方維萱

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論熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)及研究?jī)?nèi)容、研究方法和巖相學(xué)填圖應(yīng)用

方維萱1, 2

(1.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心, 北京 100012; 2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院, 北京 100012)

含礦熱液角礫巖類和非含礦角礫巖類的成巖成礦機(jī)制、獨(dú)立填圖單元確定和構(gòu)造巖相學(xué)填圖等問(wèn)題, 一直是困惑地質(zhì)學(xué)家的難題。有效解決這些難題, 對(duì)于研究和恢復(fù)礦田構(gòu)造具有重要價(jià)值。在熱液角礫巖成巖成礦系統(tǒng)中, 熱液角礫巖類不但是流體–巖石的多期次地球化學(xué)耦合與疊加作用、強(qiáng)烈流體交代作用的物理–化學(xué)反應(yīng)庫(kù), 也是各類疊加地質(zhì)作用過(guò)程和結(jié)果的構(gòu)造巖相學(xué)物質(zhì)記錄。因此, 對(duì)其深入研究有助于提升成巖成礦系統(tǒng)理論認(rèn)識(shí)水平。在綜述以往研究基礎(chǔ)上, 本文提出了熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)概念、研究?jī)?nèi)容、研究方法和技術(shù)組合。在對(duì)角礫巖相系分類基礎(chǔ)上, 針對(duì)熱液角礫巖相系的復(fù)雜性, 通過(guò)巖相學(xué)填圖實(shí)例解剖, 總結(jié)專項(xiàng)填圖中構(gòu)造巖相學(xué)填圖單元建立方法和填圖技術(shù), 探索采用巖相學(xué)填圖恢復(fù)熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的新方法及技術(shù)組合。通過(guò)專項(xiàng)研究認(rèn)為熱液角礫巖系統(tǒng)主要形成有利的構(gòu)造地質(zhì)背景有: (1)復(fù)式侵入巖體在多期次巖漿侵入過(guò)程中, 巖漿結(jié)晶分異和不混溶作用、巖漿冷卻與圍巖–先存構(gòu)造多重耦合過(guò)程、同巖漿侵入期的脆韌性剪切帶耦合、侵入巖體在后期構(gòu)造–流體疊加過(guò)程等, 對(duì)于形成熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)有利; (2)在火山巖相系中, 早期次火山侵入體、晚期次火山巖侵入體和后期巖漿侵入巖體等, 對(duì)于形成熱液角礫巖體構(gòu)造系統(tǒng)十分有利; (3)在沉積盆地后期疊加改造過(guò)程中, 先存火山角礫巖、巖溶角礫巖和沉積角礫巖相系等, 在后期盆地流體注入和多期次巖漿侵入過(guò)程中, 有利于形成疊加熱液角礫巖體構(gòu)造系統(tǒng); (4)在多期次的構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖帶中, 有利于形成熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。研究認(rèn)為多期次巖漿侵入體、火山–次火山巖侵入體和盆地中熱流體是形成熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的主要機(jī)制, 包括與多期次復(fù)式侵入體有關(guān)的巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、火山–次火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)和復(fù)合熱液角礫巖系統(tǒng)等, 它們均屬礦田構(gòu)造類型, 也是多礦種共生礦床的成巖成礦機(jī)制。采用構(gòu)造巖相學(xué)專項(xiàng)填圖技術(shù), 對(duì)不同類型熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)及成巖成礦中心進(jìn)行重建, 有助于尋找和發(fā)現(xiàn)深部隱蔽構(gòu)造和隱伏鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床找礦預(yù)測(cè)。

熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng); 構(gòu)造巖相學(xué)填圖; 角礫巖相系分類; 鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床; 找礦預(yù)測(cè)

在鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床(Hitzman et al., 1992; Vila et al., 1996; MacCready et al., 1998; 張興春, 2003; Oliveros, 2005; Laughton et al., 2005; Williams et al., 2005; Ramírez et al., 2006; Benavides et al., 2007; Luis et al., 2008; Chen et al., 2010; Groves et al., 2010; 王獎(jiǎng)?wù)榈? 2012)、淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床和斑巖鉬銅金礦床(Candela et al., 2005)、金和銻–螢石–硫鐵礦礦床(梁華英等, 2000; 方維萱等, 2000; Fang et al., 2008; 王登紅等, 2012)、熱水沉積–改造型鉛鋅礦床、砂礫巖型銅鉛鋅礦床、鈾礦和金剛石礦床中, 發(fā)育熱液角礫巖、巖漿熱液角礫巖、隱爆角礫巖、沉積角礫巖等, 其中角礫巖類和角礫巖體(筒、帶)不但是重要的含礦巖石類型,也是主要儲(chǔ)礦構(gòu)造樣式。含礦角礫巖類和非含礦角礫巖類, 它們的成巖成礦機(jī)制差異、是否屬同一地質(zhì)體、如何制訂獨(dú)立填圖單元進(jìn)行巖相學(xué)填圖等一直是困惑地質(zhì)學(xué)家的難題。有效解決這些難題, 對(duì)于礦田(床)構(gòu)造系統(tǒng)研究具有重要價(jià)值。熱液角礫巖類不但是成巖成礦系統(tǒng)中流體–巖石的多期次地球化學(xué)反應(yīng)、流體交代作用和相互耦合作用的物理–化學(xué)界面, 也是這些地質(zhì)作用過(guò)程和結(jié)果的巖相學(xué)物質(zhì)記錄。因此, 對(duì)其深入研究有助于提升成巖成礦系統(tǒng)理論認(rèn)識(shí)水平, 尋找深部隱蔽構(gòu)造和隱伏礦床。

