燕山期-喜马拉雅期伸展构造环境下岩浆-构造活动特征

如题所述

燕山期-喜马拉雅期,除了青藏高原地区处于大陆碰撞造山环境下,在广泛的西南东部地区处于一种伸展拉张构造环境,岩浆-构造流体活动大多沿着深大断裂带分布,其中以川西若尔盖地区最为典型,这种岩浆-构造流体活动对若尔盖铀矿田的形成具有决定性的作用。

若尔盖铀矿田位于秦岭褶皱系西段,西秦岭褶皱带之南亚带,分布于主要由古生界地层所构成的白龙江复背斜西段(图7.16)。就整个西秦岭而言,其北部为华北地块,东南侧为扬子地块,南部为甘孜-松潘印支褶皱带。地处三大构造单元过渡地带之活动构造单元(图7.16)。

图7.16 西秦岭地区构造略图

(据毛裕年等,1989,有修改)

1—北祁连褶皱带;Ⅰ2—中祁连隆起;I3—南祁连褶皱带;Ⅱ—柴达木构造带;Ⅲ—秦岭褶皱带(其中由点线圈定的范围为白龙江复背斜区)。扬子地块中方格范围为汉南杂岩区

由于区内地表岩浆岩分布较少,前人大多认为本区的岩浆岩不发育(毛裕年等,1989)。金景福等(1994)通过对地表和深部隐伏岩体的详细研究,系统总结和建立了本区岩浆岩的分布规律(图7.17),认为区内岩浆活动强烈,不仅有岩浆的侵入活动,且有火山喷发。其中,火山岩分布于区域西部,侵入岩主要分布在区域中部降扎地区。

图7.17 若尔盖地区岩浆岩分布立体示意图

(据金景福等,1994)

1—地层代号;2—辉绿岩;3—安山岩;4—闪长花岗岩;5—花岗岩脉;6—流纹岩;7—金矿床;8—破火山口;9—环形火山口;10—铀矿床(大半心圆为中型铀矿床,小半心圆为小型铀矿床)

7.2.1.1 火山活动及火山岩分布

本区火山活动主要分布在郎木寺-财宝山一带。现已发现三个破火山口和十个环形火山口。火山口大致呈东西向分布,受深大断裂带控制。印支末期到燕山早期,在郎木寺一带形成大面积安山岩类岩石;燕山中期,火山活动仍在郎木寺地区,形成流纹质英安岩类岩石;到燕山晚期,火山活动转移至财宝山一带,主要为酸性火山喷发,形成大量的流纹岩类岩石。本区火山喷发活动多伴随有次火山活动,形成规模较大的次火山岩。根据火山活动序列和岩石组合,本区火山岩可分为两大组,即郎木寺组和财宝山组。

郎木寺组:主要为灰黑色中性-中基性火山岩,底部为安山质火山角砾岩,厚约205m;其上为辉石安山岩类,包括辉石安山玄武岩、辉石玄武安山岩,并以含紫苏辉石为特征,厚575m;上部为角闪安山岩类,厚185m,黑云母安山岩类,厚217m。在顶部断裂带中零星出露有橄榄玄武岩。表明在火山活动末期阶段,有幔源基性岩浆小规模活动。其成岩年龄为190.0Ma。

财宝山组:以灰白色流纹质英安岩及英安质流纹岩为主,并分布在各个火山口周围。根据财宝山实测剖面,分为上下两段:早期英安质角砾岩覆盖在郎木寺组安山质火山角砾岩之上或直接覆于志留系地层之上,厚度约200m。其上为条带状流纹英安岩,厚377m;晚期又有英安质火山爆发,形成厚约90m的英安质角砾岩,主要出现在财宝山火山口附近。最后是火山口附近的英安流纹岩,厚约60m。

