岩浆侵入接触构造体系及其动力作用与成矿.

岩浆侵入接触构造体系及其动力作用与成矿——包括垂向深部和侧向外围找矿问题Intrusivecontactstructuresystemofmagmaanditsdynamicprocesseswithmetallogeny裴荣富王永磊李莉王浩琳(中国地质科学院矿产资源研究所)一、岩浆侵位发生-发展的构造-岩浆过程岩浆侵位是由地壳深部，包括岩石圈地幔到表壳（Supercrust）动力作用的复杂过程；初始是深部构造发动岩浆形成过程；继而是岩浆侵位至表壳的构造动力作用；最后是形成各种控矿构造样式的岩体侵入接触构造体系。构造-岩浆、岩浆-构造与岩浆侵入接触构造体系，称之为岩浆侵位发生-发展与成矿的三步曲。二、深部构造-岩浆过程根据陆内地球壳-幔不协调运动，在纬向构造带易发生“幔根”（mantlerooted）构造，即陆壳增厚、拆沉、根入地幔引发构造圈热侵蚀（Tectonospherethermaleresion），深部构造岩浆的形成和大规模构造岩浆事件。根据卫星测定（POGOMission）全球磁异常图显示的E-W纬向构造带壳-幔结构的不连续性（如下图）（Kutina，1983；Tayler，2001；裴荣富，2002）。图根据卫星测定(POGOMission)的全球磁异常图（Kutina,1983）粗点线示主要E-W纬向构造界线带，原图为彩色的2r等异常线，主要纬向构造带按8r区辨图中分北带约30°—40°N，北美-北欧，相当劳亚大陆南侧造山带，包括中国北部和中部纬向带，南带约为20°—30°S，包括南非-南美相当冈瓦纳大陆北侧造山带，也包括中国华南。美国大陆主要E-W向的8条纬向构造（1、2、3、4、5、6、7、8）呈等空间距分布，示深部应力分布是均匀的；当其与NWW，N-S，NWW-SE和NE-SW向构造交切时则产出有Nevada和Utah及其他矿汇区，推测为幔根构造事件发生部位（Kutina，1995）中国主要构造体系略图(示纬向构造带分布)北部——天山-阴山带，向西可延至中亚Aral海，向东可能至美国；中部——昆仑-秦岭-大别；南部——华南主要为南岭E-W纬向带。从纬向带的间距在全球都是一致的，据此，可推测其与地球自转的统一动力是有关。示东太平洋底E-W向断裂带（据Menard和Atwater,1968），的等空间间距分布很类似大陆区基底断裂；推测与地球自转动力的纬向带是一致的。图中近E-W向实线和点线为实侧和推测断裂（据Kulina,1974,1980）地球分层结构图从顶部向中心：岩石圈，软流圈+构造圈，中间圈和外核、内核。另外，从界线层可划分为：岩石圈作为地球表层的界线层（SBL），围绕地幔界线（MB）的670km的地幔界线层（MBL），并划分上地幔（UM）和下地幔（LM）2900km处为核-幔界线层（CMBL），5100km为内外核界线层（ICB），并划分为外核（OC）和内核（IC）地球自转，两极向赤道压缩，赤道形成高陆岩石圈地层增厚，低粘滞度软流圈随自转上升，拆沉增厚地层，发生构造圈热侵蚀，形成大规模岩浆事件。另据不同深部地幔密度分布的高低密度和不同波速的不均匀性，推断强烈物质对流，也将决定构造圈物质上升的动力作用（傅容珊等，1993）。美国西部超大型矿床与壳幔分布关系图示幔根构造与成矿a-剩余Bouguer重力异常图;示地壳和上地幔主要组成呈不均质性以波长1000km界，大部分的负异常的大带(最低值为深兰)，为低密度的酸性岩，沿着构造弱带插入高密度的更基性的杂岩中(深橘红色)。图中Calorado内生成因的主要矿床(黑点)，大多产于负异常区(蓝色)，NW-Utah和NW-Nevada大面积正异常(橘红色)反映地壳减薄和地幔隆升(见b图等厚线)，为盐湖城含有特大的Bingham斑岩铜矿的矿汇区(黑点.1)，矿床产于地幔隆升的边缘，相对地是地壳植入地幔，即根入地幔构造。