河南省九丈沟金矿控矿构造分析.pdf

第5 9 卷第2 期 2007 年5 月 有色金属 N o n t e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．5 9 。N o ．2 M a v 20O 7 河南省九丈沟金矿控矿构造分析 张伟1 ，一，伍刚2 1 ．中国地质调查局资源平价部，北京 10 0 0 11 ； 2 ．中国地质大学，武汉4 3 0 0 7 4 摘要通过研究断裂的几何特征、构造特征等，分析区域应力场和矿区构造应力场，揭示九丈沟金矿床控矿构造规律。九 丈沟金矿床矿区位于华熊台隆西缘，马超营断裂带北侧。区内N E 向深大断裂 F 1 构造以导矿为主，局部容矿，并总体控制各成 矿带分布，次级N w 向构造则以容矿为主，并与N E 向次级构造复合控制金矿床、矿体的产出。控矿断裂F 1 具有明显构造控矿的 层次性和规律性及构造括动多期次的特点。 关键词采矿工程；金矿床；控矿断裂；构造应力场；九仗沟 中图分类号T D 8 6 3 ；P 6 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 2 0 0 7 0 0 5 九丈沟金矿矿区位于河南嵩县县城西南3 0 k i n 处，属于华北地台南缘，华熊台隆，熊耳山断裂区西 部。东西向马超营断裂北侧之北北东向万岭断裂组 内。区域内出露地层较老，地层划属华北区，豫西分 区，熊耳山小区，主要有太古界太华群、中元古界长 城系熊耳群和蓟县系下栾川群，中生界白垩系、新生 界第三系和第四系。区域内褶皱简单，断裂极为发 育，北东、北西两组断裂相互交切构成了区域复杂的 地质构造格局。区域内岩浆活动频繁，其中熊耳群 火山岩是本区最主要的地质单元，也是主要的出露 地层。是一套以玄武安山岩一安山岩～英安岩一流 纹岩为组合的火山岩系。岩石结构以玻璃质、隐晶 质为主，由于叠加了区域变质作用，原岩成分、结构、 构造发生了一定变化uJ 。 1 矿区地质概况 九丈沟金矿矿区位于外方山断隆的中西部，大 庄一中胡背斜之北翼，万岭断裂组之东侧断层带内。 地层呈单斜产出，倾向北东，倾角2 0 。左右。 矿区面积较小，地层出露较单一，出露地层主要 是中元古界熊耳群焦园组上段 c h j 3 岩性主要是厚 层状青灰色流纹斑岩、深灰色英安斑岩，岩石具霏细 微嵌晶结构、斑状结构、块状构造，斑晶主要为斜长 石、钾长石、呈半自形板状结构，斑晶在0 ．3 ～3 m m 之间，含量为1 5 ％- - 2 0 ％，基质成分主要为长石、石 英，其次是暗色矿物。另在九仗沟及山顶有第四系 收稿日期2 0 0 5 1 0 1 8 作者简介张伟 1 9 7 9 一 ，男，河北滦县人．硕士生，主要从事矿 床及同位素地球化学等方面的研究。 分布，岩性主要为黄土色，灰黄色，黄土层夹粗砂层， 有些地段含砾岩，一般粒径1 ～2 e r a ，黄土层垂直节 理发育uJ 。 矿区内褶皱构造不发育，地层呈单斜产出，倾向 北东，倾角1 9 。左右。断裂构造较发育，规模较大的 断裂构造较少，主要以F 1 ，F 2 ，F 3 三条断裂为主，次 级断裂发育，仅在F 1 断裂中发现有矿体。 F l 断裂为于万岭断裂组之东侧，北起蛮峪河， 经老和尚沟、九仗沟，向南过伊河至庙岭一带，全长 约6 k m 。矿区内出露长度约5 0 0 m 。金矿体就赋存 于F 1 断裂中。此断裂走向2 0 。～3 0 。，倾向北西，倾 角4 7 。～6 0 。。断裂向深部延伸，倾角由变缓的趋势。 矿区内无岩浆岩出露地表。 2 主断裂构造带地质特征 F 1 断裂 九仗沟断裂 是万岭断裂组的主断裂 构造，位于伊河北岸万岭一带，在F 1 断裂中分布有 赵岭金矿和九仗沟金矿。F 1 内构造岩蚀变较强，构 造蚀变带宽约3 0 ～5 0 m ，其中强蚀变带 内带 宽约 1 5 ～3 0 m 带内岩性为硅化黄铁矿化蚀变岩、硅化蚀 变岩，弱蚀变带位于强蚀变带两侧宽1 8 m 左右 由 于区内构造以断裂形式为主，其他构造不发育，故主 要是研究F 1 断裂的控矿作用 。 2 ．1 主断裂 F 1 几何学特征 F 1 断裂，总体走向为2 0 。～3 0 9 ，倾向北西，倾角 约6 5 。