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1.李四光地球系统整体观的发展
2.太原那里有卖铝合金工字型线条的地方
3.铝土是矿产么
4.矽卡岩矿床及其有关岩浆岩的深部构造特征
5.08款GIANT ATX750和740 现在在太原的价格是多少?
李四光地球系统整体观的发展
( 一) 大陆运动起源的探索
李四光早年就学于英国伯明翰大学。1920 年回国担任北京大学地质系教授。1921 ~ 1925 年,对中国地质进行了广泛的研究,内容涉及区域地质、矿产地质、地层、古生物、冰川、地势、地震、火成岩等诸多方面。
在当时,关于大陆运动起源的问题,各个学派,甚至每个放眼世界的地质工作者,都提出了自己的看法:
传统学派,主张地球在她长期存在的过程中。由于逐渐失热或其他原因而收缩; 以致海洋部分,特别是太平洋部分,显著地发生了沉降; 而在大陆部分,总的趋向,也是朝着地心下降,但在局部地区,也可能发生相对的上升下降运动; 因之发生了褶皱现象和各种断裂现象。这一派的看法,是以垂直运动为主的,局部的水平运动,是由于垂直运动而引起的次生运动。
另一学派,是主张以水平运动为主的。他们在认识了均衡现象的基础上,认为主要由硅铝层构成的大陆,是浮在由硅镁层构成的基底上面,并且认为大陆能够在它的基底上面和由硅镁层构成的海底上面,发生水平滑动; 还认为大陆的各部分也能够发生大规模的相对水平位移。
人们最注意的一派,是以魏格纳大陆起源说为代表; 实际上,在魏格纳以前,早已有人提出大陆漂移说。不过,魏格纳的提法,比较全面,也比较系统,并且提出了比较多的证据来支持他的说法。其中显得比较突出的证据是: ①在某些地质时代,地球表面上古气候带的巨大变化; ②大西洋东西海岸线形状的相符性; ③南北美大陆和欧非大陆上,特别是南美大陆和非洲大陆上,某些古生物群的密切联系; ④南美洲和南非洲某些建造特点的相似性; ⑤晚古生代南半球大陆,包括印度半岛在内的 “冈瓦纳大陆”上冰川流动的方向,等等,都广泛地引起了人们的注意。
另一派,也和魏格纳大陆漂移说近似,其不同之点在于: 约里提出了关于硅铝层岩石放射性作用和大陆表面形状的关系问题。
还有一派,认为地球内部不断发生对流,轻的物质向上,较重的物质向下; 其结果,在某些地带把大陆拖开,使它们分裂,海洋从而侵入。在分裂的那一方面,大陆的海岸留下张裂的痕迹,例如,北美海岸以至内陆和西欧海岸以至内陆,就遗留着由于这种拖动而被拉断了的古生代山脉。在另一方面,大陆碰到了海底较重和较硬的硅镁层的抗抵,而发生了大规模的挤压现象。由于这种挤压,就形成了大型的地槽,以及由地槽转变过来的雄伟山脉。南北美洲大陆西岸的科迪勒拉地槽和安第斯、科迪勒拉等巨大山脉,就是这样形成的。这种看法的后一部分,即南北美大陆的东部和欧非大陆分裂; 南北美大陆的西部向太平洋方面推挤,和上述两派的看法,基本上是相同的。
各式各样的大陆漂移说曾轰动一时,但在所谓正统学派顽强抗拒下,逐渐搁浅了。
在各个学派纷争的影响下,李四光于 1926 年,发表了 《地球表面形象变迁之主因》一文。这篇文章,在批判了一些传统学派的同时,根据大陆上大规模运动的方向,推论了那些运动起源于地球自转速度的变化; 提出了 “大陆车阀”自动控制地球自转速度的作用。
这一套理论实际上是李四光从全球构造的特点出发,将地球作为一个整体,研究地壳运动问题的开始,也是地壳运动整体观的开端。但是,李四光并不满足于此,他自我认为: 这一观点不是没有一点实践基础的,但是这样立论,大体上说,也和其他各派的学说一样,在方法论上存在着很大的缺点,于是他进行了更为广阔的探索。
( 二) 全球运动与全球变化研究
从 1921 年开始,至 1937 年,李四光花费了很大的精力研究地层古生物和冰川。
这一阶段是从 1921 年研究中国北部石炭、二叠纪沉积物开始的。中国北部是一个丰富的产煤地区,那些主要的煤层与石炭、二叠纪的地层有密切的联系。这些石炭、二叠纪的地层,当时统称为太原系。紧接着它上面的山西系,其中一部分,后来称为 “石盒子系”,是与主要的含煤地层有关的。太原系,主要是由陆相地层构成的,其中夹有若干海相地层。
关于太原系的时代问题,有过长期争论。在太原系中,当时发现的化石并不多。后来,在许多地点出露的太原系海相地层中找到了丰富的微体古生物群,特别是 科; 在其中的陆相地层中,例如在 “唐山煤系”中,也找到一些植物化石。
到 1924 年,从莫斯科盆地中典型的中石炭统地块区,取得了大量的 科标本和若干腕足类标本。经过详细的比较和鉴定证明莫斯科系中的海相生物群和太原系下部海相地层中所含的生物群,有密切的联系。根据这一发现,我们就把太原系分为上下两段: 下段称为本溪系,系海陆交互地层; 上段仍称太原系。
在中国南部,晚古生代地层发育的情况,和北部很不相同。在南部,石炭纪和二叠纪的地层,海相占优势。这些海相地层的划分和年代的鉴定,也曾发生过相当激烈的争论。在那些石灰岩中所含的 科化石,对解决上述争论,起了重要的作用。因为我们在中国南部的所谓黄龙灰岩、壶天灰岩等厚度颇大、岩质颇纯的海相地层中,以及在中国南部的所谓船山灰岩、栖霞灰岩、马平灰岩等厚度相当大、分布相当广泛的海相地层中,均发现了大量的 科化石,这些化石的某些种属,与中国北部狭义太原系中所含的 科化石相同。这就证明了,中国南部这些占主要地位的晚石炭世和一部分石炭-二叠纪过渡的海相地层,与中国北部以陆相为主夹有若干海相地层的太原系,是同时代的产物。
那么,就产生了这样一个问题: 当时海侵海退的现象,为什么有这样南北的差异?
经过对地球上其他地区,当时海侵海退现象,作了初步比较,1928 年发表了 《古生代以后大陆上海水进退的规程》一文,对古生代以后大陆上海水进退规程的初步探索,得到了一种说: 大陆上海水的进退,不完全像有名的奥地利地质学家苏士所提的那样,即海面的运动,或升或降,是具有全球性的,而是可能还有由赤道向两极又反过来由两极向赤道的方向性的运动。这个说,又引起了一个问题,为什么海洋会发生这样具有方向性的运动? 当时初步设想,这可能是由于地球自转速度在漫长的地质时代中反复发生了时快时慢的变化。这种设想,有没有点正确性,当然还存在着很多问题,不过,它对地壳运动的起源,起了相当重要的启发作用。它的作用,在于提出了这样一个问题:即大陆运动,包括区域性的构造运动,是不是也会受到这种地球自转速度变化的影响呢? 如果是的,如果构成大陆的岩石,受到了长期地应力活动的作用,它具有一定刚性和塑性的话,那么,当大陆和海洋发生南北向的方向性运动以后,在大陆上,也应该留下相应的痕迹。
李四光对大陆运动、海洋运动的研究,以及对冰川的研究,实际上是他对地球岩石圈、水圈、气圈作为一个整体,进行全球运动与全球变化研究的开始。从而为地壳运动问题研究开创了一条新的道路,体现了李四光系统整体观的学术思想。
( 三) 构造体系与构造系统研究
地质科学中很早已孕育着系统观点的胚胎,如结晶系列、沉积系列、成矿系列等,其别应该提出的是李四光为此所作的贡献。李四光研究的领域十分广泛,除了构造地质的研究外,对中国地质、第四纪冰川等方面的研究均著称于世,有一些论文还广泛地涉及地球物理、地球化学、矿床地质、海洋、气候、天文和实验地质学。在他所研究的诸多领域中,集中反映他的学术思想是构造体系的研究。
对构造现象本质的探索,李四光是从认识一些个别的和特殊的现象开始的。起初,见到乌拉尔那样褶皱强烈的山脉,在东西两面的广大平原之间突起,好像一条长蛇,南北蜿蜒,这不能不说是欧亚大陆中一个突出的奇异现象。为什么有这样一条山脉?光说它是由一个南北向地槽在回返阶段中转变而成的,这只是把问题向后推了一步,并不能满意地回答,为什么在欧亚大陆之间,曾经存在着那样一个地槽。大家知道,乌拉尔主要是在晚古生代经过一次巨大的构造运动而形成的一条山脉,很难设想,它是孤立的。实际上,在它的东西两面的大平原———所谓俄罗斯地台和西伯利亚地台以南,还存在着相当复杂的一套弧形山脉: 西边从高加索以西,东边到阿尔泰山系,都是属于被这套弧形山脉所穿插的地带。当时知道,这些弧形山脉之中,有些是大致和乌拉尔同时产生的。虽然它们之间的距离相隔很远,走向也不同,但它们之间是不是有成生的联系呢? 这个具体问题的提出,实际上,是认识山字型构造的开端,也是认识构造体系的萌芽。光靠当时所掌握的事实,当然,还不能得出任何结论,在此谈这些经过,主要的目的,不在于这个设想正确不正确,而是想揭露当时如何冒着很大的危险,打开一条思路,到实践中去,认真地检验,这种构造型式或构造体系的概念,究竟行不行得通。
1928 年前后,在南京、镇江一带,初次发现了宁镇山脉这个大致东西向的弧形构造。它的弧顶位于镇江一带,向北凸出。在它的南面相当辽阔的平原中,出现一条茅山山脉。这条山脉的伸展方向,是大致南北的; 它和宁镇山脉一起形成了一个构造体系。这个构造体系的特点,基本上和乌拉尔出脉及其以南的复杂的弧形山系所形成的构造体系相符合,不过具体而言,方位相反罢了。到这时候,对山字型构造体系的认识就进了一步,但还不够落实还需要扩大范围,在野外进行大量的观测工作,看看是否在我国境内还存在这种类型的构造体系。当时为了方便工作,暂把这个构造体系的南北向的组成部分,称为山字型构造的脊柱,它前面的弧形构造带,称为前弧。
宁镇山脉-茅山这个山字型构造和横跨欧亚大陆的那个山字型构造; 不仅是规模相差很大,前弧凸出的方向相反,而且还有许多不同之点。这里就引起了一个问题,宁镇山脉-茅山山字型构造究竟是自成一个独特体系,还是另一个构造体系的组成部分? 只有通过更广泛的实践,才能解决这个问题 .
