張文高, 楊興科, 韓鵬飛, 樊培賀, 何虎軍, Moussounda Kounga Claude

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北大巴山鬧陽坪鋅螢石礦區(qū)斷裂特征與找礦預(yù)測

張文高1, 2, 楊興科2*, 韓鵬飛2, 樊培賀2, 何虎軍2, Moussounda Kounga Claude3

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京100081; 2.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院, 陜西 西安 710054; 3.寶鋼資源有限公司規(guī)劃發(fā)展部, 上海 200120)

鬧陽坪鋅螢石礦床位于北大巴山逆沖推覆褶皺帶平利隆起東側(cè), 為該區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的受構(gòu)造裂隙控制的氣水–熱液型鋅螢石礦床。本文從礦區(qū)斷裂入手, 通過對該區(qū)礦床地質(zhì)、斷裂特征、礦體特征的研究, 總結(jié)了該區(qū)斷裂的演化序列及其對成礦的控制機(jī)制與規(guī)律。認(rèn)為NW-SE向斷裂組是礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造, 礦區(qū)斷裂變形發(fā)育演化序列為晚印支–早燕山期形成近EW向斷裂F1, 早燕山期形成NW-SE向斷裂F7和NE-SW向斷裂F4, 隨后的右行走滑作用疊加有張扭性應(yīng)力, 形成有利于成礦熱液運(yùn)移充填成礦的張扭性右行走滑斷裂。并明確了成礦期應(yīng)變橢球體, 恢復(fù)了成礦期主壓應(yīng)力方向?yàn)?NNW向(340°～350°)。在此基礎(chǔ)上, 預(yù)測平面上鬧陽坪礦區(qū) F7與 F8斷裂之間為下一步找礦重點(diǎn)地段, 剖面上 K3螢石礦體下伏北東方向可能存在隱伏礦體。

北大巴山; 鬧陽坪鋅螢石礦床; 斷裂控礦; 找礦預(yù)測

0 引 言

礦床是多種地質(zhì)因素共同作用的結(jié)果, 構(gòu)造是其中的重要因素。在具有成礦物質(zhì)和含礦流體的前提下, 構(gòu)造對成礦經(jīng)常起到基本的甚至是主導(dǎo)的作用(陳柏林等, 2000; 陳正樂和陳柏林, 2012)。鬧陽坪鋅螢石礦床位于北大巴山逆沖推覆褶皺帶平利復(fù)背斜東部, 是北大巴山地區(qū)近年來新發(fā)現(xiàn)的鉛鋅、螢石多礦種伴生的礦床之一(賈鳳儀等, 2012)。該礦床屬于典型的受斷裂控制的氣水–熱液型礦床(魏東等, 2009), 對該礦區(qū)構(gòu)造特征的研究, 包括礦區(qū)斷裂發(fā)育特征、控礦構(gòu)造組合型式、構(gòu)造變形序次及其與鋅、螢石成礦關(guān)系等, 對于該礦區(qū)進(jìn)一步找礦工作和區(qū)域同類礦產(chǎn)勘查具有重要的指導(dǎo)意義。因此,有必要對礦區(qū)斷裂發(fā)育機(jī)制及其變形序次進(jìn)行深入研究。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

北大巴山位于秦嶺造山帶南緣, 其南以北大巴山弧形斷裂帶與揚(yáng)子板塊相鄰, 北部以安康斷裂與南秦嶺逆沖推覆褶皺帶相鄰, 大地構(gòu)造位置上屬于華南板塊北部邊緣的北大巴山逆沖推覆褶皺帶(Dong et al., 2005; 胡健民等, 2009; 董樹文等, 2010;張?jiān)罉虻? 2010 )(圖1)。北大巴山逆沖推覆褶皺帶出露地層可劃分為三個構(gòu)造層(陜西省地質(zhì)調(diào)查院, 2007): ①以武當(dāng)巖群楊坪巖組、姚坪巖組和耀嶺河巖組為主的中–新元古界過渡基底構(gòu)造層; ②以寒武系–志留系魯家坪巖組、箭竹壩巖組、洞河巖組、梅子埡巖組和竹溪群為主的早古生界沉積蓋層構(gòu)造層; ③以洪水溝組、龍家溝組以及第四系殘坡積物構(gòu)成的中新生界構(gòu)造層。

