鄂東南金牛盆地與中國東部中生代火山巖盆地成礦地質條件對比初探

閆 芳，王 宇，朱柳琴，劉 敏，魏克濤＊

（湖北省地質局第一地質大隊，湖北 大冶 435100）

長江中下游鐵銅成礦帶自西向東依次分布有金牛、懷寧、廬樅、繁昌和寧蕪等多個火山巖盆地，系統的測年結果表明，這些盆地的火山巖均形成于早白堊世，火山活動時間基本同時，與中國東部中生代火山巖帶形成于統一的動力學背景。這些火山巖盆地以廬樅和寧蕪盆地面積最大，且發育較多的輝石閃長玢巖和閃長玢巖等次火山巖，在次火山巖頂部和接觸帶探明一系列與陸相火山-次火山作用有關的玢巖型鐵礦。然而，與廬樅和寧蕪盆地相比，鄂東南地區金牛火山巖盆地投入的系統研究相對較少，是長江中下游火山巖盆地中被長期忽視的找礦空白區，嚴重制約了區內與火山巖-次火山巖有關的找礦勘查與突破。

近年來，隨著金牛火山巖盆地邊緣王豹山鐵礦含磷灰石-磁鐵礦組合礦石的發現，認為其與寧蕪地區玢巖型鐵礦的礦石特征具有可比性，有尋找玢巖型鐵礦的可能；同時盆地內部發育的多個銅、金、鉛、鋅多金屬礦（化）點及深部發現的中酸性次火山巖，與中國東部中生代火山巖盆地中發現的金、銅、鉛、鋅多金屬礦床也具有相似性，表明盆地內部也可能具有尋找與次火山巖有關的金屬礦床的潛力。因此，本文通過對中國東部中生代火山巖盆地與金牛火山巖盆地的區域構造背景、成礦地質條件及典型礦床特征進行總結與對比，初步評價金牛火山巖盆地的找礦潛力，提出下一步找礦方向及可嘗試開展的找礦技術方法，以此推動鄂東南礦集區與火山巖-次火山巖作用有關的熱液礦床這一重要礦床類型的系統勘查。

1 區域地質背景對比

廣泛發育于中國東部的中生代陸相火山巖帶是印支旋回以來亞洲大陸東部發展成為濱太平洋構造域的產物，總體呈北北東向展布，是環太平洋四個巨型火山巖帶之一，其出露面積達120萬km2，形成了獨具特色的與火山-次火山活動有關的金屬、非金屬成礦帶。根據中生代火山巖巖石組合特點，將我國東部劃分為南巖區、中巖區、北巖區三大火山巖區。

金牛火山巖盆地屬于中國東部中生代火山活動在長江中下游地區形成的眾多火山巖盆地之一，位于該系列斷陷火山盆地西部，面積約200km2（圖1）。

圖1 長江中下游成礦帶火山巖盆地分布略圖（引自周濤發等，2011[3]）

中生代，中國東部由于近東西向的特提斯洋脊的擴張，太平洋板塊北北西向斜向俯沖于亞洲板塊之下。以太平洋板塊俯沖為主的北西向擠壓作用導致亞洲板塊巖石圈增厚，隨后發生的巖石圈拆沉、垮塌、減薄，引發地幔對流異常和地幔交代作用，軟流圈上涌導致含古俯沖洋殼物質的富集地幔巖石圈發生拆沉減薄和部分熔融作用，產生幔源含礦巖漿底墊并融化下地殼物質，形成深源巖漿噴出并淺成侵入定位于斷凹區火山盆地之中。綜上，大陸內部板塊的碰撞、碰撞后拉張和碰撞后疊加走滑伸展是東部火山/巖漿系統的動力學背景[2]。

