淺析鄂東南地區(qū)“北鐵南銅”礦產(chǎn)分布格局的地質(zhì)成因

王友勝, 李 洪, 閻元良

(湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 大冶 435100)

淺析鄂東南地區(qū)“北鐵南銅”礦產(chǎn)分布格局的地質(zhì)成因

王友勝, 李 洪, 閻元良

(湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 大冶 435100)

鄂東南地區(qū)北區(qū)包括鄂城巖體、鐵山巖體、金山店巖體、靈鄉(xiāng)巖體的接觸帶上盛產(chǎn)鐵礦,南區(qū)包括陽(yáng)新巖體、殷祖巖體及銅山口、豐山洞斑巖體周邊主要產(chǎn)出銅礦。從北、南區(qū)的莫霍面形態(tài)特征，基底及蓋層巖石特征，深大斷裂構(gòu)造特征等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析,詳細(xì)剖析北、南區(qū)在這幾個(gè)方面存在的差異性,由此肯定了鄂東南地區(qū)“北鐵南銅”礦產(chǎn)分布格局的形成與這些控礦地質(zhì)因素的差異性密切相關(guān)。

鄂東南地區(qū)；莫霍面；基底及蓋層；深大斷裂

鄂東南地區(qū)北以咸寧斷裂(F1,剡廬斷裂一部分)、襄廣斷裂(F3),南以坑口—排市斷裂(F7)圍限的三角形區(qū)域,是長(zhǎng)江中下游成礦帶中較為著名的金屬礦產(chǎn)富集區(qū)之一。區(qū)內(nèi)大中小礦床點(diǎn)密集分布,鐵、銅、金、鉬、鎢、鉛、鋅等礦產(chǎn)種類(lèi)繁多,其中尤以鐵銅礦資源儲(chǔ)量最為豐富,是本地區(qū)的優(yōu)勢(shì)礦種。長(zhǎng)期的礦山開(kāi)采實(shí)踐顯示:鄂東南地區(qū)鐵銅礦具明顯的分區(qū)成群分布特征,北區(qū)包括鄂城巖體、鐵山巖體、金山店巖體、靈鄉(xiāng)巖體的接觸帶上盛產(chǎn)鐵礦,南區(qū)包括陽(yáng)新巖體、殷祖巖體及銅山口、豐山洞斑巖體周邊主要產(chǎn)出銅礦。在幾千平方千米范圍內(nèi)的這種“北鐵南銅”的礦產(chǎn)分布格局,絕不是大自然的隨意之作,一定有其形成的地質(zhì)原因,本文就此作一淺要分析,不妥之處敬請(qǐng)指正。

1 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)

鄂東南地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊東北緣,北與桐柏—大別造山帶接壤,南與華南陸塊相鄰,是長(zhǎng)江中下游成礦帶的重要組成部分。鄂東南地區(qū)發(fā)育地層除缺失下石炭統(tǒng)、泥盆系中下統(tǒng)及上侏羅統(tǒng)地層外,自前震旦系—第四系均有出露。以靈鄉(xiāng)—銅綠山—黃石為界,其以北地層主要出露三疊系中統(tǒng)—白堊系地層,以南地區(qū)廣泛發(fā)育寒武系—三疊系下統(tǒng)地層。

鄂東南地區(qū)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育,形成自深至淺的斷裂網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。區(qū)內(nèi)深大斷裂主要有北北東走向的麻城—通山超殼斷裂、北西走向的襄廣殼斷裂、東西向—北西走向的山坡—楓林(北)超殼斷裂、北西西向的坑口—排市殼斷裂等。其中山坡—楓林(北)超殼斷裂是揚(yáng)子地臺(tái)內(nèi)部不同基底的分界線,北為“揚(yáng)子式”基底,南為“江南式”基底,主要形成于燕山期,是揚(yáng)子陸塊內(nèi)部的拉張帶,是深部巖漿、礦液上升的主要通道,控制了區(qū)內(nèi)巖漿—成礦區(qū)帶的生成與分布。

