燕山早—中期断裂火山构造演化及其对岩石建造和铀矿化的控制作用

如题所述

本区进入中生代火山盆地盖层演化期后,开始了一个崭新的地质发展阶段。由于库拉板块向欧亚大陆板块的强烈俯冲消减作用,使得本区随中国东部广大地区一道,卷入了环太平洋构造域的统一演化系统之中。本区由以南北分异演化为主转向南北统一演化、EW分异日趋增强的新阶段,主构造线由以EW向为主,逐渐转向以NE和NNE向为主,这是由于区域构造应力场发生了根本变化所决定的。只是在这个阶段的初期,以EW向为主构造线的基底构造系统尚显示出较强的控制作用。由于新的主导构造系统的强烈改造力,加上它所派生的火山构造系统,在基底构造系统的制约和干扰下,导致形成本区以平行四边形为基本框架的复杂的构造格局。印支运动结束了中国南海北陆的演化历史,并造成中朝地台东隆西坳的面貌。燕山早—中期,中国东部伴随着大型NNE向隆起带和坳陷带的形成,强烈的多旋回的断裂-火山活动和侵入活动导致形成中国东部三条巨型NNE向火山岩带。本区就是处在第三条隆起火山岩带北段,即大兴安岭火山岩带与天山—阴山EW向构造带的交切复合部位。该期火山活动是在库拉板块向欧亚大陆板块逐渐增强的俯冲消减作用的影响下,在总体NWW和SEE向逐渐增强的挤压区域构造应力场作用下,由本区南侧地壳相对较薄的幔隆区,受基底EW向深断裂带控制为主,以基性、中基性火山活动为主,逐渐转向研究区,即中朝地台北缘内蒙古地轴区地壳相对较厚的幔坳区,受盖层期新生NE和NNE向断裂带控制为主,以大规模强烈的壳源重熔型酸性火山活动为主的火山活动时空演化和岩浆演化的总规律的控制下进行的。也就是说,从J1-2开始到J3,随着时间的发展,火山活动强度逐步加强,火山活动中心由南向北有规律地迁移,火山岩浆成分由中基性—中性—中性亚碱性—酸性有规律地演化,最后,于J3末期,在大规模酸性火山岩浆喷出之后,广泛发生补偿性火山塌陷,形成广泛分布的火山塌陷、火山断陷和火山沉陷盆地,在J3z3最末期的碎斑流纹岩溢流的同时或稍晚,伴随着普遍的酸性次火山岩的侵入、侵出活动及其顶部的隐爆,从而形成了一个完整的火山喷发巨旋回,其中,包含了若干个火山喷发旋回、亚旋回和韵律。结果导致形成了一套岩性复杂,内部结构面十分发育的巨厚的陆相火山杂岩系。应当特别强调指出的是,随着时间的发展,岩浆分异十分明显,岩浆的酸度在不断增高,岩石中的铀含量也逐步增量,到该期火山活动最晚期的产物,上侏罗统张家口组三段的酸性火山岩及次火山岩的铀含量达到最高值,这是本区发生的铀的第三次大规模的预富集作用。根据岩石同位素组成测定和岩石原始铀含量恢复计算结果,J3z3酸性火山岩的原始铀含量可高达(9.38—38.6)×10-6,计算的供铀能力为65.8%—77.9%,该期的酸性次火山岩的原始铀含量可高达(20.55—93.42)×10-6,其供铀能力为43.6%—85.9%,充分表明它们是本区火山盆地盖层中的重要铀源层体,为形成火山盆地铀矿床,提供了有利的含矿建造条件和十分有利的铀源条件。

