上升洋流与陆缘坻

上升洋流与陆缘坻 Ξ 东野脉兴 ( )化学工业部化学矿产地质研究院 () 提 要 通过对中国三大成磷期 也是世界 8 大成磷期中的 3 个成矿构造2古地理单元 的研究, 提出了“陆缘坻”的新概念。陆缘坻不是一般意义上的台地、盆地, 而是一个连接 深海并与海岸平行的峡长水下槽地, 它具有以断垒构造为主的活动性和地貌上的复杂 性, 甚至高耸地带可以出露水面。形成具有工业意义的大规模的磷块岩必需具备上升洋 流和陆缘坻这两个基本条件, 二者缺一不可。可以说陆缘坻的提出丰富和发展了上升洋 流理论。 关键词 上升洋流 陆缘坻 磷块岩 构造2古地理 1 概述 () 磷块岩上升洋流成矿理论是卡查科夫 . . 1937 年提出的, 到 50, 60 年ABK азаков () () 代, 麦凯尔维 . . 和谢尔登 . . 进一步发展了这个理论。 其基本 VEM ek e lveyRPSh e ldo n 点是: ?气候干旱和低纬度的辐散洋流上升地区是最有利的成磷地带, 其一边是与大洋相 连的深海盆地, 另一边为低缓的陆地; ?这种地区, 在北半球为大陆的西岸和北岸, 在南半球为大陆的西岸和南岸。 这个理论正确地解释了成矿时的磷质直接来源和磷质由深海到 达陆缘的动力机制问题, 被大多数磷矿工作者普遍接受。 但是, 它没有解决磷块岩堆积的 具体地点及其构造2古地理环境问题。 在地质历史中, 几乎各时代的大陆边缘都有洋流上 升, 但为什么仅在少数时代和少数大陆边缘的局部地区有大规模工业磷块岩形成, 这就是 磷块岩堆积的地点, 或者说堆积地区的构造2古地理环境问题。这个问题不解决, 就很难进 行区域成矿规律研究和磷矿预测。笔者多年来研究中发现, 工业磷块岩沉积在一个特定的 地带: 这个地带位于克拉通边缘、大陆边缘或陆棚带; 它具有相当大的地域, 宽一般几十到几百公里, 长几百到几千公里; 它不是一般意义上的台地, 而是一个毗邻深海并与海岸平 行的狭长槽地; 这个槽地具有特定的地质构造、形态和地貌特点, 构成一个独立的构造2古 Ξ 作者简介: 东野脉兴, 男, 58 岁, 矿床学, 沉积学, 高级工程师。 河北省涿州市, 邮码 072754 收稿日期: 1995212228 地理单元, 这个单元在地质构造上具有以断垒为主的相对活动性, 地形较复杂, 形态上是 一个不规则带状水下山地, 高耸地段有时出露水面。 我们把这类独特的构造2古地理单元 ? ()称之为“陆缘坻”。 陆缘坻一侧与深海相通, 上升洋流由深海携带大 Ep ico n t in en ta l ch i 量磷等物质上翻抵达陆缘坻, 由于陆缘坻形态地貌上的特点使之成为上升洋流浸漫后的 第一道屏障, 流速减慢、温度升高、压力降低, 磷质在化学与生物作用下滞留下来。 磷等营 养物质的增加, 为生物特别是磷质微生物的繁衍提供了有利条件, 也极利于生物成矿作用 的进行, 磷块岩在这里沉积形成大规模的工业矿床, 是生物成矿作用的必然结果。 因此可 以说 陆缘坻是生物, 特别是磷质微生物的 繁衍场, 是磷块岩的产床, 最终成为磷 1 、2 块岩最主要的成矿带。 世界海相磷块岩有 8 大主要成磷 期, 其中 3 个主要在中国, 笔者深入研 究了这 3 个具代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性的成磷期磷块岩 产地的构造2古地理环境, 升华为理性 认识, 提出了“陆缘坻”概念。 从磷块岩沉积的部位来看, 工业 磷块岩成矿的有利构造背景是稳定地 块的边缘, 地块外围的陆缘带就大为 逊色, 仅有结核状矿, 没有工业意义。 2 中国三大成磷期磷块岩 沉积的陆缘坻特点 2. 1 扬子地块西缘早寒武世梅树村 期川中2滇东陆缘坻 扬子地块西缘北起龙门山, 经康 定、冕宁、渡口、元谋到新平, 呈南北向 展布的早前寒武系变质杂岩, 其片理 ( ) 为 东西走向 图 1, 表明早前寒武纪 地质构造线是近东西向的。 