断裂面清晰平直，形成的破碎带规模比较大， 最大宽度约为3 0 m ，最小的宽度也有1 0 m ，并且宽度 向北东方向逐渐地变窄。断裂虽在整体上是平直 的，但在南端的赵岭金矿和九仗沟金矿的矿体部位 发生了微小的方向改变丑p 向北偏了约1 0 。，所以F 1 万方数据 第2 期张伟等河南省九丈沟金矿控矿构造分析7 l 断裂在走向线上并非一条直线，而是在北东方向上 呈较小的转折追踪状，并且断裂向深部延伸倾角有 变缓的趋势。 在5 1 0 中段洞口处，在F 1 断裂的上断面上发育 一个大的构造透镜体，并且透镜体上发育两组节理 产状为9 6 。／S W 么8 1 。和2 9 5 。／N E ／4 2 。，由构造透 镜体的X Y 面 艿1 艿3 面 与断裂面所夹锐角判断F 1 断裂是逆断层，见图1 。 图1F 1 断裂素描 F i g ．1 S c h e m eo fF 1 一f a u l tb e l t 同时在下盘主断面上发育不规则擦痕，如图2 所示，表明下盘向上运动，所以F 1 断裂至少经过两 期或两期以上的构造运动，并且擦痕指示了最近一 期的活动为张性，但是从上下盘相对位移来判断，断 层仍为逆断层。 图2 断面上擦痕特征示意 F i g ．2 S c h e m eo fs c r a t c h e so nf a u l tp l a n e 综上可知，F 1 断裂几何形态较简单且显示出多 期活动迹象。 2 ．2 构造岩特征 构造岩发育主要有断层角砾岩、碎裂岩、断层 泥E 6J 。 2 ．2 ．1 构造角砾岩。具碎裂结构，角砾状构造，角 砾碎块多呈棱角状，大小混杂，一般在0 ．5 ～5 c m ，大 者可达1 0 2 0 c m 。角砾内部仍保留着原岩特点，角 砾的胶结物为磨碎的岩粉、岩屑及岩石压熔物质，成 分为次生的铁质、钙质及泥质硅质等。角砾形状不 规则，大小不一，其中角砾岩中的角砾有部分被磨成 透镜状、椭圆状，同时不在断层中见有定向排列的特 点，从角砾岩的力学分析即角砾的X Y 面与断层面 所夹锐角指示对盘运动方向由此可判断5 2 0 中断的 后期断裂为逆断层。 2 ．2 ．2 碎裂岩。岩石具碎裂结构、块状构造，原岩 整体略有破坏但从镜下观察仍可断定为英安岩，碎 基含量约6 0 ％，其裂隙纹中由磨碎物质及次生的粉 末状铁质氧化物、泥质、硅质物质组成，岩石定名碎 裂英安岩[ 2 ] 。该F l 断裂中碎裂岩所占总体碎裂岩 系比重不大约3 0 ％。 2 ．2 ．3 断层泥。是断裂强烈研磨的结果，其单个颗 粒不易分辨，且未固结成岩[ 3 ] 3 。其发育与断层的裂 隙之中，断层泥的发育说明断裂经过强烈的挤压过 程。其位于断裂裂隙中呈层状分布说明其后期为压 扭性的力学性质。 图34 3 5 中断素描 F i g ．3 4 3 5i n t e r r u p t e dp r o f i l e 由以上可知，主断裂 F 1 为脆性断裂，且断层 泥的层状分布说明断裂压扭性质的存在。 2 ．3 矿体分布的构造部位特征 矿体形态与断裂关系密切，矿体位于构造蚀变 带中，分布严格受构造蚀变带控制，矿体全部附存于 断裂的下盘故构造严格控制着矿体的形态和产出位 置，见图3 H j 。矿体产状与构造带基本相同，总体走 向1 7 。，倾角2 8 2 。～2 9 5 。，平均2 8 7 。，倾角4 7 。～6 0 。， 平均5 4 。，在矿体的中部附近矿体倾角明显变缓。 同时矿体沿倾向具有向北倾伏的趋势。 2 ．3 ．1 定位性。九仗沟金矿矿体的规模、形态、产 状严格受F l 断裂的控制，矿体全部赋存于F 1 断裂 带内，远离断裂带，金矿化明显变弱，直至消失。 2 ．3 ．2 波动性。结合处于同一断裂带中的九仗沟 金矿南端的赵岭金矿，工业矿体多分布于控矿断裂 走向拐弯处和倾角变化处，尤其是倾角由陡变缓部 万方数据 7 2 有色金属第5 9 卷 位。通过分析断裂走向拐弯处是断裂水平方向易于 引张的部位，倾角变化处是控矿断裂在垂向上的易 于引张的地段。 结合以上可知，断裂面的转换处是走向拐弯及 倾角交汇地段，是断裂面中引张最大的地段，所以， 断裂拐弯处，倾角变化处及断裂面转换处是矿体富 集的有利部位。 3 构造应力分析 3 ．