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贵州省矿产资源成矿背景分析

2020-12-05马力克杨忠贵朱和书

有色金属(矿山部分) 2020年6期
关键词:黔西黔西南黔北

马力克,杨 涛,黄 波,3,杨忠贵,朱和书

(1.贵州省地质资料馆,贵阳550002;2.贵州理工学院 资源与环境工程学院,贵阳 550003;3.贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队,贵州 都匀 558000)

贵州省己发现矿种137种,其中查明资源储量的有88种,矿产地3 266处,主要的矿产资源以锰、磷、铝土、汞、煤、金、锑、汞、重晶石、稀有稀土分散元素及多用途的灰岩、白云岩、砂页岩等大型—超大型矿床系列,在国内占有重要地位[1-5],有必要对贵州矿产资源的成矿构造背景进行系统梳理,以提出寻找大型—超大型矿床的工作建议。

1 区域地质背景

贵州地处扬子地台西南缘,以普安—贵阳—梵净山为界划分为上扬子地块和江南造山带2个构造单元(图1、图2、表1、表2,据贵州区域地质志整理,2017)[1-5],造就了不同的成矿背景,控制了主要的矿床分布。

1-推测断层(编号);2-主要断层;3-正断层;4-逆断层;5-平移断层

表1 黔北—黔东—黔南地区构造单元特征表

表2 黔西南—黔西地区构造单元特征

2 构造发展概况

新元古代—古生代是以海相为主的沉积背景(表3),早古生代末期广西运动引起的陆内造山发展,划分为洋陆转换和陆内造山和相应的四个构造旋回,形成了独特的成矿地质背景[1-5]。

表3 贵州省构造旋回及主要的成矿作用[5]

3 动力学背景及主要成矿作用

3.1 洋陆转换背景

从青白口系到早古生代,沉积了大致为35 km的碳酸盐岩—碎屑岩建造(表3)。主要有锰、磷、重晶石、铅锌、镍钼钒及炼镁白云岩等矿产,多分布于黔北—黔东—黔南地区,是喷流—沉积型主要成矿期。

1)锰矿:主要分布于松桃县境内,含矿岩系为下南华统大塘坡组第一段黑色炭质页岩中锰矿床。成因争论有多种,如热水、生物及化学成因等[6-11]。周琦等[12]、李建威等[13]提出与古天然气渗漏成因有关(图3),形成于南华裂谷盆地中的一系列次级拉张—断陷沉积盆地中心,受深部断裂控制明显,是壳—幔源成因的甲烷和富锰汽液上升、溢出,在海底火山喷发并沉积成矿;形成重要“内生外成”的成矿系统,总资源潜力预计超过10亿t,成为国内最大的锰矿集中区。

a.剖面图;b.平面图;1—南华系大塘坡组第一段;2—南华系下统两界河组和铁丝坳组;3—气泡状构造菱锰矿石;4—块状构造菱锰矿石;5—条带状构造菱锰矿石;6—凝灰岩或凝灰质砂岩透镜体;7—白云岩透镜体;8—碳质页岩;9—古断裂

2)磷矿:产于震旦系陡山沱组(洋水组)上部的海侵序列陆缘碎屑和碳酸盐岩沉积,磷的来源为海源,前南华纪多发的磷丰度高的基性岩浆和岩浆期后气液活动提供了丰富的物源。而产于震旦—寒武系灯影组则较为广泛,矿层产于含磷岩系底部。因此陡山沱组、灯影组与磷矿关系密切,形成环境为台地边缘浅滩[14],形成于次级裂陷背景盆地扩展期,成为我国重要的产磷大省。

3)重晶石:主要为天柱县大河边超大型矿床(图4)[15],含矿岩系为震旦—寒武系老堡组上部,矿体产出受NE向同沉积断裂带控制,受控于裂谷海槽萎缩背景下的次级裂陷最大期(牛蹄塘期)。