晚元古代 在墨江有蛇绿岩套, 有洋壳向东的俯 图 1 扬子地块西部晋宁期构造2古地理概貌图 冲, 晋宁运动后的早震旦世, 康滇地区 F ig. 1 P a laeo tec to geo g rap h ic sk e tch o f Yang tze m a ssif 进入了一个新的裂谷发展时期, 到晚 fo r th e J inn ing p e r io d 震旦世才进入稳定地台发展阶段, 构 ( ) 造以断裂为主, 伴有宽缓的台隆和台 图潘杏南等, 1987( 1. 地 貌 单 元 I 2古 陆; 2陆 缘 山 系; ? 2活 动 大 陆 边 缘 斜 ? 凹。 晚震旦世早期形成了康滇台背斜 ) 坡; 2. ; K 2大陆架; V 2被动边缘大陆坡; K 2海洋早前寒武 和东侧的川中2滇东台向斜, 这种构造 纪片岩; 3. 晋宁期花岗岩; 4. 东川群拗拉槽沉积; 5. 板溪群 上的隆起与拗陷同时也是地形 浅海沉积; 6. 板溪群浊积岩; 7. 火山2沉积岩; 8. 分区界线 ( ) ? 坻 音 , 意为水下长垣、山地, 局部凸起ch í 地段在水面以上, 为水中小块陆地。 这个字恰当地反映了磷块岩沉积的大陆边缘地理地貌特点, 非常贴切地概括了磷 块岩产地的构造2古地理环境。 陆缘坻也适合于其它沉积矿产。 地貌上的凸起与凹陷。晚震旦世广泛海侵后, 台背斜大部被海水淹没, 成为岛链, 台背斜西 侧拗陷很深, 为滇青藏海槽。早寒武世早期, 康滇台背斜东侧的川中2滇东台向斜本身也有 地貌上的凹凸特点, 在富民- 华宁、会东- 东川、马边- 雷波、汉源2乐山、清平- 绵竹等地 () 为地貌上的凹陷区, 其中间为凸起区。 它们呈南北向展布, 并大体成等距排列 图 2, 此 乃澄江运动南北向挤压应力形成的次一级东西向宽 缓复式背、向斜带, 构成独特的早寒武世沉积的构造 ()2古地理单元, 即川中2滇东陆缘坻 图 3。 图 3 扬子地块早寒武世梅树村期岩相古地理图 2〗 . 3 F igL itho fac ie sp a leo geo g rap h ic m ap o f Yang tze m a ssif fo r th e M e ish u cu n stage o f th e ea r ly C am b r ian p e r io d 1. 古陆; 2. 沉积剥蚀区; 3. 未沉积或沉积后剥蚀区; 4. 相区 界线; 5. 亚相区界线; 6. 大、中、小磷矿床 ()图 2 扬子地块西缘 川中- 滇东 ( : 2台地相区 12 台地泥岩、白云岩亚相, 22 台地硅 相区I I I 早寒武世早期古地理略图 ) ; 质 岩、白云岩亚相, I 2台地边缘斜坡碎屑岩、泥岩亚相3. 2 F igP a laeo geo g rop h ic sk e tch o f th e ( ? 2陆缘坻相区 ? 2陆缘坻白云岩、磷块岩亚相, ? 2陆缘坻 1 2w e ste rn m a rg in o f Yang tze m a ssif ) ( 白 云岩、泥岩亚相; ? 2浅海盆地相区 ? 2浅海盆地 白 云 1fo r th e E a r ly C am b r ian p e r io d 岩、泥岩、硅质岩亚相, 2浅海盆地泥岩、磷块岩、硅质岩亚? 2 () 1. 古陆; 2. 沉积等厚线 ; 3. 海侵方向 m ) 相; K 2陆缘浅海潮坪白云岩、泥岩相区; V 2内陆棚泥 岩、硅质岩、白云岩相区; K 2外陆棚硅质岩、泥岩相区 早寒武世梅树村期, 来自西部滇青藏深海的上升洋流到达该陆缘坻, 将携带的磷等营养物 质滞留下来, 尤其在相对凹陷的地段形成大规模的磷块岩沉积, 构成富民2华宁、会东2东 ()川、马边2雷波、汉源2乐山和青平2绵竹等 5 个聚磷区 图 3。而扬子地块以西的康定2新平 () () 陆缘孤带 连接大洋的深水盆地及其以西的优地槽区 大洋则没有磷块岩沉积。 2. 2 扬子地块东南缘晚震旦世陡山沱期鄂西2黔中陆缘坻 连接扬子地块东南缘大陆 架和大洋的是“江南隆起带”或 “江南陆缘带”, 在中元古代是 岛孤带, 晚元古代为大陆边缘, 晋宁运动使江南隆起带褶皱, 成为地块边缘隆起带, 其西北 侧为鄂西2黔中坳陷带, 开始了 震旦系沉积。 