华南陆块成矿元素巨量聚集与分布

王学求, 徐善法, 迟清华, 刘雪敏, 王 玮



华南陆块成矿元素巨量聚集与分布

王学求*, 徐善法, 迟清华, 刘雪敏, 王 玮

(中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所, 河北 廊坊 065000)

以中国的区域化探全国扫面计划1﹕20万水系沉积物数据为基础, 系统制作了华南陆块6个主要成矿元素(W、Sn、Au、Cu、Pb、Zn) 1﹕250万地球化学空间分布图, 并研究了这些元素巨量聚集的空间分布及其产出的地质背景。研究发现, 华南三大成矿域成矿元素的聚集各有特色, 高温成矿元素W、Sn主要分布于华夏地块, 与中生代大花岗岩省成矿系统密切相关, 两元素有很好的套合关系, 异常的核心部分包含全球最主要的南岭W、Sn金属成矿省; 巨量Au主要分布于扬子地块周边, 有6处大规模聚集区, 分别位于西秦岭、松潘、长江中下游、滇黔桂交界区、湘东-湘西、粤桂交界区; 巨量Cu聚集区共5处, 主要分布于长江中下游、西秦岭、三江、扬子陆块西南缘(以峨眉山玄武岩地幔柱区域为主体)和湘粤桂交界区; 巨量Pb主要分布于华南陆块西南缘和华夏地块中东部(粤桂湘交界区和东南沿海成矿带); 巨量Zn主要分布于华南陆块西南缘和粤桂湘交界区。这些成矿物质的最基本单元——元素的空间分布对于了解地质作用过程产生的巨量成矿物质聚集和就位机制, 厘定分布范围和边界, 聚焦找矿靶区具有重要意义。

成矿元素; 巨量聚集与分布; 地质背景; 华南陆块

0 引 言

华南陆块地处欧亚大陆东缘, 濒临西太平洋, 由扬子地块和华夏地块组成, 其北面和西面分别与秦岭-大别造山带和青藏高原接壤(图1)[1], 是全球背景中罕见的世界级金属成矿省。截至目前, 华南陆块已探明的W、Sn、Sb、Bi储量居世界第一, Cu、U、V、Ti、Hg、稀有金属储量居全国第一, Pb、Zn、Au、Ag、铂族元素等矿种的储量也名列全国前茅[1]。

前人对华南陆块中生代大花岗岩省成矿系统、中生代大面积低温成矿系统和晚古生代大陆地幔柱成矿系统的地质背景和成矿作用的研究非常深 入[2–8], 但对这些成矿系统的最基本单元——元素的区域聚集与分布一直缺少研究。元素的时空分布信息不仅有利于了解地质作用过程产生的物质分异和就位机制, 而且可以直接圈定成矿物质富集区, 厘定分布范围和边界, 为找矿提供直接信息。近十几年来, 一些研究者以中国的区域化探全国扫面计划数据为基础, 从地球化学块体或地球化学省的角度出发, 研究个别元素的空间分布与矿集区空间对应关系[9–12]。本研究拟选择华南陆块6个主要成矿元素(W、Sn、Au、Cu、Pb、Zn), 研究这些元素巨量聚集的空间分布及其产出的地质背景。

图1 华南陆块格架与成矿系统(据胡瑞忠等[1]修改)

1 华南陆块地质背景与成矿作用概况

华南陆块由扬子地块和华夏地块在新元古代碰撞拼贴而成。其分界线在东北部较为清楚(以江绍断裂为界), 而在中部和西南部则不太清楚, 通常以有板溪群、冷家溪群或双桥山群等元古代地层出露的“江南造山带”的南缘为界。本研究以绍兴-江山-萍乡-长沙-怀化-河池-罗甸-兴义-个旧一线为界进行划分, 以北为发育于晋宁期的扬子地块, 以南为发育于加里东期的华夏地块。本文的研究区以华南陆块为主, 还包括该陆块以北的秦岭-大别造山带、以西的三江造山带和西北方向相邻的松潘-甘孜造山带。

华南地区在中生代时发生了三次大规模成矿作用, 且都在燕山期。其中, 燕山早期(180~170 Ma)发生了第一次大规模的金属成矿作用, 以赣东北和湘东南的Cu、Pb-Zn、(Au)矿化为代表。燕山中期的第二阶段(约150~139 Ma), 主要在南岭及相邻地区发生了以W、Sn、Nb-Ta等有色-稀有金属矿化为主的第二次大规模成矿作用。而燕山晚期(125~98 Ma)发生了华南地区第三次大规模金属成矿作用, 以南岭地区的Sn、U矿化和东南沿海地带的Au、Cu、Pb-Zn、Ag矿化为代表[13]。

