大兴安岭幔枝构造与银多金属成矿作用.pdf-_矿业文库_煤矿文库_有色文库_金属矿山文库_矿山安全_煤矿安全_采矿技术措施

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第４１卷第６期２０１１年１１月吉林大学学报（地球科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２０１１大兴安岭幔枝构造与银多金属成矿作用牛树银１，２，聂凤军３，孙爱群１，江思宏３，王宝德１，张建珍１，马宝军１，白大明３，陈超１，２１．石家庄经济学院资源学院，石家庄０５００３１２．中国地质大学地球科学与资源学院，北京１０００８３３．中国地质科学院矿产资源研究所，北京１０００３７摘要通过对大兴安岭地区构造演化、区域地质、地球物理、地球化学特征的研究，认为燕山期以来是该区地幔热柱强烈活动时期。最明显的表现是强烈的构造运动和大规模的岩浆活动，最显著的标志是兴蒙地区盆岭构造的形成和大规模的成矿作用。大兴安岭中南段是一较典型的幔枝构造，具有明显的核部岩浆－变质杂岩、外围拆离滑脱层及上叠断陷盆地，是该区重要的成矿控矿构造。大兴安岭地区６个多金属矿床１０３个硫同位素数据统计，值域主要集中在－４‰～３‰，均一化程度较高；４个大、中型多金属矿床２４个铅同位素数据统计，２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ为１８．４４１４～１７．６６６７，２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ为１５．６６５１～１５．４８８３，２０８Ｐｂ／２０４Ｐｂ为３８．６４２６～３７．７１０９；１２个矿床地幔氦比例为３７．２５％～７６．９６％，平均５５．９０％；成矿流体氦－氩同位素组成主要位于地幔流体区域。根据测试结果，矿质及成矿流体主要来源于地球深部，甚至源自于核－幔边界，通过地幔热柱－地幔亚热柱－幔枝构造－地壳构造扩容带迁移至有利的构造部位成矿。关键词成矿作用；幔枝构造；控矿构造；大兴安岭中图分类号Ｐ６１８．５１文献标志码Ａ文章编号１６７１－５８８８（２０１１）０６－１９４４－１５收稿日期２０１１－０７－０７基金项目国家自然科学基金项目（４０８７２１３７）；国家重点自然科学基金项目（４１０３０４２１）；危机矿山研究项目（２００８９９４８）作者简介牛树银（１９５２），男，河北昌黎人，教授，博士生导师，主要从事构造地质与构造成矿、控矿的科研与教学，Ｅ－ｍａｉｌｎｉｕｓｙ＠ｓｊｚｕｅ．ｅｄｕ．ｃｎ。ＭａｎｔｌｅＢｒａｎｃｈＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＳｉｌｖｅｒ－ＰｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃＭｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＮＩＵＳｈｕ－ｙｉｎ１，２，ＮＩＥＦｅｎｇ－ｊｕｎ３，ＳＵＮＡｉ－ｑｕｎ１，ＪＩＡＮＧＳｉ－ｈｏｎｇ３，ＷＡＮＧＢａｏ－ｄｅ１，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｚｈｅｎ１，ＭＡＢａｏ－ｊｕｎ１，ＢＡＩＤａ－ｍｉｎｇ３，ＣＨＥＮＣｈａｏ１，２１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１，Ｃｈｉｎａ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｃｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎａｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｔｅｃｔｏｎｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｒｅｇｉｏｎａｌｇｅｏｌｏｇｙ，ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｔｈｅＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｈｏｌｄｔｈａｔｔｈｉｓｒｅｇｉｏｎｈａｓｇｏｎｅｔｈｒｏｕｇｈｉｎｔｅｎｓｅｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓｉｎｃｅｔｈｅＹａｎｓｈａｎｉａｎｍｏｖｅｍｅｎｔ，ａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｅｖｉｄｅｎｃｅｄｂｙｉｎｔｅｎｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｍａｇｍａｔｉｓｍ．Ｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｎｅｎｔｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎ－ｂａｓｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｔｔｅｒｎａｎｄｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｅｓｉｓ．ＴｈｅｍｉｄｄｌｅｔｏｓｏｕｔｈｅｒｎｒｅｇｉｏｎｏｆｔｈｅＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｉｓａｔｙｐｉｃａｌｍａｎｔｌｅｂｒａｎｃｈ．Ｉｔｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｍａｇｍａｔｉｃ－ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｄｅｔａｃｈｍｅｎｔｚｏｎｅｓａｎｄｏｖｅｒｌａｐｐｅｄｆａｕｌｔｂａｓｉｎ，ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｎｇａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｏｒｅ－ｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｏｒｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｕｎｉｔ．ＩｎＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｒｅｇｉｏｎ，ｓｕｌｆｕｒｉｓｏｔｏｐｅｖａｌｕｅｓｏｆ１０３ｓａｍｐｌｅｓｆｒｏｍｓｉｘｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃｄｅｐｏｓｉｔｓｒａｎｇｅｆｒｏｍ－４‰ｔｏ３‰，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｈｉｇｈｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ．Ｌｅａｄｉｓｏｔｏｐｅｖａｌｕｅｓｏｆ２４ｓａｍｐｌｅｓｆｒｏｍｆｏｕｒｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃｄｅｐｏｓｉｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂｒａｔｉｏｓｒａｎｇｅｆｒｏｍ１８．４４１４ｔｏ１７．６６６７，２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂｒａｎｇｅｆｒｏｍ１５．６６５１ｔｏ１５．４８８３，ａｎｄ２０８Ｐｂ／２０４Ｐｂｒａｎｇｅｆｒｏｍ３８．６４２６ｔｏ３７．７１０９．Ｔｈｅｍａｎｔｌｅｈｅｌｉｕｍｒａｔｉｏｓｏｆ１２ｄｅｐｏｓｉｔｓｒａｎｇｅｆｒｏｍ３７．２５％ｔｏ７６．９６％，ｗｉｔｈｔｈｅａｖｅｒａｇｅｂｅｉｎｇ５５．９０％．Ｔｈｅｈｅｌｉｕｍ－ａｒｇｏｎｉｓｏｔｏｐｅｓｏｆｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄｓａｒｅｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｍａｎｔｌｅｆｌｕｉｄｄｏｍａｉｎ．Ａｌｌｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄｓｍａｉｎｌｙｃａｍｅｆｒｏｍｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｅａｒｔｈ，ｅｖｅｎｆｒｏｍｔｈｅｃｏｒｅ－ｍａｎｔｌｅｂｏｕｎｄａｒｙ．Ｔｈｅｙｐａｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅ，ｓｕｂ－ｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅ，ｍａｎｔｌｅｂｒａｎｃｈａｎｄｃｒｕｓｔａｌｅｘｐａｎｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｚｏｎｅｓａｎｄｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｍｏｖｅｄｔｏｆａｖｏｒａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄｔｏｆｏｒｍｏｒｅｄｅｐｏｓｉｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｍａｎｔｌｅｂｒａｎｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｏｒｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎ０引言大兴安岭是我国东部重要的成矿集中区之一，展布有黄岗铁锡矿床、大井银铜钨矿床、白音诺尔铅锌矿床、拜仁达坝银铅锌矿床、道伦达坝铜矿床、花敖包特铅锌矿床、浩布高铅锌矿床、莲花岗铜矿床等大型矿床及一大批中小型内生银多金属矿床。近年来，基础地质研究和地质找矿工作均取得了长足的进展［１－８］，已经成为振兴东北工业区的重要矿产基地，展示了很好的发展前景。１．基底变质岩系；２．石炭系；３．二叠系；４．侏罗系；５．华力西期岩浆岩；６．燕山期岩浆岩；７．幔枝构造边缘断层；８．断裂构造；９．大型矿床；１０．中小型矿床。图１大兴安岭幔枝构造与矿床分布简图（据文献［１］略修）Ｆｉｇ．１Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｓｈｏｗｉｎｇｇｅｏｌｏｇｙａｎｄｄｉｓｔｒｉ－ｂｕｔｉｏｎｏｆｄｅｐｏｓｉｔｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎ－ｃｅｎｔｒａｌｓｅｇｍｅｎｔｏｆｔｈｅＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎ（ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［１］）随着该区成矿作用的深入研究和找矿预测的分析，仍有一些科学问题急需深入探索，例如为什么大兴安岭地区大中型内生银多金属矿床均集中产于大兴安岭的主轴地区矿床的展布何以北东成带、北西成列中生代大规模的岩浆活动受什么区域构造控制它们与大规模成矿作用又有什么成因联系（图１）这些问题的解决对总结该区的成矿规律，指导新一轮地质找矿，实现地质找矿理论上的重要进展与找矿实践的重大突破有着重要的现实意义。很显然，要回答上述问题首先需要讨论区域构造演化特征，然后分析强烈的岩浆活动与大规模成矿作用之间的联系。１区域构造演化特征由于大兴安岭地区所处区域构造位置特殊，我国很多大地构造学家都曾对其有过精辟的论述［９－１１］，这些构造理论的论述，为中国东部区域地质研究积累了丰富的资料，奠定了很好的区域地质研究基础。幔枝构造研究则认为，燕山期以来，东北进入了５４９１第６期牛树银，等大兴安岭幔枝构造与银多金属成矿作用地幔热柱强烈活动时期，最明显的表现是强烈的构造运动和大规模的岩浆活动，最显著的标志是兴蒙地区盆岭构造的形成和大规模的成矿作用。１．１松辽地区盆岭构造的形成中生代以来，松辽地区最大的区域构造事件是盆岭构造的形成以及大规模的成矿作用。