相應(yīng)于構(gòu)造層的劃分, 本區(qū)地質(zhì)演化也可以劃分為三個構(gòu)造階段: ①中元古代–新元古代早期東西向海槽系演化與晚前寒武紀(jì)褶皺基底形成; ②早古生代原始中國古陸裂解與加里東造山, 晚古生代古特提斯后陸盆地演化和古板塊繼承性疊覆造山; ③晚三疊世以來的大陸板內(nèi)演化階段(張國偉等, 2001;陜西省地質(zhì)調(diào)查院, 2007; Dong et al., 2011)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈, 元古宙、古生代和中生代皆有, 其中以加里東期巖漿活動最為劇烈(陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局, 1989; 徐學(xué)義等, 2001; 王云斌, 2007; 李建華, 2013), 主要出露有超基性巖、中–酸性巖、堿性巖。值得注意的是, 區(qū)內(nèi)發(fā)育一套堿性粗面巖, 分布在紅椿壩斷裂以北, 漢江以南的地區(qū), 面積約70 km2, 該堿性粗面巖分布區(qū)域?yàn)殂U鋅、螢石及金等多礦種的成礦有利地段(魏東等, 2009), 鬧陽坪鋅螢石礦床即產(chǎn)出在堿性粗面巖附近。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)地層主要為中志留統(tǒng)竹溪群, 該地層巖性為絹云母板巖、砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖夾生物礁灰?guī)r。其次還出露下志留統(tǒng)梅子埡組, 分布在礦區(qū)東緣,面積較小, 巖性主要為泥質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖, 間夾薄層狀砂巖、灰?guī)r(陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)隊(duì), 2012)。

礦區(qū)內(nèi)斷裂依據(jù)其展布方位可劃分為近 EW向、NW-SE向、NWW-SEE向、NE-SW向四組(圖2)。其中, NW-SE向斷裂為礦區(qū)主要的控礦斷裂, 后文將會詳細(xì)介紹代表性斷裂的特征。

礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖根據(jù)SiO2的含量可劃分為兩大類: 其一為SiO2含量較低的基性–超基性巖, 代表性巖石類型為隱基輝石巖; 其二為SiO2含量較高的中酸性–酸性巖, 代表性巖石類型為粗面巖。其中, 粗面巖類與成礦作用關(guān)系密切(王云斌, 2007)。

礦區(qū)普遍發(fā)育圍巖蝕變, 有絹云母化、綠泥石化、硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等。其中, 礦化與硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化關(guān)系尤為密切。多種蝕變類型和鉛鋅礦化體及螢石礦化體, 均分布在斷裂破碎帶內(nèi)及其兩側(cè)附近, 遠(yuǎn)離斷裂破碎帶, 蝕變減弱。

圖1 北大巴山區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)王云斌, 2007)Fig.1 Regional geological map of the north Daba mountain

前人對與礦體伴生的石英脈和黃鐵礦取樣分析, 其H、O、S同位素組成, 結(jié)果表明成礦熱液主要由雨水演化形成, 而閃鋅礦中 S的來源不具有深源的特征(陜西省地質(zhì)調(diào)查院, 2007)。結(jié)合礦區(qū)堿性粗面巖中 Zn、F的高背景值特征, 判斷鋅螢石礦床的成礦過程為大氣降水順斷裂滲入堿性粗面巖與泥質(zhì)板巖的邊界部位, 發(fā)生水–巖作用, 交代萃取巖石中的成礦元素, 并運(yùn)移到有利成礦部位, 沉淀成礦(陜西省地質(zhì)調(diào)查院, 2007)。

1.3 主要礦脈體特征

礦區(qū)目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦(化)體主要有K1、K2、K3、K4、K5、KH7、K8, 其中閃鋅礦為K1、K2、K4、K5、KH7, 螢石礦為 K3、K8。上述礦體無一例外都產(chǎn)于NW-SE向斷裂破碎帶內(nèi), 礦體形態(tài)和規(guī)模受斷裂破碎帶嚴(yán)格控制。

K1礦體為礦區(qū)閃鋅礦的主要礦體, 產(chǎn)于中志留統(tǒng)竹溪群板巖與堿性粗面巖之間的斷層接觸帶內(nèi)(圖3a)。控制礦體長度384 m, 礦體平均產(chǎn)狀71°∠64°,礦體出露標(biāo)高 1142～1212 m。礦石工業(yè)類型以原生硫化物礦石為主, 伴生非金屬螢石礦。地表見少量零星的氧化礦石, 數(shù)量極少。

