广西水岩坝矿田成矿构造演化及脉型矿床的构造控矿机制研究.pdf

大地构造与成矿学 第卷 于围岩 中甚至远离岩体但有第阶段岩脉活动 , 如张全庄有的岩体没有后期构造叠 加 , 不能形成矿化 在这一阶段 , 构造起决定作用 , 断裂有时或经常沿袭岩体边界 , 反映 出以岩体为中心的 “ 散射 定位作用 , 岩体与矿体表现出一定的但又不太严格的空间对应关系 在这一阶段 , 矿液或富碱含金流体进一步分散进人不同次级断裂 , 不同围岩 , 在有利地 段沉淀下来 , 形成硅一碱一金共存现象此阶段有更多大气水加人 , 由于 围岩差异 , 有更多 局部来源 , 成分进一步异化 , 更大 必须指出 , 在 、 两阶段 , 由于硅质沉淀对断裂造成自封闭 , 后期水力压裂或构造再 活动 , 造成构造对深源流液体周期性排放 , 形成矿化阶段间短暂问隔 笔者将上述 富碱热流体均一一异化散射定位模式总结成图 图本模式较圆满地解释 了以下问题铅同位素组成区域性矿岩时差矿床围岩多变性矿床与岩体不太严格的空间关 系 矿体与脉岩关系 硅一碱一金共存金矿物高成色铅同位素表现 出的多源性 壳馒混合成矿 温度与距岩休距离无关 深大断裂带一金矿化带一深源岩浆带一负磁异常带四位一休 卜一 负磁 异常带 一州 卜一 ‘ 负进异常 带一一 大气水 大气水 汽 脉 一 ,、 介 区域均一化深薄 , 一 , 丫五井乒认刁 富碱含 金热流体止共乓艺二立卜万 雄二 咒 到匕 坚 声 一 一一 、,‘ 一 一 一 区域均 一化深源 富胶含 金热流体 图冀北金矿床均一化 、 异化 、 散射定位成矿模式 一小营盘式一东坪式 金家庄 一响水沟一峪耳崖一金厂峪一三家 , 一一一 一一 一 参考文献 林尔为冀东金矿集中区铅同位累研究 , 长春地质学院学报 , , 高角度逆断层 、 流体压力循环和中温金一石英矿床东北地质科技情报险矿译文特辑 , , 柴社力河北省峪耳崖金矿床地质地球化学长春地质学院学报 , 王秀璋 , 年代我国金矿研究进展综述年代地质地球化学进展 , 科学技术文献出版社重庆分社 胡小蝶 , 张宜地区太古代变质岩中脉金的成矿作用天津地质矿产研究所所刊第号 任纪舜 , 中国东部及邻区大陆岩石的圈的构造演化及成矿科学出版社 李治华燕辽金矿带地质一地球物理特征地质与勘探 体丈 年月收到 大地构造与成矿学 一 第卷 引言 水岩坝矿田位于广西姑婆山复式花岗岩体西南外接触带上 , 东与新路矿田紧邻两大矿 田是该接触带上最重要的钨锡矿产地 在成矿类型上 , 新路矿田以白面山似层状锡石硫化物 矿床为典型代表 , 其矿体沿构造活动强烈 、 有利于矿液充填交代的岩性段产出【 , 谢国 源 , 被称为层控型多因复成矿床〔 , 胡火炎等而水岩坝 矿田以烂头山石英脉型钨锡矿 床为代表 , 控矿因素以构造为主 , 但在构造控矿机理方面 , 尚缺深人系统的研究为了深化 对这一矿床类型成矿控制因素的认识 , 本文以地洼学论成矿理论〔 , 陈国达 」为指导 , 通 过该区成矿构造的岩组动力学分析等工作 , 试图揭示矿田的成矿构造演化和构造控矿规律 , 并根据岩石脆一韧性剪切的原理 , 从递进变形的角度建立本区脉型矿床的成矿模式 矿田构造地质特征 概况 矿田内出露地层主要为地台构造层的浅海相碳酸盐夹薄层硅质岩建造自下而上为中泥 盆统东岗岭组灰岩 、 上泥盆统桂林组和融县组灰岩 , 下石炭统十字抒组及寺门组灰岩夹薄层 硅质岩 , 此外 , 本区第四系松散层分布普遍 。 