再论贵州省大地构造特征(四)

黄 波，杨 涛，马力克，朱和书

(1.贵州理工学院 资源与环境工程学院，贵阳 550003；2.贵州有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 都匀 558000；3.贵州省地质资料馆，贵阳 550001)

20世纪80年代末马晓旻将“旋涡构造”假说用于贵州与全球大地构造研究[1-2]，提出全球12个“旋涡”单元(图1)。我国地处“东亚旋涡”，中国大陆看似繁复的构造，均可用“东亚旋涡”单元得到合理解释(图2)[1-6]；贵州境内多种构造组合表现了“旋涡”单元的典型区域性构造特征(图3)[1-8]，由此来研究贵州构造与成矿规律有新的突破，如近期发现的赫章猪拱塘铅锌矿等大型—超大型矿床[9]，同时发现许多问题得不到合理的解释，如“旋涡”的动力作用对元素的迁移与富集等。我们从螺旋运动规律结合地壳演化分析螺旋构造，得到了很好的解释；圆周运动是常见的曲线运动，是“螺旋”的特殊形式(平衡螺旋)，在内外因作用下，圆心、半径和速度等按规律变化，从微观的“电子绕核”，到宇观上的天体运行，都证明螺旋运动是宇宙中普遍存在的运动方式(图4)[10]。

1.螺旋边界；2.顺时针方向螺旋；3.逆时针方向螺旋；4.螺旋中心图1 全球螺旋构造平面略图(由马晓旻提供全球旋涡构造图修编[1])Fig.1 Sketch map of the vortex global Spiral geotectonics(modified from the global vortex structure map provided by MA Xiaomin[1])

图2 东亚螺旋：中国大陆的顺时针旋转应力示意图(据张培震等[6]整理成图)Fig.2 East Asian vortex：Diagram of clockwise rotation stress in mainland China(modified from ZHANG Pengzhen et al.[6])

1.喜山期背斜；2.燕山期背斜；3.加里东期背斜；4.武陵期背斜；5.顺时针方向旋转动力(б0)；6.向心挤压力(F)图3 东亚螺旋与贵州省大地构造图(由东亚螺旋结合贵州区域地质志成图[7])Fig.3 East Asian vortex and geological structural unit map of Guizhou province(Modified from East Asian spiral combined with regional geological maps of Guizhou[7])

图4 目前已知最大的螺旋：NASA公布1.6亿像素银河系螺旋图(据新浪网[10])Fig.4 160 million pixel spiral galaxy map from NASA(according to Sina[10])

1 螺旋构造

地球自转产生了北半球向左偏转和南半球向右偏转的自转偏向力(图5，简称“科氏力”F6)，最早由法国科学家Coriolis于1835年提出[11-14]。大气环流和洋流是在“科氏力”作用下在北半球产生顺时针方向和南半球逆时针的“流体旋涡”[11-14]，地壳的12个“固态旋涡”构造最早提出为马晓旻[1-2]，我们进一步研究为“螺旋”构造的三维以上立体运动系统。

地球“螺旋”构造产生原理：地球上主要作用力为引力F1和自转动力F2，二者共同作用即为自转偏向力(Fσ)。在赤道附近F1与F2横向垂直(在纬度5°以内)，表现为自转动力F2。随纬度增加到低中纬度，F2逐步减小，方向不变，F1大小不变，方向由横向往纵向过渡，带动Fσ指向近似同心圆状的一定范围，形成了大致的螺旋中心，产生了低中纬度上的10个对流螺旋。从高纬度到极地附近，F2趋近为零，主要表现为地球引力F1，形成了极地螺旋，在北半球低中纬度产生5个顺时针旋转螺旋和1个北极逆时针螺旋，南半球为对应螺旋；每个螺旋单元应力大致为旋转方向上旋转动力(σ0)和向心挤压力(F)，二者近于垂直并达到相对稳定状态；随着“螺旋”的产生，在内外因作用下，其圆心、半径和速度等呈周期性变化；并在末期特定时间段对原有旋转动力(σ0)和向心挤压力(F)进行破坏，重新产生新“螺旋”和相对稳定背景，进入新“螺旋”演化，可能是前人认为的地壳经历了多期次超大陆旋回的原因，如多学者公认的新元古代—早古生代Rodinia超大陆的演化[15-16]，东亚螺旋属于中新生代螺旋演化旋回期。