在全球范圍內(nèi), 一些角礫巖帶規(guī)模較大, 屬于獨(dú)立構(gòu)造巖層或構(gòu)造巖石地層單元, 如加拿大育空地區(qū)Wernecke 角礫巖帶(Hunt et al., 2005)和澳大利亞奧林匹克壩 IOCG礦床角礫巖雜巖體(Hitzman et al., 1992)等。在云南東川地區(qū)因民–落雪–石將軍和濫泥坪–湯丹兩個(gè)復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造帶的軸部, 角礫巖雜巖帶斷續(xù)長(zhǎng)度達(dá)40 km。在云南易門–四川拉拉地區(qū), 刺穿構(gòu)造帶中廣泛發(fā)育各類角礫巖帶, 這些角礫巖帶與銅礦床和鐵銅礦床具有十分密切的關(guān)系, 但對(duì)成因機(jī)制的認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)眾多(吳懋德和李希勣, 1983; 龔琳等, 1996; 李志偉等, 2002; 王雷等, 2010, 2011; 韓潤(rùn)生等, 2000, 2011, 2014; 侯林等, 2013)。在 IOCG礦床中, 熱液角礫巖類是十分重要的典型標(biāo)志之一。因此, 從成巖成礦機(jī)制角度看, 對(duì)IOCG礦床內(nèi)各類角礫巖進(jìn)行研究, 建立角礫巖類的相系類型并作為獨(dú)立填圖單元, 通過(guò)構(gòu)造巖相學(xué)專項(xiàng)填圖, 對(duì)恢復(fù)礦田(床)構(gòu)造中熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)有特殊作用。

本文在對(duì)角礫巖類研究和礦山井巷工程巖相學(xué)填圖的基礎(chǔ)上(方維萱等, 2000; 方維萱, 2012a, 2012b, 2014; 方維萱和劉家軍, 2013; 方維萱和李建旭, 2014; 杜玉龍等, 2014; 王同榮等, 2014), 初步總結(jié)了角礫巖相系分類方案、研究方法、填圖技術(shù)和應(yīng)用效果, 以智利科皮亞波和云南東川地區(qū)為例,深入討論了巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)對(duì)鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床的控制作用。

1 角礫巖相系的成因相分類

巖漿熱液角礫巖類深受前人關(guān)注, 其角礫巖化作用是在滑落、冷卻、研磨、爆破和磨蝕等作用時(shí),巖石發(fā)生破裂和裂解過(guò)程, 其形成機(jī)制有沉積、構(gòu)造、地震、巖漿和火山作用等地質(zhì)作用(Sillitoe, 1985; Landtwing et al., 2002; Cooke and Davies, 2005)。制訂合理的角礫巖類的相系分類方案具有重要作用。本文從成巖成礦機(jī)制和構(gòu)造巖相學(xué)相系角度, 將角礫巖類劃分為沉積角礫巖、巖溶角礫巖、熱水角礫巖、構(gòu)造角礫巖、火山角礫巖、巖漿角礫巖、變質(zhì)角礫巖、液壓致裂角礫巖和多因復(fù)成角礫巖等 9大類相系。多因復(fù)成角礫巖相系是由前8種相系多期同位疊加所形成。其相系主要特征如下。