b-示美国西部地壳等厚度图(地表以下等厚线km)(R.B.Smith，（1978）华南大花岗岩省属陆内幔根构造与构造圈热侵蚀的大规模构造岩浆事件叠复有古-新太平洋洋壳俯冲，在陆缘形成的多期构造岩浆带。南岭崇义-全南-赣州莫霍面等深线，示陆壳根（植）入地幔现象；崇义(Ⅰ)北西侧莫霍等深线最深处36km；赣州(Ⅱ)东侧为33km；全南(Ⅲ)西侧34km南岭线性和环形构造图，示“行、列、汇”构造样式1—大型线性构造；2—中型线性构造；3—小型线性构造；4—大型环型构造；5—中-小型环形构造环太平洋由洋壳-洋缘-陆缘的内外分带亚澳钨-锡成矿体系的陆内分带南岭矿集区区域成矿模式图该模式包括滨西太平洋洋壳消减带在陆缘形成陆缘成矿系列和在陆内“根入地幔构造”的陆壳消减在陆内形成成矿系列。显示了陆缘和陆内异曲同工的成矿作用。据岩体共边的冷凝结构对西华山和荡平划分的四期岩体，并具有共岩浆补余分异效应，四期岩体具有不同冷速率和成矿强度。三、岩浆-构造动力作用岩浆期为深部构造岩浆形成后，首先进入地壳一定构造部位的岩浆库中进行分凝，先是在高温（700—1500℃）和外围压力巨大的正岩浆期，代表矿床主要为金刚石；继而是早-晚岩浆期，以熔离铬矿为主，在气液作用发展强烈时出现伟晶岩矿床，只有到后期才开始出现侵入作用。总之，岩浆期和岩浆晚期主要为岩浆本身内动力为主的构造作用。只有到岩浆期后，含矿残余岩浆上侵至围岩中方开始出现岩浆侵入接触构造体系。岩浆期后是正岩浆分凝后的含矿残余岩浆侵位至围岩中的动力和成矿作用，根据侵入的主动-被动及动力的强弱，以及其在与围岩沉积建造岩性组合和原有褶皱断裂背景基础上，形成各种构造样式，从而构筑侵入接触构造体系。四、岩浆侵入接触构造体系概念模型①正接触带(内-外矽卡岩-云英岩交代带及矽卡岩-云英岩矿床)，②近接触带(层间滑脱及层状交代manto矿床)，③远接触带(张性裂隙及脉状充填矿床)，④强主动侵入的顶沉构造(包括顶、顶垂体(5)和捕虏体(6))，⑦弱主动侵入的顶蚀构造(包括岩体热蚀变及围岩角岩化)，⑧被动侵入的岩突和岩脉(包括多期侵入“体中体”)，⑨高温热液交代黑钨石英脉矿，⑩中低温裂隙充填矿脉，层间滑脱带与层状矿上图的顶蚀（Roof-stopping）-顶沉（Roof-founding）和层间滑脱，脆性围岩减切裂隙是在岩浆构造统一动力作用下连续发生-发展的基本构造模型，随着成矿作用及不同矿床形成的具体构造演化将在此基础模型上有所演变。实例一、湖北大冶铁矿侵入接触构造体系与成矿大冶铁矿属于岩浆-构造成矿有关的广义矽卡岩型、伴生铜、钴、金的大型铁矿床（裴荣富,1957,1962,1985）。矿床产于扬子复式褶皱带保安复背斜北翼的三叠系大冶灰岩与燕山期中酸性岩浆岩侵入接触构造带上。岩体为呈东西方向展布的，出露面积近百平方千米的大型岩株体。矿带延展受围岩突向岩体南侧的凹兜处，并产出尖山、狮子山、象鼻山、尖林山(盲矿)、龙洞和铁门坎六个矿床。从地质勘探线控制的37条勘探剖面（见图），应用地质再造初始接触构造线方法（见下表），将大冶铁矿的岩浆侵入接触构造体系划分为四类（见下表）：原地质勘探采用150－100×100－75勘探网共完成39条勘探线，并认识到大冶铁矿的产于燕山期闪长岩与三叠纪大冶灰岩接触带上呈耦节状近东西向分布的广义矽卡岩型以铁为主伴生Cu、Au、PbZn、Ag、S、Co的长达4公里的矿带。矿带由东、中、西分为东部尖山、狮子山两矿体；中部为尖林山（隐伏矿）、象鼻山（半隐伏）；西部为龙洞、铁门坎两矿体。当时规范允许的勘探深度为300－500米，更深的1000米只布置了构造钻（但因故未完成）。接触变质产物内变质交代带再造初始接触构造线外变质交代带轻微变质（钾钠长石化）闪长岩，钾长石化辉石闪长岩，细粒钠长石化辉石化变质闪长岩大理岩、白云质大理岩，条带状含柘榴子石－透辉石大理岩。接触交代产物SK2柘榴子石-柱石-透辉石矽卡岩矽灰石-透辉石-钙铝柘榴子石矽卡岩柘榴子石-柱石-透辉石化闪长岩SK1次透辉石矽卡岩，细粒含铁金云母一次透辉石矽卡岩。