
滇東南晚古生代 中生代沉積盆地內
等時性地層界面及其與金礦成礦關系
李志偉1,田敏2,劉和林3,錢祥貴1
收稿日期:2000-10-30 基金項目:云南省省院省校科技合作項目(YK98008-1).
作者簡介:李志偉(1963~),男,博士,地質高級工程師,從事礦產地質、構造地質學研究.(1 云南省地質科學研究所,云南 昆明650011;2 云南大學地球科學系,
云南 昆明650031;3 云南省地勘局第二地質大隊,云南 文山653000)
摘 要:等時性地層界面是沉積盆地成長過程中的主要記錄之一。在滇東南晚古生代 中
生代沉積盆地內,根據其成因不同可劃分為:侵蝕不整合面、無沉積間斷面、火山活動標記面
和巖性巖相轉換面等四種??辈榧把芯砍晒砻鳎谏鲜鏊姆N界面及其附近大多有金的異常層
或金的工業礦體存在,尤以侵蝕不整合面及其附近金礦化強度最大。它們的耦合出現決不是偶
然的巧合,而是有著內在的聯系,是本區金礦成礦規律時控性的一種宏觀表現。
關鍵詞:滇東南;晚古生代 中生代;沉積盆地;等時性地層界面;金礦
中圖分類號:P618 51 文獻標識碼:A 文章編號:1004 1885(2001)02 0176 10
滇東南晚古生代 中生代沉積盆地,位于揚子構造域與濱太平洋構造域復合交接帶的西部,是在揚子地臺西南大陸邊緣和華南加里東褶皺基底上,通過復雜的地球動力學過程逐步發展、演變及消亡的(羅祖虞,1994;章正軍,1996;李志偉,2000) 1~3!。近十余年來,由于其特殊的構造位置及其隨著此區與黔西南、桂西北毗鄰區共同構成的?三角#區域?微細浸染型金礦#的不斷發現和開發,給開展此區地質領域相關課題研究,揭示金礦成礦控制因素提供了新的機遇條件。目前,有關層序地層方面研究的報導較多 4~6!,但等時性地層界面與本區Au,Sb (Pb,Zn,Mn)等礦產的關系卻極少涉及。本文在區域地質觀察及典型金礦床解剖基礎上,通過該沉積盆地地層重要構件之一的等時性地層界面類型及其特征綜合分析,進而探討其與本區金(銻)礦成礦的關系。
1 等時性地層界面類型及其特征
宏觀沉積學研究表明 7!
,沉積盆地充填物的?同期異相#特征不會掩蓋由構造活動、海平面升降、火山活動及氣候突變等重大地質事件所產生的等時性界面。相反,同期異相的變化規律及成因地層單位的配置關系,可以幫助我
們去尋找和鑒別各類等時性地層界面。根據地質調查研究,滇東南晚古生代 中生代沉積盆地內,由重大地質事件所鑄造的等時性地層界面,按界面組構特征、延展范圍、侵蝕程度及間斷時限和其成因不同可劃分為:侵蝕不整合界面、無沉積的間斷面(或大面積侵蝕或沖刷不整合面)、火山活動標記面、巖性巖相轉換界面等四種主要類型。
2001年第20卷 第2期176~185頁云南地質C N53-1041/P ISSN1004-1885
1 1 侵蝕不整合界面
據地質事件的性質,該類等時性地層界面可細分為構造侵蝕不整合面、非構造侵蝕不整合面兩種類型(Shanmuga m,1998) 8!。前者是由區域構造運動事件導致的剝蝕效應界面,以往也稱古構造運動面。這種構造侵蝕不整合面不僅在同一沉積盆地內等時并普遍存在,且在相同應力場作用下的同期盆地中也普遍發育,具有極好的可比性。后者為海平面相對下降作用過程所產生的剝蝕效應面。在滇東南晚古生代 中生代沉積盆地內的地層系統中,上述兩類等時性地層界面均有發育。前者如志留紀末發生的廣西運動,產生的下泥盆統與下伏中下奧陶統或上寒武統之間的角度不整合面;后者如石炭系與上泥盆統之間的侵蝕不整合面(或假整合面),以及下三疊統與下伏二疊系之間的侵蝕不整合面等。
