陶興雄,羅發(fā)成,趙成峰,沙志軍,廖興國
(云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,昆明 650299)
紅牛—紅山銅礦位于揚(yáng)子地臺西緣義敦島弧南段格咱弧,為典型斑巖-矽卡巖型鐵銅多金屬礦床,礦床規(guī)模達(dá)大型。研究區(qū)內(nèi)歷經(jīng)俯沖造山、碰撞造山、造山后伸展作用等構(gòu)造地質(zhì)作用,并伴隨有重要的花崗巖事件,形成印支期和燕山晚期兩次重要的斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦床成礦事件[1-8]。
紅?!t山礦區(qū)出露印支期和燕山晚期兩期花崗巖,但其成礦主要是與燕山晚期花崗巖有關(guān),在巖體內(nèi)部、圍巖“鈣硅面”及節(jié)理裂隙構(gòu)造中形成具有工業(yè)價值的斑巖-矽卡巖型鐵銅多金屬礦體[9-21]。以往對紅?!t山礦區(qū)構(gòu)造研究深度不夠,從20世紀(jì)90年代至今一直認(rèn)為礦區(qū)構(gòu)造簡單,屬于紅山復(fù)背斜西翼的單斜構(gòu)造,缺少對區(qū)內(nèi)構(gòu)造與成礦的系統(tǒng)性認(rèn)識。為此,本文基于對礦區(qū)開展構(gòu)造專項(xiàng)填圖,充分利用勘查及生產(chǎn)中第一手地質(zhì)資料,系統(tǒng)開展綜合分析研究,搭建紅?!t山礦區(qū)構(gòu)造格架和描述礦區(qū)構(gòu)造特征,以期能夠?qū)ΦV區(qū)構(gòu)造與成礦關(guān)系的認(rèn)識有所幫助,為后續(xù)勘查工作提供參考。
紅?!t山銅礦區(qū)地處揚(yáng)子西緣多島-弧-盆系義敦島弧帶南段之格咱壓性弧(圖1a),屬于德格—鄉(xiāng)城銅鉛鋅銀多金屬成礦帶。據(jù)前人研究[22-25],義敦島弧可劃分為北段張性昌臺弧和南段壓性格咱弧,義敦島弧于印支期、燕山期及喜馬拉雅期,先后發(fā)生俯沖造山作用(206 Ma—237 Ma)、碰撞造山作用(138 Ma—206 Ma)、造山后伸展作用(73 Ma—138 Ma)、陸內(nèi)匯聚造山作用(65 Ma—15 Ma)等構(gòu)造運(yùn)動。俯沖前期坳陷處發(fā)育碎屑巖建造、碳酸鹽巖建造,在格咱弧形成曲嘎寺組、圖姆溝組、喇嘛埡組等地層;同時形成主要呈NW向展布的褶皺及斷裂構(gòu)造構(gòu)架,伴隨發(fā)生4個重要的花崗巖漿活動事件(依次形成弧花崗巖、同碰撞花崗巖、A型花崗巖、堿性花崗巖),形成相應(yīng)的侵入巖及火山巖建造,其中俯沖造山與造山后伸展作用為主要的巖漿巖爆發(fā)期(圖1b),與成礦關(guān)系最為密切,形成兩大成礦系統(tǒng)即俯沖造山成礦系統(tǒng)和碰撞造山成礦系統(tǒng),主要形成VMS型礦床(昌臺弧)、斑巖型-矽卡巖型礦床(格咱弧)。
圖1 紅?!t山銅礦區(qū)大地構(gòu)造位置(a)及區(qū)域地質(zhì)圖(b)(據(jù)文獻(xiàn)[26], 修編)Fig.1 Geotectonic location map (a) and regional geological map (b) of Hongniu-Hongshan Cu deposit
