梁志錄, 陳國忠, 麻紅順, 張?jiān)笇?/p>

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西秦嶺早子溝金礦控礦斷裂形成演化

梁志錄, 陳國忠, 麻紅順, 張?jiān)笇?/p>

(甘肅省地礦局 第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 甘肅 蘭州 730050)

甘肅早子溝金礦床位于西秦嶺地區(qū), 其成礦作用與斷裂構(gòu)造活動及中性巖脈的侵位關(guān)系密切, 但成礦前期構(gòu)造控礦作用研究相對較為薄弱。開展早子溝金礦的控礦斷裂構(gòu)造特征及其與金礦化的關(guān)系研究, 可為分析礦床成礦機(jī)制、進(jìn)一步開展地質(zhì)找礦工作提供指導(dǎo)。早子溝金礦區(qū)主要發(fā)育 4組不同方向的控礦斷裂, 根據(jù)斷裂的相互切割關(guān)系推測, NW向斷裂形成最早, SN向和NE向斷裂次之, 近EW向斷裂形成最晚。礦區(qū)金礦體主要賦存于斷裂破碎帶中, 金礦化及其展布特征顯示, NE向斷裂控制的礦體成礦早, 礦體規(guī)模最大; 受近EW向斷裂控制的礦體發(fā)育兩期礦化, 礦化強(qiáng)度高。結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造演化及斷裂構(gòu)造活動與金成礦作用關(guān)系分析, 認(rèn)為區(qū)域性的夏河–合作斷裂構(gòu)造帶控制了早子溝金礦床的產(chǎn)出, 早子溝礦區(qū)內(nèi)不同方向的次級斷裂多期次的活動疊加控制了金礦體的產(chǎn)出; 推測早子溝金礦床兩階段的斷裂活動控制了兩階段的金礦化作用, 從而建立了早子溝金礦控礦構(gòu)造的形成與演化模式。認(rèn)為礦區(qū)下一步勘查工作重點(diǎn)應(yīng)放在NE向斷裂深部和近EW向斷裂控制的緩傾斜礦體, 尤其是近EW向斷裂與其他控礦斷裂交匯部位, 是尋找疊加礦化富礦段的有利找礦地段。

西秦嶺; 早子溝金礦床; 斷裂的形成與演化; 構(gòu)造控礦特征; 構(gòu)造與成礦

0 引 言

早子溝金礦床位于甘肅省甘南藏族自治州合作市以西 9 km, 礦床發(fā)現(xiàn)于 1996年, 歷經(jīng)多年勘探,目前規(guī)模已達(dá)上百噸, 是西秦嶺地區(qū)繼大水、寨上、陽山金礦床等之后, 又一特大型金礦床。

由于勘查工作的需求, 前人對礦區(qū)巖石地球化學(xué)、礦化蝕變、礦石中金賦存狀態(tài)等進(jìn)行了較為深入的研究, 如呂新彪等(2009)、劉春先等(2011)、曹曉峰等(2012)、隋吉祥和李建威(2013)認(rèn)為礦石中可見金主要以微粒自然金形式產(chǎn)出, 次顯微不可見金是金的主要賦存狀態(tài); 姜琪和王榮超(2010)、劉曉林(2011)研究了礦石微量元素和 S同位素特征, 認(rèn)為早期礦床成因類型屬巖漿期后中低溫?zé)嵋?交代)構(gòu)造蝕變巖型礦床。對于早子溝金礦的主控因素, 普遍認(rèn)為斷裂構(gòu)造活動與中性脈巖的侵位是成礦作用的兩大主控因素(呂新彪等, 2009; 姜琪和王榮超, 2010; 劉春先等, 2011; 隋吉祥和李建威, 2013)。因此對于本區(qū)脈巖的研究更為深入, 如陳國忠等(2012)、姜琪和王榮超(2010)認(rèn)為礦區(qū)中性巖脈具有殼源巖漿的特征; 代文軍等(2011)、代文軍和陳耀宇(2012)通過研究各期次蝕變類型, 認(rèn)為礦區(qū)巖脈總體上具有從酸性向中性的逆向演變特點(diǎn)。但對于礦區(qū)斷裂構(gòu)造特征研究甚少, 對于斷裂構(gòu)造控礦–成礦機(jī)制、斷裂與中性巖脈以及與金礦化之間的關(guān)系也未能引起重視。

本文主要以多年來的野外工作為基礎(chǔ), 通過礦區(qū)各期次、各方向斷裂構(gòu)造的形成演化及相互之間的疊加和切割關(guān)系分析, 總結(jié)構(gòu)造控礦特征, 探討斷裂構(gòu)造演化與金成礦之間的關(guān)系,旨在為下一步確定找礦方向和部署勘查找礦工作提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