徐志剛（1986）認為可根據中國東部火山巖盆地形成的不同構造背景將其劃分為繼承式盆地和上疊式盆地兩種型式。其中，繼承式盆地發育在區域性構造引張的似裂谷型坳陷區，基底斷裂切割較深，地殼較薄，發育幔源型或幔殼混染型中基性火山巖，且構造引張作用越強烈，火山巖越偏基性和堿性，以下揚子地區的廬樅、懷寧、寧蕪、金牛盆地最為典型，繼承性稍差的繁昌、溧水等盆地因構造引張作用不很強烈而發育酸度稍高的中型火山巖，局部伴有中酸性火山巖。上疊式火山巖盆地發育在地殼厚度較大的隆起區，是區域性構造擠壓背景上的局部構造引張作用形成，且由于基底斷裂切割較淺，強烈構造擠壓應力引起基底局部熔融，故多發育酸性、中酸性火山巖，此類也見于某些構造擠壓背景上局部引張作用形成的半繼承式盆地，如華南和東北某些盆地。同時，他指出，由于地質條件的復雜性，也存在于上述情況不一致之處，如本次探討的鄂東南地區的金牛火山巖盆地按照構造背景劃分實為繼承式坳陷-斷陷型盆地，但仍發育較多中酸性火山巖，這是由于淮陽隆起向南滑動受江南隆起頂阻，而使該地受到構造擠壓所致[4]。

2 成礦地質條件對比

2.1 火山巖/次火山巖的形成時代及成礦專屬性

2.1.1 形成時代

已有同位素年齡顯示，中國東部燕山期火山-巖漿活動可分為五大時期：①240～200Ma（T3）；②195～165Ma（J1-2）；③ 165～150Ma（J2）；④ 150～120Ma（J3-K11）；⑤120～80Ma（K12-K2）。 其 中，150～120Ma（J3-K11）；120～80Ma（K12-K2）兩個時代的火山巖分布最廣，構成了中國東部中生代火山巖帶的主體[1]。火山活動總體上由內陸（西）向沿海（東）遷移，平行火山巖帶方向則顯示由南向北遷移；但具體來說，各地區火山作用起始、高峰、結束時間不同。

金牛火山巖盆地火山活動劃分為馬架山期火山初始爆發—靈鄉期火山間歇—大寺期強烈噴發三個火山噴發旋回[5]。近年金牛火山巖盆地獲得較多高精度同位素年齡，馬架山組和靈鄉組的火山巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(130±2)Ma和(128±1)Ma；大寺組第一段流紋巖、第二段流紋巖、第三段流紋巖和第四段玄武巖的SHRIMP年齡分別 為(127±2)Ma、(127±1)Ma、(127±2)Ma和(124±2)Ma，第二段的玄武巖的LA-MC-ICPMS鋯石U-Pb年齡為(127±1)Ma[6]。這些鋯石U-Pb年齡分別代表相應組的火山巖的形成年齡，表明金牛盆地火山巖形成于(130±2)Ma～(124±2)Ma，形成時代為早白堊世，與長江中下游地區寧蕪和廬樅盆地火山巖的時代一致。

2.1.2 成礦專屬性

通過幾十年的地質礦產勘查，在中國東部中生代火山巖帶發現了一大批與火山-次火山活動有關的礦床。較為系統的研究，一般將其劃分為陸相火山-次火山巖型鐵礦和陸相火山-次火山巖型銅金銀鉛鋅礦兩類。

徐志剛（1986）通過對不同類型火山巖（次火山巖）性質及巖漿演化過程中的物理化學條件研究認為，具有良好分異的、在較低氧逸度條件下結晶的、富鈉質中基性火山巖漿有利于鐵礦成礦作用的發生[4]。耿文輝等（2004）對中國東部次火山巖型銅銀多金屬礦地質特征進行研究后認為，一般來說，成礦與酸性次火山巖有關的礦床往往形成銀鉛鋅礦床，巖性多為流紋斑巖、霏細斑巖、花崗斑巖、石英斑巖等；成礦與中酸性—中性次火山巖有關的礦床往往形成銅金或銅礦床，巖性多為斜長斑巖、斜長花崗斑巖、英安玢巖、閃長玢巖等；成礦與中基性火山巖有關的礦床往往形成鐵礦床，巖性多為閃長玢巖等[7]。

