
国民经济持续快速增长并处于新一轮上升的中国,随着工农业现代化和城镇化建设的突飞猛进,日益增大的资源需求与资源保有储量不足的矛盾日渐显现,而且对许多金属矿床资源长期处于“高依存度”的状态,短缺也是刚性的。显然,找矿新突破是当今地矿工作的一项重要任务。
1)“找矿突破”的本质就在于揭示规律。通过山西省地矿局区调队一代接一代地质工作者的辛勤劳动,陆续完成了晋东北地区1: 20万和1: 5万比例尺区域地质调查后,他们又对这些区调和矿调资料进行了整合与梳理。在此基础上,根据构造-岩浆活动带控岩、控矿模式,确立了中生代过渡性地壳同熔型中酸性—酸性浅成—超浅成侵入岩与次火山岩浆活动带和不同方向区域性断裂构造带的交叠区,是寻找多金属矿床的重要标志。在此基础上,通过物探、化探和遥感等现代新技术方法,提取矿致异常信息,圈定找矿靶区和找矿有利地段,综合分析海量数据,提供有益的“示矿信息”,进行成矿预测,已成为当今整装地质勘查与找矿突破的一种工作模式。
2)发挥地质成矿理论对地质找矿行为的指导作用,推动找矿突破。原地矿部朱训(1982)部长30余年前在发表的《论就矿找矿》一文中,从成矿地质理论和哲学理论两个方面论述了“就矿找矿”可行性的理论依据。第一,根据辩证唯物主义认识论原理,对任何一个矿床都不可能通过一次找矿实践就能够认识其全貌,而是要不断通过实践——认识——再实践——再认识这个过程,才能获得比较全面的认识。如对堡子湾金矿床评价的过程就曾经历了不同地勘单位几经辗转后才发现的;刁泉矿区在20世纪50年代作为铜矿床评价,开采过程中才发现为具有工业价值的银金矿体;柴树岭金矿床是在后峪铜钼矿床地质勘探工作结束40 a后找到的等。所以,对未做出肯定或否定评价的找矿线索,进行再探索、再分析,完全有可能获得与以往不同的新认识。第二,根据矿床学理论和哲学理论分析,形成一个有工业价值的矿床,固然需要具有较好的成矿地质条件。但是,在形成一个矿床的成矿地质条件所分布的区域中,通常不仅只有已知矿床这个孤立点,而在其周围还可能有类似成矿地质条件的其他矿床的存在。这就又为在已知矿山周围进行再找矿提供了理论依据。后来,程裕琪(1994)和陈毓川等(1994)对此理论通过成矿系列和成矿模式这一概念又进行了新的表述,演化发展为成矿系列这个矿床学新理论。它将传统矿床学对单一成因、单一类型、单一模式的研究方法扩大到区域的、综合的、四维演化的研究领域,对成矿学中的成矿历史、矿床分带和成矿机制等基本问题做出了更加科学的解释,从更深层次探讨了矿床学基础地质问题和成矿学理论问题,这对提高地质找矿的科学预见性具有重要实用意义。
前述9个预测区总面积约7 000 km2,如何优选地质找矿突破口,将是达到快捷找矿突破的重要途径。根据晋东北地区成矿地质规律和成矿系列理论的基本原则,应将下列地段作为突破口,以加速地质找矿突破工作。
(一)塔地火山盆地深部和周边地区
本地区已知存在下列有利成矿地质条件。
塔地火山盆地侏罗纪火山岩顶部为上侏罗统东岭台组(J3d,组厚100~150 m)、其下分别为中统髫髻山组(J2t,厚25~2040 m)和九龙山组(J2j,厚15~572 m),总厚140~4112 m。选择火山岩堆集厚度较薄的地区,通过物探手段寻找火山岩根部带的斑岩型矿床。
除已知的太那水和刁泉、小彦成矿岩体之外,沿重力、航磁解译北西与北东向断裂交叠部位,尚有刁泉—小彦、太那水、孙家庄、聂家沟、荀庄和白北堡等一系列隐伏成矿岩体的存在。
金、银、铜、铅、锌、钨、铋、钼重砂矿物综合异常和多元素水系沉积物及其他地球化学元素综合异常,围绕塔地火山盆地呈环带状分布。其中刁泉-小彦和太那水综合异常为矿致异常。
该区与河北省涞(源)易(县)低温热液金矿和矽卡岩型铜、锌、金矿预测区相毗邻。
塔地火山盆地北、东缘寒武—奥陶系碳酸盐岩地层分布广泛,断裂发育,利于热液交代和矽卡岩型矿床成矿系列的形成。这一切都表明,塔地火山盆地深部和周边具有良好的成矿条件和找矿前景。
(二)阳高—天镇地区
本区为我国北部阴山次级断块与太行次级断块间东西向贯通性金、铅、锌多金属成矿带的一部分,东部与河北省涞易和张家口地区金、铅、锌矿预测区衔接。在地质构造单元上南北纵跨阴山和太行次级断块两个Ⅱ级构造单元,断裂构造发育,印支期和燕山期浅成、超浅成中酸性—酸性侵入与次火山岩浆活动频繁,多金属矿化普遍。
东西向大同—阳原硅镁层基底断裂及其派生、共轭断裂横贯全区,与河北省北部尚义—赤城和张家口断裂共同构成阴山次级断块和太行次级断块构造单元之边界,北西向唐河断裂(包括王家堡和中庄堡硅镁层断裂)在阳高—天镇间又与东西向断裂交叠,为印支期和燕山期岩浆频繁侵入活动与岩浆热液成矿作用创造了有利条件。
较晋东北地区中南部不同的是,本区不仅是东西向和北西向两组构造-岩浆活动交叠的地段,而且也是印支期与燕山期两次成矿作用叠合的地区,这是其他预测区所不具备的有利因素。
