付于真 ,方維萱 ,劉家軍范玉須 ,郭茂華,蔣加燥

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司,北京 100012)

在美國和澳大利亞,產(chǎn)于中地殼深度,綠片巖相環(huán)境中的脈狀金礦床常被稱為“中溫?zé)嵋骸苯鸬V。但隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)這類礦床形成的溫度范圍介于150~700 ℃,從地殼深度15~20 km,到近地表范圍均有產(chǎn)出,溫度和深度范圍變化非常大,不同于傳統(tǒng)意義上的中溫深成熱液金礦床。而這類金礦床富集 Au-As-B-Bi-Hg-Sb-Te-W 等元素組合,成礦流體具有低鹽度和近中性H2O-CO2±CH4特征,地球動(dòng)力學(xué)背景為匯聚型板塊邊緣之上,構(gòu)造單元為增生型造山帶或碰撞型造山帶,具有擠壓和扭壓性構(gòu)造動(dòng)力學(xué)特征,時(shí)間和空間上與大陸造山作用過程密切相關(guān),稱為“造山型金礦”(Barley and Groves,1992;Groves et al.,1998;Kerrich et al.,2000)。

陜西丁家林-四川太陽坪-四川董家院金礦帶位于揚(yáng)子板塊西北緣、西秦嶺-松潘大陸構(gòu)造結(jié),北為碧口地體,南為揚(yáng)子地塊西北邊緣,西臨松潘-甘孜印支期褶皺帶。丁家林-太陽坪-董家院北東向金礦帶位于四川北東向龍門山造山帶北端,與秦嶺近東西向造山帶的疊加和過渡部位(圖1a)。中三疊世晚期,區(qū)域應(yīng)力場從NW-SE向伸展轉(zhuǎn)變?yōu)镾N向及EW向雙向擠壓體制,龍門山前陸褶皺沖斷帶發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)(鄒付戈和尹宏偉,2009),揚(yáng)子板塊北緣與秦嶺造山帶進(jìn)入陸-陸碰撞體制,松潘-甘孜褶皺帶向南東方向擴(kuò)展(許志琴等,1992;Chen and Wilson,1996;程日輝等,2004),晚三疊世以來持續(xù)的擠壓使龍門山造山帶內(nèi)形成了一系列走向NE,傾向NW的逆沖斷裂,及由前震旦系基底雜巖和震旦系至三疊系海相地層組成的逆沖巖片(圖1b),表現(xiàn)為典型的逆沖推覆造山帶構(gòu)造樣式(沈傳波等,2007;李智武等,2008)。褶皺-沖斷變形總體表現(xiàn)為由北西向南東的擠壓逆沖,整體構(gòu)造擴(kuò)展方式為前展式,變形強(qiáng)度自北西向南東逐漸減弱,韌性-脆韌性再到脆性過渡,變形層次漸淺。陸內(nèi)擠壓體制下的陸-陸碰撞造山過程中,往往發(fā)生造山帶流體向盆地方向的大規(guī)模排泄,側(cè)向以及垂向遷移(劉樹根等,2003;方維萱和劉家軍,2013),而同構(gòu)造期的韌性-脆韌性剪切帶和逆沖斷裂系統(tǒng)即是流體運(yùn)移的良好通道,這一過程控制了盆山物質(zhì)交換及金屬礦床與油氣藏形成與分布。陸內(nèi)造山帶與增生型和碰撞型造山帶具有明顯差別,對(duì)陸內(nèi)造山帶中金礦的研究明顯不足。

圖1 西秦嶺-松潘-龍門山構(gòu)造結(jié)點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖(a)及龍門山北段地質(zhì)構(gòu)造剖面(b)(a圖據(jù)張國偉等,2004修改;A-A'剖面據(jù)李作臣,2009修改;B-B'為實(shí)測構(gòu)造-巖相學(xué)剖面簡圖)Fig.1 Tectonic outlines of the conjunction area of the western Qinling-Songpan-Longmen orogens (a) and structural cross section through the northern Longmen Mountain orogen (b)

在丁家林-太陽坪-董家院區(qū)域北東向長200 km、寬10~20 km范圍內(nèi),形成了一系列與陸內(nèi)造山作用密切有關(guān)的北東向遞進(jìn)脆-韌性剪切帶(圖2)。丁家林-太陽坪-董家院金礦帶的控礦構(gòu)造和儲(chǔ)礦構(gòu)造,正是與該脆-韌性剪切帶密切有關(guān),金礦體主要賦存在該脆韌性剪切帶內(nèi)。主體控礦構(gòu)造為NE向脆-韌性剪切帶,儲(chǔ)礦構(gòu)造為產(chǎn)于該剪切帶內(nèi)的次級(jí)EW向和NE向硅化脈帶和蝕變帶。單個(gè)金礦體多呈NW 向賦存在東西向構(gòu)造變形帶中,或呈 NE向和EW 向延伸的“入”字形含金石英復(fù)脈,儲(chǔ)礦構(gòu)造為EW向和NE向構(gòu)造變形帶及二者的交匯部位。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)早三疊世以后的巖漿活動(dòng)跡象,該金礦帶的地質(zhì)特征與造山型金礦具有極為類似的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)背景。

圖2 丁家林-太陽坪-董家院金礦帶地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of the Dingjialin-Taiyangping–Dongjiayuan gold ore belt