华南陆块发育有三个大规模的成矿系统(图1): 上扬子地块西侧的四川峨眉山-攀枝花一带, 发育有晚古生代大陆地幔柱成矿系统, 典型的矿床有: 与镁铁-超镁铁质层状岩体有关的超大型钒钛磁铁矿矿床(攀枝花、红格、白马、太和)、Cu-Ni-PGE硫化物矿床(力马河、金宝山、杨柳坪、白马寨)、与溢流玄武岩有关的铜铁矿床(鲁甸、黑山坡)以及与碱性花岗岩有关的Nb-Zr-REE矿床(茨达, 红格)[1]; 在华南陆块西南部发育有大面积的低温热液成矿系统, 矿床类型包括: 密西西比河谷型铅锌矿(银厂坡、麒麟厂、金沙厂等)、卡林型金矿(金牙、高雄、烂泥沟等)、锑矿床(锡矿山、大厂、独山等)、汞矿床(万山、务川、丹寨等)、砂岩铜矿床、雄黄和雌黄矿床等[14]; 华夏地块中东部和扬子地块东部发育有中生代大花岗岩省成矿系统: 在赣粤桂南岭陆内造山带和右江造山带的个旧发育有大规模的W-Sn-Bi-U-Pb-Mo-Nb- Ta-REE矿床。在长江断裂带的湖北大冶、江西九 江-瑞安、安徽铜陵一带发育有与中酸性花岗岩有关的斑岩-夕卡岩型Cu-Au-Mo-Ag-S-Fe矿床为典型成矿作用的著名的长江中下游成矿带, 分布有200多个铜多金属矿床。

2 数据来源与数据特征

2.1 数据来源

本文的数据来源于区域化探全国扫面计划, 该计划样用1﹕20万水系沉积物作为采样介质, 采样密度为1个样/km2, 4个相邻样品组合成1个分析样品, 测试了39种元素。整个华南陆块面积约320万km2, 共有数据700783条, 39个元素有27330537个数据。为圈定整个华南陆块约320万km2的巨量元素分布图, 使用每2.5万图幅1个平均值数据(1个数据/100 km2)作图, 数据量共计20638条, 39个元素约有800000个数据。其中扬子地块面积约为125万km2, 有7784条记录, 约30.4万个数据; 华夏地块约82万km2, 有7341条记录, 约28.6万个数据。

2.2 数据特征

将所收集到的数据以Access数据格式导入GeoMDIS系统中, 并由GeoMDIS系统进行管理[15]。以数据分析中的分布检验模块对数据进行统计分析, 分析计算原始数据的最小值、最大值、平均值和标准差。背景值采用经±2反复迭代剔除后的平均值, 其中为经反复迭代剔除后的平均值,为经反复迭代剔除后的标准离差值。整个华南、扬子地块、华夏地块的数据统计特征分别见表1和表2。

(1)整个华南相对于中国东部地壳克拉克值富集的元素有Ag、As、Au、B、Be、Bi、Cd、Fe、Hg、La、Li、Mo、Nb、P2O5、Pb、Sb、SiO2、Sn、Th、U、W、Y和Zr (表1)。其中强度富集元素(富集系数≥2)有As、B、Bi、Li、P2O5、Sb、Sn、Th、U和W, 中等富集元素(2＞富集系数≥1.5)有Be、Cd、Nb、Pb、Y和Zr, 弱富集元素(1.5＞富集系数＞1.0)有Ag、Au、Fe、La、Mo、Si和Ti。

(2)扬子地块相对于整个华南富集的元素有Ca、Mg、As、B、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、F、Fe、Hg、Li、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、P、Pb、Sb、Sr、Th、Ti、U、V、Y和Zn (表2)。其中强度富集元素(富集系数≥2)有Ca, 中等富集元素(2＞富集系数≥1.5)有Mg, 弱富集元素(1.5＞富集系数＞1.0)有As、B、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、F、Fe、Hg、Li、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、P、Pb、Sb、Sr、Th、Ti、U、V、Y和Zn。

(3)华夏地块相对于整个华南富集的元素有Ag、Al、Bi、Cd、Hg、La、Mo、Nb、Pb、Si、Sn、Th、U、W和Zr (表2)。富集系数都在1.5和1.0之间。

巨量元素聚集地球化学图的编制也是在GeoMDIS系统中完成的。在GeoMDIS系统的数据转换模块中, 其数据网格化模型可以将离散分布的数据进行网格化。方法是采用指数加权, 搜索半径为12.5 km。异常下限()采用平均值()加二倍标准差()。在网格化的基础上, 利用不同的色阶来表示元素所具有的不同含量。色阶分级则采用异常下限加标准差来表示。

3 巨量元素聚集的空间分布

通过制作研究区主要成矿元素(W、Sn、Au、Cu、Pb和Zn) 1︰250万地球化学空间分布图来研究这些巨量元素的空间分布及其产出的地质背景。

3.1 巨量W、Sn的分布

以W含量大于3 μg/g为边界和以Sn含量大于4.5 μg/g为边界所圈定的巨量W、Sn主要分布于华夏地块, 与中生代大花岗岩省成矿系统密切相关(图2和图3)。这两个元素的空间分布具有很好的套合关系, 部分包含全球最主要的南岭钨锡金属成矿省。但Sn的分布范围更大, 向东北一直延伸至扬子地块东部。

华南陆块的W、Sn地球化学块体呈北东向展布, 面积巨大, 浓集中心明显, 与著名的南岭钨锡金属成矿省吻合。该地区出露的地层主要包括作为基底的震旦纪-志留纪碎屑岩和变碎屑岩、从泥盆纪到三叠纪的盖层和以断陷盆地中的碎屑岩、火山岩和红层为代表的侏罗-白垩纪地层。W、Sn矿化明显受花岗岩和围岩特点的制约, 含矿花岗岩是成矿的最重要因素, 主要矿化类型有夕卡岩型和钨锡石英脉型[13]。代表性矿床有柿竹园钨锡钼铋矿、瑶岗仙钨矿、新田岭钨矿、西华山钨矿、大吉山钨矿、淘锡坑钨矿、锯板坑钨矿、荡坪钨矿和岩背锡矿等大型矿床, 以及本世纪探明的芙蓉超大型锡矿、牛岭钨矿、金船塘锡秘矿、姑婆山锡矿、锡田锡矿、荷花坪锡矿和大坳锡矿等大中型矿床, 该区进一步找矿的潜力仍然十分巨大。