同年,在广西台地 ( 那时不叫地台) 东南西三面也发现了由复式褶皱构成的弧形山脉体系。它的弧项位于宾阳县城东南,东翼以镇龙山-瑶山大背斜为主体,经贵县、武宣、象县与修仁等县,再走荔浦、灌阳,抵达零陵与道县之间的紫荆山地块; 西翼以大明山背斜为主体,经上林、隆山、都安等县,继之循都阳山背斜,往西北进入贵州境内。当时设想,这可能是一个山字型构造的前弧。当年参加工作的同事们,满以为在柳州附近应该见到它的南北向脊柱,但是,事实上不是这样。经过半年以后,这些同事们,在广西北部工作,才发现了古老变质岩层构成南北延长的强烈褶皱带,确定了构成广西山字型体系的脊柱。
此外,还发现了淮阳山脉也是一个弧形构造。它的弧顶在位于湖北黄梅、广济之间。它的北面就是一般称为淮阳地盾的地区。地盾的概念,阻挡了淮阳弧可能是一个山字型构造前弧的设想,也阻挡了我们认识宁镇山脉和淮阳弧的联系。在此,从地盾、地台等观点来分析地质构造,和从构造体系观点来分析地质构造,就发生了严重的分歧。淮阳山字型构造问题,直到新中国成立以后,才算得到了解决。
在 20 世纪 20 年代的末期,除肯定了几个山字型构造的存在以外,还发现了其他一些不同类型的构造体系。对这些不同类型构造体系的认识,模拟试验,起了一定的作用。就当时所认识的构造类型和它们分布的范围、规律,以及它们在地壳运动问题上的含义,在 1929 年作了一次总结。这个总结,概括了不同类型构造的特殊本质,明确了构造体系的概念,确定了与每一类型构造体系有关地区的构造运动的方向和方式,推断了大陆和海洋运动的主因。
按照这一观点到 20 世纪 40 年代他已经做了大量工作,初步划分了中国与东亚的构造体系。至 60 年代,其构造体系的研究已日臻完善。
构造体系概念的建立,在构造地质学领域中无疑是一场革命,它把对构造的研究从孤立的形象描述,追索到力学机制,然后从局部应力场与全球应力场的角度,找出了它们的内在联系。因此,构造体系的观点实际上就是构造地质方面的系统论和整体观。
对构造体系的含义,他在 《地质力学概论》一书中写到:“……简单扼要地说,构造体系是许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次,但具有成生联系的各项结构要素所组成的构造带,以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体。”由此可见,构造体系全面体现了系统论所概括的整体性、联系性、层次性和最优化等特点。
在确认了构造体系的存在之后,他紧接着又提出了构造体系之间的等级与序次观念和全球构造体系的联系性和整体性的见解。他认为,小型构造体系受中型构造体系的控制; 中型受大型控制; 大型受巨型乃至全球构造体系所控制。一个层次的构造体系,从其整体性的力学机制来说,就是一幅协调统一的应变图像,反映了一定方式的构造运动。小型、中型、大型、巨型的层次级别,分别反映了局部性的、区域性的乃至全球应力场的特征,从而为研究全球构造系统和解决地壳运动的整体性问题开创了一条逻辑严密的新途径。
“体系”具有 “系统”的同一内涵,体系的级、序也与系统的层次观念是一致的; 只是构造体系是针对具体地质构造的系统观术语,而系统论则是泛指事物的概括性系统观术语,但它们的本质是一致的。
( 四) “地质力学”的开创与发展
1956 年 10 月 1 日,李四光完成了 《地质力学概论》 专著初稿。
该稿是李四光在第一稿的基础上修改、补充而成的,全书近20 万字,图版 8 幅。第一章,有关地质构造的若干传统概念述要。概括了传统地质构造的主要概念,严肃指出了某些传统概念的缺点。第二章,地质力学的方法。将地质力学几十年形成的一套独特的工作方法系统地化为 7 个步骤: 一、鉴定每一种构造形迹或构造单元 ( 结构要素) 的力学性质; 二、辨别构造形迹的序次,按照序次查明同一断裂面力学性质可能转变的过程; 三、确定构造体系的存在和它们的范围; 四、划分巨型构造带,鉴定构造型式 ( 明确地把已经认识了的构造体系分为三大类型: 1.横亘东西的复杂构造带; 2. 走向南北的构造带; 3. 各种扭动构造型式: 多字型构造、山字型构造、入字型构造、旋卷构造和棋盘格式构造等) ; 五、分析联合和复合的构造体系; 六、探讨岩石力学性质和各种类型的构造体系中应力活动方式; 七、模型实验。本章是本书的重大章节。第三章,当前地质力学中存在的问题归纳为 8 个方面: 一、构造运动时期的鉴定; 二、古构造型式的鉴定; 三、各级构造型式对矿化带和矿田的控制作用; 四、构造型式所涉及的地壳深度; 五、各级结构面或构造面显示力学含义的特点; 六、个别褶皱型式的决定因素; 七、岩石的弹塑性能的统一性与松弛现象; 八、在岩层中不显示构造迹象的应力作用和现时尚在活动的应力分配情况的探测。提出了进一步钻研的问题,展示了发展的前景。第四章,地壳运动起源问题,对构造运动发生的时期、方式和方向,以及起源和动力的来源进行探讨。
本书是李四光在地质科学实践中,用运动的观点、系统的观点分析研究地质现象,从中找出其内在本质的联系和规律,上升到理论高度的总结,是地质力学文库中的经典著作。
( 五) 地球系统整体观的探索
李四光学术思想中的整体观也是针对具体的地球所表现出来的。首先,他自始至终把地球这个整体看做是考虑一切地学问题的出发点,任何地质规律都是在巨大的球体的地质条件下产生的,而且是在不断变化的转动着的地球上出现的。所以他提出了一个永恒性的命题,即我们所要研究的构造,为什么会在那个时候,以那种方向,在地球的那个地点上出现。实质上,这是一个对地质构造的成因在地球坐标系和时间演变相配合的四维空间内求解的问题。在此前提下,他逻辑地考虑到全球构造之间在球坐标系内的统一协调问题。正因为如此,他把环球分布的巨型纬向构造体系叫做协调山脉。一方面他是用小达尔文的协调函数来解释纬向构造的等间距性; 另一方面这也是关于球坐标系中任何构造解释必须符合协调条件的一种表现。
还有一点就是地球构造成因的动力学解释问题。李四光在20 世纪初期,已经注意到约里 ( Urey H. C. ) 教授所做出的大致25 ~ 35Ma 时间地壳下部的岩石就会发生一次熔解的结论,并且认为 “构成重圈最上层的壳下层是非常黏性的,大陆是有些弹性的固体,好像是漂浮在壳下层之上。”当大陆发生漂移时,在它前进的一侧必然发生 “强烈的冲突……形成边缘褶皱……和边缘弧。”这一看法与大陆漂移说是不无相似之处的。如果李四光对大陆漂移的方向不再去做进一步的研究,我们相信他有可能支持对流学说。使他提出另一种观点的主要原因,是他仔细研究了各个大陆的漂移方向,他发现大陆块或者向赤道漂移或者向西漂移,为了解释大陆运动的定向性就必须寻找运动方向与地球坐标系一致的动力,于是他参照对古生代以来海水进退方向的研究成果,提出了 “大陆车阀说”,将大陆漂移的动力归因于地球自转所产生的纬向与经向的水平切力。
李四光对他最早提出的 “大陆车阀”理论并不满意,他认为此理论 “在方法论上存在很大缺点。主要的缺点在于: 用的资料不够广泛、不够细致、不够落实,而是片面地抓住一些事实,或者若干现象,参考一些第二手资料,就急急忙忙地提出大的理论来。”因此,他很快又转入了扎扎实实的构造研究工作。他认为构造现象是地壳运动的陈迹,是研究地壳运动问题最可靠的根据。经过几十年的实际工作,他终于确立了纬向构造、经向构造和扭动构造三大类型。从世界各地构造体系分布和组合的规律来看,地壳的区域性运动方向和地壳整体运动的大方向是统一的,即不是经向水平运动,就是纬向水平运动。对全球断裂系统的研究结果证明,普遍发育在世界各处的纬向、经向、北东向、北西向断裂起因于纬向或经向力的挤压: 而且这种网格断裂还见于其他星球。另外在一些非固相星球上还发现了纬向构造带。这些资料说明了地球自转对全球构造的控制作用。
李四光的地球系统整体观的另一个侧面是地球各圈层的统一性问题,这在他最后的一本纲要性巨著 《天文、地质、古生物资料摘要》( 10) 中关于天、地、生、人的统一性表达得相当充分和透彻。
李四光在 20 世纪 20 年代初期已经对大陆漂移与海洋运动的关系进行了研究。他认为特别活动的海洋体对地球转速的变化最为敏感,当地球转速增加时,在造山运动到来之前海水从两极流向赤道,赤道地区发生海进; 当地球转速变慢时,海水由赤道流向两极,赤道地区发生海退。这种规律嗣后也被孙殿卿、高庆华、穆迪 J. D. ( Mood J. D. ) 等人的工作进一步证实。据研究,在我国地质历史上发生过多次大规模海水进退,其周期与地壳运动的周期是一致的。