K3礦體為礦區(qū)螢石的主要礦體, 受F1旁側(cè)次級斷裂F10控制(圖3b)。礦體總體走向?yàn)镹W向, 南部被F1限制。礦體出露標(biāo)高989～1049 m, 控制礦體長320 m, 其南東側(cè)傾角為 20°～34°, 北西側(cè)傾角最大為48°, 整體上礦體傾角向北西變陡, 具有向北側(cè)伏的趨勢。礦體平均產(chǎn)狀71°∠42°。

圖2 鬧陽坪鋅螢石礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of the Naoyangping zinc-fluorite deposit

閃鋅礦礦石結(jié)構(gòu)主要有它形–自形粒狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu), 其次為交代結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造, 其次為脈狀構(gòu)造。螢石礦礦石結(jié)構(gòu)主要有自形–半自形晶粒結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主, 次為浸染狀、角礫狀、環(huán)帶狀和網(wǎng)脈狀等。

2 礦區(qū)斷裂控礦規(guī)律

2.1 斷裂特征

鬧陽坪鋅螢石礦床屬受構(gòu)造裂隙控制的氣水–熱液礦床(魏東等, 2009), 礦體的形成和產(chǎn)出與礦區(qū)斷裂密切相關(guān)。礦區(qū)斷裂較為發(fā)育, 按照期次和展布方向可劃分為近EW向、NWW-SEE向、NE-SW向和NW-SE向四組(表1)。

近EW向斷裂F1: 呈近EW向展布, 橫穿整個礦區(qū), 斷裂帶出露寬度 150～300 m, 其間多被第四系坡積物覆蓋, 為礦區(qū)規(guī)模最大的斷裂(圖2)。斷裂帶兩側(cè)分布有火山角礫巖、粗面巖和片理化細(xì)碎屑巖,其中火山角礫巖中角礫具明顯定向。斷裂帶內(nèi)發(fā)育多種蝕變, 包括黃鐵礦化、碳酸鹽化等。斷層產(chǎn)狀340°～40°∠68°～72°, 據(jù)斷層面上的擦痕(圖4a、b)及其錯斷的巖層判斷, 為逆沖右行平移斷層(圖 5), 屬成礦前斷裂。

圖3 K1 (a)和K3 (b)礦體位置平面圖Fig.3 Maps showing the occurrences of the orebodies of K1 (a) and K3 (b)

表1 研究區(qū)主要斷裂特征一覽表Table 1 Features of the main fractures in the study area

圖4 鬧陽坪礦區(qū)典型斷裂照片F(xiàn)ig.4 Photos showing the typical fractures in the Naoyangping deposit

圖5 黑巖溝附近粗面巖中發(fā)育的F1斷裂破碎帶(鏡頭朝北東)Fig.5 F1fracture zone in the trachyte near Heiyan’gou

NWW-SEE向斷裂組包括F5和F6斷裂, NE-SW向斷裂組包括 F4斷裂(圖 4c), 這兩組斷裂均屬脆性斷裂, 斷裂內(nèi)礦化極少, 未見明顯的圍巖蝕變。

NW-SE向斷裂組是礦區(qū)的主要控礦斷裂。主要包括F7、F9、F8和F10斷裂。

鬧陽坪–大磨溝–金沙河斷裂(F7): 為右行逆沖平移斷層(圖6、7), 位于礦區(qū)中部, 是區(qū)內(nèi)鋅礦的主要控礦構(gòu)造。斷層在南部主要發(fā)育于堿性粗面巖與中志留統(tǒng)竹溪群接觸部位, 表現(xiàn)為粗面角礫巖、碳酸鹽脈及螢石礦化等; 在北部主要見于志留系竹溪群泥質(zhì)板巖及粗面巖中, 表現(xiàn)為泥質(zhì)板巖的褶曲揉皺、破碎, 夾石英脈透鏡體。斷層帶出露長度近5 km,向南交于 F1斷裂, 向北北西止于金沙河一帶, 寬2～8 m, 最寬處達(dá)到12 m。其上盤帶內(nèi)沿走向及傾向見不連續(xù)的淺黃–乳白色碳酸鹽脈, 脈體較純凈, 脈體寬度 2～5 m, 呈透鏡狀產(chǎn)出, 斷裂破碎帶中可見較強(qiáng)的碳酸鹽化、硅化、螢石化及黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化蝕變(圖 4d); 下盤板巖中角礫少見,常發(fā)育褶曲揉皺, 斷面在走向及傾向上具明顯的波狀彎曲特征, 斷層產(chǎn)狀60°～80°∠55°～75°(圖8)。在F7斷裂的兩側(cè), 可見有與斷裂近于平行的層間破碎帶, 規(guī)模較小, 但帶內(nèi)圍巖蝕變發(fā)育, 目前已發(fā)現(xiàn)有礦脈體產(chǎn)出。該現(xiàn)象同樣說明了NW-SE向斷裂組為礦區(qū)重要的容礦構(gòu)造。