鄂東南地區(qū)巖漿活動(dòng)在燕山期達(dá)到頂峰,既有巖漿侵入,又有火山噴發(fā),并顯示多期次活動(dòng)的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)出露的六大巖體自北向南依次是鄂城巖體、鐵山巖體、金山店巖體、靈鄉(xiāng)巖體、陽(yáng)新巖體、殷祖巖體。巖體多為復(fù)式巖體,出露面積相差較大,平面上呈橢圓形、紡錘形、長(zhǎng)條形、圓形、不規(guī)則形?；鹕綆r盆地自北向南分布有花馬湖火山巖盆地、靈鄉(xiāng)火山巖盆地、陽(yáng)新火山巖盆地。

鄂東南地區(qū)鐵銅礦產(chǎn)具較為明顯的按類(lèi)型分區(qū)分布特征,區(qū)域上呈現(xiàn) “北鐵南銅”的礦產(chǎn)分布格局。北側(cè)鐵礦區(qū)主要包括鄂城巖體、鐵山巖體西緣、金山店巖體、靈鄉(xiāng)巖體所在的北(西)片區(qū),在這些巖體與圍巖的接觸帶上主要分布為鐵礦床體,少量為伴生銅鐵礦體,未見(jiàn)單獨(dú)產(chǎn)出的銅礦體。南側(cè)銅礦區(qū)主要包括陽(yáng)新巖體、殷祖巖體及銅山口、豐山洞斑巖體的南(東)片區(qū),在這些巖體與圍巖的接觸帶上主要分布為銅礦床體,極少見(jiàn)有鐵伴生產(chǎn)出,未見(jiàn)單獨(dú)產(chǎn)出的鐵礦體。區(qū)域上這種“北鐵南銅”的礦產(chǎn)分布特征較為明顯(見(jiàn)圖1)。

2 莫霍面特征及基底巖石差異對(duì)比

區(qū)域地球物理測(cè)深成果資料表明:鄂東南地區(qū)莫霍面總的形態(tài)特征為北部隆起,南部拗陷。北部隆起帶的高點(diǎn)在武漢附近,莫霍面深30 km,并以隆脊形式向南東延伸至黃石,莫霍面緩慢加深到31 km。幔隆北坡較陡,其拗陷中心位于大別山一帶,莫霍面埋深34.5 km；幔隆南坡較緩,南部拗陷帶的低點(diǎn)在江西修水附近,莫霍面深33.5 km(見(jiàn)圖2)。鄂東南地區(qū)正好位于武漢幔隆向幕阜幔陷的過(guò)渡部位,在幔隆南坡有兩條31 km等深線所圈限的平臺(tái)正好位于鄂東南地區(qū)中部,顯示由隆起—拗陷的轉(zhuǎn)折。

圖1 鄂東南地區(qū)構(gòu)造—巖漿巖與鐵銅礦產(chǎn)分布略圖Fig.1 Distribution map of structure-magmatic rock and rock & copper mineral in southeasern Hubei1.第四系；2.上白堊統(tǒng)—第三系；3.下白堊統(tǒng)；4.中三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)；5.上泥盆統(tǒng)—下三疊統(tǒng)；6.震旦系—志留系；7.前震旦系；8.花崗閃長(zhǎng)巖；9.閃長(zhǎng)巖；10.斷裂：F1：剡廬斷裂,F2：麻城—通山斷裂,F3：襄廣斷裂,F4：山坡—楓林?jǐn)嗔?F5：下陸—姜橋斷裂,F6：毛鋪—兩劍橋斷裂；F7：坑口—排市斷裂；11.背斜；12.向斜；13.大中小型鐵礦床；14.中小型鐵銅礦床；15.大中型銅鐵礦床；16.大中小型銅礦床。

