)理出發(fā),以成巖事件序列為主線,將構(gòu)造巖相學(xué)與地球化學(xué)巖相學(xué)(Fang, 2017)新理論相結(jié)合,對(duì)成巖事件序列和成巖相系進(jìn)行共性導(dǎo)向和交叉融合研究,可將沉積盆地內(nèi)成巖相系劃分為4種類型(方維萱,2020):成盆期埋深壓實(shí)物理-化學(xué)成巖相系、盆地改造期構(gòu)造-熱事件成巖作用與構(gòu)造熱事件改造成巖相系、盆內(nèi)巖漿疊加期構(gòu)造-巖漿-熱事件成巖作用和巖漿疊加成巖相系、盆地表生變化期表生成巖作用和表生成巖相系。這些研究不僅為沉積盆地構(gòu)造巖相變形史研究提供了新思路,也為煤系金屬礦產(chǎn)資源研究提供了新理論。在傳統(tǒng)的沉積成巖作用研究中,高溫改造作用和出露地表晚期經(jīng)受了風(fēng)化作用的沉積巖,都不作為成巖作用的研究對(duì)象(焦養(yǎng)泉等, 2015)。但忽視對(duì)高溫改造疊加-再造成巖成礦作用、表生成巖成礦作用的研究,嚴(yán)重制約了對(duì)(非)金屬礦產(chǎn)-油氣資源-煤-鈾同盆共存協(xié)同富集規(guī)律和成礦成藏機(jī)理的研究。近年來(lái),對(duì)沉積盆地內(nèi)火山巖、侵入巖、深部地質(zhì)作用與油氣資源的研究取得了重要進(jìn)展(楊寧等, 2005;汪華等, 2014;楊文心等,2018;馬新華等, 2019),但沉積盆地內(nèi)構(gòu)造巖相變形史與金屬礦產(chǎn)、油氣資源和煤系金屬礦產(chǎn)之間的耦合關(guān)系仍為難點(diǎn)問(wèn)題,待進(jìn)一步創(chuàng)新研究方法體系,為取得新突破提供科技支撐。

文章在(非)金屬礦產(chǎn)-油氣資源-煤-鈾同盆共存盆地研究基礎(chǔ)上,對(duì)沉積盆地構(gòu)造巖相變形史的創(chuàng)新研究方法進(jìn)行歸納,從構(gòu)造巖相學(xué)、地球化學(xué)巖相學(xué)和地球物理學(xué)綜合的角度進(jìn)行論述,認(rèn)為盆內(nèi)構(gòu)造巖相變形史與構(gòu)造巖相學(xué)相系研究,能夠揭示成藏、成礦流體與構(gòu)造巖相學(xué)類型、構(gòu)造樣式與構(gòu)造組合的多重耦合關(guān)系,可為深部(~5000m)構(gòu)造相體建模預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1 研究方法論與研究?jī)?nèi)容

在沉積盆地的構(gòu)造巖相變形史解析研究中,采用系統(tǒng)整體論、多維場(chǎng)空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)解析方法,以構(gòu)造巖相類型在時(shí)間域的演化序列為主線,進(jìn)行構(gòu)造巖相學(xué)填圖,有助于恢復(fù)多期次疊加的復(fù)雜相體和構(gòu)造樣式。

(1)系統(tǒng)整體論

指以構(gòu)造巖相學(xué)填圖和五維相體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解剖為手段,對(duì)現(xiàn)今構(gòu)造巖相體進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)造、相體結(jié)構(gòu)測(cè)量,從多維角度進(jìn)行刻畫(huà)描述,為整體恢復(fù)構(gòu)造巖相變形史提供豐富信息,即:

構(gòu)造巖相學(xué)(TLM)=F{x,y,z,T,M-(t-P-T)}五維立體構(gòu)造巖相學(xué)解剖(點(diǎn)-線-面-體-時(shí))=

其中:TLM=構(gòu)造巖相學(xué)總集合;

點(diǎn)=地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn),包括x,y,z三維坐標(biāo);

線=實(shí)測(cè)構(gòu)造巖相學(xué)剖面線,包括X-Y、X-Z或Y-Z坐標(biāo);

面=“縱-橫-平”三向切面,包括勘探線剖面、中段平剖面和橫向剖面。在地表構(gòu)造巖相學(xué)填圖中,以X、Y為投影平面,但實(shí)際上包括標(biāo)高(Z);

體=單一相體、疊加相體或礦體的縱向、橫向和垂向構(gòu)造巖相學(xué)剖面圖,并制作勘探線剖面聯(lián)立圖和不同中段平面聯(lián)立圖。

M=物質(zhì)組成及演化趨勢(shì),即巖石、礦物、常量組分(%)和微量組分(×10-6)。Mi=在ti時(shí)間的物質(zhì)成分;ti=采用同位素年代學(xué)厘定的形成年齡或采用構(gòu)造巖相學(xué)篩分方法確定的構(gòu)造世代;Pi=在ti時(shí)間,相體和物質(zhì)組成形成的壓力條件,Ti=在ti時(shí)間,相體和物質(zhì)組成形成的溫度條件,二者均采用礦物包裹體測(cè)溫和礦物溫度計(jì)(方維萱等,2017)估算獲得,用于對(duì)多期次形成的構(gòu)造巖相體進(jìn)行多維場(chǎng)解剖研究,當(dāng)i為相對(duì)固定的形成時(shí)代的情況下(如缺少穿插關(guān)系,且在同位素年代學(xué)方法測(cè)試誤差范圍內(nèi)等),即可采用t-PT參數(shù)描述形成的時(shí)間-壓力-溫度條件。在(次火山)侵入巖相研究中,一般對(duì)相關(guān)巖相進(jìn)行t-PT軌跡研究,具體描述(次火山)侵入巖相冷卻過(guò)程中降壓和降溫的持續(xù)時(shí)間或疊加侵入巖相的增溫-增壓過(guò)程,以及在附近地層(圍巖)中發(fā)生的構(gòu)造熱事件年齡、增溫-增壓過(guò)程和降溫-降壓過(guò)程,精確厘定(次火山)侵入巖與成礦年齡關(guān)系。

(2)多維場(chǎng)空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)解析

進(jìn)行空間域(x-y-z)-時(shí)間域(T=T0→Ti) -物質(zhì)域(∑M=M0+Mi)復(fù)雜相體的多維空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)解析研究。即解析同位空間(x-y-z)在異時(shí)(T=T0→Ti)形成的異源同位物質(zhì)疊加作用、疊加構(gòu)造巖相學(xué)類型與識(shí)別標(biāo)志。T0表示初始狀態(tài)的年齡,Ti表示后期構(gòu)造疊加相年齡,M表示物質(zhì)成分 (巖石學(xué)、巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)),即:

在初始狀態(tài)下進(jìn)行巖相學(xué)解析,則:TLM={[M-(t-P-T)] [D(x,y,z)]} =F(x-y-z,M);T=T0

在空間域內(nèi),空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)為同時(shí)異相的相分異和相序結(jié)構(gòu)。在同一構(gòu)造巖相學(xué)系統(tǒng)中,因相系發(fā)生相分異而導(dǎo)致相變,形成空間域內(nèi)相序結(jié)構(gòu)。在時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行地球化學(xué)巖相學(xué)解析,則:

在空間域內(nèi)進(jìn)行地球化學(xué)巖相學(xué)解剖,則:

在時(shí)間域內(nèi),研究不同相體物質(zhì)組成及成巖成礦期的物質(zhì)強(qiáng)度,即成礦中心在時(shí)間域的分布規(guī)律。在空間域內(nèi),研究同一相系中疊加相體的物質(zhì)組成及成巖成礦期的物質(zhì)強(qiáng)度,即特定時(shí)間域內(nèi),同一相系中疊加相體在空間域中的成巖成礦作用強(qiáng)度中心,用于圈定成礦中心。

(3)時(shí)間域的盆內(nèi)構(gòu)造巖相類型演化序列

主要研究?jī)?nèi)容包括盆內(nèi)成巖相系分類和構(gòu)造-巖漿-熱事件序列重建。在前盆地期(基底先存構(gòu)造)、成盆期(初始成盆期和主成盆期)、盆地反轉(zhuǎn)期、盆地構(gòu)造變形改造期、盆內(nèi)巖漿疊加期、盆地表生變化期等6個(gè)重要演化期內(nèi),形成了相應(yīng)的成巖相系,同時(shí)也發(fā)育和疊加了不同類型的流體作用。認(rèn)識(shí)這些不同類型成巖相系及其特征,有助于揭示不同的成巖作用期次、流體地質(zhì)作用類型和特征,對(duì)沉積盆地內(nèi)金屬礦產(chǎn)和煤系關(guān)鍵戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)、油氣資源等成藏成礦規(guī)律的研究具有重要意義。

在時(shí)間域上,盆內(nèi)構(gòu)造巖相演化的方向性表現(xiàn)為:

①前盆地期(基底先存構(gòu)造)對(duì)盆地的形成演化具有顯著的控制作用且與盆地構(gòu)造巖相具有不同變形歷史,如古風(fēng)化殼常為流體封閉層和儲(chǔ)集相體層、基底斷裂常為盆內(nèi)底源熱流體疊加運(yùn)移構(gòu)造通道等。

②成盆期盆內(nèi)同生沉積巖相系,如水體形成的正常沉積巖相系、熱水同生沉積-交代作用形成的熱水沉積巖相系、火山同生熱水沉積-蝕變作用形成的火山熱水沉積巖相系。

③在盆地反轉(zhuǎn)期,沉積水體增深序列常為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造的同生構(gòu)造-沉積學(xué)響應(yīng);而沉積水體向上變淺序列常為負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的同生構(gòu)造-沉積學(xué)響應(yīng),同期多發(fā)育大規(guī)模的熱水沉積巖相系,沉積盆地內(nèi)發(fā)育煤系烴礦源和烴源巖系,伴隨大規(guī)模的富烴類和富CO2-H2S非烴類還原性流體的形成和運(yùn)移。