姚家溝斷裂(F9): 位于姚家溝到杉木坪一帶, 主要發(fā)育于中志留統(tǒng)竹溪群泥質(zhì)板巖中。斷裂呈 NW向延伸, 斷層產(chǎn)狀 30°～50°∠60°～70°, 沿傾向和走向呈舒緩波狀展布, 沿走向長度>1 km。斷裂破碎帶寬約1～3 m, 個別地段寬5 m以上, 具壓扭性特征;破碎帶中巖石一般為斷層泥或擠壓透鏡體。通過對斷裂帶內(nèi)螢石礦化部位觀測, 推測斷層性質(zhì)為右行逆沖平移斷層。該斷裂南部可見螢石礦(化)體(K2螢石礦體), 北側(cè)可見閃鋅礦化(K2閃鋅礦), 這種南側(cè)出現(xiàn)螢石礦, 北側(cè)出現(xiàn)閃鋅礦的特征, 在礦區(qū)F10也可以見到。

圖6 K1礦體1085中段F7斷裂內(nèi)構(gòu)造透鏡體指示右旋剪切方向(鏡頭朝西)Fig.6 Tectonic lens in F7fracture at 1085 level of the orebody K1 showing dextral shear direction

圖7 鬧陽坪礦區(qū)PD8內(nèi)F7斷裂破碎帶內(nèi)的構(gòu)造透鏡體(鏡頭朝北西)Fig.7 Tectonic lens in F7fracture in the adit PD8 of the Naoyangping deposit

圖8 K1礦體露天采坑F7斷裂素描圖Fig.8 Sketch map of F7fracture in the mining pit of the orebody K1

爛泥湖斷裂(F8): 位于礦區(qū)爛泥湖一帶, 該斷裂南部主要發(fā)育于竹溪群灰?guī)r透鏡體與堿性粗面巖接觸部位, 中部發(fā)育于竹溪群板巖中, 向北一直延伸到堿性粗面巖中。斷裂整體呈NW走向, 斷層產(chǎn)狀65°～85°∠42°～66°。在礦區(qū) PD8內(nèi)可見斷裂帶內(nèi)螢石脈體呈細(xì)長脈狀平行產(chǎn)出。該斷裂帶由一系列的小型斷層組成。平硐內(nèi)斷裂帶寬約1～2 m, 地表沿走向延伸約800 m。

鬧陽坪斷裂(F10): 位于礦區(qū)東部, 是區(qū)內(nèi)K3螢石礦的主要控礦斷裂, 該斷裂南部與 F1斷裂相交, 受F1斷裂活動影響, 走向?yàn)镹WW向, 向北一直延伸到堿性粗面巖中, 走向向北逐步轉(zhuǎn)為 NW 向, 斷裂平均產(chǎn)狀55°～70°∠30°～52°。在K3螢石礦采坑觀測, 可見斷裂帶邊界平直, 推測該斷層為右行逆沖平移斷層。

推測 NW-SE向斷裂組是礦區(qū)閃鋅礦和螢石礦的容礦構(gòu)造, 斷裂帶具張性空間部位, 閃鋅礦和螢石礦的富集程度變高, 且斷裂具多期活動性質(zhì), 經(jīng)歷了成礦前的逆沖推覆和成礦期的右行平移兩個變形階段。斷裂帶內(nèi)圍巖蝕變強(qiáng)烈, 以硅化、碳酸鹽化、絹云母化為主, 本次研究認(rèn)為礦區(qū)找礦應(yīng)該重點(diǎn)圍繞該組斷裂進(jìn)行。部分?jǐn)嗔丫哂心喜砍霈F(xiàn)螢石礦, 北部出現(xiàn)閃鋅礦的特征, 也可以作為礦區(qū)下一步找礦工作的規(guī)律參考。