構(gòu)造作用與構(gòu)造成巖之間具有密切關(guān)系(涂光熾,1956;楊開慶,1982;孫巖等,1984),前人在研究秦嶺、祁連山、膠東半島、長江中下游等地區(qū)的構(gòu)造與成巖成礦規(guī)律時(shí),應(yīng)用構(gòu)造與巖相體系相結(jié)合的分析方法(張文佑,1957;涂光熾,1959;呂古賢,1991;呂古賢等,2011a),并認(rèn)為構(gòu)造結(jié)合巖相的研究是構(gòu)造地球化學(xué)發(fā)展的前提(孫巖等,2002;呂古賢等,2011b)。構(gòu)造-巖相學(xué)的釋義為(方維萱等,2012):在一定時(shí)間-空間結(jié)構(gòu)上,巖石組合類型及這些巖石特征所代表的構(gòu)造-地質(zhì)環(huán)境和條件的綜合反映。構(gòu)造-巖相學(xué)的研究基于恢復(fù)重建構(gòu)造-古地理單元與位置、區(qū)域構(gòu)造-巖相學(xué)、礦田構(gòu)造-巖相學(xué)(巖相)、成礦構(gòu)造-巖相學(xué)(亞相)和儲(chǔ)礦構(gòu)造-巖相學(xué)(微相)等五個(gè)不同層次。潘桂棠等(2008)依據(jù)中國陸塊區(qū)和造山系的地質(zhì)構(gòu)造形成演化規(guī)律及基本特征劃分出三大相系,28種大地構(gòu)造相及其46種亞相,這種大地構(gòu)造相與構(gòu)造-巖相學(xué)研究中的恢復(fù)重建構(gòu)造-古地理單元及位置基本一致。本文以構(gòu)造-巖相學(xué)方法為指導(dǎo),在礦田構(gòu)造-巖相學(xué)層次上,建立不同構(gòu)造變形型相、構(gòu)造樣式、以及其物質(zhì)組成(巖石學(xué)和巖相學(xué)特征)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征;通過野外不同層次(金礦體、典型金礦床和金礦帶)的實(shí)測構(gòu)造-巖相學(xué)剖面,對(duì)丁家林-太陽坪-董家院金礦帶進(jìn)行礦田構(gòu)造-巖相學(xué)研究,探討龍門山陸內(nèi)造山帶北段與西秦嶺地區(qū)南緣的造山型金礦特征。

1 中-下志留統(tǒng)黃坪組巖相學(xué)特征

丁家林-太陽坪-董家院金礦帶出露的地層主要為中-下志留統(tǒng)黃坪組(S1-2hn),根據(jù)巖性差異從下至上分為三段,實(shí)測巖相學(xué)剖面的巖性層劃分如下:

下段(S1-2hn1):底部發(fā)育厚5 cm的含礫砂巖(底礫巖)等組成的粗碎屑巖相,揭示志留系與下伏奧陶系之間存在沉積間斷。向上迅速演化為青灰色粉砂質(zhì)千枚巖,泥質(zhì)和碳質(zhì)增高,砂質(zhì)粒度減小,揭示沉積水體迅速增深。淺黃褐色變泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)千枚巖互層。灰綠色砂質(zhì)絹云母千枚巖,與泥質(zhì)粉砂質(zhì)千枚巖不等厚互層,沉積相為深水環(huán)境的陸棚相。

該段主要為(砂質(zhì)-粉砂質(zhì))絹云母千枚巖,無斑點(diǎn)狀構(gòu)造或極少斑點(diǎn),泥砂質(zhì)含量高,砂質(zhì)含量變化為 30%~60%,粒度較細(xì)(<1 mm)。主要成分為絹云母和石英,少量綠泥石;千枚理構(gòu)造發(fā)育,可見明顯的變余層理構(gòu)造,泥質(zhì)發(fā)育的地段片理發(fā)育,但砂質(zhì)含量高巖石硬度變大時(shí),片理化變?nèi)?。濁流沉積特征明顯,其原巖為泥質(zhì)粉砂質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥巖,具有深水陸棚中形成的深水濁積巖相特征。

中段(S1-2hn2):青灰色斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽絹云母千枚巖;灰色絹云母粉砂質(zhì)千枚巖;青灰色絹云母片巖-鐵綠泥石絹云母糜棱巖,斑點(diǎn)含量少-無斑點(diǎn),細(xì)斑,d=1~2 mm。青灰色斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母鐵綠泥石糜棱巖/糜棱片巖+菱鐵礦-鐵白云石流變硅化網(wǎng)脈,斑點(diǎn)含量約30%,d=3~5 mm。青灰色斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母綠泥石片巖,含流變狀鐵白云石硅化網(wǎng)脈;斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母糜棱巖,含斑點(diǎn)15%~20%,鐵綠泥石含量減少,斑點(diǎn)變小,未氧化,呈橢圓狀,d=1~2 mm。青灰色斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母千枚巖,細(xì)斑,d=1~2 mm;鐵白云石硅化網(wǎng)脈綠泥石糜棱巖。

該段主要巖性為斑點(diǎn)狀菱鐵礦(鐵白云石)絹云母千枚巖,斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母綠泥石片巖及斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母綠泥石糜棱巖,斑點(diǎn)含量一般15%~20%,高時(shí)可達(dá) 30%,下部斑點(diǎn)少-無斑,多為細(xì)斑,中上部斑點(diǎn)含量增多,粒徑增大。斑點(diǎn)狀千枚巖中夾粉砂質(zhì)千枚巖,呈薄板狀或板狀,發(fā)育變余層理。沉積相恢復(fù)為深水濁積巖相。中-下志留統(tǒng)黃坪組中段(S1-2hn2)為丁家林-太陽坪-董家院金礦帶的主含礦層位,已探明所有金礦體都產(chǎn)于該段中。該巖性段中流變鐵白云石-石英網(wǎng)脈帶發(fā)育,顯示具有明顯的構(gòu)造成巖作用和構(gòu)造流體疊加成巖作用,因此對(duì)該段地層的研究十分重要(詳見后述)。

上段(S1-2hn3):灰綠色綠泥粉砂質(zhì)千枚巖/片巖,灰色綠泥絹云母片巖,淺黃綠色-淺黃色絹云母粉砂質(zhì)千枚巖/絹云母石英片巖,灰綠色少斑絹云母片巖與絹云母綠泥千枚巖。