早子溝礦區(qū)位于秦嶺造山帶西段夏河–合作斷裂帶南(圖1), 區(qū)域出露地層主要為下三疊統(tǒng)山尕嶺群和中上三疊統(tǒng)古浪堤組淺變質(zhì)細(xì)碎屑巖系。侵入巖主要有桑曲、馬九勒花崗閃長巖、將其那梁、塔日干、早仁道石英閃長巖、雜恰勒布、扎油梁斜長花崗斑巖等規(guī)模較大的侵入體及各種巖脈。

區(qū)域構(gòu)造線總體上呈NW向展布, 褶皺、斷裂發(fā)育, 主體褶皺為新堡–力士山復(fù)背斜, 早子溝金礦區(qū)位于復(fù)背斜的南翼。區(qū)域性斷裂由北向南分別有夏河–合作、雜恰勒布–灑乙昂、桑曲–地婁塘、索拉貢瑪–加甘灘–格里那逆沖斷裂。夏河–合作金成礦帶內(nèi)區(qū)域金礦床(點(diǎn))的分布都受此類區(qū)域性斷裂及其次級斷裂控制。此外區(qū)域尚有與金礦成礦關(guān)系密切的NE向、近SN向較小規(guī)模斷裂, 沿?cái)嗔褞в袔r脈、石英脈等充填。

早子溝金礦屬于夏河–合作成礦帶金、汞、銀等中低溫元素成礦帶的南亞帶, 該帶金礦床(點(diǎn))密集分布, 主要有早子溝特大型金礦、加甘灘、格婁昂大型金礦和桑曲、雜恰勒布、索拉貢瑪、也赫杰、直合完干、早仁道等小型金礦。

圖1 早子溝金礦區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)1∶20萬合作幅地質(zhì)礦產(chǎn)圖)Fig.1 Regional geological map of the Zaozigou gold deposit

2 早子溝金礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層主要為中–上三疊統(tǒng)古浪堤組下段陸棚斜坡相陸源碎屑巖沉積, 巖性為深灰–灰綠色硅質(zhì)板巖、灰褐–灰綠色薄–厚層巖屑長石細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖, 板巖發(fā)育條紋構(gòu)造, 條紋由粉砂質(zhì)和鈣質(zhì)相對聚集形成, 呈斷續(xù)狀平行分布。礦區(qū)東北角出露少量下三疊統(tǒng)山尕嶺群頂部層位細(xì)碎屑巖, 巖性為灰褐–灰綠色薄–厚層巖屑長石細(xì)砂巖夾深灰–灰綠色粉砂質(zhì)板巖。地層總體走向近SN向。

礦區(qū)為一單斜構(gòu)造, 展布方向呈近SN向。斷裂構(gòu)造十分發(fā)育, 按走向和期次由早到晚可分為 NW向、近SN向、NE向、近EW向和NNE向5個(gè)斷裂組, 斷裂規(guī)模以NE向、近SN向最大, NNE向、近EW向和NW向次之。其中NW向斷裂組形成時(shí)間最早, 在礦化期前就已形成, 在礦化期活化疊加成礦, NNE向斷裂組形成最晚, 為礦化期后構(gòu)造,破壞了礦體形態(tài)。

巖漿巖主要為印支末期(劉勇等, 2012)中酸性淺成侵入巖脈, 巖脈分布形態(tài)明顯受構(gòu)造控制, 巖性主要有閃長玢巖、黑云閃長玢巖、石英閃長玢巖, 巖石多具斑狀結(jié)構(gòu), 展布方向主體為NNE向, 其次為SN向, 少數(shù)為NW向(圖2)。

2.2 礦體和礦石特征

礦區(qū)共圈定金礦體 143個(gè), 其中主礦體 16個(gè),礦體空間展布分屬NE向、NW向、SN向和近EW向 4個(gè)礦帶, 各礦帶內(nèi)金礦體多賦存于中性巖脈的內(nèi)、外接觸帶中, 其產(chǎn)出位置嚴(yán)格受不同方向的斷裂構(gòu)造控制, 形態(tài)為似層狀、脈狀。

NE向礦帶為礦區(qū)最主要礦帶, 礦體走向 48°～ 56°, 傾向總體為SE向, 上部傾向NW向, 礦體傾角陡而穩(wěn)定(81°～84°); SN向礦帶礦體走向 350°～10°,與礦帶內(nèi)中性巖脈展布方向基本一致, 傾向東或西,近地表(3200 m標(biāo)高以上)傾角較陡且變化較大(70°～ 88°), 深部傾角較緩且穩(wěn)定(58°～62°); NW向礦帶礦體走向延伸不穩(wěn)定, 總體以走向 300°～320°方向延伸, 傾向NE, 傾角較緩且穩(wěn)定(41°～45°); 近EW向礦帶內(nèi)礦體走向100°～110°, 傾向南, 傾角緩而不穩(wěn)定(8°～26°), 多在靠近近EW向斷裂與其他方向斷裂交匯部位變得膨大, 礦體形態(tài)為似層狀、楔狀, 走向上具有尖滅再現(xiàn)、尖滅側(cè)現(xiàn)的特征。

礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)為自形–半自形粒狀、它形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu), 礦石構(gòu)造為脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、星散浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造及塊狀構(gòu)造等。礦石中主要金、銀礦物為自然金和碲銀礦, 主要載金礦物為黃鐵礦、毒砂、褐鐵礦及輝銻礦, 脈石礦物主要為石英、黑云母、方解石等。自然金常呈粒狀、不規(guī)則狀分布于石英、黃鐵礦、毒砂的裂隙, 粒徑0.005～0.050 mm, 偶見粗顆粒自然金。礦石類型為伴生Ag和Sb, 含As、S、C的難選冶金礦石。

圖2 早子溝金礦床礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Simplified geological map of the Zaozigou gold deposit

早子溝金礦床近礦圍巖蝕變由遠(yuǎn)到近依次為絹云母化–綠泥石化–高嶺土化–綠簾石化–黃鐵礦化、硅化、輝銻礦化, 與金礦化最密切的礦化蝕變是黃鐵礦化、硅化和輝銻礦化。

3 早子溝金礦斷裂構(gòu)造特征

區(qū)域性夏河–合作深大斷裂控制了早子溝地區(qū)區(qū)域成礦帶的展布方向和早子溝金礦床在區(qū)域上的產(chǎn)出位置, 早子溝礦區(qū)內(nèi)的控礦斷裂構(gòu)造根據(jù)展布的方向可分為NW向、SN向、NE向和近EW向, 它們控制了礦區(qū)礦帶的展布方向和礦體的產(chǎn)出位置、形態(tài)。

3.1 夏河–合作斷裂

夏河–合作區(qū)域斷裂帶為區(qū)域主控?cái)嗔? 是上二疊統(tǒng)與三疊系的分界線, 也是區(qū)域Ⅱ級構(gòu)造單元的分界斷裂, 以此斷裂為界北東側(cè)為中秦嶺陸緣盆地, 南西側(cè)為澤庫前陸盆地。該斷裂為區(qū)域中秦嶺構(gòu)造的前緣斷裂, 規(guī)模大, 變形強(qiáng), 呈弧形彎曲舒緩波狀延伸, 主斷面北傾, 沿?cái)嗔褞г谙卤P三疊系中多形成構(gòu)造破碎帶、片理化巖帶, 并有中酸性巖脈及方解石脈的侵入。斷裂帶內(nèi)巖石由于受構(gòu)造的多期作用形成構(gòu)造角礫巖和碎裂巖。兩種構(gòu)造動力變質(zhì)巖的分布, 說明斷裂帶存在張性和壓性兩期不同的構(gòu)造應(yīng)力活動。

圖3 早子溝金礦構(gòu)造略圖Fig.3 Fault structures in the Zaozigou gold deposit

3.2 早子溝礦區(qū)不同期次斷裂構(gòu)造特征

礦區(qū)共有不同走向斷裂構(gòu)造33條(表1、圖3),按照斷裂構(gòu)造與成礦的關(guān)系, 由早到晚分為NW向斷裂5條, SN向斷裂6條, NE向斷裂17條, 近EW向斷裂3條, NNE向斷裂2條。斷裂規(guī)模以NE向、SN向最大, 近EW向和NW向次之。各期次斷裂構(gòu)造特征及其形成時(shí)間早晚順序以及相互之間的切割關(guān)系分述如下:

3.2.1 NW向斷裂組

該組斷裂形成時(shí)間最早, 形成于礦化期前, 在主礦化期活化貫入礦化熱液, 形成控礦斷裂。該組斷裂由F33～F36斷層組成, 斷層走向290°～305°, 長度>300 m, 為壓性逆斷層(圖 4), 頂?shù)装鍞鄬用嫫街?鏡面、擦痕、階步特征明顯, 多形成寬1～8 m的破碎帶, 破碎帶內(nèi)發(fā)育碎裂巖和斷層泥, 地表具褐鐵礦化蝕變, 少數(shù)斷層中充填有石英脈細(xì)脈。該組斷層礦化較強(qiáng), 賦含Au14、Au25等主礦體。

圖4 NW向斷裂特征(3號溝78線Au14老硐口)Fig.4 Characteristics of the NW-trending fault

圖5 SN向斷裂特征(a, 4號溝300線舊采坑; b, 4號溝295線老硐口)Fig.5 Characteristics of the SN-trending fault

