金小燕 ,金妮 ,黃始琪 ,孫立吉 ,劉湘勤
(1.湖南省自然資源事務(wù)中心,湖南 長(zhǎng)沙 410000;2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院,北京 100037)
雪峰弧形構(gòu)造帶是華南最重要的金成礦區(qū)帶之一,俗稱湖南“金腰帶”,該構(gòu)造帶西南段已發(fā)現(xiàn)金礦床(點(diǎn))94處,累計(jì)探明金資源量120余t(據(jù)2021年國(guó)情調(diào)查),其中沃溪金礦達(dá)到大型規(guī)模,鏟子坪、淘金沖、漠濱等達(dá)到中型以上規(guī)模。前人對(duì)該區(qū)金礦進(jìn)行了大量的研究,包括:對(duì)礦床地質(zhì)特征進(jìn)行概括和總結(jié)[1-2];對(duì)成礦溫度進(jìn)行測(cè)試[3-6];對(duì)成礦時(shí)代進(jìn)行年代學(xué)研究[6-9];對(duì)礦床物質(zhì)和流體來(lái)源進(jìn)行示蹤和分析[10-12];對(duì)成礦規(guī)律進(jìn)行分析和總結(jié)[13-15]等。盡管目前在成礦時(shí)代、礦床成因等方面獲得了一些共性認(rèn)識(shí),但該區(qū)構(gòu)造與成礦關(guān)系還缺乏系統(tǒng)研究,本文在總結(jié)前人研究成果基礎(chǔ)上,結(jié)合最新課題資料,剖析了雪峰弧形控礦構(gòu)造及成礦規(guī)律,在此基礎(chǔ)上提出了綜合找礦模型,為該區(qū)下一步金礦找礦勘查指明方向。
本區(qū)新老地層發(fā)育,從新元古界到第四紀(jì)地層均有出露。其中以青白口系冷家溪群、板溪群/高澗群,南華系、震旦系最發(fā)育,分布最廣,出露面積占比達(dá)82%。新元古界青白口系冷家溪群(Pt3l)為省內(nèi)出露最老的地層,由沉積韻律特別發(fā)育的一套巨厚的碎屑巖、泥質(zhì)巖和凝灰質(zhì)巖為主的巖石組成,普遍淺變質(zhì)。青白口系板溪群(Pt3b)/高澗群(Pt3g),以芷江—溆浦—雙峰一線為界,以北為沅陵—安化地層小區(qū),以南為黔陽(yáng)—雙峰地層小區(qū)。北區(qū)板溪群稱為“紅板溪”,從下至上劃分為:寶林沖組、橫路沖組、馬底驛組、通塔灣組、五強(qiáng)溪組、多益塘組、百合垅組及牛牯坪組;南區(qū)稱為高澗群(“黑板溪或綠板溪”),自下而上劃分為:石橋鋪組、黃獅洞組、磚墻灣組、架枧田組及巖門寨組。板溪群與高澗群地層對(duì)比見表1。區(qū)內(nèi)南華系分布廣泛,發(fā)育齊全,主要為一套含礫砂質(zhì)板巖夾泥質(zhì)碳酸鹽建造,偶見基性火山巖。區(qū)域上賦礦層位具有“北老南新”規(guī)律。從北向南礦床產(chǎn)出的地層呈現(xiàn)由老變新規(guī)律。在北部沅陵以板溪群馬底驛組為主,到中部辰溪、溆浦以五強(qiáng)溪組為主,再向南部洪江、靖州、通道以南華系長(zhǎng)安組為多。區(qū)內(nèi)噴出巖較少見,基性—超基性侵入巖不很發(fā)育,絕大多數(shù)呈巖脈、巖墻或巖床產(chǎn)出,中性—酸性侵入巖較發(fā)育,產(chǎn)狀以巖基和巖株為主,分布于雪峰山東南側(cè)廣大地區(qū)內(nèi),如白馬山巖體、中華山-瓦屋塘巖體等。
表1 研究區(qū)板溪群/高澗群地層對(duì)比Table 1 Stratigraphic correspondence of Banxi Group/Gaojian Group in the study area
研究區(qū)一級(jí)大地構(gòu)造單元隸屬于揚(yáng)子板塊與南華板塊過渡地帶之江南造山帶南西段,位于二大板塊拼接地帶,主要由北部冷家溪隆起、中部的雪峰加里東褶皺帶和南部的湘桂隆起構(gòu)成??傮w構(gòu)造格局表現(xiàn)為由一系列褶皺和近于平行的逆沖斷裂及壓扭性斷裂,總體構(gòu)造線方向?yàn)镹E—SW向,其西南端(靖州、通道)走向NNE(25~35°),東北端(沅陵、安化)走向NEE(50~60°),在雪峰山脈呈“S”形隆起,俗稱“雪峰弧形構(gòu)造隆起帶”。地球物理資料研究表明,江南造山帶為高溫高速高阻剛性地幔塊體,是長(zhǎng)期隆升地區(qū)。當(dāng)華南褶皺帶向揚(yáng)子陸塊俯沖時(shí),殼下巖石圈就會(huì)受到雪峰塊體的阻擋,低密度的上殼薄片則沿殼內(nèi)韌性滑脫面向剛性塊體逆沖,形成一系列的逆沖推覆構(gòu)造[16-18],成為區(qū)內(nèi)重要的控礦構(gòu)造。本區(qū)經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、印支、燕山、喜山等六次大的地殼運(yùn)動(dòng)[12]。形成了各種規(guī)模的斷裂、褶皺、韌性剪切帶和深部構(gòu)造等,其中主干斷裂顯著控制著本區(qū)的成巖及成礦作用。區(qū)內(nèi)發(fā)育多條深大斷裂,其中沅陵—懷化—新晃、溆浦—洪江—靖州、安化—溆浦—通道、新化—武陽(yáng)—城步四條深大斷裂,均顯示出逆沖推覆斷層的特征,并且對(duì)金礦具有明顯的控礦作用。