表1 整个华南地球化学参数统计

注: 中国东部地壳克拉克值引自文献[16]。Ag、Au、Cd和Hg含量单位为ng/g, 主成分为%, 其他元素为μg/g。

表2 扬子地块、华夏地块地球化学参数统计

注: 富集系数=背景值/华南背景值, 华南背景值见表1。Ag、Au、Cd和Hg含量单位为ng/g, 主成分为%, 其他元素为μg/g。

图2 华南陆块W巨量聚集的空间分布

图3 华南陆块Sn巨量聚集的空间分布

华南陆块巨量W、Sn的空间分布虽然套合很好, 但是差异也很明显(图2和图3), 巨量Sn的分布范围更大, 向东北一直延伸到扬子地块东部。因为虽然华南地区众多的钨锡矿床中, W与Sn关系密切, 相互共生, 真正单独以W或Sn为惟一有用元素的情况比较少。但是W、Sn在元素地球化学特征上的差异, 以及华南地区不同构造单元之间在性质和演化上的差异造成了华南地区的W、Sn成矿作用在区域分布、成矿作用时间、矿床矿化类型、岩浆岩专属性等方面存在差异[17]。

3.2 巨量Au的分布

以Au含量大于2.8 ng/g为边界圈定的巨量Au主要分布于扬子地块周边, 共6处大规模聚集区, 分别位于西秦岭(Au1)、松潘(Au2)、长江中下游(Au3)、滇黔桂交界区(Au4)、湘中-湘西(Au5)、粤桂湘交界区(Au6)(图4)。

3.2.1 西秦岭-松潘巨量Au聚集区(图4中Au1、Au2)

位于甘肃省东南部西秦岭地区, 向西南跨入四川省的龙门山及松潘以北地区, 包含西秦岭(Au1)和松潘(Au2)两个规模巨大形态不规则的地球化学块体。区内主要出露前寒武系浅变质的绿片岩系、志留系黑色岩系、泥盆系碳酸盐岩-碎屑岩沉积建造等, 岩浆作用强烈, 断裂构造发育。矿产资源丰富, 以Au、Cu、Pb-Zn、Sb、Hg为主, 各类矿床或矿点多达上百处, 其中仅金矿就有几十处, 为“川-陕-甘”金矿密集区。重要金矿有: 产于泥盆系碎屑岩及碳酸盐岩建造、志留系黑色岩系和三叠系复理石沉积建造中的微细浸染型金矿(如甘肃省的李坝、拉尔玛、坪定和四川省的马脑壳、东北塞等大中型金矿); 产于元古界变质碎屑岩中的构造蚀变岩型金矿(如甘肃省的石鸡坝、观音坝和四川省的金洞沟等大中型金矿); 产于第四系中的砂金矿等(如四川省的白水、漳腊和甘肃省的六巷河、岸门口等大中型砂金矿)。

图4 巨量Au聚集的空间分布

3.2.2 长江中下游巨量Au聚集区(图4中Au3)

主要分布于大冶-阳新、武穴、铜陵-德兴、绍 兴-杭州-苏州、广德和马鞍山一带。与长江中下游成矿带吻合, 该成矿带矿种繁多, 成矿类型复杂, 已经发现的Cu、Fe、Au、Pb-Zn、Ag、W、Mo矿床有200余处, 并形成许多矿集区。主要成矿系统包括与海西期沉积-热水沉积有关的Fe-S成矿系统及与燕山期Ⅰ型花岗岩有关的Fe-Cu-Au-Pb-Zn成矿系统。Au的地球化学异常主要作为铜矿, 特别是斑岩型铜矿和夕卡岩型铜多金属矿的伴生指示元素, 部分异常是由金矿引起的, 如马山、狮子山、璜尖、金山、铜井和汤山等金矿床。

3.2.3 滇黔桂巨量Au聚集区(图4中Au4)

位于滇黔桂交界区, 与该区著名的Hg-Sb-Au- Pb-Zn成矿带吻合。本区的白云质碳酸盐岩相、含生物礁灰岩相、膏盐层、有机质沉积岩相等, 构成成矿有利的岩相-岩性带; 发育的断裂-褶皱复合构造又是导矿、赋矿的通道和场所; 大规模浅表层地质流体主要是热卤水, 是成矿的基本介质。古生代和三叠纪碳酸盐岩中的微细浸染型金矿, 或称卡林型金矿, 为本区最有特色的成矿系统。迄今为止, 已经在区内发现大中型独立金矿床30多处, 代表性矿床有贵州的烂泥沟、紫木函、戈塘、丫他、板其, 广西的金牙、高龙、浪全, 云南的革当、堂上等, 均为卡林型金矿。

3.2.4 湘东-湘西巨量Au聚集区(图4-Au5)