本区东临冀北地区也是一个多金属矿床集中区,而且这个矿床集中区处在与阳高—天镇找矿突破口同一构造单元;即阴山次级断块与太行次级断块边界两侧,多数金、铅、锌矿床受相同的东西向深大断裂带控制。张家口—宣化地区是华北断块北缘著名的金矿床密集区之一,金矿床(点)达百余处,其中包括小营盘和东坪2 个大型矿床、6 个中型矿床、10余处小型金矿床。由于这些金矿多分布在宣化—崇礼—赤城这个三角形区域内,因此被誉为河北省的“金三角”。小营盘金矿床是河北省大型石英脉型金矿床之一,目前已发现有含金石英脉多达200余条,围岩为集宁群深变质岩,成矿时代与堡子湾金矿同属印支期—燕山期。
在河北省尚义-丰宁-隆化大断裂与康保-围场大断裂间,阴山次级断块南缘还有蔡家营沉积变质-岩浆热液叠加改造型金铅锌矿床、花岗岩体内外接触带型牛圈-营房子银铅锌金矿床、彭家沟银矿床和火山-次火山岩型小扣化营银矿床和北岔沟门铅锌银矿床等。在丰宁银房有岩浆热液含银的铅锌矿床和张北蔡家营大型岩浆热液铅锌矿区。断裂交汇部位的火山机构为有利成矿构造部位,燕山晚期中小规模次火山酸性岩体与成矿有明显关联。
这些矿集区和典型矿床的成矿区域地质背景、构造单元隶属、成矿时代、成矿规律、构造-岩浆控矿要素和成矿系列组合等,都与阳高—天镇地区相同。但是,就目前已知的矿床丰度却逊色许多,这就说明这个地区仍有很大找矿空间。
(三)繁峙县义兴寨—应县三条岭、尧峪—浑源县凌云口—中木沟地区
义兴寨金矿是晋东北地区目前已知的唯一的一个大型金矿床,属次火山岩浆热液成因的石英脉型金矿床,形成于五台山-恒山台隆北西向燕山期构造-岩浆活动带中,与茶坊铁矿床、后峪铜钼矿床和耿庄金银矿床等归属同一地质构造背景。在空间和时间上与燕山期中酸性—酸性浅成、超浅成次火山岩浆活动晚期中温热液活动密切相关。至今虽然半数以上工业储量已经动用,但是欲求找矿新突破,还需对该金矿床成因类型、成矿系列与矿床共生组合进行更进一步深入研究分析。
1.义兴寨矿区除金银矿床之外还有规模很大的钼矿体
如7号脉旁的Mo?Ⅰ号矿体,在0、1、3勘探线不同钻孔中,矿体厚17.18~95.00 m,含w(Mo)为0.04%~0.16%(表6-3);在ZK19号钻孔241.27~244.64 m最高含w(Mo)0.3033%;256.30~260.61 m 最高含 w(Mo)为0.3879%;275.29~291.59 m 最高含w(Mo)为0.8150%;303.24~330.80 m 最高含 w(Mo)为1.1032%;在 ZK18 号钻孔233.57~237.57 m,最高含 w(Mo)为0.28%;249.21~305.43 m 最高含 w(Mo)为2.1696%。然而这些钼矿体在对金矿的采掘范围内已遭全部破坏。
表6-3 义兴寨金矿区7号金矿脉Mo?号矿体要素
根据国内外典型斑岩型铜矿或钼矿床地质特征来看:这些在全球范围内斑岩型矿床似乎与造山带一致;这种引人注目的关系以环太平洋中、新生代斑岩型矿床最为明显;在造山带中,斑岩型矿床产在岛弧和活动大陆边缘。
在区域上,斑岩型矿床多与区域构造有关,受区域性深大断裂构造控制。成矿岩浆侵位都受断裂构造控制,尤其是在不同方向断裂交切部位,强烈破碎区是渗透性较高的地带,有利成矿岩体侵位和成矿物质聚集沉淀就位,因此是特别重要的控矿构造。
斑岩型矿床的基本特征是:①斑岩型矿床一般位于中酸性侵入体内或其附近。容矿岩石在空间上和成因上与长石英质侵入体有关。杂岩体中至少有一个侵入相是斑岩。②与斑岩型矿床相关的侵入体是浅成的,一般是在不到4 km的深度,大多为1~2 km。成矿岩体周围可以是任何一种岩石(层),但是,一定是发育有大量裂隙的围岩。这些裂隙是控制成矿的重要因素之一。③矿石类型在岩体中多以浸染状为主,在围岩中多呈细(网)脉状。远离成矿岩体陆续出现大脉状矿化。④有的斑岩型矿床的外围还会出现铅、锌、银卫星矿床或矿(化)点,中低温重砂矿物异常和中低温成矿指示元素地球化学异常,显示矿床(化)的水平分带性。与矽卡岩型矿床、隐爆角砾岩型矿床和裂隙充填交代型矿床有一定伴生关系。⑤原生矿石是由含硫化矿物细(网)脉和浸染体的蚀变岩石组成,且富含黄铁矿等多种硫化矿物。表生作用形成的矿石受自然环境条件制约,一般自上而下分不同深(厚)度淋滤带、氧化矿石带、混合矿石带、次生硫化物富集带和原生矿石带;⑥与斑岩型矿床有关的侵入体及周围岩石普遍存在热液充填交代引起的不同程度热液蚀变,并形成稳定蚀变矿物组合分带,即蚀变分带。⑦斑岩型矿床成矿时代以中、新生代为主。⑧斑岩型矿床以岩浆-热液成因模式为基础。成矿物质来自于时间上和成因上有关联的侵入体,多相热液系统发育在与成因有联系的侵入体内部和侵入体之上任何一种围岩中。这种设想认为,成矿岩浆侵位于地壳上部后,并沿围岩和岩浆房的底部边缘发生结晶作用,随着结晶作用在岩浆体内部产生挥发分的过饱和,矿石金属和其他许多组分强烈分离后进入挥发相,也就是岩浆在结晶过程中集中了大量挥发分和高浓度成矿元素。当增大的流体压力超过地静压力和上覆岩石张力强度时,使这些岩石产生破裂裂隙,从而使热水气液快速流出进入新的扩容空间沉淀成矿。这些开放空间包括岩体上部和围岩中的破裂裂隙以及隐爆角砾岩系统。