3.2.2 SN向斷裂組

為礦化早期形成的控礦斷裂, 由 F8～F13等斷層組成, 斷層性質(zhì)均為壓扭性逆斷層, 傾向 85°～95°,傾角變化較大, 從地表300勘查線(3400 m標(biāo)高)到4號井2中段(3200 m標(biāo)高)由88°逐漸變?yōu)?2°, 向下趨于穩(wěn)定。斷層面走向延伸較為平直, 傾向上具波狀起伏特征(圖5), 斷層面上鏡面、擦痕、階步特征明顯。該組斷層形成長度>670 m, 寬3～22 m的斷層破碎帶, 破碎帶內(nèi)發(fā)育碎裂巖、斷層泥, 有網(wǎng)狀、細(xì)脈狀石英脈充填, 發(fā)育褐鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、輝銻礦化、黃鐵礦化蝕變。區(qū)域上可見 SN向斷裂切穿NW向斷裂(圖6), 說明斷層活動時(shí)間晚于NW向斷層, 它在破壞了NW向斷層的展布形態(tài)的同時(shí),又控制了南北向礦帶金礦體的分布, 其中F9、F11、F13斷層分別控制著Au30、Au31和Au29礦體的產(chǎn)出, F8、F10、F12斷層規(guī)模較小, 基本不含礦。

3.2.3 NE向斷裂組

為主礦化期形成的控礦斷裂, 在礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大, 由F14～F32大小19條斷層組成, 以走向40°～60°方向斜切礦區(qū)中部, 延伸長1000～2200 m。該斷裂組斷層總體傾向 SE, 傾角 80°～88°, 斷層面平直, 走向、傾向延伸穩(wěn)定, 常形成寬2～20 m的斷層破碎帶,破碎帶頂?shù)装彗R面、擦痕、階步等壓性斷層特征明顯(圖7), 不同方向的擦痕線理產(chǎn)狀和階步指示方向反映了斷層多期活動的特征, 即早期斷層性質(zhì)為張性, 晚期轉(zhuǎn)換為壓扭性左行旋轉(zhuǎn)平移斷層; 破碎帶內(nèi)廣泛發(fā)育的角礫巖、碎裂巖、斷層泥等構(gòu)造巖特征, 晚期輝銻礦脈膠結(jié)早期石英角礫、碎斑說明斷裂構(gòu)造和斷層破碎帶內(nèi)礦化熱液有多期活動特征,石英、方解石等脈體有膨大縮小現(xiàn)象, 形成許多串珠狀分布的低壓張開空間, 為熱液活動和金的沉淀提供良好的場所。該組斷層控制了礦區(qū)主要礦化帶的分布, 在地表礦區(qū)中西部切穿NW向和SN向斷裂組, 在垂直方向3200～3050 m標(biāo)高又被近EW向斷層截切(圖 8)。NE向斷裂組斷層規(guī)模大者, 控制了主礦體分布, 如 F21、F24、F25、F26、F28分別控制Au9、Au1、Au15、Au37、Au10礦體的產(chǎn)出, 而規(guī)模較小斷層所控制礦體礦化較弱, 含礦性差或局部含礦。

圖6 SN向斷裂切穿NW向斷裂(4號溝292線老硐) Fig.6 The SN-trending fault cut the NW-trending fault

圖7 1號井4中段采坑NE向斷裂Fig.7 NE-trending fault in Segment 4, No. 1 welling

3.2.4 近EW向斷裂組

為礦化晚期形成的斷裂, 它們既對早期形成礦體起到破壞作用(斷距一般30～40 m), 又在斷裂交匯部位疊加成礦形成富礦體, 如 F3斷層控制的 M6、M4礦體。由F1～F7等斷層組成, 走向80°～95°, 斷層面傾向南, 傾角8°～26°(圖9)。該組斷裂是具有逆沖性質(zhì)的壓性逆斷層。

3.2.5 NNE向斷裂組

為礦化期后形成斷裂, 在區(qū)域上和礦區(qū)外圍多形成于熱窿構(gòu)造邊部及中部, 常斜切主干斷裂形成菱形斷塊, 控制著新生代斷陷盆地的展布方向。礦區(qū)僅出露F37和F40, 屬于壓扭性斷層, 走向10°～30°,傾向NWW, 傾角48°～85°, 可形成寬5～10 m的破碎帶。該斷裂帶斜切北東向斷裂, 對礦體起破壞作用,含礦性差或不含礦。

4 斷裂構(gòu)造與金礦關(guān)系分析

圖8 NE向斷裂與其他斷裂組交切關(guān)系示意圖Fig.8 Photos showing the cross-cut relationship between the NE trending faults and the other fracture group

圖9 近EW向斷裂切割NE向斷裂Fig.9 EW-trending fault cut the NE-trending fault

礦區(qū)脈巖的空間展布形態(tài)與控礦斷裂基本一致,脈巖沿?cái)嗔严到y(tǒng)侵入就位成巖后, 斷裂構(gòu)造晚期活化在脈巖邊部形成破碎裂隙系統(tǒng), 為礦化熱液的遷移和就位提供了熱液運(yùn)移通道和礦體就位空間。統(tǒng)計(jì)礦區(qū) 309個(gè)見礦工程中 14個(gè)主礦體的賦礦巖性(表2), 脈巖含礦的工程數(shù)為189個(gè), 占見礦工程總數(shù)的 61%, 明顯多于板巖中的見礦工程數(shù) 120個(gè),表明中性巖脈的分布與金礦化密切相關(guān)。進(jìn)一步分析礦體在脈巖中的具體產(chǎn)出位置, 發(fā)現(xiàn)大多數(shù)礦體主要產(chǎn)于脈巖與地層的內(nèi)、外接觸帶上, 而且?guī)r脈的規(guī)模越大, 含礦性越好, 礦體延深越穩(wěn)定, 特別是有斷裂構(gòu)造通過巖脈接觸帶附近時(shí), 往往能形成厚度較大、品位較高的金礦體。