據(jù)Groves 等[19]首先提出的“造山型”金礦床概念,是指以變質(zhì)巖為圍巖的礦床,在時(shí)間和空間上與增生構(gòu)造有關(guān),形成于地體與地體或地體與大陸之間垂直碰撞或轉(zhuǎn)換擠壓碰撞的會(huì)聚邊緣;陳衍景等[16]認(rèn)為“在時(shí)間和空間上與增生造山作用有關(guān)的,于變質(zhì)地體中受構(gòu)造控制的脈狀后生金礦床,均可歸為造山型金礦,包括常見的石英脈型、韌性剪切帶型、構(gòu)造蝕變巖型以及一些網(wǎng)脈狀金礦床”,并認(rèn)為造山型金礦在地殼中存在連續(xù)成礦模式。近年來(lái),諸多學(xué)者們都認(rèn)為造山型金礦是指產(chǎn)于擠壓環(huán)境中的不同時(shí)代的脈型金礦床系列,包括脈型金礦、中溫或中深金礦、前寒武紀(jì)金礦、濁積巖中的脈型金礦、板巖帶中的脈型金礦、綠巖帶中的金礦和剪切帶中的金礦等,都被歸屬于“造山型”金礦?;谏鲜鱿嚓P(guān)理論和認(rèn)識(shí),對(duì)比本區(qū)金礦幾方面主要特征:包括所處揚(yáng)子板塊與南華板塊拼接地帶(地體擠壓碰撞帶)大地構(gòu)造位置,賦存于前寒武紀(jì)地層及以板巖、凝灰質(zhì)砂質(zhì)板巖為主的圍巖中、以石英脈型和破碎帶蝕變巖為主的成礦類型等特征,與前述造山型金礦有極大的相似性,因而本文將本區(qū)金礦首次全部劃為“雪峰造山型”金礦這一大類,依據(jù)導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造性質(zhì)、礦體組構(gòu)特征和礦石類型的顯著差異,又劃分出石英脈型和蝕變巖型二個(gè)亞類,再根據(jù)其容礦構(gòu)造性質(zhì)及其與圍巖的產(chǎn)狀關(guān)系、賦礦層位不同和主體礦石自然類型的不同,進(jìn)一步劃分出幾個(gè)小類(表2)。經(jīng)統(tǒng)計(jì),全區(qū)94個(gè)礦床(點(diǎn))中屬石英脈型金礦床有78個(gè),蝕變巖型16個(gè)。
表2 雪峰弧形構(gòu)造帶西南段金礦床分類Table 2 Classification of gold deposits in the southwest section of Xuefeng arcuate structural belt
研究認(rèn)為,區(qū)域構(gòu)造控礦總體特點(diǎn)是雪峰弧形構(gòu)造帶控制本區(qū)金成礦帶的展布,NE向區(qū)域切層深大斷裂(逆沖斷層)和區(qū)域復(fù)式背斜聯(lián)合控制著礦集區(qū)(金礦田)的分布;NNE向次級(jí)斷裂、韌脆性剪切帶、層間滑動(dòng)破碎帶或NW向次級(jí)斷層控制金礦床的產(chǎn)出。統(tǒng)計(jì)顯示,區(qū)內(nèi)已有的94處金礦床(點(diǎn)),全部分布于雪峰弧形隆起構(gòu)造帶中,而隆起帶以外區(qū)域尚未發(fā)現(xiàn)原生金礦點(diǎn),證明雪峰弧形構(gòu)造帶主體控制本區(qū)金礦成礦帶的展布。
(1)沅陵—懷化--新晃逆沖推覆深大斷裂
該斷裂帶規(guī)模大、活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),是區(qū)內(nèi)的主干斷裂,具逆沖兼左行走滑性質(zhì),屬雪峰山推覆體前峰斷裂,見冷家溪群逆沖于板溪群上,及板溪群逆沖于白堊系紅層之上。部分地段切割地殼基底,芷江艾頭坪、大洪山沿?cái)嗔褞Ц浇谐扇旱妮x綠巖脈及煌斑巖脈產(chǎn)出。該斷裂破碎帶寬幾十至上百米,部分地段發(fā)育韌性剪切帶,糜棱巖化帶自數(shù)米至十余米。強(qiáng)烈的糜棱巖化帶內(nèi),巖石被研磨成灰黑色粉末狀,片理化現(xiàn)象很普遍。常有形態(tài)不規(guī)則的石英脈沿破裂面充填。該斷裂兩側(cè)分布有冷家溪、沃溪、官莊、柳林汊、大洪山、米貝等20余個(gè)金礦,形成了沅陵官莊—柳林汊礦集區(qū)(圖1)。該斷裂NE段處于沃溪—官莊一帶,其中次級(jí)NEE走向的沃溪逆沖斷裂控制著沃溪金銻鎢礦產(chǎn)出(圖2),該礦床7條順層礦脈(V1--V7)賦存于沃溪逆沖大斷裂的下盤的更次級(jí)NE向破碎帶中,顯現(xiàn)了從主干斷裂到其派生的次級(jí)斷層,形成逐級(jí)逐次地控制礦區(qū)、礦床、礦體定位的格局(圖3)。孫玉珍等[20]研究認(rèn)為,沃溪大斷層的形成與成礦期處在同一時(shí)間階段,并參與了容礦裂隙的形成以及對(duì)礦體的改造。探礦實(shí)踐證明軸部礦體的富集、節(jié)理礦體的產(chǎn)生,特別是北部厚大網(wǎng)脈狀礦體的存在、深部V7、V8盲礦體的發(fā)現(xiàn),說(shuō)明沃溪大斷層參與了容礦裂隙的形成以及對(duì)礦體后期的改造。深部探邊掃盲探礦工程揭示,礦體分布嚴(yán)格受區(qū)域構(gòu)造的控制,礦床成因與區(qū)域構(gòu)造密切相關(guān)。