与这些典型斑岩型矿床地质特征对比,义兴寨金(钼)矿床和后峪铜钼矿床除区域地质构造背景有悖之外,其他矿床地质特征基本雷同。义兴寨金(钼)矿床出现在隐伏成矿岩体上方(见图4-9),而后峪铜、钼、金矿体分别出现在成矿岩体内部以及其上部围岩中。随着对矿床成因类型认识的深化,将会改变对成矿远景评价的不同。
2.全面认识义兴寨金(钼)矿床的水平分带现象,开展外围找矿
从繁峙县义兴寨—应县三条岭—浑源凌云口Au、Ag元素地球化学异常和重砂矿物异常的展布趋势来看:义兴寨—三条岭一带异常区走向呈北西向;三条岭—尧峪—浑源县卧羊场、苜蓿异常走向接近南北向;浑源县苜蓿—银硐窊、白银寺—小木沟间异常走向转向北东向。整体呈一弧形,而将义兴寨(钼)金矿床,三条岭、尧峪金矿化和白银寺、银硐窊铅锌银矿化包纳在一起,随地形标高逐渐升高,分别显现不同矿化元素组合的垂直分带和由南向北的水平分带现象。因此,义兴寨金(钼)矿床成矿系列组合经应县三条岭、尧峪沿北北西方向一直可以延伸至浑源县凌云口一带。
通过对义兴寨金(钼)矿床成因和矿床分带现象的理论分析,在今后找矿工作中要注意金、铜、钼矿床共生组合的寻找。根据国外许多矿床实例来看,斑岩型钼矿床有一个重要特点,即与斑岩型铜矿关系密切,二者多为共生或伴生关系,属同一成矿系列的两个端元。根据矿石中的Cu和Mo的平均品位及相对含量,Carten(1993)将斑岩型矿床划分为4种类型:①斑岩型铜矿床。Cu几乎是唯一可采的金属,Mo平均品位≤0.02%。②斑岩型铜钼矿床。Cu作为主要金属或共生产品,0.02%≤w(Mo)≤0.05%。③斑岩型钼铜矿床。Cu 作为金属副产品,w(Mo)>0.05%。④斑岩型钼矿床。Cu 几乎不可采,w(Mo)>0.05%。因为在义兴寨金(钼)矿床进行评价时,没有对所有地质勘探工程全面进行Au、Cu系统分析,所以,义兴寨是否同时会有斑岩型Cu、Mo矿床存在,后峪铜钼矿床中是否会有斑岩型金矿存在,仍是要慎重对待的实际与理论问题。
通过对义兴寨金(钼)矿床成矿规律和矿床分带现象的分析,应将应县三条岭、尧峪至浑源县凌云口—中木沟纳入综合地质整装勘查范围。
(四)代县滩上和五台县蒿地堂地区
前已叙及,代县滩上地区围绕目前已出露的浅成—超浅成侵入体与次火山岩有8个隐爆角砾岩筒、五台县蒿地堂地区有7个隐爆角砾岩筒、义兴寨矿区和浑源岔口火山断陷盆地中各有4个隐爆角砾岩筒。这些隐爆角砾岩筒呈群且集中在一个不大的地区,而且黄铁矿化蚀变强烈,常见不同程度的铜、钼、铅、锌、银等矿化。在加强对深部的找矿工作中,对这些隐爆角砾岩筒呈群集中分布的地段,应将采用高精度物探手段寻找隐爆角砾岩筒根部的隐伏成矿岩体与相关的各种类型矿床作为突破口图6-4和图6-5)。
图6-5 安山质层火山岩根部带斑岩型铜矿系统的示意图
(据周平等,2010)
表示矿化分带,以及斑岩型铜矿与矽卡岩型、层控平伏状型、脉型、浅成低温热液型等贵金属矿床的可能关系
图6-5是Sinelair(2006)根据智利铜矿床地质特征而建立的一种成矿模型。这个如同树干与树根两者关系一样的模型给我们在认识上以启迪,在隐爆角砾岩筒特别是多个隐爆角砾岩筒集中分布的地区,通过现代科技手段寻找根部的隐伏岩体以及与其有关联的各种类型岩浆热液型多金属矿床。
图6-5表示一个与小的次火山斑岩侵入体有关的隐伏斑岩型铜矿床的成矿模型,全面地反映了一个岩浆热液成矿系统的内涵。与较大规模的热液系统有关的矿床主要类型及成矿部位包括:矽卡岩型,交代型(层状平伏)锌、铅、银、金矿,各种贱金属和贵金属脉状矿床和隐爆角砾岩容矿的矿床等。
人们设想,岩浆侵位于地壳上部,并沿围岩和岩浆房的底部边缘带发生结晶作用,随着结晶作用在岩浆内部产生挥发分的过饱和,矿石金属和许多其他组分强烈分离进入挥发相。当增大的流体压力超过地静压力或超过上覆岩石张力强度时,在形成隐爆角砾岩的同时,使热液流体快速流出,进入新产生的开放空间沉淀成矿。虽然这些开放空间包括岩体和围岩中的破裂裂隙和角砾系统,但是,因为这些破裂裂隙和角砾系统位于相对成矿岩体空间不同部位。因此,形成了矿床的垂直与水平分带性。代县滩上、五台县蒿地堂、阳高县堡子湾和浑源县岔口等多个隐爆角砾岩筒(颈)集中出现地区的深部,是否会有如同图6-5所示的次火山机构和图5-1晋东北地区中生代次火山岩浆热液多金属矿床成矿模型的存在,这将是今后整装勘查工作中在垂直方向上需要认真论证的重要问题之一。
(五)在矿床水平方向上,关注不同成矿地质构造因素和不同期次成矿作用交汇叠加的地段
例如唐河构造-岩浆活动成矿带不仅是晋东北地区规模最大的北西向弧形中生代构造-岩浆活动成矿带,而且,还有3处与其他构造-岩浆活动成矿带的交汇叠加部位,这些叠加部位应该是更优越的有利成矿部位。一个结点是在北部与近东西向阳高—天镇印支期—燕山期构造-岩浆活动成矿带的交叠部位;第二个结点位于唐河构造-岩浆活动成矿带中北段,它以灵丘北山五台群金岗库组磁铁石英岩和云母石英片岩为主要容矿岩石,处于东西向区域性绿岩型金矿及异常带的交叠部位;第三个结点位于唐河构造-岩浆活动成矿带南东段,河北省北东向上黄旗—乌龙沟巨大的燕山期构造-岩浆活动成矿带的交叠部位。从理论上讲,这些部位应该是有利于成矿。