区内构造型相以断裂为主 , 褶皱为 次主 干断裂的格架主要由北西向的沙子冲断裂 、 、 大庙山断裂 。 及北东向的枫木冲断裂 、 野鬼冲断裂 , 、 鸡婆塘断裂 等组成 , 两者交叉呈棋盘格子状图其 中 , 沙子冲断裂为一条区域性的脆一韧性 剪切带 , 其北西端沿姑婆山岩休西南接触带展布 , 并穿过乌羊山岩体延人富川县境内 , 为一 重要的成矿构造 岩浆岩分布于矿田的北东部 , 大而积出露 , 主要 为姑婆山复式岩休的第二亚期中一粗粒 似斑状花岗岩及与成矿密切有关的第三亚期细一中粒黑云母花岗岩 , 后者侵人于前者的内外 接触带中据前人钾氮法同位素年龄测定烂头山隐伏花岗岩休为 , 其上米中 段的三条矿脉分别为 、 和 , 说明本区矿床与地洼激烈期岩浆活动 的密切关系 区内主要矿化类型有烂头山的黑钨石英脉型 、 董家坳的含锡碳酸盐化角砾岩型及大庙山 的含锡矽卡岩型细脉带等其中以烂头山的黑钨石英脉型工业价值最大 成矿构造的运动学和动力学分析 断裂带方解石双 晶纹的动力学分析 岩组动力学分析是在确定的定向方位下 , 根据组构要素的优选方位型式与主应力轴之间 的关系 , 来重建变形期间岩休内的应力场特征及其演化依照特纳 , 的动力学 分析方法构 造 岩中方解石 。 了双晶纹与光轴可以确定变形岩石 的应力场 , 广西有色队 , 广西贺县水岩坝锡钨矿田成矿规律及找矿前景研究报告 笛期谢国源等水岩坝矿田成矿构造演化及脉型矿床的构造控矿机制研究 一屯,一 二 ’ , 。 , 。 , ,、, ,, 」 , 、, , 。 、 ,, , 八 。 人 口 亡‘口 往【「公「【「几 图广西贺县水岩坝矿田构造纲要图 一第四系 卜石炭系下统寺门组 一石炭系下统十字汗组一泥盆系上统融 县组一泥盆系上统桂林组一泥盆系中 统东岗岭组上段 一泥盆系中统东岗岭组中段 一燕山期花岗岩一粉岩脉一已进行深部评价的矿床 点 】一断 裂及编号 一推测褶皱轴迹一定向片位置 ,, 卿 一一一一 卜 印 一传 一一 一 在包含光轴并垂直双晶纹的平面 上 , 、 土和 。 、 。 具有固定的几何关系 , 即土八 、 上 , 通过对 , 、 。断裂带方解石 、 土 。 的测定 , 可知断裂带的新近活动表现为纯粹 的张裂图 , 据断层面产状及宏观的两盘地层接触关系看兼有正断层性质而 。断裂带 的组构形式显得较为复杂 , 可区分出两期应力活动 , 早期信息较弱 , 表现为右行平移剪切 , 从主压应力与断裂面的夹角及镜下方解石的糜梭质条带特征来看 , 早期 变形具有 韧性剪切的特点晚期信息较强 , 表现为左行剪切性质图 , 动力学分析数据见表 表断裂带构造岩方解石动力学分析数据 优选方程应力状态 八 川 备注 匕 艺匕艺乙 。艺 晚期 之 艺乙 艺 艺 艺 艺 艺 艺 之 。艺 早期 晚期 大地构造与成矿学 一 第卷 图 , 断裂带方解石动 力学图解 方 解石 光 轴等密图 、 粒方解 石 、 一一 方解石上面法线 、 甜粒方解石双品 面 极点 、 一 动力学图解施密特网下半球投形 一 。 ,, 闷一 一 。 , 一 , 一 ,, 图 。