晚震旦世来自东 南 方 向 的 华 南 洋 的 大 规 模 海 侵, 江南隆起带几乎全部被淹 没而成为水下高地, 其西北侧 的鄂西2黔中 凹 陷 带 为 主 要 沉 积区, 这个凹陷带与扬子地块 西缘早寒 武 世 川 中2滇 东 台 向 斜类似, 也有次级宽缓复式背、 向斜, 形成鄂西、东山峰、湘西、 黔 中 等 4 个 大 致 等 间 距 的 凹 陷, 其中间为凸起区, 这就是鄂 图 4 扬子地块晚震旦世陡山沱期岩相古地理及磷矿分布规律图 ()西2黔中陆缘坻 图 4。这样一 2. 4 F igL itho fac ie sp a leo geo g rap h y and p ho sp h a te o ccu r rence s o f 种构造2古地理样式, 与早寒武 Yang tze m a ssif fo r th e D o u sh an tuo stage o f th e la te S in ian p e r io d 式扬子地 块 西 缘 川 中2滇 东 陆 1. 古陆; 2. 同生断裂; 3. 相区界线; 4. 相界线; 5. 亚相界线; 6. 海侵方向; 7. 海流方向; 8. 大型磷矿床; 9. 中型磷矿床; 10. 小型磷矿床 缘坻十分类似。 当来自东南部 ( 2台地碳酸盐岩相区 2潮坪2泻湖相: 2潮坪2泻湖砂 I I I 相区 11- 1 深海的上升洋流越过江南隆起 泥岩2碳酸盐岩亚相, I 2泻湖粉砂泥岩、白云岩亚相, I 2潮坪2泻 1- 21- 3 带到达鄂西2黔中陆缘坻后, 洋 湖白云岩2泥岩亚相, 2蒸发潮坪石膏2白云岩亚相; 2潮坪含砂 I I 1- 4 2 白云岩相; I 2台盆黑色页岩2泥灰岩相; I 2台地边缘相: I 2台地344- 1 流流速减慢并分成两支海流沿 边缘浅滩白云岩亚相, I 2台地边缘浅滩硅质石英砂岩亚相; I 2滨 4- 2 5陆缘坻向其两端侵进, 洋流携 ( )? 2陆缘坻相区 ? 2陆缘坻泥岩、磷块岩、白云岩相; 岸石英砂岩相 1 ) ( 2陆缘坻泥岩、白云岩相? 2浅海陆缘相区 ? 2浅海含磷锰质页 ? 2 1带的磷等营养物质在化学与生 岩相; ? 2浅海硅质岩、泥岩相; ? 2浅海含磷页岩、碳酸盐岩相; ? 2内 234物作用下大量滞留下来, 在整 )陆缘黑色页岩2白云岩相; ? 2外陆缘黑色页岩相 K 2浅海盆地泥岩、 5个陆缘坻含磷酸盐地层普遍发 砂岩相区 V 2深海盆地泥页岩相区 育, 并在陆缘坻的相对凹陷部 ()位形成大规模的工业磷块岩矿床, 构成鄂西、东山峰、湘西、黔中等四大聚磷区 图 4。 2. 3 中朝地块东缘早元古代滹沱群锦屏组沉积期鄂东2苏北2吉南2金策陆缘坻 中朝地块位于塔里木2中朝地台的东部, 太古代陆核阶段局部有低品位的绿岩带型磷 灰石矿床生成, 例如中国辽宁 勿兰乌苏、山东掖县和河北招 6 兵沟等矿床。 早元古代早期 ( ) 2500, 2000一 些 局 部 地 M a 段形成低品位磷灰石矿床, 例 如中国辽东宽甸杨木川、朝鲜 北部西海岸的永柔、汉川和南 浦等矿床。五台运动之后, 中朝 地块的陆壳已基本形成, 在地 块周边及内部一些活动带发育 一套冒地槽型沉积, 并普遍有 磷酸盐化地层产出, 在地块北 缘有白云鄂博群尖山组的布龙 土式磷矿, 在地块内部的鄂尔 图 5 中朝地块东缘早元古代滹沱群沉积期鄂东2 多斯陆核与华北陆核之间的滹 苏北2吉南2金策陆缘坻及 7 个聚磷区分布略图沱2中条古海 槽 区 产 有 滹 沱 群 222. 5 F igE a st H ube iN o r th J iang su So u th J ilin J ince 东冶亚群河边村组的白家山式 2ep ico n t inen ta l ch i and seven m a in p ho sp h a tet rapp ing 磷矿, 以上磷矿产地由于不存 2zo ne s a lo ng th e ea ste rn m a rg in o f S ino Ko rean m a ssif 在陆缘坻的构造2古地理条件, du r ing th e depo sit io n o f ea r ly P ro te ro zo ic H u tuo g ro up 1. 