以往，在金牛火山巖盆地及邊緣，陸續發現了葉家壟、排頭柯、吳伯浩等金、銀、銅、鉛、鋅多金屬礦（化）點及王豹山、梅山等鐵礦，但關于金牛火山巖盆地火山巖/次火山巖的專屬性，目前開展的相關研究較少。汪國虎等（2012）對盆地內不同火山巖地層的主要成礦元素豐度進行研究發現，Au元素含量在熔巖類巖石中、Pb元素含量在各巖類中均高于地殼元素豐度，可達地殼豐度的5～6倍；Zn元素、Cu元素含量略高于地殼豐度，認為在區內大寺組尋找金、鉛、鋅、銅等礦產有較大潛力[5]。同時，以往認為本區沒有典型的玢巖型礦床，而近年來在金牛火山巖盆地邊緣的王豹山鐵礦床深部發現了磁鐵礦-磷灰石礦石，具有典型的磁鐵礦-磷灰石-透輝石（陽起石）組合，明顯不同鄂東南地區出現的矽卡巖型鐵礦床，被認為與次火山巖-閃長玢巖密切相關[8]。

2.2 構造

陳大經（1993）對中國東部中生代火山巖型金銀礦床成礦地質條件研究表明，火山-次火山熱液型礦床的圍巖主要為火山巖及次火山巖，礦床容礦構造主要為規模較小的張性或張扭性斷裂，或為火山機構附近的隱爆角礫巖體，有的礦化則受到次火山巖與圍巖接觸帶的控制，有的礦化主要產于次火山巖體或斑巖體中，成為斑巖型礦化。耿文輝等（2004）對中國東部次火山巖型銅銀多金屬礦地質特征進行研究后認為，成礦與火山機構、次火山巖漿侵位及隱爆關系十分密切[7]。

金牛火山巖盆地內火山構造為線形構造與環形構造組合形成的線-環構造格局。參照東南沿海火山巖帶的火山機構類型級別，常見的Ⅲ級火山機構有6種：破火山口、穹狀火山、錐狀火山、火山頸相熔巖巖穹、層狀火山、小型火山錐；Ⅱ級火山機構有2種：火山構造隆起、火山構造洼地。火山機構在空間上呈并列式串珠狀展布，火山盆地斷裂受火山構造控制[6]。

3 典型礦床對比

3.1 中國東部中生代火山巖盆地與火山-次火山作用有關的典型礦床

針對產于中國東部中生代火山巖盆地與火山-次火山作用有關的典型礦床，有大量的成礦地質條件及礦床地質特征研究資料。例如，大興安嶺北段發育有眾多鉛鋅礦床（礦化點），浙江-福建東南沿海地區發育有大量的金銀、鉛鋅銀礦床，長江中下游地區火山巖盆地成礦作用以鐵礦化為主，主要是在廬樅盆地和寧蕪盆地產出以著名的“玢巖鐵礦”礦床組合為特征的一系列不同類型的火山-次火山熱液型和沉積改造型等鐵礦床，其次在其他火山巖盆地發育一些銅、金、鉛、鋅等多金屬礦化，如近年來在長江中下游貴池礦集區發現了與火山-次火山作用有關的獨立斑巖型金礦（鋪莊金礦）[9]和獨立玢巖型金礦（拋刀嶺金礦）[10]。

