good 长江中下游庐江_枞阳火山岩矿集区深部结构与成矿作用

长江中下游庐江-枞阳火山岩矿集区深部结构与成矿作用*
董树文1 项怀顺2 高锐3 吕庆田4 李建设2 战双庆5 卢占武3 马立成1
DONG Shu W en 1
,X I ANG H ua i Shun
2
,GAO R ui
3
,L Q i ngT i an
4
,L I JianShe
2
,ZHAN ShuangQ i ng
5
,LU Zhan W u
3
and MA L i Cheng
1
1 中国地质科学院,北京 100037
2 安徽省国土资源厅,合肥 230001
3 中国地质科学院地质研究所,北京 100037
4 中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037
5 安徽省勘探技术院,蚌埠 233005
1 Ch inese Acad e m y of G e olog ic a lS ciences,B eiji ng100037,Ch ina
2 L and and R esources De part m e n t of A nhu iP rovince,H e fei230001,C hina
3 In stit u t e of G eolo gy,Ch inese Acad e my o f G eolog ic a l Sciences,B eiji ng100037,Ch ina
4 In stit u t e of M i n e ral R esources,Ch i n ese Acad e m y of Geological S ciences,B eiji ng100037,Ch i na
5 In stit u t e of R econnaissance and Explora tion of Anhu iP rovince,B eng bu233005,Ch i na
2010 07 14收稿,2010 08 16改回
Dong S W,X iang H S,G ao R,L QT,L i JS,Zhan SQ,L u Z W and M a LC 2010 D eep struc ture and ore for mat i on w ith i n Lu ji ang Zongyang volcan i c ore concen trated area i n M i dd le to Lower R each es of Yangtze R i ver A ct a Petrolog ica S in ica,26(9):2529-2542
Abstrac t T o explore the crustal depth structures i n a volcan ic depressi on,iron and su lf ur o re concentrated area,and st udy deep process o re for m ati on w it h i n L uji ang Zongyang area,along the m eta llog en i c belt of M i ddle L o w er R eaches o f Y angtze R i ver dur i ng Cretaceous,the deep probe pro ject w as carr i ed 150k m l ong deep reflecti on se i s m i c pro file(recorded30seconds)across vo lcan ic depress i on,20k m shall ow h i gh resoluti on re flecti on se is m ic pro file i n Luohe larger iron deposit(20k m),m agnetote lluric pro files,h i gh resoluti on grav ity and m agneti c profiles pa ra lle l t o t he se is m ic profile w ere fi n is hed s i nce2006~2009,and the i m ages of whose crusta l fi ne structure and e lectro m agnetic structures we re revealed,si m u ltaneousl y t he reg iona l tectonic ana l ysis and vo l canic rocks chrono logy w ere obta i ned The a ll o f new ev i dences ind i cated that L u Zong vo lcan ic depressi on and iron depo sits w as contro lled by a deep fau lt, NE S W tendi ng L uohe fault,w hich cu t through crust to MOHO and the ha lf round sharp( ear sharp )depressi on w as an asymm etr ic vo lcan i c eruption a l ong Luohe fault expend i ng fro m west to east,excluded the hypothesis that another ha lf buried i n w est o f Luohe fault under red bed basin T he Luohe fault i s consi dered as the tecton ic channe l li nk i ng fro m surface to m antle resu lti ng i n the up w elli ng and eruption o f deep fl u i d,and m agm a cha m bers i n m i d crust a l ong bi later o f this channel can distinguished fo r m ligh t spo ts o f the re fl ecto rs The m ulti laye r bo rders were i dentified through t he vo lcan ic depress i on,the depth of C re taceous vo l canic ro cks and Jurassic sedi m en tary strata is4~5k m(t he depth o f vo lcan i c rocks is ca 3k m),t he dept h o f sequence o f defor m ated layers from S i nian to T riassic i s ca 18~20k m,and the m i ddle l ow er crust consists of me ta m orphic basements T he M OHO has gen tle north west d i ppi ng and ca 33~31k m depth T an Lu fault,a larger l e ft slip displace m en t fau lt,extended to MOHO w it h steep d i pp i ng,the w idt h i s ca 10k m T hereby,t he deep process and m echan ics o f the m i nera lization w ithi n Lu Zong vo l canic depress i on dur i ng E arly Cretaceous(132~ 127M a)were revealed
K ey words D eep structure;Channe l o fm antle fl u i d;M i ne ra liza ti on;R e fl ection se is m ic pro file;V olcan ic depression;Lu Z ong ore concentrated area;M i dd le to L ower R eaches o f Y angtze R i ver
1000 0569/2010/026(09) 2529 42A cta P etro log ica Sinica 岩石学报
*本文受财政部科学专项 矿产资源深部探测实验 (410102)资助
第一作者简介:董树文,男,研究员,博士生导师,长期从事构造地质、深部构造与地质过程研究,E m ai:l s w dong@cags ac cn
摘 要 为探测长江中下游成矿带庐江 枞阳白垩纪火山岩盆地和铁、硫矿集区深部构造和地壳结构,探讨成矿深部控制条件,作者完成了穿越火山岩盆地的深反射地震剖面(150k m,记录30s)和罗河铁矿区浅层高分辨反射地震剖面(20k m),以及平行剖面的大地电磁、高精度重磁剖面,揭示了矿集区全地壳精细结构和电磁结构,同时开展区域构造测量和火山岩年代学研究,获得了新的认识。