断裂带方解石 动力学图解 方 解石 光轴等密图 、 粒 方解 石方 解 石上而法线 、 粒 方 解石双 品 而 极 点 、 等 密线 一一 早期动力学图解 、 右行剪切指向晚期动力学图解 、 左行剪切指向施密特网 , 下半球投影 , ‘ 上 , 一一一 ,, , 丰 了 尹 甲 细杠长袖 鱿粗短轴 图 , 断裂带灰岩细杜应 变图解 缅粒短轴等密图 一一一鲡粒长轴玫瑰图一鲡粒长短轴线性回归图 应变椭圆 一 一 , 一 , 卜 幼 , 一 第期 谢国源等水岩坝矿田成矿构造演化及脉型矿床的构造控矿机制研究 亡 , 亡 。,, 、刀 , , , ‘ 、, 二 , ‘‘ ‘ ,,, , 了、月 山 “ “‘ 。 。 二 丫 “压 二“比 “ 含 动 几‘ 三比盔合峪‘「盆 几 断裂带变形鲡粒灰岩的应变分析 鲡粒一般为直径约左右的近球形颗粒 , 常见于灰岩之中其变形后的形态 常用于 确定岩石的有限应变状态通过对断裂带灰岩变形缅粒的测定 , 反 映出该断裂带有如下 特征 ①鲡粒短轴组构显示出近似类型 , 相当于弗林图解 的平面应变状态图 ②鲡粒长轴方位表明新近应变优选于方位上拉伸图 , 显示 出左行剪切指 向图 , 玫瑰图还反 映 了前期向拉伸的残迹 , 可能与姑婆山岩体的向侧向挤 压有关 , 呈压扁作用 , 表现为压性劈理面 , 断裂带断壁的劈理化现象可为佐证 ③变形绷粒的长短轴呈 良好的线性回归图 、 回归线的斜率为应变椭圆 的轴率 , 即 。 。断裂带石英光轴的运动学分析 年代以来 , 岩组方位分析一直是研究变形岩石运动学特征的基本手段通 过对断 裂带附近花岗岩中石英光轴的弗氏台测定 , 显示出其呈典型的斜方对称组构图其运 动学特征反映在 。 岩组轴方向挤压下 , 沿两组而同时滑动 , 图中 、 分别与宏 观断裂 、 断裂的产状吻合 , 前者反映右行平移剪切 , 后者为左行平移剪切 图断裂石英光轴运动学图解 一 之 一 之 一 艺 。 一 匕 一 艺 粒石英 一 施密特网下半球投影 一 一 匕 一 艺 卜 艺 一 产艺 一 艺 一 一 , 沁 综上所述 , 结合宏观野外考察 , 对本区主干断裂的演化表归纳如下 表主干断裂的演化特征 形形成成主干断裂裂力源源 时时间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间 向向向向向 地地洼阶段初动期期压性劈理面 , 向构造雏型发育育部姑 婆山岩体侧侧 至至激烈期早期期次级韧性剪切带右行平移〕〕〕向挤压压 地地 注 阶段激烈期期继承先存向劈理 , 呈脆性剪切切新生的脆性剪切带 , 右行平移移向 近水平挤压压 晚晚期期左行平移性质 , 穿越姑婆山岩体体〔 岩体收缩 地地注余动期期张剪性上盘下降张剪性性地壳上升垂直运动动 地洼发展阶段的初动期至激烈期早期强烈的构造一岩浆活化导致燕山期姑婆山岩 体的大规模侵位 , 对本区构成向的侧而挤压 , 形成向陡倾的压性劈理而 , 局 部地段定 向片位置呈 韧性剪切右行烂头山矿脉在平而上 的右行右侧幕式排列 大地构造与成矿学 第卷 图也受这一应力场控制后述 地洼发展阶段激烈 期 晚期本区受向挤压形成共扼剪切 系统 , 向断裂 沿先存劈理面发展 , 向则为新生构造 , 互成格子状 , , 是与该期应力场基本配套的张裂 面很有可能反 映姑婆山岩休冷凝收缩所派生 的向挤压 班 地洼余动期构造一岩浆活动趋于平静 , 地壳上升剥蚀 , 表现为普遍的张剪性 特征 矿床构造控矿特征 矿床产出特征 烂头山钨锡矿床距北东而姑婆山岩休接触带约公里 , 构造位置处于向主千断 裂 , 、 和向断裂 、 