对盆岭构造的成因众说纷纭［１２］，如认为太平洋板块向大陆俯冲作用［１３－１４］；太平洋板块斜向俯冲导致的走滑剪切作用［１５］；裂谷作用［１６］；边缘陆块型火山岩［１７］；大陆根－柱构造［１８］。也有人认为盆岭的形成与太平洋板块的俯冲没有关系［２，１９］，还有人通过平衡剖面的计算，讨论了盆地形成的伸缩量［２０－２１］。１．酸性火山岩；２．中性火山岩；３．中基性火山岩；４．陆源沉积岩；５．地层缺失；６．角度不整合；７．平行不整合。图２松辽地区中生代火山岩地层层序对比（据文献［１２］略修）Ｆｉｇ．２ＳｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆＭｅｓｏｚｏｉｃｖｏｌｃａｎｉｃｓｔｒａｔａｉｎＳｏｎｇｌｉａｏａｒｅａ（ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［１２］）李自安等［２２］对东北地区地幔流场的模拟结果分析认为，松辽地区的盆山演化是由深部地幔活动及热脉动和变化着的应力场诸因素共同相互作用的结果。林强等［１２］从更大的区域研究认为，松辽盆地外围总体构成了面型展布的环状火山岩带，并侧重讨论了西部大兴安岭火山岩带、南部火山岩带和东部火山岩带，认为深部地幔与地壳相互作用的地球化学过程，是引起该区中生代火山活动的重要因素（图２）。与此同时还应该注意，在各造山带岩浆强烈活动的同时，松辽盆地则发生了大幅度的断陷作用（图３），在齐家古龙拗陷和三肇拗陷，仅白垩系沉积厚度就超过５５００ｍ，这应该是相当大幅度的沉积［２３］。在地质历史上，中上元古界沉积厚度超过１００００ｍ，但是其跨越时间超过１０００Ｍａ，而白垩纪仅用了０．７Ｍａ。很显然，松辽盆地与外围各造山带应该具有统一的区域动力学机制来解释，特别是要说明为什么在很短的时间内，松辽盆地断陷了那么深而外围造山带又隆升了那么高它们的相对运动又如何解释地幔热柱多级演化应该能够较好地解释这种一盆多山的耦合关系，其总体构造特征应与华北盆地及其与外围造山带的盆山耦合有一定的可比性［２４］。１．２地幔热柱多级演化地幔热柱是近年来提出的全新大地构造理论，被认为是继大陆漂移、板块构造之后的第三次地学浪潮，受到地球科学工作者的广泛关注。地球物质运动有２种表现形式一种是地内物质在重力分异作用下，较重元素下沉逐渐形成地核，较轻元素上浮逐渐形成地幔、地壳，并演化成地球的核、幔、壳结构；另一种是地内物质在热力膨胀作用下，热物质上升形成地幔热柱，并具有多级演化的特征，冷物质则在板块构造的俯冲带渐次堆叠、拆沉，形成地幔冷柱。通过地幔热柱、地幔冷柱的物质对６４９１吉林大学学报（地球科学版）第４１卷１．第四系、新近系和古近系；２．白垩系上统明水组和四方台组；３．白垩系上统嫩江组；４．白垩系上统姚江组和青山口组；５．白垩系下统泉头组；６．白垩系下统登娄库组；７．白垩系下统未分；８．角度不整合面；９．平行不整合面；１０．火山岩；１１．基底。图３横跨松辽盆地的简要地质剖面（据文献［２３］略修）Ｆｉｇ．３ＡｃｒｏｓｓｔｈｅＳｏｎｇｌｉａｏｂａｓｉｎ’ｓｓｋｅｔｃｈｇｅｏｌｏｇｉｃｓｅｃｔｉｏｎ（ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［２３］）流，将岩石圈与上地幔、下地幔、外地核、内地核等地球内部各圈层的物质、能量、深部动力学过程以及地球表层的板块运动等有机地联系起来，成为解决诸如地壳运动、岩浆活动、地震作用、变质作用、成矿作用等的深部机制，甚至成为探索全球变化、环境变迁、生态环境、生物演化等的重要理论基础［２５］。地幔热柱活动是在某一地质历史阶段中区域构造演化动力过程的表现形式，它肯定会在地形地貌特征、岩浆活动产物、变质作用类型，甚至成矿作用特点等方面留下活动印记，从而为研究其演化历史提供追溯和反演的证据。地幔上涌的早期，松辽地区表现为总体上隆。随着地幔物质的继续上涌，当地幔物质上涌到岩石圈底部受阻时，便产生向外的拆离滑脱；与此同时，高温的地幔热物质会不断通过同化－混染产生强烈的蚀顶作用，以致于使上部发生大规模热断陷减薄作用，浅部表现出地堑－地垒相间排列的构造格局。而在地幔热柱活动的同时，区域构造背景受着太平洋板块构造的北西西南东东向俯冲挤压，受浅部区域构造的制约，使地幔热柱上部地堑－地垒的展布形成北北东向堑－垒组合。