证实 耳状 的庐 枞火山岩盆地是一个沿北东向罗河断裂向东侧发育的非对称火山盆地,排除了另一半被断在西侧红层之下的判断;罗河断裂是一条切穿MOHO的深断裂,倾向南东,是引导地幔流体和岩浆上涌和喷发的通道,在中地壳形成岩浆房(反射亮斑);鉴别出多层界面,火山岩 侏罗系厚度约4~5k m(其中火山岩厚度约3k m),三叠系 震旦系变形层底界深度大致18~20k m,变质基底组成中下地壳,M OHO平缓向北西倾,深度33~31k m;追踪郯 庐断裂带的深部产状,陡立延伸到M OHO,宽约10km。

从而揭示了早白垩系(132~127M a)庐 枞火山岩矿集区深部过程与成矿、控矿作用。

关键词 深部结构;地幔流体通道;成矿作用;反射地震剖面;火山岩盆地;庐 枞矿集区;长江中下游
中图法分类号 P542 5
1 引言
我国大宗性矿产资源对外依存度逐年攀升,国内保障程度不足一半。

目前,我国矿床勘探深度平均约400m,而世界主要国家都超过1000m,开采深度超过2000m的矿山比比皆是,甚至4000m也不鲜有,因此,只要将勘探深度加大,评价2000m以浅的资源量,就会在很大程度上改变我国的资源状况。

长江中下游是我国东部著名的铁铜多金属成矿带和沿江工业走廊(常印佛等,1991),建立持续资源基地已经迫在眉睫,开辟深部第二找矿空间势在必行,一旦突破深部找矿的技术方法,将会带来显著的经济效益和社会效益。

作为我国勘查程度最高的长江中下游成矿带,现今平均勘查深度仅为500m,平均开采深度为400m。

1985年常印佛在地质部太原普查会议上,提出在重要远景区开展立体地质填图的建议,并于1988年在铜陵和大冶进行立体填图、深部找矿试点,他总结了由浅到深,由 点 到 面 、再到 体 的地质认识规律,开启了我国矿集区立体调查的先河。

根据地质背景和成矿条件对比,专家预测在中国东部500~2000m深度范围存在第二找矿空间(常印佛,2006 ;滕吉文,2006),安徽铜陵冬瓜山1000m以下发现大型铜矿证实了深部找矿的远景(常印佛等,1983)。