从上述燕山早—中期构造—岩浆活动演化的总体规律可以看出,早—中侏罗世中基性断裂-火山活动只在研究区南侧,崇礼—赤城EW向深断裂带以南的燕辽沉降带中发育,从而形成规模不大的、EW向的J1-2的中基性火山岩夹暗色含煤碎屑岩建造为盖层的、南掀北陷单断式箕状盆地。而在崇礼—赤城EW向深断裂带以北的广大研究区内,则形成六个大型的,以巨厚的上侏罗统张家口组和白旗组中酸性火山杂岩系为盖层的火山盆地,这些盆地均以缺失J1-2地层和发育厚度达数千米的上侏罗统中酸性火山岩盖层为特征。火山活动的强度中心总体上仍具有由南东向北西迁移的趋势(图4—2)并具有南掀北陷的掀斜特征。盆地多以区域性深断裂带为其边界,故具有各种不同的多边形几何形态,垂向上连同后期叠置其上的白垩—第三纪裂陷构造层一起,多具有三层结构。构成盆地边界的区域性深断裂带中,有盖层演化期发育起来的新生性的NE向构造系统的构造成分,如NEE、NNE和与之配套的NW向的断裂,也有在盖层演化期原基底的EW向和SN向构造系统重新继承性复活的构造成分,如EW向和SN向的断裂带。但不论前者或后者,它们均具有长期发育,多期活动,既控制火山活动和火山岩展布,又控盆,而且常常在后期还具有控制火山岩浆期后火山热水活动和蚀变成矿作用的特点。我们根据遥感卫片线性和环形构造形迹解译资料,参照重力和航磁等方面的特征(图4—3和4—4)以及断裂控制火山岩浆活动的特征,可将区内的断裂构造划分为四类不同切割深度的断裂,即:①不控制岩浆活动的盖层断裂;②控制酸性岩浆活动,切花岗岩壳的基底断裂;③控制中性岩浆活动,切下地壳的地壳断裂;④控制基性和超基性岩浆活动,切上地幔的岩石圈断裂。那么,上述控制火山盆地边界的区域性深断裂均属第二、三、四类断裂,如明显属于第四类的有崇礼一赤城EW向深断裂带、哈叭嘎—正蓝旗EW向深断裂带、哈叭嘎—赤城SN向区域性深断裂带和张北NE向深断裂带。其它控制盆地边界的断裂带,则属于二、三类。区内的沽源火山盆地就是以崇礼—赤城EW向深断裂带、哈叭嘎—赤城SN向深断裂带和张北NE向深断裂带为盆地边界而成的直角三角形的盆地。宝昌火山盆地是以哈叭嘎—赤城SN向深断裂带、哈叭嘎—正蓝旗EW向深断裂带、张北NE向深断裂带和哈叭嘎NE向深断裂带为盆地边界而成的多边形盆地。白旗和北围子两个火山盆地是以哈叭嘎—正蓝旗EW向深断裂带和NE、NW向断裂带为边界而成的多边形盆地。这六个大型火山盆地中,沽源和大滩火山盆地具有明显的掀斜单断箕状火山断陷盆地的特征,南东侧掀抬,北西侧断陷,盖层火山岩依时代变新而逐渐由SE向NW方向迁移。而白旗、北围子和多伦火山盆地,虽以区域性深断裂带为盆地边界而组成多边形形态,但它们的形成是围绕着一个总的火山喷发中心发生塌陷而发育的,因此,具有火山塌陷盆地的特征。宝昌盆地并非围绕一个总的火山中心而发生塌陷所形成的,而是围绕多个火山喷发中心发生塌陷,而总体则以区域深断裂带为边界断陷而成的火山盆地,故宝昌盆地作为一个总体仍应属火山断陷盆地之列。在上述六个大型火山盆地中,有时还发育规模较小的次级火山盆地,如在沽源火山盆地北部的受长期发育、多期活动的控岩、控盆和控矿的盆缘断裂F45NEE向深断裂控制的蔡家营—大官厂次级火山断陷盆地,以及在宝昌火山盆地东部的石硼沟火山塌陷盆地,就是典型的代表,它们往往是控制铀矿带铀矿田的重要构造单元,蔡家营—大官厂NEE向次级火山断陷盆地夹持在F45和F46两条NEE向断裂带之间,是一个在南掀抬、北断陷的单断箕状火山断陷盆地基础上发育起来的不对称的双断式地堑式火山断陷盆地,其起主控作用的北缘深断裂F45就控制了区内最有成矿远景的铀—多金属成矿带,在这条成矿带上,目前已找到蔡家营巨型多金属矿床、460大型铀钼矿床、534钼铀型矿床和若干矿点、矿化带和异常片。此外,还发育火山穹隆、火山口、火山颈、火山隐爆岩构造及次火山岩构造,还有放射状、环状构造等火山构造形迹。它们有时在与控矿断裂交切复合时,是控制矿床定位的重要条件,如460矿床就是控矿的F45和F3断裂构造与次流纹斑岩体及其顶部的隐爆岩复合部位所控制的矿床。综上所述,次级火山断陷或火山塌陷盆地,当它被长期发育,多期活动的控岩、控盆和控矿的区域性深断裂带所贯通时,则具备承压火山热水循环的有利的水动力条件,当其基底和盖层具有较好的铀源条件,又有贯通式深断裂使深部热流体源与盆地基底和盖层有利岩性构造圈闭和地球化学条件剧变梯度带地球化学障相沟通时,则是非常有利的成矿条件,往往是控制矿带或矿田的有利构造单元,其内部主干控矿断裂与次级断裂或其它火山构造成分交切复合形成的构造结,则是火山热水充填交代,导致蚀变和矿化的有利部位,往往是控制矿床定位的有利构造部位。火山盆地作为一种负向构造单元,又具有较好的保矿条件。晚侏罗世末,在广泛而强烈的酸性火山喷发之后,区内广泛形成火山盆地,并伴随着次火山岩的侵入,随后区内发生了广泛而强烈的断裂-火山热水活动,在有利的构造岩性组合部位,形成了本区第一次火山盆地铀-多金属矿化,这期矿化以碱交代型、钛铀型和斑岩型低品位浸染状铀矿化为特征。

图4—2 J3z2—J3z3时期断裂-喷发带分布图(据王赛威,1987,略加修改)

图4—3 沽源—多伦地区布伽重力异常图(据王赛威,1987,加以简化。单位:10-5m/s2

图4—4 沽源—多伦地区航磁△T平面图(据王赛威,1987,加以简化)

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