④盆地構(gòu)造變形改造期內(nèi),埋深壓實(shí)成巖作用和構(gòu)造成巖作用分別形成了壓實(shí)物理-化學(xué)成巖相系和構(gòu)造成巖相系。發(fā)育的不同類型盆地流體包括富烴類還原性流體、富CO2-H2S型非烴類還原性流體、富N2型和富H2還原性流體,它們多為內(nèi)源性盆地流體。富CO2型熱流體柱常是來(lái)自盆地基底構(gòu)造層或地殼-地幔尺度的外源性流體,會(huì)導(dǎo)致盆地發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造-熱事件改造疊加并驅(qū)動(dòng)盆地流體強(qiáng)烈活動(dòng)和相互耦合,對(duì)成藏成礦具有較大規(guī)模貢獻(xiàn)。但目前對(duì)內(nèi)源性和外源性盆地流體相互耦合和協(xié)同作用的研究尚不夠深入。

⑤在盆內(nèi)巖漿疊加期,構(gòu)造-巖漿-熱事件起源于幔源(巖石圈地幔和軟流圈地幔)、幔-殼混源、殼源等不同層次的深部異源性流體,它們常以盆內(nèi)熱流體柱形式注入盆地內(nèi)部,以盆內(nèi)巖漿疊加相系為標(biāo)志(方維萱等,2017)。目前,對(duì)構(gòu)造-巖漿-熱事件驅(qū)動(dòng)盆地循環(huán)流體的形成機(jī)制及相互耦合作用研究程度較低。

⑥在盆地表生變化期內(nèi),構(gòu)造抬升和構(gòu)造掀斜作用導(dǎo)致地下水流場(chǎng)發(fā)生重大變化,富集成礦物質(zhì)的氧化態(tài)表生流體進(jìn)入盆地內(nèi)部,造成了銅鉛鋅和鈾次生富集成礦。在含煤盆地和含油氣盆地內(nèi)發(fā)育了具有較強(qiáng)還原性的流體作用,對(duì)于它們與富集成礦物質(zhì)的氧化態(tài)表生流體耦合機(jī)制以及戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)富集成礦作用的研究工作有待深化。

(4)盆地構(gòu)造巖相變形史研究?jī)?nèi)容

盆地構(gòu)造巖相變形史的研究?jī)?nèi)容包括以下6個(gè)方面:

①解析和厘定不同的同生和變形構(gòu)造巖相類型、基本特征和識(shí)別標(biāo)志。

②進(jìn)行構(gòu)造巖相分期和分型研究,解析和研究不同期次的構(gòu)造型相特征與區(qū)別性標(biāo)識(shí)。

③確定不同類型的變形構(gòu)造巖相樣式和組合,以及它們?cè)跁r(shí)間域-空間域-物質(zhì)域內(nèi)與(非)金屬礦產(chǎn)、油氣資源、煤巖和煤系礦產(chǎn)等多礦種同盆共存富集成藏成礦的多重耦合結(jié)構(gòu)。

④研究揭示儲(chǔ)集相體層的成相機(jī)制與成藏成礦多重耦合機(jī)制。

⑤重大地質(zhì)事件與構(gòu)造巖相變形事件序列、區(qū)域構(gòu)造巖相演化模式與大陸動(dòng)力學(xué)機(jī)制、區(qū)域生態(tài)環(huán)境資源多重耦合規(guī)律。

⑥盆地構(gòu)造巖相變形史專題解析研究,包括盆內(nèi)同生構(gòu)造巖相樣式與構(gòu)造巖相組合、盆內(nèi)反轉(zhuǎn)構(gòu)造巖相樣式與構(gòu)造巖相組合、盆內(nèi)變形構(gòu)造巖相樣式與變形構(gòu)造巖相組合、盆內(nèi)巖漿疊加期巖漿-構(gòu)造-熱事件疊加樣式與構(gòu)造巖相組合、盆地表生變化期構(gòu)造巖相樣式與構(gòu)造巖相組合等。

(5)研究方法和技術(shù)

主要研究方法和技術(shù)組合包括:

①大比例尺構(gòu)造巖相學(xué)填圖和變形構(gòu)造巖相解析研究,恢復(fù)盆地重大構(gòu)造變形事件序列。

②構(gòu)造巖相學(xué)變形篩分,如大比例尺碎裂巖化相、糜棱巖化相、構(gòu)造蝕變巖相等專題填圖。

③構(gòu)造巖相類型與地球化學(xué)解析研究,如井巷工程大比例尺構(gòu)造巖相學(xué)三維填圖等。

④地球化學(xué)巖相學(xué)填圖是構(gòu)造巖相學(xué)物質(zhì)組成和形成演化規(guī)律的主要解析研究方法。

⑤深部隱伏構(gòu)造巖相-磁化率專題填圖和找礦預(yù)測(cè)。

⑥專項(xiàng)電法勘探(MT、AMT、CSAMT)與隱蔽構(gòu)造巖相-巖層三維電性填圖。

⑦地震勘探與地震巖相刻畫(huà)(馮玉輝等,2016),如地震勘探和裂縫預(yù)測(cè)(鄭和榮等,2007;鄔光輝等,2014;馮建偉等,2020)。

⑧構(gòu)造巖相專項(xiàng)預(yù)測(cè)建模。

⑨跨尺度綜合研究建立盆地構(gòu)造巖相變形史。

(6)理論創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)

在盆內(nèi)構(gòu)造巖相變形史研究上,理論創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)集中于以下3個(gè)方面:

①構(gòu)造巖相形成機(jī)制與成藏成礦流體分異作用多重耦合結(jié)構(gòu)問(wèn)題亟待研究。構(gòu)造巖相形成機(jī)制與成藏成礦流體分異作用可分為3大類型:物理、化學(xué)和物理-化學(xué)多重耦合分異成相作用,它們與成藏成礦作用之間的多重耦合結(jié)構(gòu)是創(chuàng)新點(diǎn),可采用野外構(gòu)造巖相學(xué)測(cè)量方法進(jìn)行恢復(fù),開(kāi)展模擬試驗(yàn)進(jìn)行解析,通過(guò)實(shí)際測(cè)量和理論研究進(jìn)行建模預(yù)測(cè)。物理分異成相包括垂向壓實(shí)、側(cè)向擠壓和垂向抬升過(guò)程中形成的構(gòu)造變形、變形構(gòu)造樣式和構(gòu)造型巖相。流體系統(tǒng)在沉積巖中因流體擴(kuò)散、滲流、吸附等作用,導(dǎo)致流體的溶解度、密度、壓力和溫度發(fā)生變化。如盆內(nèi)富烴類還原性流體系統(tǒng)中,天然氣的相態(tài)與流體體系的壓力、溫度密切有關(guān),因溫度和壓力降低,重?zé)N類被沉積巖吸附而脫離該系統(tǒng),輕烴因逃逸作用繼續(xù)遷移,導(dǎo)致富烴類還原性流體系統(tǒng)發(fā)生變化和相分異、礦質(zhì)沉淀?；瘜W(xué)分異成相作用主要包括氧化-還原作用、多重化學(xué)耦合反應(yīng)、化學(xué)位梯度變化、離子交換作用、同位素交換和分異作用、微生物降解作用等,如富CH4-CO2型非烴類+富烴類混合還原性流體系統(tǒng),在穿越臨界強(qiáng)氧化界面后,大量CH4發(fā)生強(qiáng)氧化作用而形成了富CO2型非烴類還原性流體系統(tǒng),并伴隨鐵錳碳酸鹽化蝕變相的形成。物理-化學(xué)分異成相包括成藏成礦流體系統(tǒng)內(nèi)CH4-CO2、H2O或CO2臨界沸騰、構(gòu)造釋壓沸騰、熱液角礫巖化、巖漿隱爆角礫巖化等;化學(xué)多重耦合作用會(huì)觸發(fā)物理-化學(xué)分異成相作用,如火山熱水流體作用。在沉積盆地內(nèi)的油氣資源-煤-鈾-金屬礦產(chǎn)和煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)研究方面,需要從跨尺度協(xié)同的角度研究多重耦合結(jié)構(gòu)和成相作用。

②盆內(nèi)構(gòu)造-巖漿-流體-熱事件序列與成藏成礦作用的多重耦合熱動(dòng)力學(xué)模型是核心增長(zhǎng)點(diǎn)。根據(jù)盆地?zé)崾录c不同構(gòu)造巖相成相機(jī)制特征,熱動(dòng)力學(xué)模型分別為:第一種是沉積壓實(shí)埋藏成巖期熱動(dòng)力學(xué)模型,可進(jìn)一步劃分為埋深壓實(shí)型、欠壓實(shí)型、構(gòu)造側(cè)向壓實(shí)型和超壓流體型,其孔隙度、裂縫-裂隙率、巖石熱導(dǎo)系數(shù)、熱動(dòng)力學(xué)主要受傳遞方式(熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)、熱輻射)控制。第二種是盆內(nèi)熱流體突發(fā)性熱動(dòng)力學(xué)模型,經(jīng)地球化學(xué)巖相學(xué)建相可重建這些熱事件的熱動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。第三種是構(gòu)造-流體-熱事件模型,可劃分為連續(xù)遞進(jìn)應(yīng)變構(gòu)造-流體-熱事件模型、突發(fā)構(gòu)造破裂模型和熱流體隱爆模型等3種不同類型。在熱液角礫巖相系統(tǒng)內(nèi),礦物溫壓計(jì)和礦物包裹體揭示熱流體常具有不等溫、不等壓、不等鹽度、成分非均質(zhì)性等多相態(tài)的瞬態(tài)混合機(jī)制特征,不同于已知的熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式,屬于新的熱傳遞類型。第四種是火山噴發(fā)-巖漿侵入熱事件模型與多重耦合結(jié)構(gòu)模型,包括巖漿系統(tǒng)的熱結(jié)構(gòu)、熱化學(xué)耦合反應(yīng)結(jié)構(gòu)(巖漿-圍巖之間矽卡巖化相帶)、巖漿體系的熱傳遞(如角巖相帶)、被加熱地層封閉水體系的對(duì)流循環(huán)等4個(gè)熱動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型。第五種是盆地表生流體事件模型,包括地層封存水流場(chǎng)、大氣降水流場(chǎng)、地下水流場(chǎng)和熱儲(chǔ)構(gòu)造內(nèi)熱水流場(chǎng)等4種。