该区主体位于湘东-中-西南线上, 与湖南境内分布于雪峰弧形构造、湘中东西向构造和湘东北东向构造3个古老的构造隆起区内广泛分布的金矿(点)相吻合。构造隆起区内广泛出露的前震旦纪浅变质岩系Au背景值高, 特别是板溪群和冷家溪群, 为金矿成矿提供了物质基础和有利层位, 而湘中广泛分布的上古生界粉砂质、泥质、碳酸盐质沉积建造则是形成微细浸染(卡林)型金矿的有利地层条件。此外这3个构造带内构造活动强烈, 岩浆活动频繁, 多期次的岩浆-构造活动的叠加, 为金矿成矿物质的活化、迁移、富集提供了丰富的热动力条件, 同时也带来了大量的成矿物质。迄今为止, 在湖南发现的金矿化点上千处, 但有工业价值的矿床只有几十个, 其中著名的金矿有常宁水口山铅锌金矿、湘西金矿、汨罗砂金矿、黄金洞、龙山、大坊、镇头、黄龙桥等金矿。

3.2.5 粤桂湘交界区巨量Au聚集区(图4中Au6)

这一Au巨量聚集区位于粤桂湘三角地带, 与湘赣粤桂成矿带西部吻合。这一异常形成与燕山期浅成、超浅成花岗岩类有关的Cu、Pb、Zn、Mo、Au、Ag、W、Bi成矿系统, 如水口山、大宝山等; 含金剪切带型金(银)成矿系统, 如河台、新洲、二甲等矿床; 碳酸盐岩中的层控型Pb、Zn、Cu、Sn、Sb、Au、W、Hg、As、U成矿系统, 代表性矿床有凡口铅锌矿、锡矿山锑矿、铅锌矿等有关。

3.3 巨量Cu的分布

以Cu含量大于30 μg/g为边界圈定了5处巨量铜聚集区, 主要分布于长江中下游(Cu1)、西秦岭(Cu2)、三江(Cu3)、扬子陆块西南缘(以峨眉山玄武岩地幔柱区域为主体)(Cu4)和湘粤桂交界区(Cu5)(图5)。

3.3.1 长江中下游巨量Cu聚集区(图5中Cu1)

分布于长江中下游的大冶-九江、德兴-开化-绩溪、安庆-铜陵-南京一带, 与著名的长江中下游成矿带相吻合。该成矿带在长江断裂带的湖北大冶、江西九江-瑞安、安徽铜陵一带发育, 典型的矿床类型是与中酸性花岗岩有关的斑岩-夕卡岩型Cu-Au-Mo-Ag-S-Fe矿床, 分布有200多个铜多金属矿床。

(1)大冶-九江Cu地球化学块体  位于鄂东南地区。该区约91%的Cu储量、96%的Au储量与大冶群白云质灰岩、灰质白云岩等碳酸盐岩有关。而鄂东南的岩体都具有较高的Cu丰度, Cu丰度越高, 形成铜矿床的规模也越大。目前, 块体内已经发现数十处大中型铜矿床, 如湖北大冶铜绿山铜铁矿床、湖北大冶铁山铁铜矿床、江西九江城门山铜钼矿床和江西瑞昌武山铜矿床等。

(2)德兴-开化-绩溪铜地球化学块体  主体位于赣西北德兴、浙西和皖南地区(图5)。德兴地区Cu高含量分布区主要由富Cu地层引起, 当提高下限值时, 可圈出3处醒目的区域异常, 其中一处异常强度高, 浓集特征明显, 其内赋存德兴斑岩铜矿田, 由铜厂(超大型)、富家坞(大型)、朱砂红(大型)等3个矿床组成。其他异常区可见基性-酸性岩体(脉)出露。浙西地区已产出W、Be、多金属矿床(点)41处, 并产有建德市铜官(岭后)铜矿。Cu地球化学异常呈北东向, 与构造线方向一致, 主要与岩体的高背景值有关。在皖南的祁门-东至地区分布有Cu地球化学异常, 但仅有两层套合结构, 迄今为止没有发现大型铜矿床, 该异常可能与东至县兆吉口铅锌多金属矿和祁门大型钨钼多金属矿的伴生Cu有关。

图5 巨量Cu聚集的空间分布

(3)安庆-铜陵-南京Cu地球化学块体  主体位于安徽省南部, 向北进入江苏省。该块体受长江断裂带的控制, 呈北东向沿长江展布, 属长江中下游成矿带。块体北部的泥盆系-三叠系地层是成矿的有利部位。岩浆活动方面, 晚印支-燕山期构造岩浆作用强烈, 表现为大量规模不等的岩浆岩岩体侵入和陆相火山岩喷发, 这些火山岩浆作用与成矿关系密切。安徽境内的绝大多数铜、金矿床均位于该地球化学块体内, 如铜陵铜矿集中区(铜官山、狮子山、大团山、冬瓜山、新桥、凤凰山、铜山等矿床)以及贵池、安庆等地的铜矿。南京附近的安基山铜矿床也分布在该块体内。

3.3.2 西秦岭巨量Cu聚集区(图5中Cu2)

该区位于甘肃陇南-陕西南部, 主要分布有文县-阳坝、周至-紫阳两个铜地球化学块体

(1)文县-阳坝Cu地球化学块体  呈北东东向展布, 位于甘肃省最南部摩天岭地块及其北缘文-康断裂带。区内出露的地层主要为中元古界碧口群, 东南部边缘产有喷气沉积-热液改造型铜矿、铜钴矿, 赋矿岩性为含铜磁铁石英岩、含铜细碧凝灰岩, 属弧后盆地环境产物, 其代表矿床为筏子坝金铜矿床、阳坝金钴铜矿床及百全山、杜坝等铜矿(化)点。

