板块的演化史及成矿事件范文

《矿产与地质杂志》2014年第三期

1华南板块的形成

这表明在时间上罗迪尼亚大陆形成与华南板块的形成是一致的。扬子板块和华夏褶皱系碰撞造山留下了许多地质特征。在格伦威尔期，扬子板块和华夏褶皱系都发生了变质运动。如上所说，扬子块体南缘的田里片岩经历了高绿片岩相变质等两期变形作用。华夏褶皱系海南抱板杂岩形成于1．43Ga的花岗岩经历了1．3～1．0Ga变质作用［11］，与Laurentia大陆的格林威尔期变质作用时代一致。这个时期的岩浆作用在华南板块也广泛发育。舒良树等在粤东兴宁县径南（华夏褶皱系东部）厘定出格林维尔期变流纹岩。这些流纹岩与变砂岩呈互层，两者同褶皱、同变质，以高钾钙碱性为特征，类似于形成于活动大陆边缘的酸性火山岩，变流纹岩的结晶年龄约为0．98Ga，并含有大陆的1．10Ga捕获锆石。扬子板块周边零星出来1．0～0．9Ga的四堡期同造山岩浆岩［9］。如在扬子板块东南缘沿江绍断裂带北侧（浙江绍兴平水－富阳双溪坞）出露四堡群钙碱性基性－酸性火山岩和花岗质侵入岩，其中“平水组”火山岩以玄武质安山岩－安山岩为主，其形成时代为0．96Ga［12～13］。在扬子块体的西南厘定出两个格林威尔期同构造花岗岩：攀枝花NE向箐沟的片麻状花岗岩和米易垭口的变质变形二长花岗岩［14］，两种花岗岩的形成年龄均为1．0Ga，被解释为扬子与华夏块体在西南缘碰撞拼贴形成的同构造花岗岩。碰撞造山运动也使扬子板块周边发育一些蛇绿岩，如“赣东北蛇绿岩”。虽然华南板块被认为在格林威尔期时是罗迪尼亚大陆的一部分，但华南板块在格伦威尔期所在位置仍不能确定，因缺少古地磁资料，仍存在争议。Li等人［15］通过地层关系和构造运动分析认为华南板块的扬子板块在形成罗迪尼亚超大陆期间位于澳大利亚克拉通和劳伦古大陆之间，华夏褶皱系为劳伦古大陆西部的一部分。而Yu等人［16］通过对华夏褶皱系新元古代沉积物U－Pb年龄和Lu－Hf同位素的研究认为这些沉积物来自于东印支板块－东南极洲板块。这说明在新元古代华南板块和东印支板块－东南极洲板块相连接而不是位于西劳伦古大陆与东澳大利亚板块之间。Wu等人［17］通过对新元古代－奥陶纪上部层序中碎屑锆石U－Pb年龄的研究，认为华南板块在晚新元古代－早古生代期间与劳伦古陆相连。

2华南板块新元古代中期岩浆作用的构造模式

华南板块在格伦威尔期形成之后，激烈的构造运动有所减弱，但这段时期非常的短暂。在860～740Ma之间，华南板块（主要是扬子板块的周边及华夏褶皱系的西部）经历了的激烈的岩浆活动，基性－酸性岩浆广泛出露。但对这广泛出露的岩浆岩的成因说法不一，争议比较大。其主要有三种说法：即地幔柱成因、俯冲成因和板内裂谷成因。