該段主要為綠泥石絹云母千枚巖或絹云母石英片巖,局部出現(xiàn)少量斑點(diǎn),砂質(zhì)-粉砂質(zhì)含量較高,深水濁積巖相發(fā)育,但總體向上沉積水體變淺,砂質(zhì)含量增加,主體為陸棚相。

總之,中-下志留統(tǒng)黃坪組(S1-2hn)從下至上巖相變化規(guī)律為:(1)下部濁積相以泥質(zhì)粉砂質(zhì)過渡到泥質(zhì)增多,局部含有礫屑硅質(zhì)灰?guī)r,揭示滑塌角礫沉積,顯示沉積水體快速增深形成的塌積角礫體,表明其沉積環(huán)境為深水濁流盆地。(2)中部以斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽礦物發(fā)育為標(biāo)志,斑點(diǎn)從少至多、再到少,斑點(diǎn)粒徑也從細(xì)到粗、再到細(xì);在糜棱巖的兩側(cè),糜棱巖-片巖-千枚巖多呈對(duì)稱分布,其原巖為凝灰質(zhì)濁流沉積巖。鐵碳酸鹽礦物(鐵白云石、菱鐵礦和鐵方解石等)組成的斑點(diǎn)大量出現(xiàn),如斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽絹云母千枚巖和斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母糜棱巖等巖性層發(fā)育,暗示曾發(fā)生了大規(guī)模的層間流體活動(dòng)。(3)上部濁積相中砂質(zhì)增多,以粉砂質(zhì)泥質(zhì)沉積為主,主體為陸棚相。

2 構(gòu)造-巖相學(xué)單元?jiǎng)澐旨疤卣?/h2>

在中-下志留統(tǒng)黃坪組中部,巖相學(xué)特征表現(xiàn)出明顯的構(gòu)造成巖和構(gòu)造流體疊加成巖特點(diǎn),需從構(gòu)造-巖相學(xué)角度進(jìn)行深入研究,依據(jù)構(gòu)造變形型相進(jìn)行構(gòu)造-巖相學(xué)單元?jiǎng)澐?。本區(qū)整體構(gòu)造樣式相對(duì)簡單,地層呈單斜構(gòu)造,屬復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜一翼(圖1b B-B'剖面)。但由于不同構(gòu)造變形期次疊加,中型和小型構(gòu)造型相復(fù)雜多變,且相互疊加,需進(jìn)行構(gòu)造變形篩分,才能最終建立構(gòu)造變形型相和構(gòu)造-巖相學(xué)類型。

本區(qū)位于青川-陽平關(guān)與北川-映秀兩個(gè)逆沖推覆構(gòu)造帶之間(圖1),屬后龍門山陸內(nèi)造山帶,具大規(guī)模構(gòu)造流體形成和運(yùn)移的構(gòu)造背景及條件。其中,丁家林-太陽坪-董家院脆韌性剪切帶總寬度達(dá) 5 km以上,推測長度在150 km以上(圖2),由一系列雁列形脆韌性剪切亞帶組成。該脆韌性剪切帶為丁家林-太陽坪-董家院金礦帶的導(dǎo)礦和控礦構(gòu)造,其次級(jí)EW 向和 NE向脆韌性剪切帶為金礦床的儲(chǔ)礦構(gòu)造,(1)丁家林-太陽坪脆韌性剪切帶出露長度>20 km,走向 40°~50°,總體傾向 NW,傾角 60°~70°,最大寬度可達(dá)1000 m左右。(2)董家院脆韌性剪切帶規(guī)模次之,大致平行于丁家林-太陽坪脆韌性剪切帶,傾角稍緩約 40°~60°,區(qū)內(nèi)長約13.8 km,最大寬度約800 m。(3)瓦屋梁脆韌性剪切帶規(guī)模最小,區(qū)內(nèi)沿 NE走向尖滅,寬度約100~200 m?？梢姀谋蔽髦聊蠔|,構(gòu)造規(guī)模逐漸減小,其內(nèi)部構(gòu)造變形型相、變形強(qiáng)度與流體活動(dòng)特征也存在分帶性和差異性。

在脆韌性剪切帶中,次級(jí)NE向和EW向斷裂和構(gòu)造交匯部位為金礦儲(chǔ)礦構(gòu)造。單個(gè)脆韌性剪切構(gòu)造變形帶規(guī)模較小,最大寬度約30~80 m。其構(gòu)造變形型相主要為韌性變形域和脆韌性變形域形成的構(gòu)造變形樣式,脆性變形域中形成的脆性構(gòu)造變形樣式,常疊加在前述兩種構(gòu)造變形型相之上,形成疊加構(gòu)造變形樣式。構(gòu)造變形樣式(圖3、圖版Ⅰ和Ⅱ)包括流變褶皺群落、褶劈理、擠壓片理、石香腸等,S-C組構(gòu)發(fā)育以及旋轉(zhuǎn)斑晶、拉伸線理、壓力影等。強(qiáng)應(yīng)變中心(強(qiáng)應(yīng)變域)出現(xiàn)密集的流變褶皺、密集的透入性劈理及擠壓片理等,缺少分割性不連續(xù)面,即斷層面不發(fā)育,表明該剪切帶屬于地殼淺層與深層過渡區(qū)的Ⅱ型韌性剪切帶。此外,強(qiáng)應(yīng)變域流體活動(dòng)強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)為同構(gòu)造期流體排泄以及后期

圖3 丁家林-太陽坪-董家院金礦帶礦床構(gòu)造巖相學(xué)實(shí)測剖面圖Fig.3 Tectonic lithofacies section of the Dingjialin-Taiyangping-Dongjiayuan gold ore belt

