华南陆块w、sn的时空分布特征

华南陆块w、sn的时空分布特征

华南地块位于欧亚大陆东南缘，靠近太平洋。它由扬子地块和中国地块组成。北与秦岭-大别造山带接壤，西与云南-西藏造山带接壤。松潘-甘孜造山带和三江造山带。它是世界上罕见的大型矿床省份。从华夏地块东南沿海火山岩带和华南加里东造山带至扬子地块中心依次有规律地分布着从高温组合元素(W、Sn、Bi、U)、中温(Pb、Zn、Ag、Cu、Mo)至低温组合元素(Hg、Sb、As、Tl、Au)的巨型成矿域。在华夏地块分布的中生代大花岗岩省成矿域中探明的W、Sn、Bi储量居世界第一,在扬子地块中分布的中生代大面积低温成矿域探明的Sb、Hg储量居全国第一,Pb、Zn、Au、Ag等矿种的储量也名列全国前茅。自20世纪80年代以来,有关华南W、Sn成矿作用的研究[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]大量涌现,为华南陆块W、Sn地球化学分布的研究提供了重要基础。自1978年以来,中国开展了以水系沉积物为主要介质的1∶20万区域化探全国扫面计划,截至2009年,该计划覆盖面积已达700余万km2,分析了包括W、Sn在内的39种化学元素的含量,取得了海量数据,为开展整个华南陆块W、Sn的空间分布研究提供了基础。1992—1995年,中国东部系统开展的含华南陆块东部在内的5个一级大地构造单元区域地壳和岩石包括W、Sn在内的76种化学元素丰度的研究以及正在开展的全国地球化学基准值建立与地球化学走廊带探测实验研究,可从岩石角度探讨W、Sn在中国东部尤其是华南陆块东部的地球化学背景和时空分布。由于W、Sn矿在华南陆块中生代大花岗岩省成矿域中具有鲜明的产出特征,因而本文从水系沉积物和岩石的角度探讨华南陆块W、Sn含量在空间上和时间上的分布特征。1油气岩相古地理与岩石学特征华南陆块经历了从新太古代以来的地质变化。华南陆块的结晶基底结构主要有两种形式:扬子地块是由自震旦纪以来形成的沉积盖层不整合于新太古—古元古代结晶基底和中—新元古代浅变质褶皱基底之上;而华夏地块则为上古生界、中生界沉积盖层不整合于元古宙结晶基底和早古生代变质褶皱基底之上。扬子地块新太古—古元古代结晶基底仅出露汉南杂岩、湖北黄陵杂岩、崆岭群等。而以古、中元古代中低级变质火山-沉积岩系广泛发育的上扬子古陆西缘的碧口群、通木梁群、白水群、黄水河群,康滇地轴的会理群、昆阳群,东南缘梵净山群、四堡群、丹洲群、冷家溪群以及中—新元古代赣北的九岭群、双桥山群、皖南的上溪群、浙西北的双溪坞群则构成褶皱基底。华夏地块结晶基底由古元古界八都群或麻源群、中元古界龙泉群或马面山群、新元古界陈蔡群、吴墩组、铁砂街群、神山群、云开群组成。主要出露在武夷山、赣中、赣南、南岭、云开大山等地。在8~9亿年间,由于古华南洋的闭合,华夏地块与扬子地块碰撞聚合,成为Rodinia超大陆的一部分。到志留纪,华南发生了强烈的加里东构造-热事件,导致震旦纪—早古生代海槽关闭,巨厚沉积物发生褶皱隆升,在元古宙变质基底上形成了加里东期褶皱造山带。志留纪末的广西运动使扬子地块与以东的华夏地块的华南造山带拼接,形成统一的华南陆块。至此,华夏陆块和江南等邻区的沉积环境与古地理才得以真正统一。华夏陆块与华南加里东造山带分别是两个不同时期地质作用的总和,是整个华南地质演化历史中不同阶段的产物。同时,该造山带花岗岩浆活动也很强烈,高峰期为430~400Ma。绝大多数是过铝质的S型花岗岩,I型花岗岩少见。晚古生代末、中生代初的印支运动主要影响华夏地块东部的活动带,以褶皱作用为主伴随有同造山的花岗岩侵入。在晚侏罗世—早白垩世达到顶峰的燕山运动重新建造了包括华南陆块在内的中国东部构造体系,由于西太平洋古板块与亚洲大陆碰接,导致强烈挤压、隆升造山和岩浆活动,形成巨大的花岗岩基,燕山期花岗质岩浆火山-侵入活动广布于整个中国东部,同时在浙、闽、粤沿海发生强烈的火山喷发,使中国东部及邻区完全焊合为一体,燕山运动的强度由东向西减弱。喜山期以裂陷为主形成一系列断陷盆地,并伴有玄武岩浆活动。