2．1地幔柱成因Li等人认为华南板块新生代（840～760Ma）形成的火成岩是由裂解罗迪尼亚大陆的地幔柱形成的［18］。其直接证据主要有发育高温的岩浆岩如苦橄岩和科马提岩，间接证据主要有放射状的岩脉群、全球广泛同时代的非造山岩浆活动、大范围的岩石圈突起、与地幔柱相关岩浆岩相似的地球化学特征。地幔柱形成的最直接标志是形成大量的高温岩浆岩，如苦橄岩和科马提岩。Wang等人［19］对华南中部宜阳地区一系列的枕状熔岩的年代学和地球化学进行测试。一组来自于其中的安山质组分的锆石U－Pb年龄为823±6Ma。除了一些高度演化的岩浆之外，其他所有受地壳混染的玄武岩都显示高MgO（10．2％～17．5％），高Ni（183×10－6～661×10－6），高Cr（677×10－6～1672×10－6），低TiO2（0．5％～0．7％），低Al2O3（10．6％～12．7％），低FeOT（所有以FeO形式存在的Fe）（7．4％～10．5％）的元素地球化学组成，为典型的科马提岩质玄武岩。去除橄榄石结晶作用的地球化学模型表明它们的原始岩浆即为典型的科马提岩质岩浆：MgO≈20％，FeOT≈11％，SiO2≈47％，TiO2≈0．48％，Al2O3≈10％，Ni≈860×10－6，Cr≈1780×10－6。原始岩浆中这么高的Mg组成表明岩浆的熔融温度＞1500℃，表明Yiyang科马提岩质玄武岩形成于异常高温的地幔中，比大洋中脊周边的玄武岩形成温度高260±50℃，与现代地幔柱相似。Yiyang地区科马提岩质玄武岩第一次直接从岩石学上证明了825Ma形成的地幔柱对罗迪尼亚超大陆的裂解起到了重要作用。Wang等人［20］对Bikou玄武岩研究也得出相似的结论。地幔柱往往会形成放射状的岩脉群，澳大利亚827±6Ma形成的岩脉群和北美西部780Ma形成的基性侵入岩被认为是由裂解罗迪尼亚大陆地幔柱形成的［21］。华南板块的扬子克拉通周围发育大量形成于840～760Ma的岩脉群，如Wang等人测出广西北部发育的基性岩和花岗岩形成于790～840Ma，且其地球化学组成与澳大利亚Willouran玄武岩省的玄武岩相似［22］。Li等人认为在罗迪尼亚时期华南板块位于澳大利亚板块和劳伦古陆之间［15］。华南板块与全球其他地区新元古代火成岩形成时间、成分的一致性和空间上的密切性，认为华南板块新元古代形成的火成岩是由地幔柱引起的，且华南板块位于地幔柱中心附近［18］。华南板块地区发育的许多新元古代火成岩的地球化学特征也显示这些岩浆形成于裂谷环境下［23］，这些裂谷的形成很有可能是地幔柱引起的。Li等人［24］对马面山火山岩进行研究。马面山火山岩的成分呈双峰式，从碱性玄武岩过渡到钙碱性流纹岩，喷发年龄为818±9Ma。玄武岩样品显示轻稀土元素富集且呈凸起的微量元素模型，与许多形成于大陆裂谷的碱性玄武岩的组分相似。εNd（T）值位于＋3．33～－4．35之间，表明这些玄武岩的原始岩浆与OIB地幔具有相似的来源，且经历过结晶分异和地壳混染。流纹岩高度富集Th、Ta、Nb、REE、Zr、Hf和Y，亏损Sr、P、Eu和Ti，与A1型花岗岩具有相似性。结合它们具有εNd（T）（＋0．22～＋0．92）正异常，马面山的长英质岩石很可能是由区域上古元古代May－uan角闪岩部分熔融形成的。马面山双峰式火山岩与扬子板块周边的内陆岩浆岩形成同一时代。由此认为一个统一的华南板块形成于1．0Ga，四堡造山运动，在825Ma地幔柱引起大范围的大陆裂谷。Huang等人［23］对位于扬子板块西部的的Mianning花岗岩进行研究，也发现其地球化学特征显示这些花岗岩形成于裂谷环境下。Kandian裂谷810Ma形成的Suxiong碱性玄武岩和800～750Ma形成的基性岩脉群普遍显示典型的洋岛玄武岩特征［25］，表明有地幔柱的形成。