圖1 雪峰弧形構(gòu)造帶西南段深大斷裂展布與金礦分布空間關(guān)系Fig.1 Figure of deep and large faults distribution in the southwest section of Xuefeng arcuate structural belt and spatial distribution relationship of gold deposits
圖2 沃溪金銻鎢礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)顧雪祥等[21]修改)Fig.2 Geological diagram of the Woxi Au-Sb-W deposit(modified from Gu et al., 2005)
圖3 沃溪金銻鎢礦4勘探線剖面(據(jù)劉升友等[2]修改)Fig.3 Profile of exploration line 4 of the Woxi Au-Sb-W deposit(modified from Liu et al., 2013)
(2)溆浦—洪江—靖州逆沖推覆深大斷裂
該斷裂長(zhǎng)達(dá)340 km,寬5~10 km,由多條平行逆沖斷層組成,單條寬10~50 m,為一切穿地殼并深達(dá)上地幔的大斷裂,莫霍面落差1 km[22]。普遍發(fā)育角礫巖、糜棱巖、構(gòu)造透鏡體及擠壓片理化帶。加里東運(yùn)動(dòng)時(shí)期發(fā)生向西的韌性逆沖,形成向北西逆沖的斷裂-褶皺構(gòu)造組合,西側(cè)的韌性逆沖方向與中生代逆沖推覆方向一致,形成一系列多級(jí)疊瓦式逆沖斷層組合型式。在洪江等地,見板溪群和震旦系逆沖于石炭系或白堊系之上(圖4)。深部地球物理資料表明其為巖石圈斷裂,產(chǎn)于該斷裂帶兩側(cè)一定范圍內(nèi)的金礦有溆浦青山沱,辰溪黃溪口、清水塘,洪江深溪,會(huì)同淘金沖、大葉塘等30余處,形成了溆浦龍王江—辰溪黃溪口、會(huì)同淘金沖—漠濱二個(gè)礦集區(qū)。
圖4 雪峰造山帶中段懷化-洋溪構(gòu)造剖面(據(jù)柏道遠(yuǎn)等[17]修改)Fig.4 Huaihua-Yangxi tectonic section in the middle segment of Xuefeng orogen(modified from Bai et al., 2014)
(3)安化—溆浦—通道逆沖推覆深大斷裂
該斷裂為數(shù)條平行呈多級(jí)疊瓦式逆沖斷層組合而成的斷裂帶,寬度達(dá)數(shù)百米??傮w走向NE 20~60°,切割地殼基底。在通道隴城一帶有大量基性、超基性巖脈、巖墻產(chǎn)出。斷裂多具韌性—脆韌性變形特征,斷裂帶內(nèi)巖石強(qiáng)烈片理化和糜棱巖化或發(fā)育典型的糜棱巖及S-C組構(gòu)及微型拉伸線理,石英、長(zhǎng)石等礦物出現(xiàn)波狀消光、變形紋、壓力影等典型韌性變形特征。該斷裂逆沖活動(dòng)主要發(fā)生于加里東期和印支期[17],為長(zhǎng)期活動(dòng)深斷裂。產(chǎn)于該斷裂帶兩側(cè)的金礦有溆浦中都、淘金坪、南江坪、江溪垅、龍王江,洪江鏟子坪、大坪、青山洞,通道茶溪、金坑、黃垢、盜坪等金礦30余處,受該斷裂控制,形成了溆浦龍王江—辰溪黃溪口、洪江雪峰山兩個(gè)礦集區(qū)。
(4)新化—武陽(yáng)—城步逆沖推覆深大斷裂
區(qū)內(nèi)長(zhǎng)450 km。為高角度沖斷層。該斷裂帶表現(xiàn)為巖石圈低阻低速帶的殼幔韌性剪切帶。沿?cái)嗔炎呦驇r石圈底界西高東低,落差達(dá)97~140 km[23]。該剪切帶在地幔層次向NWW陡傾,向上與殼幔邊界滑脫層及中地殼韌性滑脫層相連,從而控制地殼層次的滑脫-沖斷及相關(guān)的褶皺變形。因此,該斷裂的匯聚俯沖很可能為雪峰構(gòu)造帶變形的動(dòng)力來(lái)源。沿該斷裂自北向南有白馬山、黃茅園、中華山、瓦屋塘、崇陽(yáng)坪等5個(gè)巖體分布。武陵運(yùn)動(dòng)后進(jìn)入?yún)^(qū)域裂谷發(fā)展階段,斷裂西側(cè)為揚(yáng)子陸緣造山帶—江南造山帶,東側(cè)為華南殘留洋盆[17]。沿該斷裂中段分布有隆回杏楓山、新化月光、溆浦中都、王排,洪江響溪、中山、斷坑等金礦10余處,該斷裂與安化—溆浦—通道逆沖推覆大斷裂共同夾持控制著溆浦龍王江—辰溪黃溪口、洪江雪峰山兩礦集區(qū)。