胶西北矿集区成矿作用、构造作用、蚀变作用有密切的联系,构造对金矿产出状态和分布等特征起着严格的控制作用。构造特征及演化与矿体形成、矿化类型、矿化阶段、矿石结构构造、蚀变类型等有综合制约关系。
一、成矿作用
胶西北金矿成矿作用可分为热液期和氧化期,前者为金矿的成矿期,后者为金矿成矿后的改造期。成矿期间,热液本身的演化和交代作用,构造的不断活动,构成了完整的构造热液期。在构造热液期内,成矿是多阶段的,根据控矿构造和热液脉体的相互关系及其与金成矿的关系,将热液成矿期划分为四个阶段。现将各个成矿阶段矿物共生组合(表6-27)及成矿作用的演化总结如下。
(一)热液期
1.黄铁矿-石英阶段
主要共生矿物为石英及黄铁矿,石英呈白色,黄铁矿呈粗粒状,多构成黄铁矿石英脉。金的含量较少,但成色较高。
2.金-石英-黄铁矿阶段
该阶段主要矿物共生组合为黄铁矿、石英等,并含有少量绢云母、自然金,呈细脉状、网脉状和细脉浸染状分布于破碎蚀变带中。
表6-27 成矿阶段及矿物生成顺序表
构造的继承性活动,使各种蚀变岩裂隙更加发育,早期形成的黄铁矿、石英破碎;由于大量SiO2沉淀及天水的加入,成矿热液演变为中性至弱碱性,温度、压力及Eh值降低,金开始沉淀,然后黄铁矿和石英沉淀,共同组成浅灰色含金石英黄铁矿脉。
3.金-石英-多金属硫化物阶段
该阶段矿物共生组合分为两个世代:第一世代为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、石英等,并含有少量闪锌矿、银金矿;第二世代主要共生矿物为方铅矿、闪锌矿、石英、绢云母等,并含少量黄铜矿、黄铁矿、银金矿类矿物,碲银矿是该世代产物。该阶段热液矿物呈细脉状、细网脉状或细脉浸染状分布于破碎蚀变带中。
第三成矿阶段末发生了一次复活性构造活动,活动后期,应力释放,断裂裂隙重新启开,含矿热液再度导入;先期成矿热液在上升至地表时,温度压力进一步下降,pH、Eh值升高,溶液呈偏碱性还原状态,金的络合物稳定性急剧下降,金开始大量沉淀;同时,矿液中Cu2+、Pb2+、Zn2+浓度增大,沉淀各种金属硫化物,而硫化物的析出又促进了金的沉淀,并与石英形成金-石英-多金属硫化物组合。
该阶段为主要成矿阶段,成矿热液沿着启开或新生断裂裂隙上升,矿化作用主要发生于主裂面之下的黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内和黄铁绢英岩化碎裂岩带内,其次发生于黄铁绢英岩化花岗岩带内。黄铁绢英岩化碎裂岩带内矿化作用方式以交代为主、充填为次;黄铁绢英岩化花岗岩带内则以充填方式为主。多金属硫化物在黄铁绢英岩化碎裂岩内主要呈细粒浸染状分布,在黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内主要以细脉浸染状、细脉短脉状分布,在黄铁绢英岩化花岗岩带内主要以脉状分布。
该阶段构造活动持续时间长,矿液组分沉淀充分。
4.石英-碳酸盐阶段
该阶段主要矿物共生组合为石英、碳酸盐及少量黄铁矿,呈细脉或网脉状分布于破碎蚀变岩带中,并穿切前期热液脉体。
含矿热液经上述一系列演化及天水不断加入之后,pH值降低,Eh值升高,温度压力进一步下降,热液中的HCO-3、CO2-3、Ca2+、SO2及游离CO2同时沉淀,形成石英方解石脉。
该矿化阶段因构造活动微弱及热液已大部分上升,蚀变矿化作用进入尾声。
(二)氧化期
金矿形成后,抬升到氧化带范围,矿石遭受氧化、风化、淋滤等作用,其矿物组成和结构、构造均产生明显变化,形成蜂窝状、皮壳状、胶状等构造,称为氧化矿石。
二、断裂构造作用
(一)构造组合型式
1.弧形断裂系统
胶西北主干控矿断裂———三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂在平面上均呈弧形分布,构成弧形构造系统。这种断裂是在区域EW向构造带基础上,NNE向构造斜接复合或截接NE向构造所形成的构造型式。玲珑花岗岩岩体的形态、范围,对弧形构造的成生发展创造了重要的边界条件,焦家断裂及招平断裂,在很大程度上沿袭了玲珑岩体与栖霞片麻岩套侵入接触的薄弱面曲折伸展。部分地段可能是由NNE向断裂与NEE向断裂复合形成,如焦家断裂总体呈NNE走向,但在姚家以北段突然转为NEE向,且控制中生代盆地,说明该段应为二条不同方向断裂的复合段。
2.入字形构造
入字形构造是次级断裂与主干断裂呈入字形交切或复合而形成的构造组合型式。焦家主断裂与其旁侧的若干支断裂构成入字形展布特征,深部勘查发现,这些支断裂向深部逐渐与主断裂交汇、复合,形成宽大的矿化蚀变带,是金矿成矿的有利空间。
3.类帚状构造
类帚状构造是胶西北矿田构造的主要构造成型式之一。以玲珑类帚状构造较为典型。玲珑类帚状构造以9条次级断裂为骨干,并组合了伴生、派生的低序次的数百条断裂构成矿田构造,控制了矿田内矿床(体)的分布。其控矿表现为:①主要矿体无论从平面或剖面上看,均赋存于类帚状构造向南东曲率最大的凸出段;②主断裂或支断裂、矿体等在平面及剖面上有NW—SE向横向对应产出规律;③就单一矿脉而言,矿体赋存于沿倾向由缓变陡的部位。