(2)周至-紫阳Cu地球化学块体  呈北西向展布, 位于陕西省南部, 向东南延入湖北境内。该块体由南北两个明显的条带组成: 北条带西起陕西周至, 沿秦岭造山带, 东达河南南阳, 其内出露中元古界宽坪群和秦岭群地层, 岩浆活动强烈, 大面积出露印支期二长花岗岩和石英二长岩; 南条带西起陕西西乡, 沿北大巴山加里东造山带, 东至湖北神农架地区, 出露的地层主要为一套古生代黑色岩系(南侧)和中元古界变质岩(北侧), 岩浆岩主要为早古生代加里东期的基性岩脉和基性火山岩。陕西省境内的绝大多数铜矿床和矿点位于块体的北部和西部边缘, 即小秦岭地区和勉略宁三角地区。而在块体南部, 尚无成型矿床产出。看来, 与秦岭褶皱系展布方向基本一致说明块体主要是由于岩石中高Cu含量所致, 而铜矿床在块体中不均匀分布表明, 古生代地层中Cu高含量只是成矿的必要条件, 只有后期构造岩浆活动的叠加(如块体北部和西部发育大量中生代岩浆岩), 才能形成有意义的矿床。

3.3.3 三江巨量Cu聚集区(图5中Cu3)

该区是我国重要的铜矿集中区, 也是斑岩型Cu、Au的重要产区。区内主要有德格-芒康、德钦-贡山-兰坪和保山-西盟三处铜地球化学块体, 大致沿金沙江-通天河断裂分布, 呈串珠状排列。尽管块体规模不大, 但预示着地壳下深部幔源物质侵入形成的火山-次火山岩含Cu成矿带在地表具有明显的表现。

(1)德格-芒康铜Cu地球化学块体  位于西藏东部、四川西部交界处二叠纪-三叠纪火山-岩浆弧内,金沙江断裂与澜沧江断裂之间, 属于玉龙斑岩型铜矿带的组成部分, 南延入云南境内, 东延入四川境内, 区内中酸性岩浆活动强烈, 构造运动复杂, 成矿地质条件有利, 成矿元素组合以Cu、Pb、Zn、Ag为主, 伴生Au、Sb、W、Sn等。该区已发现大、中型铜多金属矿床(点)多处, 代表性矿床为玉龙特大型铜矿。

(2)德钦-贡山-兰坪铜Cu地球化学块体  位于西藏东南部、四川西南部、云南西北部交界带的金沙江断裂与澜沧江断裂之间的狭长地带, 呈南北向展布。区内含矿地层为上三叠统三合洞组碳酸盐岩及云龙组和宝相寺组碎屑岩。目前区内已发现的白秧坪银多金属矿已达大型规模, 但其中Cu规模不大, 仅达中型。还发现了德钦里农、南佐铅锌矿, 贡山莫坡铅锌矿, 维西石门多锑矿, 兰坪富隆厂、菜子地、温水河、金顶铅锌汞矿等层控热液型、热液型矿床。块体边缘有香格里拉红山、雪鸡坪中型斑岩型铜钼矿床。

(3)保山-西盟Cu地球化学块体  位于云南西部, 地处冈底斯-念青唐古拉造山带, 南汀河断裂两侧。主要出露古生界地层, 发育基性、中酸岩侵入岩, 海西期基性小侵入岩体也有分布。矿产以铅锌多金属矿为主, 目前仅发现镇康鲁子园大型铅锌铜多金属矿床。另外, 在保山沙河厂发现小型铜矿床及纸厂一带发现岩浆熔离型铜镍矿床(点)。

3.3.4 扬子陆块西南缘巨量Cu聚集区(图5中Cu4)

位于云南中东部, 包括黔西、川南部分地区, 是惟一伴随有Cr、Ni、Co、Cu、V、Ti、Fe以及铂族元素等异常的巨量Cu聚集区。该巨量Cu异常区以峨眉山玄武岩地幔柱区域为主体, 与玄武岩高背景有关; 其余区域与分布于攀枝花-东川-六盘水-个旧一带的铜矿有关, 铜矿化可分为南、北两段。北段在四川境内西昌地区, 以与海西期镁铁质-超镁铁质岩有关的铁钒钛矿和铜镍矿最发育; 南带在云南境内东川-易门-新平一带, 以元古宇中的层控型铜矿及少量铁铜矿而著称。块体内不仅找到了10余处超大型、大中型铜矿床, 如九龙李伍铜矿、会理拉拉厂铜矿、东川铜矿、易门铜矿、新平大红山铜铁矿床等。而且近年来又不断发现新的古火山口环境下层控型自然铜-黑铜矿, 产于硅泥质岩石、硅质沥青岩、火山角砾岩、火山岩凝灰岩、气孔状玄武质熔岩、含有机质火山碎屑岩中的自然铜、黑铜矿、辉铜矿普遍存在, 显示了该区巨大的资源潜力。

3.3.5 湘粤桂交界区巨量Cu聚集区(图5中Cu5)