O.地心；F1.地心引力；F2.自转动力；φ.与赤道面夹角(纬度)；Fσ.地球自转偏向力(科氏力)；F.向心挤压应力；σ0.旋转动力图5 地球螺旋产生及应力示意图(据马晓旻[2]和黄波等[3-5]略有修改)Fig.5 Schematic diagram of the vortex global spiral tectonic units and stress(Modified from MA Xiaomin,et al.[1]and HUANG Bo,et al.[3-5])

2 黔西南—黔西地区大地构造背景

根据《贵州区域地质志》(2017)的划分，贵州由上扬子陆块与江南复合造山带组成[8]。黔西南—黔西地区由威宁隆起区(Ⅳ-4-1-1)、六盘水裂陷槽(Ⅳ-4-1-2)、兴义隆起区(Ⅳ-4-2-1)、右江裂谷-前陆盆地区(Ⅳ-4-2-2)及黔北隆起区(Ⅳ-4-1-3)南西部组成(表1、图3、图6、图7；据贵州区域地质志整理，2017)[1-5，8]；在中新生代“东亚螺旋”作用下，对应的印支、燕山和新构造运动，贵州进入较稳定的陆内造山背景，控制了以垭都—紫云(图7，Fσ)为代表的NW向构造体系和板内岩浆活动[1-5、8]，提供了成矿流体运移和沉淀的有利空间。

图6 贵州省构造单元分区图Fig.6 Patition map of geotectonic elements in Guizhou

表1 贵州省黔西南—黔西地区构造单元特征

1.推测断层(编号)；2.主要断层；3.正断层；4.逆断层；5.平移断层图7 贵州省推测隐伏断层构造Fig.7 Structural distribution of concealed fracture in Guizhou

3 构造演化与主要的成矿作用

1)中生代构造运动(印支—燕山运动)

由于特提斯域演化的影响，三叠世初由裂陷向挤压转换的印支—燕山运动，使黔西南—黔西地区进入陆内造山阶段，形成了前陆盆地典型褶皱样式—侏罗山式褶皱和板内岩浆岩，发育了逆冲推覆构造、平移走滑构造、地垒—地堑构造等。随着板内岩浆活动，造就了以金、锑、铅锌(银)、铁、汞、锰、稀有分散元素等沉积—改造型矿床，形成了黔西南—黔西地区重要的中低温成矿域(表2)[3-5，17-18]。

表 2 黔西南—黔西地区中新生代构造旋回及主要的成矿作用(据贵州区域地质志整理[10])

2)喜山期及新构造旋回

晚白垩世至第四纪进入板内隆升活动，形成一系列复杂的地垒—地堑式构造组合，切割或掩盖了前期构造形迹，使晚白垩—古近系地层出现褶皱变形和新近系与下伏地层呈角度不整合接触关系，至今仍处于隆升中，其间发育的山间盆地，形成了黔西南地区重要的红土型金矿[8]。

4 黔西南—黔西地区螺旋构造与加厚旋涌效应

1)根据前述“全球螺旋构造”理论，我国地处“东亚螺旋”，中心大致为E102°10＇，N28°20＇(四川冕宁县南部)，结合黄波等[3-5]对贵州旋螺旋构造的研究成果：在“东亚螺旋”顺时针旋转作用下，使螺旋中心SE120°～150°方向的黔西南—黔西地区产生了由NE向SW旋转动力和SE向NW的向心挤压力(图3、图6、图7)，产生了以垭都—紫云为代表的NW向构造体系和相关走滑、逆冲推覆和拉张等作用，提供了岩浆活动、成矿流体的运移、沉淀空间，促进成矿元素迁移与富集，为黔西南—黔西地区的沉积改造型矿床提供了有利条件，属于中新生代螺旋演化旋回期。