2w和sn在空间上的地球化学分布2.1南北方w、sn地球化学域利用中国1∶20万区域化探扫面水系沉积物分析数据,采用1∶2.5万图幅网格数据平均值,得到的不同景观区水系沉积物的W、Sn地球化学参数见表1,制作的中国水系沉积物W、Sn的地球化学图见图1、2。从宏观尺度上看,全国W的高含量主要分布在湿润低山丘陵区,Sn主要分布在湿润低山丘陵区、热带雨林区和高山峡谷区。图1和图2表明,W、Sn的高含量主要大规模地分布于中国东南部的滇东南—桂—湘—皖东南—浙—赣—闽—粤的华夏地块—扬子地块东部和中国西南部的藏西南—藏东—滇西—川西的雅鲁藏布江—三江造山带和松潘—甘孜造山带。其中以华夏地块的华南造山带最为显著,W、Sn的高含量均分布在这一区域。华南陆块水系沉积物W、Sn含量参数见表2,华夏地块W、Sn背景含量分别是扬子地块的1.57倍和1.24倍,表明华夏地块较扬子地块W、Sn金属物质供应更充足。以W质量分数大于3.0×10-6、Sn质量分数大于4.5×10-6为边界制作的华南陆块水系沉积物W、Sn高异常含量分布图(图3、4)表明,W、Sn高含量集中分布在华夏地块—扬子地块下扬子台褶带和江南地轴,即岳阳—怀化—桂林—梧州—茂名以东、长江以南的广大地区。从区域尺度上看,华南陆块东南部为一巨大的W、Sn地球化学域,W质量分数大于3.0×10-6的面积达58万km2,平均质量分数7.2×10-6,500m深度W资源量达56亿t,Sn质量分数大于4.5×10-6的面积达53万km2,平均质量分数9.7×10-6,500m深度Sn资源量达69亿t,该地球化学域与华夏地块的华南造山带中生代大花岗岩省成矿系统相对应,W、Sn的高含量异常核心与著名的南岭W、Sn成矿带相一致。南岭W、Sn成矿带是我国W、Sn矿床高度发育区,也是世界W、Sn矿床分布最为密集的地区。在东经110°~118°、北纬23°20′~28°00′范围内以4km2网格数据制作的南岭一带W、Sn地球化学图(图5、6)可以更加清晰地显示出高含量W、Sn分布的细节。在局部尺度上,大多数W、Sn异常浓集中心与产出的中—大型W、Sn矿床相对应。研究表明,这些异常往往强烈分布在与花岗质火山-侵入杂岩有关的复合岩体,以及周边的古生界、元古宇地层中。2.2区域地球化学背景中国东部各一级大地构造单元中不同地质体W、Sn的含量分布(表3)表明,华夏地块华南造山带东部的赣南闽西褶皱带和东南沿海火山岩带大部分地质体W、Sn的含量最高或较高,尤其是在构成结晶基底的碱(正)长花岗岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩中,其次是扬子地块东部。因此,在中国东部岩石W、Sn地球化学图及中国东部花岗岩地球化学图也表现为W、Sn的高含量分布在华夏地块的华南造山带东部和扬子地块东部的下扬子台褶带。由于鄢明才、迟清华针对华南造山带花岗岩的研究没有涉及W、Sn矿极其发育的湘南、粤北一带南岭造山带,因此给出的华夏地块华南造山带花岗岩中W、Sn的含量可能有所偏低。史长义等给出的整个扬子地块和华夏地块的花岗岩W平均质量分数分别为1.2×10-6、1.6×10-6,Sn平均质量分数分别为3.8×10-6、5.3×10-6。华夏地块的华南造山带与扬子地块(东)在有元古宇基底存在的江南地轴和闽西赣南褶皱带成为华南陆块出露地壳W、Sn地球化学背景最高的二级构造单元(表4)。本文在华夏地块圈出的某Sn地球化学省内的赣南、湘南和粤北地区采集了花岗岩体样品,可以说该地球化学省内花岗岩样品采自中国东部W、Sn背景含量高的华南造山带中局部W、Sn更高的地段。表5为采自该地球化学省内远矿花岗岩的平均化学组成,表6为该W、Sn地球化学省内近矿花岗岩的平均化学组成。与表4相比,表5中该地球化学省内花岗岩总体的W、Sn平均含量分别为华南造山带背景值的5.7和4.7倍,而表6中该地球化学省内近矿花岗岩的W、Sn的平均含量分别为华南造山带背景值的13.2倍和7.4倍,该地球化学省内花岗岩总体平均含量的2.3倍和1.6倍。因此从华南造山带背景花岗岩、Sn地球化学省内远矿花岗岩到近矿花岗岩,W、Sn平均含量具有显著升高的趋势。