图4 天柱县大河边重晶石地质背景及成矿模式(据陈建书等[15])Fig.4 Geological background and metallogenic model of the Dahebian barite deposit,Tianzhu county,uizhou province(According to CHEN Jianshu et al[15])

4)镍钼钒:下寒武统牛蹄塘组黑色岩系中产出镍钼钒矿,寒武系底部广泛发育富Ni、Mo、V、Cu、U和Ag硫化物的黑色页岩层,连续性好,规模可观,在贵州北西部主要为镍钼组合,向东主要为钼钒,再向东南则以钒为主,成因类型多为喷流沉积型[5,16],受控于裂谷海槽萎缩背景下的次级裂陷。

5)铅锌、汞矿:震旦—寒武系的碳酸盐岩地层是铅锌矿的重要赋矿层位,具明显喷流沉积特征。该层位也是汞矿重要含矿层,以台地边缘斜坡相碳酸盐岩为主,矿体多沿层间破碎带产出,矿石矿物以辰砂为主,矿质来源主要为地层,经后期改造成矿,矿质来源与寒武系发生的喷流沉积作用有关,为壳幔混合喷流热水沉积所致[2-5],加上后期的热液活动改造,成为国内最大的汞矿集中区。

6)炼镁白云岩:产出层位主要为寒武—奥陶系白云岩,属半封闭局限海台地—泻湖环境的准同生白云岩,具分布广、层位稳定、厚度大等特点,主要为一套中厚层状藻颗粒白云岩及藻叠层石白云岩,大多达炼镁白云岩要求,亦可用于冶金辅料、建材化工原料等,是较为典型的沉积型矿床。

3.2 陆内造山背景

早古生代末期广西运动使贵州进入较为稳定的陆内造山背景和湿热的低纬度环境,造就了晚古生代中晚期大规模铝土矿成矿期。随着二叠系晚期大规模峨眉山玄武岩的喷发和辉绿岩侵入,拉开了内生成矿的序幕,燕山期中酸性岩体的侵入及成矿温度的逐步降低,造就了重要的沉积—改造型的中低温成矿域。

1)铝土矿:晚古代早期进入陆内造山背景和湿热低纬度环境,使地表岩石接受长期的风化剥蚀,形成广泛的红土化风化壳,为铝土矿的形成提供了前提条件;在水流搬运下集中于黔中、黔北为主的泻湖海盆(湾)中弱酸—还原性环境中进行关键的“移硅沉铁富铝”,促进硅质移出、铁质下沉于矿层底部,使铝进一步富集在下石炭统九架炉组、中下二叠统大竹园组—梁山组地层中沉积,造就了黔中的遵义—息烽地区(中小型矿集区)和清镇—修文地区(大型—超大型矿集区)、黔东的凯里—黄平地区(大中型矿集区)及黔北的务正道地区(大型—超大型矿集区)四个成矿带[17-18],成为国内重要的铝资源大省。

2)铅锌(银)矿:文献[19]228-232总结了黔西地区5个成矿亚带,结合黄波等[3-4]增加的1个成矿亚带(表4),其中(Ⅰ-1)~(Ⅰ-4)成矿亚带赋矿地层主要为晚古生代沉积建造;(Ⅰ-5)和(Ⅰ-6)成矿亚带赋矿地层主要为震旦—寒武系沉积建造。赵振华等[20]研究了威宁银厂坡银多金属矿为燕山期中低温MVT热液矿床,赋矿地层主要为下石炭统白云岩,成矿物源具多源性,岩浆或成矿热液上升过程中与基底及赋矿围岩发生了物质交换。