2)贵州东部地区地壳最薄处为37 km，西部最厚为52 km[8]，较平均地壳厚度的3倍左右，并在西部地区诱发了“加厚旋涌”效应和相对应的成矿地质背景，使黔西南—黔西地区下地壳深切了上地幔软流圈，改变了软流圈运动方式而上涌，随着大规模岩浆活动和成矿流体上涌和温度的降低，造就了黔西南—黔西地区与沉积改造有关的重要矿床和中低温成矿域。

5 成矿地质背景

1)地球经历了数十亿年演化，地壳平均密度2.8 g/cm3，地幔平均4.5[19-20]；地壳主要为浅源性低密度元素组合，形成了地壳分布广泛的造岩元素和矿物组合；地幔为深源性高密度元素有关的有色金属、黑色金属、贵金属、稀有稀土分散元素等的主要富集处[19-20]；在特定条件下以岩浆或热液形式上涌，是内生矿床形成的前提条件；由于各元素物化性质和成矿地质背景差异，形成不同的矿床。

2)中新代的陆内造山背景，使贵州地壳进入相对稳定的抬升阶段，尤其黔西南—黔西地区进入板内造山和板内岩浆活动阶段[3-5，8]，为沉积改造作用提供了前提条件。

3)东亚螺旋的顺时针旋转作用，表现为中新生代旋转动力和向心挤压力，使SE120°～150°的黔西南—黔西地区表现为自NE向SW的旋转动力和自SE向NW挤压力，产生了下地壳加厚的“加厚旋涌”效应，与王华云等[21]、万天丰[22]的研究认为“海西至印支期发育陆缘裂谷(断陷)盆地以NW向为主的冲断褶皱系统，燕山期受到来自西部(印度板块与亚洲板块的碰撞)和东部(与太平洋板块向亚洲大陆的俯冲有关)等多个构造挤压作用，产生了巨大的缩短加厚而形成”对应；形成了以垭都—紫云为代表的NW向构造系列和相关的走滑、逆冲推覆和拉张等作用，发育了前陆盆地中典型褶皱样式—侏罗山式褶皱、逆冲推覆、平移走滑及地垒—地堑等构造，提供了岩浆活动、成矿流体的运移、沉淀空间，为沉积改造作用提供了有利条件。

4)据涂光炽等[23]研究，扬子陆块岩浆活动主要集中在新元古代、海西期及燕山期，提供了丰富的壳幔成因物源，如①新元古代的云南东川铜矿、四川拉拉厂铜矿等超大型系列矿床；②海西期攀枝花超大型钒钛磁铁矿等；③燕山期个旧、都龙超大型锡多金属矿等与之对应。

贵州地处扬子地块西南缘，主要的岩浆活动与此基本同步，新元古代的洋陆转换背景，岩浆活动主要表现为海底火山喷溢并延续到早古生代，形成了锰、铅锌、磷、重晶石及汞矿等为主的喷流沉积型大型—超大型矿集区[3-5，10]；海西期主要表现为贵州西部的大规模玄武岩喷发和辉绿岩的侵入；燕山期表现为基性岩、花岗岩和碱性岩的板内岩浆侵入活动[3-5，10]，提供了丰富的壳幔源成矿物质，造就了黔西南—黔西地区重要的以金、锑、铅锌(银)、铁、汞、锰、稀有分散元素等为主的沉积改造型矿集区和中低温成矿域。