地幔热柱顶部巨大的热减薄作用使齐家古龙拗陷和三肇拗陷越拗越深，形成了侏罗白垩系的巨厚沉降堆积。外围造山带是地幔热柱的第二、三级单元。由于从地幔热柱向外拆离滑脱的地幔物质在外围被深切韧性剪切带的切割，使本来就具低速高导性质的地幔物质产生减压释荷作用，并发生局部熔融作用，形成一定规模的岩浆房。熔融的岩浆同化混染部分壳源物质，发生接力式、脉动式岩浆喷发和岩浆侵入，构成大面积的中酸性火山岩展布和成串分布的中酸性侵入岩体。岩浆岩的负重力异常导致发生重力均衡代偿作用，并带动变质围岩一起上隆，盖层则发生大规模拆离滑脱，以致于形成大兴安岭幔枝构造等一系列沿松辽地幔热柱外围展布的幔枝构造。李兆鼐等［２６］详细研究了东北地区的岩浆活动特征，认为中、新生代岩浆活动频繁，无论是喷出活动还是侵入作用，随着区域地质构造的发展，均表现出多阶段多期次的活动特点，中生代几乎每一岩浆活动都有火山岩和侵入岩的形成，二者在空间上往往密切伴生，通常在同一个岩区（带）内中生代早、中、晚期岩浆岩均有出露，表明整个中生代幔枝构造活动较为强烈。１．３深部地球物理特征地幔热柱及幔枝构造的认识也得到了深部地球物理资料的支持，在松辽盆地之下，存在着明显的壳内高导层和上地幔高导层，高导层的分布范围基本相当于松辽断陷盆地的范围（图４），且壳内高导层与上地幔高导层基本处于上下叠置关系，表明上地幔高导层、壳内高导层及其松辽地区发生的大幅度断陷是一脉相承的，上部断陷是深部地幔物质上涌造成的上部热减薄作用的结果。这也与东北地区燕山中晚期发生大规模的火山喷发活动和大规模岩浆７４９１第６期牛树银，等大兴安岭幔枝构造与银多金属成矿作用侵入作用相一致，岩浆活动越是强烈，后期的热断陷作用越是深入，以致于仅白垩系断陷堆积厚度超过５０００ｍ。这种地幔热柱活动造成的盆山耦合与华北东部地幔热柱有一定的可比性［２４］。Ａ１．壳内高导层埋深深度值（ｋｍ），２．壳内无高导层区；Ｂ１．上地幔第一高导层顶部埋深深度值（ｋｍ）。图４中国东部壳内高导层埋深图（Ａ）和上地幔高导层埋深图（Ｂ）（据文献［２７］略修）Ｆｉｇ．４Ｍａｐｓｈｏｗｉｎｇｂｕｒｉｅｄｄｅｐｔｈｏｆｈｉｇｈ－ｃｏｎｄｕｃｔｌａｙｅｒ（Ａ）ａｎｄｂｕｒｉｅｄｄｅｐｔｈｏｆｈｉｇｈ－ｃｏｎｄｕｃｔｌａｙｅｒｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅ（Ｂ）ｉｎｔｈｅｃｒｕｓｔｏｆＥａｓｔＣｈｉｎａ（ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［２７］）２幔枝构造成矿控矿作用大兴安岭幔枝构造展布于内蒙古自治区的东南部，呈北东向绵延６００余ｋｍ。但是，该区的大、中型内生银多金属矿产，却均展布于大兴安岭主轴的黄岗白音诺尔莲花岗乌兰浩特地区（图１、５）。２．１幔枝的形成与银多金属矿展布值得深入探讨的焦点问题是该区恰恰位于区域变形－变质作用和岩浆活动强烈的地区，并形成了以主轴为中心的环带状结构下部构造层以中低级变质的二叠纪板岩、片岩、千枚岩、变质粉砂岩构成变质核杂岩的核部，甚至在拜仁达坝道伦达坝、双井子巴林桥、罕山巴代艾来等地区出露了下元古界片麻岩系。由核部杂岩中心向外其变质程度依次变浅，为片麻岩相低角闪岩相高绿片岩相低绿片岩相，具有特征变质矿物组合及其一系列强烈变形变质岩石，局部具糜棱岩化，甚至中酸性侵入岩被改造成强烈的糜棱岩。据矿物对计算出的低角闪岩相变质温度为６５０ ℃，压力为１．９１０６Ｐａ；高绿片岩相变质作用的温度为４３５～４００℃，压力落在低压区，并具有后期构造叠加的退变质作用。中间构造层为一套浅变质的中侏罗世地层，由粗粒细粒砂岩及黑色板岩组成，夹有少量安山玢岩和凝灰质砂砾岩；砂岩遭受了轻微变质，形成多硅白云母、石香肠、拖尾及一系列滑动面理；上部构造层则由未发生变形变质的晚侏罗世火山岩组成。它们组成了与下部地层不协调的宽缓褶皱，并沿与下伏构造层间的不整合面发生低角度滑脱。张履桥等［４］侧重对甘珠尔庙做了详细的构造地质学研究，认为具有典型的变质核杂岩特征。笔者认为变质核杂岩是地幔热柱多级演化的阶段性产物，而幔枝构造作为地幔热柱演化的第三级单元，它不仅能够很好地解释盆山耦合的大陆动力学机制问题，更重要的是它通过地幔热柱多级演化与深部成矿物质的来源－迁移途径－储积场所很好地联系起来，使银多金属的成矿作用研究更加切合实际。