李四光在 《地球表面形象变化之主因》一文中甚至还写到“还可以作另外一些有深远意义的理论推导,诸如在山脉的走向、气候旋回的时间分布、火山活动周期、生物圈运动与岩石圈运动的关系等。”根据作者等的研究证实,无论在空间运动方向上,还是在时间旋回上,大气的运动和变化及海水运动和地壳运动的步调是相当一致的。徐炳川研究了石炭纪古生物的迁移现象,发现生物群北迁和南移的步调与海水进退规律也是一致的,而且生物群的分区界限往往就是巨型构造带。
地球多圈层运动变化的相关性无疑反映了作用于各个圈层的动力系统的统一性。由此李四光晚年把他的视野再次扩展到宇宙,开始考虑结合天体运动与变化的规律研究地球及其各圈层的运动与变化问题。他在 《天文、地质、古生物资料摘要》中清楚表述的思想是,越来越多的资料证明,天体运动和变化对地球整体的变化,地球自转速度的变化,地球各圈层物质的运动和变化都有显著的影响。例如,年的周期约为 280 ~300Ma,与大规模地壳运动时间间隔一致; 地球上大规模的海侵往往是出现于太阳远银心点,而大规模海退则出现在近银心点; 地球在靠近银心点时膨胀,自转速度减小,在远银心点时缩小,自转速度增大; 太阳活动 11 年、22 年、57 年、90 年等不同尺度的周期性变化,影响到地球整体的气候变化、海平面变化、地震构造活动; 月球引潮力的变化可以诱发地震,等等。地球是天体大家族的一个成员,看来只有结合更高一个层次的天文系统进行研究才能真正了解地球系统的整体规律。
李四光教授的地球系统整体论思想的又一个显著特点,是他将地球作为一个开放的系统去研究。他在研究大冰期的成因时,不仅注意到了太阳辐射热减少,地球自转轴对黄道面倾斜角的改变,系的旋转等条件的影响,还注意到地球自转、海水-大气系统温度的变化对冰川生长及消融的影响。与此同时,他也研究了地下热能的作用。
李四光教授在矿产、地震等预测、预报方面也获得了很辉煌的成就,这主要是与他的地球系统整体观的思想分不开的。地质科学发展到 20 世纪 80 年代,已深深感到仅仅应用把组成地球的各个部分 ( 海洋圈、大气圈、岩石圈、生物圈) 孤立起来的传统科学方法,是不能很好地解决人们面临的、环境、灾害等问题的,因此,整体观思想在地质科学中的应用范围越来越广。
20 世纪 80 年代以来,地球的活动已进入一个新的活跃时期,各种地质灾害与自然灾害都有增强之势。我们以地球系统科学思想为指导,将各种自然灾害作为一个灾害系统来看待,全面研究天、地、生、人等巨系统及其各个子系统的发展变化,从监测、预报、防灾、抗灾、救灾、援建等方面综合筹划减灾对策,这与李四光教授所倡导的地球系统整体观的思想是完全吻合的。
“八五”期间,根据李四光先生生前撰写的 《地质力学的方法与实践》大纲,在孙殿卿院士指导下,由苗培实等组织实施。经过数年的努力,至 1996 年完成了李四光的遗愿,编著了五篇七部专著和一幅全球构造图:
第一篇 地质力学概论,李四光著,孙殿卿、苗培实等修订
第二篇 构造体系各论,王治顺等编著
第三篇 岩石力学与构造应力场分析,陈庆宣、王维襄、孙叶等编著
第四篇 地壳运动问题,高庆华等编著
现今地壳运动问题,马宗晋等编著
第五篇 地质力学在矿产勘查中的应用,刘迅等编著
地质力学在环境地质中的应用,邵云惠等编著
全球构造体系纲要图,苗培实等编
这一套著作的编著,汇集了在李四光亲自领导下取得的成就和他逝世后 20 年的研究成果,集中反映了地质力学向纵深发展取得的成果和李四光地球系统整体观学术思想。
总之,李四光先生一生为之呕心沥血的地球系统的整体观自始至终呈现朴素的辩证唯物论的内涵,和为社会实践服务的思想,深入地加以研究和弘扬这一学术思想,将为发展地球科学理论与实践起到重要的作用和作出积极的贡献。
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铝土是矿产么
是的
铝土矿实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。铝土矿的应用领域有金属和非金属两个方面,是生产金属铝的最佳原料,也是最主要的应用领域,其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。铝土矿在非金属方面的用量所占比重虽小,但用途却十分广泛。
铝土矿实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。它的应用领域有金属和非金属两个方面。 铝土矿是生产金属铝的最佳原料,也是最主要的应用领域,其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。 铝土矿
铝土矿的非金属用途主要是作耐火材料、研磨材料、化学制品及高铝水泥的原料。铝土矿在非金属方面的用量所占比重虽小,但用途却十分广泛。例如:化学制品方面以硫酸盐、三水合物及氯化铝等产品可应用于造纸、净化水、陶瓷及石油精炼方面;活性氧化铝在化学、炼油、制药工业上可作催化剂、触媒载体及脱色、脱水、脱气、脱酸、干燥等物理吸附剂;用r-Al2O3生产的氯化铝可供染料、橡胶、医药、石油等有机合成应用;玻璃组成中有3%~5%Al2O3可提高熔点、粘度、强度;研磨材料是高级砂轮、抛光粉的主要原料;耐火材料是工业部门不可缺少的筑炉材料。 金属铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属,1995年世界人均消费量达到3.29kg。由于铝具有比重小、导电导热性好、易于机械加工及其他许多优良性能,因而广泛应用于国民经济各部门。目前,全世界用铝量最大的是建筑、交通运输和包装部门,占铝总消费量的60%以上。铝是电器工业、飞机制造工业、机械工业和民用器具不可缺少的原材料。 重点讨论的是生产金属铝的铝土矿及其矿床。至于作耐火粘土用的铝土矿及其矿床见非金属矿“耐火粘土”中讨论。
编辑本段主要成分
三水铝石(Gibbsite)Al(OH)3三水铝石是铝的氢氧化物结晶水合物,在铝土矿中它是 铝土矿
主要的成分。三水铝石的晶体极细小,晶体聚集在一起成结核状、豆状或土状,一般为白色,有玻璃光泽,如果含有杂质则发红色。它们主要是长石等含铝矿物风化后产生的次生矿物。 化学组成为Al(OH)3﹑晶体属单斜晶系P21/n空间群的氢氧化物矿物。与拜三水铝石(bayerite)和诺三水铝石(nordstrandite)成同质多象。旧称三水铝矿或水铝氧石。以矿物收藏家C.G.吉布斯(Gibbs)的姓于1822年命名。晶体结构与水镁石相似,由夹心饼干式的(OH)-Al-(OH)配位八面体层平行叠置而成﹐只是Al3+不占满夹层中的全部八面体空隙,仅占据其中的2/3。三水铝石的晶体一般极为细小,呈六方片状,并常成双晶,通常以结核状﹑豆状﹑土状集合体产出。白色,或因杂质染色而呈淡红至红色。玻璃光泽﹐解理面显珍珠光泽。底面解理极完全。摩斯硬度2.5~3.5﹐比重2.40。三水铝石主要是长石等含铝矿物化学风化的次生产物﹐是红土型铝土矿的主要矿物成分。但也可为低温热液成因。俄罗斯南乌拉尔的兹拉托乌斯托夫斯克的热液脉中产出有达5厘米大小的晶体。用途见铝土矿。
编辑本段形态特性
铝土矿(晶体化学)理论组成(wB%):Al2O365.4,H2O34.6。常见类质同像替代有Fe和Ga,Fe2O3可达2%,Ga2O3可达0.006%。此外,常含杂质CaO、MgO、SiO2等。 单斜晶系:a0=0.864nm,b0=0.507nm,c0=0.2nm;Z=8。晶体结构 铝矾土
与水镁石相似,属典型的层状结构。不同者是Al3仅充填由OH-呈六方最紧密堆积层(∥(001))相间的两层OH-中2/3的八面体空隙,因为Al3具有比Mg2高的电荷,故以较少的Al3数即可平衡OH-的电荷。 斜方柱晶类:C2h-2/m(L2PC)。晶体呈六方板状,极少见。主要单形:平行双面a、c,斜方柱m。常依(100)和(110)成双晶。常见聚片双晶。集合体呈放射纤维状、鳞片状、皮壳状、钟乳状或鲕状、豆状、球粒状结核或呈细粒土状块体。主要呈胶态非晶质或细粒晶质。 物理性质:白色或因杂质呈浅灰、浅绿、浅红色调。玻璃光泽,解理面珍珠光泽。透明至半透明。解理极完全。硬度2.5~3.5。相对密度2.30~2.43。具泥土臭味。偏光镜下,无色。二轴晶。Ng=1.587,Nm=Np=1.566。 产状与组合:主要由含铝硅酸盐经分解和水解而成。热带和亚热带气候有利于三水铝石的形成。在区域变质作用中,经脱水可转变为软水铝石、硬水铝石(140~200℃);随着变质程度的增高,可转变为刚玉。
编辑本段特点