1.1 沉積角礫巖相系

主要包括: ①在古風(fēng)化殼附近, 因殘積與正常沉積混合作用, 形成了殘積角礫巖相, 包括殘積角礫巖、淋濾殘積角礫巖等, 常與古風(fēng)化殼和古土壤層形成的黏土巖等共存。②正常沉積作用所形成的沉積角礫巖相包括底礫巖、層間礫巖、泥石流(碎屑流)角礫巖、水下水道礫巖、礫屑灰?guī)r、含礫濁積巖系、粗碎屑巖系(角礫巖–礫巖–含礫砂巖–粗砂巖組合)等。③沉積物軟泥在同生構(gòu)造作用下或斜坡環(huán)境中, 因重力失穩(wěn)等因素導(dǎo)致沉積物遭受擾動(dòng)而發(fā)生再運(yùn)移后, 在同生構(gòu)造–再沉積作用下形成了(準(zhǔn))同生沉積角礫巖相, 包括同生角礫巖、滑塌角礫巖、水下泥石流角礫巖、同生礫屑灰?guī)r、風(fēng)暴角礫巖等,它們常具有沉積物塑性變形的流變層理和包卷層理等特征。④在古火山或古地震作用下, 形成了沉積火山角礫巖相和震積角礫巖相, 在沉火山角礫巖中常含有復(fù)成分角礫, 被凝灰質(zhì)和黏土質(zhì)、砂質(zhì)和粉砂質(zhì)等充填和膠結(jié)。⑤在震積角礫巖中, 常發(fā)育構(gòu)造巖塊、陡崖崩塌巖塊、巨大角礫和地震巖席構(gòu)造等, 膠結(jié)物變化較大。在沉積角礫巖相系中, 上述5種沉積角礫巖相, 對(duì)于大地構(gòu)造相、沉積盆地和構(gòu)造–古地理單元恢復(fù)具有重要指示意義, 如同生沉積角礫巖相是確定同生斷裂的重要依據(jù)之一; 震積角礫巖相是恢復(fù)古地震帶位置的主要依據(jù); 殘積角礫巖相–粗碎屑巖的巖石組合常指示了沉積盆地邊緣與古陸之間的過(guò)渡部位。在新疆薩熱克砂礫巖型銅多金屬礦床, 上侏羅統(tǒng)庫(kù)孜貢蘇組碎裂巖化相褪色化雜礫巖是該類型礦床主要儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相學(xué)類型,原巖為扇中亞相紫紅色雜礫巖類, 在后期脆性構(gòu)造變形域中形成了碎裂巖化相, 并經(jīng)歷了低溫富烴類還原性盆地流體作用(褪色化), 輝銅礦主要呈熱液膠結(jié)物形式產(chǎn)于沉積礫石間, 或呈細(xì)脈狀產(chǎn)于裂隙帶中, 在裂隙面上發(fā)育輝銅礦拉伸線理。其碎裂巖化相褪色化雜礫巖的原巖為復(fù)式疊加扇的旱地扇扇中亞相雜礫巖類, 以中礫巖為主, 近蝕源巖區(qū)的扇頂亞相以巨礫巖和中礫巖為主。

1.2 巖溶角礫巖相系

巖溶角礫巖相系分布范圍較為有限且相體形態(tài)極不規(guī)則, 多限于古喀斯特構(gòu)造中, 主要由崩塌角礫巖相、洞穴沉積角礫巖相、巖溶角礫巖相、巖溶角礫巖化相等組成, 相變極其強(qiáng)烈, 常需要開(kāi)展1∶100～1∶500構(gòu)造巖相學(xué)編錄才能有效圈定其相體分布, 但對(duì)恢復(fù)重建古喀斯特構(gòu)造系統(tǒng)和區(qū)域不整合面具有重要作用。巖溶角礫巖相系對(duì)后期構(gòu)造流體作用或熱液疊加成礦作用十分有利, 如貴州晴隆銻礦床中, 在中二疊統(tǒng)茅口組頂部發(fā)育巖溶角礫巖相系, 其相體呈似層狀和局部“上大下小”的不規(guī)則相體形態(tài), 是十分有利的構(gòu)造巖相學(xué)成礦相界面,形成富銻礦囊(方維萱, 2011)。在滇黔桂地區(qū), 茅口組頂部巖溶角礫巖相系是卡林型金礦床的成礦層位和儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相體, 也是后期盆地流體大規(guī)模運(yùn)移的構(gòu)造通道和疊加巖相體, 形成與銻礦體的同體或異體共生螢石礦體, 發(fā)育 SiO2-CaCO3-CaF2交代型火山–熱水巖溶作用, 形成了硅石和螢石等非金屬礦產(chǎn); 其巖溶角礫巖相系與滇西北衙(氧化型)金礦床類似(徐興旺等, 2003)。在湖南石門雄黃礦床中,古喀斯特和巖溶角礫巖相系是該雄黃礦床的主要儲(chǔ)礦構(gòu)造和儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相體。在新疆烏拉根大型砂礫巖型鉛鋅礦床中, 鉛鋅礦體位于下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群厚層砂礫巖和古新世阿爾塔什組之間似層狀角礫巖相中, 祝新友等(2010)研究認(rèn)為鉛鋅礦體上盤為巖溶塌陷角礫巖, 角礫為白云巖, 大小不一, 直徑1～20 cm, 這種坍塌角礫巖相分布與鉛鋅礦化范圍一致, 在強(qiáng)鉛鋅礦化部位, 角礫巖化也較發(fā)育。巖溶坍塌角礫巖與阿爾塔什組膏鹽蒸發(fā)巖相層呈過(guò)渡相體結(jié)構(gòu), 局部為膏鹽蒸發(fā)巖相的組成部分。該巖溶塌陷角礫巖相層, 不但是砂礫巖型鉛鋅礦床的主要賦礦巖相, 也是石膏和天青石等非金屬礦床的賦礦巖相。因此, 巖溶角礫巖相系對(duì)金屬和非金屬礦床都具有十分重要的控制作用。