范围包括湖南中南部、广东西北部、广西东北部。基本上涵盖湘赣粤桂成矿带, 著名的南岭成矿带位于其中。区内的成矿系统主要包括与燕山期中浅成花岗岩类有关的稀土、稀有、有色及铀矿床成矿系统, 代表性矿床如柿竹园、香花岭矿床; 与燕山期浅成、超浅成花岗岩类有关的Cu、Pb、Zn、Mo、Au、Ag、W、Bi成矿系统, 代表性矿床有水口山、大宝山等; 含金剪切带型金(银)成矿系统, 如河台、新洲、二甲等矿床; 碳酸盐岩中的层控型Pb、Zn、Cu、Sn、Sb、Au、W、Hg、As、U成矿系统, 代表性矿床有凡口铅锌矿、锡矿山锑矿、铅锌矿等。

3.4 巨量Pb、Zn的分布

以Pb含量大于40 μg/g为边界所圈定的巨量Pb主要分布于华南陆块西南缘(Pb1)和华夏地块中东部(Pb2)(粤桂湘交界区和东南沿海成矿带)(图6), 三江地区有少量分布。以Zn含量大于100 μg/g为边界所圈定的巨量Zn主要分布于华南陆块西南缘(Zn1)和粤桂湘交界区(Zn2)(图7), 在华南陆块东部、扬子地块北缘和三江地区零星分布。其中Pb1和Zn1的分布范围几乎一致。

图6 巨量Pb聚集的空间分布

图7 巨量Zn聚集的空间分布

3.4.1 华南陆块西南缘巨量Pb、Zn聚集区(图6中Pb1、图7中Zn1)

位于云南中东部, 包括黔西、川南和桂西部分地区。该块体面积巨大, 且具多层结构套合, 多个浓集中心。大地构造上处于扬子板块、印度板块、华南造山带三大板块交接带, 横跨上扬子、右江、康滇地块多个次级成矿带。以前震旦纪海相火山-沉积岩系为变质基底, 在其东缘发育有滨海和浅海相沉积建造, 晚古生代时本区壳-幔活动强烈, 受特提斯海板块影响, 自海西期到印支期和燕山期发育张裂作用, 包括海西期裂谷及大面积玄武岩喷溢, 印支期超基性岩和碱性岩侵入以及燕山期的断陷盆地。岩浆活动从基性到酸性, 从侵入到喷出均有发育, 成矿条件十分有利。最突出的是大陆玄武岩大规模喷溢, 形成著名的峨眉山玄武岩巨省。该块体是我国西部地区重要的铅锌矿床密集集中区。主要矿床有金顶、永善金沙厂、彝良毛坪、巧家茂祖、鲁甸乐洪街、鲁甸火德红、会泽矿山厂、会泽麒麟厂、会泽拉拉厂、罗平富乐、建水暮阳、建水荒田、石坪热水塘、砚山铅厂、蒙自白牛厂、赫章妈姑、威宁长坪子、水城观音山、普安罐子窑、金阳热水河、布拖乌依、宁南银厂沟、会东大梁子等等大中型层控型铅锌矿。

3.4.2 华夏地块中东部巨量Pb聚集区(图6中Pb2)

包括广东、福建、浙江西部、江西西部以及粤桂湘交界区。块体面积巨大, 浓集中心明显, 与湘赣粤桂成矿带和东南沿海成矿带吻合。湘赣粤桂成矿带的地质和矿床特征见Au6和Cu5。东南沿海成矿带是华南成矿域内又一个重要的成矿区带, 成矿系统主要有层控和岩控复合型的Fe-Sn-Zn矿床系统, 如马坑式铁矿; 与陆相中酸性火山-次火山岩有关的Ag-Pb-Zn-Cu-Au-Mo矿床系统, 如紫金山、银坑、冶岭头等; 与喜马拉雅期英安质火山岩有关的金矿系统, 如台湾北部的金瓜石金矿。东南沿海成矿带处于南岭纬向构造带与新华夏构造带的交汇部位, 构造-岩浆-热流活动强烈而持久, 极有利于浅表层次热液矿床的形成。近20年来, 永梅会地区(永安、梅县、会昌)发现或查明了几个有特色的金属矿床, 显示出本区较大的资源潜力。

3.4.3 粤桂湘交界区Zn聚集区(图7中Zn2)

该聚集区分布在湖南、广东、广西交界区, 具多层结构套合, 浓集中心明显, 与湘赣粤桂成矿带的西部吻合, 该成矿带的地质和矿床特征见Au6和Cu5。

4 结 论

根据华南陆块6个主要成矿元素(W、Sn、Au、Cu、Pb、Zn)巨量聚集的空间分布及其产出的地质背景, 得出如下结论。

(1)以W含量大于3 μg/g为边界和以Sn含量大于4.5 μg/g为边界所圈定的巨量W、Sn主要分布于华夏地块, 与中生代大花岗岩省成矿系统密切相关。这两个元素的浓集中心具有很好的套合关系, 部分包含全球最主要的南岭钨锡金属成矿省。但Sn的分布范围更大, 向东北一直延伸至扬子地块东部。

(2)以Au含量大于2.8 ng/g为边界, 圈定的巨量Au主要分布于扬子地块周边, 共6处大规模聚集区, 分别位于西秦岭、松潘、长江中下游、滇黔桂交界区、湘中-湘西、粤桂湘交界区。

(3)以Cu含量大于30 μg/g为边界, 圈定了5处巨量铜聚集区, 主要分布于长江中下游、西秦岭、三江、扬子陆块西南缘(以峨眉山玄武岩地幔柱区域为主体)和湘粤桂交界区。