细粒含铁金云母、次透辉石化（或矽化）大理岩。次透辉石-钙铁柘榴子石矽卡岩。热液蚀变特点绿帘石-兰绿角闪石-钠长石化碳酸盐-绿泥石-高岭土化-钠长石化矽化，绿泥石化，黄铁矿化。地球化学特点CuFe含Ti含P主要为低铜矿石由贫变富分布均匀分布均匀主要为高铜矿石由富变贫不含Ti含P较少，分布不均匀比值比火成岩低矿物成分特点辉石：主要为普通辉石－透辉石柘榴子石：主要为钙铝柘榴子石，平均成分50%柱石：针柱石、中柱石榍石辉石：主要为次透辉石柘榴子石：主要为钙铁柘榴子石，平均成分50%无柱石无榍石矿石类型含SK2矿物磁铁矿（含铜不等）含SK1矿物磁铁矿（含铜较高），含少量方解石及SK1矿物磁铁矿（含铜较高），方解石－菱铁矿－磁铁矿－赤铁矿（含铜不等）。矿石结构构造特点角砾状构造（SK2或δ5在铁矿中成为块度不大之角砾）。网格状构造（磁铁矿呈派状穿插在δ5或SK2中）交代残余结构（在铁矿中残留有SK2或δ5之残余物）条带状构造（主要由方解石，有时由透辉石、铜铁硫化物组成，在矿石中呈弯曲近平行排列的条带）。变余层状构造（矿石呈层状，并夹有原岩同样具层状排列之泥质或矽质条带及角砾，层理产状与邻近大理岩一致）。网格状构造（磁铁矿或铜硫化物成网派状穿插在SK1中）。交代残余结构（在矿石中残留有SK1或方解石的残余）。矿体中包体特点变质闪长岩及不同程度矽卡岩变质闪长岩，石榴子石－柱石－透辉石矽卡岩大理岩及白云质大理岩，次透辉石矽卡岩，细粒含铁金云母矽卡岩侵入接触构造样式的再造表Reconstruction从表中的内外变质交代带的详细划分，从而恢复原始侵入接触构造面；其中外变质交代带是成矿的主要部位，可借以辨别转折接触的哪一部位可能有矿。如能结合侵入体的热效应和冷速率的研究资料，方可预测第三台阶是否确切有矿。接触构造线形态类型成因类型表大冶铁侵入接触构造体成因类型接触构造线特征矿体产状、规模、形态特征标型区段Ⅰ似整合侵入构造1陡倾斜似整合接触接触线倾向于火成岩一侧，倾角陡，与大理岩产状基本一致，局部斜交；接触线除局部地方发生转折外，一般较比平整。矿体属于接触线之下盘，呈似层状或透镜状，厚度较比稳定，外形复杂程度中等，与大理岩产状基本一致，规模较大，向下延伸可达-90米水平左右（铁门坎）和-220米水平左右（尖山）。尖山30-31线2陡倾斜微不整合接触接触线倾向于大理岩一侧，倾角较陡，与大理岩层斜交，但倾角较小。接触线一般较比平整，在其下部常转折。矿体产于接触线之下盘，呈似层状或透镜状，厚度较比稳定，形态复杂程度较小，规模中等。向下延伸可达-90米水平。铁门坎1-7线3外倾波状接触接触线倾向于大理岩一侧，具陡缓波状转折，于缓倾斜处，接触线随大理岩的褶曲而变化，在陡立处则斜切大理岩岩层。矿体产于接触线两侧，与接触线产状完全一致。上部产于背斜鞍部者，为鞍状小矿体；下部为厚度不大，规模中等似层状矿体，在接触线陡立外，则为无矿地段，矿体平均厚度较小，变化较大，向下延伸可达-120米水平左右。龙洞8-13线Ⅱ超复侵入构造4陡超复接触接触线由两个部分组成。上部与大理岩产状基本一致，倾向于火成岩；下部则斜切大理岩层，为陡直外倾矿体产于接触线上部之下盘。下部陡直外倾外，一般无矿矿体规模小，为形状不规则之团囊状、透镜状，向下延伸较小，为+3米水平左右。象鼻山20-25线5缓超复接触接触线倾角较小，较比平缓，与大理岩层呈不整合关系，交角为20±。接触线之上侧闪长岩常产生裂隙矿体产于接触线之上盘火成岩裂隙中，呈不规则之团囊状。矿体规模小，一般产于+90米水平以上。尖山36线以东6陡立一卷曲超复接触接触线形状极为复杂。上部闪长岩呈大幅度卷曲超复，下部则过渡为陡立小幅度转折之接触线。矿体产状、形态、规模严格受接触构造形式控制。在上部接触线呈大幅度卷曲处，矿体规模大，下部接触线呈陡立，小幅度转折处，则矿体规模小。矿体一般上大、下小，呈一楔形。形态较复杂，厚度变化大。矿体问下延伸大，可达-200米水平左右。狮子山26-29线Ⅲ顶垂构造7陡顶垂接触接触线复