太古宇; 2. 下元古界五台群; 3. 下元古界滹沱群; 4. 磷矿产地及聚磷 都没有形成有重要工业价值的 ( ) 区编号 ?金策, ?浑江, ?辽阳, ?连云港, ?肥东, ?宿松, ?大悟矿床。 只有在中朝地块具有陆 缘坻条件的东缘形成有重要工 业价值的巨大成矿带, 经朝鲜北部东海岸金策- 中国吉南浑江- 辽东辽阳- 苏北海州- ( ) 皖中肥东- 皖西南宿松- 鄂东大梧绵延 4000 多公里 图 5, 为世界早元古代最大的成矿 带。其含磷岩系属冒地槽沉积。但从含磷岩系组合看, 与陡山沱阶及梅树村阶含磷岩系组 合类似, 也是主要由泥质岩2白云质碳酸岩2磷块岩组成, 表现出大陆边缘浅海沉积特点。 它的构造2古地理环境与上述扬子地块川中2滇东陆缘坻、鄂西2黔中陆缘坻十分类似, 我 们称之为鄂东2苏北2吉南2金策陆缘坻。该陆缘坻本身为地向斜带, 其东侧为地背斜带, 滹 沱群沉积期大面积海侵后, 背斜带南部大部被水淹没, 而北部淹没相对较少, 甚至有朝鲜 北部狼林、辽东半岛和山东半岛等地为几个水上的陆地或岛陆, 鄂东2苏北2吉南2金策陆 缘坻本身几乎全部被水淹没, 但由于来自北东2南西向的挤压应力作用, 形成褶皱, 从而有 大致成等间距分布的复式背、向斜分布, 并在向斜区形成鄂东、皖西南、肥东、苏北、渤海()() ? 、辽阳、吉南、金策等 7 个 或 8 个大体等间距的聚磷区。 三大成磷期陆缘坻还有一个 共同的特点, 就是它不直接濒临深海, 中间总有一基底隆 起带相隔, 当成磷期海侵后, 边缘隆起带几乎全部或大部或部分被海水淹没而成为岛链,又由于陆缘坻本身存在次级褶皱而形成若干大致成等间距的背、向斜, 同时又是地貌上的 凸、凹区, 磷块岩主要沉积于凹陷区, 因此陆缘坻上都有大致等间距分布的聚磷区。 3 结语 从世界其它国家和地区各主要磷块岩成矿带来看, 也具有与前述之类似的构造2古地 理环境, 即陆缘坻条件, 例如世界最大的非洲地台北缘晚白垩- 早第三纪成矿带, 西起摩 洛哥, 经阿尔及利亚、突尼斯、利比亚、埃及、伊拉克, 东到土耳其南部, 5000 多公里的巨大 成矿带, 以及北美地台西缘二叠纪成矿带、北美地台东南缘晚第三纪至现代磷块岩成矿带、哈萨克斯坦卡拉套磷矿带、蒙古库苏泊磷矿带、奥大利亚昆士兰成矿带等。因此可以说 陆缘坻是海相磷块岩沉积的最主要的构造2古地理条件。陆缘坻是一种可以对磷块岩预测 的构造2古地理模式。 上升洋流理论解决了磷质来源及磷质抵达陆缘的动力机制问题, 陆 缘坻解决了磷块岩沉积的地点问题。因此可以认为“陆缘坻是上升洋流成磷理论的重要补 ()充和发展”王东方, 1991。 陆缘坻理论可以称为“海相磷块岩构造2古地理控制论”。 陆 缘坻磷块岩有其独有的岩石组合、序列、双结构模式、迁移沉积规律和富集特点, 将 有另文论述。 参 考 文 献 1 东野脉兴, 郑文忠. 磷块岩生物成矿论. 见:“七五”地质科技重要成果学术交流会议论文集. 北京: 北 京科技出版社, 1992, 581, 585. () 东野脉兴, 等. 壳粒磷块岩及其成矿规律. 矿物岩石. 1992, 2.2 潘杏南, 等. 康滇构造及裂谷作用. 重庆: 重庆出版社, 1987, 107, 133.3 4 王鸿祯, 等. 中国及邻区大地构造划分和构造发展阶段. 见: 中国及邻区构造古地理和生物古地理. 武 汉: 中国地质大学出版社, 1990, 1, 30. 5 王自强, 等. 华南地区中、晚元古代阶段古构造和古地理. 见: 华南地区古大陆边缘构造史. 武汉: 武汉 地质学院出版社, 1986, 16, 37. () 东野脉兴. 中国北方早、中前寒武纪磷矿. 长春地质学院学报, 1989, 2.6 杨森楠, 等. 中国区域大地构造学. 