4.1 脈巖與成礦的關(guān)系及其構(gòu)造控制

通過研究礦體分布與斷裂構(gòu)造以及井中原生暈各元素地球化學(xué)特征之間的關(guān)系(圖 10), 發(fā)現(xiàn)巖脈與地層接觸帶附近的斷裂構(gòu)造周邊 Au、As、Hg、Sb、Ag等前緣暈異常明顯, 反映巖脈活動的W、Co、Bi元素也有較好的異常表現(xiàn), 金礦體的分布也與斷裂構(gòu)造、地球化學(xué)異常以及巖脈的邊界基本吻合,說明礦區(qū)斷裂構(gòu)造和中性巖脈是與金礦化關(guān)系最為密切的主要成礦地質(zhì)體, 金礦化多賦存在通過巖脈與地層內(nèi)外接觸帶的斷層破碎帶中。

表2 礦區(qū)見礦工程巖性分布情況統(tǒng)計(jì)表Table 2 Lithology of the ore-host rocks in ore mining engineering

圖10 斷裂構(gòu)造、地球化學(xué)異常、巖脈分布與金礦化的關(guān)系示意圖Fig.10 Distribution of the fault, geochemical anomalies, dykes, and gold mineralization

4.2 斷裂構(gòu)造與金礦化關(guān)系

礦區(qū)成礦作用與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切, 斷裂構(gòu)造為礦區(qū)的主要容礦及導(dǎo)礦構(gòu)造, 金礦體的空間展布形態(tài)嚴(yán)格受控于斷裂帶及其控制的圍巖蝕變帶, 斷裂構(gòu)造走向變化部位、不同走向斷裂交匯部位及傾向上斷裂角度變化部位等物理、地球化學(xué)的相變帶均是金礦體富集的有利部位(陳國忠等, 2013)。

礦區(qū)控礦斷裂主要為NE向、NW向、SN向、近EW向4組, 控礦斷裂的傾向優(yōu)勢方位為NW向,傾角優(yōu)勢方位為60°～80°, 與走向NE向的主控礦斷裂產(chǎn)狀一致, 與2012年提交的詳查報(bào)告資源量分布情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)“北東向礦帶主礦體資源量占礦區(qū)資源量94.44%”的結(jié)果一致, 為礦區(qū)主要含礦帶。

4.3 斷裂構(gòu)造控礦特征

通過對礦區(qū)控礦構(gòu)造的研究, 可以發(fā)現(xiàn)礦區(qū)礦體明顯受構(gòu)造控制, 并具有以下規(guī)律:

(1) 礦體產(chǎn)出形態(tài)及位置明顯受控于構(gòu)造形態(tài)及位置, 主控礦斷裂走向?yàn)镹E向, 其次為NW、SN 及EW向。其中NE向斷裂性質(zhì)早期為張性, 晚期轉(zhuǎn)換為壓扭性左行平移斷層, 由于晚期斷層發(fā)生活化、轉(zhuǎn)換, 使得斷層規(guī)模得以擴(kuò)大和延伸, 所形成斷層破碎帶內(nèi)碎屑破碎程度更高, 更加有利于礦化熱液的就位, 疊加形成厚大礦體。就斷裂帶內(nèi)礦體規(guī)模、資源量來看, 晚期發(fā)生斷層性質(zhì)轉(zhuǎn)換的NE向斷裂帶, 明顯優(yōu)于未發(fā)生轉(zhuǎn)換的NW、SN及EW向壓扭性斷裂。

(2) 主斷裂及次級斷裂的交匯處往往是應(yīng)力集中區(qū), 巖石破碎, 形成較好的成礦空間, 在有利的成礦條件下, 多會有礦體賦存, 且在該區(qū)段賦存的礦體具有厚度大、品位高的特點(diǎn)。在本礦區(qū) NE向主斷裂與近EW向斷裂的交匯處是最有利的成礦區(qū)段之一(圖11)。

(3) 礦區(qū)斷裂構(gòu)造控礦具有等間距及等密度分布規(guī)律, 在剖面上構(gòu)造(礦體)大致以50～120 m間距出現(xiàn), 在平面上單位面積內(nèi)出現(xiàn)的礦體條數(shù)也大致一致, 顯示出等密度分布的特點(diǎn)。

圖11 斷裂交匯部位疊加富礦體示意圖Fig.11 Rich ore-bodies controlled by two intersected fault belts

