白银厂地质特征及其展布规律

如题所述

白银厂矿田位于甘肃省白银市以北,地理坐标为北纬36°34′15″~36°40′00″,东经104°07′00″~104°19′30″,面积约百余平方公里。

白银厂矿田是国内外著名的大型块状硫化物矿床(群)集中区。其区域地质背景问题的研究历来为诸多学者所注目(宋叔和,1955;甘冶三队,1981;甘肃区调队,1981;陈国达,1981;王明生,1981;边千韬,1989;夏林圻、夏祖春等,1991;任秉琛等,1992;邬介人等,1994;夏林圻等,1996;夏林圻等,1998;冯益民等,1996;葛肖虹等,1999)。纵览数十年研究史可见,20世纪80年代以前的研究呈现出学术观点的多元化特点,80年代中期以后,涉足白银厂矿田乃至北祁连造山带地质研究的学者专家基本集中于运用板块理论的研究;其中最有代表性的当属原地质矿产部西安地质矿产研究所夏林圻等。

一、北祁连构造火山岩带基本格局

夏林圻等通过“七五”和“八五”期间的连续研究,清晰地构建了北祁连山的板块构造格架。北祁连山早古生代构造-火山岩带分布、特征综合整理表4-1。就白银厂矿田及外围而言,容矿火山岩具有两个最显著的特征:

其一,本区容矿火山岩在整个北祁连火山岩带中是形成于最早的裂谷环境之中;

其二,具“双峰式”火山岩组合,并以大型火山穹隆产出。

以上两点是在北祁连构造-火山岩带中形成白银厂矿田大型块状硫化物矿床(群)集中区的特殊条件。

二、古火山机构格架

近几十年来,地质工作者在研究火山岩地区时发现,其地质构造形式与沉积岩地区有极大的不同。虽然火山岩地区也有与沉积岩地区一样的褶皱构造、断裂构造等构造形式,更为重要的是火山岩地区具有独特的,由火山活动构成的火山岩相及其构造单元,即不同类型的火山构造。火山构造主要有火山喷口构造、火山穹隆构造、火山洼地构造和火山通道等等。其中一些火山构造单元在中酸性火山岩地区尤为典型,更为地质学家所重视。认识上的这种重要变化和突破,使得在火山岩地区的地质构造和成矿作用研究上有了以下两项最为重要的进展:其一是在火山岩地区,尤其是在中酸性火山岩地区的调查中,完全打破了长期以来象对待沉积岩区那样来对待火山岩区的传统作法,摒弃了按自然地理区建立火山岩地层的作法,代之以建立适合于火山岩地区火山层序或相序的新原则;其二是在火山岩地区的地质填图中,放弃了纯地层的填图原则,代之以火山岩相和火山机构的研究,制定了新的适合火山岩区特征的填图原则和方法,从而使火山岩地区的层(相)序和地质构造出现了全新的面貌。

表4-1 北祁连山早古生代构造-火山岩带分布特征

白银厂矿田火山机构研究自“八五”科技攻关课题实施以来,采用符合火山岩地区特征的填图原则和方法,通过典型地段火山岩相路线地质简测填图,首次提出了厘定古火山口的六条标准(彭礼贵、任有祥等,1995),并全面系统的研究了不同层次的古火山构造,建立了白银厂矿田火山机构格架,为研究火山机构与成矿的关系奠定了基础。我们通过火山岩相地质填图,开展了研究区内古火山机构及其与成矿的关系的新一轮研究。

(一)火山穹隆

本区具备上述两个基本特征的火山穹隆分别于白银厂矿田和黑石山地区(图4-1)。如图4-1所示,白银厂矿田火山穹隆在卫照(即卫星照片)上显示典型椭圆形环状影像特征。其长轴为10.68 km,短轴为6.86 km,面积约55.66 km2。酸性火山岩居中,周边为基性和中性火山岩,喷发沉积岩系环绕外围分布。居中心部位为直接容矿围岩(酸性火山岩由地表向深部扩大)。酸性火山岩在地表与依据大量钻探工程证实,构成上小下大的截锥体,是火山穹隆构造在空间上产出的典型特征。

黑石山火山穹隆以在卫片上显示近椭圆形环状影像为标志(图4-1),位于白银厂矿田火山穹隆西南侧。长轴13.1 km、短轴8.6 km,面积约93.77 km2。酸性火山岩出露于中部及中偏南部,基性火山岩、中性火山岩主要见于周边及上部。