沿大兴安岭主脊发生的ＮＷＳＥ向的对称伸展，使其ＮＷＳＥ两坡二叠系绿片岩相变质地层中形成了一系列低角度滑动面理、拖曳褶皱等变形组构，指示主峰两侧岩层分别对称下滑。而核部五十家子、五四公社等地上二叠统林西组则发生了中温低压变质作用，堇青石角岩化的板岩中发育水平劈理并置换了层理。南部喀喇沁地区也是一个由太古８４９１吉林大学学报（地球科学版）第４１卷１．大型矿床；２．中型矿床；３．小型矿床；４．正等值线；５．负等值线；６．０等值线。图５大兴安岭地区四次趋势分析剩余重力异常等值线（Ａ）与构造控矿分析图（Ｂ）Ｆｉｇ．５Ｒｅｓｉｄｕａｌｇｒａｖｉｔｙａｎｏｍａｌｙｉｓｏｐｌｅｔｈｍａｐｆｒｏｍｆｏｕｒｔｒｅｎｄａｎａｌｙｓｅｓ（Ａ）ａｎｄｔｅｃｔｏｎｉｃｏｒｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｍａｐ（Ｂ）ｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎｏｆＤａＨｉｎｇｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎ宙基底和浅变质的中侏罗统砂、板岩为核部，上部发育晚侏罗早白垩世低角度拆离面的变质核杂岩。在大兴安岭幔枝构造（变质核杂岩）形成之后，大兴安岭两侧出现了对称的断陷盆地，即东部的开鲁松辽盆地和西部的二连海拉尔盆地，在开鲁盆地西缘可见高角度脆性正断层切断与变质核杂岩有关的低角度糜棱面理，表明从晚侏罗世到早白垩世，大兴安岭处于对称伸展的状态。大兴安岭地区中生代强烈的岩浆活动，则表现为大面积的火山喷发和大规模的岩浆侵入［２］。火山活动多发生在中侏罗世早白垩世，以中酸性火山岩为主，夹有少量中基性熔岩。其中，以晚侏罗世火山活动最为活跃，具有中酸性中性酸性火山喷发旋回，且表现出火山溢流－爆发相交替，间夹河、湖相沉积。岩石化学元素分析表明，大兴安岭中生代火山岩具有明显的地幔组分，反映未分异、未亏损源区特征，是大陆岩石圈内部伸展背景下幔源岩浆参与地壳演化的证据。大兴安岭深成侵入活动与火山喷发密切伴生，它们是同源岩浆的２种表现形式，只是侵位晚于火山喷发。侵入活动主要集中于晚侏罗早白垩世，两者构成规模巨大的火山－侵入岩带。侵入岩的主要类型为角闪二长花岗岩－二长花岗岩－钾长花岗岩，晚期有碱性钠闪花岗岩和少量的超基性岩。具有由钙碱性向亚碱性、碱性演化的趋势。总体具有壳幔混熔花岗岩的特征， εＮｄ（ｔ）集中在０～３，εＳｒ大多数集中在０～２０，说明花岗质岩石的部分物质来源于铷未亏损的地幔［２］。大兴安岭地区经历了晚中生代（Ｊ３Ｋ１）强烈的构造－岩浆作用之后，又经历了晚白垩世和古新世的长期剥蚀夷平。始新世之后（８．８６～４．７９Ｍａ）随着大面积玄武岩喷发，该区又进入一个快速抬升阶段。伴随中新生代地幔的逐渐上升，岩石圈也经历了不断减薄的过程。地学断面资料显示松辽盆地安达附近岩石圈厚度仅有６０ｋｍ，大兴安岭只有７０～９０ｋｍ；在上地壳８ｋｍ和下地壳３０ｋｍ处各９４９１第６期牛树银，等大兴安岭幔枝构造与银多金属成矿作用存在一个低阻层，软流圈顶面呈现上凸的现象。在地球物理特征上，沿大兴安岭ＮＮＥ方向四次趋势分析剩余重力异常等值线呈正、负带状依次排列（图５）。在其主轴部位从林西甘珠尔庙乌兰浩特为负异常区，该带延长近６００ｋｍ，宽８０～１４０ｋｍ，最高负异常值可达－２８１０－５ｍ／ｓ２，表明有大量花岗质侵入岩展布，亦是中新生代强烈上隆的幔枝构造核部岩浆－变质杂岩分布区。而在其西、东两侧分别为锡林浩特西乌珠穆沁旗正异常带和大板白城正异常带。正异常带亦有较为连续的延伸。值得提出的是，大兴安岭地区大中型内生矿床均分布在黄岗白音诺尔莲花岗乌兰浩特负异常带上，且多集中于核部，并具有不同方向成组、不同组等间距分布的特征，表明其成矿作用应与深部过程具有密切的相关性。２．２幔枝构造演化及其控岩控矿作用幔枝构造的形成与演化及其控岩控矿作用，是大兴安岭地区地学研究的核心和焦点问题，它不仅是地壳运动的动力机制，控制着地壳运动、幔壳物质交换，也是成矿控矿的主导因素。因此，从新的视域探讨成矿作用，总结成矿规律，值得重视。