3.2 金牛火山巖盆地與火山-次火山作用有關的典型礦床

區內尚未發現與火山巖和次火山巖有關的成規模的礦床，已知礦點以鉛鋅、銅、金礦化點為主，分布在盆地南、北兩側。近年來在盆地邊緣王豹山鐵礦還發現了玢巖型鐵礦礦石。

對礦物流體包裹體進行測溫的結果表明，包裹體校正后的溫度范圍為130℃～230℃，壓力為1.8×107～3.2×107Pa，相應成礦深度為500m～1067m。表明成礦作用發生在近地表環境，表明多數礦（化）點形成于地表-超淺成中低溫環境[5]，認為礦床類型屬火山噴發后期次火山熱液與中生代大氣降水結合的熱液充填脈狀礦床。

4 金牛火山巖盆地成礦潛力探討

4.1 金牛火山巖盆地成礦潛力及下一步找礦方向

前期對金牛火山巖盆地潛力的評價，往往與同屬長江中下游的廬樅、寧蕪盆地對比，認為其屬于同一構造背景，具有相似的成礦條件，但由于其次火山巖類型（地表見流紋斑巖、安山玢巖、閃長玢巖）及礦床類型（多為銅金鉛鋅銀多金屬礦）與廬樅、寧蕪盆地次火山巖類型（輝石閃長玢巖、閃長玢巖）及礦床類型（玢巖型鐵礦）不同，認為其找礦潛力不佳。然而前已述及，鄂東南地區金牛火山巖盆地大地構造背景特殊，處于區域性構造引張環境中疊加了局部構造擠壓的地區，因此既發育幔源型中基性火山巖/次火山巖，也發育殼源型中酸性火山巖/次火山巖，因此從大地構造背景及火山巖/次火山巖性質來看，該區既有形成玢巖型鐵礦的可能，也有形成火山-次火山巖型金銀多金屬礦床的可能。同時，近年來，隨著金牛火山巖盆地邊緣王豹山鐵礦含磷灰石-磁鐵礦組合礦石的發現，認為其與寧蕪地區玢巖型鐵礦的礦石特征具有可比性，有尋找玢巖型鐵礦的潛力；而且通過總結70年代以來的資料，發現在盆地內部發育有輝綠玢巖、閃長玢巖、安山玢巖、流紋斑巖、花崗斑巖等一系列從中基性到酸性的次火山巖脈；且從最新的勘查成果看，2008年地勘隊伍在吳佰浩地區實施的兩個深孔深部見到較厚(約300m)的流紋斑巖和花崗斑巖，并發現黃鐵礦化；加之盆地內部還發育有一直未引起重視的銅金鉛鋅銀多金屬礦化，這些均與大興安嶺火山巖帶、東南沿海火山巖帶及長江中下游火山巖帶貴池盆地等火山巖盆地的次火山巖類型和產出的礦種相似，證明盆地內部也具有尋找與次火山巖有關銅金鉛鋅銀的金屬礦床的潛力。

4.2 金牛火山巖盆地覆蓋區找礦預測技術方法

前期對區內礦床地質特征開展研究發現，已知礦化點與火山盆地后期構造關系密切，受東西向展布的斷裂構造帶控制，成礦作用與隱伏的次火山巖墻侵入有關。因此，在今后的找礦工作中，更應重點關注盆地利成礦構造和目標地質體的深部信息提取。

以往，為研究金牛火山巖盆地成礦地質條件，區內地勘單位曾開展過一系列物化探及遙感工作，對區內隱伏次火山巖體、熱液活動范圍進行了初步推斷。然而，與寧蕪、廬樅等工作程度高的火山巖盆地對比，其推斷結果仍存在諸多不確定性、多解性，對于找礦異常信息也較難提取。因此，今后可在完善金牛火山巖盆地不同地質體物性參數測量的基礎上，嘗試開展音頻大地電磁法、微動勘探法、廣域電磁法等大測深物探工作，以達到提取基底構造、次火山巖、火山機構、隱伏次火山巖體及其穹狀隆起、含礦地質體和礦（化）層等控礦地質體和構造信息的目的，為成礦預測提供依據。