紅?!t山礦區(qū)出露地層整體呈NW向展布(圖2),以NW向的紅山斷裂為界,東側(cè)為圖姆溝組(T3t),西側(cè)為曲嘎寺組(T3q)。圖姆溝組主要出露二段(T3t2)及一段(T3t1),巖性為碎屑巖、火山巖。曲嘎寺組(T3q)主要出露三段(T3q3)、二段二亞段(T3q2-2)及二段一亞段(T3q2-1),主要巖性為碎屑巖、碳酸鹽巖。礦區(qū)巖漿巖發(fā)育,出露有印支期和燕山晚期花崗巖[8]。印支期花崗巖主要為閃長玢巖、石英閃長玢巖;燕山晚期花崗巖主要為花崗斑巖、石英二長斑巖[27],其為礦區(qū)的成礦提供了物質(zhì)來源[12,14,19,21]。礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育且較為復(fù)雜,主要發(fā)育有沉積構(gòu)造、侵入構(gòu)造、褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造等4種構(gòu)造系統(tǒng)。褶皺及斷裂構(gòu)造系統(tǒng)主要呈NW向展布,次為NE向展布。礦區(qū)變質(zhì)作用發(fā)育,靠近巖體部位主要發(fā)生接觸熱變質(zhì),形成大范圍的角巖化、大理巖化、硅化及矽卡巖化等圍巖蝕變,伴隨形成黃鐵礦化、磁鐵礦化、輝鉬礦化、磁黃鐵礦化、黃銅礦化等礦化蝕變,蝕變具有分帶性。礦體主要產(chǎn)于大理巖與角巖的巖性結(jié)構(gòu)面部位,整體傾向南西,傾角較陡,局部近直立,出現(xiàn)反傾現(xiàn)象。礦石類型主要有矽卡巖型鐵銅礦、斑巖型銅鉬礦、角巖型銅礦、大理巖型銅礦等;礦石組構(gòu)主要有它形粒狀變晶結(jié)構(gòu)、纖柱狀變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu),致密塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造及脈狀構(gòu)造;金屬礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦,次為輝銅礦、輝鉬礦、藍(lán)銅礦、孔雀石、方鉛礦、閃鋅礦,偶見赤銅礦;非金屬礦物主要有石英、長石、透輝石、石榴子石、透閃石、硅灰石;次為綠簾石、綠泥石、方解石等。
圖2 紅牛—紅山銅礦床地質(zhì)及構(gòu)造綱要圖Fig.2 The geological and structural outline map of the Cu deposit
紅?!t山礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜,礦區(qū)構(gòu)造格架為沉積構(gòu)造、侵入構(gòu)造、褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造等構(gòu)造系統(tǒng)疊加復(fù)合而成。
礦區(qū)侵入巖發(fā)育,主要為印支期俯沖造山弧花崗巖及燕山晚期造山后伸展作用花崗巖,主要沿北西向紅山斷裂及次級斷裂整體由西往東上侵,主要為隱伏巖體,深部鉆孔未揭穿巖體,巖體整體產(chǎn)狀不清;地表沿斷裂形成巖枝、巖脈,局部形成巖墻。侵入體構(gòu)造主要有捕虜體構(gòu)造及原生裂隙構(gòu)造。捕虜體構(gòu)造主要見于深部燕山晚期花崗巖中,捕虜體為印支期花崗巖,局部為煌斑巖。原生裂隙構(gòu)造不是很發(fā)育,呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀,多充填石英細(xì)脈。侵入接觸構(gòu)造主要呈不規(guī)則港灣狀產(chǎn)出,地表局部見印支期花崗巖與圍巖層面近平行接觸產(chǎn)出,接觸帶未見捕虜體構(gòu)造。