关键问题是如何在地质勘查程度相对高地区获得深部找矿的新信息,取决于高精度探测技术的突破和数据集成与解释。

吕庆田等(2004)运用深反射地震技术揭示了铜陵3000m以内多层成矿构造图像,特别是精确探测到成矿直接界面(五通组D
3
w标志层)的空间产状,获得了高精度的精细勘查信息。

作者选择庐江 枞阳火山岩盆地铁多金属矿集区进行深部找矿的技术实验,以期与已有的铜多金属矿集区的深部数据和资料综合研究整个长江中下游铁铜成矿带的深部成矿背景和控矿条件。

庐江 枞阳早白垩世陆相火山岩盆地属长江中下游成矿带(常印佛等,1991;翟裕生等,1992),在构造上位于大别 苏鲁超高压碰撞造山带前陆缩短带,地处扬子板块的北缘,郯 庐断裂带的南段(董树文等,1991,1998)(图1),形成于碰撞造山作用及其相关的伸展构造或晚中生代中国东部岩石圈地幔伸展的动力学背景下(任启江等,1993)。

庐江 枞阳盆地的成因类型被认为是基底坳陷型火山盆地(任启江等, 1991,1993;刘洪等,2002),或 继承式 盆地(宁芜研究项目编写小组,1978)。

盆地边界断裂由北北东向罗河断裂、东西向庐江 黄陂湖断裂、南北向襄安镇–大通镇断裂和北东向长江断裂组成(图2)。

盆地基底出露于北、东、南三面外缘,以奥陶系白云岩、志留系砂岩、泥盆系砂岩、三叠系灰岩、侏罗系砂岩为主。

上三叠统灰岩零星分布于盆地外围,下、中侏罗统磨山组及罗岭组砂岩构成了陆相火山岩盆地的基底;下白垩统陆相火山岩系分布在盆地内部,以角度不整合覆盖于基底沉积岩层上。

火山岩系在空间上大致呈同心环状分布,自盆地边缘至盆地中心依次为龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组,岩性组合为安粗岩系。

上白垩统及古近系红层零星出露于盆地外围。

尽管同处长江中下游成矿带,具有相似的地质构造背景,但仅一江之隔的铜陵和庐 枞两个矿集区,却成矿作用迥异。

铜陵矿集区为隆起带上的岩浆交代型铜、金矿床,庐 枞为凹陷带火山岩型的铁、硫矿床;二者成矿时代也不尽相同。

显然要了解二者的控制因素的差异,只有从深部寻找答案。

而且从找矿的需求着眼,开辟深部第二找矿空间,也必须开展深部结构的探测。

中国地质科学院于2007年在财政专项的支持下,与安徽省国土资源厅合作,在庐 枞火山岩矿集区实施了150k m的深反射地震剖面和高精度重、磁、大地电磁测深联合探测,结合地质构造和成矿作用研究,揭示了庐 枞矿集区的地壳结构和深部控矿因素(董树文等,2009)。

地震数据处理和解释得到深部探测专项(Si noprobe8 1)的支持。

初步成果获得了中国地质科学院2008年度十大科技进展。

本期首次详细公布庐 枞反射地震剖面及其相关研究结构,供交流、讨论。

2 庐 枞矿集区深部联合探测
跨越庐 枞矿集区实施了近十字的反射地震剖面(150k m),联合平行实施的M T、重、磁剖面测量和相应的地质构造、岩浆岩和矿床地质研究,特别是LZ01线反射地震剖面及重、磁、电联合剖面,北西 南东方向,全长90k m,横穿大
2530A cta P etro log ica Sinica 岩石学报2010,26(9)
常印佛 2006 深部找矿研讨会发言
图1 长江中下游地区地质简图
F ig 1 Schem atic geo l og ical map ofM i ddle L o w er R eaches o f Y angtze R iver
别山造山带东缘、郯庐断裂带、庐 枞火山岩矿集区和长江构造岩浆带等构造单元(图2)。