1.3 熱水角礫巖相系

①在海相和陸相沉積盆地中, 熱水或熱泉發(fā)生同生沉積作用形成了熱水同生沉積角礫巖相, 因古熱水成分不同, 主要有硅質(zhì)角礫巖、鈉質(zhì)角礫巖、硅質(zhì)鐵白云石角礫巖、鐵白云石似碧玉角礫巖、石膏角礫巖和重晶石硅質(zhì)角礫巖等。②由古火山熱(泉)水噴流同生沉積, 形成了火山熱水噴流角礫巖相,因火山巖成分和古熱水成分不同, 主要有綠泥石角礫巖、凝灰質(zhì)硅質(zhì)角礫巖、鈉質(zhì)角礫巖和凝灰質(zhì)鉀質(zhì)角礫巖等, 常與層紋狀凝灰質(zhì)重晶石巖和硅質(zhì)巖、條帶條紋狀綠泥石巖等組成的火山熱水沉積巖相共生, 或形成同期異相結(jié)構(gòu)體; 同生斷裂帶與同生角礫巖相在空間上共存, 常為熱水噴流構(gòu)造通道。③在沉積盆地中, 沿同生斷裂帶下滲循環(huán)對(duì)流的(火山)熱水同生蝕變或爆破作用, 形成了熱水同生蝕變(隱爆)角礫巖相, 常構(gòu)成熱水爆破角礫巖-熱水液壓致裂的同生蝕變角礫巖–熱水同生蝕變巖分帶, 如陜西柞水–山陽(yáng)泥盆紀(jì)沉積盆地中鐵白云石鈉質(zhì)角礫巖相等(方維萱和劉家軍, 2013)。在 1∶100～1∶500構(gòu)造巖相學(xué)編錄基礎(chǔ)上, 采用熱水角礫巖相系可恢復(fù)重建火山噴溢和熱水噴流系統(tǒng)和通道相。

1.4 構(gòu)造角礫巖相系

構(gòu)造角礫巖相系指構(gòu)造成巖作用和構(gòu)造–流體成巖作用所形成的角礫巖類, 在構(gòu)造應(yīng)力作用下(Sibson, 2000), 使原巖發(fā)生角礫狀并被原巖的細(xì)碎屑充填膠結(jié)(或含有外來(lái)物質(zhì)膠結(jié)), 它們具碎裂結(jié)構(gòu)和角礫狀構(gòu)造。角礫呈棱角狀或壓扁狀, 排列紊亂或局部定向?；|(zhì)為細(xì)碎屑物、鐵質(zhì)、硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)物組成。在構(gòu)造-熱流體作用強(qiáng)烈時(shí), 常發(fā)育熱液膠結(jié)物。構(gòu)造角礫巖在斷層帶和糜棱巖化帶中廣泛分布, 其規(guī)模與構(gòu)造強(qiáng)度密切有關(guān)。按照構(gòu)造變形域和構(gòu)造流體耦合作用, 劃分為斷層角礫巖相(脆性變形域)、糜棱巖化角礫巖相(脆韌性變形域)、角礫狀糜棱巖相(韌性變形域)和構(gòu)造–流體角礫巖相。

在構(gòu)造–流體角礫巖相中, 根據(jù)構(gòu)造變形域和構(gòu)造–流體(熱液和熔體)耦合作用強(qiáng)度劃分為5種類型, ①Ⅰ型脆性角礫巖化相形成于上地殼淺部, 如方解石化熱液角礫巖、燧石化角礫巖、硫化物化(如雄黃和黃鐵礦化等)熱液角礫巖, 蝕變相為燧石–黏土–碳酸鹽化蝕變相, 一般沿脆性斷裂帶呈帶狀相體或在斷裂交匯部位呈不規(guī)則狀相體。礦物組合為方解石–燧石±(雄黃–黃鐵礦–辰砂)–黏土礦物類等。②Ⅱ型糜棱巖化角礫巖相形成于上地殼尺度, 主要呈帶狀相體產(chǎn)于脆韌性剪切帶中。原巖為細(xì)碎屑巖或凝灰?guī)r等火山巖, 為巖石能干性較弱的巖石類型,變質(zhì)相為綠片巖相絹云母–石英型(絹英巖型)或綠泥石型, 礦物組合為綠泥石–絹云母–石英±鐵白云石±磁黃鐵礦等。③Ⅲ型角礫狀糜棱巖為中地殼尺度形成的大規(guī)模糜棱巖化帶, 如角礫狀碳酸鹽質(zhì)糜棱巖并伴有構(gòu)造碳化等。主要產(chǎn)于韌性剪切帶中, 呈帶狀相體, 變質(zhì)相為綠片巖相黑云母–長(zhǎng)石–石英型,礦物組合為黑云母–鈉長(zhǎng)石–綠泥石–絹云母–石英±鐵白云石等。④Ⅳ型流變狀角礫巖相為中–下地殼尺度的構(gòu)造流變加積層。變質(zhì)相為角閃巖相, 原巖多為細(xì)碎屑巖或凝灰?guī)r等火山巖, 變質(zhì)礦物組合為黑云母–鈉長(zhǎng)石–鉀長(zhǎng)石。同構(gòu)造期網(wǎng)脈狀硅化角礫巖發(fā)育, 伴有流變褶皺、傾豎褶皺、斜歪褶皺等構(gòu)造群落, Ⅳ型流變狀角礫巖相主要特征為面狀–體狀+帶狀相體, 常為網(wǎng)脈狀硅化角礫巖和鐵白云石硅化角礫巖等。⑤Ⅴ型角礫狀混合巖相為下地殼尺度,混合巖化相帶中所形成的角礫狀混合巖, 常與下地殼中近水平流變和地殼重熔構(gòu)造–巖漿帶有密切關(guān)系, 變質(zhì)相達(dá)角閃巖相–低麻粒巖相, Ⅴ型角礫狀混合巖相主要特征為面狀–體狀相體特征。