礦區(qū)沉積構(gòu)造主要為層理構(gòu)造及巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造。層理構(gòu)造主要見條帶狀構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造等。條帶狀構(gòu)造多發(fā)育于碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶附近,靠碳酸鹽巖一側(cè)多形成大理巖夾角巖條帶,角巖條帶較窄,一般僅1~3 cm。中間過渡帶多形成透輝石(石榴石)角巖與黑云母長英質(zhì)角巖條帶,透輝石(石榴石)角巖條帶顏色較淺,多為灰白、灰綠或棕紅色;黑云母長英質(zhì)角巖條帶顏色較深,多為紫紅色,條帶寬均多在5~20 cm,靠近碎屑巖一側(cè),黑云母長英質(zhì)角巖條帶變寬,最終過渡為黑云母長英質(zhì)角巖,在黑云母角巖中條帶狀構(gòu)造遞變?yōu)閷訝顦?gòu)造。透鏡狀構(gòu)造在礦區(qū)最為發(fā)育,在曲嘎寺組中均有發(fā)育,透鏡大者可達(dá)幾公里,小的近幾厘米,碎屑巖或碳酸鹽巖透鏡均存在,以碳酸鹽巖透鏡體較為多見,局部透鏡體較小部位形成角礫狀構(gòu)造、礫狀構(gòu)造。巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造主要形成于碳酸鹽巖與碎屑巖的巖性結(jié)構(gòu)面,即“鈣硅面”,受后期構(gòu)造及接觸交代作用的影響,巖性結(jié)構(gòu)面形態(tài)多不規(guī)則,呈港灣狀或鋸齒狀,其走向、傾向延伸受巖性控制,不同地段差別較大。
礦區(qū)褶皺構(gòu)造具有多期次褶皺疊加特征,具有縱彎褶皺、橫彎褶皺及剪切褶皺等多種褶皺,以縱彎褶皺作用為主,剪切褶皺作用為輔,橫彎褶皺作用僅在紅山斷裂西側(cè)曲嘎寺組深部隱伏燕山晚期花崗巖上侵部分比較明顯,向西橫彎褶皺作用逐步減弱;主要形成北西向斜歪水平褶皺、斜歪傾伏褶皺,次形成北東向?qū)娱g規(guī)模較小的斜歪傾伏褶皺。NW向褶皺(見圖2),從東部→西部依次為:哲東諾向斜、紅牛向斜、紅山背斜、夏隆瓦向斜(表1)。通過地表填圖、從屬小褶皺解析及深部鉆孔揭露,紅牛向斜特征比較明顯(圖3),為礦區(qū)最重要的褶皺構(gòu)造。
表1 紅?!t山銅礦床主要褶皺構(gòu)造特征Table 1 Characteristics of folds in the Cu deposit
圖3 紅牛向斜聯(lián)合勘探線剖面圖Fig.3 Section of integrated exploration lines
礦區(qū)斷裂構(gòu)造主要有斷層及節(jié)理裂隙。斷層主要呈NW-NNW向展布,次呈NE-NEE向展布,其它方向斷層規(guī)模較小,僅在局部發(fā)育;斷層受多期區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動的影響,具有多期次活動特征,表現(xiàn)出壓扭性逆斷層及層間破碎帶→張扭性正斷層→壓扭性逆斷層及層間破碎帶→平移斷層相疊加的特征。而現(xiàn)階段野外觀察主要見成礦后壓扭性和平移斷層的特征,擦痕階步、構(gòu)造巖、構(gòu)造三角面、斷層崖、串珠狀水塘、負(fù)地貌、面理化帶等構(gòu)造標(biāo)志明顯。通過野外地質(zhì)測量,NE-NEE向主要為平移斷層,主要發(fā)育F1、F2斷層;NW-NWW向斷層與區(qū)域紅山斷裂及夏隆瓦斷裂近平行或斜交,主要有F3—F10等8條斷層。斷層特征,如表2所述。節(jié)理裂隙構(gòu)造受褶皺、斷層作用及巖漿上侵作用等因素影響,張剪節(jié)理及裂隙極為發(fā)育,構(gòu)成復(fù)雜的節(jié)理裂隙系統(tǒng),整體顯示網(wǎng)狀分布的特征;不同地段發(fā)育程度不一,主要發(fā)育NNW向、NNE向、NWW向及NEE向剪節(jié)理及NE向、NW向張節(jié)理,傾角變化較大,陡傾斜、緩傾斜節(jié)理裂隙均有發(fā)育。