(二)构造活动阶段
对焦家金矿田断裂构造活动期次前人进行了详细研究,李厚民等(2002)将其总结为4个阶段。
1.成矿初期韧性剪切活动
由于后期强烈的脆性变形叠加,在很大程度上掩盖和破坏了早期韧性剪切构造形迹,但经深入研究仍可揭示焦家带前期韧性变形特征。韧性变形岩石宏观上显示有新生构造页理、杆状构造、布丁构造,局部显示有S-C构造。拉伸线理优势产状是280°∠41°,糜棱面理优势产状是271°∠50°。韧性变形发生于中等偏低的温度(300~500℃),中等围压(0.27~0.49GPa),较高应变速率条件下(徐刚,2003)。焦家带前期韧性带是一条以压扁作用为主的左行韧性变形带。
2.主成矿期张剪性构造活动
焦家断裂带黄铁绢英岩型矿石中出现的构造角砾岩是张剪性构造活动的标志。主要矿体向南西侧伏,及平面上矿体沿与主裂面锐角相交的张剪性破裂分布的特点,指示为右行张剪控矿。焦家主断裂带上的金矿体分布于断裂走向转折的引张部位,也显示右行张剪控矿的特点。
3.主成矿期压剪性构造活动
在焦家主断裂大量发育的页理化断层泥岩、碎粒岩(绢英岩)是压扭作用的产物。碎粒岩强烈绢云母化,呈网脉状、显微晶质鳞片状,略定向,显示了压性特征。矿体在SW向侧伏背景上的NNW向集中趋势,也是受右行压剪空间控制的结果。据σ型、δ型石英和黄铁矿旋转碎斑等判别标志判断,该期构造活动在剖面上为逆冲性质。
4.成矿后张性断裂活动
成矿后构造以未固结的断层泥和断层角砾岩为标志。角砾岩较松散,泥化强,角砾成分复杂,有硅化蚀变岩、碳酸盐脉及中基性岩脉,大小混杂、棱角较明显;胶结物为绿泥石化、绢云母化的碎粉、碎泥。该期断裂活动具正断层性质。
(三)构造岩分带
胶西北控矿主干断裂带构造岩具有明显的变形强度分带特点,主断裂面下盘构造变形强烈,分带明显,靠近主断裂面为断层泥带,其下依次出现碎裂岩带、花岗质碎裂岩带、碎裂花岗岩带和钾化花岗岩带。主断裂面上盘一般变形较弱,分带不完整。各构造岩带主要特征见本章第一节。
三、成矿作用与蚀变作用、构造作用的关系
(一)不同类型金矿受不同性质断裂构造控制
胶西北金矿严格受以三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂为标志的主干断裂及与其匹配的不同级别序次的断裂构造控制,断裂性质、规模、产状、构造岩的类型和发育程度有很大的区别,它们对不同类型金矿床的形成具有控制的专属性。大致可分为4种受不同性质断裂控制的金矿类型:①浸染状破碎带蚀变岩型金矿,主要受铲式主干断裂控制;②细网脉型金矿,受主干控矿断裂下盘伴生、派生低级别、低序次断裂裂隙带控制;③石英脉型金矿,受主控矿断裂下盘,相对远离主断面的伴生、派生低级别、低序次断裂控制;④囊状显微细脉浸染型金矿,受主断裂面下盘岩体局部张性显微裂隙带控制。
(二)断裂构造分带与蚀变矿化分带的一致性
胶西北控矿断裂构造存在级别、容矿空间、构造分带的差异,因此,其所控制的矿化、矿石类型也存在差异,表现为矿化-构造-蚀变分带的一致性,矿化强度与构造强度、蚀变强度对应变化(表6-28)。
表6-28 构造-蚀变-矿化分带特征
以焦家金矿田为例(邓军,1994)。焦家主干断裂控制的焦家、新城金矿床,岩石变形强,以碎粒岩为主构成较为典型的连通弥散空间,形成破碎带蚀变岩型矿化。而低级序的河西断裂控制的河西、红布金矿床,距主断裂有一定距离,岩石破碎相对较弱,在密集的节理构造带中,发育单一的岩石间破碎带及陡倾斜裂隙,形成以细网脉状为主的矿化类型。离主干断裂更远的望儿山断裂所控制的界河、河东、望儿山等金矿床,矿化类型以网脉或脉状为主。寺庄矿区深部金矿床、焦家金矿床深部金矿,由近主裂面的黄铁绢英岩带至远离主裂面的钾化花岗岩带,矿化类型由浸染状蚀变岩型渐变为网脉状、细脉状。由此可见,从近主断裂面的挤压片理带至远离主断面的稀疏节理带,蚀变分带由黄铁绢英岩化带渐变为钾化带,并依次出现浸染状矿化带至脉状矿化带。这种构造、蚀变、矿化构成完整的演化系列,在区域上具普遍性,从而使受构造控制的矿化类型及矿体组合呈明显的分带性。
(三)矿化分带的形成原因
邓军等(1996)研究认为,控制矿化类型和分带的因素有三个主要方面:成矿溶液的性质和能量,成矿围岩与控矿构造的力学性质以及构造岩强度。在前两者条件相同的前提下,构造活动所形成的断裂为热液提供了运移通道和储集空间,断裂构造的空间状态决定了矿化类型和分带。
断裂构造中存在两种类型空间,连续自由空间和连续弥散空间。连续弥散空间因构造岩强度大、岩石破碎、岩石表面积大、弥散空间分布均匀,有利于形成蚀变岩型金矿床。而连续自由空间在简单的构造裂隙中最为发育,该处构造动力对岩石的机械破碎较弱,构造强度较低,裂隙张开后热液易进入空间形成充填脉体,有利于形成石英脉型金矿。
严格地说,连续自由空间和连续弥散空间只是断裂构造中空间状态的两种基本类型,无论是对整个胶西北金矿集中区,还是某一金矿田乃至某一金矿床的控矿断裂,两种空间都是紧密相依的。充填、交代和蚀变作用总是同时进行且不可分割,相似的物质组成在不同的断裂构造环境中,两种作用的量比发生变化,从而形成不同类型的矿化分带空间系列。