北京: 地质出版社, 1985, 60, 72.7 8 黄邦强, 等. 中国大地构造学基础及中国区域构造纲要. 北京: 地质出版社, 1984, 113, 131. UPW ELL ING OCEA N IC CURUENTS & EP ICO NT INENTAL CH I D o n gye M a ix in g (), 072754, M C I G eolog ica l I n s t itu te f or C h em ica l M in e ra lsZ h u oz h ou C ity H ebe i A bstrac t T h e th eo ry o f th e p ho sp ho gen e s is th ro u gh upw e llin g o f o cean ic cu r ren t s do e s h ave in sigh t in to w h e re p ho sp ho gen e t ic m a te r ia ls cam e f rom an d how . , , th ey w e re t ran spo r ted to th e m a rg in s o f th e co n t in en t sIthow eve rcan no t ce r ta in ly po in t o u t o n w h a teve r po s it io n s a lo n g th e m a rg in s p ho sp ho r ite s w o u ld depo sit no r w h ich p a leo geo g rap h ic o r p a leo st ru c tu ra l u n it s sho u ld b e . re spo n sib le fo r th e ir depo sit io n sT ho u gh a lm o st eve ry stage o f th e geo lo g ica l , h is to ry w itn e ssed upw e llin g o cean ic cu r ren t s a lo n g th e co n t in en ta l m a rg in s w h y d id a ve ry few stage s an d o ff sho re zo n e s deve lop p ho sp ho r it s o f com 2 ? m e rc ia l in te re stW h e th e r o r no t do e s th a t su gge st th a t u n iqu e p a leo 2 2geo g rap h ic o r p a leo s t ru c tu ra l s ite s co u ld h ave m an ip u la ted depo s it io n o f p h 2 ? - sp ho r ite sA f te r m an y yea r s o f re sea rch e s o n th e o re co n t ro llin g p a le2 ( o s t ru c tu ra l u n it s o f th e th ree m a in p ho sp ho gen e t ic s tage s o f C h in a am o n g ) ’, “ th e w o r ld s e igh t m a in o n e sth e au tho r p ropo sed a n ew v iew po in t o fep i2 ”22. co n t in en ta l ch ito t rap p ho sp h a teA ch i is a u n iqu e p a leo geo g rap h ic o r , st ru c tu ra l b e lt ex c lu sive ly favo