表2 紅?!t山銅礦床主要斷層特征Table 2 Characteristics of major faults in the Cu deposit
(1)侵入構(gòu)造與成礦
侵入構(gòu)造為礦區(qū)成礦前及成礦期構(gòu)造。礦區(qū)成礦前印支期花崗巖侵入構(gòu)造有一定的導(dǎo)礦作用,在侵入接觸構(gòu)造附近具有退色蝕變及弱褐鐵礦化。成礦期燕山晚期花崗巖侵入構(gòu)造為礦區(qū)賦礦構(gòu)造之一,圍巖為碳酸鹽巖或是含鈣質(zhì)碎屑巖,侵入接觸構(gòu)造形成矽卡巖型鐵銅礦;圍巖為角巖或是石英閃長玢巖的,侵入接觸構(gòu)造及捕虜體構(gòu)造主要形成斑巖型銅鉬礦。
(2)沉積構(gòu)造與成礦
沉積構(gòu)造為礦區(qū)最重要的成礦前賦礦構(gòu)造,礦區(qū)礦體主要產(chǎn)于大理巖與角巖巖性結(jié)構(gòu)面處,主要形成矽卡巖型礦體,呈似層狀、脈狀產(chǎn)出;礦體連續(xù)性、穩(wěn)定性均較好,品位較富,但厚度一般比較薄且變化較大。其中,條帶狀構(gòu)造主要控制了礦區(qū)條帶狀角巖型礦體,呈似層狀、脈狀產(chǎn)出,礦體連續(xù)性、穩(wěn)定性較好,礦體品位及厚度與條帶狀構(gòu)造中透輝石或石榴子長英質(zhì)角巖條帶的發(fā)育程度密切相關(guān),一般透輝石(石榴子石)長英質(zhì)角巖條帶發(fā)育地段礦石厚度較大,品位相對較富,但礦石整體品位較低,厚度變化較大,局部地段形成厚大礦體。透鏡狀構(gòu)造是礦區(qū)主要呈透鏡狀產(chǎn)出礦體的最主要控制因素,角巖夾大理巖透鏡體部位;大理巖透鏡體規(guī)模較小的,多全部交代蝕變?yōu)橹旅軌K狀銅礦石;大理巖透鏡規(guī)模稍大而未能全部交代蝕變地段,多可看到殘留的大理巖,礦石品位均很富,一般銅可達(dá)20%及以上;大理巖透鏡體規(guī)模較大的,其成礦與巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造控礦一致;大理巖夾角巖透鏡體部位,角巖透鏡體多蝕變?yōu)橥篙x石(石榴子石)長英質(zhì)角巖而形成角巖型礦體,巖性結(jié)構(gòu)面多形成矽卡巖型礦體,透鏡體大小決定著礦體規(guī)模。
(3)褶皺構(gòu)造與成礦
礦區(qū)與成礦關(guān)系最為密切的褶皺為紅牛向斜,紅山背斜局部發(fā)現(xiàn)較為零星的小礦體,但工作程度很低,其它褶皺構(gòu)造僅開展地表地質(zhì)測量工作,未發(fā)現(xiàn)明顯的礦體。紅?!t山銅礦床均產(chǎn)于紅牛向斜中,向斜東翼為紅山礦段及紅牛礦段東礦帶EKT3礦體群、KT21礦體群產(chǎn)出位置,形成斑巖型銅鉬礦、矽卡巖型鐵銅礦;向斜核部附近為紅牛礦段KT1、KT2礦體群產(chǎn)出部位,形成遠(yuǎn)程矽卡巖型銅礦,向斜西翼是紅牛礦段KT3、KT4、KT5礦體群產(chǎn)出部位,形成遠(yuǎn)程矽卡巖型銅礦,并見零星鉛鋅礦體。向斜兩翼成礦比核部有利,淺部較深部成礦有利,礦體沿傾向延伸較走向延伸更遠(yuǎn)、規(guī)模較大;東翼成礦較西翼成礦有利,礦體規(guī)模更大,形態(tài)更穩(wěn)定,厚度更大,是主礦體產(chǎn)出部位(圖4)。