③構(gòu)造巖相學(xué)變形篩分與構(gòu)造巖相異時(shí)同位疊置的鑲嵌結(jié)構(gòu)模型解析是突破點(diǎn)。按照脆性構(gòu)造變形域、脆-韌性構(gòu)造變形域、韌性構(gòu)造變形域和熱流變構(gòu)造域,依次劃分為B型、BD型、D型、R型構(gòu)造型相,它們分別形成于脆性構(gòu)造變形域(深度<3 km)、韌-脆性和脆-韌性構(gòu)造變形域(深度3~15 km)、韌性剪切帶、熱流變構(gòu)造域(混合巖相、混合片麻巖/構(gòu)造片麻巖相、混合巖化相和混合花崗巖相)等。

現(xiàn)以盆內(nèi)同生構(gòu)造樣式、盆內(nèi)變形構(gòu)造樣式、盆內(nèi)巖漿疊加構(gòu)造樣式與構(gòu)造巖相學(xué)相系為主,對(duì)盆地構(gòu)造巖相變形史的研究進(jìn)行論述。盆地表生變化構(gòu)造樣式(新構(gòu)造運(yùn)動(dòng))與成巖相系將另文論述。

2 盆內(nèi)同生構(gòu)造樣式與構(gòu)造巖相特征

文章對(duì)盆內(nèi)同生構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合釋義為:“在盆地內(nèi)(準(zhǔn))同沉積期過(guò)程中,控制同沉積分布規(guī)律、對(duì)沉積物早期成巖和再沉積具有建造控制作用、或(準(zhǔn))同沉積期沉積物早期成巖變形產(chǎn)生的同期構(gòu)造樣式?！庇蛇@種同期構(gòu)造-沉積-軟變形作用形成的不同構(gòu)造樣式,以及在時(shí)間-空間-物質(zhì)上有內(nèi)在成因聯(lián)系的不同構(gòu)造樣式和構(gòu)造群落,共同組成了盆內(nèi)同生構(gòu)造組合,如:同生滑移褶皺帶、同生斷裂帶、同生角礫巖相帶、火山熱水噴流通道構(gòu)造與火山噴流沉積巖相系等。同生構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合需在解剖建相后,采用構(gòu)造巖相學(xué)獨(dú)立填圖單元進(jìn)行圈定,如:古風(fēng)化殼、古巖溶構(gòu)造帶、火山機(jī)構(gòu)等。不整合構(gòu)造巖相帶是盆地抬升侵蝕過(guò)程中重要的構(gòu)造巖相學(xué)界面,包括角度不整合、平行不整合、重要地質(zhì)事件成因的不整合;從規(guī)模尺度和指示意義上,將不整合構(gòu)造巖相帶劃分為區(qū)域不整合型、局部不整合型和事件不整合型,其中:事件不整合型指由盆內(nèi)熱水噴流沉積、地震、古巖溶、同生構(gòu)造滑塌、火山噴發(fā)和巖漿侵入等事件所形成的不協(xié)調(diào)鑲嵌和嵌入式構(gòu)造巖相體。

(1)板塊動(dòng)力學(xué)體制下的火山沉積盆地構(gòu)造巖相學(xué)特征

火山盆地內(nèi)同生構(gòu)造樣式、構(gòu)造組合和變形構(gòu)造相是盆地構(gòu)造巖相變形史研究中的難點(diǎn)問(wèn)題。溝-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng)內(nèi)的弧相關(guān)盆地系統(tǒng)包括弧前盆地、弧內(nèi)盆地、弧間盆地、弧后盆地和弧后前陸盆地;但在山-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng)內(nèi)的弧相關(guān)盆地系統(tǒng)尚待進(jìn)一步研究,如弧后上疊盆地和弧間上疊盆地等山-弧耦合的轉(zhuǎn)換盆地系統(tǒng)。根據(jù)沉積環(huán)境和沉積水體深淺不同,可將山-弧耦合的轉(zhuǎn)換盆地系統(tǒng)劃分為陸相盆地、海陸交互相盆地、淺海相盆地和深水相盆地,但構(gòu)造-古地理信息和盆地動(dòng)力學(xué)信息依然不足。因此,從構(gòu)造巖相學(xué)角度對(duì)盆內(nèi)同生構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合進(jìn)行研究,有助于揭示山-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng)演化細(xì)節(jié)。從盆地內(nèi)構(gòu)造巖相學(xué)的類型和特征看,火山沉積盆地形成于6種類型的板塊構(gòu)造動(dòng)力學(xué)體制下。

①在洋內(nèi)板塊俯沖碰撞體制下,形成洋內(nèi)弧前、洋內(nèi)伸展弧和洋內(nèi)弧后盆地,以發(fā)育富含深水細(xì)碎屑巖相、硅質(zhì)巖相、高Fe-Mg質(zhì)火山巖和綠泥石凝灰?guī)r等為特點(diǎn)。

②在洋殼板片和洋中脊(海山)俯沖碰撞體制下,以安第斯型中生代活動(dòng)大陸邊緣發(fā)育的溝-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng)為典型。在南美洲中生代活動(dòng)大陸邊緣,從西到東,分別發(fā)育弧前盆地、弧內(nèi)盆地、弧后盆地和弧后前陸盆地等。這些弧相關(guān)盆地系統(tǒng)內(nèi),發(fā)育火山濁流沉積巖相和源自島弧帶的火山物質(zhì)剝蝕再沉積產(chǎn)物,如火山錐相系、火山濁積扇相系。

③在山-弧-盆碰撞體制下,山-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng)和弧相關(guān)盆地系統(tǒng)具有多樣化格局和具有遷移式繼承性連續(xù)演化特征,以東天山—北山北帶最為典型(李文鉛等,2005;鄭和榮等,2007;王國(guó)強(qiáng)等,2014,2021;方維萱等,2021c),演化序列是有限洋盆→山-弧-盆海相轉(zhuǎn)換盆地→殘余海盆→山-弧-陸轉(zhuǎn)換湖盆→殘余湖盆。

④在板塊多向匯聚體制下和后期陸內(nèi)構(gòu)造變形疊加再造作用下,山-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng)的恢復(fù)和重建更具挑戰(zhàn)性和難度,如滇東南地區(qū)發(fā)育的三疊紀(jì)山-弧-盆構(gòu)造系統(tǒng),其中那坡-富寧-個(gè)舊三疊紀(jì)弧后裂谷盆地耦合了二疊紀(jì)地幔柱、三疊紀(jì)堿性苦橄巖-堿玄巖等(軟流圈地幔形成的熱點(diǎn)構(gòu)造),晚三疊世發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)事件,形成了弧-盆碰撞造山帶,燕山期形成了盆內(nèi)巖漿氣囊構(gòu)造和電氣石熱流柱構(gòu)造(方維萱等,2021b)疊加再造作用,這種特殊的山-弧-盆構(gòu)造和弧相關(guān)盆地系統(tǒng)尚待進(jìn)一步解析研究。

⑤在大陸地幔熱物質(zhì)形成的伸展體制下,裂谷盆地內(nèi)火山噴發(fā)-巖漿侵入巖相系與火山斷陷沉積相系最為典型,發(fā)育火山穹隆(穹丘)構(gòu)造、火山洼地、巖漿疊加侵入構(gòu)造系統(tǒng)等(方維萱等,2021b)。

⑥在大陸邊緣伸展裂陷體制下,陸緣裂陷盆地內(nèi)發(fā)育沉積-火山沉積相系。沉積水體不斷增深,以灰黑色碳硅質(zhì)巖和灰黑色碳硅質(zhì)泥巖為成盆期的主要構(gòu)造巖相類型,并以堿性凝灰?guī)r、粗面質(zhì)凝灰?guī)r和堿性火山巖發(fā)育為標(biāo)志。以揚(yáng)子地塊和塔里木地塊周緣震旦紀(jì)—志留紀(jì)陸緣裂陷盆地最為典型。

(2)火山沉積盆地內(nèi)主要同生構(gòu)造樣式和構(gòu)造巖相組合

在火山島弧帶和弧相關(guān)盆地系統(tǒng)內(nèi),以火山噴發(fā)作用、次火山巖侵入作用和火山沉積作用為主(表1),分別形成了正向(負(fù)向)火山噴發(fā)機(jī)構(gòu)、火山同生斷裂帶、次火山巖侵入巖體、火山口相(熔結(jié)集塊巖和熔結(jié)火山角礫巖)、火山沉積盆地等,它們均為淺成侵入作用和表成噴發(fā)-沉積作用下形成的同生構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合。在空間域-時(shí)間域-物質(zhì)域的拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)包括:次火山巖侵入相(A相系,穿時(shí)疊加次火山機(jī)構(gòu)中心相)、火山隱爆-侵出相(B相系,火山隱爆-侵出中心環(huán)帶成相型,火山熱液成礦中心周緣成相型,熱能耦合反應(yīng)中心相)、火山爆發(fā)-噴發(fā)相(C相系,環(huán)帶狀或舌狀火山噴溢-噴發(fā)式成相型,火山噴發(fā)機(jī)構(gòu)周緣相)、火山沉積相(D相系,震發(fā)式火山爆發(fā)沉積事件成相型,火山噴發(fā)機(jī)構(gòu)邊緣相)、沉火山巖相(E相系,火山物質(zhì)的沉積相分異型,火山機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)端相系)、衰竭火山口相(F相系)、火山熱液隱爆相(G相系,火山-次火山熱液蝕變作用成相型和火山熱液隱爆角礫巖化成相型,火山熱液成礦中心型)、火山熱液蝕變相(H相系,火山-次火山熱液成礦中心周緣成相型、火山熱液蝕變作用)、火山熱水沉積相(I相系,火山熱水沉積成相型,火山熱水沉積成礦中心相)、火山地塹盆地邊緣相(J相系,基底構(gòu)造層)、次火山侵入巖相與構(gòu)造-巖漿斷隆構(gòu)造帶(K相系)、盆內(nèi)巖漿疊加再造相(L相系)等12個(gè)相系(表1),這些火山巖相體分布規(guī)律和拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)可以用于恢復(fù)火山構(gòu)造巖相組合和火山構(gòu)造樣式。