構造侵蝕不整合面,主要標志特征是:
(1)界面上覆、下伏地層之間表現為明顯或弱角度不整合接觸,下伏地層遭受不均衡剝蝕,剝蝕量大于100m,它相當于?類層序界面。如廣南老寨灣金礦區,上覆下泥盆統坡松沖組(D 1ps )與下伏下奧陶統閃片山組(O 1s )呈角度不整合接觸,其間被剝蝕地層(奧陶紀木同組、冷水溝組和老寨組)厚度累計大于1263m 。革擋金礦區,上覆下泥盆統翠峰山組(D 1c )或坡腳組(D 1p )與下伏上寒武統唐家壩組(%3t )之間也表現為角度不整合接觸,其間被剝蝕地層厚度累計在2156m 以上。從年代地層考慮,上述界面侵蝕間斷時間在100Ma 左右。
(2)在不整合界面上存在古風化殼(如屏邊-馬關古陸北緣,石炭系巖關階與大塘階之間的不整合面上,發育了厚度不等的鋁鐵質風化粘土巖),上覆地層有底礫巖和上超現象,以及界面之下巖層具明顯的淺層后生作用產物,如馬關涼水井礦區、廣南達蓮塘剖面上的古喀斯特、古溶蝕等(圖1):
在涼水井礦區的古喀斯特、古溶蝕裂隙內還充填有鋅礦。
圖1 廣南達蓮塘泥盆系與寒武系界線關系(據覃建雄等,2000)
Fig 1 Boundary relationship between Devonian and C ambrian
at Daliantang,Guangnan
&風化殘積物?溶蝕孔縫充填(晶粒白云巖)粉砂質頁巖
?SB 1 等時性界面(?型界面)+LST 低水位域體系(3)志留紀末發生的
廣西運動,產生的構造侵
蝕不整合面上,鐵泥質紅
色古風化殼缺乏,灰色風
化殼相對發育是其特點。
上述特征在地震反射剖面
上常常有明顯的響應,表
現為與下伏層序的內反射
層為構造剝蝕關系的連續
反射界面,上覆層序的內反射層上超在界面之上。此外,本區同沉積構造活動強烈,在中三疊世的沉積盆地中,還可見到前期
同沉積構造消失在印支期構造運動面之上的削頂現象,出現上斷下不斷的?犁#形或禿頂背斜。根據構造運動的方式或構造變形特征的不同特點,本區由廣西運動產生的下泥盆統與中1772期李志偉等:滇東南晚古生代 中生代沉積盆地內等時性地層界面及其與金礦成礦關系
178云 南 地 質20卷
上奧陶統或上寒武統之間的不整合界面,作為揚子塊體與華南塊體碰撞、焊接事件的主要記錄,反映了加里東旋回和海西旋回在盆地性質、構造屬性、動力機制等方面存在著的質的差別,同時也體現了加里東和海西兩個盆地域9!之間的動力學轉換事件。上二疊統玄武巖組(P2 )與下二疊統茅口組(P1m)之間的侵蝕不整合界面,所表現的下伏地層(P1m)的被剝蝕、古風化殼的存在,可能與熱地幔柱的孕育、形成(Chung and Jahn,1995;Chung e t al.1998)10,11!及導致的陸內地殼淺部成拉張應力場、另方
面因熱作用使地面差異上隆的產生有關;同時,也可能受此時期越南北部洋盆的擴張影響。下三疊統與上二疊統玄武巖組(P2 )之間的不整合界面,具有以基性或超基性火山噴發巖為特征的拉張性構造侵蝕不整合的特征;從現存狀況看,此類構造侵蝕不整合面都不連續,常被拉張性斷裂所錯動,呈階梯狀分布。巖石圈的伸展作用或地幔上隆過程,是產生這類古構造運動面的主要原因。這一認識與一些研究者所得結論(此區P2時期為陸間裂陷,T1時期轉化為大洋裂陷)1!是一致的。而上三疊統與中三疊統之間的不整合界面的形成,標志著滇東南晚古生代 中生代沉積盆地的封閉消亡及其盆 陸轉換事件。