从空间上看,从背景花岗岩到远矿花岗岩和近矿花岗岩W、Sn含量显著升高(图7)。地球化学省内远矿花岗岩W、Sn平均含量分别为华夏地块花岗岩背景含量值的3.6倍和2.8倍。地球化学省内近矿花岗岩W、Sn的平均含量分别为华夏地块背景含量值的8.2倍和4.4倍。3w和sn时间分布3.1w、sn特征鄢明才、迟清华系统研究了扬子地块下扬子台褶带、江南地轴和华夏地块闽西赣南褶皱带、东南沿海火山岩带各时代地层中的W、Sn含量见表7—表10。除碳酸盐岩较为发育的地层外,扬子地块下扬子台褶带地层W含量为(0.9~1.8)×10-6,Sn含量为(1.1~2.7)×10-6;江南地轴地层W含量为(1.1~2.3)×10-6,Sn含量为(1.5~3.3)×10-6;闽西赣南褶皱带各时代地层中W含量为(1.7~2.6)×10-6,Sn含量为(1.9~3.9)×10-6。W、Sn的高含量均分布在中—新元古界、下古生界和三叠系地层中,Sn在二叠系中也具有高含量(表7~9)。与闽西赣南褶皱带相比,以发育燕山期中酸性火山岩的东南沿海火山岩带中侏罗系和白垩系W、Sn地球化学背景偏低(表10)为特征。南岭地区的粤北、桂北、赣南一带是W、Sn矿集中产出的区域。於崇文等集中研究了粤北、桂北、赣南各时代地层W、Sn的丰度,获取的整个南岭地区各时代地层W平均质量分数为(1.0~2.5)×10-6,平均1.8×10-6;Sn质量分数为(2.1~3.9)×10-6,平均3.0×10-6(表11)。尽管鄢明才、迟清华与於崇文等对华南陆块各时代地层W、Sn含量在时间和研究范围上有所不同,但获取的W、Sn含量数据相差不大。与中国东部地壳W(0.6×10-6)、Sn(1.4×10-6)丰度相比,华南陆块几乎所有地层中的W、Sn含量都属于高背景。3.2基岩剖面元素含量分布华南陆块扬子地块东部和华夏地块华南造山带东部不同时代碎屑岩W和Sn含量分布和演化见表12。可以看出,扬子地块东部前寒武系、古生界和中—新生界砂岩W、Sn的含量分布趋于一致,而泥质岩中W、Sn含量分布却各异,W含量的分布随时间略有减少,Sn含量则略有增加。华南造山带东部前寒武系、古生界和中—新生界砂岩和泥质岩中W、Sn的含量分布随时间都趋于减少。为研究地球化学走廊带元素时空分布,地球化学走廊带探测试验与示范项目在福建泉州—四川绵阳长达2000km的基岩剖面上系统采集了不同时代地层样品,采样间距为1km长度采集1件样品,该剖面穿越了整个华夏地块和扬子地块,能够精细反映元素在基岩剖面上的含量变化。本文仅将华夏地块(福建泉州—江西赣州—湖南郴州—湖南怀化)和扬子地块(湖南怀化—重庆—四川绵阳)不同时代地层(砂岩和泥质岩)样品的W含量进行了研究(表13),华夏地块除志留纪以外的各时代地层砂岩和泥质岩W含量均较扬子地块高,并且华夏地块高含量W主要分布在震旦系、寒武系、奥陶系和白垩系,其次为泥盆系—三叠系。这与华南陆块高含量W、Sn分布图(图3、图4)中扬子地块W、Sn含量低与华夏地块W、Sn含量高相一致。3.3不同时代岩石学特征由于W、Sn主要集中分布在火成岩中的花岗岩和酸性火山岩中,因此可以将酸性岩作为一个整体并依据地质演化历史和酸性岩的发育程度加以研究。扬子地块(东)划分为前寒武纪、古生代和中、新生代3个阶段,其中古生代酸性岩较不发育。华夏地块(华南造山带)前寒武纪酸性岩不发育,而燕山期花岗岩广布于全区,因而将之划为前寒武纪、古生代、印支-燕山早期和燕山晚期等4个阶段。从表14中可以看出,扬子地块东部随时代从老到新W含量逐渐增加,华夏地块W含量在古生代最高,其次分布在印支期和燕山早期,扬子地块和华夏地块Sn含量在古生代最高。花岗岩的物质成分主要来源于地壳的中下部,是深部地壳物质长期分异和调整的结果,其组成既反映了区域地壳的演化与形成环境,在一定程度上亦应反映区域下地壳和地幔的组分特征与差异,在研究华南陆块在全球构造中的位置及矿床的分带时,花岗岩类的地球化学应是不可忽视的重要依据。华南陆块在地表出露的不同时代花岗岩显示出独特的分布规律。