所切剖的块体中图赋矿围岩 为已变质为大理岩的东 岗岭组地层 , 矿床底部为燕山早期第三亚期隐伏花岗岩体矿脉类型有走 向的含钨石 英脉和走向近东西 的含锡矽卡岩细脉密集带 , 含锡萤石电气石细脉密集带向含钨石 英脉为工业开采对象 黑钨石英脉矿床由工 、 、 号脉组组成 , 平而上呈右行右侧幕式排列 , 各脉组走向与 隐伏岩体顶板脊线和岩凸大致对应图 , 尤以规模最大的号脉组最明显表明隐伏岩 体与矿脉组规模的密切关系 剖面上 , 各脉最为明显的特征是 、 号脉群上部倾向 、 下部倾向 , 倾角较陡 图 , 号脉组在倾向上则无这一特点表此外 , 号脉组总休上具有上部含脉率 高 , 下部含脉率低的特点 、 沐 火 入坦 、 尸 , 、 交 补 】阳 、 个 ,、之 、 田 、 ⋯ 、 、 。 议 ,脚之 ‘ ’ 冲 沐 、 图广西贺县水岩坝烂头山区 花岗岩顶板等高线图 一钻孔及花岗岩顶板标高一花岗岩顶板标 高等仇线 一矿脉组编号 一 一 协 一 加 俄门 汹﹁ ︼图一一 ︸、 、 以一勺一 第期 谢国源等水岩坝矿田成矿构造演化及脉型矿床的构造控矿机制研究 表地层 、 矿脉组的产状特征 招卜 声 走向度向 渡 倾角 度 上部 , 一 下部 一 脉数条 一一 一 一 一 上部 , 卜 下部 一 地层产状 顺层岩脉 括号内为工业矿脉数 一 图广西贺县水岩坝烂头山钨矿床 号劫探线刹面图 一泥盆系中统东岗岭组中段一燕山早期第三亚 期花岗岩 一大理岩一花岗岩 粉岩脉 一 号矿脉群 一断裂及编号 卜钻孔及穿脉 坑道位皿据广西有色队 斗 , , 一 一 一 一一 一一 一一 厂 。 本区含钨石英脉在平面上 , 剖而上的这种几何特征和差异 , 一直是有关学者试图解释的 难题笔者通过综合有关资料 , 认为应从成矿构造的演化和成矿期隐伏花岗岩体上侵时 、 派 生脆一韧性剪切的角度进行解释 构造控矿机理和成矿模式 根据前述主干断裂的演化特征 , 结合控矿构造与成矿的时问关系 , 将本区控矿构造演化 划分为三个阶段 含锡砂卡岩脉形成阶段受向姑婆山花岗岩休的侧 向挤压 , 形成向陡倾 的压性劈理面 , 劈理面为左行右侧幕的脆一韧性剪切带图近向的压剪性裂面 同时产生稍后 , 含锡矽卡岩的充填交代产生了这两个方向密柴细脉带与主成矿期含锡石 英脉的形成时间比较 , 本阶段也可认为是成矿前奏阶段 含钨石英脉形成 阶段 含锡矽卡岩细脉形成之后 , 由于烂头 山隐伏花岗岩 的上侵 , 产生垂 向挤压 、 致令平行于隐伏岩凸背线的向含锡矽 卡岩细脉张 开而形成初始张裂 大地构造与成矿学 第卷 “ 丫下卜 一 , ’ 十 一 半 一 卜 片 臀 一 , 、 ⋯⋯ 矛 竺 川 ‘ 十 , 卜了盖 ‘’ 十 亡 了一 ,, 万 一 上 了 , ” 匕一一止二一竺二二 一二一一一』 犷犷犷犷犷犷犷犷 一 门门 、、 测 厂厂厂 、 。。 推推测张裂裂裂 地表表 了了了了币 图烂头山石英脉型钨矿床成矿模式示意图 初始张裂阶段 一脆一韧性剪切带递进变形一剥蚀怡平 一 证 一 司 。 系统 , 宏观上表现为石英脉壁或其中一壁为矽卡岩细脉及石英脉切割近向矽卡岩细脉 图 , 初始张裂面代表着主应力 。 、 。 组成的平而 , 剖而上呈左行右侧幕式排列 , 为脆 一韧性剪切带的雏型 当烂头山岩休继续上侵付 , 剪切带将产生递进变形 , 引起脉系的取向变化线旋转 随着剪切带的加宽和变形剪锋的 向外移 动 , 裂隙尖端将扩展进人剪切带围岩 , 从而形成 形雁脉系图由于扩展方 向受增量应变的控制 , 因而 总是平行于 。 