1 2 無沉積的間斷面(或大面積侵蝕或沖刷不整合面)
這類間斷面成因類型,相當于Van Wa goner等(1990)的層序,型界面。其發育通常出現在構造升隆侵蝕不整合面形成的盆地演化階段,于兩種盆地構造背景下12!形成。界面上、下的盆地性質、沉積格局和層序展布無重大變化,但在不同沉積盆地背景下,其表現特征不完全一致。盆緣地帶或沉積高地(孤臺)表現為陸上沉積間斷,存在明顯的大面積侵蝕和沖刷現象,具有頂削的地震剖面特征。臺盆背景為無沉積到連續沉積面,地震剖面上出現上超 平行整一。該盆地內的P1與C3之間、T1與P2之間的平行不整合屬于此類型界面。它代表新老盆地之間的轉換事件。
與侵蝕不整合面比較,無沉積間斷面的主要表現是,下伏層序的內反射層與其為頂超或整一關系,而不是削蝕關系;界面的古剝蝕效應及下伏地層遭受的風化淋濾標志不明顯。若無沉積間斷面形成之后又被構造運動事件或海平面相對下降事件疊加,就會出現相應的侵蝕不整合面。
1 3 火山活動標記面
以出現火山凝灰巖及火山成因的界面粘土層為主要特征。粘土層中除有常見的晶屑、玻屑的殘余外,尚有特殊的巖石化學特征和成因礦物組合。這種界面粘土層的橫向穩定性好,又有特殊的物性,在地震剖面上有較好的響應。如二疊紀晚期在丘北溫瀏 廣南者太、底圩一帶廣泛分布的凝灰巖、玄武質晶屑巖屑凝灰巖層等。
1 4 巖性巖相轉換界面
巖性巖相轉換界面是指由海進作用過程所產生,并分割不同沉積幕的地層界面。它主要出現在盆地和臺地背景中的剖面上,界面之上為廣泛海水侵入而產生的深水沉積物,之下為先期沉積體系的進積型生長層序。由于在先期沉積體系進積的末期,常常會出現構造相對穩定和沉積體系的廢棄過程,因此,巖性巖相轉換面有時在地震剖面上也有響應,但界面上、下地層為整一關系。就全盆地而言,水侵、水退效應在盆地中心和盆地邊緣帶有時間差,時常出現相遷移過程。這類界面的等時意義相對較差,嚴格來講,它屬于準等時性地層界面。
2 等時性地層界面與金礦成礦的關系
等時性地層界面對沉積礦產形成的影響或控制作用已引起人們的關注 13,14!。滇東南晚古生代 中生代
沉積盆地內,不同成因的等時性地層界面及其附近與金(銻、鋅、錫)礦成礦的關系較為復雜、多樣,但主要表現有二點:一是產生等時性地層界面的各類地質事件是控制盆地階段性演化進程的主導因素,從而也對Au (Sb,Zn,Pb,Sn 等)的初始富集起宏觀調控作用。二是地層界面除自身是組成盆地成因地層格架的重要構件之一外,這些界面層系往往于盆地熱體制轉化時段形成,是一個物理化學梯度帶,具有較強的富集金的初始能力,演化進程中易發展成為金的胚胎礦源層的有機組成部分;在后期構造變動背景中,初始富集界面層系內的金質易被再次活化、轉移,并在適宜的物理、化學條件下,形成新的時 空構型的工業礦體。下面主要討論構造侵蝕不整合面、巖性巖相轉換面與金礦成礦的關系2 1 構造侵蝕不整合界面對金礦成礦的影響或控制作用