反射地震剖面揭示了庐 枞火山岩矿集区的地壳结构和深部构造影像,获得了从火山盆地边界和底界轮廓、中 上地壳密集反射、中下地壳界面强反射和下地壳弱反射特征、以及清晰壳幔边界的M OHO等全地壳反射影像(董树文等,2009;刘金凯等, 2010;卢占武等,2010),以及地壳的电性分层、重磁特征等,对深入解释庐 枞矿集区成因和深部控制条件,确定火山岩厚度,火山岩盆地深部边界和延伸,控制火山喷发的断裂产状,郯 庐断裂带产状等重大地质问题,提供了宝贵的科学数据。

同时进行了区域构造和剖面地质构造的研究(汤家富等,2010)。

沿深反射地震剖面同时进行了大地电磁测深、地面重力、地面磁力测量,揭示了深部地壳地球物理多种参数(密度、磁性、电性、反射率等)结构与物性变化。

对应于庐 枞盆地来说,总体表现为重高、磁高、电阻率高的 三高 特征。

重力反映出庐 枞盆地基底密度为2 73 103kg m-3,而岩体的密度通常为2 55 103kg m-3左右。

以反射地震剖面作为约束,进行同剖面的大地电磁、重力、磁力资料的联合反演,充分利用这些非地震方法的横向分辨能力,以及不同参数地质属性,提高了地球物理学各方法解释的相互约束能力和解释分辨能力。

在庐 枞矿集区,火山岩与灰岩均呈高电阻特征,但是灰岩磁性弱,两者结合就可提高分辨能力。

磁异常模拟计算在罗河以西很少有磁性体。

重、磁定量计算结果支持深反射的研究成果提出的受断裂控制火山岩喷发是非对称性的这一现象。

重力定量计算的结果表明,地下密度体呈多层局部向上隆起。

由于正长岩类密度偏低,具有一定磁性,但是比火山岩的磁性弱,因此推测可能是正长岩类侵入至沉积层中。

这种地层的多处不连续,以及密度由强变弱,是造成重力异常较为快速降低的主要原因。

3 庐 枞矿集区反射地震剖面与深部结构
构造
沿着LZ01反射地震剖面(图3),中上地壳反射强,频率高,下地壳反射弱,频率低。

根据反射特征和地表地质对比,可以分出晚白垩世 古近纪的红色砂岩盆地,即孔城红盆地,厚度约6~8k m(图3 A),呈向东倾的箕状盆地,反映了盆地受罗河断裂后期伸展构造控制的特征。

早白垩世火山岩盆地,即庐 枞中 碱性火山岩盆地,连同直接底板侏罗系,厚度5~6k m(图3 B),盆地的两侧界限清晰,其中火山岩厚度3~ 4k m,侏罗系砂岩厚度约2k m。

上地壳沉积岩系,相对于新元古界或震旦系 中三叠统的连续的沉积岩系,厚度超过12~ 15k m(图3 C),这些地层在长江中下游和下扬子地区出露广泛,除了缺失早中泥盆统外,所有时代沉积基本连续,并没有经受区域变质。