中国铝土矿除了分布集中外,以大、中型矿床居多。储量大于2000万t的大型矿床共有31个,其拥有的储量占全国总储量的49%;储量在2000~500万吨之间的中型矿床共有83个,其拥有的储量占全国总储量的37%,大、中型矿床合计占到了86%。 铝土矿
中国铝土矿的质量比较差,加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。在保有储量中,一级矿石(Al2O360%~70%,Al/Si≥12)只占1.5%,二级矿石(Al2O351%~71%,Al/Si≥9)占17%,矿石(Al2O362%~69%,Al/Si≥7)占11.3%,四级矿石(Al2O3>62%,Al/Si≥5)占27.9%,五级矿石(Al2O3>58%,Al/Si≥4)占18%,六级矿石(Al2O3>54%,Al/Si≥3)占8.3%,七级矿石(Al2O3>48%,Al/Si≥6)占1.5%,其余为品级不明的矿石。 中国铝土矿的另一个不利因素是适合露的铝土矿矿床不多,据统计只占全国总储量的34%。与国外红土型铝土矿不同的是,中国古风化壳型铝土矿常共生和伴生有多种矿产。在铝土矿分布区,上覆岩层常产有工业煤层和优质石灰岩。在含矿岩系生有半软质粘土、硬质粘土、铁矿和硫铁矿。铝土矿矿石中还伴生有镓、钒、锂、稀土金属、铌、钽、钛、钪等多种有用元素。在有些地区,上述共生矿产往往和铝土矿在一起构成具有工业价值的矿床。铝土矿中的镓、钒、钪等也都具有回收价值。 中国铝土矿,地质工作程度比较高,截至1994年底,中国铝土矿保有储量中属于勘探阶段的占32.5%,属于详查阶段的占55.8%,两者合计,详查以上工作程度的储量占全国总保有储量的88.3%。
编辑本段发现过程
铝元素是在1825年由丹麦物理学家H.C.奥尔斯德(H.C.Oersted)使用钾汞齐与氯化铝交互作用获得铝汞齐,然后用蒸馏法除去汞,第一次制得金属铝而发现的。金属铝的生产,初期是 铝土矿
化学法。即1854年法国科学家H.仙克列尔戴维里(H.SainteClaireDiwill)创立的钠法化学法和1865年俄国物理化学家H.H.别凯托夫(Н。Н.Бекетов)创立的镁法化学法。法国于1855年用化学法开始工业生产,是世界最早生产铝的国家。铝土矿的发现(1821年)早于铝元素,当时误认为是一种新矿物。从铝土矿生产铝,首先需制取氧化铝,然后再电解制取铝。铝土矿的开始于1873年的法国,从铝土矿生产氧化铝始于1894年,用的是拜耳法,生产规模仅每日1t多。到了1900年,法国、意大利和美国等国家有少量铝土矿开,年产量才不过9万吨。随着现代工业的发展,铝作为金属和合金应用到航空和军事工业,随后又扩大到民用工业,从此铝工业得到了迅猛发展,到1950年,全世界金属铝产量已经达到了151万吨,1996年增至2092万吨,成为仅次于钢铁的第二重要金属。
编辑本段成因规律
按照廖士范等人的意见,中国铝土矿矿床可分为古风化壳型铝土矿矿床和红土型铝土矿矿床。 中国古风化壳型铝土矿矿床的形成经历了三个阶段。第一阶段是陆生阶段,是在大气条件下由风化作用形成含有铝土矿矿物、粘土矿物、氧化铁矿物等的残、坡积富铝风化壳物质, 铝土矿
例如钙红土层、红土层或红土铝土矿,此阶段为大气条件下原地残积、堆积或异地堆积阶段;第二阶段是富铝钙红土层、红土层或红土铝土矿为海水(或湖水)淹没阶段,有的立即为海水(或湖水)淹没,有的则经过一定时间的岩化作用以后才为海水(或湖水)淹没,逐渐深埋地下,经过一段时期的成岩后生作用演变改造后形成原始铝土矿层;第三阶段是表生富集阶段,是原始铝土矿层随地壳抬升到地表浅部后由于地表水或地下水的改造作用,使硅质淋失、铝质富集,形成品位较富的有工业价值的铝土矿矿床。中国古风化壳型铝土矿主要形成于石炭纪。本类型铝土矿矿床的形成,都与侵蚀间断面的古风化壳有关。一般来说,侵蚀间断时期长的,特别是下伏基岩是碳酸盐岩或含铝质多也较易风化的基性喷出岩(例如玄武岩),所形成的矿床往往矿石品位富,矿层厚,矿体规模大。 至于红土型铝土矿矿床,一般认为是现代气候条件下由含铝岩石经风化作用形成的。红土型铝土矿矿床只有一个亚类,称漳浦式红土型铝土矿床,是第三纪到第四纪玄武岩经过近代(第四纪)风化作用形成的铝土矿床,其储量很少,仅占中国铝土矿总储量的1.17%。中国现代红土型铝土矿主要形成在低纬度地区,如福建、海南及广东一些地区。这些地区天气炎热、雨量充沛,又有易于风化的玄武岩,故能形成现代红土型铝土矿。至于中国的南沙群岛、中沙群岛虽然也在低纬度,有形成铝土矿的气候,但这些岛屿上升为陆的时间不长,仅1~3万年,经受风化作用的时间短,故难以形成铝土矿矿床。
编辑本段成因规律分类
(1)修文式碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床,又称碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床。其成因与碳酸盐岩喀斯特红土化古风化壳有关。又由于铝土矿与下伏碳酸盐岩基岩之间有数米厚的湖相铁矿扁豆体沉积,铝土矿不是原地堆积的,而是这个已接近干枯的湖泊附近的红土化风化壳异地迁移来堆积成的。该类矿床以贵州修文县小山坝铝土矿矿床较为典型。由于下伏基岩是碳酸盐岩,因此由风化作用形成的是富铝钙红土残坡积层,一般说侵蚀间断时间越长,即风化作用时间越长,由风化作用形成的残坡积富铝钙红土层越多、越厚,生成的铝土矿物越多,粘土矿物越少,矿石品位越富,矿层厚度也越大。 (2)新安式碳酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床,又称碳酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿床,以河南新安张窑院铝土矿床较为典型。这类矿床的铝土矿直接覆在碳酸盐岩的喀斯特侵蚀面上,是原地堆积的,许多情况下是堆积在喀斯特溶洞、溶斗中,矿体不长(几百m),但厚度较大(40~60m)。如果侵蚀间断时间短暂,一般只形成钙红土残积层,略有迁移搬运现象,这种矿石质量虽然稍贫,但矿层稳定,厚度变化小。 (3)平果式碳酸盐岩古风化壳原地堆积-现代喀斯特堆积亚型铝土矿矿床。又称碳酸盐古风化壳原地堆积-近代喀斯特堆积亚型铝土矿床。该矿床的层状矿之上覆及下伏基岩数百米厚度 铝土矿
范围以内均为石灰岩,经过第四纪喀斯特化,石灰岩、铝土矿石再风化成钙红土及铝土矿石碎块坠落成堆积矿石。这类堆积矿的形成条件主要是:有一定规模的层状矿、有适宜的气候条件、矿层上下要有较厚的石灰岩,以及矿层直接顶、底板粘土页岩较薄。 (4)遵义式铝硅酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床。又称铝硅酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿床,下伏基岩是细碎屑岩或基性火山岩,是下伏基岩红土化风化壳原地堆积(少数坡积)的铝土矿床。这类矿床的成矿规律是:首先与下伏基岩有过渡现象,与上覆地层有侵蚀间断面,因此厚度变化大,无矿天窗较多;其次,矿层厚度及矿体规模大小、矿石品位贫富,取决于成矿时侵蚀间断时间的长短及下伏基岩的性质是否容易风化。如果侵蚀间断时间长,被侵蚀风化的下伏基岩多数是细碎屑岩、粘土页岩,只有一部分是碳酸盐岩,往往矿层厚、规模大、矿石品质佳,但随之无矿天窗增多。如果被侵蚀风化的下伏基岩是较易风化的玄武岩,则矿层厚度及矿体规模可能较大,矿石也可能较富。如果下伏基岩虽然是较易风化的玄武岩,但成矿时侵蚀间断时间过于短暂,风化作用不彻底,则矿层厚度、矿体规模及矿石品质均难符合理想。
编辑本段主要用途
铝土矿矿石用途多样: (1)炼铝工业。用于国防、航空、汽车、电器、化工、日常生活用品等。 (2)精密铸造。矾土熟料加工成细粉做成铸模后精铸。用于军工、航天、通讯、仪表、机械及医疗器械部门。 高铝水泥