表1 火山巖區(qū)內(nèi)主要火山巖相系類型、火山構(gòu)造樣式與成相機(jī)制Table 1 Major types of volcanic rock lithofacies and volcanic tectonics, and the mechanism of lithofacies formation

續(xù)表1

限于論文篇幅,文章對(duì)以下6種主要同生構(gòu)造樣式、火山構(gòu)造巖相和成相機(jī)制進(jìn)行論述。

①次火山巖侵入成相型(A相系)發(fā)育在先存火山噴溢-噴發(fā)成相型構(gòu)造巖相體之上或火山斷隆構(gòu)造帶(基底構(gòu)造層)之中。在時(shí)間序列上具有“后來(lái)者居上”的特征,呈穿切先存相體的空間域-物質(zhì)域拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu),按照先后穿插關(guān)系并結(jié)合同位素精確定年,有助于確定次火山巖侵位期次和侵入相序列。在次火山巖侵入相中心部位,常伴有同期或疊加的次火山巖熱液事件;在正向火山機(jī)構(gòu)(如火山穹隆、火山穹丘、復(fù)合式火山穹隆、火山同生背斜、火山地壘構(gòu)造等)內(nèi),次火山熱液蝕變作用形成的圍巖蝕變體系和成礦系統(tǒng),具有較好的水平和垂向分帶。

②火山隱爆-侵出成相型(B相系)呈中心環(huán)帶狀,形成了火山噴發(fā)-巖漿侵入角礫筒構(gòu)造,穿切鑲嵌在火山錐體之上,疊合火山錐型相體分布于正向火山穹隆中心或負(fù)向火山機(jī)構(gòu)邊緣。因火山噴發(fā)式成相型堆積和次火山巖侵入成相型不斷形成,先后封閉了火山噴發(fā)通道,后續(xù)的巖漿熔體和火山-次火山熱液因內(nèi)應(yīng)力不斷聚集,突破了上覆圍巖靜壓力而發(fā)生了巖漿隱爆和火山氣液隱爆作用,形成了正向火山機(jī)構(gòu)內(nèi)中心環(huán)帶式分帶,常是火山-次火山巖成巖成礦中心相,并圍繞中心相形成了環(huán)帶式構(gòu)造巖相分帶。火山通道相內(nèi)和附近發(fā)育火山熱液蝕變巖相。

③火山噴溢-噴發(fā)成相型(C相系)分布在正向火山機(jī)構(gòu)和負(fù)向火山機(jī)構(gòu)(如坍塌火山口、火山口湖泊盆地、火山洼地、火山地塹盆地等),按照時(shí)間序列不同,火山噴溢-噴發(fā)作用形成的漿屑等火山物質(zhì)噴溢到地表或噴發(fā)到空中和水體中形成了降落沉積,在時(shí)間域內(nèi)遵循從老到新的構(gòu)造相體疊置關(guān)系。火山熱液蝕變作用形成了火山熱液準(zhǔn)同生蝕變巖相系;在火山寧?kù)o期,以火山熱液噴流沉積作用為主導(dǎo),形成了火山熱水噴流沉積巖相,與蝕變凝灰?guī)r相系呈疊置關(guān)系。

④衰竭火山口成相型(F相系)以負(fù)向火山機(jī)構(gòu)為主,也可在正向火山穹隆頂部形成衰竭火山口的局部負(fù)向單元,在衰竭火山口發(fā)育火山熱液蝕變巖相系+次火山巖侵入成相作用、火山熱液角礫化成相作用和“漿-液-氣”隱爆角礫巖化成相作用,屬金屬成礦中心的構(gòu)造巖相學(xué)標(biāo)志。

⑤火山熱液隱爆相系(火山熱液成礦中心相)以火山熱液隱爆角礫巖化成相型與火山-次火山熱液蝕變作用成相型(G相系)為主,與火山熱液蝕變相系(熱能耦合反應(yīng)中心相,H相系)緊密相伴,在向負(fù)向火山機(jī)構(gòu)或火山沉積盆地方向演化,發(fā)育火山熱水沉積相(I相系)。

⑥在火山地塹盆地邊緣相中,火山地塹盆地邊緣與先存基底構(gòu)造層發(fā)育同生斷裂-火山噴發(fā)耦合成相型。在火山地塹盆地邊緣與先存基底構(gòu)造之間,發(fā)育了邊界同生斷裂帶、陡岸坍塌巖塊相帶、火山熔積角礫巖相和火山熱水循環(huán)對(duì)流熱液角礫巖相等(J相系)。同期異質(zhì)異相結(jié)構(gòu)發(fā)育,也是識(shí)別火山沉積盆地邊界范圍的重要標(biāo)志。

一般來(lái)說(shuō),在水平方向上的火山巖相總體分帶結(jié)構(gòu)為:次火山巖侵入巖相(火山通道構(gòu)造)→火山爆發(fā)-噴發(fā)相(熔結(jié)火山集塊巖+熔結(jié)火山角礫巖)+侵出相(碎斑熔巖相)/衰竭火山口相→火山溢流相→火山沉積相→沉火山巖相,但火山巖區(qū)內(nèi)的各相系空間異質(zhì)性發(fā)育,火山構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合需要采用大比例尺(1∶50000~1∶1000)構(gòu)造巖相填圖、深部相體-電性-磁性-密度等綜合填圖,進(jìn)行相體結(jié)構(gòu)圈定和建模預(yù)測(cè)。

3 盆內(nèi)變形構(gòu)造樣式與構(gòu)造巖相特征

盆地變形構(gòu)造樣式主要類型有:盆緣單沖式前陸沖斷褶皺帶、盆緣對(duì)沖式前陸沖斷褶皺帶、盆緣裙邊式?jīng)_斷褶皺帶、盆內(nèi)沖斷褶皺帶和斷層相關(guān)褶皺帶、盆內(nèi)底拱式斷褶帶、盆內(nèi)穹隆式?jīng)_斷-滑脫構(gòu)造帶、盆內(nèi)巖漿底拱式熱流柱構(gòu)造與旋轉(zhuǎn)斷褶帶、鹽丘底劈構(gòu)造帶(潘偉爾等,1993;鄭和榮等,2007;陳宣華等,2009;熊探宇等,2010;宋勇等,2010;韓潤(rùn)生等,2014;湯良杰等,2014;康玉柱,2018;楊文心等,2018;方維萱和黃轉(zhuǎn)盈,2019;馮建偉等,2020;梁明亮等,2020;王國(guó)強(qiáng)等,2021)。如新疆塔西中新生代陸內(nèi)盆地和陜西鳳太泥盆紀(jì)拉分盆地(圖1),在變形構(gòu)造帶內(nèi),巖石和地層經(jīng)歷了構(gòu)造變形和熱流體作用,導(dǎo)致巖石滲透率和裂縫-裂隙率增加,成為優(yōu)質(zhì)油氣儲(chǔ)集層和金屬儲(chǔ)集相體層。如塔里木疊合盆地內(nèi)早古生代地層經(jīng)歷了壓實(shí)變形、剪切變形和膨脹變形等3類成因變形,受3種后期改造作用(溶蝕、破裂與白云石化)形成了高滲透變形帶,為油氣資源的高效滲流通道(鄔光輝等,2014)。

(1)變形構(gòu)造相與構(gòu)造巖相

變形構(gòu)造相包括盆內(nèi)前移式薄皮型沖斷褶皺帶、盆內(nèi)沖斷構(gòu)造+斷層相關(guān)褶皺帶、前陸沖斷褶皺帶、盆緣沖斷褶皺帶、前展式厚皮型沖斷褶皺帶、后展式厚皮型沖斷褶皺帶等。盆-山-原轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶是流體大規(guī)模運(yùn)移通道和儲(chǔ)集構(gòu)造巖相帶,也是金屬礦-鈾-煤-油氣資源同盆共存富集成藏成礦有利構(gòu)造巖相帶(圖1a、1b),陜西鳳太地區(qū)金-鉛鋅多金屬礦集區(qū)與印支期—燕山期對(duì)沖式逆沖推覆構(gòu)造和深源巖漿疊加密切有關(guān)(圖1c)。前陸沖斷褶皺帶構(gòu)造樣式(變形構(gòu)造相)包括楔沖構(gòu)造、疊瓦扇、雙重構(gòu)造、沖隆構(gòu)造、斷滑褶皺、斷彎褶皺、斷展褶皺和三角構(gòu)造帶;從山前到盆地內(nèi)部具有構(gòu)造分帶、構(gòu)造變形強(qiáng)度減弱、卷入變形構(gòu)造內(nèi)層次變淺的特征,即:山前沖斷推覆帶→楔沖構(gòu)造帶→雙重構(gòu)造及斷彎褶皺帶→沖隆構(gòu)造(斷展褶皺、三角構(gòu)造帶)→前緣平緩褶皺或斜坡帶(鄭和榮等,2007)。