區(qū)內(nèi)容礦構(gòu)造復(fù)雜多樣,包括NE向小規(guī)模斷層(層間)破碎帶,NW向張裂構(gòu)造、區(qū)域復(fù)背斜與軸部斷層迭加構(gòu)造、脆-韌性剪切帶等。
(1) NE向次級(jí)斷裂及伴生褶皺-斷裂系統(tǒng)
研究區(qū)內(nèi)區(qū)域性斷裂的派生斷裂發(fā)育,這些派生的斷裂控制著礦床或礦體的產(chǎn)出,成為重要的容礦構(gòu)造之一。
經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,全區(qū)已知94處金礦中有75處賦存于新元古界板溪群(高澗群)地層中,而這其中以NE走向破碎帶為容礦構(gòu)造的有62處(表3),占新元古界地層中礦床點(diǎn)總數(shù)的82.6%,說(shuō)明NE走向斷裂是本區(qū),特別是板溪群(高澗群)地層中的金礦極為重要的容礦構(gòu)造。區(qū)域主干大斷裂附近的NE走向(含NEE向)次級(jí)斷層破碎帶在本區(qū)的容礦現(xiàn)象很普遍,常見礦脈、礦體產(chǎn)出于此類次級(jí)同向的斷層破碎帶、小背斜核部斷層、尤其是層間破碎帶及伴生的節(jié)理中。
表3 雪峰弧形構(gòu)造帶西南段金礦床(點(diǎn))產(chǎn)出層位與容礦構(gòu)造關(guān)系統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistical of the relationship between the occurrence horizon of gold deposits (points) and the ore-hosting structure in the southwest section of Xuefeng arcuate structural belt
次級(jí)NE向-NNE褶皺及其層間剪切滑動(dòng)斷裂系統(tǒng)則控制著順層石英脈型金礦體的產(chǎn)出。沅陵一帶礦區(qū)勘查發(fā)現(xiàn),冷家溪群與板溪群兩大構(gòu)造層不整合界面附近的層滑剪切帶,是十分重要的容礦構(gòu)造,是礦體有利的賦存場(chǎng)所。在成層巖石褶皺變形過程中派生的層間滑動(dòng)及再次應(yīng)力場(chǎng)作用下產(chǎn)生的層間剝離帶、層間破碎帶、層間斷層、層內(nèi)裂隙系統(tǒng),走向、傾向撓曲、橫跨褶皺、同軸褶皺、各種節(jié)理和劈理、裂隙等,都是控制礦床、礦體的重要構(gòu)造。如沃溪鎢銻金礦的板柱狀礦體受橫跨褶皺、層間剝離帶控制。網(wǎng)脈狀、帶狀、樹根狀、楔狀等礦體受層間破碎帶、層內(nèi)張性、剪性、張扭性等節(jié)理控制。漠濱金礦的層間脈,似層狀、透鏡狀礦體受層間剝離帶、同軸褶皺、走向傾向撓曲控制,南傾脈帶等礦體受層內(nèi)裂隙系統(tǒng)控制。角礫狀礦體受層間破碎帶或?qū)娱g斷層控制。
(2)NW向斷裂
統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,本區(qū)金礦以NW走向斷裂為容礦構(gòu)造的有20處,南華系長(zhǎng)安組(原江口組)地層中有11處(占總數(shù)的55%),青白口系高澗群中有9處,這些礦床中的礦脈、礦體都是充填于NW走向的斷層破碎帶或韌-脆性剪切帶中,表明NW走向構(gòu)造既是南華系長(zhǎng)安組(含原江口組)金礦的重要容礦構(gòu)造,同時(shí)也是少數(shù)青白口系高澗群中金礦容礦構(gòu)造。
NW(含NWW向)斷裂,因分布不很廣泛,早期未引起人們的注意,但近十幾年來(lái)的地質(zhì)找礦工作中發(fā)現(xiàn)不少礦床、礦體呈北西向分布,斷裂與找礦關(guān)系密切,本文對(duì)此進(jìn)行了一定的研究,其容礦特征在不同層位具不同特點(diǎn)。
南華系中NW向容礦張性斷裂:研究表明,在構(gòu)造體系的各種結(jié)構(gòu)面中,以張性、張扭性結(jié)構(gòu)面張開程度最大,最有利于熱液充填型礦床形成。產(chǎn)于南華系長(zhǎng)安組中金礦主要是NW或NWW走向張性斷裂或破碎帶容礦。典型礦床如:洪江鏟子坪金礦,礦區(qū)容礦構(gòu)造主要為三條NW向張扭性斷裂帶,礦脈帶都是經(jīng)蝕變而愈合的構(gòu)造破碎帶,每條礦脈帶由一系列大小規(guī)模不等或平行排列或首尾相接的30余個(gè)礦化透鏡體組成。靖州平茶金礦和通道茶溪金礦均屬產(chǎn)于南華系長(zhǎng)安組北西西走向張性斷裂構(gòu)造中典型性礦床。