1.5 火山角礫巖相系

包括火山集塊巖–火山角礫巖相、熔結(jié)火山集塊巖–熔結(jié)火山角礫巖相、蝕變火山集塊巖–蝕變火山角礫巖相、蝕變?nèi)劢Y(jié)火山集塊巖–蝕變?nèi)劢Y(jié)火山角礫巖相。主要特征為在地表以上, 火山作用形成的各類火山巖和蝕變火山巖等組成, 局部火山中心部位發(fā)育潛火山巖相, 常為巖漿–火山–構(gòu)造–熱液作用中心構(gòu)造巖相學(xué)特征, 即火山角礫巖相系物質(zhì)–熱源供給系統(tǒng)根部。

1.6 變質(zhì)角礫巖相系

角礫巖類或其他類型巖石在變質(zhì)作用下, 發(fā)生變質(zhì)–構(gòu)造變形作用形成了變質(zhì)角礫巖相。①以熱液交代蝕變作用形成的蝕變角礫巖相呈帶狀–不規(guī)則狀相體, 主要位于復(fù)式侵入巖體邊緣和脆韌性構(gòu)造變形變質(zhì)帶中, 對(duì)于成巖成礦作用和角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)恢復(fù)重建最為重要, 以IOCG礦床為典型(方維萱, 2012a; 方維萱等, 2013)。②變質(zhì)角礫巖相常呈帶狀相體分布于板塊構(gòu)造邊緣逆沖推覆構(gòu)造帶中, 主要在以構(gòu)造作用為主導(dǎo)作用下并伴有強(qiáng)烈構(gòu)造流體作用形成。如在蛇綠巖構(gòu)造巖塊帶中, 在脆韌性構(gòu)造變形域中形成的蛇紋石化角礫巖, 曾發(fā)生了強(qiáng)烈構(gòu)造變形和強(qiáng)烈水解硅酸鹽化為主的流體交代作用,如云南墨江和內(nèi)蒙古九井子角礫狀蛇紋石巖(蛇綠巖構(gòu)造巖塊帶)。③在區(qū)域變質(zhì)巖區(qū), 一些變質(zhì)角礫巖相體具有較穩(wěn)定的區(qū)域?qū)游? 可構(gòu)成標(biāo)志層。這些變角礫巖相與這些層位經(jīng)歷了特定區(qū)域變質(zhì)作用并伴有構(gòu)造變形作用有密切關(guān)系, 如角礫狀混合巖和角礫狀混合巖化等。

1.7 巖漿侵入角礫巖相系

在巖漿上升侵入過(guò)程中, 因巖漿混合或不混熔作用、淺成–超淺成巖漿作用(次火山作用)–巖漿超壓流體隱爆作用、巖漿熱液作用等系列巖漿作用過(guò)程所形成的巖漿角礫巖類。按照形成深度、形成機(jī)制和成巖作用方式, 巖漿侵入角礫巖相系可以劃分為巖漿熔體角礫巖相、侵入角礫巖相、巖漿隱爆角礫巖相、次火山角礫巖相、巖漿熱液角礫巖相、坍塌角礫巖相、構(gòu)造–熱流體角礫巖相等7種。其中, 巖漿隱爆角礫巖相由巖漿–潛火山–超壓流體等隱爆作用形成。巖漿角礫巖相由巖漿混合或不混熔作用形成。坍塌角礫巖相為巖漿房上方或潛火山口中, 由巖漿熱液體系、地震和巖溶坍塌等復(fù)合作用所形成。這些不同類型的角礫巖相有助于恢復(fù)重建巖漿–潛火山活動(dòng)中心、巖漿熱液噴流通道構(gòu)造系統(tǒng)和巖漿–構(gòu)造–熱液成巖成礦系統(tǒng)中心。與火山角礫巖相系的主要差異是以地下巖漿–構(gòu)造–熱液相互作用為主導(dǎo), 潛火山或次火山角礫巖相與火山角礫巖相系則有類似之處, 但在該相系總體上, 次火山角礫巖相屬于局部相體結(jié)構(gòu)特征。