表4 黔西地区铅锌矿成矿区(带)划分

3)锑矿、汞及稀有分散元素“铊”矿:据文献[19]332-458认为黔西南地区的晴隆锑矿田为热水沉积—改造型,随着玄武岩的多期次喷发和辉绿岩的侵入,带来了丰富的“锑源”和热动力,在中上二叠统变余玄武岩、硅化黏土岩等中有利部位富集成矿。文献[19]3-102和黄波等[1-4]研究的黔西南地区汞矿主要集中于兴仁滥木厂汞矿带,容矿地层多为上二叠统—下三叠统沉积建造,矿床中还伴有与岩浆活动有关的低温热液稀有分散元素“铊”、多矿种及多种矿化蚀变。

4)硫铁矿、稀土矿产:硫铁矿产出层位为玄武岩底部及龙潭组底部,分布特征见(表5)。黔西地区上二叠统宣威组底部,产出了以含铌为主的稀有金属矿床,形成了铌、钪、稀土富集区[5]。

表5 黔西地区硫铁矿分布特征表

5)罗甸玉:为近年来新发现的矿产[5],主要位于罗甸县南部,产于辉绿岩与二叠系四大寨组灰岩外接触带的软玉矿种,矿物组合:透闪石+石英,多为玉白—浅绿色、微透明—半透明致密块状,油脂—蜡状光泽,摩氏硬度6.5,密度2.98 g/cm3,显示了与辉绿岩的关系密切。

6)黔西南微细粒浸染型金矿:文献[19]228-232研究认为主要赋矿地层为中上二叠统—中下三叠统滨海相沉积建造;海西—印支构造运动造就的滨海相碳酸盐岩—碎屑岩沉积,随着多期次岩浆活动,带来了丰富的“金源”和成矿热液[1-4];燕山及喜山—新构造旋回进入板内隆升阶段,发育的山间盆地,造就了黔西南重要的金矿集中区。

7)铁矿:文献[19]555-614研究的铁矿,探明的富铁矿主要集中于黔西地区,以水城观音山铁矿、赫章菜园子铁矿等大型菱铁矿床为代表,赋矿地层主要为泥盆—石炭系碳酸盐岩,多为断裂控制以似层状、透镜状等产出的中低温热液矿床,与岩浆活动有关。

8)煤矿:黔西地区广泛分布的上二叠乐平统是主要成煤期,以陆相宣威组、海陆交互相龙潭组及浅海相合山组含煤岩系为主,分布广、含煤性好,以半亮煤为主,煤种主要为肥煤-无烟煤,尤其是六盘水煤田、黔西煤田及织纳煤田等组成的多煤田集中区,是贵州主要的富煤层位,造就了我国南方重要产煤大省[5]。

4 讨论

1)新元古代—早古生代,贵州地处广泛洋陆转换背景和重要沉积时期,沉积了大致35 km碳酸盐岩—碎屑岩建造(表3),形成与之相关的灰岩、白云岩、砂页岩等沉积矿产。

2)洋陆转换背景中雪峰—加里东构造旋回经历了裂陷离散、汇聚及造山伸展成矿地质背景,随着南华系—早古生代中期扬子陆块与华南古陆的汇聚和碰撞,产生的多期次拉张—裂陷构造和强烈的岩浆活动,形成了南华系大塘期、震旦系陡山沱—灯影期及下寒武统牛蹄塘期等成矿物质在海相环境中“内生外成”的成矿系统,造就了黔北—黔东—黔南不同成矿温度背景下以锰、磷、重晶石、铅锌及汞等为主的喷流沉积型大型—超大型矿集区。

3)晚古生代,广西运动末期—海西运动让贵州地壳进入陆内造山背景和湿热的低纬度环境,地表岩石接受风化剥蚀,残留了以铝硅铁氧化物为主的红土化风化壳,经流水搬运集中到黔中、黔北泻湖海盆(湾)等环境中进行“移硅沉铁富铝”的元素迁移和富集,使铝进一步在下石炭统九架炉组—中下二叠统大竹园组、梁山组地层中沉积成矿,成为我国重要铝资源大省。