(四)矿化蚀变阶段与构造活动阶段的协调性
研究表明,胶东金矿成矿作用热液活动的时间介于129~110Ma,焦家主断裂的主要活动时间为131.05~123.53Ma。可见,成矿热液活动与断裂构造活动时间接近,构造活动略早于热液活动。
成矿阶段与构造活动阶段对比发现,二者对应性较好。黄铁矿-石英阶段与成矿初期韧性剪切活动相对应,金-石英-黄铁矿阶段与主成矿期张剪性构造活动相对应,金-石英-多金属硫化物阶段与主成矿期压剪性构造活动相对应,石英-碳酸盐阶段与成矿后张性断裂活动相对应。
研究区构造作用与沉积作用、岩浆作用、变质作用,以及与成矿作用有着极为密切的关系,构造的多期性控制了不同时代的岩浆侵位、火山喷发、盆地的形成和演化,并控制了成岩、成矿作用的发生。区内经历了复杂的、多期次的构造-岩浆活动的改造,导致区内构造复杂,断裂发育,它既是多期岩浆活动带也是多期导矿、容矿有利地段。构造活动为岩浆的运移、潜火山岩的形成、区域脉岩的上侵提供了有利的空间,同时也为矿液的运移、富集成矿提供了前提,致使区内局部地段发生多期金属矿化,以及控制了区域上多金属矿床的形成和空间分布。
1.断裂构造与成矿
各期次的断裂构造活动,尤其是中生代测区的脆性断裂构造非常发育,区域上形成了一系列的NE、NNE向和NW、SN向张(扭)性、压(扭)性断裂,控制了区内Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Fe等多金属矿产的形成。
(1) SN向断裂构造与成矿
研究区总体上呈SN向的大断裂控制了成矿区、带或矿田的展布,而矿床、矿(化)点则产于SN向断裂附近或与次一级NNW、NNE向断裂汇合处。研究区超大型矿床(田)产多在伊春—玉泉早中生代近SN向构造-岩浆带与中新生代盆地接壤的盆缘断裂带附近。鹿鸣-徐老九沟钼铅锌铁矿田产在松辽盆地东侧铁力-逊克盆缘断裂构造带的南部,铁力-逊克盆缘断裂构造带北段产翠宏山铁及多金属矿田,铁力-逊克盆缘断裂与乌云-结雅盆地西南部边缘接壤部位,产燕山期浅成低温热液型大型东安岩金矿,而超大型团结沟岩金矿产于近SN向牡丹江断裂的北段嘉荫-鹤岗盆缘断裂与嘉荫-乌拉嘎盆地接壤的盆缘断裂带附近。
在伊春西南的鹿鸣—兴安—前进地区,晚三叠世—早侏罗世强烈的岩浆侵入活动主要受SN向断裂与NE、NW向断裂的共同控制,而沿SN向鹿鸣断裂出露与钼、铅、锌、铁、银成矿关系密切的细粒二长花岗斑岩、花岗斑岩岩体,断裂带内发育张性碎裂岩、破劈理带和同向串珠状脉岩侵入。
研究区北部沿杨树河、红旗河等SN向断裂两侧分布有平顶山岩金矿床、团结沟岩金矿床、杜家河岩金矿床及杜家河-横道河砂金矿床等。
(2) NE-NNE向断裂构造与成矿
研究区北部沿NE向汤旺河上游断裂两侧分布有:守虎山-北影林场金铜多金属成矿远景区和红星-清水铅锌铜铁、铌钽矿床(点)等成矿远景区。已知主要矿床有:守虎山铜多金属矿、五星铁多金属矿床、母树林铅锌矿床、清水铌钽矿化点青林林场北岩金矿化点、金林林场岩金矿化点等。说明该组断裂作为含矿溶液的通道,导致了金属的矿化富集,构成矿带的NE向带状分布。
研究区中部NNE向结列河断裂,NNE向嘉荫河断裂、杜家河SN向断裂、中心沟断裂等,是主要有色金属矿体的赋存空间,NE向断裂与另一主要容矿构造——NW向断裂的交汇处,以矿化富集,矿体变厚为特征。
(3) NW向断裂构造与成矿
矽卡岩型西林铅锌铁矿田与NW向汤旺河下游分支断裂关系密切,说明矿田可能与围岩岩性条件、构造条件双重控制作用有关。在新青区松林林场—结列河林场一带NW 向断裂对钨、钼等有色多金属成矿较为有利,而燕山中晚期NW 向断裂对贵金属金、银等的矿化较为有利。
综上所述,研究区内超大型矿床(田)的产出多与断裂构造关系密切,可能是深大断裂驱动了巨大的热液成矿系统,构造薄弱地带壳幔混合岩浆输导至此,使得成矿元素得以萃取、浓集,形成了以晚三叠世—早侏罗世花岗质岩浆侵入活动为核心的多金属成矿体系,并为矿床产出提供了有利空间。以上充分说明了区域上中新生代盆地与早中生代花岗岩构造-岩浆岩带结合部位,具有较好的多金属及金的找矿前景。
2.火山构造与成矿
火山构造主要为火山构造洼地、火山喷发中心、破火山、裂隙式火山构造及潜火山构造等,与矿产关系密切的主要是潜火山构造。研究区内的金、多金属矿化蚀变主要出现在潜火山岩与围岩的内外接触带上,尤其是外接触带上矿化蚀变更明显。由于岩浆上侵,对围岩产生侧向挤压和纵向剪切作用,造成了围岩出现大量的张扭性和压扭性断裂和裂隙,局部围岩挤压破碎,熔浆的不断冷凝收缩,使其内部的有用矿物组分及其携带的含矿矿液沿接触带上移,在接触带的边部围岩裂隙中沉淀富集成矿。因此,潜火山构造是区内主要的容矿构造。
在研究区东北部新青南沟林场—庆林林场—乌拉嘎镇一带,早白垩世呈岩株状产出的小规模浅成-超浅成侵入体,多沿NW、NE向火山断裂侵入元古宇兴东岩群、黑龙江岩群结晶基底岩石中,使围岩中的金元素活化、运移而富集成矿,有的脉岩本身成为矿体,如在嘉荫县团结沟岩金矿床、杜家河岩金矿床等。