5 礦區(qū)控礦斷裂構(gòu)造演化

早子溝金礦處于西秦嶺造山帶南亞帶, 是諸多地塊和造山帶匯聚的交接地帶(朱賴民等, 2008; 閆臻等, 2012)。西秦嶺造山帶經(jīng)歷了震旦紀(jì)晚期–奧陶紀(jì)華北板塊與揚(yáng)子板塊分離、志留紀(jì)–泥盆紀(jì)的洋陸俯沖和陸陸碰撞隆升以及中晚泥盆世大陸地殼的伸展后, 在中三疊世拉丁期之后開始了板內(nèi)伸展階段向陸內(nèi)疊覆造山階段的轉(zhuǎn)換(姚書振等, 2002; 毛景文等, 2003; 陳衍景等, 2004; 秦江鋒, 2010)。從三疊世開始一直持續(xù)到現(xiàn)代的陸內(nèi)疊覆造山階段大致可分為逆沖造山期、走滑造山期和隆升造山期3個(gè)時(shí)期。逆沖造山期大致為晚三疊世, 以大規(guī)模的地殼縮短為特征, 在西秦嶺及其鄰區(qū)形成一系列大小不等的推覆體, 并形成與大陸地殼內(nèi)部拆離滑脫所造成局部熔融有關(guān)的印支期中酸性巖的侵入; 走滑造山期大致為早侏羅世–新近紀(jì)末, 在造山帶內(nèi)已形成大型走滑斷裂和走滑盆地, 侏羅紀(jì)之后造山帶內(nèi)部各條塊之間以及周邊各構(gòu)造單元之間基本達(dá)到動力學(xué)上的平衡, 成為一個(gè)統(tǒng)一的整體(杜子圖等, 1998;馮益民等, 2003; 萬天豐, 2011)。

三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)是西秦嶺熱液成礦作用的峰期, 主要發(fā)生在陸內(nèi)疊覆造山階段, 為壓力減小和溫度增加的過程(楊立強(qiáng)等, 2003)。秦嶺3個(gè)板塊向北俯沖碰撞發(fā)生陸內(nèi)造山作用, 形成陸殼推覆疊置、剪切走滑與塊斷伸展等新的疊加復(fù)合構(gòu)造(劉家軍等, 1997)。從區(qū)域成礦學(xué)的角度來看, 成礦所需的能量來自于一定規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動,一般位于構(gòu)造帶或巖漿帶的邊緣轉(zhuǎn)換部位(楊立強(qiáng)等, 2003; 陳衍景, 2010)。早子溝金礦所屬的夏河–合作金成礦帶位于華北地塊、揚(yáng)子地塊及松潘地塊的交匯部位, 板塊構(gòu)造運(yùn)動形成的區(qū)域性深大斷裂所具有的連通性、方向性及區(qū)域性, 為成礦流體的運(yùn)移和殼–幔間物質(zhì)、能量的交換提供了良好的空間條件, 區(qū)域性深大斷裂及其次級斷裂構(gòu)成的夏河–合作金成礦帶成礦流體通道立體網(wǎng)絡(luò), 印支期–燕山期中酸性巖漿活動產(chǎn)生的成礦熱液流體及三疊系淺變質(zhì)細(xì)碎屑巖對成礦流體的阻隔及物理化學(xué)條件變化產(chǎn)生的物質(zhì)交換, 構(gòu)成了早子溝金優(yōu)越的成礦系統(tǒng)。

從區(qū)域斷裂構(gòu)造的分布來看, 位于區(qū)域性夏河–合作深大斷裂旁側(cè)與之平行的雜恰勒布–灑乙昂次級主干斷裂, 控制著區(qū)域礦床及巖體的空間分布位置。早子溝金礦區(qū)斷裂構(gòu)造具有繼承、復(fù)合、疊加的特點(diǎn), 兩組或多組斷裂交匯部位成礦條件更為有利(陳耀宇和代文軍, 2012)。礦區(qū)斷裂構(gòu)造不但是成礦流體淺部就位和礦質(zhì)沉淀的主要場所, 還是成礦流體從深部運(yùn)移的主要通道, 是控制礦體形成和空間定位的主控因素。

基于以上區(qū)域斷裂構(gòu)造和礦區(qū)斷裂構(gòu)造特征分析, 我們初步建立了早子溝礦區(qū)控礦斷裂構(gòu)造的大致演化過程模型(圖 12), 并分為以下四個(gè)階段進(jìn)行探討:

第一階段: 在印支晚期隨著西秦嶺海槽完全閉合揚(yáng)子地塊與華北地塊發(fā)生陸陸碰撞隆升, 早期在SN向擠壓應(yīng)力場的作用下, 沿先存近EW向古弱化帶或斷層, 發(fā)育了近 EW 向區(qū)域性逆斷層, 中晚期在碰撞主應(yīng)力場作用下形成NWW向區(qū)域性逆斷層(圖12a), 即成礦期前斷裂構(gòu)造的形成。并在追蹤早期EW向構(gòu)造帶內(nèi)橫張斷裂的基礎(chǔ)上形成SN向張裂隙和NE向壓性裂隙系統(tǒng)。