2.1 斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相

40%)、鐵綠泥石(3%~5%)組成,另外還有少量鈉長石、菱鐵礦或鐵白云石等,具粒狀鱗片狀變晶結(jié)構(gòu),變余層理構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造。(2)斑點(diǎn)狀菱鐵礦(鐵白云石)絹云母千枚巖(圖版Ⅰ2),具有斑點(diǎn)狀構(gòu)造,斑點(diǎn)含量約 15%~20%,由它形眼球狀菱鐵礦或自形-半自形菱鐵礦/鐵白云石組成,變斑晶壓力影、σ旋轉(zhuǎn)碎斑系列發(fā)育;變基質(zhì)主要由絹云母(65%)和石英(20%)組成,具顯微粒狀鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)、千枚狀構(gòu)造;還見黃鐵礦為半自形-自形,粒徑約0.01~0.05 mm,呈星點(diǎn)狀分布。

本區(qū)斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相與區(qū)域變質(zhì)千枚巖不同,斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相屬動(dòng)力變質(zhì)作用形成的千枚巖,具有明顯構(gòu)造流體成巖作用的特點(diǎn)。在斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相中,千枚理構(gòu)造發(fā)育,斑點(diǎn)成分為鐵碳酸鹽礦物如菱鐵礦、鐵白云石等,呈定向或半定向分布,其主體與千枚理構(gòu)造變形方位基本一致,構(gòu)造應(yīng)力作用下成巖作用伴隨壓溶作用和應(yīng)力礦物生長作用,顯示在構(gòu)造變形過程中,普遍的流體-構(gòu)造-礦物地球化學(xué)耦合和相互作用,揭示同構(gòu)造流體地球化學(xué)作用普遍而強(qiáng)烈,形成鐵碳酸鹽礦物斑點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)碎斑、壓力影等構(gòu)造。同構(gòu)造期流體活動(dòng)的主要表現(xiàn)即斑點(diǎn)狀菱鐵礦-鐵白云石等,二者與鐵綠泥石等礦物組合暗示了同構(gòu)造流體屬于富 Fe-Mg的碳酸鹽型流體,地球化學(xué)巖相學(xué)類型(方維萱,2012)屬偏堿性強(qiáng)還原相。本區(qū)(圖3)千枚巖相帶(斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相以斑點(diǎn)符號(hào)表示)一般位于構(gòu)造片巖相之外。

斑點(diǎn)狀千枚巖在秦嶺八卦廟金礦床中同樣發(fā)育,斑點(diǎn)為多期流體地質(zhì)作用形成,具有巖漿熱液疊加特征,如電氣石和黑云母斑點(diǎn)等(賈潤幸等,2000),也是構(gòu)造流體成巖作用形成的斑點(diǎn)狀千枚巖。

2.2 構(gòu)造片巖相、初糜棱巖相和流變狀糜棱巖相

構(gòu)造片巖相、初糜棱巖相和流變狀糜棱巖相等組成了擠壓變形型相和構(gòu)造變形樣式組合,并具有明顯構(gòu)造變形強(qiáng)度的分帶特征。

(1) 構(gòu)造片巖相:擠壓片理化帶(圖版Ⅰ3),形成構(gòu)造片巖相,由綠泥石絹云母片巖和斑點(diǎn)狀菱鐵礦(鐵白云石)綠泥石片巖等組成,菱鐵礦(鐵白云石)斑點(diǎn)含量約 20%~30%,菱形-橢圓形,隱約定向排列,變基質(zhì)主要由絹云母(50%~60%)、綠泥石(10%~15%)及少量石英組成,片理極為發(fā)育,片理產(chǎn)狀為 320°~340°∠55°~70°,鏡下見綠泥石絹云母片巖(圖版Ⅰ4)中石英顆粒被強(qiáng)烈拉長呈連續(xù)定向排列,長軸與片理一致,綠泥石呈蠕蟲狀,發(fā)育書斜構(gòu)造;擠壓片理化帶中還見層間倒轉(zhuǎn)向斜,倒轉(zhuǎn)向斜軸面產(chǎn)狀:316°∠54°,推測逆沖推覆方向?yàn)?290°→110°,局部進(jìn)一步發(fā)生構(gòu)造變形和蝕變,形成了斷層泥化帶。

(2) 初糜棱巖相:由綠泥石及絹云母形成 S-C組構(gòu)(圖版Ⅰ6),韌性剪切變形強(qiáng)烈。發(fā)育兩組絹云母-綠泥石面理:兩組C面理產(chǎn)狀為305°∠57°、337°∠59°,兩組 S 面理:193°∠81°、345°∠87°。

(3) 流變狀糜棱巖相:強(qiáng)變形帶發(fā)育流變褶皺群落(圖版Ⅰ5),流變方向?yàn)?270°左右,流變鐵白云石-石英硅化網(wǎng)脈(圖3;圖版Ⅱ3),硅化網(wǎng)脈呈 S、反 S、Z、σ環(huán)形、S-L透鏡體及腸狀等,鐵白云石石英脈及綠泥石組成S-C組構(gòu)(圖3,c-c'剖面),切割初糜棱巖相中的兩組S-C組構(gòu),屬第三組S-C組構(gòu),指示造山帶流體大規(guī)模排泄。

從構(gòu)造片巖相→初糜棱巖相→流變狀糜棱巖相,構(gòu)造變形強(qiáng)度不斷增加,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)發(fā)生了本質(zhì)變化,(1)在構(gòu)造片巖相中,以絹云母和綠泥石形成透入性構(gòu)造面理置換為主要特征,鐵白云石和菱鐵礦形成了非透入性構(gòu)造面理置換,但總體具有明顯的流變學(xué)特征(旋轉(zhuǎn)碎斑并伴有新生的拖尾構(gòu)造)。(2)在初糜棱巖相中,發(fā)育典型的 S-C組構(gòu),并伴有鐵綠泥石和絹云母組成的透入性新生構(gòu)造面理置換。(3)在流變狀糜棱巖相中,總體流變方向?yàn)?270°±20°,形成了明顯的構(gòu)造分異成巖作用,在同劈理流變褶皺中,形成了 S形和倒 U形石英細(xì)脈,標(biāo)志著同構(gòu)造期發(fā)育的構(gòu)造流體(富 SiO2型)開始排泄,并聚集到同劈理流變褶皺核部形成的構(gòu)造擴(kuò)容空間中,與上述的富Fe-Mg碳酸鹽型流體相比,這種富SiO2型流體的排泄暗示構(gòu)造層次加深或構(gòu)造變形強(qiáng)度明顯增加,造山帶流體開始大規(guī)模排泄運(yùn)移。