2．2俯冲成因扬子板块周边出现大量的火山岩，呈类弧状排列，而板块内部出现较少。联想这些火山岩的形成是不是跟俯冲板块有关，很多学者对这些花岗岩做了大量的年代学和地球化学的工作对此想法进行验证。青藏高原东部的Panxi地区出露大量花岗岩和变质体（由花岗片麻岩组成），起初认为这些花岗片麻岩是太古宙的基底。Zhou等人［26］通过锆石U－Pb定年方法，第一次准确的测出变质体的年龄位于760～830Ma之间，花岗岩形成于864±8Ma；认为这些变质岩与花岗岩是同时形成的，成分相似，只是后期（中生代）遭受变质，呈现出与未变质的花岗岩不同，且这些花岗片麻岩的地球化学特征显示其形成于岛弧环境下，并且这些花岗岩的形成时间持续了100Ma（760～860Ma）。由此提出在新元古代扬子板块西部为岛弧环境（Panxi－Hannan岛弧带），俯冲方向是由西向东。扬子板块东南边缘新生代形成的岩浆岩也被认为是在岛弧（江南岛弧）环境下形成的［27］。岛弧模型被提出来之后，不少学者对扬子板块周边的岩浆岩做了更细致的地球化学方面的分析对其进行佐证。如Zhao等人［28］对扬子板块西部的Dadukou，Tongde等基性岩体和Datian等埃达克岩做了锆石Lu－Hf同位素分析，基性岩中的锆石的εHf（t）值为1．86～11．63，平均值为4．78±0．42～7．60±1．1，单阶段模式年龄为0．86～1．28Ga；埃达克岩的εHf（t）值为2．26～11．68，单阶段模式年龄为0．86～1．24Ga。这些数据进一步证明了本区的基性岩浆来自于亏损地幔，埃达克岩是俯冲板块部分熔融的产物。岛弧岩浆岩相似的地球化学特征、相对较高的143Nd／144Nd比例、锆石中较高的εHf（t）和相对较年轻的Hf单阶段模式年龄表明，此区地壳的生长和大洋板块俯冲有关。Zhou等人［29］对Xuelongbao埃达克岩体进行研究，也得出相似的结论。

2．3板内裂谷成因有些学者通过对扬子板块周边的火成岩做地球化学和年代学的研究，认为这些火成岩即不是由地幔柱引起，也不是由俯冲板块引起，而是在内陆裂谷的环境下形成．如Zhang等人［30］对扬子板块新元古代Xiaofeng侵入岩（由岩脉和花岗岩体组成）的年代学和地球化学做了系统的研究，锆石U－Pb年龄表明岩脉和花岗岩体几乎同时形成于800±3Ma，它们具有相同的REE和微量元素分配模式。岩脉的全岩εNd（t）值为－9．9～－6．4，锆石的εHf（t）值大约为－12．9～－9．0；花岗岩体的全岩εNd（t）值为－10．6～－9．2，锆石的εHf（t）值大约为－10．5～－8．3。不仅如此，它们的锆石Hf模式年龄彼此相似，为2．8～3．2Ga。结果表明火成岩是由中太古代岩石圈的重新活动形成的，两者只是主量元素的组成有些区别。锆石的δ18O值为5．4‰～6．8‰，为典型的I型花岗岩。新元古代岩浆活动的Xiaofeng侵入岩未见有新生地壳形成，这表明它们的来源与地幔柱和俯冲作用无关，而新元古代太古宙岩石圈深熔作用很有可能与古元古代洋陆碰撞后期阶段形成的裂谷有关。Zheng等人［31］对江南造山带东部的火成岩进行研究也得出相似的结论。

3华南板块前寒武纪的成矿事件

相对于显生宙，华南板块在前寒武纪的成矿事件要逊色许多。根据多年的研究和勘探成果表明华南板块前寒武纪形成的矿床在华南板块成矿史上占有重要的地位［6～8，32～33］。华南板块前寒武纪形成的矿床与火成岩有密切的关系，主要围绕扬子板块周边分布，与岩浆岩分布范围一致。其主要发育于扬子板块西缘的康滇地轴、扬子板块东南缘的桂北九万大山－元宝山地区及扬子板块东缘的钦－杭带三个区域。