圖4 紅山—紅牛銅礦床3號勘探線剖面圖Fig.4 Section of exploration line 3 of the Cu deposit1.曲嘎寺組三段;2.曲嘎寺組二段二亞段;3.大理巖;4.石英閃長玢巖;5.石英二長斑巖;6.紅牛礦體及編號;7.紅山礦體及編號;8.斷裂構(gòu)造;9.鉆孔及編號
(4)斷裂構(gòu)造與成礦
礦區(qū)斷層多顯示為成礦后破礦作用,其成礦前及成礦期構(gòu)造特征多被成礦后構(gòu)造疊加破壞,僅在局部有顯示。
①成礦前斷裂構(gòu)造。主要形成于碰撞造山斷裂期,主要為NW—NNW向壓扭性逆沖斷層、層間破碎帶及次級節(jié)理裂隙,次為褶皺過程中形成的節(jié)理、裂隙。規(guī)模較大的NW—NNW向紅山斷裂(F4)是礦區(qū)主要控巖構(gòu)造及導(dǎo)礦構(gòu)造,控制成礦地質(zhì)體花崗巖的產(chǎn)出,連接成礦地質(zhì)體及配礦、賦礦空間,為成礦熱液的運(yùn)移提供導(dǎo)礦通道;斷裂局部地段、次級裂隙、節(jié)理構(gòu)造等則形成配礦、賦礦空間,在局部形成脈狀礦化或是礦體,因被后期構(gòu)造運(yùn)動疊加改造而現(xiàn)象不明顯。
②成礦期斷裂構(gòu)造。主要形成于造山后伸展斷裂期,主要形成張性斷裂系統(tǒng),疊加于碰撞造山斷裂期NW—NNW向逆沖斷裂及層間破碎帶之上,經(jīng)熱液蝕變形成褐鐵礦化構(gòu)造角礫巖或形成礦體;同時,花崗巖上侵地段,張性節(jié)理裂隙系統(tǒng)發(fā)育,呈網(wǎng)脈狀產(chǎn)出,礦床成礦期前階段巖石整體角巖化、大理巖化,角巖節(jié)理裂隙中形成網(wǎng)脈狀退色蝕變,成礦期后階段全巖礦化。
③成礦后斷裂構(gòu)造。主要形成于陸內(nèi)造山斷裂期,陸內(nèi)匯聚造山階段形成NW—NNW向壓扭性逆沖斷層,而陸內(nèi)走滑剪切階段則主要形成NW—NNW向平移斷層及NNE向平移斷層,疊加改造前期斷裂構(gòu)造;節(jié)理裂隙更加發(fā)育,形成現(xiàn)階段的斷裂系統(tǒng)格局,破壞礦體原本的形態(tài)、完整性、穩(wěn)定性和連續(xù)性,促使礦體形態(tài)復(fù)雜化、零散化,降低礦體和圍巖的完整性和穩(wěn)定性。
紅山—紅牛銅礦區(qū)構(gòu)造受區(qū)域構(gòu)造演化所制約,而該礦區(qū)的成礦與礦區(qū)構(gòu)造密切相關(guān)。
俯沖造山坳陷階段發(fā)生沉積作用,形成沉積層狀構(gòu)造及巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造。
碰撞造山作用促使礦區(qū)褶皺隆起,深部曲嘎寺組塑性較強(qiáng),變形強(qiáng)烈,形成緊閉斜歪水平褶皺;淺部圖姆溝組脆性較強(qiáng)巖石變形較弱,形成開闊斜歪水平褶皺,在壓扭性主應(yīng)力的作用下,區(qū)域NW—NNW向紅山斷裂等壓扭性逆斷層的形成;深部上盤曲嘎寺組被不均勻抬升,形成向南東方向傾伏的緊閉斜歪傾伏褶皺,伴隨形成次級NW—NNW向壓扭性逆斷層、層間破碎帶及相關(guān)節(jié)理裂隙,同時改造沉積構(gòu)造系統(tǒng),在能干性不同的巖性層中,由于巖石強(qiáng)變形,脆性巖石被拉斷形成石香腸構(gòu)造或透鏡狀構(gòu)造,形成成礦前礦區(qū)控巖、導(dǎo)礦、配礦及賦礦構(gòu)造。