高澗群中NW向容礦剪切帶:會(huì)同朗江斷層發(fā)育一系列走向NW 290~300°的壓扭性斷裂,這一NWW向斷裂群形跡鮮明,斷面傾向北東,傾角25~40°,斷裂兩側(cè)巖層強(qiáng)烈擠壓,見幾米至三十米的硅化破碎帶或糜棱巖帶,并見有北西330°和北東60°兩組扭裂。淘金沖石英脈帶型金礦,就容礦于NWW朗江斷層礦帶附近的NW向橫斷裂及次一級(jí)張性斷裂,含金石英脈沿NW向構(gòu)造裂隙充填形成礦脈帶。這些裂隙充填的礦脈有單脈、復(fù)脈、網(wǎng)狀脈等多種,形成具有工業(yè)意義的礦床。
(3) 區(qū)域復(fù)背斜與軸部斷層聯(lián)合部位
在本區(qū)各種向上隆起的大中型構(gòu)造,如古隆起、地背斜、復(fù)背斜等,都是向上發(fā)展的空間構(gòu)造,其中低壓擴(kuò)容空間比較發(fā)育且圈閉條件較好,是成礦熱液充填、交代的有利場(chǎng)所。沅陵、溆浦一帶脈型金礦多產(chǎn)于與主構(gòu)造平行的低序次的斷裂中或背斜核部,如沅陵柳林汊合仁坪金礦;其他礦區(qū)也常見復(fù)式背斜的兩翼次級(jí)褶皺核部、大型NE--NEE-近EW逆沖斷裂旁側(cè)次級(jí)或更低級(jí)別斷裂,背斜軸部尤其是傾伏端多富集較好的金礦體。張俊嶺總結(jié)其容礦構(gòu)造為“背斜加一刀”,即合仁坪復(fù)背加軸部縱向斷層部位容礦構(gòu)造[24]。
(4)脆-韌性剪切帶
已有研究表明[11,25],韌性剪切帶形成于一定深度(10 km以下)和較高溫壓條件下,在此環(huán)境下地質(zhì)體發(fā)生韌性變形,但相關(guān)成礦溫度測(cè)試結(jié)果表明,本區(qū)大多數(shù)金礦床成礦深度屬于近地表范圍,基本不超過4 km深度。因此,后期構(gòu)造活動(dòng)將早期形成的韌性剪切帶抬升,并疊加脆性變形,才可能產(chǎn)生淺成中低溫礦床的有利成礦構(gòu)造環(huán)境。如鏟子坪金礦區(qū)位于NE向脆-韌性剪切帶附近,但礦脈主要產(chǎn)于與剪切帶近于正交的NW向斷裂中,這些含礦斷裂長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里,切割深度較大,有規(guī)律地斜列,具有與脆-韌性剪切帶明顯不同的力學(xué)性質(zhì),為晚于剪切帶的后期構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物[5]。
(5) 剪切裂隙、劈(片)理化帶
典型礦床鏟子坪、柳林汊、大坪等金礦地質(zhì)特征顯示,礦化蝕變巖均分布在NE向片理化帶中。
洪江大坪礦區(qū),劈理化帶發(fā)育,整個(gè)礦區(qū)在1600 m寬度范圍內(nèi)發(fā)育15條NW向構(gòu)造劈理(片理)化帶,單條帶寬10~20 m。由含礦熱液充填交代形成15條NW向礦化蝕變帶。巖石構(gòu)造變形極其強(qiáng)烈、面目全非,原始層理已被劈理置換,巖石中礦物定向、拉長(zhǎng),石英波狀消光、扭折,局部出現(xiàn)亞顆粒結(jié)構(gòu),具糜棱巖化特征。黃鐵礦壓力影構(gòu)造發(fā)育,具較強(qiáng)的絹云母化、硅化,硫化物呈稀疏浸染狀分布,片理化蝕變帶中金礦化普遍可達(dá)1×10-6,后期被脆性斷裂變形疊加,巖石中沿裂隙充填大量石英脈。單脈體長(zhǎng)250~850 m,厚0.5~4 m。
沅陵柳林汊金礦區(qū),桃埡坡—桐樹面壓扭性斷裂F8,位于柳林汊復(fù)式背斜北西緣,呈70°方向展布,斷裂擠壓破碎帶具有兩端寬、中間窄、膨大縮小的特點(diǎn),一般為5~80 m,最寬可達(dá)300余m。帶內(nèi)碎裂巖、片理、節(jié)理、劈理密集帶及角礫巖十分發(fā)育,此外,見有構(gòu)造透鏡體、小揉皺、含礦石英脈、斷層泥,局部還見有初糜棱巖,劈理密集帶控制著含硅質(zhì)團(tuán)塊的蝕變巖金礦體,從微細(xì)石英脈充填和圍巖蝕變特征看,劈理帶可能形成于成礦期前,在成礦期也有改造,它為金成礦提供了良好通道和礦體定位場(chǎng)所。
(1)區(qū)域構(gòu)造控制礦床成帶成區(qū)分布
受特定的地層、構(gòu)造等因素控制,本區(qū)金礦床在時(shí)間空間呈現(xiàn)一定的分布規(guī)律?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的金礦床(點(diǎn))都是分布在雪峰弧形隆起構(gòu)造帶內(nèi),形成省內(nèi)一級(jí)金礦成礦帶。經(jīng)統(tǒng)計(jì)全區(qū)94處金礦床點(diǎn),有73%分布在以下四個(gè)礦集區(qū),其中:沅陵官莊—柳林汊金礦礦集區(qū)(18處),溆浦龍王江—辰溪黃溪口金礦礦集區(qū)(18處),洪江雪峰山金礦礦集區(qū)(17處)和會(huì)同淘金沖—漠濱金礦礦集區(qū)(16處)。