圖1 新疆塔西和陜西鳳太地區(qū)沉積盆地變形構(gòu)造樣式與構(gòu)造組合圖(據(jù)方維萱和黃轉(zhuǎn)盈,2019;方維萱等,2020修改)Fig.1 Styles and combinations of deformation tectonics for the sedimentary basin in the Taxi area in Xinjiang and the Fengtai area in Shaanxi(modified after Fang and Huang,2019;Fang et al.,2020)(a) Wulagen compression-extension transitional basin and mosaic tectonics of basin-mountain-plateau in Xinjiang(a1-Neogene to Quaternary lithofacies-forming pattern for the Wulagen glutenite-type Pb-Zn-celestite deposit and the Bashibulake uramium deposit; a2-Hydrocarbon generation and ore-forming pattern of Miocene to Palaeogene tectonic thermal events for glutenite-type Cu-Pb-Zncelestite-coal deposits in the same basin;a3-Hydrocarbon generation and ore-forming pattern of Upper Cretaceous to Early Palaeogene tectonic thermal events for compression-extension transitional basin); (b) The Sareke intermontane basin and mosaic tectonics of basin-mountain-plateau in Xinjiang(b1-Plane map for the Sareke intermontane basin and mosaic tectonics of basin-mountain-plateau;b2-Profile map for the Sareke intermontane basin and mosaic tectonics of basin-mountain-plateau; plume tectonics and emplacement of alkaline gabbro-diabase dykes derived from mantle);b3-Base tectonic layer and blind tectonic lowland for the Sareke intermontane basin);(c) Sequences and patterns of deformational tectonics for Fengxian to Taibai apart-pull basin in ShaanxiQ4-Quaternary grit and silt sediments; N2a-Neogene Atushi Formation; N1a-Neogene Anju′an Formation; (E3-N1) k-Oligocene-Miocene Kezileyi Formation; E-Palaeogene; E1a-Palaeogene Aertashi Formation; K-Cretaceous; K1-Lower Cretaceous; K1kz1-First lithologic interval of Lower Cretaceous Kezilesu Group; K1kz2-Second lithologic interval of Lower Cretaceous Kezilesu Group; K1kz3-Third lithologic interval of Lower Cretaceous Kezilesu Group; K1kz5-Fifth lithologic interval of Lower Cretaceous Kezilesu Group; JJurassic System; J1k-Lower Jurassic Kangsu Formation; J2y-Middle Jurassic Yangye Formation; J2t-Middle Jurassic Taerga Formation; J3k1-First lithologic interval of Upper Jurassic Kuzigongsu Formation; J3k2-Second lithologic interval of Upper Jurassic Kuzigongsu Formation; T-Triassic System; P-T1-Permain to Lower Triassic System; C-P-Carboniferous to Permain System; CCarboniferous System; C1-Lower Carboniferous series; C2-Upper Carboniferous series; D-C-Devonian to Carboniferous System; DC-T-Devonian-Carboniferous-Triassic System; D-Devonian System;;D1-Lower Devonian;D2-Middle Devonian;D3-Upper Devonian; S-Silurian System; Pt2-Mesoproterozoic Akesu Rock Group; FS-Southern Shareke brittle-ductile fault belt; FN-Nothern Shareke brittle-ductile fault belt; Fh1-Basal blindthrust and its number;DS2-Stages and numbers of tectonic lithofacies;DS1a-Subfacies of tectonic lithofacies1-Alkaline gabbro-diabase dyke;2-Rheological folding marble; 3-Mesoproterozoic Akesu Rock Group (lower base tectonic layer); 4-Fuchsia irony anagenite (dryland-fan subfacies of piedmont alluvial fan facies); 5-Boulder conglomerate, pebbly sandstone, and carbonaceous mudstone in piedmont alluvial fan facies (mineral-hydrocarbon source rock); 6-Muddy-calcarenitic autobreccia, calcarenitic autobreccia and lamina crystalline limestone; 7-Argillaceous limestone, calcarenitic muddy packsand; 8-Coal seam, coalbearing packsand, and carbonaceous mudstone (coal-measure mineral-hydrocarbon source rock); 9-Quartz schist, sericite schist, quartz sericite schist. Calcite quartz sericite mylonite and carbonate mylonite occurred in ductile shear zone; 10-Dykes of alkaline gabbro-diabase(plume tectonics of mantle); 11-Faults and their moving directions; 12-Coal deposit; 13-Glutenite-type copper orebody; 14-Glutenite-type Zn-Pb orebody; 15-Sandstone-type copper orebody; 16-Glutenite-type copper-polymetallic orebody; 17-Gross thickness of copper orebody; 18-Tectonic lowland and its number; 19-Bituminization altered facies; 20-Oil-stainsbituminization altered facies; 21-Uranium orebody; 22-Angular unconformity; 23-Ba2+-SO42-rich plume tectonics with high oxidating acid facies; 24-Granodiorite; 25-Syngenetic slump breccia lithofacies and syngenetic slip fold; 26-Ankerite albite cryptoexplosive breccia and albite Fe-carbonate cryptoexplosive breccia, and they are material composition of plume tectonics; 27-Tectonics of wrinkle layer; 28-Tectonic foliation and stage; 29-Fault and its moving direction; 30-Axial plane cleavage and fracture cleavage

前陸盆地、山間盆地和后陸盆地具有不同的變形構(gòu)造組合,表現(xiàn)為:前陸盆地一般缺乏規(guī)模性侵入巖,以單向疊瓦式?jīng)_斷褶皺帶為主,發(fā)育鹽底劈構(gòu)造系統(tǒng)。前陸沖斷褶皺帶內(nèi)的巖石裂隙和裂縫發(fā)育程度與金屬礦產(chǎn)和油氣資源有密切關(guān)系,礫巖、砂礫巖和砂巖中發(fā)育的切層和層間裂隙組是砂礫巖型銅鉛鋅礦床的儲(chǔ)集相體層(方維萱等,2020)。宋勇等(2010)研究認(rèn)為,準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏夏前陸沖斷帶二疊系火山巖-沉積巖混雜地層內(nèi),古構(gòu)造應(yīng)力和巖性對(duì)裂縫發(fā)育起決定性作用。大型山間盆地常以對(duì)沖式逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)或擠壓走滑構(gòu)造系統(tǒng)為主,發(fā)育裙邊式褶皺構(gòu)造系統(tǒng)(圖1b)。后陸盆地與前陸盆地在構(gòu)造組合上具有較大差異,發(fā)育裙邊式復(fù)式疊加褶皺、斷褶構(gòu)造帶和沖斷褶皺帶等,但以幔型斷裂、拉分盆地、堿性斑巖和堿性輝長(zhǎng)輝綠巖侵位等巖漿-構(gòu)造-熱事件的垂向疊加為標(biāo)志。這種垂向構(gòu)造-巖漿-熱事件疊加和生排烴成礦事件與前陸盆地系統(tǒng)具有顯著差異,如新疆托云和云南楚雄中—新生代后陸盆地系統(tǒng)、鄂爾多斯中生代后陸盆地系統(tǒng)等。

沉積盆地內(nèi)構(gòu)造變形帶和碎裂巖相-碎裂巖化相(變形構(gòu)造相)是盆→山轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶的構(gòu)造巖相學(xué)記錄,碎裂巖相-碎裂巖化相的5種主要構(gòu)造巖相樣式分別是:

①呈面帶狀分布在前陸沖斷褶皺帶內(nèi),具有較高的裂隙滲透率,是金屬礦產(chǎn)和油氣資源有利的儲(chǔ)集相體層。

②呈帶狀分布在切層斷裂帶兩側(cè),與構(gòu)造-熱流體具有顯著的物理-化學(xué)耦合作用,是金屬礦產(chǎn)有利的儲(chǔ)集相體層;呈板狀沿層間斷層和強(qiáng)脆性巖性層(如白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r等)分布,受到層間滑動(dòng)構(gòu)造帶的控制。

③與角巖化相共生,呈穹隆狀分布在隱伏侵入巖體上方,由隱伏侵入巖體上侵底拱作用所形成,也是隱伏侵入巖體預(yù)測(cè)的標(biāo)志。

④在沉積盆地內(nèi),鐵白云石鈉長(zhǎng)隱爆角礫巖筒(圖1c)和熱液角礫巖筒周緣伴生顯著的熱啟裂隙帶,發(fā)育熱啟碎裂巖相-熱啟碎裂巖化相,具有顯著的構(gòu)造-熱力-化學(xué)-流體四重耦合結(jié)構(gòu)面,在裂隙帶內(nèi)發(fā)育熱液充填物和熱液蝕變邊,常為成藏成礦流體儲(chǔ)集相體層。

⑤在巖漿隱爆角礫巖體和侵入巖體頂部周緣,發(fā)育呈帽狀強(qiáng)碎裂巖相和斷控型帶狀強(qiáng)碎裂巖相,具有顯著的構(gòu)造-熱力-化學(xué)-流體四重耦合結(jié)構(gòu)面,在裂隙帶內(nèi)發(fā)育漿屑充填物、熱液充填物、熱液蝕變邊和熱力烘烤邊構(gòu)造,是成藏成礦流體儲(chǔ)集相體層的主要標(biāo)志。

(2)熱流柱構(gòu)造、古熱儲(chǔ)構(gòu)造與構(gòu)造巖相

在前陸沖斷褶皺帶內(nèi),煤系烴源巖生排烴成礦事件序列記錄了垂向熱流柱構(gòu)造,即:沉積壓實(shí)→盆地反轉(zhuǎn)構(gòu)造→側(cè)向構(gòu)造擠壓+高溫相氣熱流體→構(gòu)造-巖漿-熱流體垂向驅(qū)動(dòng),形成了盆地金屬礦-鈾-煤-油氣資源同盆共存富集成藏成礦(圖1a、1b,圖2a、2b)。

圖2 塔里木地區(qū)隱伏烴礦源巖生排烴成藏成礦事件序列與湘贛地區(qū)盆內(nèi)構(gòu)造-巖漿-熱事件Fig.2 Sequences of mineral-hydrocarbon generation and migration from the buried coal-measure source rock in the Tarim area and basin-in-magmatic thermal event in the Hunan-Jiangxi area(a) Sequences of mineral-hydrocarbon generation derived from metals-bearing coal-measure source rock; (b) Sequences of oreforming and reservoir-forming for hydrocarbon generation and non-hydrocarbon generation; (c) Tectonic-magmatic thermal events for the Qitianling area and vitrinite reflectance for the Longtan Formation in the south central areas of Hunan to Jiangxi (modified after Pan et al., 1993)