在伊春西南鹿鸣—兴安—前进地区,部分含矿花岗斑岩体在时空上与中生代酸性火山岩相伴,说明其就位与火山活动关系密切。花岗斑岩是在火山活动晚期,因岩浆大量喷发导致岩浆房顶部被掏空,使顶部塌陷形成破火山及火山断裂,并被花岗质岩浆浅部就位形成同一物源、不同部位产出的花岗质火山-侵入杂岩体,因晚期斑岩体的侵入及火山热液活动,使略早形成的火山岩具轻微角岩化,并见硅化、黄铁矿化及辉钼矿化等热液蚀变,形成了新第八钼矿点等。
3.构造片(麻)理、糜棱面理与成矿
研究区内元古宇古老结晶地块兴东岩群、东风山岩群和黑龙江岩群中普遍发育构造片(麻)理、糜棱面理,其成因属挤压推(滑)覆机制和剪切错动机制。构造片(麻)理、糜棱面理大体可分为:一种走向NW向为主,倾角较缓,基底岩石中较普遍,为基底褶皱的总体构造线方向;另一种走向NE向,倾角较陡,对测区贵金属金、银等的成矿有一定关系,如在新青区泉林林场古元古代片麻杂岩中陡倾糜棱面理中普遍发育黄铁矿化、硅化等蚀变,且银、砷含量均较高(Ag含量为4.00 × 10-6、As含量为848.6 ×10-6)。
4.褶皱与成矿
元古宇古老结晶地块兴东岩群、东风山岩群和黑龙江岩群中普遍发育基底褶皱,如线性紧闭褶皱、小型平卧褶皱等。该类褶皱总体走向NNW—NW向,包括M1、M2、M3褶皱。褶皱变形面往往为构造置换新形成的次生构造面理,少部分则为层间滑动面。在东凤山古裂陷槽中,伴随裂谷有海底火山喷流作用,深部Au、Fe、Co等成矿元素的流体,与热水沉积岩(硅质岩、电气石石英岩等)一起形成了初始矿源沉积层,并被后期变质作用,促使Fe、Au等成矿元素进一步富集,形成了沉积变质型条带状铁、金矿床,包括大理岩及白云岩矿、石墨矿等,与上述基底褶皱变形有着密切关系。一方面褶皱变形面可为成矿提供热源、矿液运行的通道和停积、与沉淀场所;另一方面褶皱的形态、产状又控制了层控型沉积变质矿产的原始空间分布特征、规模储量等。
1.大型成矿带在区域构造中的位置
中国东南地区燕山期大规模成矿作用直接归因于区内大规模的岩石圈的减薄和新生地幔物质的注入,其结果造就了3个岩石圈尺度不连续的燕山期再活化并成为构造-岩浆-成矿活动中心,它也是区内重要的聚矿构造。从前文研究证实这3个岩石圈尺度不连续是在前燕山期不同基底构造带的基础上继承和发展起来的,在那里分布了3个以火山-沉积活动为主的拗陷带,并对应3个成矿带及数个铜金铁(硫)矿集区。3个拗陷带内以发育幔源、壳幔混合源的火成岩类,大量新生幔源物质的注入陆壳是岩石圈尺度不连续再活化的标志。而在隆起区内,那里很少或无火山-沉积活动,主要分布一些大型深成壳源花岗岩,幔源岩石很少,与盆地区有明显的不同是那里很少有或无铜矿,主要是钨锡金银铅锌等成矿带的出露位置。
在中国东南部成矿带的划分与燕山期的“隆-拗”分区一致。围绕大别造山带和扬子、华夏陆块的对接带,与下扬子拗陷、江南隆起、浙赣拗陷、武夷隆起、永梅拗陷相对应,形成了在北东向金属成矿带,拥有一系列超大型、大型金属矿床。下扬子拗陷是一以矽卡岩型铜金矿和“玢岩型”铁硫矿的大型成矿带;江南成矿带是一个著名的钨锡金多金属成矿带,而浙赣拗陷带是一条以同熔型斑岩铜金多金属成矿为特色的成矿带;武夷-云开山-会稽山成矿带,沿华南加里东造山带前缘展布,是一条与壳源重熔型花岗岩或火山岩有关的钨、锡、钽、铀、金银成矿带,分布着柿竹园钨多金属矿,宜春钽铌矿、相山铀矿、冷水坑银矿等超大型矿床;永梅会拗陷带是一以火山-潜火山热液型、斑岩型铜金矿和低温热液型银锑矿为主的成矿带。
区内以“三隆三拗”为背景划分为下扬子、江南东段、浙赣、武功山-北武夷、永梅5条构造-岩浆-成矿带,它们成矿特征十分明显。处于拗陷带内的成矿带,成矿受构造-岩浆作用控制,且以深源成矿为特征,以亲硫型铜多金属矿为主;而处于隆起区的成矿带,与壳源重熔型岩浆岩有关,江南带成矿与中-浅成花岗岩有关,武夷和沿海基底隆起带主要与潜火山岩、斑岩有关,形成以亲石型钨锡银锑等矿产。
上述受隆拗构造控制着呈横向展布的5条矿带,成矿特点具分段性或呈分段富集的特点。长江中下游成矿带自西向东可以分为大冶铁铜成矿段、九瑞铜金成矿段、铜陵铜金成矿段、庐枞铁硫和铜金成矿段、宁芜铁硫成矿段以及宁镇铅锌矿成矿段。江南成矿带,西段以钨锑金著称,东段以钨锡金为主;浙赣成矿带与Ⅰ型斑岩、潜火山岩有关的铜金为主,西南的湘桂段以铅锌金居优势;武夷成矿带,在赣江断裂带以西以S型深成花岗岩成矿亚系列为主,以东与S型潜火山岩-斑岩有关的成矿作用显著增强。在永梅会成矿带,其西段以低温热液型银锑矿为主,在上杭地区为一北东向、北西向构造-岩浆-成矿带复合部位,形成了紫金山大型铜金矿矿集区。
2.矿集区或大型矿床的构造型式