2.3 糜棱巖相

由斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽絹云母鐵綠泥石糜棱巖、鐵綠泥石絹云母糜棱巖、網(wǎng)脈狀絹云母硅質(zhì)糜棱巖和網(wǎng)脈狀鐵綠泥石硅質(zhì)糜棱巖組成,原巖恢復(fù)為基性凝灰?guī)r類。斑點(diǎn)早期為發(fā)育變形旋轉(zhuǎn)的鐵白云石-菱鐵礦(圖版Ⅰ7),晚期為發(fā)育鐵綠泥石絹云母包絡(luò)面理的自形晶菱鐵礦(圖版Ⅰ8)。其中見黃鐵礦呈浸染狀分布,粒徑d=5 mm。菱鐵礦/鐵白云石-綠泥石-絹云母組成 S-C組構(gòu),在 C面理中,鐵綠泥石絹云母呈S形變形,顯示了兩期糜棱巖化疊加特征。

糜棱巖相主要運(yùn)動(dòng)學(xué)特征為 S-C組構(gòu)發(fā)育,發(fā)生顯著的剪切變形,以鐵綠泥石和絹云母形成的透入性構(gòu)造面理置換為特征,主要組成礦物為鐵綠泥石和絹云母,及細(xì)小的石英顆粒,構(gòu)造成巖作用強(qiáng)烈,形成了鐵綠泥石糜棱巖、絹云母鐵綠泥石糜棱巖、鐵綠泥石硅質(zhì)糜棱巖、絹云母硅質(zhì)糜棱巖等,以鐵綠泥石糜棱巖等對(duì)于金礦形成較為有利。推測自形晶菱鐵礦和鐵白云石斑點(diǎn)屬后期構(gòu)造流體疊加成巖作用形成的鐵碳酸鹽化蝕變。

2.4 蝕變糜棱巖相

蝕變糜棱巖相為本區(qū)主要賦礦巖相學(xué)類型之一,由黃鐵絹英巖、黃鐵鐵綠泥石蝕變巖、鐵白云石硅化鐵綠泥石蝕變巖、硅化菱鐵礦鐵綠泥石蝕變巖和葉臘石-硅化-黃鐵礦化糜棱巖等不同巖石類型組成,屬構(gòu)造流體成巖成礦作用形成的蝕變構(gòu)造巖相學(xué)類型,原巖為絹云母鐵綠泥石糜棱巖(基性凝灰?guī)r)。當(dāng)金礦富集程度較高(Au>5 g/t)時(shí),斑點(diǎn)狀菱鐵礦絹云母鐵綠泥石糜棱巖,被蝕變?yōu)榻佋颇歌F綠泥石糜棱巖和黃鐵礦絹云母鐵綠泥石巖,黃鐵礦呈細(xì)粒浸染狀細(xì)脈狀及星散點(diǎn)狀(粗粒狀黃鐵礦),含量可達(dá)5%~10%。

2.5 蝕變菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈相

蝕變菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈相為本區(qū)主要賦礦巖相學(xué)類型之一,表現(xiàn)為斑點(diǎn)狀菱鐵礦-鐵白云石形成置換面理,其產(chǎn)狀為 23°∠62°(圖版Ⅱ1),后期發(fā)生 S形構(gòu)造變形(圖版Ⅱ2),S形變形褶皺軸面產(chǎn)狀152°∠50°、151°∠46°,傾伏方向 260°~263°→70°,也見菱鐵礦-鐵白云石構(gòu)成同劈理傾豎褶皺的變形面理(圖3,b-b'剖面)。此外,在同構(gòu)造期形成的早期鐵白云石石英脈中,發(fā)育剪切裂理(正扇形)、石香腸狀剪切劈理等,提供了顯微構(gòu)造空間,這些裂理被后期菱鐵礦鐵白云石細(xì)脈充填,菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈及細(xì)脈屬于后期疊加蝕變特征(圖版Ⅱ4),主要表現(xiàn)為菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈疊加蝕變組合,顯示流體的運(yùn)移及蝕變記錄,屬構(gòu)造流體蝕變巖相。

2.6 蝕變碎裂巖相

表現(xiàn)為硅化脈中裂隙及顯微裂隙發(fā)育(圖版Ⅱ3、Ⅱ5),呈碎裂組構(gòu),碎斑和碎基無定向分布,顯微變形現(xiàn)象普遍。硅化脈主要成分為石英,呈它形-半自形粒狀,波狀消光,亞顆粒,絲帶狀拉長,顆粒邊緣?；F(xiàn)象普遍,顆粒間呈平直或齒狀交接,有時(shí)可見鈉長石或方解石共生,顯微裂隙中鐵白云石細(xì)脈發(fā)育,黃鐵礦常呈自形-半自形,浸染狀或星點(diǎn)狀分布于石英顆粒間或裂隙中。最為重要的是碎裂狀黃鐵礦團(tuán)斑具有多期碎裂巖化特征(圖版Ⅱ6),尤其是含團(tuán)斑狀黃鐵礦硅化糜棱巖中,硅化呈網(wǎng)脈狀和脈狀,碎裂構(gòu)造發(fā)育,沿顯微裂隙充填有鐵白云石細(xì)脈和黃鐵礦細(xì)脈。此外,還見碎裂狀黃鐵礦周圍包繞石英形成的壓力影和絹云母S面理。整體具有韌-脆性變形特征,碎裂巖化為脆性變形域的構(gòu)造樣式疊加在韌-脆性剪切變形域的構(gòu)造樣式之上。