第二階段: 在印支末期–燕山早期進(jìn)入陸內(nèi)疊覆造山早期逆沖逆掩造山階段, 受 NE向擠壓應(yīng)力場的影響, 形成NE向張性斷裂和NW向壓性斷裂,而在SN向和EW向分別形成右行和左行壓扭斷層。同時(shí)在 NE向張性斷裂空間內(nèi)伴隨著淺成中酸性侵入體的貫入(圖12b), 在礦區(qū)形成以NE向?yàn)橹鞯膸r脈空間分布形態(tài), 脈巖侵入時(shí)攜帶深部成礦流體與圍巖進(jìn)行物質(zhì)交換開始進(jìn)入礦化期, 形成第一階段的礦化。

第三階段: 在進(jìn)入燕山早期后, 雖然西秦嶺造山活動已經(jīng)結(jié)束, 但仍然受到揚(yáng)子地塊自南向北擠壓的構(gòu)造應(yīng)力場影響, 在造山帶內(nèi)形成了一系列大型走滑斷裂和走滑盆地。在礦區(qū)則表現(xiàn)為不同方向轉(zhuǎn)換斷層的形成, NE向和NW向斷裂分別轉(zhuǎn)換為壓扭性左行和右行平移斷層, SN向斷層轉(zhuǎn)換為張性斷層。在此階段由于有脈巖物質(zhì)成分參加, 深部含礦熱液物質(zhì)交換更加充分, 疊加第一階段礦化富集成礦, 形成第二階段的礦化(圖12c)。由于NE向斷裂早期為張性斷裂, 脈巖的侵入數(shù)量占主導(dǎo)地位, 在晚期轉(zhuǎn)換為壓扭性斷層過程中疊加形成金礦體的數(shù)量也相應(yīng)在礦區(qū)占據(jù)了主導(dǎo)地位。

第四階段: 由于早子溝礦區(qū)處在西秦嶺南緣–松潘北西緣構(gòu)造結(jié)附近(張國偉和張宗清, 1995), 多期斷裂構(gòu)造交匯, 巖石力學(xué)性質(zhì)能干性差, 在南北向擠壓應(yīng)力場的持續(xù)作用下, 礦區(qū)發(fā)生小規(guī)模的逆沖推覆, 形成走向近EW向, 傾向SSW, 傾角為8°～ 26°的低角度逆斷層組(F3), 形成近 EW 向礦化晚期的斷裂構(gòu)造。該組斷層切穿了礦區(qū)其他不同方向構(gòu)造礦化帶, 在破壞早期礦體的同時(shí)又疊加形成了高品位的富礦體(M6、M4), 改變了NE向礦帶陡傾斜主礦體在近地表的傾向從而造成礦體傾向NW的假象(圖12d)。

礦區(qū)第三階段形成的斷裂構(gòu)造為主成礦期斷裂構(gòu)造, 是礦區(qū)礦化物質(zhì)的活化、遷移和疊加的主要階段, 也充分說明了NE向和SN向斷裂構(gòu)造中賦存的主礦體數(shù)量和資源量都占到了 80%以上。需要指出的是 SN向礦帶在早子溝金礦并不占主導(dǎo)地位,但是在處于同一礦田由于地域分割與之相鄰的夏河縣格婁昂金礦 SN向礦帶主礦體和資源量占到了該礦區(qū)的 90%以上。主礦化期(第三階段)形成的斷裂構(gòu)造活動主要表現(xiàn)為張性斷層向壓扭性走滑斷層的轉(zhuǎn)換, 在現(xiàn)存斷裂構(gòu)造面表現(xiàn)出既有壓扭性逆斷層的特征也有走滑斷層的特征。

早子溝金礦區(qū)域礦化主要礦化部位集中在與區(qū)域性NW向深大斷裂及其派生的次級斷裂交匯部位;在早子溝礦區(qū), 主要的礦化發(fā)生在NE向斷裂帶, 礦化規(guī)模大, 但近EW向斷裂帶由于疊加了兩期成礦,其礦化強(qiáng)度大, 品位高, 礦體厚度大。因此, 目前在近地表勘探工程已經(jīng)得到基本控制的情況下, 尋找NE向礦帶深部礦體和近 EW 向斷裂帶控制的緩傾斜礦體將是下一步工作的重點(diǎn); 此外, 由于多方向多期次斷裂構(gòu)造活動的疊加有利于成礦作用的發(fā)生,在早子溝礦區(qū)這點(diǎn)表現(xiàn)的尤為突出, 因此在下一步勘探工作中, 需要重視近 EW 向斷裂與其他控礦斷裂交匯部位, 這些部位往往是尋找富礦化的有利位置, 尤其是與NE向斷裂交匯部位則為最佳。