(4)以Pb含量大于40 μg/g为边界, 圈定的巨量铅聚集区主要分布于华南陆块西南缘和华夏地块中东部(粤桂湘交界区和东南沿海成矿带); 以Zn含量大于100 μg/g为边界, 圈定的巨量Zn主要分布于华南陆块西南缘和粤桂湘交界区。其中华南陆块西南缘的巨量Pb、Zn的分布范围几乎一致。

这些成矿物质的最基本单元——元素的空间分布对于了解地质作用过程产生的巨量成矿物质聚集和就位机制, 厘定分布范围和边界, 聚焦找矿靶区具有重要意义。

[1] 胡瑞忠, 毛景文, 范蔚茗, 华仁民, 毕献武, 钟宏, 宋谢炎, 陶琰. 华南陆块陆内成矿作用的一些科学问题[J]. 地学前缘, 2010, 17(2): 13–26. Hu Rui-zhong, Mao Jing-wen, Fan Wei-ming, Hua Ren-min, Bi Xian-wu, Zhong Hong, Song Xie-yan, Tao Yan. Some scientific questions on the intra-continental metallogeny in the South China continent [J]. Earth Sci Front, 2010, 17(2): 13–26 (in Chinese with English abstract).

[2] 华仁民, 陈培荣, 张文兰, 刘晓东, 陆建军, 林锦富, 姚军明, 戚华文, 张展适, 顾晨彦. 华南中、新生代与花岗岩类有关的成矿系统[J]. 中国科学(D辑), 2003, 33(4): 335–343. Hua Renmin, Chen Peirong, Zhang Wenlan, Liu Xiaodong, Lu Jianjun, Lin Jinfu, Yao Junming, Qi Huawen, Zhang Zhanshi, Gu Chenyan. Metallogen ic systems related to Mesozoic and Cenozoic granitoids in South China [J]. Sci China (D), 2003, 33(4): 335–343 (in Chinese).

[3] 裴荣富, 王永磊, 李莉, 王浩琳. 华南大花岗岩省及其与钨锡多金属区域成矿系列[J]. 中国钨业, 2008, 23(1): 10–13. Pei Rong-fu, Wang Yong-lei, Li Li, Wang Hao-lin. South China great granite province and its metallogenic Series of Tungsten-Tin poly-metallics [J]. China Tungsten Industry, 2008, 23(1): 10–13 (in Chinese with English abstract).

[4] 马东升. 华南中、低温成矿带元素组合和流体性质的区域分布规律——兼论华南燕山期热液矿床的巨型分带现象和大规模成矿作用[J]. 矿床地质, 1999, 18(4): 347–358. Ma Dong-sheng. Regional pattern of element composition and fluid character in medium-low temperature metallogenic province of South China [J]. Mineral Deposits, 1999, 18(4): 347–358 (in Chinese with English abstract).

[5] 胡瑞忠, 彭建堂, 马东升, 苏文超, 施春华, 毕献武, 涂光炽. 扬子地块西南缘大面积低温成矿时代[J]. 矿床地质, 2007, 26(6): 583–596. Hu Rui-zhong, Peng Jian-tang, Ma Dong-sheng, Su Wen-chao, Shi Chun-hua, Bi Xian-wu, Tu Guang-chi. Epoch of large-scale low-temperature mineralizations in southwestern Yangtze massif [J]. Mineral Deposits, 2007, 26(6): 583–596 (in Chinese with English abstract).

[6] 方维萱, 卢纪英, 张国伟. 南秦岭及邻区大陆动力成矿系统及成矿系列特征与找矿方向[J]. 西北地质科学, 1999, 20(2): 1–16. Fang Wei-xuan, Lu Ji-ying, Zhang Guo-wei. On metallogenic system of continental dynamics and characteristics of metallogenic series and prospecting orientation in the south Qinling and its vicinity areas [J]. Northwest Geosciences, 1999, 20(2): 1–16 (in Chinese with English abstract).

[7] 侯增谦, 李红阳. 试论幔柱构造与成矿系统——以三江特提斯成矿域为例[J]. 矿床地质, 1998, 17(2): 97–113. Hou Zeng-qian, Li Hong-yang. A tentative discussion on the mantle plume tectonics and metallogenic system as exemplified by the Sanjiang tethyan metallogenic domain [J]. Mineral Deposits, 1998, 17(2): 97–113 (in Chinese with English abstract).

[8] 童航寿. 华南地幔柱构造与成矿[J]. 铀矿地质, 2010, 26(2): 65–94. Tong Hang-shou. Mantle plume structure and metallogenesis in South China [J]. Uranium Geology, 2010, 26(2): 65–94 (in Chinese with English abstract).

[9] 谢学锦. 巨型矿床的地球化学预测方法[C]//谢学锦, 邵跃, 王学求. 走向21世纪矿产勘查地球化学. 北京: 地质出版社, 1999: 61–91. Xie Xue-jin. Geochemical prediction method for giant ore deposits [C]//Xie Xue-jin, Shao Yue, Wang Xue-qiu. Exploration Geochemistry into the 21stCentry. Beijing: Geological Publishing House, 1999: 61–91 (in Chinese).

[10] 王学求, 谢学锦. 金的勘查地球化学理论与方法·战略与战术[M]. 济南: 山东科学技术出版社, 2000: 51–52. Wang Xue-qiu, Xie Xue-jin. Geochemical Exploration for Gold-Principle and Methodology, Strategy and Tactics [M]. Jinan: Shandong Science and Technology Press, 2000: 51–52 (in Chinese).