２．２．１地球存在着垂向物质调整由于历史和科学技术发展的阶段性，以往地质找矿多注重找寻含矿围岩，研究范畴也主要是地壳或岩石圈。近年来，地内流体、金属元素的迁移形式、地幔热柱多级演化的研究使人们认识到，地球不仅具有明显的圈层结构和显著的内外温差，而且不断发生着垂向物质调整，并以地幔热柱、地幔冷柱的形式发生循环，有时甚至还十分强烈。地幔热柱、地幔冷柱的对流便是地球内部热传导的主要形式。地幔热柱经过下、上地幔上升到冷的岩石圈底部时会呈喇叭状或伞状散开，形成巨大的球状顶冠，其直径可从几百千米到上千千米，并可引起地壳的上隆、伸展、减薄、古陆解体和洋壳增生，以及大规模的玄武岩溢流或喷发。同时，还可能伴有区域变质、地壳重熔、构造变形、成岩成矿等，也会引起全球气候变化、大地水准面升降、生态环境改变，甚至生物灭绝等［２４，２８］。２．２．２成矿元素的迁移与聚集研究表明，地幔热柱的形成及其多级演化，对金银多金属矿的成矿作用起着明显的控制作用。１）上升幔流成矿物质的深部来源地球元素的平均质量分数由高到低依次为Ｆｅ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｎａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｋ等，占地球总量的９８％以上，其他元素不足地球总量的２％，银的地球丰度值仅为３．２１０－６，铅的丰度值为１３１０－６，锌也仅为１８０１０－６［２９］。一般认为，地球形成初期其成分是相当均一的星际物质，在其聚集、分异过程中，在热力膨胀和引力收缩的统一作用支配下，地内物质开始对流，密度大、熔点低的铁和镍呈熔融状态渗透过硅酸盐物质沉向地心形成地核，铁镁硅酸盐物质上浮形成地幔。地幔的表层由于散热及挥发分物质的逃逸很快冷却，并逐渐演化为刚性地壳。这种密度分异作用目前仍在进行着。银多金属等元素亦属于密度较大的元素，也有向地核聚集的趋势，并主要集中于地核之中，以气－液态存在于铁镍之间。当核幔边界涌动或受干扰形成上升地幔热柱时，银多金属等成矿物质便可随地幔热柱多级演化向上迁移，并通过气态→气－液混合相→含矿流体的形式随地幔柱→地幔亚热柱→幔枝构造向地壳浅部迁移。近年来，许多研究成果也表明深部物质是银多金属矿床形成的主要矿源［３０－３３］。２）地幔亚热柱成矿物质的运移通道上升幔流沟通了金、银多金属等元素的深部来源，但成矿物质的多少取决于核幔边界的涌动强度，核幔的涌动又受着核幔平衡状态、外来激发因素的影响。所以，上涌地幔热柱中的成矿元素含量也会随着核幔涌动强度变化而时多时少，时断时续，成矿作用也必然具有明显的阶段性、脉动性。据ＲｏｎｇｈｕａＺｈａｎｇ等（２００２，和个人交流）的研究，金、银、钨、锡、锌等均具有很强的气态迁移能力，含矿流体的深部来源及其元素迁移形式，则更是很多地质学家所关注的前沿问题［３４－３５］。银多金属等成矿元素随地幔热柱的多级演化向上迁移时，越接近地壳上部受构造运动影响越明显，这与岩石的物化状态密切相关。在地球深部，地幔物质在横向上、纵向上变化不大，地幔热柱基本受核幔边界的初始动力和热驱动上升，干扰因素较少；当地幔热柱穿过上、下地幔界线，以亚热柱形式继续上升到岩石圈的底部时，则会受到岩石圈底界形态、岩石圈深切韧性剪切带的影响。３）幔枝构造成矿控矿的有利空间幔枝构造之所以成为成矿控矿的主要空间，是因为成矿元素随地幔亚热柱向上运移到岩石圈底部受阻而向造山带的根部拆离，当被造山带轴部持续０５９１吉林大学学报（地球科学版）第４１卷活动的深切韧性剪切带切割时，成矿元素便可沿韧性剪切带或随岩浆活动向地壳浅部迁移，在幔枝构造的有利构造扩容带聚集成矿（图６）。１．现代沉积盆地；２．新生界；３．中生界；４．二叠侏罗系变形变质地层；５．变质基底；６．酸性侵入岩；７．中性侵入岩；８．基性侵入岩；９．中地壳；１０．下地壳；１１．地幔；１２．基性岩墙；１３．中酸性岩墙；１４．层状玄武岩；１５．韧性剪切带；１６．壳幔间拆离带及

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大兴安岭幔枝构造与银多金属成矿作用.pdf

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