具有一定規模的含金層或礦源層的形成,先決條件是必須有充足而穩定的物源供應和適宜于有用組份聚集的沉積環境(古地理條件),而區域性不整合(或沉積間斷面)的存在,則說明該區曾經歷過地殼平衡的破壞 平衡的再建轉化過程,經歷過基底巖石的相對抬升 風化 剝蝕 再沉積的物質循環。巖石較長時期的裸露和持續的物化作用,導致?風化殼#的產生及其風化殼的?灰壤化#作用,或者?紅壤化#作用(K N 盧卡舍夫,1960)。由于土壤中含有較多的粘土、有機質和鐵、錳氫氧化物和膠質磷酸鹽等,具有很強的金屬吸附作用,能使被吸附的金屬固結于土壤中而不被流失,當下一次海侵發生時,金屬就和碎屑物質一起沉積下來,成為較之一般海水化學沉積物有更高的金背景的初始富集體(層)。這種?預富集作用#是滇東南地區金礦床成礦普遍經歷的較早期過程。
據滇東南地區地層系統區域地球化學研究資料&,該區存在多個金的高背景層位:下泥盆統為3 15?10
-9;泥盆 石炭系為3 14?10-9、石炭系2 62?10-9、石炭 二疊系為2 34?10-9、二疊系為2 41?10-9、下三疊統為2 29?10-9。其中,已知有工業金礦床賦存的層位,如下泥盆統坡腳組、上二疊統板革組或長興組、下三疊統洗馬塘組等。一是金在地層中的變異系數大,活化、遷移明顯;二是這些層位在區域地層柱中的時序產出,都是緊隨一次構造運動之后,所鑄造的不整合面或侵蝕間斷面而形成。按層控觀點,這些層位中發生金成礦作用時難免不分享高背景地層中的金質來源。
從空間關系看,不整合界面古巖溶的溶溝或溶槽內,尤其是現代風化殼上產有部分金礦(化)體,如富源勝景關、東鋪、擋風地、迤腦黑、大迤黑、丘北黃泥哨等金礦床(圖2,圖3),礦體形態和厚度與巖溶地貌關系密切,這是金礦形成受不整合界面直接影響或控制的證據。如果再從本區一些工業金礦的產出狀況論,如廣南老寨灣、丘北茶花寨、硯山垮溪、富寧革檔金礦等,雖然礦體多表征為受層間斷裂、穿層斷裂所控制,但以發育于不整合面上,代表古風化殼的下伏基底白云巖、灰巖,向上覆碳質細碎屑巖轉化部位,或上覆細碎屑巖系下部的(層間)斷裂控礦性明顯,成礦機率大(圖4):地層中的其它時 空區段(層間)斷裂同樣也有發育,然含礦、成礦性卻較之前者遜色,或根本不含礦。這一表象特
1792期李志偉等:滇東南晚古生代 中生代沉積盆地內等時性地層界面及其與金礦成礦關系 &滇黔桂重點片綜合解釋組,滇黔桂重點片綜合解釋成果報告(1.100萬),1995。
圖2 富源縣東鋪金礦2線剖面圖(據羅君烈,1995)
Fig 2 Section of Line 2in Dongpu Au Deposit,Fuyuan
1上二疊統峨眉山組玄武巖,2下二疊統茅口組灰巖,3斷層,4
金礦體。
圖3 丘北黃泥哨巖溶漏斗堆積型金礦剖面圖
Fig 3 Section of Huangnishao Karst Au Deposit,Quibei
&中三疊統個舊組灰巖、白云巖?現代風化紅土,含Au 1-4g/t
征,一方面旁證有金的初始富集作用存在,且這種金的初始富集作用是在一次新的海侵旋回的初期階段和由海侵轉向海退時所發生;若在此過程中伴隨有火山噴發(如東吳運動后沉積的上二疊統?大廠層組#)時(如廣南堂上金礦區),則沉積盆地內海水溫度的升高,海底沉積物腐蝕和分解能力的增強,勢必使海解作用將會進行得更為完全和充分,從而也有利于金質的溶解、遷移。另一方面,說明金礦源層與后期(層間)斷裂變形作用,在空間意義上?復合#形成的工業金礦(化)體(層),存在于?某些特定時間內#,不整合面對金礦成礦的貢獻實質上主要起一種奠基作用。
此外,進一步研究還表明,金礦初始富集度,在一定程度上,還與不整合面或侵蝕間斷面,間斷時間及其不整合面之上的細碎屑巖沉積時間,有較為明顯的依存關系,即間斷時間180云 南 地 質20卷