[11] 刘大文, 谢学锦. 基于地球化学块体概念的中国锡资源潜力评价[J]. 中国地质, 2005, 32(1): 25–32. Liu Da-wen, Xie Xue-jin. Evaluation of China’s tin resources potential based on the geochemical block concept [J]. Geol China, 2005, 32(1): 25–32 (in Chinese with English abstract).

[12] 连长云, 王全明, 邓军. 我国中西部地区地球化学块体内矿产资源潜力预测[R]. 中国地质调查局发展研究中心, 2003. Lian Chang-yun, Wang Quan-ming, Deng Jun. Prediction for the mineral resources potential of geochemical blocks in Midwest China [R]. Development Research Center of China Geological Survey, 2003 (in Chinese).

[13] 毛景文, 谢桂青, 郭春丽, 陈毓川. 南岭地区大规模钨锡多金属成矿作用成矿时限及地球动力学背景[J]. 岩石学报, 2007, 23(10): 2329–2338.Mao Jing-wen, Xie Gui-qing, Guo Chun-li, Chen Yu-chuan. Large-scale tungsten-tin mineralization in the Nanling region, South China: Metallogenic ages and corresponding geodynamic processes [J]. Acta Petrol Sinica, 2007, 23(10): 2329–2338 (in Chinese with English abstract).

[14] 涂光炽. 我国西南地区两个别具一格的成矿带(域) [J]. 矿物岩石地球化学通报, 2002, 21(1): 1–2. Tu Guang-chi. Two unique mineralization areas in southwest China [J]. Bull Mineral Petrol Geochem, 2002, 21(1): 1–2 (in Chinese with English abstract).

[15] 向运川. 区域地球化学数据管理信息系统的实现技术[J]. 物探与化探, 2002, 26(3): 209–217.Xiang Yun-chuan. Implementation and techniques of regional geochemical data management and information system [J]. Geophys Geochem Explor, 2002, 26(3): 209–217 (in Chinese with English abstract).

[16] 鄢明才, 迟清华. 中国东部地壳与岩石的化学组成[M]. 北京: 科学出版社, 1997: 292. Yan Ming-cai, Chi Qing-hua. Chemical Compositions of Continental Crust and Rocks in Eastern China [M]. Beijing: Science Press, 1997: 292 (in Chinese).

[17] 华仁民, 李光来, 张文兰, 胡东泉, 陈培荣, 陈卫峰, 王旭东. 华南钨和锡大规模成矿作用的差异及其原因初探[J]. 矿床地质, 2010, 29(1): 9–23. Hua Ren-min, Li Guang-lai, Zhang Wen-lan, Hu Dong-quan, Chen Pei-rong, Chen Wei-feng, Wang Xu-dong. A tentative discussion on differences between large-scale tungsten and tin mineralization in South China [J]. Mineral Deposits, 2010, 29(1): 9–23 (in Chinese with English abstract).

Accumulation and distribution of metallogenic elements in south China continent

WANG Xue-qiu*, XU Shan-fa, CHI Qing-hua, LIU Xue-min and WANG Wei

(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China)

The paper focused on the spatial distributions of six major metallogenic elements (W, Sn, Au, Cu, Pb, Zn) and their relationship with geological settings based on geochemical data of 1﹕200,000 stream sediment samples from the Regional Geochemistry-National Reconnaissance (RGNR) project in South China continent. It was found that different element accumulations occur in three metallogenic provinces in the south China continent. Huge amount of tungsten and tin accumulations are mainly distributed in the Cathaysian Block, which are closely related to the metallogenic system of Mesozoic granite province. The anomaly center contains the world's largest tungsten-tin metallogenic province in the Nanling region. Huge amount of gold accumulation is mainly distributed around the Yangtze Craton with 6 geochemical provinces, including Qinling, Songpan, the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River, the border area of Yunnan, Guizhou and Guangxi provinces, Eastern-Western Hunan, and the border area of Guangdong and Guangxi provinces. The copper accumulation areas are mainly located in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River, West Qinling, the Jinsha-Lancang-Nu rivers, the southwestern margin of Yangtze Craton related to the mantal plume of Emeishan basalts, the border area of Hunan, Guangdong and Guangxi provinces. The enormous lead accumulation areas are mainly distributed in southwest China, the middle and east of Cathaysian orogenic belt (the border area of Guangdong, Guangxi and Hunan provinces, and the coastal metallogenic belt of Southeastern China). Zinc accumulation areas are mainly located in southwest China and the border area of Guangdong, Guangxi and Hunan provinces. The huge accumulations of elements have made basic contributions to formation of mineralization provinces and the spatial distribution of elements is crucial for us to determine distribution boundaries of the metallogenic provinces, and locate new mineralization targets.

metallogenic elements; enormous accumulations and distributions; geological setting;the south China continent

P595

A

0379-1726(2013)03-0229-13

2011-12-14;

2012-05-17;

2012-10-11

国土资源部“深部探测技术与实验研究”专项(SinoProbe-04); 国家重点基础研究发展计划项目(2007CB411406); 国土资源部地质大调查项目“巨型成矿带地球化学分布特征试验研究”(12120113102100)。

王学求(1962–), 男, 研究员, 主要从事勘查地球化学研究。

WANG Xue-qiu, E-mail: wangxueqiu@igge.cn, Tel: +86-316-2267629