5)王亮等根据贵州重磁异常、布格重力异常、剩余重力等异常，圈出多个大型异常，解译的7种异常源(图8、表3，据王亮等修编)[24]，燕山期深部岩浆侵入及相应的热液活动，尤其是黔西地区深部隐伏的厚大花岗岩岩体(G8-G11)、高密度地层(G31)和基性岩体(G32)较为突出，埋藏深度最浅(1.3～2.1 km)；而黔西南地区则为半隐伏性基性岩(G38、G39)和花岗岩(G2-G14)；尤其是半隐伏基性岩提供丰富的壳幔成矿物源，为黔西南—黔西地区重要的金、锑、铅锌(银)、铁、汞、锰、稀有分散元素等沉积—改造型矿床中低温成矿域提供了有利条件。

图8 贵州省剩余重力异常平面图(据王亮等[24])Fig.8 Plane map of residual gravity anomaly in Guizhou Province(According to WANG Liang,et al[24])

表3 贵州省侵入岩推测埋深情况及主要矿产

6)贵州东部地区地壳最薄处为37 km，西部最厚为52 km，上地幔顶部Pn波显示东高西低，表明东部为冷的刚性地质体，西部为热软塑性高密度地层(与高密度地层G31对应)，西部莫霍面温度为750°C，而东部在400°C以下[8]，西部地区下地壳的加厚诱发了“加厚旋涌”效应，使黔西南—黔西地区下地壳深切了软流圈，改变了软流圈运动方式而上涌，随着燕山运动产生的以垭都—紫云断裂为主的NW向构造系列，提供了岩浆活动、成矿流体的运移、沉淀空间，随着成矿流体上升的逐步降温，造就了黔西南—黔西地区重要的中大型—超大型内生矿集区和中低温成矿域。

因此“加厚旋涌”有利的成矿地质背景主要表现为：①壳幔作用(壳幔物质和能量交换)；②温度；③压力；④高密度元素分异；⑤塑性等背景利于成矿物质的活化、运移。随着岩浆活动和成矿物质上涌，沿垭都—紫云为代表的NW向构造系列空间运移，并与部分围岩发生物质交换或活化地层中成矿物质(尤其是高密度地层G31中丰富的成矿物质)，在有利空间形成沉积—改造型矿床。

7)目前已发现的黔西南—黔西地区中大型—超大型矿床以金、锑、铅锌(银)、汞、铁、锰及稀有分散等为主的矿产均为中低温元素组合，是随着岩浆活动或热液在上升过程温度的降低，形成了中低温背景，与黄智龙等[17]和王登红等[18]研究的该地区矿床均属中低温矿床对应。在中低温环境仍能运移并到达近地表，如Pb、Zn、Ag、Au、Sb、Hg等及中低温稀有稀土分散元素等系列；而对活化、运移要求较高的Cu、Ni、Mo等对温度要求较高的元素可能多在深部出现。

6 结论

1)螺旋运动是宇宙中普遍存在的运动方式，或者说宇宙中所有的自由存在于空间中的物体都以螺旋式在运动。地球自转形成的“科氏力”作用下流体产生流体螺旋，固体产生的固体螺旋在地球表面形成了12个螺旋构造。

2)东亚螺旋的顺时针旋转作用属于中新生代旋回期，产生了自NE向SW旋转动力和自SE往NW向心挤压力，以及黔西南—黔西地区的“加厚旋涌”效应，形成了印支、燕山及喜山运动特有的以垭都—紫云为主的NW向构造体系，发育了前陆盆的侏罗山式褶皱、逆冲推覆、平行走滑、地垒—地堑等构造，提供了岩浆活动、成矿流体的运移、沉淀空间，促进成矿元素迁移与富集，为沉积改造作用提供了有利条件。

3)黔西南—黔西地区“加厚旋涌”效应和有利的成矿地质背景(壳幔作用、温度、压力、高密度元素分异及塑化等)，造就了贵州重要的有色金属、黑色金属、贵金属、稀有稀土分散元素等有关沉积改造型中低温成矿域。