2.2 斷裂變形序列

礦區(qū)構(gòu)造是區(qū)域構(gòu)造的重要組成部分, 是區(qū)域構(gòu)造低級別和低序次構(gòu)造形跡, 是區(qū)域構(gòu)造成生演化的具體表現(xiàn)(陳柏林等, 2000; 呂古賢等, 2007; 陳正樂等, 2011)。查清礦區(qū)斷裂構(gòu)造成生發(fā)育與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系, 以及斷裂的成生順序等不僅為礦區(qū)的構(gòu)造研究, 而且對礦床控礦構(gòu)造及成礦預(yù)測都具有重要意義(陳宣華等, 2009; 譚滿堂等, 2013)。

礦區(qū)近 EW 向斷裂為區(qū)域性的斷裂, 具有多期活動的性質(zhì): 早期逆沖→晚期疊加右行走滑–平移,且區(qū)域上近EW向的逆沖斷層指示了存在近SN向的壓應(yīng)力。根據(jù)構(gòu)造應(yīng)力變形分析的規(guī)律(萬天豐等, 1998), 在近SN-NNE向壓應(yīng)力持續(xù)作用下, 很可能產(chǎn)生NW-SE向斷裂組(如F9、F7、F8、F10等)和NE-SW向斷裂組(F4)壓扭性斷裂系統(tǒng), 但由于該區(qū)持續(xù)的遞進(jìn)變形和右行走滑剪切變形的疊加, 造成其主壓應(yīng)力方向的持續(xù)向NNW向旋轉(zhuǎn), 造成NW-SE向斷裂組(如 F9、F7、F8、F10等)斷裂破碎帶疊加了區(qū)域拉張應(yīng)力作用, 構(gòu)成張扭性斷裂破碎帶系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)育, 同時也造成了該區(qū)沿這組斷裂破碎帶成礦期熱液的較廣泛運(yùn)移、交代、充填成礦等。同時也使得NE-SW向斷裂組在該區(qū)并不發(fā)育, 目前僅見F4左行平移斷層, 關(guān)鍵是這組方向斷層上疊加了區(qū)域擠壓應(yīng)力作用, 形成持續(xù)緊閉的壓扭性斷層,加上該區(qū)志留系和粗面巖的接觸界面的分布總體為NNW向, 與這組斷層方向垂直, 也會造成這組斷層發(fā)育不全, 斷層相對閉鎖和成礦期熱液的難以運(yùn)移、交代和充填成礦, 表現(xiàn)為不含礦或含礦性較差。

NW-SE向斷裂組(如F9、F7、F8、F10等)主要經(jīng)歷了成礦期右行走滑和平移正斷層的疊加復(fù)合演變過程, 其與近 EW 向斷裂為同一區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場不同演化階段的產(chǎn)物。在NW-SE向斷裂逆沖平移發(fā)育的過程中, 會沿 NNW-SSE向持續(xù)擠壓應(yīng)力方向產(chǎn)生一組張性斷裂破碎帶系統(tǒng), 根據(jù)構(gòu)造應(yīng)力場和應(yīng)變橢球體分析(圖 9), 這類斷裂破碎帶總體走向以330°～340°為主, 一般延伸不會很長, 但由于張性開放系統(tǒng)往往會導(dǎo)致成礦期熱液的更廣泛運(yùn)移、交代和充填成礦, 有利于形成更為粗大的礦脈體。礦區(qū)內(nèi)厚大的 K3螢石礦體及其側(cè)列分布的透鏡狀螢石礦體產(chǎn)于NW-SE向斷裂組內(nèi), 從而驗(yàn)證了在該張性破碎帶中成礦熱液能沉淀成膨大礦體。

2.3 斷裂變形時代

圖9 礦區(qū)晚印支早期(a)和早中燕山期(b)構(gòu)造應(yīng)力場示意圖Fig.9 Schematic plots showing the Late Indosinian (a) and Early-middle Yanshanian (b) stress field

前文已述, 礦區(qū)構(gòu)造是區(qū)域構(gòu)造低級別和低序次的構(gòu)造形跡。礦區(qū)各斷裂發(fā)育的具體時限, 可以結(jié)合北大巴山區(qū)域構(gòu)造成生演化中區(qū)域性斷裂的發(fā)育時限來確定。據(jù)張?jiān)罉虻?2010)對北大巴山弧形斷裂帶中韌性剪切帶同變形白云母40Ar-39Ar測年, 其結(jié)果集中在212～220 Ma之間。北大巴山構(gòu)造帶中發(fā)育的疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造已經(jīng)被證明是晚三疊世秦嶺碰撞過程中形成的。據(jù)胡健民等(2011)對北大巴山構(gòu)造帶北側(cè)寧陜斷裂同變形變質(zhì)礦物黑云母40Ar-39Ar定年結(jié)果顯示, 變形時代為169～162 Ma左右, 屬秦嶺造山帶碰撞后板內(nèi)演化階段陸內(nèi)變形的產(chǎn)物。武國利(2009)認(rèn)為安康斷裂逆沖韌性推覆時代為220 Ma左右, 而走滑型剪切時代為160 Ma(胡健民等, 2009; 李建華, 2013)。