總體上(圖3,a-a'剖面),丁家林-太陽坪脆韌性剪切帶發(fā)育最寬,主要為糜棱巖相,疊加蝕變巖相,強(qiáng)構(gòu)造置換區(qū)發(fā)育密集流變褶皺;董家院脆韌性剪切帶次之,主要為構(gòu)造片巖相,疊加蝕變巖相;瓦屋梁脆韌性剪切帶出露最窄,主要為千枚巖相,少見蝕變相,構(gòu)造發(fā)育規(guī)模和變形強(qiáng)度由北西向南東遞減,流體活動(dòng)強(qiáng)度也遞減。

脆韌性剪切帶內(nèi)部也具有強(qiáng)弱應(yīng)變分帶(圖3,b-b'、c-c'、d-d'剖面),從含金構(gòu)造變形帶外圍到金礦體內(nèi),構(gòu)造-巖相學(xué)相體空間變化規(guī)律為:千枚巖相(斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相)→構(gòu)造片巖相→初糜棱巖相→糜棱巖相。對(duì)以上構(gòu)造-巖相學(xué)的物質(zhì)學(xué)特征和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,進(jìn)行如下構(gòu)造-巖相學(xué)的相分析(表 1):A-在千枚巖中,富型構(gòu)造流體活動(dòng)形成斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相,屬構(gòu)造動(dòng)力變質(zhì)-構(gòu)造流體耦合作用形成的構(gòu)造-巖相學(xué)類型,硅化脈不發(fā)育,未見透入性劈理,構(gòu)造動(dòng)力變質(zhì)變形-構(gòu)造流體耦合環(huán)境處于地殼淺部。B-隨脆韌性剪切帶的遞進(jìn)變形,強(qiáng)應(yīng)變帶發(fā)育構(gòu)造片理、S-C組構(gòu)等構(gòu)造樣式,形成構(gòu)造片巖相、初糜棱巖相,隨造山帶流體規(guī)模性排泄,同構(gòu)造期分異出大量流體,形成了流變狀鐵白云石-石英硅化網(wǎng)脈,組成流變狀糜棱巖相,優(yōu)勢流變方向?yàn)?270°±20°,流變褶皺較為寬緩,硅化網(wǎng)脈多為透鏡狀石英脈,透入性劈理密度約 12條/米左右,局部發(fā)育礦化,以富SiO2型流體排泄(形成硅質(zhì)脈或石英細(xì)脈等)為特征,為構(gòu)造分異成巖作用,構(gòu)造變形層次加深。C-鐵綠泥石糜棱巖、絹云母鐵綠泥石糜棱巖、鐵綠泥石硅質(zhì)糜棱巖等糜棱巖類組成的糜棱巖相,糜棱巖相中同位發(fā)育密集的流變狀糜棱巖相、蝕變菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈相,流變硅化網(wǎng)脈密集發(fā)育,樣式多樣,透入性劈理密度為 240條/米~400條/米,屬強(qiáng)構(gòu)造變形域中強(qiáng)烈的構(gòu)造成巖作用,造山帶流體開始發(fā)生大規(guī)模排泄。D-當(dāng)強(qiáng)應(yīng)變帶(域)出現(xiàn)蝕變糜棱巖相,及后期脆性構(gòu)造域形成的蝕變碎裂巖相疊加時(shí),常見金礦化(體)發(fā)育,屬構(gòu)造流體成巖成礦作用發(fā)育地段。揭示了從變形帶外圍到礦體內(nèi)擠壓剪切構(gòu)造活動(dòng)不斷增強(qiáng),構(gòu)造流體活動(dòng)不斷增強(qiáng),構(gòu)造流體蝕變巖相主要集中于強(qiáng)應(yīng)變中心部位,金礦化(體)與強(qiáng)應(yīng)變帶(域)同位分布?？傊?本區(qū)主要賦礦巖相學(xué)類型為糜棱巖相(C)和(蝕變糜棱巖相+蝕變碎裂巖相)(D),可以看出,它們屬造山帶流體大規(guī)模運(yùn)移和后期熱流體疊加蝕變作用所形成的構(gòu)造熱流體巖相學(xué)類型。

表1 丁家林-太陽坪-董家院金礦帶構(gòu)造-巖相學(xué)類型Table 1 Type of tectonic lithofacies for the Dingjialin-Taiyangping-Dongjiayuan gold ore belt

3 巖石化學(xué)特征

在丁家林-太陽坪-董家院的強(qiáng)應(yīng)變帶(域),構(gòu)造變形強(qiáng)度最大,流體活動(dòng)最為強(qiáng)烈,成礦流體也在此疊加沉淀富集成礦,主量元素、微量元素的含量、賦存狀態(tài)及相互協(xié)變關(guān)系制約著成礦(成巖)過程。因此主要選取了董家院脆韌性剪切帶中糜棱巖相帶(疊加蝕變糜棱巖相、蝕變菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈相及蝕變碎裂巖相)不同部位的礦石及頂?shù)装鍑鷰r進(jìn)行全巖主微量元素分析,對(duì)比丁家林容礦圍巖(原巖為含內(nèi)源碎屑的泥巖、粉砂巖),及八海碧口群巖石(原巖為堿性鈉質(zhì)基性凝灰?guī)r),分析結(jié)果見表2和表3。

從表 2可以看出,無論礦石或圍巖,其主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O及 K2O等,燒失組分為 CO2、H2O+和少量的 F。其中礦石 SiO2含量 41.61%~78.33%,均值 61.34%,礦化和賦礦圍巖中均值分別為52.11%、55.54%,礦石SiO2含量明顯大于礦化組及賦礦圍巖,表明礦石的硅化程度高于礦化及圍巖。礦石中Al2O3含量6.24%~25.4%,均值 14.79%;Fe2O3+FeO含量為 3.87%~11.29%,均值 7.45%;MgO 含量 1.06%~3.73%,均值2.10%;CaO含量0.68%~6.06%,均值2.78%;K2O含量 1.58%~6.93%,均值 3.88%;礦化體及圍巖中Al2O3含量變化在17.88%~20.09%之間,均值分別為19.17%、18.60%;Fe2O3+FeO含量7.65%~10.44%,均值 10.05%、7.71%;MgO含量 1.68%~2.62%,均值2.08%、2.60%;CaO含量0.21%~1.35%,均值1.16%、0.35%;K2O含量4.47%~5.29%,均值5.07%、4.71%。礦石(化)和圍巖整體呈現(xiàn)出高Si、Fe、K的特點(diǎn),原巖可能為堿性凝灰?guī)r。