下地壳为变质基底,这些岩系在扬子北缘和
2531
董树文等:长江中下游庐江 枞阳火山岩矿集区深部结构与成矿作用
图2 长江中下游庐江 枞阳矿集区地质简图和反射地震剖面位置图
1 第四系沉积物;
2 第三系砂砾岩;
3 上白垩统砂砾岩;
4 下白垩统浮山组;
5 下白垩统双庙组;
6 下白垩统砖桥组;
7 下白垩统龙门院组;
8 上侏罗统毛坦厂组;
9 下中侏罗统砂岩;10 三叠系灰岩;11 二叠系灰岩;12 石炭系硅质灰岩;13 泥盆系砂岩;14 志留系砂岩;15 奥陶系白云岩;16 燕山期侵入岩;17 区域、基底断裂及编号;18 一般断裂;19 不整合界线;20 地震剖面及编号;21 地名; 郯 庐断裂带; 罗河断裂; 黄陂湖断裂; 襄安镇断裂
F ig2 Sche m a ti c geo l og i ca lm ap and locati on of re flecti on se is m ic pro fil e o f L uji ang Zongy ang ore concen trated a rea i n the M idd l e Low er R eaches o fY ang tze R iver
1 Quaternary sed i m ents ;
2 Terti ary s andy congl om erate ;
3 Upper C retaceou s sandy conglo m erate ;
4 7 the volcan ic rock s of Fus han For m ati on ,
Shuang m i ao For m ati on ,Zhu anqiao For mati on and Long m enyuan For m ati on i n Lo w er C ret aceous ;8 U pper Jurassic sed i m ents ;9 M i ddle and Lo w er J u rass i c sandstone ;10 Tri assic li m estone ;11 Per m ai n li m eston e ;12 Carbon iferous siliceous li m est one ;13 Devon i an sands t on e ;14 S il urian s and stone ;15 O rdov i ci an dol o m ite ;16 i n trus i ve rock s of Earl y C reraceou s ;17 regi onal and base m en t fau lts and t h ei r num ber ;18 fau lts ;19 unconfor m able boundary li ne ;20 seis m i c refl ecti on p rofile and its num ber ;21 t own na m e ; Tan Lu fau ltb elt ; Luoh e f ault ; H uangp i hu f au lt ; X i ang anzhen f au lt
2532A cta P etro log ica Sinica 岩石学报2010,26(9)
图3 庐 枞矿集区地壳结构
上图 LZ01叠加反射地震剖面图;下图 LZ01叠加反射地震剖面解释图 A 晚白垩世 第三纪红盆;B 早白垩世火山岩和早中侏罗世砂岩;C 震旦 三叠纪沉积盖层;D 大别山超高压变质带;M 地幔
F ig 3 Schem atic d i agra m o f crusta l struct ure i n L u Zong ore concentrated area
Upper F i gure st ack refl ecti on s eis m ic p rofile of LZ01;Lo w er figure the co m pu t er li ner graph of stack reflecti on seis m i c profile and cr u stal s tr u ctures A red basi n f ro m Lat e C ret aceous to Terti ary;B E arly C retaceous volcan ic rocks and E arl y M i ddle Jurassic sandstones;C sed i m en t ary s equ ence fro m S i n ian to T ri ass i c;D D ab i es han u ltra h i gh m et a m orph i c belt;M m an tle;M a mag m atic cha m ber(sports)
大别山区出露,其中有中新元古代、古元古代和太古宙变质岩,最老的变质岩见于湖北黄陵地区的崆岭杂岩的T TG岩系,年龄为2 8~2 9G a,围岩碎屑锆石获得3 3G a 数据(高山等,2001)。

长江中下游地区只有安庆地区董岭钻孔中发现1 4~1 9G a斜长角闪岩(邢凤鸣等,1984;董树文等,1993)。

另外,在庐山星子报道有古元古代变质岩(马长信,1991)。

本剖面地震反射特征显示地壳的二元结构,可分出上下地壳,中地壳难以独立出来,这与大别山造山带的地壳结构不同,在大别山中地壳发育(董树文等,2005)。

沿剖面由郯 庐断裂、罗河断裂和长江构造带三条构造带分割出三个构造区块,形成三带三块的结构,即:大别山 郯 庐断裂带 孔城凹陷 罗河断裂 庐枞火山岩盆地 长江构造带。

其中三个区块构造归属和发展史相差较大,大别山属于三叠纪碰撞造山带,剖面经过的大别山东缘出露超高压变质带和北大别片麻岩穹隆构造,晚侏罗世被郯 庐断裂左行走滑改造,东侧平移到苏北 胶东地区(苏鲁超高压变质带),错距约450k m(王小凤等,2000;朱光等,2006)。