礦區(qū) F1斷裂是區(qū)域性紅椿壩–曾家壩斷裂的次級斷裂, 其形成時限晚于紅椿壩–曾家壩斷裂(活動時間212～220 Ma, 胡健民等, 2009), 所以我們可以確定礦區(qū) F1斷裂的活動時限應(yīng)該是在晚印支期–早燕山期。結(jié)合安康斷裂160 Ma左右的走滑剪切作用,判斷礦區(qū)范圍內(nèi)NW-SE向斷裂應(yīng)形成于220～160 Ma之間, 即晚三疊世–中侏羅世, 大致屬晚印支期–早中燕山期。

前人研究表明, 北大巴山構(gòu)造帶晚中生代構(gòu)造應(yīng)力場特征表現(xiàn)為 NE-SW 向構(gòu)造擠壓(Zhao et al., 1987; Yokoyama et al., 2001), 代表了北大巴山主造山期間的區(qū)域性構(gòu)造擠壓應(yīng)力方向, 指示區(qū)域構(gòu)造擠壓作用力來自于大巴山構(gòu)造帶的北東方向(Dong et al., 2006; 張?jiān)罉虻? 2010; 董樹文等, 2010)(圖10)。這與前文利用礦區(qū)斷裂發(fā)育特征推斷的礦區(qū)早中燕山期主應(yīng)力方位有一定偏差。但礦區(qū)位于平利隆起東側(cè), 受其影響, 礦區(qū)地質(zhì)體在變形過程中,主應(yīng)力方向會向西偏轉(zhuǎn), 導(dǎo)致礦區(qū)成礦期主應(yīng)力方向?yàn)?40°～350°。

2.4 斷裂演化特征

依據(jù)前文對礦區(qū)斷裂變形序次和變形時代的分析, 可以總結(jié)礦區(qū)斷裂的演化過程為: 印支期華北板塊和華南板塊主碰撞變形之后, 在近南北向主壓應(yīng)力場作用基礎(chǔ)上, 隨碰撞變形的持續(xù), 晚印支期–早燕山期形成近EW向斷裂組(如F1、F2)→早燕山期形成NW-SE向斷裂組(如F9、F7、F8、F10)和NE-SW向斷裂(F4)→伴隨區(qū)域右行走滑作用(如區(qū)域上紅椿壩–曾家壩斷裂和安康斷裂、礦區(qū)F1、F2), 在NW-SE向斷裂組上又疊加有張扭性應(yīng)力場作用, 形成區(qū)內(nèi)該組斷裂在遞進(jìn)變形過程中以張扭性右行走滑斷裂為主, 這類性質(zhì)的斷裂破碎帶更有利于成礦期熱液的運(yùn)移、充填和沉淀成礦。

圖10 大巴山主造山期構(gòu)造應(yīng)力場模擬(據(jù)張?jiān)罉虻? 2010)Fig.10 Model of tectonic stress field in the Daba mountain orogen during the intra-continental orogeny

2.5 斷裂控礦特征

鬧陽坪鋅螢石礦床的主要礦體均嚴(yán)格受NW-SE向的斷裂控制, 斷裂的控礦作用主要表現(xiàn)在對礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模的控制:

(1) 礦區(qū)的主要控礦斷裂以近平行的線性斷裂為主, 受其控制的礦脈體也表現(xiàn)為近于平行的線性;單條控礦斷裂常常表現(xiàn)為舒緩波狀, 其控制的礦脈體也表現(xiàn)為舒緩波狀延伸。

(2) 區(qū)內(nèi)控礦斷裂帶總體產(chǎn)狀走向 NW, 傾向NE為主, 傾角多在 65°～85°范圍內(nèi), 其控制的礦脈體也表現(xiàn)出走向NW, 傾向SE, 傾角陡的產(chǎn)狀特征。值得指出的是礦脈體是斷裂帶內(nèi)的一部分, 礦體在斷裂帶內(nèi)的局部產(chǎn)狀與斷裂的產(chǎn)狀可能會有一定的差異, 如礦體在控礦構(gòu)造帶內(nèi)呈斜列時, 兩者就有小的夾角, 但這種變化不會很大, 受控礦構(gòu)造產(chǎn)狀和寬度的限制。