從礦石中各種主量元素與 Au含量變化趨勢圖(圖4)可以看出,SiO2、Fe2O3、MgO、CaO、K2O 含量變化與 Au含量變化趨勢呈正相關(guān),且通過礦石與礦化、礦石與圍巖主量元素含量比對(duì)(圖5),金礦石樣品比礦化樣品更為富集SiO2、FeO、CaO和CO2,金礦石較圍巖更為富集SiO2、Fe2O3和CaO,表明金礦體中構(gòu)造-流體活動(dòng)強(qiáng)烈,成礦流體形成的圍巖蝕變主要為硅化、菱鐵礦化、鐵白云石化、黃鐵礦化等;賦礦圍巖流體活動(dòng)減弱,Al2O3、MgO、K2O、F等略為富集,表明區(qū)域流體以綠泥石化、絹云母化為主,這與野外露頭觀察現(xiàn)象一致。

將金礦石樣品、礦化樣品和賦礦圍巖樣品中微量元素,與中國陸殼微量元素豐度進(jìn)行對(duì)比(黎彤,1994)(圖6),可以看出,不論是金礦石、礦化還是圍巖樣品,絕大部分微量元素表現(xiàn)的分布曲線具有明顯的相似性,Sc、V、Cr、Cu、Cd、Sb、Ba、W、Tl、Bi、Zr、Hf 等元素均相對(duì)富集,Co、Zn、Sr、Nb、Mo、Cs、Ta、Pb、U相對(duì)虧損,證明所分析樣品的微量元素相對(duì)含量,不隨巖石種類的變化而明顯變化,分析數(shù)據(jù)能夠用于約束成巖、成礦階段流體的地球化學(xué)特點(diǎn)。金礦石中微量元素含量相對(duì)于中國陸殼平均豐度,Cu、Sb、W、Bi富集程度較高,達(dá)到2個(gè)數(shù)量級(jí)以上,明顯虧損的有Sr、Mo、Cs、Ta、Pb等。礦化樣品中Cu、Sb、W、Bi富集同樣也達(dá) 2個(gè)數(shù)量級(jí)或以上,明顯虧損 Sr、Mo、Cs、Ta、Pb;賦礦圍巖中 Cu、Sb、W、Bi雖然也較為富集,但是富集程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于礦石和礦化樣品,同樣明顯虧損 Sr、Mo、Cs、Ta、Pb,這與造山帶金礦中富集 Au-As-B-Bi-Hg-Sb-Te-W 等元素組合的特征相似。

圖4 董家院金礦礦石中Au與主量元素含量變化趨勢圖Fig.4 Plot showing the variation of Au and major element contents of the ores in the Dongjiayuan gold deposit

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圖5 董家院金礦礦石與礦化(左)及賦礦圍巖(右)中主量元素含量關(guān)系Fig.5 Comparisons of major element contents between the ores and mineralized rocks (left) and ores with the wall rocks (right) in the Dongjiayuan gold deposit

圖6 董家院金礦礦石(a)與圍巖(b)微量元素組成與中國陸殼的對(duì)比Fig.6 Trace element compositions of the ores (a) and surrounding wall rocks (b) in the Dongjiayuan gold deposit in comparing comparison of with the average of the continental crust of China

4 綠泥石礦物地球化學(xué)特征

丁家林-太陽坪-董家院金礦帶的賦礦圍巖為細(xì)碎屑巖類,具有淺變質(zhì)和強(qiáng)變形特征,變質(zhì)相為綠片巖相,其特征礦物為絹云母+綠泥石+菱鐵礦/鐵白云石,也是構(gòu)造-巖相學(xué)類型劃分中的標(biāo)志礦物,因此,選擇綠泥石進(jìn)行礦物地球化學(xué)研究,探討其構(gòu)造地球化學(xué)特征。

本區(qū)綠泥石分布廣泛,根據(jù)其特征可分為三期:第一期主要分布于區(qū)域千枚巖相,斑點(diǎn)菱鐵礦(鐵白云石)絹云母千枚巖中或無斑點(diǎn)的絹云母千枚巖中,綠泥石呈綠色-暗綠色,粒徑約0.05~0.2 mm,片狀,沿千枚理分布,這種產(chǎn)狀的綠泥石總體上是千枚理的組成礦物之一,常見呈“云母魚”形態(tài)(圖版Ⅰ1),為韌性變形前形成,解理較發(fā)育,鏡下呈有淡綠-淡黃多色性,靛藍(lán)異常干涉色,平行消光,含量1%~5%,與絹云母、長英質(zhì)顆粒共生。第二期綠泥石常見于構(gòu)造片巖相,這種綠泥石是構(gòu)造面理置換形成的主要物質(zhì)組成(S和C型綠泥石面理),在片理化、糜棱巖化發(fā)育部位,主要沿片巖或糜棱巖中的片理、S-C組構(gòu)中的S面理或C面理分布,蠕蟲狀,長軸多大于0.2 mm,還見書斜構(gòu)造(圖版Ⅰ4),為韌性剪切變形作用形成,解理發(fā)育,多色性明顯,與絹云母、長英質(zhì)顆粒共生。第三期見于糜棱巖相的碎裂巖化流變硅化網(wǎng)脈中,熱液型綠泥石呈蠕蟲狀或其集合體,又可分為兩個(gè)階段,第一階段見于石英顆粒間或顯微裂隙中充填,呈暗綠色或灰黑色,與鐵白云石細(xì)脈、石英共生;第二階段見附著于石英顆粒表面,常呈蠕蟲狀集合體,呈淡綠色,與黃鐵礦、鐵白云石及石英等共生。

