庐—枞火山岩盆地深部构造作用与成矿

【摘要】：长江中下游地区庐江-枞阳(以下简列为庐-枞)陆相火山岩盆地形成于中生代晚期,是长江中下游多金属成矿带中著名的铁、铜矿集区之一。通过庐-枞矿集区典型矿床的成矿规律,野外构造变形形迹的几何学、运动学、动力学特征的系统测量及中生代古应力场的反演,结合穿越庐-枞矿集区的高分辨率反射地震剖面、大地电磁测深剖面、重磁异常剖面和地质剖面的综合解释,特别是深部主要构造界面特征的研究,建立了庐-枞矿集区深部构造作用与浅表成矿响应的过程。 庐-枞盆地中生代可识别出的构造变形及古应力场恢复,该区主要经历了两次构造运动和三期构造变形,即:(1)中三叠世-中侏罗世(240-180Ma)近南北向挤压,为印支运动的产物,它是华北板块与扬子板块碰撞后的大别山前陆缩短带变形应力场:(2)晚侏罗世-早白垩世早期(170-140Ma)北西-南东向挤压,是燕山运动主幕陆内多向挤压造山阶段的构造反映,后期由于郯-庐断裂左行走滑导致逆时针旋转改造了印支期的构造形迹方向;(3)早白垩世中期(140-110Ma)北北西-南南东向拉伸,为燕山陆内造山的后效大陆伸展期,庐-枞地区内多旋回的火山喷发和多期次的岩浆侵入活动从深部带来了巨量的成矿物质,形成了庐-枞铁、铜矿集区。区域上及庐-枞盆地内年代学统计说明,该矿集区形成时代为135-130Ma;铁矿成矿层位主要在龙门院组、砖桥组、双庙组,浮山组成矿信息微弱。 区内反射地震特征、电性差异及重、磁异常剖面综合解释表明:(1)庐—枞火山岩盆地深部MOHO面深度范围在9.6～11sTWT,深度约33—30km,相差3km以上,由大别造山带至沿江构造带MOHO面逐渐变浅,成小角度北西倾,在郯庐断裂带和罗河断裂两处有错断。反射地震剖面显示郯庐断裂带的宽度8～10km,深部产状陡立,断面边界北西倾;火山岩盆地西北缘的罗河断裂,深部南东倾,切穿MOHO,控制早白垩世火山岩分布产出,浅部北西倾,为后期的正断层,控制上白垩统红层界线;(2)郯庐断裂、罗河断裂等NNE-NE断裂系统是庐—枞盆地的控制构造;盆地北缘的庐江—黄姑闸断裂,可能是盆地北缘铁矿、铅锌矿的主控矿断裂;火山岩盆地之下,上地壳发育多组弧形强反射,推测可能为岩瘤,说明火山岩盆地之下假设的约800km~2侵入岩体是存在的;火山岩盆地深部3～4.2sTWT存在构造分界面,可能是浅部盖层和基底之间的滑脱面,该结构面在MT电性剖面中为低阻带,与地震剖面中反射波谱特征相互印证;5～7sTWT弧形强反射界面,深度15～20km,可能是中、上地壳的分界,或深部岩浆房顶面或底等。(3)庐—枞火山岩只分布在罗河断裂以东呈“耳状”,反射地震剖面、重磁异常和MT测深剖面上均能明显反映火山岩与其它沉积地层之间界线,其中火山岩的厚度约2～3km;而罗河断裂西侧红盆之下不存在另一半“耳”状的火山岩盆地。(4)反射地震剖面显示向南东倾斜的罗河断裂在深部切穿了MOHO,错断约3km,东侧抬升,沿断裂两侧中下地壳间的强反射被切断呈不连续弧形产出,表明罗河断裂是庐—枞火山岩盆地深部地幔流体运移及岩浆上涌的通道,庐—枞火山岩龙门院旋回、砖桥旋回和双庙旋回的喷发以裂隙式为主,向东不对称喷发,而浮山旋回以中心式喷发为主。 庐—枞矿集区形成于晚侏罗世东亚汇聚的构造背景,170-140Ma前后太平洋板块斜向俯冲到欧亚板块之下,地壳增厚,中国东部高原形成,并导致NNE向郯-庐断裂带左行走滑及罗河断裂形成,出现造山型埃达克岩系;140Ma前后中国东部由挤压转为伸展,岩石圈拆沉减薄,郯庐断裂带沟通了地壳和地幔通道,减压作用降低了地幔岩石的熔点,富集地幔部分熔融,沿罗河断裂上涌在中下地壳界面形成岩浆房,幔源岩浆与地壳岩石发生作用,形成埃达克质-碱质岩浆并喷发、侵入,从深部带来巨量的成矿物质,浅表富集后形成庐-枞铁、硫、铜矿集区(135-130Ma)。 对应早白垩纪中期NNW-SSE伸展应力场,NE向罗河断裂及其次级断裂和火山活动裂隙系统,直接控制了火山岩盆地西缘罗河铁矿、大包庄铁矿、泥河铁矿、杨山铁矿以及盆地内部的钟山、小岭硫铁矿等。盆地北部和东部的火山岩和侏罗系砂岩之间的不整合面也是良好的成矿赋存空间,盆地北缘龙桥铁矿、马鞭山铁矿和岳山铅锌矿处于不整合接触面和断裂交汇部位上。