1 区域应力分析 区域内褶皱不发育，断裂极其发育，有嵩县中南 部地区断层走向玫瑰花图，见图4 ，显示区内发育北 东向和北西西向两组断裂，其中中北西向是马超营 断裂带，南北向是旧县一下蛮峪断裂带，北北东向是 F l 所在的万岭断裂带，其三组断裂带控制着整个区 域的构造应力场。 n 0 3 6 条 t ．．．．．．．．．．．．．．．1 ．．．．．．．．．．一J 图4 嵩县南部地区断层走向玫瑰花图 F i g4R o s es h o w i n gf o rf a u l tt r e n d i n gi n s o u t h e r na r e ao fS o n g x i a n F 1 断裂位于马超营大断裂带的北部，其应力场 受其控制，在近南北向上挤压应力较大，同时九仗沟 断裂位于潭头大章新生代断陷的东侧，其应力场受 断陷边缘旧县下蛮峪断裂的控制 其主要表现 为拉张作用形成的正断层 即受近东西方向上拉张 力的作用由此作以下应力分析。 压应力 张 张应力 图5 九仗沟金矿床区域构造应力分析 F i g ．5R e g i o n a lt e c t o n i cs t r e s sf i e l da n a l y s i si nJ i u z h a n g g D u 根据前述可知九仗沟断裂属于地表近地表断裂 符合按德森 E ．M ．A n d e r s o n ．1 9 5 1 模式 安德森认 为断层面是一个剪裂面，疗，与两剪裂面的锐角分角 线一致，艿3 与两剪裂面的钝角分角线一致，占所在 盘向锐角角顶方向滑动，就是说断层两盘垂直于艿2 方向滑动 所需条件，根据安德森模式作了应力状 态分析，由于九仗沟断裂受马超营断裂的影响，在近 南北方向上受水平上的挤压应力即为最大的挤压应 力轴 艿1 方向与马超营断裂带垂直产状水平 ，由 于受到潭头大章新生代断陷的影响，其最大拉伸轴 占， 为水平近南东方向 与旧县下蛮峪断裂带 垂直 。由以上应力分析可知九仗沟断裂的应力状态 是最大主应力轴 d ， 和最小主应力轴 艿， 是水平 的，中间主应力轴 占2 是直立的，其结果是断裂面 走向垂直于如，滑动方向也垂直于艿，两盘顺断层 走向滑动，断层走向与艿，和如成一定角度，如图5 所示[ 3 ，5 I 。 以上分析结果及有关资料表明【1 ，4 | ，F 1 断裂是 马超营断裂或旧县下蛮峪断裂的次级断裂，区 域应力场分析说明其构造前期的活动，同时分析结 果与现在F I 断裂的平移构造性质基本一致，说明 区域构造应力场对九仗沟断裂的形成和演化有巨大 的影响。 3 ．2 矿区构造应力场分析 本区控矿断裂的形成和发展受区域应力场的制 约，同时矿区的构造应力场的研究可以很好地分析 矿床的成矿期次及成矿阶段等问题。 由于本区的共轭剪节理与构造透镜体均发育， 构造透镜体长径从数十厘米至数米均发育，有时成 组成带产出，这主要是由挤压作用产出的两共轭剪 节理所形成，众所周知，剪节理的产生与断层的力学 性质紧密联系，见图6 ，共轭节理测量是目前构造应 力场研究最有效的方法之一，本区地层单一，产状基 本水平，应用效果会较好。下面利用共轭节理测量 方法对矿区做共轭剪节理的构造应力分析。 1 构造剪节理在构造破碎带中发育。经实地 测量，把野外露头上同期的共轭剪节理分组配套，凡 交叉的两组节理分别测量产状并记录，做成曲线图， 如图7 所示。从图7 可见，最发育的走向是 N W 3 0 0 。么5 0 。和S E l 0 0 。么7 0 。，其在宏观上共轭的。 2 将两组共轭节理产状投影于吴氏网上，利用 安德森 E ．M ．A n d e r s o n 模式确定艿1 和d 3 的方向， 即与艿，锐角分角线一致，乱与钝角分角线一致，d ， 所在盘向锐角角顶方向滑动，如图8 所示。 万方数据 第2 期张伟等河南省九丈沟金矿控矿构造分析7 3 F 一主断层；o l 一派生应力场主压应力轴；幻一派生应力场主张 应力轴；S l ，s 2 一剪节理；T 一张节理；D 一小褶皱轴面 图6 主断层及其派生节理示意 F i g ．6 S c h e m eo fm a i nf a u l ta n di t ’so u t g r o w t hj o i n t s 赧 制 图7 节理产状曲线 F i g ．