(3)用于耐火制品。高铝矾土熟料耐火度高达1780℃,化学稳定性强、物理性能良好。 (4)硅酸铝耐火纤维。具有重量轻,耐高温,热稳定性好,导热率低,热容小和耐机械震动等优点。用于钢铁、有色冶金、电子、石油、化工、宇航、原子能、国防等多种工业。它是把高铝熟料放进融化温度约为2000~2200℃的高温电弧炉中,经高温熔化、高压高速空气或蒸汽喷吹、冷却,就成了洁白的“棉花”——硅酸铝耐火纤维。它可压成纤维毯、板或织成布代替冶炼、化工、玻璃等工业高温窑炉内衬的耐火砖。消防人员可用耐火纤维布做成衣服。 (5)以镁砂和矾土熟料为原料,加入适当结合剂,用于浇注盛钢桶整体桶衬效果甚佳。 (6)制造矾土水泥,研磨材料,陶瓷工业以及化学工业可制铝的各种化合物。 其中最重要的用途是:铝工业中提炼金属铝、作耐火材料和研磨材料,以及用作高铝水泥原料。矿石用途不同,其质量要求各异。中国有色金属工业总公司1994年发布的铝土矿石的行业标准(YS/T78-94)。按照该标准将铝土矿分成沉积型一水硬铝石、堆积型一水硬铝石及红土型三水铝石三大类型,并按化学成分分为LK12-70、LK8-65、LK5-60、LK3-53、LK15-60、LK11-55、LK8-50、LK7-50、LK3-40等九个牌号。该标准除了对铝土矿的化学成分作出了规定外,还要求沉积型一水硬铝石的水分不得大于7%,堆积型一水硬铝石和红土型三水铝石的水分不得大于8%。此外要求铝土矿石的粒度不得大于150mm。铝土矿石不得混入泥土、石灰岩等杂物。
编辑本段种类分布
基本类型 亚类型 主要分布地区
一水型铝土矿 1)水铝石-高岭石型(D-K型) 山西、山东、河北、河南、贵州
一水型铝土矿 2)水铝石-叶蜡石型(D-P型) 河南
一水型铝土矿 3)勃姆石-高岭石型(B-K型) 山东、山西
一水型铝土矿 4)水铝石-伊利石型(D-I型) 河南
一水型铝土矿 5)水铝石-高岭石-金红石(D-K-R型) 四川
三水型铝土矿 三水铝石型(G型) 福建、广东
编辑本段典型矿床
贵州修文小山坝铝土矿矿区
修文小山坝铝土矿矿区1957年开始勘探,累计探明铝土矿2026.4万吨,矿石平均品位为67.91%。19年五龙寺矿区开始投产,矿层呈似层状,产状平缓,倾角5°~10°,向北东倾斜。
山西孝义克俄铝土矿床
最早1960年对克俄铝土矿床克俄矿段进行勘探,随后又对卜家峪等矿段进行了勘探,共累计探明铝土矿6265.6万吨,矿石平均品位为64.36%。1986年山西铝厂开始对孝义铝土矿进行开。矿石类型有致密状、粗糙状和豆鲕状三种。
河南新安张窑院铝土矿矿床
该矿床1961~1964年以耐火粘土矿进行勘探,1966年开始投产。累计探明铝土矿949.7万吨。含矿层的地质时代与山西孝义克俄矿床的时代相同,均属晚石炭世本溪期。
广西平果铝土矿矿床
该矿区面积有1750km2,在层状矿体分布132km长的范围内均有堆积矿石。最早1959~1961年对原生矿进行勘探。因原生矿含硫高不能利用,14年转对堆积矿进行勘探,前后一共累计探明铝土矿储量达12609.8万t,平均品位64.69%。由于层状矿石含硫太高(1.5%~7%),工业尚难利用。
贵州遵义苟江铝土矿矿床
该矿1989年进行勘探,探明储量达1112万吨,矿石平均品位为53.62%。矿层产出形状复杂,无矿天窗多,含矿系数较小,约0.5左右。这些岩层原地红土化剥蚀成铝土物质、粘土矿物等风化壳物质于原地堆积,少部分是附近的风化壳铝土矿物、粘土矿物由于坡积的作用略有迁移堆积而成。
海南蓬莱铝土矿矿床
该矿床是现代红土型铝土矿矿床,1959~1961年进行普查勘探,15年对罗本5、6号等9个矿体又进行了勘探,共累计探明铝土矿储量达2190.6万吨,平均品位44.4%。铝土矿分布在平缓山丘的山顶上,海拔高程约30~60m,为第三纪到第四纪的玄武岩风化红土型三水铝石铝土矿矿床。
山东淄博王村铝土矿
王村铝土矿位于淄博盆地的西北部。1956年对其进行详查,1964~1965年进行初勘和详勘工作。1958年开始露,1967年结束。1965年作开拓基建,1966年投产。该矿累计探明铝土矿294.5万吨,为一小型矿床。
编辑本段开发基地
贵州是中国铝土矿的主要产区,储量约占全国的1/5,其中,清镇、修文两地的铝土矿储量最多、品位最高。铝土矿加工后可用于制造水泥、耐火材料,还可以用于铝工业、有色金属冶炼和磨料磨具工业等。 该铝土掘及深加工基地依靠的清镇麦格矿山,系贵阳耐火材料厂的矿山。2007年6月,深圳一公司成功收购政策性破产企业——贵阳耐火材料厂整体财产。按照“盘活存量、优化增量”的原则,该公司已投入近两亿元对清镇麦格矿山进行开发。预计到2009年底,该公司在贵州将形成综合生产能力40.4万吨/年的产能,可实现销售收入3.1亿元,进而成为中国长江以南及中西南地区最大的耐火材料精加工企业。 贵阳耐火材料厂位于清镇市麦格乡的铝土掘及深加工基地开工建设。建设3条年产6万吨高铝熟料回转窑生产线,成为贵州省最大的铝土深加工基地。贵州有望成为中国最大的铝土矿深加工基地。
编辑本段矿业简史
中国铝土矿的普查找矿工作最早始于1924年,当时由日本人板本峻雄等对辽宁省辽阳、山东省烟台地区的矾土页岩进行了地质调查。此后,日本人小贯义男等人,以及中国学者王竹泉、谢家荣、陈鸿程等先后对山东淄博地区、河北唐山和开滦地区,山西太原、西山和阳泉地区,辽宁本溪和复州湾地区的铝土矿和矾土页岩进行了专门的地质调查。中国南方铝土矿的调查始于1940年,首先是边兆祥对云南昆明板桥镇附近的铝土矿进行了调查。随后,1942~1945年,彭琪瑞、谢家荣、乐森王寻等人,先后对云、贵、川等地铝土矿、高铝粘土矿进行了地质调查和系统样工作。总起来说,新中国成立以前的工作多属一般性的踏勘和调查研究性质。 铝土矿真正的地质勘探工作是从新中国成立后开始的。1953~1955年间,冶金部和地质部的地质队伍先后对山东淄博铝土矿、河南巩县小关一带铝土矿(如竹林沟、茶店、水头及钟岭等矿区)、贵州黔一带铝土矿(如林夕、小山坝、燕垅等矿区)、山西阳泉白家庄矿区,等等,进行了地质勘探工作。但是,由于缺少铝土矿的勘探经验,没有结合中国铝土矿的实际情况而盲目套用原苏联的铝土矿规范,致使1960~1962年复审时,大部分地质勘探报告都被降了级,储量也一下减少了许多。1958年以后,中国对铝土矿的勘探积累了一定的经验,在大搞铜铝普查的基础上,又发现和勘探了不少矿区,其比较重要的有:河南张窑院、广西平果、山西孝义克俄、福建漳浦、海南蓬莱等等铝土矿矿区。 中国铝土矿的开最早始于1911年,当时日本人首先对中国辽宁省复州湾铝矾土矿进行开,随后1925~1941年又对辽宁省辽阳、山东烟台矿区A、G两层铝土矿进行开,以上开多用作耐火材料。1941~1943年日本人对山东省淄博铝土矿湖田和沣水矿区的田庄、红土坡矿段进行了开,矿石作为炼铝原料。后来台湾铝业公司也曾进行过小规模开供炼铝用。 中国铝土矿大规模开发利用是从新国以后开始的。1954年首先恢复以前日本人曾小规模开过的山东沣水矿山。1958年以后在山东、河南、贵州等省先后建设了501、502、503三大铝厂,为了满足这三大铝厂对铝土矿的需求,在山东、河南、山西、贵州等省建成了张店铝矿、小关铝矿、洛阳铝矿、修文铝矿、清镇铝矿、阳泉铝矿等铝矿原料基地。 进入20世纪80年代,特别是1983年国有色金属工业总公司成立以后,中国铝土矿的地质勘探和铝工业得到了迅速发展,新建和扩建了以山西铝厂、贵州铝厂为代表的一批大型铝厂,使原铝产量由1954年的不足2000吨,发展到了90年代的187万吨。建立了从地质、矿山到冶炼加工一整套完整的铝工业体系,铝金属及其加工产品基本可满足中国经济建设的需要。
编辑本段发展现状
据美国矿业局《MineralCommoditySummaries》1996年资料,全世界铝土矿储量为230亿t,储量基础为280亿t,其中铝土矿比较丰富的国家有:澳大利亚(储量基础79亿t)、几内亚(储量基础59亿t)、巴西(储量基础29亿t)、牙买加(储量基础20亿t)、印度(储量基础12亿t)、匈牙利(储量基础9亿t)。中国铝土矿的数量和质量都不及上述国家,如以A+B+C级储量(工业储量)和这些国家的储量基础相比,远在它们之后。 整体上来看,中国铝土矿较为丰富,铝土矿保有基础储量在世界上居第七位,储量在世界上居第八位。截至到2006年保有的储量为27.76亿吨,其中储量5.42亿吨,基础储量7.42亿吨,量20.35亿吨,主要分布在山西、河南、广西、贵州4省区,其储量占全国的90.26%,其中山西占35.9%、河南占20.6%、广西占18.37%、贵州占15.39%。另外,重庆、山东、云南、河北、四川、海南等15个省市也有一定的储量,但其合量仅占中国的10%。 1995年中国总共产铝土矿矿石640万t,除了有色系统的国有矿山企业外,中国乡镇集体矿山企业和个体矿点也大量开铝土矿,但其产量不稳定。中国氧化铝和铝金属的产量近年来增长很快。1996年分别达到254.62万t和190.07万t,与1985年相比增长了近2.5倍和4倍。铝材的产量增长得更快,1985年才31.00万t,1996年增加到162.01万t,增长35倍多(表3.9.10)。 铝土矿主要用于氧化铝工业和高铝熟料行业等,2003年二者的用量几乎相等。根据2003年主要省区铝土矿产量中用于氧化铝的比例,可以估算出铝土矿储量中可用于氧化铝工业的储量。 此外,考虑到氧化铝的最佳承载能力必须立足于现实,即必须考虑高铝熟料等行业对铝土矿的需求。因此以铝土矿部分用于氧化铝生产的承载能力来评估各省氧化铝的生产规模比较合适。随着中国电解铝规模的过度扩张,氧化铝供应短缺矛盾日益突出,进口猛增,价格大幅上涨,产品利润剧增。在经济利益驱动下,河南、山西等部分拥有铝土矿的省份掀起了地方建设氧化铝企业的热潮,据统计,河南、山西、山东等地都在大上氧化铝厂,在建和拟建的项目有29处之多,规划总规模达超过2000万吨/年,加上现有氧化铝生产规模总规模超过了3000万吨/年