1.8 流體液壓致裂角礫巖相系

按照形成角礫的巖漿流體或盆地流體內(nèi)壓力和外壓力平衡狀態(tài)(巖石–角礫–顯微裂隙–膠結(jié)物之間),可將液壓致裂角礫巖相系劃分為欠壓實(shí)、壓實(shí)和超壓流體等 3種不同類型。該類相系突出特征是角礫具有可拼接性, 異源的熱液膠結(jié)物發(fā)育, 或細(xì)碎屑的原巖物質(zhì)多發(fā)生顯著的重結(jié)晶。①欠壓實(shí)型流體液壓致裂角礫巖相, 一般以構(gòu)造應(yīng)力破裂和構(gòu)造–欠壓實(shí)型流體耦合為主, 即構(gòu)造擴(kuò)容作用為構(gòu)造–流體耦合作用提供構(gòu)造–流體的空間場(chǎng)所和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)條件, 常形成完整自形晶、束狀、晶簇狀等構(gòu)造特征, 顯示礦物在開(kāi)放空間結(jié)晶形成, 因受層間斷層或?qū)娱g滑脫構(gòu)造面控制, 這種相體整體呈似層狀+有限穿層的帶狀; 或受穿層張性斷裂構(gòu)造控制而呈帶狀或不規(guī)則狀分布, 如貴州晴隆銻礦床中自形晶輝銻礦螢石相和含自形晶輝銻礦硅化蝕變相等(方維萱, 2011)。在新疆薩熱克砂礫巖型銅多金屬礦床中, 欠壓實(shí)型盆地流體形成含輝銅礦褪色化雜礫巖, 主要特征為低溫富烴類還原性盆地流體形成,以輝銅礦和輝銅礦方解石等熱液膠結(jié)物形式膠結(jié)沉積角礫, 其沉積角礫構(gòu)造變形不明顯, 顯示了欠壓實(shí)型富烴類還原性盆地流體形成的特征; 含輝銅礦褪色化雜礫巖沉積角礫(大理巖)發(fā)育張裂性裂隙,在這些顯微裂隙中充填有細(xì)脈狀輝銅礦, 并與呈熱液膠結(jié)物形式的浸染狀輝銅礦共生, 揭示碎裂巖化相中構(gòu)造破裂作用與欠壓實(shí)型富烴類還原性盆地流體相互耦合所形成。②壓實(shí)流體型液壓致裂角礫巖相, 常與碎裂巖化相中構(gòu)造破裂作用相伴呈現(xiàn)相分帶趨勢(shì)或獨(dú)立存在。其角礫主體與圍巖成分相同,膠結(jié)物多為流體釋壓作用形成的熱液膠結(jié)物, 與角礫成分有明顯差別, 顯示了強(qiáng)烈流體液壓致裂作用和熱液膠結(jié)作用。如在東川圍繞輝綠輝長(zhǎng)巖侵入體的落雪組白云巖中, 發(fā)育壓實(shí)流體型液壓致裂角礫巖相, 灰白色白云巖角礫具有明顯可拼接性, 膠結(jié)物為細(xì)網(wǎng)脈狀淺粉紅色錳鐵白云石–錳方解石脈,為盆地流體形成的熱液膠結(jié)物。③超壓流體型液壓致裂角礫巖相, 是由沉積盆地在后期疊加深源異常高壓流體或后期變形收縮過(guò)程中形成了異常高壓流體形成, 與圍巖具有明顯的不協(xié)調(diào)性, 顯示盆地流體注入形成的后期疊加相體特征。對(duì)該相系研究需要進(jìn)行專題構(gòu)造–流體成巖成礦壓力、成礦深度、成礦溫度和流體成分研究。在陜西二臺(tái)子銅金礦床和陜西太白雙王金礦–鳳縣青巖溝一帶, 鐵白云石鈉長(zhǎng)石角礫巖–鈉長(zhǎng)石鐵碳酸鹽質(zhì)角礫巖帶, 超壓流體型液壓致裂角礫巖相發(fā)育。在新疆薩熱克砂礫巖型銅多金屬礦床外圍, 中元古界阿克蘇巖群中發(fā)育脆韌性剪切帶, 其糜棱巖相由絹英糜棱巖亞相、碳酸鹽質(zhì)糜棱巖亞相、綠泥石黑云母糜棱巖亞相、綠泥石陽(yáng)起石糜棱巖亞相和角礫狀糜棱巖亞相等組成, 其角礫狀糜棱巖亞相中發(fā)育硅化、塑性流變褶皺、角礫狀構(gòu)造, 顯示了在脆韌性剪切帶中具有強(qiáng)烈的構(gòu)造流體耦合作用, 因超壓流體作用在脆韌性剪切帶中形成了角礫巖化。在東川–易門鐵銅礦床集中區(qū)內(nèi), 復(fù)式背斜核部因強(qiáng)應(yīng)變帶疊加耦合深部巖漿注入作用, 在隱爆角礫巖相帶外, 形成超壓流體型液壓致裂角礫巖相, 角礫表現(xiàn)為異源角礫和原地角礫混生, 異源角礫常具有強(qiáng)烈蝕變和多期變形特征, 原地角礫蝕變較弱。

2 熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)

2.1 巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)