根据以上数据统计,印支-燕山早期火山岩厚约1182m,燕山中期和晚期火山岩厚度共727m。总共厚达1909m。研究表明,首次岩浆喷发活动具有由中基性向中性演化的特点。而后两次火山活动,则主要为中酸性、酸性岩浆活动。火山岩成岩时间序列为:211.1~176.6~122.1Ma。

7.2.1.2 岩浆侵入活动及侵入岩分布

本区岩浆侵入活动主要出现在白依背斜核部及其西倾伏端附近。现已发现各种小型侵入体63个(不包括脉岩及钻孔和坑道中发现的侵入体在内),岩性有三类:辉绿岩脉或岩墙;闪长岩;花岗岩和石英斑岩。其中,辉绿岩出露面积约20km2,分布在垭口-塔尔地段;闪长岩分布在温泉附近,构成了闪长岩体群;花岗岩和石英斑岩则主要沿白依背斜北翼的弧形构造-岩浆岩带分布。这些中酸性、酸性侵入体大多刚露出地表,多数尚隐伏在地下深部。这三类侵入岩,在空间分布上,很少以单个侵入体产出,常成群出现,构成岩体群。同时它们的形成序列与火山活动相对应。

印支-燕山早期,主要为基性、中性岩浆侵入活动。其活动范围集中在白依背斜核部及其西段北翼,形成大规模辉绿岩脉(墙)。据统计,地表已发现17条辉绿岩脉(墙)。它们都呈近东西向线型展布,与背斜轴走向平行。表明辉绿岩是由基性岩浆沿背斜核部拉张断裂带上侵形成。区内最大的辉绿岩脉为垭口辉绿岩脉,其出露面积达4.5km2。其次是塔尔辉绿岩脉,其出露面积达2.1km2。花岗闪长岩体群为燕山中期中酸性岩浆侵入活动产物。如降扎花岗闪长岩体群由10余个小型岩体构成,其出露总面积达2km2。燕山晚期主要形成花岗岩类岩体或脉岩,大体沿拉尔玛-邛莫-羊肠沟(510矿区)-垭口(513矿区)-罗军沟(512矿区)一线呈弧形带状分布。侵入岩成岩时间序列为:210.1~174.8~119.8Ma。

为了查明若尔盖地区铀矿化与岩浆活动的相互关系,我们对若尔盖地区的主要岩浆岩种类采用高精度的LA-MC-ICP-MS定年方法进行了测试。测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS 实验室完成,锆石定年分析所用仪器为Finnigan Neptune 型MC-ICP-MS及与之配套的Newwave UP 213激光剥蚀系统。LA-MC-ICP-MS激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式,数据分析前用锆石GJ-1进行调试仪器,使之达到最优状态。锆石U-Pb比值的测试精度(2σ)为2%左右,对锆石标准的定年精度和准确度在1%(2σ)左右。

测试结果表明,RDT-1辉绿岩样品所有数据点在U-P b谐和图上集中落在谐和线上及其附近(图7.18a),年龄值主要集中于(206.6±2.2)Ma左右的年龄段,为10个测点。若尔盖RDT-1辉绿岩锆石10个测点均投影在谐和线上,这一特征指示被测锆石没有遭受明显的后期热事件的扰动。用10个点的206P b-238U比值年龄进行加权平均所得的平均年龄为(206.6±2.2)Ma(95%可信度),MSWD=3.8,并可细分为203.61Ma和209.34Ma等两个亚峰值,分别为五个测点,可能代表了本区成岩年龄的不同期次和阶段。结合锆石具有生长环带和Th/U=0.348~1.698的特征,推测该年龄值(206.6±2.2)Ma应代表该辉绿岩体的侵位时代。另外测点RDT-1-1、RDT-1-5年龄分别为192.82Ma、154.88Ma,可能代表另外两期构造热事件或岩浆活动,也可能是较晚期变质增生或热液蚀变的年龄。值得一提的是,测点RDT-1-2、RDT-1-7、RDT-1-9、RDT-1-15、RDT-1-18的206P b/238U年龄分别为201.16Ma、202.83Ma、204.34Ma、211.24Ma、209.07Ma,年龄符合207Pb/206Pb>207Pb/235U>206Pb/238U的规律,则落在靠近一致曲线的下方,表明它们或多或少有Pb的丢失,这些年龄值与上述峰值年龄非常吻合,在一定程度上再次佐证了成岩年龄。