编辑本段藏品信息(中国地质博物馆)
中国地质博物馆铝土矿藏品
描述:此图为中国漳浦东吴山的铝土矿卵石(Bauxite scree)的标本照片。黄褐色,隐晶质结构,蜂窝状构造。主演矿物组成为铝土矿。[1]保存单位:?中国地质博
矽卡岩矿床及其有关岩浆岩的深部构造特征
成矿作用是地质历史中壳幔物质相互作用、物质迁移的结果,壳幔结构的不均匀性决定了矿产分布的不均匀性。对我国深部构造的研究已初步积累了关于沉积层、地壳与上地幔波速分布和大陆块体结构的有关资料。依据布格重力异常和重力均衡数据佐以地震测深资料推断了地壳厚度的分布,探窥上地幔结构和波速分布(冯锐,1985;周姚秀等,19;王懋基等,1981;腾吉文,1983,1985;叶正仁,1985;张少泉等,1985),为进一步探讨矽卡岩矿床形成的深部构造背景提供了基本的地球物理资料。
(一)我国莫霍面及深断裂的基本特征
在我国莫霍面等深线图上(图4-1)清楚地显示出地壳厚度东薄西厚的总体趋势,东部地区地壳厚32~36km,青藏高原莫霍面深达73km(藏北),藏南为45~68km。由西而东有贺兰山-六盘山-龙门山和大兴安岭-太行山-武陵山等深部构造变异带将我国深部构造划分3个分区:青藏幔坪区、中部幔坪区及东部地幔台坪区。在西部地幔台坪坳陷区(青藏幔坪区)周围被梯度很大的宽约200km的环形重力梯度带所包围,其北缘自昆仑山东延,经柴达木盆地北缘沿阿尔金山、祁连山,南转越龙门山,东支沿乌蒙山西侧西转,西支经大雪山后转至高黎贡山(王懋基等,1981)。门源-平凉-渭南地震测深资料表明(张少泉等,1985),由渭南-门源莫霍面逐渐加深,由35.5km增至56.6km,六盘山为地幔陡坡带,且表现为东缓而西陡的形态,伴随有鄂尔多斯西缘的超深断裂。东部地幔陡坡带北起大兴安岭南逾太行山武陵山经广西百色入越南境内,宽80~100km,重力梯度值可达1mGal/km,形成一系列地垒地堑,控制着地壳上部的沉积建造和深成岩浆活动,沿此构造带尚有零星金伯利岩、苦橄岩和其他基性—超基性岩出露,地幔密度值可达3.29~3.35g/cm3,表征出地幔物质沿此构造带的上涌。
图4-1 中国莫霍面形态与矽卡岩矿带关系图
在莫霍面上述3个分区基础上,王懋基等(1981)鉴于各区内部构造特征进一步划分9个小区。
在上述地幔形态背景上,在各构造带的边部或两构造单元的交衔部位经常发育有巨型断裂带或复合断裂带,它们隶属于古亚洲断裂系,滨太平洋断裂系、特提斯喜马拉雅断裂系。矽卡岩矿床及其含矿岩浆建造主要受控于中朝准地台北缘断裂系和博罗霍洛-中天山断裂系,昆仑-秦岭地槽中的断裂,如北祁连-北淮阳,柴达木北缘-青海南山-北秦岭-北淮阳、东秦岭-南秦岭等断裂系,它们控制着我国北部、西部及秦祁地槽系的发育历史和含矿岩浆建造的时空分布。在东部滨太平洋断裂系中以郯-庐断裂系,大兴安岭-太行山-武陵深断裂系及东南沿海断裂系尤为主要。我国西南部的玉龙-龙门断裂系、康滇地轴断裂系对矽卡岩矿床及斑岩-矽卡岩复合矿床具有重要的控制作用。我国深部构造格局不仅取决于太平洋板块、印度板块与中国大陆的相互作用,也取决于壳幔重力均衡及中生代以来欧亚板块向东南蠕散的特征。
(二)岩浆岩的构造类型
依据含矿岩浆岩产出的大地构造位置、深部构造特征、地壳结构、基底类型和岩浆岩组合等特征,初步把我国与矽卡岩矿床有关的岩浆岩划归下述几种构造类型:
1.产于稳定地台内部的岩浆建造
中朝准地台中的岩浆建造是其代表,该区莫霍面总体深度30~40km,平均35km,呈台坪状,地壳向西部和北部增厚,向东部、南部变薄,莫霍面等深线除与燕辽台褶带相毗连部分外,均呈北北东—北东向延伸。在上述总体格局的基础上,莫霍面的波状起伏形成局部的幔隆、幔坳带,波状起伏的构造单元宽为50~100km,长约100km,多数莫霍面的间断点位于波状起伏的拐点处,绝大多数的中生代岩浆岩和深断裂带位于地壳厚度的最大梯度带中,也即地幔隆坳的衔接过渡带,依据光弹模拟试验证明,这种地带是地壳最大剪应力分布带(孙武城等,1983)。中朝准地台上述深部构造特征决定了本区主要岩带呈北北东向展布,特别是东部的郯庐岩带,中西部的太行岩带。本区地壳基性度为0.44~0.56。基底由各种不同结晶程度的变质杂岩组成。太古宇—元古宇在鲁东出露胶东群(12000~26000m),鲁西为泰山群(3700~21000m),太行区为阜平群、五台群、滹坨群,厚逾26000m,山西太古宇—元古宇厚达36000~40000m。它们主要由深变质—中深变质的麻粒岩、片麻岩、角闪岩及混合岩组成,上部为变质较浅的片岩、千枚岩。原岩多为基性—中基性火山岩及粘土半粘土岩,主要属中基性火山岩型基底,但胶东群、粉子山群酸性程度较高。
华北地区具有较高的热流值,中、新生代沉陷区热流值均在1.5HFU以上,沿大兴安岭-太行-武陵深部构造变异带及沂沭深大断裂带有基性、超基性岩及榴辉岩的零星出露,并发现金伯利岩岩筒(蒙阴),这些都表征出本区的地热活动、岩浆活动与深部的地幔活动及深大断裂有关。
与矽卡岩矿床有关的岩浆岩主要形成于中生代,此时中朝准地台已进入大陆边缘活动带的发展阶段。此区由东向西依次展布有沂沭岩带、太行岩带、太原-临汾岩带。这些岩带中岩浆岩具有较低的δ18O值(7.7~9.8)和87Sr/86Sr初始值(山西西安里此值为0.7058)。在deLaRoche的岩浆岩构造-岩浆组合图解(图6-14)中,沂沭岩带及太行岩带深成岩体变化趋势线几乎平行于源趋势,这说明本区不同侵入阶段的岩浆岩成分变异是大地构造有序地渐进发展的结果,成岩物质主要来源于下部地壳及地幔,对上部酸性地壳物质同化较弱。
2.稳定地台边缘坳陷带中的岩浆建造
分布于中朝准地台南北两缘,包括燕辽台褶带和北秦岭加里东褶皱带,是我国钼矿的主要产区。燕辽台褶带莫霍面深度为37~42km。呈一由东南向西北降低的地幔坳陷,莫霍面形态呈波状起伏,形成次一级北东向排布的隆坳带。在全国莫霍面等深线图上我们可以看到它位于大兴安岭-太行-武陵深部构造变异带中,并且深部构造线在此区呈弧形展布,由北而南,由南北向急转至北东向或北东东向,已知含矿岩浆岩绝大部分分布于地幔波状起伏的隆坳过渡带或偏幔坳一侧。石家庄-喀拉沁旗地震探测结果揭示出燕辽沉降带与中朝准地台地壳结构存在某些差异,兴隆、承德一带中层地壳厚度可达16km,并夹有5.5km/s左右的低速层,保定、石家庄地区中层地壳厚度约为12km。壳内低速层的发育,并常伴有较高的地温场和大地热流值可视为地壳活动区的重要特征。
燕辽台褶带内广泛出露下中前寒武系迁西群、单塔子群,下部原岩以基性—中性火山岩为主,上部为粘土质岩类,构成基—中性火山岩型基底,而辽西则发育有大面积混合花岗岩,具有较高的钼丰度。基—中性火山岩相对较少。北秦岭加里东褶皱带为祁连加里东褶皱带的东延部分,此区莫霍面深度35~46km,栾川、卢氏等地为一向西加深的地幔坳陷,轴向近于东西,其中分布有规模较小的幔隆、幔坳。此区西部之门源-渭南地震测深剖面显示出随地壳厚度由东至西增加伴随地壳基性度的增高,金堆城—渭南—平凉一带莫霍面局部起伏较大,断裂发育,金堆城、渭南、平凉显示出相对地幔上隆,地壳厚45~50km。而至永登、门源一带则深逾55km。据西北冶金地质勘探公司研究所资料,东秦岭主要含钼侵入体及其矿床均产于地壳厚度小于44km的幔坳区。金堆城、渭南、平凉一带地壳基性度较低,属硅铝质地壳,向西基性程度增高。太华群构成本区基底,由中、深变质的片麻岩、混合岩、大理岩、斜长角闪岩组成,厚3700~5000m。钼平均含量约为4.1×10-6。(黄建军等,1983)。区内分布东西向切壳断裂;如崇凝镇-尖山断裂,洛源-马超营断裂,上楼村-庙子断裂,特别是黑沟-栾川断裂在很大程度上控制着中生代含矿岩浆建造的定向展布。含矿岩浆岩具有富Si,K,贫Ca,Mg,Fe,Na的特点,全岩氧同位素δ18O值为7.2~9.6,87Sr/86Sr初始值介于0.7034~0.708之间。在deLaRocher构造-岩浆组合图解中(见图6-14),曲线位于4区,垂直于源趋势,说明岩浆结晶过程中曾发生了,基性组分有限连续的分离及酸性壳源物质的加入。对辽西中生代岩浆建造的分析,我们认为它导源于安山质熔浆,且有较多的酸性地壳物质加入(林文蔚,1987)。乔怀栋()依据豫西含矿岩体87Sr/86Sr初始值用C.J.Alligre混合参数公式计算,得出岩浆由57%~76%的上地幔物质和24%~43%的地壳物质混合而成。