①具有形成垂向熱流柱構(gòu)造并攜帶成礦物質(zhì)聚集成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。煤系烴礦源巖富含有機(jī)質(zhì)(腐殖酸、可溶性有機(jī)質(zhì)、干酪根)和銅鉛鋅等,銅、鋅和鉬呈金屬硫蛋白質(zhì) (metallothionein)相態(tài)在煤層中富集。如在烏拉根北側(cè)的侏羅系煤層中富集鉛鋅,在薩熱克北側(cè)的侏羅系煤層中富集銅。煤系烴礦源巖(煤層)與銅鉛鋅礦床同盆共存富集規(guī)律現(xiàn)今表現(xiàn)為 “下部煤系烴源巖+上部銅鉛鋅-鈾礦床”上下空間相體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(圖1a、1b);它們?yōu)榇瓜驘崃髦鶚?gòu)造的構(gòu)造巖相物質(zhì)記錄。推測(cè)金屬硫蛋白質(zhì)相態(tài)和金屬有機(jī)質(zhì)絡(luò)合物是協(xié)同成藏成礦多耦合作用的轉(zhuǎn)運(yùn)媒介,在構(gòu)造-熱事件生排烴成礦作用驅(qū)動(dòng)下,富銅鉛鋅-鈾的富烴類和富CO2-H2S型非烴類還原性成礦流體(如金屬有機(jī)質(zhì)絡(luò)合物和有機(jī)質(zhì)螯合物等)以熱流柱構(gòu)造形式發(fā)生了大規(guī)模垂向運(yùn)移。例如,在塔西地區(qū)分別有侏羅系—三疊系煤系、二疊系、震旦系—寒武系碳質(zhì)巖等多個(gè)烴(礦)源巖,它們形成了“多層位異源同向”的富烴類和富CO2-H2S型非烴類的熱流柱構(gòu)造,導(dǎo)致了銅鉛鋅-鈾成礦物質(zhì)聚集成礦。

②甲烷、乙烷、烯、炔、醇、醚、酮、酸、含氮混合物、含硫化合物等有機(jī)質(zhì),可以形成約500個(gè)有機(jī)質(zhì)還原反應(yīng),如新疆塔西地區(qū)富烴類和富CO2-H2S型非烴類還原性成礦流體以垂向熱流柱構(gòu)造富集成礦(方維萱等,2018,2020)。

③新疆塔西地區(qū)中—新生代沉積壓實(shí)生排烴成礦事件、盆地反轉(zhuǎn)構(gòu)造生排烴成礦事件、高溫相氣熱流體事件生排烴成礦事件(方維萱等,2020)、側(cè)向構(gòu)造擠壓生排烴成礦事件、構(gòu)造-巖漿-熱流體垂向熱事件等構(gòu)造動(dòng)能-熱能協(xié)同耦合轉(zhuǎn)換,是形成垂向熱流柱構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)力源(圖1a、1b,圖2)。

④切層斷裂帶和同期碎裂巖相帶、切層堿性輝綠輝長(zhǎng)巖(堿玄巖類)脈群和周緣碎裂巖化相帶等為垂向氣流柱構(gòu)造物質(zhì)運(yùn)移通道,大規(guī)模褪色化蝕變相和切層瀝青化蝕變相是其構(gòu)造巖相學(xué)直接記錄。

⑤垂向熱流柱構(gòu)造攜帶的大規(guī)模成礦流體進(jìn)入似層狀熱儲(chǔ)構(gòu)造層(儲(chǔ)礦相體層)后,因低滲透率的頂板泥質(zhì)碎屑巖、膏鹽巖和泥質(zhì)膏鹽巖等形成了巖性封閉,成礦成藏流體以側(cè)向運(yùn)移為主,垂向熱流柱構(gòu)造總體形態(tài)呈冠羽狀。

煤系烴礦源巖變形變質(zhì)特征是重要變形構(gòu)造相的物質(zhì)記錄,如湘贛中南部龍?zhí)督M煤系烴源巖成為高變質(zhì)煤層(貧煤、無(wú)煙煤)、天然焦與石墨具有同層異礦結(jié)構(gòu),騎田嶺巖漿-熱事件造成了龍?zhí)督M煤系發(fā)生變形變質(zhì),在周緣接觸帶中煤變質(zhì)相具有正向環(huán)帶,形成了同心圓狀熱變形變質(zhì)暈圈(RO)(圖2c;潘偉爾等,1993)。

古熱儲(chǔ)構(gòu)造是盆地變形過(guò)程中的變形構(gòu)造-熱流體之間的多重耦合空間(隱蔽構(gòu)造),也是多重耦合作用的物質(zhì)學(xué)記錄,如陜西雙王鐵白云石鈉長(zhǎng)隱爆角礫巖筒型(圖1c)金礦床等。因此,古熱儲(chǔ)構(gòu)造成為研究解析和揭示這些多重耦合區(qū)域和耦合機(jī)理的重要構(gòu)造巖相帶。從盆地構(gòu)造變形樣式、構(gòu)造-熱流體耦合空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)、盆地流體大規(guī)模運(yùn)移驅(qū)動(dòng)機(jī)制和運(yùn)移構(gòu)造通道等角度看,古熱儲(chǔ)構(gòu)造分為11種類型:似層狀白云巖型、似層狀碎屑巖型、火山巖型、層間滑脫構(gòu)造帶型、切層斷裂帶型、盆-山-原轉(zhuǎn)換帶型、盆-山轉(zhuǎn)換帶型造、俯沖擠壓構(gòu)造-熱流柱型、隱伏巖漿底劈型(圖1b)、鹽丘底劈型、巖漿熱液隱爆角礫巖筒型(圖1c)。在前陸沖斷褶皺帶內(nèi),流體分層效應(yīng)(冠羽狀熱儲(chǔ)構(gòu)造層)和構(gòu)造巖相學(xué)特征記錄了垂向熱流柱構(gòu)造形成演化歷史。在烏拉根超大型砂礫巖型天青石-鉛鋅礦床內(nèi),從下部的下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群,到上部的新近系安居安組(N1a),形成了5~7個(gè)似層狀古熱儲(chǔ)構(gòu)造,增溫型古地?zé)釄?chǎng)演化結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了富烴類熱流柱構(gòu)造形成了構(gòu)造-流體色層分異效應(yīng),這種構(gòu)造-流體色層分異成相作用與構(gòu)造巖相記錄了古熱流柱構(gòu)造形成演化軌跡和波及范圍(隱蔽構(gòu)造巖相)。在古新統(tǒng)阿爾塔什組底部具有增溫型古地?zé)釄?chǎng)演化結(jié)構(gòu),其頂部發(fā)育氣成高溫相冠羽狀流體,穿切了下伏侏羅系煤系烴礦源巖,這種氣成高溫相熱流體柱使得侏羅系煤系烴礦源巖發(fā)生了生排烴事件,導(dǎo)致了富含鉛鋅-硫的富烴類和富CO2型非烴類還原性成礦流體富集成礦。

4 盆內(nèi)巖漿疊加構(gòu)造樣式與疊加成巖相系

從盆地“源-運(yùn)-聚-?！笨?盆內(nèi)巖漿疊加期以異源深部熱物質(zhì)疊加為主,包括殼源巖漿、幔-殼混源巖漿、幔源巖漿(巖石圈和軟流圈地幔)3種巖漿源區(qū)。

第一種是在盆內(nèi)巖漿疊加區(qū)內(nèi),絹云母化、硅化、葉臘石化、綠泥石化、鐵錳碳酸鹽化、滑石化等蝕變相與較高的鏡質(zhì)體反射率(RO>3.0%)互為共生關(guān)系,這些圍巖蝕變與高煤階、高鏡質(zhì)體反射率和煤巖變質(zhì)程度之間,具有正相關(guān)關(guān)系,它們是隱伏(次火山巖)侵入巖體形成的構(gòu)造-巖漿-熱事件的構(gòu)造巖相標(biāo)志。

第二種是在火山巖和碎屑沉積巖區(qū)內(nèi),面狀和面帶狀分布的斑點(diǎn)狀黑云母角巖化相-硅化黑云母角巖相是隱伏(次火山巖)侵入巖體的構(gòu)造巖相標(biāo)志。

第三種是在碳酸鹽巖內(nèi),大規(guī)模的酸性熱流體溶蝕-充填疊加巖相系是深部構(gòu)造-巖漿-熱流體事件疊加再造事件的構(gòu)造巖相標(biāo)志(汪華等,2014)。

(1)盆內(nèi)殼源巖漿疊加構(gòu)造和巖漿疊加成巖相系

以海南省儋州市豐收大型鎢銫銣礦床與巖漿疊加成巖相系(圖3)最為典型。根據(jù)巖石組合和構(gòu)造型相,將陀烈?guī)r組劃分為3個(gè)巖段,下巖段(S1Tl1)以變石英細(xì)砂巖、變粉砂巖、含鐵質(zhì)絹云母千枚巖等為主,發(fā)育以(破)網(wǎng)狀劈理為主的碎裂巖化角巖相系,對(duì)于鎢銫銣成礦較為有利,在石英質(zhì)糜棱巖相中疊加了輝石石榴子石矽卡巖化相。中巖段(S1Tl2)中的金云母巖-陽(yáng)起石金云母巖原巖恢復(fù)為堿性苦橄質(zhì)火山巖,指示了深部地幔熱物質(zhì)(OIB)上涌噴發(fā)事件。其中,碎裂狀黑云母角巖相-大理巖相-金云母透閃石大理巖相為主要儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相類型,碎裂巖化相愈發(fā)育,對(duì)鎢銫銣成礦更為有利。上巖段(S1Tl3)普遍發(fā)育構(gòu)造片理相+片理巖化相,局部疊加了電氣石化蝕變相系和電氣石熱液隱爆角礫巖相系,是電氣石熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的物質(zhì)組成和儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相類型。采用構(gòu)造巖相學(xué)獨(dú)立填圖單元圈定了盆內(nèi)巖漿疊加相系巖漿侵入構(gòu)造樣式和空間位置,據(jù)此進(jìn)行了找礦預(yù)測(cè)、勘探驗(yàn)證工程部署并取得了顯著效果(圖3a),發(fā)現(xiàn)并探明了大—中型鎢銫銣礦床。

根據(jù)早志留世陀烈?guī)r組內(nèi)變形構(gòu)造相、變形構(gòu)造樣式和變形構(gòu)造組合、構(gòu)造變形域、變質(zhì)相等特征,劃分出8個(gè)構(gòu)造巖相學(xué)獨(dú)立填圖單元:

①陀烈?guī)r組糜棱巖相-糜棱巖化相單元(脆韌性剪切帶),是圈定華力西期—印支期脆韌性剪切帶的構(gòu)造巖相學(xué)填圖單元(穿時(shí)獨(dú)立填圖單元),可圈定和預(yù)測(cè)脆韌性剪切帶內(nèi)的熱液角礫巖相體分布范圍。