晚白垩世 古近纪叠加正断层,控制了孔城凹陷。

沿郯 庐断裂带断续可见元古宙地层和磷矿(浮祥山磷矿、肥东桥头集磷矿等)。

孔城凹陷主体是晚白垩世和古近纪的红层堆积,属大别山山前充填盆地,厚度最大超过8000m,孔城凹陷西界为
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董树文等:长江中下游庐江 枞阳火山岩矿集区深部结构与成矿作用
罗河断裂(后期为正断层)与庐 枞火山岩盆地相接(图4)。

庐 枞火山岩盆地及铁硫矿集区是郯 庐断裂系统早白垩世伸展作用形成的火山构造盆地,直接叠覆在早中侏罗世构造之上,由于断裂沟通了壳幔通道,流体上涌,火山喷发,矿产丰富。

越过火山岩盆地东界,进入长江构造带,这里显示了非常特征的反射层系,与庐 枞火山岩覆盖的古生界沉积岩系的反射特征相似,实际上沿长江两岸断续出露这些地层。

长江曾经被认为是 长江断裂带 (唐永成等,1998),但是本次地震剖面穿过时获得的信号较弱,未发现深大断裂和M OHO 错断,但是沿江的表层发育近南北向和近东西向的破碎带,长江主河道在安徽基本上沿着这两个方向追踪曲折而下。

所以,对长江构造带深部性质还需要专门探测。

庐 枞剖面探测的另一个重要成果是发现罗河断裂,而且证实其深切整个地壳,造成M OHO 约2~3km 的错断,是一条贯穿地壳的断裂带,控制了火山岩盆地的西界,沟通了地幔与地壳的联系。

第三个重要成果是证实了庐 枞火山盆地是 单向不对称盆地 ,呈半个 耳朵状 或 半圆形 的庐 枞盆地曾经推测是由于罗河断裂切断了完整盆地,将另半个耳朵断落在西侧,被晚白垩世 古近纪红层覆盖。

此次探测证实庐 枞火山岩盆地是沿罗河断裂喷发的向东侧单向扩展的不对称性盆地。

4 庐 枞矿集区深部结构与成矿作用
4 1 发现沟通地幔通道,控制庐 枞火山岩盆地和矿集区
反射地震剖面、大地电磁测深剖面、重力测量剖面、磁力测量剖面均对控制庐 枞矿集区典型的罗河铁矿和龙桥铁矿的断裂有明显的异常反映。

重、磁异常图清楚地揭示出罗河断裂带沿北东向延伸数十千米,拓展了深反射地震探测深部断裂带在平面展布状况(图5)。

反射地震剖面清晰地勾画出火山岩盆地西侧罗河断裂的深部产状(图4),M T 一、二维连续介质反演断面图反映其深、浅部发育形态有所变化(图5),浅部异常形态显示该断裂倾向北西,为正断层,而深部倾向南东,表现为逆冲。