4)受晚古生代—中生代地层覆盖、印支—燕山运动[5]及“东亚旋涡”作用的影响,掩盖了前期构造形迹。根据马晓旻的“全球旋涡大地构造”假说[21-22]:因地球自转和科氏力作用,在北半球产生5个顺时针旋转旋涡和1个逆时针旋涡(图5、6),我国地处“东亚旋涡”,旋涡中心大致位于四川冕宁南部40 km处(图7),结合黄波等[1-4]研究以NW向垭都—紫云断裂(图2,F6)为界将贵州分为二个构造单元,北东部的黔北—黔东—黔南地区和南西部的黔西南—黔西地区地处旋涡中心SE80°~150°方向,由于顺时针旋转和向心挤压作用造就了黔北—黔东—黔南地区NE—NNE—SN向主构造和黔西南—黔西地区NW向主构造,以及相应的成矿地质背景。

F—向心挤压应力;б0—旋转动力;1—旋涡边界;2—顺时针运动旋涡;3—逆时针运动旋涡

1—旋涡边界;2—顺时针旋转旋涡;3—逆时针旋转旋涡

1—一级单元界线;2—二级单元界线;3—三级单元界线;4—四级单元界线;5—喜山期褶皱(背斜);6—燕山期褶皱(背斜);7—加里东期褶皱(背斜);8—武陵期褶皱(背斜);9—东西向断层;10—顺时针方向旋转动力(б0);11—向心挤压应力(F)

5)贵州地壳具西厚东薄特点(东部最薄37 km,西部最厚52 km)[5],随着晚二叠世峨眉山玄武岩大规模喷发和辉绿岩侵入,拉开了内生成矿序幕;燕山—喜山运动和西部地区下地壳加厚作用,深切了上地幔软流圈,改变了软流圈运动方式,引起的岩浆活动和大规模成矿物质上涌称之为“加厚旋涌”效应;同时构造运动产生的垭都—紫云等深断裂带成为重要断裂构造,提供了岩浆活动和成矿流体运移、沉淀空间,伴随着成矿温度的逐步下降,在沉积建造中完成各种成矿作用,形成了黔西南—黔西地区重要的沉积—改造型为主的金、锑、汞、铅锌(银)及稀有分散矿产集区和中低温成矿域。

5 结语

1)受晚古生代—中生代地层覆盖、印支—燕山运动及“东亚旋涡”的影响,掩盖了前期构造形迹,以垭都—紫云断裂为界划分为北东部的黔北—黔东—黔南地区和南西部的黔西南—黔西地区构造体系及相应的成矿背景,即(1)北东部为NE—NNE—SN向构造体系和新元古代—早古生代沉积—喷流沉积型矿集区,以及下石炭—中二叠统重要的铝土矿矿集区;(2)南西部的黔西南—黔西地区的NW向构造体系、燕山—喜山运动作用及“加厚旋涌”效应,造就中新生代沉积—改造型中低温成矿域。

2)新元古代—早古生代,贵州地处洋陆转换背景,沉积了大致35 km碳酸盐岩—碎屑岩建造和相关的沉积矿产。其中南华纪—早古生代的多期次拉张—裂陷构造和岩浆活动产生了“内生外成”的成矿系统,造就了黔北—黔东—黔南地区在不同成矿温度背景下以锰、磷、重晶石、铅锌及汞等为主的喷流沉积型大型—超大型矿集区。

3)晚古生代—中新生代的陆内造山背景,黔中—黔北地区晚古生代早期湿热的低纬度环境和相应的“移硅沉铁富铝”的元素迁移与富集,造就了下石炭—中二叠统铝土矿矿集区。随着二叠世末期峨眉山玄武岩喷发和辉绿岩侵入,拉开了内生成矿序幕;燕山—喜山运动的逆冲推覆、拉张等构造作用,提供了岩浆活动和成矿流体运移、沉淀空间,伴随着成矿温度的下降,造就了黔西南—黔西地区以金、锑、汞、铅锌(银)及稀有分散矿产等沉积—改造型为主的中低温成矿域。

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