图7.18 若尔盖铀矿田岩浆岩锆石U-Pb谐和图

a—辉绿岩RDT-1;b—RDT-3辉绿岩;c—RDT-4花岗斑岩脉;d—RDT-5花岗闪长岩

RDT-3辉绿岩样品锆石年龄值主要集中于730Ma和200Ma左右的年龄段。在锆石年龄谐和图(图7.18b)上,各个测点均落在谐和线以下,通过其放射成因铅和U含量可推断部分锆石可能是后期放射成因铅发生了丢失而偏离至谐和线下方。剔除离群点后,9个点的206Pb/238U年龄为谐和年龄为(728±22)Ma(95%可信度),其MSWD=39,结合照片和其他样品分析结果,代表的是应该是继承性年龄。另外一组年龄为(199±18)Ma,其MSWD=205(6个测点,95%可信度),应该代表了成岩年龄。另外测点RDT-3-2年龄为85.27Ma,可能为测试的原因,也可能代表另一期构造热事件。另外,需要说明的是,RDT-3-15、RDT-3-19等测点的年龄值为1043.24Ma、2511.31Ma,根据锆石阴极发光图像和现场测试情况,很可能是测点位于内部残留核而测出的继承性锆石的年龄,或者反映了该区岩浆活动过程中可能有古老基底岩石的混染,并不能代表岩体的真实年龄。

RDT-4花岗斑岩脉样品锆石年龄结果显示:样品中锆石的20个分析点的206P b/238U表观年龄比较集中(图7.18c),所有数据点在U-Pb谐和图上集中落在谐和线附近,部分略向右偏移,显示部分锆石后期放射成因铅发生了少量丢失。在谐和图及年龄频率图上对10个点给出了(64.08±0.59)Ma(95%可信度,n=10,MSWD=2.0)的206Pb/238U年龄的加权平均值,较好代表了成岩结晶年龄。另外,需要说明的是,对于 753Ma、107.93Ma、389Ma左右的年龄峰值,结合其他样品,可能代表了继承性年龄数据,也反映了本区之前的几次较强烈的热液活动。另外,需要说明的是,RDT-4-2测点的年龄值为1686.10Ma,根据锆石阴极发光图像和现场测试情况,很可能是测点位于内部残留核而测出的继承性锆石的年龄,或者反映了该区岩浆活动过程中可能有古老基底岩石的混染,并不能代表岩体的真实年龄。

RDT-5花岗闪长岩样品年龄值主要集中于200.88Ma、210.41Ma和226.5Ma左右的年龄段。在锆石年龄谐和图(图7.18d)上,部分测点均落在谐和线以下,通过其放射成因铅和U含量可推断这部分锆石可能是后期放射成因铅发生了丢失而偏离至谐和线下方。大部分个测点均投影在谐和线上及附近,这一特征指示被测锆石没有遭受明显的后期热事件的扰动。剔除离群点后,17 个点的206P b/238U 年龄为谐和年龄为(207.7±2.5)Ma(95%可信度),其MSWD=15,较好代表了岩体的侵入结晶成岩年龄;其中该范围内的锆石测点年龄可以细分为两组,一组为平均200.88Ma(五个测点);另一组为210.41Ma(12个测点);这两组相差10Ma,可能代表了细粒花岗岩先后两期的结晶作用。还有一组年龄为(226.5±2.2)Ma(三个点,95%可信度),可能代表了较早期的岩浆事件。