7 C u r v eo fj o i n t so c c u r r e n c e S 图8 吴氏网分析图 F i g ．8 W ud i a g r a ms h o w i n ga n a l y s i sr e s u l t 3 由以上可得最大主应力艿1 为S E 向，倾角 8 。，最小主艿，应力近于直立，中间应力轴倾向北北 东，倾角约1 0 。。说明最大主应力轴艿1 和中间应力轴 占2 是近水平的，最大拉伸轴d 3 是近直立的，艿2 近似 平行于断层面走向。根据逆冲断层的应力状态和莫 尔圆，在水平方向上占，逐渐增大或艿3 逐渐减小即水 平挤压有利于逆断层的发育。 4 由以上共轭节理测量方法获得的应力场较 逼近矿区主构造其应力场，即中后期的构造应力场， 其结果显示F 1 断裂为逆断层，同时由于＆轴向南 西倾斜，结合区域应力场的分析可知断裂经过区域 应力的作用产生平移断层。又由于南北向挤压，导 致具逆断层的性质，同时结合前人资料可知区域应 力场为主构造期即平移是主要运动分量，说明F l 断层性质是逆一左行平移断层。 4构造期次的划分 九仗沟断裂的发展演化是长期的，复杂的同时 具有继承性，根据F 1 断裂的产状、构造岩特点及区 域应力场和矿区应力场相结合分析，并结合前人资 料[ 4 ] ，依据F 1 断裂与成矿作用的时间关系，可将其 活动发展划分为三个阶段。 4 ．1 成矿前构造活动 在区域的马超营断裂活动的南北向挤压应力作 用下，沿北北东方向产生了拉张作用具有左行拉张 面岩石破碎，形成F 1 断裂带，带内形成了角砾岩和 构造岩块，分布杂乱无章呈棱角状。在断裂带两侧 岩石破碎，伴随构造活动，上盘硅化强烈故岩层破碎 程度较低，使成矿热液沿构造破碎带运移交代、交代 蚀变，形成了钾长石化英安岩，钾长石化角砾岩，局 部形成钾长石细脉。 4 ．2 成矿期构造活动 随着燕山晚期熊耳山地区南北向陆内俯冲作用 的结束，区域应力表现为近南北方向上的拉扭，导致 熊耳山地区的大多数金矿主要呈E W 向N E 向，九 仗沟近南北方向断裂发生左行剪切，其结果是走向 N E 向的部分张开，使得F 1 断裂破碎加强，角砾变 小且为次棱角状，同时，产生了大量的构造透镜体， 部分被完好的保存下来。伴随五仗山花岗岩的侵入 作用，使成矿热液沿构造带活动，带内形成了较强的 黄铁矿化、硅化，绢云母化，高岭石化。热液蚀变后期 形成了较强的方铅矿化，闪锌矿化，碳酸盐化等。 4 ．3 成矿后期构造活动 在构造带内发育有一系列的以北北东向为主的 结构面，并切割了角砾岩，从滑动面、擦痕、阶步观 察，该结构面为压扭性，从而反映出受近南北向压扭 应力的多次作用，形成了构造带内的多组滑动面、斜 擦痕、断层泥等。然而，总体来看，矿体破碎不强烈， 多是岩石的再次破碎。对矿体制产生了破碎作用， 为止没有改变。 综上所述，矿区金矿具有明显的断裂控矿规律， 大规模的金矿化主要发生于总体呈南北向断裂中的 N E 向断裂内，是矿化主要发生于其中走向N E 向的 万方数据 ～二L ． 有色金属 第5 9 卷 构造部位，矿化主要分布于断裂构造的拐弯部位。 由以上的分析，在较大的范围内矿化会有等距性分 参考文献 布，故向北东方向还有成矿的可能。 [ 1 ] 河南省地矿厅．区调地质调查报告 地质部分、矿产部分 [ R ] ．郑州河南省地矿厅，1 9 9 2 2 4 2 5 [ 2 ] 路凤香，桑隆康，邬金华，等．岩石学[ M ] ．武汉中国地质大学出版社，2 0 0 0 7 7 7 8 ． [ 3 ] 朱志澄．构造地质学[ M ] ．武汉中国地质大学出版社，1 9 9 8 1 5 1 ． [ 4 ] 河南省地质二队．河南嵩县赵岭金矿地质勘探报告[ R ] ．保存城市 河南省地质2 2 队1 9 9 9 3 4 ～3 5 [ 5 ] 袁见齐．矿床学[ M ] ．北京地质出版社，1 9 8 4 5 3 5 5 ． [ 6 ] 万天丰．构造应力场[ M ] ．