上述分析说明了产于中朝准地台南北两缘中生代岩浆建造具有相似的大地构造、深部构造背景,地壳酸度较高,太古宇基底具有较高的钼含量,中生代岩浆岩属幔壳混合源型,壳源物质加入较多,构成以钼为特征的中酸性—酸性岩浆岩成矿系列。
3.产于稳定地台间坳陷带的岩浆建造
此带以长江中下游断陷带为代表,为一弧形断裂坳陷带,北临华北台坪,南接华南幔陷,该带莫霍面由西向东抬高,常熟—启东一带地壳厚28km,常熟—马鞍山一线约32.5km,湖北东部为30~33km,自武汉至南京形成一地幔弧形隆起带,称之为中下扬子幔隆带,南北两侧分别为幕阜山、黄山及襄樊-大别山幔陷带。据曹洛华、葛宗侠资料,武汉-南京幔隆带地壳视基性度(Js)>0.5(曹洛华,1986;曹洛华、葛宗侠,1987),属硅铝-铁镁质地壳,而其南北两侧的幕阜山、大别山Js< 0.48,属硅铝质地壳,在沿江的偏铁镁质地壳和两侧硅铝质地壳之间存在宽度不等的过渡类型,其地壳视基性度Js介于0.48~0.50之间。依据地质地球物理资料,任纪舜等把扬子准地台划分为3种基底类型,即川中式、江南式和昆阳式。根据区域重磁资料分析及沿江流域地层展布状况,葛宗侠等人推断沿长江一带应为变质深、僵化程度较高以铁镁组分为主的川中式基底,区域南部则为浅变质僵化程度较低的江南式基底,两者大致以梁子镇—灵乡—大冶—网湖为界。
印支旋回晚期至燕山旋回的早期淮阳地块向南滑移,酿成了此区东部以北东向为主,西部以北西向、东西向为主的构造格局,控制着本区中生代岩浆岩带的空间展布,本区岩浆岩全岩δ18O绝大多数< 10,87Sr/86Sr初始值为0.703~0.707。
在deLaRocher构造-岩浆组合图解中(见图6-14),武山、城门山、铁山等岩体演化趋势线垂直于源趋势,推测它们导源于高铝玄武质或安山质熔浆,武山岩体晚期的富铝属性可能是与K2O,Al2O3等组分的加入有关。
长江中下游岩带之岩体属轻稀土富集型,除晚期侵入体外大多无铕异常,或仅有极弱的负铕异常,δEu=0.84~1.11,部分样品有轻度铈亏损(δCe:0.66~0.83)。稀土元素配分曲线向右倾斜,与安山岩稀土配分曲线相似。
4.产于酸性地壳褶皱带中的岩浆建造
我国华南与华北地壳结构莫霍面形态,具有很大差异,在全国莫霍面等深线图上,北部莫霍面等深线主要呈明显的北东向分布,而逾南阳—合肥—苏州一线之南莫霍面方向涣散,线性特征趋于隐没,华南区莫霍面深28~38km,由北向南、自北西向东南沿海方向抬升。据18年永平工业爆破资料,华南莫霍面平均深度约为33km,康氏面深21.46km。区内大致以北纬25°为界分为各具特色的南北两个分区,北区莫霍面形态复杂,地幔隆坳带呈北东—北北东向分布,地壳加厚减薄明显,南区莫霍面等深线呈东西展布,隆坳形态舒缓,起伏较小,广东滨海带地壳深27~30km,最大厚度差5km,康氏面可能为13~16km。依据莫霍面形态特征和空间展布可将华南地区划分下述深部构造单元(张宏良等,1985)。由东至西它们是:浦城-永安幔坳,鄱阳-赣州幔隆、修水-桂东幔坳、洞庭-衡阳幔隆、藏江-源凌幔隆、雪峰山幔坳及南岭东西向复杂构造区。
大兴安岭-太行-武陵深部构造变异带通过此区西部经河池、百色而入越南,东部之庐江—南昌—吉安—广州为其东西两部重力均衡界线,其东均衡异常为正值,西为负值,该线之南端有吴川-四会断裂通过,据此判断它可能是郯庐断裂之南延部分或是它的一个分支(王懋基,1985),除上述两个重要的构造变异带外,尚有东南沿海幔坳带、上饶-崇仁幔坡带、德安-永兴幔坡等线形构造,它们在一定程度上控制着华南中生代的岩浆建造。
华南地壳以多层状和横向组成的不均匀性为特色,在南阳—合肥—苏州一线之南为重力低值区,区内各种成因类型的花岗岩均有发育,由北西至南东花岗岩分布范围逐渐增大,反映了华南具有以低密度花岗质地壳为主的特征。上地幔与地壳横向上的不均匀性表现在由西向东低密度地壳增厚,盆地下面地壳密度增高,在沿海火山岩区存在低密度上地幔,这种上地幔地壳密度的横向变化,南部、东部滨海带莫霍面变浅并伴有较高的地温场和热流值,这些深部构造特征与中生代花岗岩空间分布的相宜关系,佐证了华南中生代岩浆建造受控于上地幔形态和地壳组成。
区内北东向深断裂发育,自东南滨海向北西方向主要有长乐-南澳断裂、丽水-海丰断裂、邵武-河源断裂、连平-广州-思平断裂,四会-吴川断裂、广西灵山断裂,北北东向有绍兴-江山-信江断裂,宜春-永乐断裂等,这些深断裂大多产于地幔陡坡带中,如长乐-南澳断裂、丽水-海丰断裂、邵武-河源断裂。而绍兴-江山-信江断裂带恰位于上饶-崇仁幔坡带中。这些地幔陡坡带和深断裂带在很大程度上控制着本区花岗岩的空间展布,并随着成岩时代的演变形成了原地花岗岩—侵入花岗岩—高位花岗岩的连续演化系列。
华南褶皱系的地槽建造主要由震旦系—志留系组成,为复理石类复理石少量碳酸盐岩和火山岩。元古宇主要出露有四堡群浅海相碎屑岩夹细碧角斑岩,板溪群为浅海相复理石碎屑岩夹火山岩类,它们主要分布在黔东、黔东南,桂东北—西南、闽西等地,构成粉砂-泥质基底。在闽北建瓯一带则为片麻岩、片岩、角闪片岩、石英岩、变粒岩。原岩含较多的中、基性火山岩类,构成中、基性火山岩型基底。总之,我国华南与华北区地幔形态和地壳组成、基底类型有较大不同,华南是以花岗岩质为主的硅铝质地壳,前震旦系以粉砂泥质为主,闽浙滨海带则变为中基性火山岩型基底。此种深部构造背景,地壳和上部沉积、变质建造的空间变异决定了华南花岗岩的空间分带。依据各岩带的深部构造特征,可划分下述岩带。
(1)北东向构造岩浆岩带
1)浙闽粤滨海岩带;分布于丽水-海丰断裂之东的上地幔隆起区,重力资料揭示出此区具异常低密度上地幔,分布有安山质-英安质-流纹质火山岩类,滨海的陆地部分中生代火山岩带宽达180~260km,延伸1200km,以裂隙喷发为主,伴有同源侵入的花岗闪长岩-黑云母花岗岩-碱性长石花岗岩,同熔型花岗岩分布广泛。此带与中生代岩浆建造有关的矿产相对较少,主要为Cu,Pb,Zn,Mo,Fe,W,Sn,且从北至南有由Cu,Pb,Zn,Mo向W,Sn变异趋势,其中矽卡岩矿床甚少,可能与此区碳酸盐岩层不发育有关。
2)大陆内部北东向的岩浆岩带:此带位于丽水-海丰断裂带之西,为华南中生代岩浆岩广泛分布区。其中自幕阜山-云开大山与武夷山之间的花岗岩约占该区总面积的50%,包括加里东期、海西期、燕山期花岗岩,而以燕山期花岗岩尤为发育,在成因上包括混合岩化交代花岗岩、陆壳重熔型花岗岩,壳幔混合源同熔型花岗岩及极少的幔源型岩浆岩。以重熔型花岗岩为主体。侵入岩多沿北东向线形构造带展布。自北向东南方向依次排布有湘桂边界的花岗岩带,十万大山-大容山花岗岩带,云开大山-武夷山混合岩、花岗岩带,新兴-于都花岗岩带,宝安-三明花岗岩带。自北西向南东岩体形成时代有变新征象,其规模也愈来愈大,常为多期次侵入的复式岩体。
(2)酸性地壳内部东西向岩浆岩带
分布于北纬24°~26°之间,是本区地幔东北向构造带与桂粤东西向构造的转换部位,由于北东及东西向构造的联合作用,使此带北部边缘北东向的地幔构造带端部碎解成规模更小的幔隆、幔坳,此带西抵河池之西,东达安远上杭一带。此带中,中生代岩浆岩极为发育,伴随极丰富的稀有、稀土、有色等多金属矿产。由北向南有塔山-鼓山岩带,道县(九岭)-会昌-仙游岩带,大东山-九嶷山-泉州岩带,花山-鼓山-佛冈-厦门岩带。从总体上看自西向东岩体时代变新,规模增大。依据地质地球物理资料,华南陆壳重熔型花岗岩及混合岩化花岗岩以岩基为主,具有多期次成岩特征,且原地-半原地花岗岩、高位侵入花岗岩在一系列地质地球化学特征上具有过渡关系,受控于深大断裂带。它们以富硅富碱贫基性组分铝过饱和为特征,矿化以稀土、稀有、有色(W,Sn)及U为主。岩浆岩全岩氧同位素δ18O为9.5~13.5,87Sr/86Sr初始值>0.711,稀土元素总量较高且相对富集重稀土,铕负异常甚为明显,这些特征都有别于同熔型花岗岩(徐克勤等,1986)。