通过对四川若尔盖地区岩体中锆石的同位素年代学研究,即采用高精度的LA-MC-ICP-MS定年方法对花岗斑岩、花岗闪长岩、辉绿岩等岩体中的锆石进行了微区原位U-Pb年龄测定,表明若尔盖地区的岩浆岩活动在时间和空间上表现出显著的分区性和演化趋势。结果如下:①辉绿岩RDT-1、RDT-3获得其峰期年龄值为200Ma左右,表明其是印支晚-燕山早期产物;②RDT-4花岗斑岩脉峰期年龄值为64.08Ma左右,表明其是燕山末期的产物;③RDT-5花岗闪长岩峰期年龄值为226.5~200.88Ma,时间跨度较大,表明其是印支晚期的产物。

值得强调的是,若尔盖铀成矿带的分布与各类矿床脉岩,特别是中酸性脉岩带的分布在空间上基本重合,有些矿床中花岗斑岩、英安斑岩本身即是矿石,从花岗斑岩的同位素年龄来看,与若尔盖地区铀成矿时代一致(主要集中在90Ma和60Ma),暗示铀成矿与岩浆活动有一定的关系。

7.2.1.3 岩浆岩地球化学特征

(1)岩石地球化学

火山岩的岩石化学成分随火山岩岩石类型的不同,具以下变化规律:

1)由安山岩到流纹岩类,其中SiO2含量从平均57.13%增加到70.23%;K2O+Na2O由平均4.70%增加到6.34%,并且K2O>Na2O。

2)A12O3含量由平均16.27%降至15.31%;Fe2O3+FeO从平均6.93%降到2.51%,其中,Fe2O3含量由平均4.30%降至2.30%;而FeO从平均2.63%降到0.21%,降低了10倍。

火山岩岩石化学成分的变化表明,本区火山活动从印支-燕山早期到燕山晚期,岩浆酸度增大,铁镁质组分降低,而碱质组分增高。显示出富硅富碱,贫铁镁的演化特点。

侵入岩的岩石化学成分主要表现出如下特征:

1)SiO2含量平均由57.95%增加到71.81%;K2O+Na2O平均由5.24%增至5.97%,K2O≫Na2O。

2)A12O3含量平均由15.54%降至14.4%;Fe2O3+FeO从平均5.80%降到2.18%,其中,Fe2O3从平均2.50%降到1.56%;FeO由平均3.40%降到0.62%,降低约6倍。

很明显,岩浆侵入活动,从印支-燕山早期到燕山晚期,岩浆的酸度由中性或中基性转变到酸性。碱质组分微升,铁镁降低。表现出富硅富碱,贫铁镁特点。

以上对应分析结果充分说明,本区岩浆的喷发活动与侵入活动具有十分明显的同源异相性的特点。

从总体上看,安山岩及闪长岩类的铝质组分含量均为正常成分,未出现刚玉。而流纹岩及花岗岩类则出现刚玉,人工重砂分析中确实见到刚玉。这说明燕山晚期所形成的喷出岩和侵入岩都属于铝过饱和型。由此可以说明两个问题:一是本区火山岩和侵入岩具有同源异相性的特点;二是本区酸性火山岩和酸性侵入岩具有类似于华南地区产铀岩体的岩石化学特征。

(2)微量元素地球化学

区内岩浆岩(火山岩,侵入岩)微量元素总体特征如下:

1)基性和中性岩浆岩具有富Cr贫Co和Ni的特点,这与人工重砂中发现有铬尖晶石存在的事实吻合。

2)从基性到酸性岩,Cu、Pb含量降低,而Zn增高;W含量趋于增高,且在酸性岩人工重砂中见到了白钨矿;Zr略增高,但总体上低于维诺格拉多夫值;Sr趋向降低;Be增高,这与电气石发育的事实吻合;Ba含量较高,并高于维诺格拉多夫值数倍。总体上,Ba、Be含量较高是本区火山岩和侵入岩的共同特征。

从微量元素变化情况可看出,本区火山岩和侵入岩具有密切的成因联系,并具有类似于华南地区产铀岩体微量元素含量变化的特征。

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