受殼幔結(jié)構(gòu)和區(qū)域深大斷裂的影響,鄂東南地區(qū)基底巖石存在明顯的南北差異,根據(jù)前人資料*李福喜、馬大銓,黃陵花崗巖基侵入期次、時(shí)代及成因研究，1990。馬振東,秦巴巖石圈構(gòu)造及成礦規(guī)律地球化學(xué)研究，1994。，北區(qū)所處的結(jié)晶基底以斜長(zhǎng)片麻巖為主,當(dāng)屬高磁、高重的崆嶺群；南區(qū)結(jié)晶基底為冷家溪群淺變質(zhì)巖。兩種基底巖石成分差異明顯(見(jiàn)表1),北區(qū)以富含鐵鎂質(zhì)、Na2O/K2O比值大區(qū)別于南區(qū),反映“揚(yáng)子式”基底(北區(qū))與“江南式”基底(南區(qū))的區(qū)別。以這兩種基底為主的殼源物質(zhì)分別與幔源巖漿同熔形成的母巖漿,控制了本區(qū)中酸性巖漿巖的成分,并在相當(dāng)程度上制約著本區(qū)鐵銅礦的空間分布。

圖2 鄂東南地區(qū)莫霍面等深線圖Fig.2 Depth contour of Moho in Southeastern Hubei

表1 北、南區(qū)兩種結(jié)晶基底巖石成分特征Table 1 Rock composition characteristics of two crystalline basements of north district and south district

3 蓋層巖石差異對(duì)比

組成鄂東南地區(qū)蓋層的巖石主要有兩大類(lèi)：一類(lèi)為震旦系后沉積形成的海相碳酸巖或湖泊相碎屑巖；另一類(lèi)為巖漿侵入及火山噴發(fā)活動(dòng)形成的大面積分布的巖漿巖及(次)火山巖。這兩大類(lèi)巖石在研究區(qū)北、南側(cè)也存在較為明顯的差異,這些差異在一定程度上也決定了本區(qū)鐵銅礦的不同分布。

3.1 沉積巖差異對(duì)比

本區(qū)在地層區(qū)劃上主要屬于揚(yáng)子地層區(qū)的下?lián)P子分區(qū),各時(shí)代地層發(fā)育基本完整。從區(qū)域上看,本區(qū)地層具分區(qū)分布特征。

前已述及,鄂東南地區(qū)沉積巖分布具較明顯的北、南差異。北區(qū)為三疊系下中統(tǒng)以上地層,以陸相碎屑巖為主,局部為海相碳酸鹽巖和火山巖。其中,中三疊系下部陸水河組為典型的低能瀉湖相環(huán)境,常有巨厚的硬石膏沉積,為成鐵提供了硫源。而巨厚的蒲圻組紫紅色碎屑巖和一些火山巖地層中富含大量鐵質(zhì),既是可能的鐵質(zhì)來(lái)源地,又是成礦的屏蔽層。南區(qū)為震旦系—下三疊系地層,以巨厚層的海相碳酸鹽巖為主,其次為碎屑巖。

鄂東南北、南區(qū)不同時(shí)代地層賦礦性也具明顯差異,各時(shí)代地層中礦產(chǎn)儲(chǔ)量和礦床頻率具非均性(見(jiàn)表2)*余元昌、倪正熙、李均等,鄂東南地區(qū)鐵銅金成礦條件與成礦預(yù)測(cè)，1990。。鐵礦賦礦地層的穿時(shí)性較廣,從泥盆系—第四系斷續(xù)見(jiàn)及,主要賦存在三疊系大冶組、陸水河組地層中,另在石炭系黃龍組、二疊系、上侏羅系—下白堊系地層中少量產(chǎn)出。銅礦賦礦地層的穿時(shí)性稍窄,從奧陶系—三疊系見(jiàn)及,其主要賦存在三疊系大冶組、二疊系棲霞組、茅口組地層中。另外,在石炭系黃龍組、志留系、奧陶系地層中少量見(jiàn)及。區(qū)內(nèi)礦床這種層控特征,與區(qū)內(nèi)地層“北新南老”的分布特征較為吻合,也符合研究區(qū)“北陷南隆”蓋層產(chǎn)出特征。