武汉武汉地质学院，1 9 8 3 8 9 9 0 ． S t r u c t u r eA n a l y s i sf o rO r eB o d yC o n t r o l l i n go fJ i u z a n g g o uG o l dD e p o s i ti nH e n a n Z H A N GW e i l p ．w 【，G a n 9 1 1 ．D e p a r t m e n to fM i n e r a lR e s o u r c e sA s s e s s m e n t ，C h i n aG e o l o g i c a lS u r 征拶，B P 6 i ，2 91 0 0 0 1 1 ，C h i ，z 倪； 2 ．T h eF a c u l t yo fR e s o u r c e s ，C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s ，W u h a n4 3 0 0 7 4 ，C h i 咒a A b s t r a c t T h r o u g hr e s e a r c h e so ng e o m e t r i c a la n dt e c t o n i cc h a r a c t e r so ff r a c t u r e ，a n a l y s i so nr e g i o n a lS t r e s sf i e l da n d t e c t o n i cs t r e s sf i e l do fo r ed i s t r i c t ，t h er u l eo fo r eb o d yc o n t r o l l i n go fJ i u z h a n g g o uG o l dD e p o s i ti sr e v e a l e d ．T h i s g o l dd e p o s i ti sl o c a t e do nt h ew e s to fH u a x i o n g t a ip r o m o n t o r ya n dt h en o r t ho fM a c h a o y i n gf r a c t u r ez o n e ． W i t h i nt h ef i e l d ，N El a r g er u p t u r e F 1 w h i c hi sm a i n l yo fo r ec o n f o r m i n g ，l o c a l l yo fo r eb e a r i n gc o n t r o l st h e d i s t r i b u t i o no fe v e r ym e t a l l o g e n i cb e l t ．S u b N ws t r u c t u r ew h i c hi sm a i n l yo fo r eb e a r i n g ∞．c o n t r o l st h eo u t p u t o f g o l dd e p o s i ta n do r et o g e t h e rw i t hN Es u b ．s t r u c t u r e ． M i n e ．c o n t r o l l i n gr u p t u r e F 1 h a so b v i o u s a r r a n g e m e n t ，o r d e r l i n e s sa n dt h ec h a r a c t e ro fm u l t i p e r i o d so ft e c t o n i ca c t i v i t i e s ． K e y w o r d s m i n i n ge n g i n e e r i n g ；jg o l dd e p o s i t ；o r e ．c o n t r o l l i n gf a u l t s ；t e c t o n i cs t r e s sf i e l d ；I i u z h a n g g o u ～～、一V V 、，V V V V p ～～～V V V 、，V V _ 一、 ～～～ _ ～～～v v 、，v _ ～⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．． 