(3) 對鬧陽坪礦區(qū)F9、F10斷裂帶對比研究發(fā)現(xiàn), F10斷裂帶南部與 F1呈“入”字形相交, 導(dǎo)致F10斷裂有一定的張性擴(kuò)容空間, 受其控制的 K3螢石礦體是礦區(qū)范圍內(nèi)最大的單體螢石礦脈; F9斷裂同為北西向斷裂, 其所含空間有限, 在其中產(chǎn)出的K2螢石礦體規(guī)模較小, 寬約0.5～1 m, 且延伸不連續(xù)。因此,礦體的規(guī)模也受制于控礦斷裂的規(guī)模。

3 隱伏礦預(yù)測

對主要受斷裂控制的脈狀金屬礦床而言, 礦體的空間分布規(guī)律研究是進(jìn)行礦區(qū)深部預(yù)測的基礎(chǔ)(萬天豐, 1983; 李國平等, 2012)。因此, 鬧陽坪鋅螢石礦礦區(qū)的礦體在斷裂帶內(nèi)的空間展布規(guī)律, 對礦區(qū)隱伏礦的預(yù)測就顯得尤為關(guān)鍵。

首先, 對產(chǎn)于斷裂構(gòu)造中的脈狀礦體而言, 礦體普遍具有側(cè)伏現(xiàn)象, 本礦區(qū)礦體也不例外。受成礦期統(tǒng)一構(gòu)造應(yīng)力場制約, 礦區(qū)主要容礦斷裂(NW-SE向斷裂)中的脈狀礦體具有大體相同的側(cè)伏方向, 礦區(qū)大多數(shù)礦體都具有向北側(cè)伏的趨勢。

其次, 礦區(qū)容礦斷裂在平面上具有明顯的等距性。礦區(qū)F7與F9、F8與F10之間的間距都為300 m左右(圖2), 受上述容礦斷裂控制的礦體相應(yīng)地也具有等距性。礦體空間展布的等距性是由于構(gòu)造應(yīng)力場在地質(zhì)體中以應(yīng)力彈性波的形式傳播, 從而使容礦斷裂及其中有利成礦的張性空間發(fā)育呈現(xiàn)等距性(翟裕生和林新多, 1993; 李國平等, 2012)。因此, 礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育的等距性也是隱伏礦預(yù)測的重要依據(jù)之一。

最后, 通過對鬧陽坪鋅螢石礦區(qū)現(xiàn)有礦床在斷裂帶中的產(chǎn)出規(guī)律分析, 如K2鋅礦體, K8螢石礦體等, 可見礦體具有斜列平行產(chǎn)出的特征。收集礦區(qū)現(xiàn)有的鉆孔資料, 發(fā)現(xiàn)同一鉆孔中常常不止發(fā)現(xiàn)一條礦(化)體, 如 K2礦體 ZK001(圖 11), K1礦體ZK1302, K3礦體ZK3602等, 說明本礦區(qū)礦床在斷裂帶中具有雁列式展布的特征。

平面上, 依據(jù)上述礦體的空間展布規(guī)律, 礦區(qū)NW向斷裂破碎帶具有～300 m左右的等間距分布規(guī)律, 則在F7斷裂帶和F8斷裂帶之間還應(yīng)有兩條斷裂破碎帶的出現(xiàn), 其中一條可能會沿陳家灣西部的粗面巖和竹溪群泥質(zhì)板巖接觸帶分布, 另一條可能沿紅沙槽一帶的粗面巖中發(fā)育, 且向北西延伸到北部大磨溝與三里溝之間, 與北西向斷裂破碎帶相連。這兩條可能存在的斷裂帶, 也是礦區(qū)下一步找礦工作的重點(diǎn)部位。

圖11 K2礦體0線勘探線剖面圖(據(jù)陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)隊(duì), 2012)Fig.11 Profile map of No.0 prospecting line of the ore body K2

礦區(qū)剖面上的控礦規(guī)律, 主要是針對目前礦區(qū)正在開采階段的K3螢石礦體, 本次研究選取K3礦體的34線、36線、38線和40線作了鬧陽坪K3螢石礦勘探線剖面立體透視圖(圖 12)。從圖中可以看出, 從34線開始, 礦體逐漸變寬, 延伸也逐漸加長, 到38線到達(dá)極值, 40線礦體形態(tài)由長柱狀變?yōu)槎讨鶢睢＿@說明K3螢石礦體單礦脈形態(tài)呈明顯的透鏡狀,這與我們推測礦體呈雁列式斜列產(chǎn)出的礦體形態(tài)特征相吻合。