断裂两侧浅部电性变化较大,为孔城红层盆地和庐 枞火山岩盆地的界线。

重磁异常也反映明显。

罗河断裂在浅部向西倾,呈正断层性质,致使晚白垩世 古近纪的红层直接与火山岩接触,红层盆地为向东倾的箕状盆地。

但是,在深部约5~6km 深处,罗河断裂倾向南东,倾角约70 ,宽约2~3k m,直插到地壳底部,将M OHO 面错断2~3k m,南东侧抬升。

反射地震剖面M OHO 由西北向东南逐渐抬高。

在罗河西北方莫霍面深度变化很小,莫霍面深度约为30~33k m。

图4 罗河断裂深部产状与地幔通道反射影像
F ig 4 R efl ec ti on i m age of deep occurrence and mantle channel of Luohe fau lt
2534A cta P etro log ica Sinica 岩石学报2010,26(9)
图5 LZ 1线M T、重磁综合剖面图
F i g 5 C o m preh ens i ve p rofile ofm agn etotell uric sound i ng,grav i ty and m agn eti c
清晰地揭露出庐 枞矿集区深部火山岩浆通道、喷发中心与
M OHO错断:在罗河铁矿中下地壳,发现弱反射状似岩浆上
涌活动的通道,通道两侧地壳中部发育向通道相向倾斜的层
状强反射,通道上方存在反映岩浆活动的弧状强反射。

通道
下方MOHO错断。

大地电磁测深剖面给出了0~10km上部
地壳电性结构,在地震约束下反演了跨越庐 枞矿集区重力
测量、磁力测量十字剖面,解释了深部物性分布。

罗河断裂两侧中上地壳反射层不连续,呈弧状,特别是
中下地壳界面(TW T6 7s)强反射同向轴被罗河断裂分为两
个弧形构造。

这种强反射轴类似反射 亮斑 ,被解释为岩浆
房的特征(Brown et al ,1991,1996),在庐 枞火山岩矿集区
深部存在岩浆房的可能非常大。

罗河断裂切穿地壳,连通了
地幔,构成了壳幔之间的通道,这是本次探测的重要发现。

发现了地幔通道,就可以合理地解释庐 枞火山岩盆地的成
因和构造控制因素,也科学地证实了庐 枞矿集区大规模成矿
的原因。

正因为在早白垩世东部伸展大地构造背景下,属于
郯庐断裂系的罗河断裂深切地幔,导致了地幔流体上涌,在中
下地壳的界面(约20km深)形成岩浆房,发生原始的辉石橄榄
岩岩浆分异成粗安质岩浆,沿着罗河断裂喷发地表,向东侧堆
积形成单向不对称盆地,后期分异出的闪长玢岩系或正长岩
系岩浆侵位浅部成矿。

庐 枞盆地内火山 潜火山岩表现出负
Nd (t)、略高的(87Sr/86Sr)
i
说明源区属富集型地幔。

火山 潜
火山岩分离结晶过程中缺少斜长石的参与意味着分离结晶作用是在斜长石稳定压力之下(<1 5GP a)发生的。

K
2
O与S i O
2之间强的正相关也表明岩浆在高压(>1 5GP a)下发生过分离结晶作用。

因此,庐 枞盆地内的钾玄岩质(shoshon iti c)岩浆形成后所经历过的分离结晶作用主要是在地下深处(> 1 5GP a)发生的,在上升过程中受地壳物质的影响较小。

这种岩浆特征可以用中地壳的岩浆房来解释。

最新的同位素年代学数据证明庐 枞火山岩活动时限从132~127M a或稍长,大致持续5~8M a(周涛发等,2007, 2008;范裕等,2008;薛怀民等,2010),相对邻区的铜陵矿集区15M a而言(吴才来等,2008,2010),岩浆作用时限短,活动快,分异程度低,成为庐 枞火山岩矿集区成矿的基本特征,也是与铜陵矿集区差异的根本所在。

4 2 证实庐 枞火山岩盆地为单向发育的不对称盆地,另一半
盆地并不存在
长期以来,对庐 枞火山岩盆地的 半圆状 或 耳朵状 的形态,一直存在一种解释,认为还有另一半被罗河断裂切断后被红层所覆盖。

所以,大家期待发现另一半,扩大找矿空间。

本项目设计时也曾将证实红层之下是否存在火山岩盆地作为目标之一。

反射地震剖面揭示了深部的结构影像,否定了罗河断裂西侧红层之下存在另一半火山岩盆地的推测。

图6清晰地显示火山岩盆地(含侏罗系砂岩层)均为近似透明反射特征体,深度约5~6k m,火山岩厚度约3k m,其东边界逐步
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董树文等:长江中下游庐江 枞阳火山岩矿集区深部结构与成矿作用
图6 庐 枞火山岩盆地反射地震影像
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翘起,与地表界线一致,而西界就在罗河断裂之下,强反射特征的红层与弱反射的火山岩界线截然,红层之下并没有出现大片的弱反射体。

