大别造山带中上地壳变形特征——皖中张八岭地区印支—燕山早期构造变形研究
Deformation features of the mid-upper crust of the Dabie orogenic belt—a case study of the Indosinian-early Yanshanian tectonic deformation in the Zhangbaling area
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摘要: 提要：张八岭构造带是大别造山带的一部分,是造山带中上地壳出露地区。通过运用构造－地层学的理论和方法,以及对张八岭地区1∶5万地质填图资料的分析和典型地区的构造解剖,认为：区内张八岭(岩)群与南华系—震旦系及其以上地层之间不存在强烈的构造运动界面,其作为大别造山带的组成部分发生了强烈的变形作用；印支—燕山早期区内主要存在3期构造变形：早期为一系列呈NWW、近EW向的紧闭同斜褶皱,中期以韧性剪切带发育为特征,晚期以NW向SE的逆冲推覆作用伴生NNE向为主的宽缓褶皱。三期变形相互叠加,形成区内基本构造格架。伴随着扬子地块向华北地块的俯冲与碰撞,中上部地壳发生褶皱、逆冲推覆(前缘滑覆)作用等, 三期变形为一递进变形过程。Abstract: Abstract： The Zhangbaling tectonic belt is a part of the Dabie orogenic belt and an outcrop area of the mid-upper crust of the belt. By using the combined tectonic and stratigraphic method to analyze the l∶50000 geological mapping data of the Zhangbaling area and make structural analysis of the typical cases, the following new ideas have been got： there is no boundary of strong tectonic movement between the Zhangbaling Group-complex (Pt2～3) and the Nanhuaan-Ordovician or strata above them, and as a component part of the Dabie orogenic belt, the group-complex underwent strong deformation； in the Indosinian-early Yanshanian there mainly occurred three phases of tectonic deformation, i.e. a series of WNW-and nearly E-W-trending tight congruous folds in the early stage, a ductile shear zone in the middle stage, and the mainly NNE-trending, broad folds accompanied by SE-vergent overthrusting in the late stage. The superimposition of the three phases of deformation formed the basic tectonic framework of the area. Folding and overthrusting (front sliding) took place in the mid-upper crust (include sedimentary cover) concomitantly with subduction of the Yangtze block beneath the North China block and their collision. The three phases of deformation represent a process of progressive deformation.
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1. 研究目的(Objective)
锗(Ge)是一种典型的稀散元素，其地壳丰度为1.5×10-6，主要富集在煤和铅锌矿床中。统计结果显示，闪锌矿是铅锌矿床中Ge的主要载体矿物，但不同类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量存在差异。除热液脉型和浅成热液型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量较高(可达2500×10-6)外，其他主要类型(如喷流沉积型，SEDEX；火山块状硫化物型，VMS；密西西比河谷型，MVT，等)铅锌矿床闪锌矿中Ge的平均含量通常 < 300×10-6。本次发现贵州贵定竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的显著超常富集现象，现报道如下。
2. 研究方法(Methods)
在细致深入的矿床学和矿物学研究基础上，利用激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对竹林沟锌矿床主要金属矿物闪锌矿进行原位微量元素组成分析。统计闪锌矿中Ge等元素的富集特征，结合相关分析和以往研究成果，揭示竹林沟锌矿床中Ge的超常富集机制。
3. 研究结果(Results)
竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量为592×10-6~1100×10-6(平均764×10-6，表 1)，锌矿石中Ge的平均品位97.9×10-6。闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料显示，扬子板块及其周缘地区MVT铅锌矿床，如牛角塘、会泽、毛坪、富乐等，其闪锌矿中Ge的含量均 < 652×10-6，即便富乐矿床闪锌矿中Ge的含量最高，但其平均含量也仅为191×10-6，明显比竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)低。
表 1 竹林沟锌矿床闪锌矿部分元素含量(10-6)Table 1. The part elemental contents of sphalerite from the Zhulingou Zn deposit(10-6)
与世界上主要类型铅锌矿床闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料相比，竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量比SEDEX(Ge含量通常 < 50×10-6)、VMS(Ge含量多数 < 100×10-6)和MVT(Ge含量n×10-6~n×102×10-6，Ge平均含量 < 300×10-6)等闪锌矿中Ge的含量高出一个数量级。竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量与法国Noailhac-Saint Salvy热液脉型Zn-Ge-Ag-Pb-Cd矿床(Ge平均含量750×10-6)和玻利维亚Porco浅成热液型Ag-Zn-Pb-Sn-Ge矿床(n×102×10-6~2500×10-6)等少数类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)相当。
可见，竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量比目前已知扬子板块及其周缘地区MVT矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)都高，且明显高出全球主要类型(除岩浆热液型和热液脉型外)铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)一个数量级，具有显著超常富集特征(接近Ge地壳丰度的1000倍)。
初步分析显示，竹林沟锌矿床闪锌矿中Zn与Ga和Cd之间具有正相关关系；相反，Fe与Ga和Cd之间均具有负相关关系，这表明该矿床闪锌矿中Ga和Cd很可能不是直接替代Zn而是替代Fe，与笔者前期认识基本一致。然而，不难发现该矿床闪锌矿中Zn与Ge之间呈一定的负相关关系，但Fe和Ge之间则呈一定的正相关关系，进一步地Zn与Fe之间具有显著的负相关关系，且Zn与Fe+Ge之间负相关性更显著(图 1)。目前，闪锌矿中主要有六种Ge替代Zn的方式：(1)2Cu++Cu2++Ge4+↔4Zn2+；(2)Ge2+↔Zn2+；(3)2Ag++Ge4+↔3Zn2+；(4)2Cu++Ge4+↔3Zn2+；(5)□(晶体空位)+Ge4+↔2Zn2+；(6)nCu+Ge↔(n+1)Zn。可见，这六种替代方式均不能解释竹林沟锌矿床闪锌矿Zn和Fe+Ge之间的强烈负相关关系。因此，笔者推测该矿床中Ge很可能是与Fe一起共同替代Zn进入闪锌矿晶格(Fe+Ge↔2Zn)，是一种新的Ge替代方式。
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图 1 竹林沟锌矿床闪锌矿Zn-(Fe+Ge)相关图解Figure 1. Relationship diagram of sphalerite Zn-(Fe+Ge)in the Zhulingou Zn deposit4. 结论(Conclusions)
竹林沟锌矿床闪锌矿中显著超常富集锗，锗的富集程度接近1000倍，且锗与铁一起共同替代锌进入闪锌矿晶格，是一种新的锗替代方式。初步估算竹林沟锌矿床锗金属储量超过400 t，而竹林沟锌矿床外围还有半边街等锌矿床，初步预测研究区锗资源量可能达到超大型规模(>1000 t)，一个新的国家级乃至世界级锗资源基地曙光已现。
5. 致谢(Acknowledgments)
感谢科技部、国家自然科学基金委、云南省科技厅和云南大学对本项目的支持。
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期刊类型引用(7)
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