根據(jù)K3礦體的產(chǎn)出特征, 在36線ZK3-3602、38線ZK3-3802、ZK3-3803以及40線ZK3-4002上,在主礦體下部都可以見到小型的螢石礦化, 且明顯有從兩邊到中間逐漸變寬的趨勢, 推測在 K3螢石主礦體的北東方向, 至少還存在另一個與主礦體大小相當(dāng)?shù)奈炇}體, 在下一步找礦的過程中, 可以對其進(jìn)行深部工程驗(yàn)證。

圖12 鬧陽坪K3螢石礦床勘探線剖面立體透視圖Fig.12 Stereo perspectives of the ore body K3 in the Naoyangping fluorite deposit

4 結(jié) 論

(1) 礦區(qū)斷裂按照期次和展布方向可劃分為近EW向、NW-SE向、NWW-SEE向、NE-SW向四組。其中, NW-SE向斷裂組是礦區(qū)的主要控礦斷裂。

(2) 確定礦區(qū)斷裂形成發(fā)育時限在晚印支期-早燕山期之間, 斷裂變形發(fā)育演化序列為: 在印支期主碰撞和近SN向主壓應(yīng)力場作用下, 晚印支–早燕山期形成近 EW 向斷裂(F1), 早燕山期形成 NW-SE向斷裂組(F7等)和 NE-SW 向斷裂(F4), 隨后的右行走滑作用疊加有張扭性應(yīng)力形成有利于成礦熱液運(yùn)移充填成礦的張扭性右行走滑斷裂。并明確了成礦期應(yīng)變橢球體, 恢復(fù)了成礦期主壓應(yīng)力方向?yàn)镹NW向(340°～350°)。

(3) 礦區(qū)礦體在空間展布上具有明顯的側(cè)伏性,等距性和雁列性。預(yù)測礦區(qū)平面上F7和F8斷裂之間為成礦有利部位, 剖面上 K3螢石主礦體的北東方向可能有隱伏礦體存在。

致謝： 野外工作期間得到陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)隊(duì)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和地質(zhì)科技人員的支持與協(xié)助, 在此一并表示感謝。感謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所陳柏林研究員和匿名評審人的細(xì)致審閱及提出的寶貴意見。

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Characteristics of Fracture and Ore-prospecting of Naoyangping Zinc-fluorite Deposit, North Daba Mountain

ZHANG Wengao1, 2, YANG Xingke2*, HAN Pengfei2, FAN Peihe2, HE Hujun2and Moussounda Kounga Claude3
(1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China; 2. School of Earth Sciences and Resource, Chang’an University, Xi’an 710054, Shaanxi, China; 3. Department of Planning and Development, Baosteel Resources Co., LTD, Shanghai 200120, China)

The Naoyangping zinc-fluorite deposit is a hydrothermal deposit controlled by fractures. It is located in the north Daba mountain thrust fold belt, at the east side of the Pingli uplift. This paper summarize the evolutionary sequence of ore control fractures and ore-control mechanism. The NW-SE trending faults are the main ore-control structures. The EW trending fractures were produced in Late Indosinian-Early Yanshanian, whereas the NW-SE and NE-SW trending fractures were produced in Early Yanshanian. The transtensional faults resulted from the dextral strike slipping shearing were conducive to the migration of ore fluids and emplacement of the orebodies. We suggest that the strain ellipsoid and restoration of the principal compressive stress direction is NNE (340°–350°) during the period of mineralization. On this basis of the above observations, we conclude that the favorable prospecting target should be located between the F7and F8fractures at the surface, and to the northeast of the K3 fluorite ore body at the deep of the Naoyangping mining area.

north Daba mountain; Naoyangping zinc-fluorite deposit; ore-controlling fracture; ore-prospecting

P612; P163

A

1001-1552(2016)02-0323-012

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.010

2015-03-20; 改回日期: 2015-06-24

項(xiàng)目資助: 國家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)基金(U1403292)、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2015BAB0613-4)、公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201411024-3)、中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(12120115033801)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(310827153408)聯(lián)合資助。

張文高(1988–), 男, 博士研究生, 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)。Email: 547027367@qq.com

楊興科(1961–), 男, 教授, 主要從事礦田構(gòu)造與成礦預(yù)測研究。Email: xky61@163.com