面 , 即平行于 初始张裂系统脆一韧性剪切带的这种变形机制区为实验所证实【 , 兰姆赛等本区 与剪切 面对应的断裂相 当于顺层 滑动而或大致顺层的岩脉图简单二维有限剪切 的实 验表明【 , 兰姆赛等可以通过剪切带而状变形要素的夹角来确定应变参数 , 取剪 切面与尖端裂隙的夹角为以钝角计 、 裂隙旋转后与剪切而夹角为 尹 , 则剪切带的剪应 变刃及沿剪切指 向的位移量为〔 , 谢国源等』 , ,一 “ 下 为剪切带旋转部分宽度 主应变幻 及应变椭圆的轴率为【 , 郑亚东等 , 兰姆赛等』 、、 少、了气,︸ 了气了住 又 , ,士,, ’’ 之义 ’ 以号脉组 为例 , 取上部 旋转脉的优选产状为乙 , 下部尖端脉产状为乙 “, 用顺层岩脉代表剪切面产状表 , 投影后 可得其应力状态图 , 量得 、 丫 、 则该脆一韧性剪切带的应变参数为 , 又 一 又 取烂头 山号脉组旋转脉的剪切宽度为米 , 则可大致估算出脆一韧性剪切带沿剪切 向的位移为米 第期 谢国源等水岩坝矿田成矿构造演化及脉型矿床的构造控矿机制研究 只 图烂头山脆韧性剪切带应 力图解 应力状态 。厂 匕 、 ‘一 艺 。,一 。之 “『一 了二 剪切 指向 一 匕上盘下降旋密特网 ,下半球投 彭 一 一 , ‘一 艺 、 凡一艺 口,一 丫 “『一 , , 一 匕 , , 七 上述应变参数表明烂头山隐伏岩体所导致的脆一韧性剪切带经历了较长时间递进演化 , 因而 , 推测沿剪切带往深部仍可能出现脉组应当指出的是这种推测有赖于隐伏岩体的顶 部标高 , 象号脉组的情况 , 因隐伏岩体顶板标高由南向北渐次下降 , 所以 , 当号脉组发 展到脉系旋转和剪切带扩展阶段时 , 号脉组 尚处初始张裂阶段相当于图因此 , 现 有脉组的特征和差异实质上是木区脆一韧性剪切带控矿发展 的成矿模式 图 成矿后阶段主要表现为成矿后断裂活动的破坏及地洼余动期的地壳上升所带来的 剥蚀蚀平 、 形成了现今的残留矿床图 结论 ①矿田的构造格局主要与地洼阶段姑婆山岩体的侵位和冷凝所派生的应力场有关 ②向构造为木区的重要成矿构造 , 当受到成矿期隐伏岩休应力场的改 造时 , 便形 成了最为有利的成矿场所 , 因此 , 木区今后寻找烂头 山式石英脉型钨矿床 , 应沿 、 断 裂所控制的块休进行工作 ③烂头山黑钨石英脉型矿床可视为构控型多因复成矿床 致谢本文是我所平桂课题成果的一部分 , 野外工作中得到本课题组董子成 、 邱亮 斌 、 黄桂元 、 梁焕言等同志的密切配合 , 也得到水岩 坝矿地测科全体 同志的大力支持和帮 助岩组图件处理使用新一代 美国 “ 麦克 。 ’计 算机 、 杨新击同 志提供软件 , 在此一并表示致谢 参考文献 亡 , 讲 , 特纳韦斯 , 变质构造岩的岩组分析地质出版社 , 陈国达成矿构造研究法地质出版社第二版 郑亚东常志忠岩石有限应变测最及韧性剪切带地质出版社 谢国源广西新路白面山锡石硫化物矿床成矿构造分析大地构造与成矿学 兰姆赛现代构造地质学方法地质出版社 , 胡火炎 , 邱亮斌谢国源游建胜 ,广西新路锡矿田成矿规律研究与隐伏矿床预测, 大地构造与成矿学 , ‘ 谢国源杨新岳李志纯充分利用剪切带面状变形要米计算应变参数 , 地质与勘探 本文 一 月 日收到