②陀烈?guī)r組內(nèi)的構(gòu)造片巖相單元,是圈定壓性-壓剪性斷裂帶的標(biāo)志。

③陀烈?guī)r組內(nèi)的角巖相-角巖化相單元,是圈定接觸熱變質(zhì)相區(qū)分布范圍的標(biāo)志。

④陀烈?guī)r組內(nèi)矽卡巖-矽卡巖化相-條帶狀透閃石金云母大理巖相單元,是圈定接觸交代相區(qū)空間范圍的標(biāo)志(圖3a、3b1)。矽卡巖化大理巖相,電氣石化蝕變二長(zhǎng)斑巖(圖3a、3b2)與凝灰質(zhì)碳酸鹽巖,是儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相類型,鉆孔驗(yàn)證并進(jìn)行了初步揭露,仍具有較大找礦潛力。

⑤陀烈?guī)r組內(nèi)的大理巖相和矽卡巖化大理巖(鈣質(zhì)矽卡巖)單元,在文溪坡礦段是矽卡巖型錫鎢礦體的儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相。

⑥盆內(nèi)巖漿疊加構(gòu)造樣式單元主要有黑云母閃長(zhǎng)巖形成的巖被、巖滴、巖枝和巖凹構(gòu)造,在黑云母閃長(zhǎng)巖接觸帶半封閉巖凹構(gòu)造內(nèi),陀烈?guī)r組中形成了不規(guī)則狀巖漿熱液角礫巖體(筒),為主要的鎢銫銣礦體儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相類型(圖3a、3b3)。

圖3 海南豐收鎢銫銣礦床巖漿疊加構(gòu)造樣式與構(gòu)造巖相組合Fig.3 Magmatic superimposing tectonic pattern and their tectonic lithofacies in the Fengshou W-Cs-Rb deposit, Hainan(a) Tectonic lithofacies profile map for Exploration Line 111; (b) Photos of tectonic lithofacies for drillcores;b1-Diopside-garnet skarnization marble; b2-Scheelite-bearing tourmaline altered ivernite; b3-Hydrothermal breccia of scheelite in tungsten-bearing torumalite; b4-Scheelite veinlets in fractures of biotite hornstone with cataclastic lithofacies; b5-Lithofacies of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia and lithofacies of hydrothermal breccia in tungsten-bearing tourmalite. Breccias include scheelite, tourmaline altered ivernite, and tourmaline altered cataclastic hornstone; b6-Scheelite hydrothermal breccia in tourmalite; b7-Lithofacies of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia, and hydrothermal breccia of scheelite in tourmaline altered ivernite; b8-Quartztourmaline hydrothermal breccia; b9-Banded-veinlet tourmaline-potassium feldspar-quartz altered rock and altered biotite diorite; b10-Veinlet tourmaline-silication-potash feldspathization altered rock (protolith may be altered biotite diorite)

⑦陀烈?guī)r組內(nèi)黑云母角巖相-硅化黑云母角巖相單元,也是鎢銫銣礦體的儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相類型(圖3b4)。

⑧電氣石熱液角礫巖相單元(圖3b5—b10),是電氣石巖漿熱液隱爆角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的構(gòu)造巖相分帶結(jié)構(gòu),為鎢銫銣礦體的儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相,鎢銫銣礦體呈脈帶狀和脈狀產(chǎn)于其中的冷凝斷裂-裂隙體系中。

(2)盆內(nèi)幔-殼混源巖漿-疊加構(gòu)造樣式和巖漿疊加成巖相系

云南個(gè)舊錫-銅-鎢-銫-銣多金屬礦集區(qū)經(jīng)歷的燕山期盆內(nèi)巖漿疊加作用最為典型,巖漿-疊加構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合包括:堿性輝長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖-堿性巖巖基+巖株、隱伏花崗巖巖基+巖突+巖舌+巖羽、巖漿熱流柱構(gòu)造、個(gè)舊組熱水巖溶-熱儲(chǔ)構(gòu)造、巖漿底拱旋轉(zhuǎn)褶皺、底拱旋轉(zhuǎn)式斷褶帶、層間滑動(dòng)構(gòu)造-熱儲(chǔ)帶,巖漿侵入構(gòu)造系統(tǒng)具有垂向構(gòu)造巖相-成礦分帶規(guī)律(方維萱等,2021b,2021c),下以老廠礦田為例論述其特征。

老廠礦田內(nèi)隱伏蘑菇云狀侵入巖體總體呈 “西高東低、南球北脊” (圖4,圖5)的特征。 “南球北脊”是指近南北向隱伏花崗巖巖脊構(gòu)造(標(biāo)高1600~1810 m),分布在大陡山礦段—背陰山斷裂之間,在南部竹葉山礦段和卡房礦田隱伏花崗巖呈旋轉(zhuǎn)氣球狀(圖4)?！拔鞲邧|低”是指西側(cè)侵入巖體頂面較陡且海拔高度較高(1810~2010 m),東側(cè)侵入巖體頂面較緩且較低(1360~1960m),沿侵入巖頂面發(fā)育了近北北西向的傾斜梯度帶(圖4,圖5)。巖漿疊加構(gòu)造樣式與成礦規(guī)律特征如下:

圖4 老廠礦田隱蔽巖漿疊加構(gòu)造樣式與隱伏花崗巖頂面等高線圖(據(jù)郭玉乾等, 2021修改)Fig.4 Buried magmatic superimposed tectonic patterns and contour map of blind granite top in the Laochang ore-field (modified after Guo et al., 2021)

圖5 老廠礦田隱伏花崗巖突起、復(fù)式背斜和斷褶構(gòu)造帶(據(jù)郭玉乾等,2021修改)Fig.5 Bulge of blind granite, complex anticline, and fault-fold zone in the Laochang ore field (modified after Guo et al., 2021)(a) No.10 exploration line profile (EW-trending) from the Aotoushan ore district to Wanzijie ore block in the Laochang orefield; (b) No.17 exploration line profile (EW-trending) from the Aotoushan ore district to Wanzijie ore block in the Laochang orefield; (c) No.F exploration line profile (SN-trending) from the Meiyuchong ore block in the Laochang orefield to the Lutangba ore district in the Gaosong orefield

①隱伏花崗巖突起群是巖漿疊加構(gòu)造樣式,3個(gè)構(gòu)造巖相區(qū)控制了成礦構(gòu)造組合(圖4):北部為背陰山-蒙子廟隱伏花崗巖突起+巖漿底拱熱啟旋轉(zhuǎn)斷褶構(gòu)造區(qū),以巖漿底拱式旋轉(zhuǎn)熱啟斷褶帶+碎裂巖化相帶為主。短軸褶皺、斷裂-裂隙帶和碎裂巖化相帶相伴共存,背斜軸部虛脫端和兩翼的層間滑動(dòng)帶發(fā)育裂隙-碎裂巖化相帶,為有利的儲(chǔ)礦相體。中部包括蒙子廟隱伏近東西向花崗巖突起-凹槽帶+近東西向斷褶帶+碎裂巖化相帶,以4033隱伏花崗巖突起為近東西向巖漿-構(gòu)造巖相-成礦帶核心部位。南部包括蒙子廟-老熊硐隱伏花崗巖突起+巖漿底拱葉輪狀熱啟旋轉(zhuǎn)斷褶帶區(qū),對(duì)竹葉山-期北山礦段錫銅銫銣多金屬成礦具有顯著控制作用。

②老廠穹狀不對(duì)稱復(fù)式背斜構(gòu)造+斷褶帶是盆內(nèi)巖漿疊加構(gòu)造樣式與組合。老廠復(fù)式背斜表現(xiàn)為地層在兩側(cè)的重復(fù)分布,軸部大致位于平頂山15°~195°方向,西翼寬約2 km,東翼寬大于10 km,復(fù)式褶皺主體東翼寬緩開(kāi)闊、西翼較陡,文中稱為穹狀熱啟不對(duì)稱復(fù)式褶皺(圖5),與橫彎褶皺、縱彎褶皺、流變褶皺和斷層相關(guān)褶皺的形成機(jī)制和構(gòu)造巖相組合具有較大差異。老廠穹狀熱啟復(fù)式不對(duì)稱背斜構(gòu)造發(fā)育強(qiáng)烈的巖漿-構(gòu)造-巖性-熱流體四重耦合結(jié)構(gòu),以對(duì)流循環(huán)成礦流體和圍巖蝕變相為特色(方維萱等,2021c)。

③巖漿底拱式旋轉(zhuǎn)熱啟斷褶帶與隱伏花崗巖突起之間,巖漿-構(gòu)造-巖性-熱流體四重耦合結(jié)構(gòu)相互作用形成了成礦和儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相帶(圖5a—5c),主要特征:塘子凹-坳頭山-梅雨沖礦段在-17到-19勘探線近東西向上,北東向坳頭山斷裂的傾向?yàn)楸蔽飨?北東東—北東向弧形梅雨沖斷裂的傾向?yàn)槟蠔|向,其間碎裂巖化相帶和節(jié)理-裂隙帶總體呈反扇形結(jié)構(gòu),1021隱伏花崗巖突起侵位方向是從南西向北東方向、自深部(1600m)向淺部(2200m)侵位,北東東—北東向弧形梅雨沖組為熱啟斷裂組,是儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相帶(圖5a)。熱啟構(gòu)造巖相組合為梅雨沖熱啟斷裂帶+巖漿底拱式旋轉(zhuǎn)褶皺群落(f4)+碎裂狀大理巖相帶+節(jié)理-裂隙帶。4033突起向西被北東向坳頭山斷裂截切,并與05突起交匯,呈近東西向延伸。4033近東西向突起向東側(cè)被黃泥洞北東向斷裂帶截切。而北東向坳頭山斷裂尖滅與4033和05突起的交匯部位,05突起頂部蝕變花崗巖和黏土化蝕變巖在坳頭山斷裂底部北東向充填于坳頭山斷裂中,為坳頭山熱啟斷裂根部相。坳頭山斷裂在地表和深部均傾向北西,向西具有分枝狀結(jié)構(gòu),向上呈枝狀收斂合并,多分枝熱啟斷裂位于黑云母花崗巖與地層之間。它們與1021突起呈北東向斷續(xù)延伸,具有形成北東向熱啟斷裂的構(gòu)造巖相動(dòng)力學(xué)趨勢(shì)(圖5a、5b)。向北側(cè)伏延伸的近南北向隱伏花崗巖巖脊(圖4),在近南北向構(gòu)造巖相帶上(圖5c),發(fā)育隱伏花崗巖巖脊的波狀起伏,背陰山、炸藥庫(kù)和蘆塘壩等熱啟斷裂,均為十分有利的儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相帶。

