中国东南部矿产资源巨量,尤其是产出的多金属及稀有、稀土矿床在世界上举足轻重,且矿产资源的形成主要集中在晚中生代(1亿8千万年至1亿年之间),在如此短时期出现大规模的成矿作用,引起了中国乃至世界地质学家和矿床学家及各国政治学家和经济学家等的广泛关注和高度重视。因此,深入研究中国东南部大规模岩浆作用与动力演化及资源与环境效应成为当前国际地球科学领域的关键科学问题之一。
地球科学系厉子龙课题组多年来与中国地质调查局南京地调中心等专家一道对我国东南部,尤其是浙江及邻区开展了细致的野外地质矿产勘查和系统的室内高精度定年及(同位素)地球化学示踪等研究,探讨了浙西北及邻区晚中生代岩浆作用时空分布与动力机制并深入解剖了具有较大找矿前景的淳安银山银多金属矿床形成机理,并取得了较好的成果。
通过对浙西北及邻区晚中生代侵入岩详细的地质地球化学及其成因等研究,认为浙江及邻区晚中生代花岗质岩石至少可以分为三期,即第一期以花岗闪长岩为主,形成时代大多早于145Ma(晚侏罗世);而第二期为铝质A型花岗岩为主,形成时代大多介于123~128Ma之间(早白垩世),且这两期花岗质岩石广泛出露于浙西北及邻区;第三期为碱性和/或铝质A型花岗岩为主,主要出露于浙闽沿海地区,据前人资料认为其形成时代大多介于105~85Ma之间(晚白垩世),且有别于第二期铝质A型花岗岩。总的来说,这些花岗质岩石大多属高钾钙碱性花岗质岩石,具有较高的K2O+Na2O含量和K2O/Na2O比值,稀土元素配分模式均为LREE富集的右倾型,第一期花岗闪长岩弱亏损的铕异常,到第二期和第三期花岗岩铕异常亏损明显。第一期花岗闪长岩具有较高的Mg#,A/CNK,Sr,Sr/Ba和Sr/Y。第二期铝质A型花岗岩和第三期碱性和铝质A型花岗岩具有高的FeT/(FeT+Mg),Ga,Zr和Sr。这些岩石具有高的87Sr/86Sri比值和低的εNd(t)以及亏损Nb,Ti和Sr等,指示一种壳源且可能有俯冲带印记。另外,在浙西北等地发现有早白垩世两期辉绿岩脉出露,且晚期辉绿岩脉规模较大、分布范围广,且早期辉绿岩的(87Sr/86Sr)i 值为0.7141~0.7301,εNd(t)值为–0.05~+0.85。第二期铝质A型花岗岩与早期和晚期辉绿脉岩均形成于陆内拉张环境中。而两期辉绿岩均来自地幔源区,且岩浆作用过程以部分熔融为主。通过对浙江及邻区晚中生代花岗质岩石的对比研究,认为第一期花岗闪长岩和早期辉绿岩侵位于早白垩世早期华南岩石圈挤压到伸展构造转换背景下,随着拉张的持续,有广泛的晚期辉绿岩脉的侵位;结合浙江及邻区123~129Ma时期出现的A型花岗岩也形成于陆内伸展环境,指示了从145Ma以前的活动大陆边缘向145Ma以后陆内岩石圈减薄和伸展环境转变的一系列构造体制转换过程。
对浙西北淳安银山达到中-大型银多金属矿床钻井岩芯中富含银、铅、锌矿石样品矿物的赋存状态和成分特征以及成矿机制的较深入研究,认为银-铅-锌多金属矿体主要分布在震旦系蓝田组上段与上覆皮园村组之间的接触带中,另有部分处于蓝田组层内岩性变化的界面以及蓝田组底部白云质灰岩和下伏南沱组含砾泥岩之间,均呈似层状展布。矿石中金属矿物组合主要分为黄铁矿-黄铜矿-方铅矿-闪锌矿和磁黄铁矿-毒砂-闪锌矿两组,其中前者位于蓝田组顶部和皮园村组之间,属中低温热液型矿物组合,后者位于蓝田组下部和南沱组之间,属中温热液型矿物组合。脉石矿物中单斜辉石依据成分上的差异分为透辉石和钙铁辉石两类,指示了热液作用对成矿的显著影响。通过对不同金属矿物中银含量的对比分析,得出银山地区银元素主要赋存于方铅矿中。综上所述,研究认为浙西北银山多金属矿床成因很可能为早期火山沉积并经后期中低温岩浆热液改造的叠生型矿床。其形成机制是:震旦纪时期海相火山喷流沉积使得部分多金属成层聚集,蓝田组地层为银山多金属矿床的形成提供了部分的物质来源,加里东期的变质变形作用及其发育的断裂构造也具有一定的控制作用,随后的大规模燕山期花岗质岩浆及其后流体组分沿断裂带上侵,不仅使得原有地层中的多金属元素进一步富集,而且其本身也可能带入部分多金属流体,从而使得富含多金属元素热液流体在具有地球化学障的岩性界面上富集成矿。
此项研究较好地阐述了浙西北及邻区广泛存在两期花岗岩类具有不同的形成时代和地球化学特征,并提出浙江及邻区从晚侏罗世至白垩纪岩浆–构造演化过程,而浙西北银山银多金属矿床成因很可能为叠生型矿床。此项研究成果对中国东南部地区,甚至整个华南地区晚中生代岩浆作用都具有重要的影响,且对作为全国第十九大成矿带的钦州-杭州成矿带多金属成矿机制方面也具有一定的指导和借鉴作用。
此项成果已于日前发表在国际高影响因子学术期刊之一的《Lithos》(SCI期刊,影响因子3. 779)上,题为“Zircon U–Pb geochronology and geochemistry of two episodes of granitoids from the northwestern Zhejiang Province, SE China: Implication for magmatic evolution and tectonic transition”(2013,179: 334–352)和国内核心刊物《岩石学报》(SCI期刊)上题为 “浙西北淳安银山地区银铅锌矿床矿石结构构造、矿石成分及成矿机制”(2013, 29: 3623-36)和“浙西北木瓜燕山期花岗斑岩的定年、地球化学特征及其地质意义”(2013, 29: 3607-22)的论文。
论文的第一作者或通信作者为地球科学系地质与地球物理研究所厉子龙教授。此项工作得到了中国地质调查局和浙江省科技厅钱江人才计划及浙江省国土资源厅等项目的资助。
浙江大学地球科学系
2014.1.6