(2)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多旋迴迭加形成“三期二向”構(gòu)造迭加部位富集成礦
本區(qū)經(jīng)歷了六次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),其中,加里東、印支、燕山三次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)金礦的形成都產(chǎn)生了顯著迭加富集效應(yīng)。本區(qū)金礦基本都產(chǎn)于前寒武紀(jì)老地層中,且都是造山作用產(chǎn)物,大地構(gòu)造多旋回遞進(jìn)發(fā)展,形成了多旋回造山,風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖、區(qū)域變質(zhì)、巖漿活動(dòng)及表生再造,使成礦物質(zhì)在這些循環(huán)往復(fù)的地質(zhì)作用中,先是形成原始礦源層或沉積礦床,在后期構(gòu)造活動(dòng)過程,Au多次活化、遷移、富集成礦和疊加與再造成礦,形成復(fù)成金礦床。三期構(gòu)造旋回(加里東期、印支期及燕山期)和殼-幔相互作用引發(fā)的巨量金元素活化、遷移和富集,構(gòu)建了研究區(qū)金礦的成礦動(dòng)力學(xué)背景。
“三期二向”構(gòu)造迭加部位富集:本區(qū)大量典型礦床成礦年齡如沃溪(423~144 Ma;孫玉珍等[20])、柳林汊
(412 Ma;張俊嶺等[24])、漠濱(404 Ma;顧雪祥等[21])、淘金沖(400 Ma;彭建堂等[26])、鏟子坪(244~205 Ma;李華芹等[27])、大坪(205 Ma;李華芹等[27])等均以加里東和印支期--燕山為主成礦期。從成礦年齡數(shù)據(jù)看,本區(qū)金礦主成礦期有三期,即加里東、印支-燕山期。加里東期NEE向與印支期NW向兩組斷裂構(gòu)造交匯部位,為礦化富集十分有利部位,富礦體及厚大礦體往往產(chǎn)于這兩組斷裂的交匯處。雪峰金礦田的NE向構(gòu)造和NW向構(gòu)造交匯部位,往往形成規(guī)模較大的金礦床(圖5),如:鏟子坪金礦就是產(chǎn)于一組NE向(F2、F3、、F9)與NW向破碎帶交匯部位,大坪金礦也是如此。
圖5 洪江鏟子坪金礦礦田構(gòu)造Fig.5 Structural of the Chaziping gold mine field in Hongjiang
(3)脆-韌性構(gòu)造系統(tǒng)控制礦體垂向分布
受脆韌性剪切變形控制,一方面礦化表現(xiàn)為垂向分段富集,地表貧化、淺中部富集。作者在上世紀(jì)90年代對(duì)區(qū)內(nèi)近100個(gè)金礦民采點(diǎn)走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),一般在地表0~30 m,是金礦貧化帶,30~150 m為礦化富集帶。大部分礦區(qū)在200 m以下出現(xiàn)第二貧化帶,相隔一定深度又會(huì)出現(xiàn)第二富集帶。如大坪、桐溪、漠濱、肖家、大葉塘、炮團(tuán),官莊、杜家坪、金家村,黃溪口、清水塘、江溪垅、王排等礦區(qū)。另一方面,在縱剖面上,礦化類型在垂直深度上呈現(xiàn)接替變化,兩種類型金礦互為伴生或呈過渡關(guān)系,上部以石英脈型為主,下部逐漸過渡到蝕變巖型。沃溪、柳林汊、大坪、淘金沖等礦區(qū)都呈現(xiàn)了這一規(guī)律,兩種具有銜接連續(xù)成礦的規(guī)律,印證了脆-韌性構(gòu)造系統(tǒng)連續(xù)成礦模式。
(4)特定構(gòu)造部位富集成礦
韌性脆性過渡地帶富集。強(qiáng)礦化常發(fā)生在韌性變形向脆性變形過渡的斷裂帶中,如鏟子坪、大坪、桐溪等金礦。
容礦斷裂產(chǎn)狀劇變部位富集。容礦斷層或裂隙產(chǎn)狀由陡變緩處及破碎帶膨大部位,是金礦化富集地段。背斜核部虛脫空間(“背斜加一刀”)富集。背斜或復(fù)背斜軸部巖層被斷層所切割,為礦體產(chǎn)出部位。局部巖層被牽引而出現(xiàn)虛脫空間,層間裂隙或次級(jí)裂隙大量發(fā)育,為礦液充填和沉淀成礦提供了最有利場(chǎng)所,是金礦富集有利部位,如柳林汊、小桃源金礦等。
主脈旁側(cè)垂向細(xì)脈更富集。構(gòu)造旁側(cè)的次級(jí)垂直節(jié)理密集帶常充填富礦體。如漠濱金礦南傾節(jié)理脈(俗稱“吊線脈”),礦化極富,常見明金。