④個(gè)舊地區(qū)6種不同尺度的斷裂分級(jí)分別是:紅河、個(gè)舊和卡房-老廠-麒麟山斷裂帶屬軟流圈斷裂帶。蒙子廟近東西向的幔型斷裂帶控制了多個(gè)層間氧化礦床和接觸帶內(nèi)氧化礦床。黃泥硐、坳頭山和黃茅山北東向殼型斷裂帶是主要儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相類型。背陰山斷裂(基底斷裂帶)控巖控礦作用具有基底斷裂與熱啟斷裂復(fù)合特征。坳頭山斷裂帶為典型熱啟斷裂(蓋層斷裂)。在深部張剪性結(jié)構(gòu)面耦合了強(qiáng)烈?guī)r漿熱液作用,深部侵入有蝕變花崗巖、黏土化蝕變巖相、電氣石熱液角礫巖相等,向下部具有羽狀分枝的張剪性結(jié)構(gòu)面,向上部逐漸合并為壓扭性結(jié)構(gòu)面。北東向弧形梅雨沖熱啟斷裂帶為巖漿的構(gòu)造釋壓系統(tǒng),為成礦期斷裂帶。熱啟斷裂組是巖漿熱流柱的垂向傳輸構(gòu)造通道。

⑤熱啟斷裂組與近東西向4141隱伏花崗巖突起帶(巖漿成礦構(gòu)造系統(tǒng)的最高位)在空間域具有“上下耦合構(gòu)造巖相結(jié)構(gòu)”。如 “火箭尾羽”和“燕尾式”均是近東西向4141隱伏花崗巖突起帶(巖漿疊加侵入構(gòu)造系統(tǒng))的外緣構(gòu)造巖相帶?！盎鸺灿稹钡慕鼥|西向喂牛塘斷裂帶由一系列向西呈羽狀散開(kāi)的次級(jí)斷裂組成,其間發(fā)育含水鋅礦碎裂狀白云巖相和含水鋅礦白云巖質(zhì)碎裂巖相,它們是4141隱伏花崗巖突起的成礦流體運(yùn)移通道和儲(chǔ)礦構(gòu)造,該突起帶向東與老銀場(chǎng)近東西向突起相連接,向東被黃泥洞北東向斷裂截切,該突起東側(cè)“燕尾式”斷裂組也是成礦流體聚集和儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相帶?？傊?近東西向4141隱伏花崗巖突起帶為老廠礦田成礦中心,西側(cè)為喂牛塘 “火箭尾羽”斷裂組,東側(cè)為 “燕尾式” 斷裂組,南側(cè)蜂子硐南北向“柵狀”斷裂組,北側(cè)為秧草塘-坳頭山-梅雨沖羽狀斷裂組(圖4,圖5)。

個(gè)舊錫-銅-鎢-銫-銣多金屬礦集區(qū)內(nèi),巖漿(疊加)侵入構(gòu)造系統(tǒng)分別形成了5種不同成因的巖漿疊加成巖相系列是在燕山晚期隱伏花崗巖侵入巖體頂部和周緣,形成了盆內(nèi)巖漿疊加成巖相系。盆內(nèi)巖漿侵入構(gòu)造系統(tǒng)的侵入巖內(nèi)部3類構(gòu)造巖相組合分別是隱伏花崗巖侵入巖體內(nèi)斷控式熱液通道構(gòu)造與含錫蝕變花崗巖相系、隱伏花崗巖頂部的巖漿氣囊構(gòu)造和巖漿熱液交代蝕變巖相系、隱伏花崗巖側(cè)向的巖凹-巖漿氣囊構(gòu)造和螢石長(zhǎng)英質(zhì)偉晶巖殼。從燕山晚期隱伏花崗巖侵入巖體頂部向上到個(gè)舊組內(nèi),發(fā)育了巖漿熱流柱構(gòu)造系統(tǒng)、盆內(nèi)巖漿再造-疊加成巖相系和巖漿熱液疊加相系。巖漿熱液改造-疊加相系(富CO2型熱流柱構(gòu)造),其垂向和側(cè)向構(gòu)造巖相分帶結(jié)構(gòu)是:錫石菱鐵礦矽卡巖相→錫石硫化物菱鐵礦矽卡巖化大理巖相(切層熱儲(chǔ)構(gòu)造)→切層-順層網(wǎng)脈狀錫石鐵錳碳酸鹽化碎裂巖化大理巖相(層間滑動(dòng)式順層熱儲(chǔ)構(gòu)造)→網(wǎng)脈狀錫石赤鐵礦鐵錳碳酸鹽化大理巖化結(jié)晶灰?guī)r(切層熱儲(chǔ)構(gòu)造)→褪色化結(jié)晶灰?guī)r,以切層脈狀鐵錳碳酸鹽礦物為巖漿熱液改造-疊加成巖相系的識(shí)別標(biāo)志。燕山晚期巖漿接觸交代熱液蝕變體系以矽卡巖相系+矽卡巖化大理巖相系、螢石金云母矽卡巖相系+陽(yáng)起石金云母矽卡巖相系等為主,它們是儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相。巖漿熱液疊加成巖相系、巖漿熱液再造-疊加成巖相系、巖漿熱液改造-疊加成巖相系,均經(jīng)歷了新生代巖溶成巖作用改造疊加。

(3)盆內(nèi)幔源巖漿-疊加構(gòu)造樣式和巖漿疊加成巖相系

前陸沖斷褶皺帶+超基性巖脈群+堿性斑巖體(脈群)是盆-山-原耦合轉(zhuǎn)換過(guò)程中地幔熱物質(zhì)和熱能量參與的標(biāo)識(shí),也是盆內(nèi)疊加來(lái)自地幔深部的異源熱物質(zhì)和熱能量的垂向疊加構(gòu)造系統(tǒng)。在云南東川和新疆薩熱克砂礫巖型多金屬礦床南礦帶、塔里木和鄂爾多斯疊合盆地、云南楚雄中生代盆地、松遼中—新生代盆地系統(tǒng)、新疆托云中—新生代盆地系統(tǒng)等,形成了以堿性輝長(zhǎng)巖-輝綠巖類、堿性斑巖、碳酸巖和碳酸質(zhì)熱液角礫巖等為主的幔源巖漿侵位,它們?cè)诔练e盆地中形成了3類不同的巖漿侵入構(gòu)造系統(tǒng)和巖漿-構(gòu)造-熱事件(方維萱等,2017)。

在云南東川地區(qū)四棵樹(shù)-人站石-尖子溜口和湯丹-濫泥坪-白錫臘近東西向幔型斷裂帶,新元古代堿性輝長(zhǎng)巖-輝綠巖類侵入體以巖墻(巖脈群)和小型巖枝(巖株)沿軟流圈型斷裂帶和幔型斷裂帶侵位,周緣伴有碳酸鹽質(zhì)熱液角礫巖相和鐵錳碳酸鹽化蝕變相。巖漿隱爆角礫巖筒和巖漿熱液角礫巖筒為典型巖漿疊加構(gòu)造樣式,它們對(duì)東川地區(qū)沉積巖型銅銀鈷礦床形成了巖漿熱液疊加成礦作用,在東川群落雪組內(nèi)形成了含銅硅質(zhì)白云巖質(zhì)碎裂巖-含銅碎裂狀硅質(zhì)白云巖內(nèi)銅銀鈷礦體和銅鈷礦體(方維萱等,2021a)。

5 結(jié)論

(1)采用構(gòu)造巖相學(xué)填圖創(chuàng)新方法,可有效圈定和識(shí)別盆內(nèi)同生構(gòu)造樣式與構(gòu)造組合。在火山巖區(qū)采用次火山巖侵入、火山侵爆-侵出、火山熱液蝕變巖爆發(fā)-噴發(fā)等12個(gè)相系進(jìn)行構(gòu)造巖相填圖,有助于有效追蹤和圈定火山機(jī)構(gòu)中心、火山-次火山巖熱液成巖成礦中心和火山熱水沉積成巖成礦中心的位置。

(2)盆內(nèi)構(gòu)造變形帶和5種類型的碎裂巖相-碎裂巖化相是盆→山轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶的構(gòu)造巖相學(xué)記錄,也是(非)金屬礦-鈾-煤-油氣資源同盆共存富集成藏成礦有利構(gòu)造巖相帶。構(gòu)造巖相學(xué)研究和填圖有助于解決盆內(nèi)古熱儲(chǔ)構(gòu)造和冠羽狀垂向熱流柱構(gòu)造、構(gòu)造生排烴成藏成礦事件序列等問(wèn)題。

(3)盆內(nèi)殼源巖漿、幔-殼混源巖漿和幔源巖漿侵入,分別形成了盆內(nèi)巖漿疊加構(gòu)造和成巖相系。盆內(nèi)巖漿底拱侵位形成了穹狀不對(duì)稱復(fù)式褶皺和次級(jí)構(gòu)造,發(fā)育強(qiáng)烈的巖漿-構(gòu)造-巖性-熱流體四重耦合結(jié)構(gòu),與盆內(nèi)巖漿再造-疊加成巖成礦有關(guān)的電氣石熱流柱構(gòu)造,以底拱旋轉(zhuǎn)斷褶帶、電氣石和白云母蝕變相系為巖漿熱液再造-疊加成礦相系特征;盆內(nèi)富CO2型熱流柱構(gòu)造與基底斷裂帶或盆內(nèi)巖漿疊加作用密切相關(guān)。

致謝:感謝張寶林和陳正樂(lè)兩位研究員的指導(dǎo)!感謝本創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員的協(xié)同研究工作。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心成立20周年!