依据50多个重力异常的反演结果,认为华南花岗岩重力异常变化范围为30mGal,岩体厚度为5~15km,少数达20km,如九岭岩基厚7km,瑶岗仙岩体11~12km,柿竹园岩体为13~14km(王懋基,1985)。
此区成矿作用复杂,矿化类型繁多,陈毓川等(1985)将南岭地区划分为5个成矿系列。矽卡岩型矿床主要属于与燕山期中浅成酸性花岗岩有关的稀土有色及多金属矿床成矿系列,如柿竹园、香花岭、黄沙坪、大厂、瑶岗仙等矿床,它们与壳源重熔型花岗岩系密切,与燕山期浅成—超浅成中酸性花岗岩有关的Cu,Pb,Zn,W,Mo,Ag;Au,U矿床系列多为岩浆型、伟晶岩型、斑岩型、热液型金属矿化,成矿母岩主要为花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、英安斑岩,也有流纹岩。岩体中87Sr/86Sr初始值< 0.710,属壳幔混合源型花岗岩。其代表的矽卡岩矿床有水口山、铜山口等。与酸性岩浆侵入活动有关的Fe-Sn-Mo(Pb,Zn)成矿系列中,矽卡岩矿床甚为多见,如福建马坑、潘田、洛阳、大田,广东大顶、铁山嶂、尖山。后两者的岩浆岩及其矿床主要集中于地幔陡坡带或地幔隆坳过渡带中,在空间上它们主要沿上饶-崇仁幔坡带(上饶-铅山断裂带)、吴川-四会断裂带及丽水-海丰断裂带展布。
华南地壳以富集稀有、稀土及放射性元素为主要特征,U,Th具有较高丰度,远高于地壳花岗岩中U,Th平均含量。富含U,Th的侵入体绝大多数为出露面积大的多期次的复式岩体,这都预示着华南地壳可能有较高的U,Th,K背景含量,它可能是华南地壳具有较高的地温场的重要因素之一。
5.地槽褶皱带中的岩浆建造
此类岩浆建造属同造山期及造山期后的花岗岩类,形成于优地槽褶皱系中,包括天山褶皱系、内蒙古褶皱系、吉黑褶皱系、昆仑-祁连褶皱系。
我国东北地区从大范围上看是一个大规模地幔隆起带,松辽和下辽河平原是该幔隆的轴部,莫霍面向东西两侧倾没,且有东陡西缓的趋势,其西部:大兴安岭一带莫霍面由东至西由34km降至39km,形成北北东向延伸的幔坡带,松辽平原之东侧发育一系列正向负向构造,构成次级的隆、坳带。区内存在两个主要的深部构造变异带,其一沿沈阳—长春—绥化展布,为郯庐断裂北延部分。布特哈旗于乌兰浩特变异带实为大兴安岭-太行山-武陵山构造带的组成部分,此外尚有一系列北东向断裂。它们控制着本区岩浆岩的分布,据辽南工程爆破探知,辽南地区下部地壳厚13~16km,地壳视基性度0.40~0.43。北部缺乏相应资料。本区西部上前寒武系主要为含十字石、矽线石、石榴子石之片岩、片麻岩夹角闪质片岩及大理岩。构成中基性火山岩及粘土质岩基底。东部主要为碳酸盐岩及中深变质岩类,出露有麻山群、黑龙江群、晨明群。属碳酸盐-砂泥质基底(姜齐节等,1982)。
区内出露前兴凯期、加里东期花岗岩类,海西期花岗岩分布尤为广泛,与Fe,Cu,Pb,Zn关系甚为密切,海西期早期岩浆活动强度较弱,海西期中、晚期花岗岩分布于大兴安岭岭脊及两侧,随时代变新花岗岩带向东南迁移,属冒地槽褶皱带的岩浆建造。小兴安岭、张广才岭、太平岭一带分布有海西期晚期花岗岩,产于优地槽环境。主要为黑云母花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩及白岗质花岗岩、花岗斑岩。
古生代末结束了地槽发展阶段,进入了滨太平洋构造域以断块运动为主的发展阶段,燕山期岩浆岩分别受伊兰-伊通、密山-敦化-抚顺断裂带控制,嫩江断裂之南缘部分形成浅成小岩体。
天山褶皱系、昆仑-秦岭褶皱系分别受控于天山幔槽,阿尔金山-祁连山幔坡及昆仑山北缘幔坡带,沿上述地壳厚度变异带发育一系列深大断裂,如阿尔金山-北山断裂,中天山南北两缘断裂,巴颜喀拉山、积石山北缘断裂,以压剪性为主,区内热泉广布,地震频繁,新构造运动活跃。依据门源-渭南地震测深剖面估算地壳基性度约0.43。天山-肃北前寒武系主要由中浅变质碳酸盐岩、碎屑岩组成,夹少量中性火山岩,厚逾15000m。祁连山区前寒武系上部沉积厚度巨大,由变质碎屑岩、碳酸盐岩组成,夹有较多中基性火山岩类。它们均在中国古地台基础上裂陷而成为地槽区,始于兴凯旋回,经加里东、海西旋回逐步转化为褶皱区,其间形成了地槽型沉积建造,伴有大规模的基—酸性火山活动和深成岩浆侵入,它们大都形成于优地槽环境。与矽卡岩矿床有关的岩浆岩为辉长岩、闪长岩、钠长花岗斑岩、花岗岩。天山褶皱系中海西期(天山期)花岗岩最为发育,集中于中间隆起带及北山褶皱带中,属钙碱质岩石系列,由早期至晚期反映出由基性—酸性—碱性的演化规律,岩石相对富Na2O(新疆地质局区域地质调查大队,1985)。东昆仑-祁连褶皱系加里东期花岗岩主要分布于中祁连和河西走廊,侵入时限分早、中、晚3期,主要为花岗闪长岩、斜长花岗岩、石英闪长岩、花岗岩。加里东期晚期出现较多的黑云花岗岩,海西期有钾长花岗岩、石英闪长岩、辉绿岩及伟晶岩类,印支期侵入岩集中于青海南山、都兰一带,呈小岩基产出,岩性为黑云母花岗岩、二长花岗岩,矽卡岩矿床与印支-燕山期侵入岩有关,属造山期后侵入岩。
总之,产于地槽褶皱带中的岩浆建造主要形成于地槽发展阶段,多为同造山期岩浆岩,也有造山期后和断块活动期的侵入岩,它们大多产于深部构造变异带中,侵入岩伴有相应成分的喷出岩,多形成于压性、剪性的构造环境中,晚期小岩体则有可能是引张条件的产物。
(三)对深部构造与岩浆活动、矿化关系的初步认识
1)由于印度板块、太平洋板块与欧亚板块的相互作用及陆内重力均衡(包括侧向均衡、盆山作用)造成了我国东高西低的上地幔形态,太平洋板块的俯冲,特提斯洋壳的向北消减促成东南滨海及粤南上地幔挠起。侏罗-白垩纪太平洋板块向北差异性漂移(张用夏,1983)是我国东部北东向构造发育的主要原因。
2)我国两个重要的深部构造变异带将全国深部构造分为3区,岩浆活动和内生金属矿化大都分布于东西两区,东区(上地幔隆起区)中—酸性岩浆岩广泛分布,多为燕山期产物,在滨海上地幔隆起带具有广泛强烈的中—新生代基性—中性—碱性岩的火山活动,较高的地温场和大地热流值,多处发现幔源包裹体。金属矿化以Fe,Cu,Pb,Zn,W,Sn,Mo,U,Th,稀有,稀土为主。西区的岩浆活动产于地槽褶皱带中,为同造山期和造山期后产物,多分布于优地槽中,岩带的空间展布与区域构造线一致,成矿以加里东期、海西期为主,主要与Fe,Cu,Ni,Pb,Zn等矿化有关。
3)主要岩浆岩带均沿地幔陡坡带分布,我国东部岩浆岩总体上多分布于地壳减薄带,而次级地幔隆坳带则控制着岩带或岩体的空间展布,它们多产于隆坳过渡带偏幔坳一侧,两种不同方向的深部构造带的交衔部位(如南岭)矿产尤为丰富,上地幔陡坡带与区域深断裂常相一致。
4)岩浆建造、金属矿化组合在一定程度上受控于上地幔形态特征、地壳结构、组成(基性度及基底类型)。一般地壳与基底基性程度愈高,其岩浆岩及相关矿产也多为偏基性岩浆场的元素组合,岩体受深断裂控制明显。在酸性地壳、砂泥质基底中,多发育酸性—超酸性岩类及其有关矿产,重熔型花岗岩分布广泛。我国华南、华北在这些方面存在较大差异,因而具有不同的成矿特征及矿化组合。
5)壳幔组成在横向上的不均匀性是地壳运动发展的重要原因之一,它导致于重力均衡补偿,壳幔物质的相对运动,活动带与地台区相比具有较大的地壳厚度和纵横向变化,有地壳低速高导层的存在并较稳定区发育,如燕辽台褶带、马鞍山—常熟—启东、门源—渭南,青藏高原等地。
6)华南花岗岩具有较高的U,Th丰度,岩石中富钾,它们绝大多数属壳源重熔花岗岩类,因此可以认为华南地壳的花岗岩层具有较高的U,Th,40K等放射性元素,这种放射能是形成华南地温场的重要因素,加之地幔热动力作用可形成广泛地熔融岩浆,产生重熔型花岗岩及其矿化组合。
7)壳幔作用、区域地球化学场是制约区域岩浆建造及其矿化组合的重要因素,成岩成矿作用是壳幔相互作用、物质与能量迁移转化的结果,这种作用也深刻地影响着区域地球化学场的特征。壳幔的相互作用是在重力作用下壳幔物质的相对运移,它包括地幔物质沿构造薄弱带的上涌,侵位于上部地壳并对地壳加载,造成重力的重新调节和莫霍面形态的相应改变;地壳物质横向的重力补偿(盆山作用);下部地壳沿深断裂进入上地幔形成幔壳混合带,并且在地幔高温状态下可能发生相应的物理化学变化,当断裂继续活动时可能导致壳幔物质的选择重熔,形成相对富硅富碱的混合岩浆,因此壳幔混合源岩浆的产生,它可能来源于壳幔物质的混合熔融,也可能是地幔物质与地壳酸性物质的混合,甚至是岩浆上侵过程中的高位同化。如此在混合岩浆中包括较广泛的壳幔成分特征和成矿元素组合。因此区域地球化学场在很大程度上决定于壳幔组成的不均匀性。
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