图4-1 白银厂-黑石山地区(裂谷型-岛弧型)海相火山岩分布

(二)白银厂矿田古火山机构格架

如前所述,白银厂矿田为一火山穹隆构造。研究表明,白银厂矿田火山穹隆构造系由三个不同层次的火山机构组成,即数个古火山口、两个中心喷发口和两个喷发中心。

1.火山口

根据古火山口的厘定标志,其是否存在爆发作用古火山口堆积相,凝灰质胶结的角砾集块岩;有无近火口相石英角斑晶屑凝灰岩;石英角斑碎斑熔岩的产出是指示火山喷发通道及火山喷发口位置的良好标志;同源次火山岩及其空间展布亦具指示意义;“补丁岩”指一种由酸性熔岩或凝灰熔岩胶结火山碎屑堆积物所形成的岩石(宋叔和,1991;彭礼贵、任有祥,1995),他的出现是火山口存在的佐证;与火山口有关的熔岩质胶结的角砾集块岩,凝灰熔岩质胶结的含角砾集块岩、熔岩、喷发-沉积岩等配套岩相,分别代表了火山颈相、喷发溢流相、溢流和喷发沉积相。据此,在白银厂矿田厘定出的古火山口构造有:折腰山大型古火山口、火焰山、中型古火山口、火焰山东中型火山口、火药库残留古火山口(被 F1 断层破坏)、西厂沟东古火山口、四个圈古火山口、拉牌沟古火山口、铜厂沟古火山口、缸沟口北古火山口,加上前人在四海沟地段划定的四海沟古火山口和车路沟古火山口(严济南、张致昌,1982),可以清楚地看出,它们在空间上显示出为 NWW 和NEE两组呈有规律展布,推测是受这两组成岩断裂系统控制。

2.东、西两个喷发中心

白银厂矿田卫星遥感图像解释显示的环形构造是一个环中套环的复合环状构造,在大环中所套的两个椭圆形亚环代表了古火山穹隆中的东、西两个火山喷发中心构造,它们的火山岩组合不同。东部喷发中心为酸性和中性火山岩组合,中性火山岩呈大半圈围绕酸性火山岩分布,其外侧一套凝灰质砂岩、粉砂岩类夹灰岩呈大半圈围合产出;西部喷发中心为酸性和基性火山岩组合,基性火山岩和喷发沉积岩围绕折腰山、火焰山地段酸性火山岩呈外倾围合状分布,即北侧向北倾,南侧向南倾。酸性火山岩和石英角斑岩类在岩石学、岩石地球化学上有着明显的差异。矿田的重力异常和火山岩Cu、Pb、Zn、Ag等原生晕异常明显分为东、西两个区。

尽管东、西两个喷发中心具有诸多差异,但它们同处白银厂矿田古火山穹隆内,必然具有其共性。如它们均为酸性火山岩占据中心部位,共同组成古火山穹隆的酸性火山岩核;它们具有相同或相近的火山作用顺序,即火山喷发爆发作用→喷发溢流作用→溢流作用→喷发沉积作用以及火山作用晚期次火山岩的侵入和碎斑熔岩的侵出作用;它们受同一成岩断裂系统控制等总体特征。

图4-2 黑石山古火山机构格架

3.东、西两个火山中心喷发口

中心喷发口是介于火山口和喷发中心构造之间的火山构造。白银厂矿田业已辨认出的中心喷发口有两个,一个位于东部喷发中心的铜-拉、四个圈地段(已较“八五“圈定范围扩大),二是西部喷发中心的折腰山、火焰山地段。卫片上两个微环状构造代表了中心喷发口的范围,且有两个以上的火山喷口,主要工业矿床均产于其中,是一重要的火山机构。

(三)黑石山地区古火山机构

黑石山为一火山穹隆构造已成为许多研究者的共识(夏林圻、夏祖春等,1998),夏林圻等称之为“黑石山岩穹”。利用火山岩岩相填图来厘定古火山口,进而建立火山机构格架,这是一种新的思路和工作方法。

黑石山酸性火山喷发形成的古火山机构格架为一个大型中心火山喷口和分布其周围的若干小型喷口构成的古火山穹隆构造(图4-2)。

从火山-沉积岩空间分布看,黑石山酸性火山岩主要分布在中部。基性火山岩则分布于周边及顶部包围酸性火山岩,向外又被中酸性火山岩(北部)、正常沉积岩等环绕。从北部至东端沉积岩的走向由NEE、NWW转为NS→NE。

从遥感 TM图像解释结果看,黑石山为大的椭圆形环形构造,其内含偏心内环,内环与酸性火山岩区大致对应。此外内环还套叠数个小型环形构造。这些环形构造应属古火山穹隆及古火山口在遥感图像上的直接反映(图4-3)。

图4-3 黑石山地区1∶50万5、4、2波段合成 TM遥感解释

黑石山中心火山喷口位于黑石山沟-红旗沟,小型喷口则分布在周围,一般距主喷口有2~6 km。目前已厘定小型喷口主要分布在东、西两端。

黑石山固然为一火山穹隆构造。但相对而言,东部、南部可能由于断层切割而发育不完整,这正是遥感图像上出现偏心内环的原因。

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