根據(jù)典型金礦床(沃溪、漠濱、鏟子坪、大坪、淘金沖、枊林汊、沈家埡等)主要控礦要素(包括控礦構(gòu)造、產(chǎn)出層位、成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦溫度及成礦年代等)研究成果[3-11],基于前文對(duì)區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景、構(gòu)造控礦作用和成礦規(guī)律的分析總結(jié),本區(qū)金礦的控礦地質(zhì)條件可概括為“3+1”模式,即地層、構(gòu)造、區(qū)域變質(zhì)加巖漿巖,這四大因素中構(gòu)造起到關(guān)鍵作用;據(jù)彭勃[28]等對(duì)大量前寒武系脈型金礦床的S、Pb同位素地球化學(xué)研究結(jié)果,表明前寒武系脈型金礦床成礦物質(zhì)來(lái)源主要由其賦礦圍巖提供。筆者認(rèn)為,金礦空間定位本質(zhì)上決定于構(gòu)造定位,本區(qū)域性逆沖推覆深大斷裂,是本區(qū)最主要的導(dǎo)礦構(gòu)造。它的形成過程不僅能產(chǎn)生巨大構(gòu)造動(dòng)力熱源,還能派生出成礦所需一系列通道和容礦定位空間。尤其是逆沖推覆構(gòu)造的特殊作用,因?yàn)榫薮蟮刭|(zhì)體逆沖上推過程,產(chǎn)生的熱能相比正斷層或平移走滑斷層要大得多,加至深度大,規(guī)模大,變形產(chǎn)生的應(yīng)變能迭加地下深部(包括成礦期巖漿活動(dòng)等)帶出的熱源,均為成礦作用增加了新的熱動(dòng)力來(lái)源,更有利于老地層中的成礦物質(zhì)活化、遷移。當(dāng)?shù)V液運(yùn)移到層間剪切帶、韌脆性剪切帶、背斜軸部虛脫部位等低壓擴(kuò)容空間,容易導(dǎo)致含礦熱液的物化條件平衡遭到破壞,促使其中的成礦元素析出、沉淀和富集。從雪峰造山帶代表性地質(zhì)剖面看,板溪群逆沖在南華-震旦系之上,南華系逆沖在奧陶系-石炭系之上,說(shuō)明本區(qū)在加里東期、印支期形成的斷裂以逆沖性質(zhì)為主。這也進(jìn)一步證明成礦期構(gòu)造性質(zhì)是逆沖斷裂為主的構(gòu)造,表明二者關(guān)系密切。多旋迴造山運(yùn)動(dòng)伴隨的區(qū)域變質(zhì)作用,為成礦提供了“內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力”,當(dāng)有巖漿巖活動(dòng)迭加時(shí)成礦條件更為有利,以鏟子坪金礦和為例,巖漿活動(dòng)可提供熱源和礦源作用,其他礦床,主要是之前海底火山噴發(fā),豐富了青白口系板溪群/高澗群、南華系地層中的金等成礦物質(zhì)含量,起到間接提供礦源作用[29]。據(jù)此,筆者建立了本區(qū)“造山型”金礦成礦模式如下(圖6)。
圖6 雪峰弧形構(gòu)造帶“造山型”金礦成礦模式Fig.6 Metallogenic model of "orogenic type" gold deposit in Xuefeng arcuate structural belt
該模式反映的成礦機(jī)理為:新元古宇冷家溪群、青白口系(板溪群/高澗群)巨厚的海相含火山碎屑巖的復(fù)理石、類復(fù)理石建造(金元素及其他成礦物質(zhì)豐富),在武陵、雪峰等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中,受同時(shí)來(lái)自NW和SE擠壓力作用,大規(guī)模造山而形成一系列背向斜褶皺[30-32]。在不同地塊結(jié)合部位等特定地帶產(chǎn)生深大斷裂或逆沖推覆體,并伴隨巖漿活動(dòng),局部發(fā)生海底火山噴發(fā),攜帶大量金屬元素和氣成熱液與凝灰質(zhì)火山物質(zhì)分散在斷裂附近地層中,在后期加里東、印支、燕山等造山運(yùn)動(dòng)中,發(fā)生區(qū)域變質(zhì),在大型區(qū)域逆沖推覆構(gòu)造帶影響范圍內(nèi),產(chǎn)生大量低溫?zé)嵋?,受物理化學(xué)場(chǎng)溫壓差或構(gòu)造應(yīng)力驅(qū)使,熱液沿著區(qū)域大斷裂和次級(jí)斷層經(jīng)一定距離運(yùn)移,萃取大面積圍巖中硅質(zhì)和金及其他成礦元素,在局部形成富含成礦物質(zhì)的熱液。當(dāng)成礦熱液遷移至低壓擴(kuò)容且屏蔽性良好、圍巖物質(zhì)成分有利的空間時(shí),如板巖與砂質(zhì)板巖為主的背斜核部虛脫空間或中深部脆-韌性剪切帶、淺部逆沖斷層下盤內(nèi)低序級(jí)張扭性構(gòu)造破碎帶和層間破碎帶等,成礦熱液的溫壓平衡遭到破壞,熱液與圍巖中部分礦物發(fā)生交代反應(yīng),促使其中的成礦元素析出、沉淀、富集。在冷家溪群、青白口系(板溪群/高澗群)中,則形成上部石英細(xì)脈型和下部韌脆性蝕變巖型復(fù)合型金礦。在淺部存在南華系厚層狀含礫砂質(zhì)板巖條件下,當(dāng)加里東期NE向?qū)УV構(gòu)造與印支期NW容礦構(gòu)造同時(shí)發(fā)育時(shí),則會(huì)形成上部破碎帶蝕變巖型與下部韌脆性蝕變巖型復(fù)合型金礦。