前寒武纪花岗岩主要以新元古代为主,主要在扬子地块东南缘的皖南、赣北、鄂南、鄂西和桂北分布,大多呈岩基产出。加里东期花岗岩主要分布在湘赣、湘桂、桂粤交界地区,以武夷山和云开地区最为集中。印支期花岗岩主要分布在桂东南大容山—六万大山—旧州—台马一带,同时更大范围分布在云开大山、湖南、赣南、粤北、闽西。燕山早期花岗岩在华夏地块花岗岩中出露面积最大,以粤、闽、湘、赣主要分布区域,主体呈北东向分布,在南岭地区呈东西向展布。燕山晚期花岗岩出露面积尽管没有燕山早期大,但有与之同期的大约近2倍于花岗岩面积的流纹质岩石出露,可以说本期岩浆活动比燕山早期更加强烈。燕山晚期花岗岩主要分布区域以浙、粤、闽沿海地区和湘北、鄂南、皖南和苏沪的长江中下游地区为主。华南陆块华夏地块和扬子地块东部不同时代花岗岩W、Sn含量分布见表15。从时间上看,华南陆块花岗岩从前寒武纪至燕山早期W、Sn含量逐步升高,尤其在印支期和燕山早期,花岗岩中W、Sn含量最高。华南陆块不同时代花岗岩W、Sn含量分别为中国东部地壳丰度的1.7~5.8倍、1.7~6.5倍。华南陆块花岗岩总体的W、Sn含量为中国东部地壳丰度的3.8倍和4.3倍。加里东期、印支期、尤其燕山期花岗岩以W、Sn含量高的碱(正)长花岗岩和二长花岗岩为主,出露面积大,不仅为华夏地块W、Sn矿的形成提供了巨量的金属物质,而且也为大型矿的形成提供了巨大的岩浆热源。地球化学走廊带探测试验与示范项目在福建泉州—湖南怀化沿走廊带系统采集了华夏地块加里东期、印支期、燕山期花岗岩样品,采样间距为1km采集1件样品。走廊带采集的样品能够更精细反映不同期次花岗岩W含量随时间的变化。表16表明,华夏地块花岗岩W平均含量在印支期最高,其次为燕山早期。由于不同研究者在采样范围上存在差异,给出的扬子地块和华夏地块不同期次花岗岩W、Sn平均含量在数据上也有所差异(表15和表16),但W、Sn的高含量分布在印支期和燕山早期则是一个不争的事实。4区域地质背景前文论述了华南陆块扬子地块和华夏地块W、Sn的空间分布和不同时代地层、不同期次花岗岩的分布特点。一个不容忽视的问题是地层和花岗岩W、Sn的高背景是不可能引起华南陆块东部大规模的W、Sn地球化学异常的,因为具有W、Sn高背景含量的岩石只能提供大规模地球化学域形成的初始物源,而具有更高背景的地质体或W、Sn矿化体才可能形成区域地球化学异常,只有大型、超大型W、Sn矿才能够形成强烈的局部地球化学异常浓集中心。研究表明:钨锡矿床、中酸性侵入岩以及古生界、元古宇地层是产生W、Sn地球化学异常的主要因素;68.0%、77.3%的钨锡矿床与W、Sn地球化学异常分布相对应,其中中大型钨锡矿床对应的比例为78.9%和86.2%、中型66.7%和81.2%、小型65.7%和74.0%;14.5%、17.5%的中酸性侵入岩与W、Sn地球化学异常相对应,主要为燕山期和加里东期的花岗岩;12.3%和10.5%的上古生界地层、12.0%和9.5%的新元古界地层与W、Sn地球化学异常相对应。华南陆块与地层相关的246个W矿床中,有152个矿床分布于古生界地层(占61.7%),有47个分布于元古宇中(占19.1%),有26个矿床分布于中生界地层中(占10.6%)。与地层相关的238个Sn矿床中,有127个矿床分布于上古生界地层(占53.4%),有41个分布于下古生界地层中(占17.2%),有37个矿床分布于中生界地层中(占15.5%)。华南陆块中25.5%的中酸性侵入岩与W矿床对应(矿床数为89个),其中主要是燕山期、印支期和加里东期的中酸性侵入岩;22.0%的中酸性侵入岩与Sn矿床对应(矿床数为73个),其中主要是燕山期和印支期的中酸性侵入岩。W矿时空分布表明,前寒武纪成矿期占2%,加里东期占4%,海西期占9%,印支期占2%,燕山期占83%。可见,华南W、Sn地球化学域的形成主要与加里东期、尤其燕山期中酸性侵入岩和元古宇—古生界地层有关。华南造山带元古宇—古生界砂岩、泥岩连同加里东期、印支期、燕山期碱(正)长花岗岩W、Sn的高地球化学背景为华南造山带提供了巨量的金属物质,为形成大-超大型钨锡矿床打下了坚实的初始物质基础。同时印支期、燕山早期的构