矿集区或大型矿床是在有限范围内矿石巨量堆积的结果,因此他形成于独特的地质环境之中。东南地区大型成矿带与“隆-拗”分区的大地构造格局相对应,而大型矿集区出现的位置则产于成矿带内一些大型构造异常变化或构造叠加、复合的部位,引人注目的是东南地区的主要矿集区或大型矿床受控于由北东向、北西向构造的交汇组成的大型“菱形网格构造”系统,成矿有利的部位正是古特提斯构造系统基础上叠加了太平洋构造系统的交汇部位;如铜陵矿集区处于东西向基底构造和北西向构造-岩浆岩带的交汇部位,紫金山矿集区位置则是北东向永梅拗陷中有北西向上杭-云霄火山岩带的叠加。最引人注目的是江南隆起钨锡成矿带和赣东北大型铜金银铅锌矿集区是受多组构造叠加、复合形成的大型反“S”形构造控制,下文就赣东北大型矿集区的聚矿构造详述之。
赣东北大型矿集区内表层构造以北东东、北东、北北东向形迹为主,从区内斑岩带的分布特征推测深部存在北西向和近东西向构造。北西向、东西向(-北东东向)构造属特提斯构造系统,北东向、北北东向属滨太平洋构造系统。晚期太平洋构造系统叠加于早期的特提斯构造系统之上,形成区内的大型控岩、控矿的反“S”构造。由于晚期构造系统迁就早期构造,或使其再次活动,获得进一步发育。所以他们都是燕山成矿期的重要成矿构造体系,他们因具体的构造组合,结构面序次不同,而形成了多种多样的控岩控矿构造型式,具典型意义的有5种。
1)北东东或北东向叠瓦逆冲式:德兴铜厂斑岩铜矿田为其典型代表。北东向赣东北超壳断裂带与九江-德兴-三门澳张裂带及镇江-鹰潭-安远北北东向断裂带复合控制上岩浆房,3个成矿斑岩体沿北东向镇桥-海口叠瓦式逆冲带下盘呈多峰状,由北西向南东上侵,形成北西西向(295°)一串3个岩株,围绕岩体形成了“两超、一大”斑岩铜矿床,矿化深度亦由南东向北西加大,达-1000 m以下,显示岩体就位与北西西向基底构造有关,也预示矿田北西部尚具资源潜力。
2)北东向叠瓦式逆冲推覆式:贵溪冷水坑斑岩银矿田为其代表。成矿花岗斑岩沿F2波状逆冲推覆面作多峰状侵入,大透镜状斑岩型银铅锌矿体受派生的向北西缓倾的裂隙带控制,矿床向北西延深,已控深达700 m,其北西面的麻地一带还有找到隐伏矿床的可能。
3)北北东向褶断组合式:德兴银山矿田为其代表。矿田受轴向北东40°的背形构造和北北东、北东东断裂控制,褶皱以片理为变形面,向北北东倾伏,倾伏角60°~80°。在背形轴部与北东东向断裂交汇处,形成成矿英安玢岩爆破岩筒,围绕岩筒形成铜金铅银成矿分带,铜矿床随岩筒下延已深达1500 m以下。控制矿体构造为3组裂隙及中侏罗世火山岩系底部不整合面,后者见矿普遍,矿化范围及矿田外围地区,未见工业矿体。3组含矿裂隙带在赣东北及邻区是北北东向构造(新华夏系)常见的配套裂隙。其中北东东向裂隙带最为重要,在北山、九区北东东向片理发育,并随背形鼻端形成弧形矿体,具压剪性特征,矿化深度大;另一组为北北西向张扭性控矿裂隙带,发育于银山矿段,这组裂隙在区内发育较广,虎圩金矿脉、饶家排银矿脉均受该组裂隙控制。形态变化较大,矿化深度偏小;北北东向含矿裂隙带,也见于银山矿段,具左行压剪性特征,区内先告山硫铁矿脉也属该组裂隙带控制。
4)压剪性破碎带:这是区内燕山期动热变质型金银矿床最常见的控矿构造。发育于浅变质岩系,往往迁就片理发育,形成挤压破碎带或构造片理化带,具以脆性变形为主的韧脆性变形特征。最常见的为近东西或北东东向,主体属特提斯构造系统的继承与发展(大背坞、虎家尖、长寿源)中,其次为北北东向(蛤蟆石),而金家坞则是一个牵就近东西片理发育起来的,向北西收敛,向东撒开,约略向南弯曲的帚状压扭性构造,内旋顺时针扭动,中段矿化最为富集,是由北东向左行压剪性断裂派生构造。他们韧性变形程度初步观察与岩浆热源距离有关,大背坞、虎家尖距侵入体较近,韧性变形均稍强;金家坞离侵入体最远,故韧性变形不明显。
5)雁行式:早期的特提斯构造系统控矿以德兴金山金矿田为代表。走向北东东至近东西向的含金韧性剪切系,向北北西方向缓倾。燕山期受两侧北东-北北东向左行走滑韧脆性断裂改造,使韧性剪切带呈波状扭曲,一般在背形叠加处金矿化较为富集。
3.燕山期陆内俯冲造山成矿模式——以赣东北地区为例
位于浙赣拗陷东段的赣东北地区是华夏陆块与扬子陆块在晋宁期俯冲、碰撞的拼合带,并又经历了加里东期的强烈造山运动以及海西期的裂陷、印支期—燕山期的陆内运动,其中以燕山期的陆内造山运动与成矿关系最为密切,在中国东南地区具有典型意义。陆内造山带的控岩控矿模式见图5-5。
图5-5 赣东北成矿区燕山期陆内俯冲造山成岩成矿模式
1)区内3条由古缝合带发展起来的超壳逆冲断裂带,即是燕山期的陆内俯冲带,其前缘隆起——花岗岩带,即燕山期的陆内造山带。
2)沿3条陆内俯冲带,形成3条与深源的Ⅰ型中酸性潜火山岩、斑岩有关的铜、金、银多金属矿带。
3)这些陆内俯冲带早期是古板块俯冲带,也是重要的韧性、韧脆性剪切带、挤压破碎带,因而往往形成动热变质型金银矿带或金银矿化带。
4)花岗岩隆起带成矿主要与S型深成花岗岩或S型潜火山-斑岩有关,其中钨锡矿尤与造山带浅色花岗岩关系密切。该带也有Ⅰ型花岗岩、斑岩,但成矿仍以钨钼为主。
5)在陆内俯冲带后缘伸展带形成灵山-大茅山与A型花岗岩有关的钽铌钨锡矿带。至于隆起——花岗岩带在伸展阶段形成的A型花岗岩的钽铌矿化情况有待进一步查明。
上述陆内俯冲造山所形成的成矿分带与安第斯型陆缘B型俯冲带的成矿分带性十分相似,即内带铜金、外带钨锡。由此,不难看出赣东北陆内俯冲造山成矿具有重要典型意义。