碰撞造山后期,紅山斷裂上盤曲嘎寺組在造山后伸展作用下,NW—NWW向壓扭性逆斷層疊加張扭性斷層,燕山晚期花崗巖沿斷層向上侵入,圍巖中形成大量的環(huán)狀、網(wǎng)狀節(jié)理裂隙構(gòu)造,同時在靠近巖體部位,在橫彎褶皺作用下,進(jìn)一步改造緊閉斜歪傾伏褶皺,在局部地段形成頂薄緊閉斜歪傾伏褶皺,如紅牛向斜及紅山背斜,控制成礦期含礦熱液運(yùn)移,最終完成“源-運(yùn)-儲”的構(gòu)造準(zhǔn)備,并形成紅山—紅牛銅床。
成礦后在陸內(nèi)匯聚造山作用下,NW—NNW向斷層進(jìn)一步活動,形成破礦NW—NNW向壓扭性逆斷層,同時在后階段剪切作用下,NW—NNW向壓扭性逆斷層轉(zhuǎn)換為右行平移斷層,局部地段形成NE—NNW向平移斷層,對礦體進(jìn)行破壞改造,使礦體形態(tài)復(fù)雜化、連續(xù)性變差,同時圍巖完整性、穩(wěn)定性變差,以及導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)育而造成礦床較差的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,形成礦區(qū)“源-運(yùn)-儲-破”構(gòu)造體系。
(1)礦區(qū)的構(gòu)造格架由沉積構(gòu)造系統(tǒng)、巖漿構(gòu)造系統(tǒng)、褶皺構(gòu)造系統(tǒng)及斷裂構(gòu)造系統(tǒng)復(fù)合組成,主要呈NW—NNW向展布,主要構(gòu)造有層理構(gòu)造、巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造、侵入接觸構(gòu)造、紅牛向斜及紅山斷裂等。褶皺構(gòu)造及斷層構(gòu)造具有多期次疊加活動的特征,碰撞造山早期主要形成斜歪水平褶皺,巖石褶皺變形一般,中晚期紅山斷裂西側(cè)曲嘎寺組早期褶皺進(jìn)一步改造而形成斜歪傾伏褶皺,巖石褶皺變形強(qiáng)烈,局部因橫彎褶皺作用而形成頂薄褶皺;斷層構(gòu)造性質(zhì)具有壓扭性→張扭性→壓扭性→剪切平移演化及疊加的特征,NW—NNW向斷層多與巖性結(jié)構(gòu)面疊加,構(gòu)造巖、斷層崖、斷層面等構(gòu)造標(biāo)志明顯。
(2)礦區(qū)構(gòu)造與成礦的關(guān)系綜合研究表明,成礦前紅山斷裂及次級NW—NNW向斷裂控制礦區(qū)成礦地質(zhì)體的主要空間分布,并為成礦熱液提供導(dǎo)礦、配礦及賦礦通道及空間,紅牛向斜整體控制礦床的分布,層理構(gòu)造及巖性結(jié)構(gòu)面為成礦提供最為重要的儲礦空間;成礦期侵入接觸構(gòu)造、張性斷層及節(jié)理裂隙,豐富礦區(qū)含礦熱液“運(yùn)-儲”構(gòu)造系統(tǒng),為成礦提供較好的構(gòu)造基礎(chǔ)并成礦;成礦后斷裂構(gòu)造及次級小褶皺的發(fā)育,對礦體進(jìn)行破壞改造,促使礦體形態(tài)復(fù)雜化、連續(xù)性變差,同時圍巖完整性、穩(wěn)定性也變差,其使得導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)育而造成礦床較差的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,最終形成了礦區(qū)“源-運(yùn)-儲-破”構(gòu)造體系。
致謝:感謝云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司周云滿、顧雄等專家的指導(dǎo)和幫助,感謝彭波、陳勇、張興、何建生、郝培原等同志的大力支持和幫助,感謝勘查院魏志毅、陳剛等同志對野外工作的支持,在此一并致以誠摯的謝意!