本文對(duì)巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的釋義為: 在多期次或一期多階段的構(gòu)造–巖漿–熱液成巖成礦的物理–化學(xué)多重耦合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中, 自侵入巖體內(nèi)部、到侵入巖與圍巖接觸帶和圍巖中, 因構(gòu)造–熱流體–巖性等多重耦合作用形成的成巖成礦構(gòu)造系統(tǒng)。既包括同期多階段的侵入體內(nèi)部因熱流體冷凝作用形成的構(gòu)造樣式、巖漿熱侵位形成的熱力侵入構(gòu)造帶和圍巖中先期構(gòu)造–同侵入期疊加構(gòu)造; 也包括多期次復(fù)式巖體中的侵入構(gòu)造、同巖漿侵入期構(gòu)造樣式、侵入巖后期遭受構(gòu)造變形–變質(zhì)和疊加侵入構(gòu)造等。多重耦合結(jié)構(gòu)為構(gòu)造應(yīng)力–熱應(yīng)力–地球化學(xué)動(dòng)力所導(dǎo)致的巖石–流體相互作用, 它們?cè)跁r(shí)間–空間上形成了多重耦合與空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以智利 IOCG型、斑巖型金銅鉬和淺成低溫?zé)嵋盒豌~金銀礦床為例, 巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)主要由巖漿熔體角礫巖相、巖漿熱液角礫巖相、巖漿熱液疊加角礫巖相、火山角礫–集塊巖相、侵入角礫巖相、爆發(fā)角礫巖相、次火山侵入相、隱爆角礫巖相、塌陷–坍塌角礫巖相、構(gòu)造角礫巖相和液壓致裂角礫巖相等11個(gè)構(gòu)造巖相學(xué)相體等組成。在安第斯活動(dòng)大陸邊緣, 與淺成熱液成礦系統(tǒng)和斑巖成礦系統(tǒng)相關(guān)的巖漿熱液角礫巖和巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)較為典型, 以巖漿流體(熱液)為主導(dǎo)的巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的主要特征為: ①由巖漿混合或不混熔作用形成的巖漿熔體角礫巖相一般形成深度較大(≥5 km)。在巖漿混合作用形成的巖漿熔體角礫巖中, 巖漿角礫之間具有熔接構(gòu)造、熱反應(yīng)邊構(gòu)造和塑性流動(dòng)構(gòu)造等。在智利安第斯造山帶, 花崗閃長(zhǎng)巖質(zhì)巖漿角礫巖為花崗巖含有閃長(zhǎng)巖角礫或閃長(zhǎng)巖中含有花崗巖角礫組成等,這種現(xiàn)象多為巖漿熔體角礫巖化, 一般少見(jiàn)角礫巖體構(gòu)造。在巖漿不混熔作用形成的巖漿熔體角礫巖中, 角礫多為暗色體, 如輝石巖、角閃石巖和角閃石輝石巖等, 在鐵質(zhì)安山巖中, 常見(jiàn)巨大的角閃石輝石巖等超基性巖析離體(與鐵質(zhì)安山巖之間具有明顯結(jié)晶分異邊界)。②侵入角礫巖類和侵入角礫巖帶(筒)構(gòu)造。侵入角礫巖相是巖漿上升過(guò)程中與圍巖之間形成的角礫巖帶, 常圍繞侵入巖體邊部或頂部分布。在侵入角礫巖類中, 角礫類型多變, 一類為經(jīng)長(zhǎng)距離的搬運(yùn)后呈渾圓狀, 在熱流體作用下形成了熱液溶蝕和熱液反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。另一類角礫具有棱角狀–次棱角狀, 多為圍巖角礫, 膠結(jié)物主要為漿屑和熱液成因的礦物等。③巖漿隱爆角礫巖相是由淺成–超淺成(<2 km)巖漿作用–巖漿超壓流體隱爆作用形成。在巖漿熱流體侵入過(guò)程中, 在內(nèi)外接觸角礫巖帶中因巖漿熱流體臨界沸騰、巖漿熱液侵入–交代蝕變作用和構(gòu)造–流體多重耦合等作用, 形成了隱爆角礫巖化相帶。其特征一是位于淺成–超淺(<2 km)侵入體的傾沒(méi)端或接觸帶附近, 因深部巖漿在淺部瞬間釋壓導(dǎo)致角礫巖化。在多期復(fù)式侵入巖體中,晚期侵入巖和巖漿熱液沿構(gòu)造破碎帶運(yùn)移, 呈帶狀和筒狀隱爆角礫巖相體, 或呈不規(guī)則隱爆角礫巖相體。二是角礫成分為復(fù)成分或單成分, 角礫為棱角狀–次棱角狀、渾圓狀、具有反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)的扭曲狀角礫。渾圓狀角礫多來(lái)自深部, 因在熱流體搬運(yùn)過(guò)程中發(fā)生熱液溶蝕和機(jī)械磨損而呈渾圓狀, 具有原地和異地多源角礫共存特征。三是膠結(jié)物為與侵入巖(可見(jiàn)流動(dòng)構(gòu)造)同成分的火山碎屑物或凝灰質(zhì), 常發(fā)育熱液硫化物和高揮發(fā)份礦物(如電氣石、螢石等)膠結(jié)。若以熱液硫化物膠結(jié)物為主, 則從巖漿侵入–隱爆角礫巖相變?yōu)閹r漿熱液角礫巖相。④巖漿熱液角礫巖相。從熱液來(lái)源角度, 可將其劃分為巖漿熱液角礫巖相、混合熱液隱爆角礫巖相和大氣降水熱液角礫巖相, 它們與金銅礦床密切有關(guān)(Sillitoe, 1985; Landtwing et al., 2002; Cooke and Dvaies, 2005)。形成角礫巖化主要機(jī)制一是在富含 F-Cl-BCO2-H2O 等揮發(fā)組分的巖漿結(jié)晶去氣作用下, 揮發(fā)組分逃逸、沸騰、或超壓流體瞬間快速釋壓等導(dǎo)致角礫巖化(Allman-Ward et al., 1982; Ross et al., 2002);二是流體化過(guò)程中角礫巖化(McCallmu, 1985; Druitt, 1995; Landtwing et al., 2002)。Sillitoe (1985)根據(jù)巖漿島弧環(huán)境熱液系統(tǒng)、角礫巖形態(tài)、巖石學(xué)組成、基質(zhì)和膠結(jié)物類型等特征, 結(jié)合蝕變類型和礦化類型, 總結(jié)了 6種熱液角礫巖形成機(jī)制為第二次沸騰過(guò)程中巖漿熱液釋放、地下孔隙水被巖漿加熱、地下水與巖漿相互作用導(dǎo)致的地下水爆破、突然減壓、巖漿房上部噴發(fā)導(dǎo)致上部巖石角礫巖、流體在淺部運(yùn)移導(dǎo)致圍巖機(jī)械坍塌和構(gòu)造作用形成的角礫巖化。Kirwin (1985)根據(jù)含電氣石角礫巖筒的形態(tài)、角礫大小和結(jié)構(gòu)特征、礦化類型和礦化性等, 劃分了5種角礫巖筒, 其不同規(guī)模和角礫巖結(jié)構(gòu), 揭示具有不同礦化類型和成礦規(guī)模。⑤坍塌角礫巖相為巖漿房因大量排氣或冷凝結(jié)晶后, 上覆巖體或地層因重力失穩(wěn)形成塌陷作用所形成, 常含有較大構(gòu)造巖塊并具有一定熱液蝕變, 但二者分布極不均勻。⑥在巖漿侵入過(guò)程中加熱地下水和大氣降水, 在巖漿侵入形成的熱力構(gòu)造系統(tǒng)中,形成對(duì)流循環(huán)熱液體系, 因構(gòu)造釋壓和冷卻等作用,形成了構(gòu)造–熱流體角礫巖相。采用以上 6種角礫巖相進(jìn)行巖相學(xué)填圖, 可重建巖漿熱液角礫巖體構(gòu)造系統(tǒng)空間幾何形態(tài), 這種巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的相體類型和空間相體結(jié)構(gòu)特征, 也是這種特殊礦田構(gòu)造類型的主要特征。