u rab le fo r t rapp in g p ho sp h a teh u n d red s to . tho u san d s km lo n g an d ten s to h u n d red s km w ideIt sho u ld no t b e rega rded sim p ly a s a t ran d it io n a l su bm a r in e h igh o r low b u t a s an in dep en den t geo 2 g rap h ic d iv isio n w h ich is gen e ra lly san dw ich ed b e tw een a lit to ra l zo n e an d an , . , ab y ssa l zo n ew ith com p leca ted geom o rp ho lo gyT ec to n ica llych is u sed to , , su b jec t th em se lve s to re la t ive m o vem en t s o f b lo ck fau lt in g a s a re su ltp a r t2 . ly em e rg in g abo ve th e sea leve lW h en upw e llin g o cean ic cu r ren t s ca r ry in g , la rge am o u n t s o f n u t r it ive m a te r ia ls lik e p ho sp h ro u s reach ed th e ch isdu e to , th e ir d is t in c t ive tec to geo g rap h ic reg im e sth e se m a te r ia ls w o u ld no t h ave o th e r cho ice s th an to b e t rapp ed b y th em an d te rm in a te in p ho sp ho r ite de2 . , , po s it sT h e abo ve de sc r ip t io n th e au tho r b e live sm ak e s c lea r th a t upw e llin g , o cean ic cu r ren t s an d ep ico n t in en ta l ch isn e ith e r can lack a s th e m o st c r it ica l . fac te r in fo rm a t io n o f la rge sca le in du s t r ia l p ho sp h a te depo s it sA t th e sam e , t im eit ref lec t s f rom th e o th e r a sp ec t th a t th e e s tab lishm en t o f a h ypo s th e2 s is abo u t th e t rapp in g o f p ho sp h a te b y ep ico n t in en ta l ch is w ill en r ich an d ex 2 p an d th e p rev io u s th eo ry o f co n cen t ra t in g p ho sp h a te b y upw e llin g o cean ic .cu r ren t s : , , Key word supw e llin g o cean ic cu ru en tep ico n t in en ta l ch ip ho zp ho r ite de2 , po sitp a laeo tec to g rap h ic