实际上火山岩分布受罗河断裂控制。

证实了另一半火山岩不存在,更加明确了庐 枞火山岩盆地是沿着罗河断裂向东堆积的不对称盆地,主要金属矿床几乎沿着罗河断裂带产出。

反射地震剖面清晰地揭露出火山岩盆地的弱反射区,横向展布约22k m(1100个CDP),火山岩盆地底部深达2s TW T。

以表层平均速度4000m s-1估算,深度达4000m以上(加上处理基准面,深度为4100m),根据地质资料,这种厚
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图7 长江断陷深部特征
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度可能包括了侏罗系的砂岩层(厚度约1500m),火山岩厚度大致为2000~3000m。

在此提示下,大地电磁测深剖面、重力测量剖面、磁力测量剖面也发现火山岩盆地重力高、磁力高、电性高的三高特征,针对性反演了火山岩盆地的深部纵横范围。

对火山岩盆地横向深部范围获得了比较一致的结果:大约22~25km。

4 3 长江断陷带深部结构
沿江现今是典型的断陷盆地,并被长江冲积平原所覆盖。

长江主河道沿着近南北、近东西向两组破裂追踪(北东走向)而下;有古生界岩石出露,在剖面的两侧白荡湖、周潭出露了古生界地层(安徽省地质矿产局,1987)。

反射地震剖面所显示的上地壳多层上拱型弧形反射(图7),与庐 枞火山岩盆地之下的反射特征一致,表现出变形的古生界的样式,这与地表地质实际出露古生界地层的事实吻合。

关于长江大断裂的认识争论已久,最先是地质部航空物探大队(1960,内部资料)根据长江沿岸航磁异常特征提出了 长江破碎带 后,地质学家推演出 长江深大断裂 ,至今仍然众说纷纭。

本次反射地震探测剖面并未发现重大断裂的反射特征,沿长江及其两侧也未见M OHO错断,看来长江深大断裂难以证实。

由于本地震剖面跨江地段因检波器不能排在水下,使用了遥测技术,仍然出现部分数据的缺失,不同程度地影响深部数据的采集。

但是,在庐 枞盆地的东南界发现长江北
岸之下一系列弧状强反射轴,与庐 枞盆地火山岩之下的古生界反射特征一致,而这之间并不连续,南东侧明显抬升,可能存在一个向北西的逆冲断层。

这条断层并不穿过火山岩,推测是三叠纪的冲断层,属于大别山前陆冲断 褶皱带的组分(董树文,1991)。

该断层影响到20k m深度,但没有切穿M OHO。

MT测深剖面显示浅部为相对低阻电性层,厚约0 5~ 1 5km,推测为Q T
3
等地层的沉积岩。

其下相对高阻层为
中、古生代灰岩为主的岩系;长江南岸,中、新生代(Q T
3
)低阻电性层受浅层断裂控制,向南东逐渐变薄。

测线南西端花岗岩体出露地表,与磁高重低异常特征吻合。

4 4 地壳深部层位的分辨与探讨
反射地震剖面刻画了地壳反射结构的纵深分层总貌,结合M T和重磁数据对各个深度的地质层位和岩性进行推断(由浅入深)。

白垩纪火山岩 侏罗纪 晚三叠世砂岩底界:以透明反射地震的底界为准,总厚度6000m左右,其中辨别白垩纪火山岩约1000~2500m厚(龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组,盆地边部薄,中部厚),早、中侏罗世砂岩(磨山组、罗岭组) 2000m,晚三叠世砂岩地层(月山组、铜头尖组和拉犁组)约
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