3.3.1 地層巖性標(biāo)志
1、層位標(biāo)志:新元古界青白口系板溪群、高澗群和南華系是找金的主體層位,深部冷家溪群也應(yīng)重視。
2、巖性標(biāo)志:
(1)板溪群馬底驛組紫紅色板巖、粉砂質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)砂質(zhì)條帶狀板巖、鈣質(zhì)板巖、絹云母板巖組合;
(2)板溪群五強(qiáng)溪組(多益塘、百合壟組)條帶狀粉砂質(zhì)板巖-變質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂質(zhì)板巖、馬尾絲狀層理變余沉凝灰?guī)r等巖石組合;
(3)高澗群(磚墻灣組、架枧田組)灰色粉砂質(zhì)板巖、灰黑色條帶狀含炭質(zhì)絹云母板巖,凝灰質(zhì)條帶狀粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖組合;
(4)南華系長(zhǎng)安組(江口組)厚層狀含礫砂質(zhì)板巖,含礫砂巖、粉砂質(zhì)板巖,長(zhǎng)石石英砂巖、雜砂巖組合。
3.3.2 構(gòu)造標(biāo)志
1、導(dǎo)礦構(gòu)造:區(qū)域大型逆掩推覆深大斷裂帶;北東向區(qū)域大斷裂;近東西向區(qū)域斷裂;區(qū)域韌性剪切帶。
2、容礦構(gòu)造:加里東期次級(jí)北東向?qū)娱g破碎帶;印支燕山期北西向張性斷層;區(qū)域復(fù)背斜與軸部斷層迭加構(gòu)造;背斜核部虛脫空間,脆、韌性剪切帶過渡部位,劈理、片理化帶。
3.3.3 巖漿巖標(biāo)志
1、印支—燕山期中酸性侵入巖(體)外圍范圍及其他隱伏巖體上部;
2、基性、超基性巖脈、煌斑巖脈兩側(cè)一定距離范圍。
3.3.4 物化探異常標(biāo)志
1、地球化學(xué)異常:Au、As、Sb及Bi、Hg等元素組合異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,各元素異常重疊性好,并依附于控礦、控巖構(gòu)造作有規(guī)律地套合分布時(shí),是金礦存在或找金的重要標(biāo)志。
2、重砂異常:Cu-Pb-Zn-Hg-As-Sb 重砂異常范圍,與金礦關(guān)系較密切。
3、重力異常:重力異常值在 5 ~ 20 mGal 和30 ~ 55 mGal 對(duì)本區(qū)金礦找礦具有一定的指導(dǎo)意義。
4、航磁異常:區(qū)域1∶40萬(wàn)航磁ΔT等值線在-60.0 ~ 0.0 nT 之間的范圍與區(qū)域斷裂重合度較好時(shí),指示成礦條件良好。
3.3.5 礦物及圍巖蝕變標(biāo)志
1、金屬礦物和礦物組合標(biāo)志:細(xì)粒黃鐵礦集合體、細(xì)粒黝銅礦、車輪礦、星點(diǎn)狀細(xì)粒毒砂、閃鋅礦、方鉛礦等及其組合與金礦化關(guān)系密切,金屬硫化物粒度愈細(xì),種類愈多指示愈強(qiáng),礦脈中硫化物細(xì)脈或呈浸染狀集合體大量出現(xiàn)時(shí)指示金富礦存在;
2、硅化、絹云母化、綠泥石化、退色化蝕變帶即是熱液活動(dòng)改造帶,當(dāng)?shù)咏饘倭蚧飼r(shí),預(yù)示金礦化帶的存在。圍巖中密布有頭發(fā)絲狀細(xì)小石英脈并伴有金屬硫化物礦化蝕變時(shí),則圍巖很可能是金礦體。
(1)雪峰弧形構(gòu)造帶西南段金的成礦過程中構(gòu)造起著關(guān)鍵性控礦作用,沅陵—懷化—新晃、溆浦—洪江—靖州、安化—溆浦—通道、新化-武陽(yáng)-城步四條推覆型深大斷裂為主要導(dǎo)礦構(gòu)造,控制著礦集區(qū)分布。NE向次級(jí)斷裂及伴生的褶皺-沖斷系統(tǒng)、NW向斷裂、區(qū)域復(fù)背斜與軸部斷層聯(lián)合部位、脆-韌性剪切帶和剪切裂隙及劈(片)理化帶是主要容礦構(gòu)造,控制著礦體最終空間定位。
(2)研究區(qū)構(gòu)造控礦規(guī)律明顯,包括區(qū)域構(gòu)造控制礦床成帶成區(qū)分布、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多旋迴迭加形成“三期二向”構(gòu)造迭加部位富集成礦、脆-韌性構(gòu)造系統(tǒng)控制礦體垂向分布以及特定構(gòu)造部位富集成礦。在此基礎(chǔ)上建立了復(fù)合型金礦成礦模式。