研究亮点

王庆飞:华南右江盆地大规模多金属成矿作用及其构造动力学模型【ESR,2020】
发布:科技处 2021-06-23 阅读:

盆地是金属巨量堆积的重要构造单元,揭示盆地成矿系统成因并建立盆地构造—成矿动力学模型一直是矿床学研究的热点和难点。右江盆地位于华南地块的西部,其矿床类型的丰富多样和资源储量的巨大规模世界罕见,是中国多金属的“聚宝盆”,盆地内已经探明>3亿吨锰、>20亿吨铝土矿、>800吨金、 300万吨锡,以及大量的铅、锌、铜资源量。盆地演化时间长,保存有特提斯、古太平洋到青藏高原碰撞多期构造体系的演化记录;矿床类型复杂,成因争议大,成矿动力学背景不清;成矿系统及其构造动力学的主要争议焦点包括:1)金矿床的造山型和卡林型的分类归属以及铅-锌矿床MVT型和碳酸岩交代型的分类归属;2)沉积和风化矿床成因及其古地理控制作用;3)区域岩浆成矿专属性和分带性;4)二叠-三叠纪盆地构造属性,特提斯域、古太平洋域和峨眉山地幔柱三大构造体系在盆地内的体现、相互关系及其控矿作用;(5)右江盆地成矿系统构造演化综合模型。

中国地质大学(北京)王庆飞教授和邓军教授带领团队对百余个矿床的成矿年代-矿床地质-矿床地球化学-矿床成因的全面分析,查明了金矿等疑难矿床的成因分类和空间分布,识别并建立沉积型锰矿等特色矿床成因模式;对区域变质-岩浆-沉积-构造变形等系统地质记录的开展全面分析,并综合对比了特提斯和太平洋构造域的演化特征,建立了盆地构造演化模型,查明右江盆地构造演化对巨型金属矿床成因和时空分布的控制作用(图1234)。主要取得了以下两个方面的认识:

一、盆地大型矿床成因和控制因素

1)识别了右江盆地造山型金矿以及卡林型金矿矿床类型。造山型金矿主要形成于中-晚三叠纪,印支—华南大陆碰撞和陆壳缩短作用使盆地内发育一套压扭性构造,包括逆冲断层和紧闭背斜,在盆地中南部的压扭性构造和碎屑沉积岩中形成了一系列造山型金矿。卡林型金矿形成于白垩纪,在太平洋俯冲板片回撤事件的背景下,含金岩浆流体在二叠-三叠系平缓背斜或地垒等伸展构造中沉淀成矿。

2)沉积型锰矿成因独特,围岩为碳酸岩和硅质岩,以无机成矿作用为主导;而世界上的沉积型锰矿围岩为黑色页岩,有机质在成矿作用中起到重要作用。右江沉积型锰矿形成于泥盆纪至二叠纪,形成于盆地相和陆棚相,海底热液系统形成富锰的海水在右江盆地南缘形成沉积型锰矿。

3)铝土矿形成于主动大陆边缘和被动大陆边缘两种环境。在石炭纪的被动大陆边缘环境,古陆沉积岩风化物被搬运到海湾处,在动荡水动力条件下形成铝土矿;在晚二叠世的主动大陆边缘环境,大洋俯冲作用形成火山喷发,火山灰沉降在碳酸岩台地,在还原条件和微生物催化条件下迅速形成铝土矿。

4)右江盆地浅成低温层控铅锌矿主要有两种,一是密西西比河谷型(MVT)铅锌矿,主要形成于侏罗纪,产生于太平洋板块的板块断离和拆沉背景中,形成于盆地北部的碳酸岩台地环境,与盆地卤水有关。二是碳酸岩交代型铅锌矿床,其形成于白垩纪时期,分布于盆地南部,与岩浆热液作用有关。

5)矽卡岩矿床包括:盆地南缘志留纪铜和钨矽卡岩矿床,形成于晚奥陶世至早志留世陆内造山背景;盆地东缘晚侏罗纪矽卡岩矿床,形成于太平洋板块断离和拆沉背景;白垩纪巨型锡-铜矽卡岩矿床,形成于太平洋俯冲板片回撤事件晚期。

6)不同构造域在右江盆地范围发生重叠,导致盆地内形成了不同矿床类型的叠加,比如中生代的热液成矿作用叠加在先前沉积型锰矿床和铝土矿床上;新生代东亚季风气候以及盆地的风化剥蚀导致铝土矿和沉积型锰矿床发生蚀变和表生富集而形成更高品位的矿体。

二、盆地构造成矿动力学模型

建立了盆地构造成矿动力学模型(图5)。随着原特提斯洋的封闭和华南—冈瓦纳大陆的碰撞,在盆地南缘发生晚奥陶世至早志留世陆内造山作用,大规模志留纪铜和钨矽卡岩矿床的形成;泥盆纪至石炭纪,古特提斯扩张期间,盆地南部盆地相形成沉积碳酸锰矿床,盆地北缘滨海相形成铝土矿;晚二叠世,古太平洋板块俯冲到华南板块之下,其可能诱发了峨眉山地幔柱向华南南缘迁移,古太平洋板块俯冲形成弧火山作用,形成的火山灰落在碳酸盐台地上并转化为铝土矿;三叠纪板内地壳缩短形成薄皮构造,并诱发了造山型金矿床的形成;侏罗纪,古太平洋板块发生了拆沉作用,盆地北缘形成了MVT型铅-锌矿床,并在盆地东缘拆沉中心形成了大型南岭矽卡岩型矿集区;白垩纪,古太平洋板块的向南回撤,在盆地北部形成卡林型金矿床,并随后在盆地中部和南部形成锡、铜矽卡岩及其伴生碳酸岩交代铅-锌矿床;新生代,由于区域剥蚀和气候变化,导致了原有铝土矿和锰矿体的抬升剥蚀和进一步富集。

 

 

中国南部特提斯域—太平洋构造域构造格架图

 

2  中国南部特提斯域—太平洋构造域不同构造单元沉积、变质、岩浆记录以及构造演化历史对比

 

3  右江盆地岩石圈结构模型

 

4  右江盆地(a)晚泥盆世、(b)早石炭世和(c)早二叠世的古地理格架及其对同时代沉积矿床(实心符号)和后期热液矿床(空心符号)分布的控制

 

5  右江盆地构造成矿动力学模型。右江盆地演化过程中古特提斯、古太平洋和印度—欧亚大陆碰撞构造体制的叠加,形成了多种矿床类型,包括造山带型和卡林型金矿床、碳酸岩交代型和MVT型铅-锌矿床、沉积型碳酸锰矿床和铝土矿

 

上述成果发表在国际权威期刊《Earth-Science Reviews》:Wang, Q., Yang, L., Xu, X., Santosh, M., Wang, Y., Wang, T., Chen, F., Wang, R., Gao, L., Liu, X., Yang, S., Zeng, Y., Chen, J., Zhang, Q., Deng, J., 2020. Multi-stage tectonics and metallogeny associated with Phanerozoic evolution of the South China Block: A holistic perspective from the Youjiang Basin. Earth-Science Reviews, 103405。该研究受到国家重点研发项目(2016YFC0600307)、国家自然科学基金“特提斯地球动力系统”重大研究计划(918552171)、国家重点基础研究发展计划(2015CB452606)及和高等学校学科创新引智计划(111计划)(BP0719021)资助。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103405