3．1康滇地轴成矿带康滇地轴产有大量的铜、铁、金和铀矿床。根据近年来大量的有关康滇地轴前寒武纪矿床的研究文献可以发现［34～35］，这些矿床的成矿时代都集中在700～900Ma，而该时期刚好处于中国地质史上的重要时期—晋宁造山运动，该时期的大地构造运动特征和时代完全可以与新元古代时期重要的板块构造事件—罗迪尼亚超大陆事件进行对比［8］。康滇地区也发育有大量含有钨、锡矿化的花岗岩，而且这些花岗岩的形成时代大多集中在800～1000Ma之间。根据岩石形成的时代及钨、锡的地球化学特征分析，认为该花岗岩的形成与板块碰撞或陆内俯冲作用有关。

3．2九万大山－元宝地区成矿带桂北九万大山－元宝地区矿床种类繁多，主要有Cu、Ni、Co、PGE、Sn、Pb、Zn、Sb等，按形成时代和成因可分为两大成矿系列［37，38］。其一是与中元古代晚期－新元古代早期铁镁质－超镁铁质侵入岩有关的Cu、Ni、Co、PGE矿床成矿系列，其二是与新元古代中晚期黑云母花岗岩有关的Sn、Cu、Pb、Zn、Sb、W、Au、U等多金属矿床成矿系列［32］。九万大山－元宝地区在四堡期、雪峰期发生激烈的岩浆活动，先后有多次火山喷发和岩浆侵入活动，形成了广泛分布的铁镁质火山岩、铁镁质－超铁镁质侵入岩及中酸性岩体。铁镁质－超铁镁质岩体就地熔离作用形成铜镍硫化物矿床，并形成部分贯入型和后期热液充填交代型的脉状铜镍矿体。新元古代形成的黑云母花岗岩对成矿的贡献有两重意义：其一，由地壳重熔生成的花岗岩经过充分的分异作用，导致原分散在地层和火山岩中的锡多金属矿质与挥发分一起首先聚集在其岩隆部位，继而成矿。其二，黑云母花岗岩作为一个巨大的热能机，加热其周围的地下水而形成对流循环系统，热水在循环过程中从周围岩石中汲取部分贱金属矿质，逐渐演变为含矿热卤水，这些热卤水运移至上部裂隙中卸载成矿［6］。

3．3钦－杭成矿带沿杭州至萍乡一带的中晚元古代地层发现和探明有西裘、铁砂街和罗成三个铜锌矿床。它们都是新元古代的产物，为海底喷流沉积型铜多金属矿床［7］。其围岩都是双峰式火山岩组合，指示出弧后裂谷环境，与日本黑矿、白银厂铜多金属矿具有类似的成矿环境。但是，三个矿床的主成矿元素均为铜和锌，表明成矿物质主要来自洋壳，地壳物质混染较少，很可能是一种弧前沉积盆地。由于成矿后经历过强构造事件，矿体与围岩同步褶皱，矿体与矿化有关岩石均遭受明显的变质作用［7］。

4结论

（1）扬子板块和华夏褶皱系在四堡期碰撞形成华南板块，形成一系列碰撞造山运动的地质特征，但其具体碰撞时间仍不清楚。（2）华南板块新元古代的岩浆活动主要有三种构造模式：地幔柱成因、俯冲成因及裂谷成因。（3）华南板块前寒武纪发生了重要的成矿事件，且与同时期的岩浆岩有密切关系，围绕扬子板块形成三个主要成矿带：康滇地轴成矿带、九万大山－元宝地区成矿带、钦－杭成矿带。

作者：米海龙李传华苏夏征单位：武鸣澳通矿业有限公司广西有色金属集团资源勘查有限公司中国有色桂林矿产地质研究院有限公司