上接第6 5 页，C o n t i n u e df r o m 口．6 5 T e c h n o l o g yo fT o u r m a l i n eS u p e r f i n eP o w d e rP r o d u c t i o nb yJ e tM i l l H U Z h e n f e n g ，JI AM u x i n B e O i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e Q i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n n A b s t r a c t T h ee f f e c to ft h et e c h n i c a lp a r a m e t e r so nt h ep a r t i c l es i z eo ft h et o u r m a l i n ep o w d e rp r o d U C tf r o mt h ei e tm i l l i si n v e s t i g a t e db yt h eQ L M I Vf l u i d i z e db e do p p o s e dje tm i l l ．T h er e s u l t ss h o wt h a tu n d e rt h ec o n d i t i o no ft h e m u z z l e ss i z e 1 3 m ma n dt h er o t a t i n gs p e e do fc l a s s i f i c a t i o nw h e e l3 9 0 0r ／m i n ，t h ep o w d e rp r o d u C t sw i t hd s n s i z e 3 ．3 9 0 p ma n d1 ．9 6 1 肛ma r eo b t a i n e df r o mt h ec y c l o n ec l a s s i f i e ra n dt h e h o p - p o c k e td u s tc 0 1 1 e c t o r ． r e s p e c t i v e l y ．T h et o u r m a l i n eu l t r a f i n ep o w d e r sw i t ht h ec h a r a c t e r so fn a r r o ws i z ed i s t r i b u t i o n ，f u l l y d i s a g g l o m e r a t e da n d w i t h o u tp o l l u t i o nc a nb ep r o d u c e dw i t ht h ej e tm i l l s y s t e m b ya d ju s t i n gt h ep r D c e s s p a r a m e t e r ss u c ha st h er o t a t i n gs p e e do fc l a s s i f i c a t i o nw h e e l ，t h es i z eo ft h em u z z l ea n dt h ec o m m i n u t i o nt i m e s ． M o r e o v e r ，t h ep o w d e rc a nb ea st h es t i r r e db a l lm i l lt op r o d u c ee v e nf i n e rp o w d e r ． K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；t o u r m a l i n e ；je tm i l l ；u l t r a f i n ec o m m i n u t i o n ；p a r t i c l es i z e 万方数据