圖12 早子溝金礦區(qū)構(gòu)造–金成礦演化過程示意圖Fig.12 Tectonic evolution and gold-formation model for the Zaozigou deposit

6 結(jié) 論

(1) 早子溝礦區(qū)金礦主要發(fā)育NW、NE、SN和近 EW 向四組方向的控礦斷裂構(gòu)造, 金礦體主要發(fā)育于斷裂破碎帶中, 其中 NE向斷裂帶控制的金礦體規(guī)模最大, 近 EW 向斷層內(nèi)疊加了兩期礦化, 礦化強(qiáng)度最高, SN向和NW向斷裂礦化規(guī)模和礦化強(qiáng)度次之。

(2) 夏河–合作深大斷裂控制了區(qū)域金礦床(點(diǎn))的分布, 早子溝礦區(qū)內(nèi)次一級斷裂控制了早期中性巖脈的侵位及其后期的成礦作用, 多期次不同方向斷層交切部位礦化疊加形成厚大富礦體。

(3) 早子溝金礦成礦前構(gòu)造為印支晚期SN向擠壓應(yīng)力作用下形成的區(qū)域性深大斷裂, 成礦早期構(gòu)造為印支末期–燕山早期NE-SW向擠壓應(yīng)力作用下形成的次一級NW向、SN向、NE向逆斷層; 晚期成礦階段則表現(xiàn)為在 SN向持續(xù)擠壓作用下, 形成的轉(zhuǎn)換斷層在通過脈巖邊部時(shí), 豐富的物質(zhì)成分為成礦熱液在遷移過程中進(jìn)行充分的物質(zhì)交換提供了有利條件, 從而疊加成礦成為礦區(qū)主要礦化階段。最晚一期形成的近 EW 向低角度逆斷層, 在破壞成礦期斷裂構(gòu)造的同時(shí), 在構(gòu)造交匯部位疊加礦化形成高品位富礦體。

(4) 礦區(qū)下一步勘查工作重點(diǎn)放在斷層性質(zhì)發(fā)生過轉(zhuǎn)換, 成礦條件更為有利的NE向深部和近EW斷裂控制的緩傾斜礦體, 尤其是近 EW 向斷裂與其他控礦斷裂交匯部位, 是尋找疊加礦化富礦段的有利找礦地段。

致謝： 由于作者專業(yè)認(rèn)識水平有限和野外資料收集的欠缺, 文中難免出現(xiàn)錯漏, 敬請各位同行師長多多批評指正, 我們將不勝感激。本文的撰寫是在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所陳正樂研究員悉心指導(dǎo)下完成, 同時(shí)也有幸得到中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)姚書振教授、石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院牛樹銀教授提出的寶貴修改意見,在此我們謹(jǐn)向指導(dǎo)老師、審稿專家付出的辛勤勞動致以誠摯的謝意！

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Ore-bodies in the Zaozigou gold deposit are mainly hosted in the fracture zones including four groups of faults with different trending directions. The crosscutting relations of the faults indicate that the NW-trending fault formed first, followed by the sequentially activation of the NS-trending fault, the NE-trending fault, and the EW-trending fault. The NE-trending fault zone hosts most of the ore bodies, while the EW-trending fault zone is host to the ores of the highest grade due to superimposition.

Investigations on the regional structural evolution and gold mineralization suggest that the Zaozigou gold deposit was controlled by the regional Xiahe-Hezuo fault and the superimposition of multi-cycle fault activation. A tectonic model which suggests that the Zaozigou deposit was controlled by two stages of fault activation, was established accordingly. Special attention should be paid to ore-bodies controlled by the NE-trending fault zones at the depth and the shallowly-dipping ore-bodies controlled by EW-trending faults, and the intersections of the near EW-trending faults and the other-direction trending faults, in particular, which are the most favorable places for exploration of the high-grade gold ore-bodies.

Evolution of Ore-controlling Faults in the Zaozigou Gold Deposit, Western Qinling

LIANG Zhilu, CHEN Guozhong, MA Hongshun and ZHANG Yuanning
(No.3 Geology and Mineral Exploration Team, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Ganshu Province, Lanzhou 730050, Gansu, China)

The Zaozigou gold deposit is located in the western Qinling area, Gansu province. The gold mineralization is closely related to the faults and diotite dykes. The characteristics of the ore-controlling structures and their impact on gold-mineralization are the keys to understand the ore-forming mechanics and guide the further exploration, which are the major objective of this study.

western Qinling; the Zaozigou gold deposit; evolution of fault; ore-controlling characteristics; tectonics; metallogeny

P613

A

1001-1552(2016)02-0354-013

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.013

2015-04-28; 改回日期: 2015-12-27

項(xiàng)目資助: 甘肅省合作市早子溝金礦接替資源勘查項(xiàng)目(1212011220728)。

梁志錄(1971–), 男, 高級工程師, 從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。Email: liangzhilu@126.com