3.2 巖漿巖差異對(duì)比

本區(qū)中酸性侵入巖屬?gòu)V義的花崗巖類(lèi)巖石,以石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖類(lèi)分布最廣,次為石英閃長(zhǎng)巖類(lèi)、花崗閃長(zhǎng)巖類(lèi)、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖類(lèi)、花崗巖類(lèi)等。除六大巖體外,還分布有許多的小巖體群,這些巖體的巖石地球化學(xué)特征存在明顯的北、南差異(見(jiàn)表3)。

表2 北、南區(qū)不同時(shí)代地層容礦特征表
Table 2 Ore characteristics table of different strata in north district and south district

從本區(qū)巖漿分異指數(shù)上可以看出這一點(diǎn),北區(qū)巖漿巖分異較為徹底,早、晚期巖體DI值相差達(dá)28.4以上;而南區(qū)分異指數(shù)相差較小,巖漿分異不完全。

另外,北區(qū)早、晚期侵入巖體SiO2含量變化范圍大,如鄂城巖體SiO257.15%～74.93%；而南區(qū)巖體SiO2含量變化幅度小,如殷祖—陽(yáng)新巖體SiO261.29%～64.18%。充分反映北區(qū)巖漿上侵作用時(shí)間長(zhǎng),分異較完全,更利于基性組分(鐵質(zhì))的析出。表3也明顯反映了北區(qū)基性組分含量普遍低于南區(qū),說(shuō)明北區(qū)鐵鎂質(zhì)等基性組分多已從原始巖漿中分異析出。

本區(qū)巖漿巖中Na2O+K2O占氧化物的含量值北區(qū)平均為8.59%,南區(qū)均值為7.11%,北區(qū)高于南區(qū)。而北區(qū)Na2O/K2O比值平均為1.43,南區(qū)平均為1.27，說(shuō)明北區(qū)巖體富鈉低鉀,與鐵礦產(chǎn)出關(guān)系密切,南區(qū)巖漿巖富鉀低鈉,與銅礦產(chǎn)出關(guān)系密切。銅的地球化學(xué)豐度也存在明顯的北、南差異:北區(qū)巖體銅地球化學(xué)含量最高為80.0,均值僅為26.8,接近中國(guó)同類(lèi)巖石銅的地球化學(xué)豐度；而南區(qū)巖體銅地球化學(xué)含量最高為275.0,均值為107.5,遠(yuǎn)高于中國(guó)同類(lèi)巖石銅的地球化學(xué)豐度。這充分說(shuō)明南區(qū)巖體含銅性較北區(qū)巖體更好,也更利于銅富集形成礦體。

表3 北、南區(qū)巖漿巖地球化學(xué)特征對(duì)比Table 3 Comparison on geochemistry of magmatic rock in north district and south district

根據(jù)前人成果資料[1],北、南區(qū)侵入巖含鋁指數(shù)也呈現(xiàn)明顯的北高南低,北區(qū)花崗巖類(lèi)為1.01～1.07,南區(qū)閃長(zhǎng)巖類(lèi)為0.63～0.94。說(shuō)明北區(qū)巖漿同化混染作用強(qiáng)于南區(qū),巖漿中混染了大量殼源物質(zhì),經(jīng)過(guò)結(jié)晶分異而成巖成礦。而北區(qū)結(jié)晶基底巖石富鐵鎂質(zhì),無(wú)疑為北區(qū)巖漿混染分異,最后成鐵提供了充足的鐵質(zhì)來(lái)源。

4 深大斷裂特征對(duì)比

鄂東南地區(qū)構(gòu)造主應(yīng)力場(chǎng)主要有三期:從早至晚分別為加里東期北西西—近東西向主應(yīng)力場(chǎng)；印支期北西、北東向剪切應(yīng)力場(chǎng)；燕山期北北東向壓扭性應(yīng)力場(chǎng)。

從鄂東南地區(qū)線形構(gòu)造影像解譯資料分析,北、南區(qū)深大斷裂產(chǎn)出存在明顯差異。北區(qū)深大斷裂形成時(shí)間較晚,主要為燕山期北北東向壓扭性斷裂,規(guī)模多較大,如剡廬斷裂，麻城—通山超殼斷裂，下陸—姜橋深切巖石圈大斷裂。而南區(qū)產(chǎn)出的深大斷裂形成時(shí)間早,主要對(duì)應(yīng)加里東期北西西—近東西向主應(yīng)力場(chǎng),斷裂與東西向褶皺相伴產(chǎn)出,多呈北西西—近東西向展布,斷面傾向南,傾角淺部較陡,一般50°～80°,向深部變緩,斷裂規(guī)模稍小,例如毛鋪—兩劍橋、坑口—排市等深大斷裂。

北、南區(qū)深大斷裂構(gòu)造對(duì)比分析不難看出,北區(qū)深大斷裂形成時(shí)間晚,規(guī)模較大,多深切巖石圈或殼體至地幔,為成巖成鐵熱流體運(yùn)移提供了較好的通道。南區(qū)大斷裂形成時(shí)間早,作用時(shí)間長(zhǎng),規(guī)模較小,多切割蓋層至基底巖石,不足以切穿地殼到達(dá)幔(鐵)源層,其作用是控制了南區(qū)巖漿和銅礦床點(diǎn)的產(chǎn)出。

5 結(jié)論

綜上所述,鄂東南地區(qū)“北鐵南銅”的礦產(chǎn)分布格局是由于北區(qū)深部地幔隆起,地殼變薄,同時(shí)引導(dǎo)地幔熱流體上侵,導(dǎo)致基底巖石富鐵鎂質(zhì),進(jìn)而反映到蓋層巖石(地層和巖漿巖)多富鐵鎂質(zhì),并在北區(qū)深切至地幔的深大斷裂綜合作用下產(chǎn)出大量規(guī)模較大的鐵礦床點(diǎn)。而南區(qū)地幔下陷,地殼較厚,殼源物質(zhì)中鐵質(zhì)混染較少,且深大斷裂多沒(méi)有切穿地殼到達(dá)地幔,不易引導(dǎo)地幔含鐵熱流體上侵進(jìn)入淺地表成礦,導(dǎo)致南區(qū)礦床點(diǎn)多貧鐵富銅。

鄂東南地區(qū)北、南區(qū)這種深部地幔形態(tài)差異導(dǎo)致的基底及蓋層巖石巖性特征的差異,在深大斷裂綜合作用下,最終確定了本地區(qū)獨(dú)特的“北鐵南銅”礦產(chǎn)分布格局的形成。

[1] 薛迪康,葛宗俠,張宏泰，等.鄂東南銅金礦床成礦模式與找礦模型[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1997.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Preliminary Analysis on Geological Genesis of Mineral Distribution Pattern ofNorthIronandSouthCopperin Southeastern Hubei

WANG Yousheng, LI Hong, YAN Yuanliang
(FirstGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Daye,Hubei435100)

Contact zone of North District in Southeastern Hubei Province including the Echeng rock,Tieshang rock,Jinshangdian rock,Lingxiang rock is rich in iron ore. Surrounding of Southern District including Yangxin rock,Yinzu rock and Tongshangkou,Fengshangdong porphyry mainly outputs copper mine. The paper makes a comparative analysis from the aspects of morphological characteristics of Moho,characteristics of basement & cap rock and structure characteristics of deep fault, expatiates difference between North District and Southern District in these aspects.Finally it confirms formation of mineral distribution pattern of North iron and South copper in Southeastern Hubei,which is closely related to difference of geological factors of ore-controlling.

Southeastern Hubei;Moho;basement and cap rock;deep fault

2014-02-28；改回日期：2014-05-06

王友勝(1971- ),男,高級(jí)工程師,地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專(zhuān)業(yè),從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。E-mail:13597672847@139.com

P618.31; P618.41

A

1671-1211(2015)01-0011-05

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141229.0939.005.html 數(shù)字出版日期:2014-12-29 09:39