前人通過對(duì)各種地?zé)狍w系、熱液體系和成巖環(huán)境流體反應(yīng)中形成的綠泥石進(jìn)行研究,總結(jié)出可利用綠泥石的成分和結(jié)構(gòu)變化特征來估算其形成的物理化學(xué)條件,從而對(duì)成巖成礦流體活動(dòng)進(jìn)行礦物地球化學(xué)示蹤(Cathelineau and Nieva,1985;鄭作平等,1997;方維萱等,2000)。從表4可以看出,本礦區(qū)三期綠泥石 FeO含量高,均為鐵綠泥石,其中產(chǎn)于千枚巖相中的鐵綠泥石與區(qū)域流體形成的菱鐵礦、絹云母等礦物共生,為區(qū)域流體蝕變產(chǎn)物;產(chǎn)于片巖相和糜棱巖相的鐵綠泥石形態(tài)與千枚巖相中鐵綠泥石形態(tài)有所不同,呈蠕蟲狀,FeO含量整體也略高于千枚巖相中鐵綠泥石,可能為成礦期熱液流體蝕變的產(chǎn)物。特別是糜棱巖相中第二階段附著于石英顆粒表面的鐵綠泥石,顏色較淺,FeO含量相對(duì)最低。眾所周知,Au為親Fe、S元素,成礦期出現(xiàn)大量的菱鐵礦、鐵白云石、黃鐵礦等,導(dǎo)致成礦流體中 Fe元素的重新分配,奪取了鐵綠泥石中的 Fe元素,使之含量降低,因此這一階段可能為主成礦流體活動(dòng)階段。

表4 綠泥石化學(xué)組成電子探針分析結(jié)果表(%)Table 4 Electron probe analyses of chlorite from the Dongjiayuan gold deposit (%)

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 陜西丁家林-四川太陽坪-四川董家院金礦帶賦礦地層為中-下志留統(tǒng)黃坪組(S1-2hn),區(qū)域性巖相學(xué)特征表明曾發(fā)生了大規(guī)模的層間流體活動(dòng),整體為陸棚相。

(2) 丁家林-太陽坪-董家院金礦帶發(fā)育一系列與陸內(nèi)造山作用密切相關(guān)的雁列形脆韌性剪切帶,剪切帶內(nèi)部具有構(gòu)造成巖和構(gòu)造流體疊加成巖的巖相學(xué)特征,對(duì)其物質(zhì)學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征進(jìn)行構(gòu)造-巖相學(xué)分析表明:地殼淺部富 Fe-Mg-型構(gòu)造流體活動(dòng)形成斑點(diǎn)狀鐵碳酸鹽千枚巖相;隨構(gòu)造變形層次加深,強(qiáng)應(yīng)變帶發(fā)育構(gòu)造片巖相、初糜棱巖相,富 SiO2型流體排泄的構(gòu)造分異成巖作用形成流變狀糜棱巖相;強(qiáng)烈的構(gòu)造成巖作用及造山帶流體的大規(guī)模排泄形成糜棱巖相,同位發(fā)育密集的流變狀糜棱巖相、蝕變菱鐵礦鐵白云石網(wǎng)脈相;構(gòu)造流體成巖成礦作用集中于強(qiáng)應(yīng)變帶形成蝕變糜棱巖相,后期脆性蝕變碎裂巖相疊加時(shí),金礦化(體)發(fā)育?？傊?本區(qū)主要賦礦巖相學(xué)類型為糜棱巖相(C)和(蝕變糜棱巖相＋蝕變碎裂巖相)(D),它們屬于造山帶流體大規(guī)模運(yùn)移和后期熱流體疊加蝕變作用所形成的構(gòu)造熱流體巖相學(xué)類型。

(3) 在丁家林-太陽坪-董家院金礦帶的強(qiáng)應(yīng)變帶(域),構(gòu)造流體蝕變巖相發(fā)育,金礦化(體)與其同位分布,成礦流體表現(xiàn)為硅化、菱鐵礦化、鐵白云石化、黃鐵礦化等,SiO2、Fe2O3、MgO、CaO、K2O含量變化與Au含量變化趨勢呈正相關(guān),微量元素Cu、Sb、W、Bi富集,Sr、Mo、Cs、Ta、Pb明顯虧損。

(4) 主要含礦層位黃坪組中段的變質(zhì)相為綠片巖相,原巖可能為堿性凝灰質(zhì)濁流沉積巖,發(fā)育三期鐵綠泥石,其中主成礦期形成的鐵綠泥石主要產(chǎn)于糜棱巖相中,蠕蟲狀,顏色較淺,FeO含量因成礦期Fe元素的重新分配而降低,該期鐵綠泥石可作為找礦標(biāo)志之一。

綜上所述,丁家林-太陽坪-董家院金礦帶位于龍門山北東向陸內(nèi)造山帶中,構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景為陸-陸板塊碰撞而形成的逆沖推覆造山帶,脆性構(gòu)造變形樣式疊加于早期韌性剪切變形和脆韌性剪切變形構(gòu)造樣式之上,并伴隨大規(guī)模富Fe-Mg碳酸鹽型流體活動(dòng)及同構(gòu)造期造山帶流體活動(dòng),富集Au-Cu- Sb-W-Bi等元素組合,缺少或未見早三疊世以后形成的巖漿活動(dòng),因此丁家林-太陽坪-董家院金礦帶為典型的造山型金礦。

致謝:野外工作得到了昆明中色地科礦產(chǎn)勘查有限責(zé)任公司的大力支持,在本文修改完成過程中,潘桂棠研究員、隗合明教授、王國芝教授及匿名審稿專家提出了許多寶貴意見,在此一并表示衷心的感謝。

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