2.2 火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)

火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)以次火山巖侵入相、火山溢流相、火山爆發(fā)相、火山噴發(fā)沉積相、火山塌陷角礫巖相和坍塌角礫巖相等不同相體組成, 采用這些相系進(jìn)行巖相學(xué)填圖, 可以有效恢復(fù)、重建火山噴發(fā)成巖和成礦中心、火山熱液活動(dòng)和古火山機(jī)構(gòu)中心等構(gòu)造樣式與空間幾何學(xué)特征。與巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)不同, 在該構(gòu)造系統(tǒng)中由次火山熱液、火山熱液和大氣降水等共同組成了循環(huán)對(duì)流熱液系統(tǒng), 因此, 采用蝕變巖巖相學(xué)填圖, 可恢復(fù)重建火山爆發(fā)–噴溢通道相和火山熱水噴流通道相等成巖成礦中心位置, 進(jìn)行多礦種共伴生富集成礦中心預(yù)測(cè)和圈定。

(1) 次火山巖侵入相(體): 位于火山穹窿或火山洼地中心部位, 常形成小型巖株、巖枝和巖脈(群)等不規(guī)則狀侵入體, 次火山侵入體的中心相、過(guò)渡相和邊緣相具有較好的巖相學(xué)分帶。在火山噴發(fā)機(jī)構(gòu)中, 次火山巖相多呈巖脈和巖脈群等形式產(chǎn)出, 與(熔結(jié))火山集塊巖等相伴或迅速相變, 它們是圈定火山噴發(fā)通道相(火山頸相)的巖相學(xué)標(biāo)志。次火山巖侵入相(體)常指示了火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)中火山–成礦的物源–熱源中心部位(成巖成礦供給系統(tǒng)根部和中心部位)。

(2) 火山爆發(fā)相(熔結(jié)火山角礫巖–熔結(jié)火山集塊巖相)和火山角礫巖筒構(gòu)造: ①與火山通道和火山頸有關(guān)的火山角礫巖相和火山角礫巖筒構(gòu)造。其填隙物的成份、結(jié)構(gòu)構(gòu)造較復(fù)雜, 筒內(nèi)角礫及膠結(jié)物有火山碎屑巖及深部帶來(lái)的巖石。這一特征是區(qū)分與潛火山有關(guān)的角礫巖筒的依據(jù)。凝灰質(zhì)的火山碎屑巖常被熔巖所膠結(jié)。在角礫巖筒周圍發(fā)育有放射狀和環(huán)狀裂隙或次火山巖脈, 礦化多分布于火山通道的邊部。②與潛火山巖有關(guān)的火山角礫巖相、火山隱爆角礫巖筒構(gòu)造和噴氣孔型熱液角礫巖, 常與火山穹窿構(gòu)造和火山噴氣孔有關(guān), 角礫為復(fù)成分或單成分, 以發(fā)育火山噴氣熱液角礫巖為特征?；鹕浇堑[巖具礦化或不具礦化(無(wú)礦酸性蝕變相系), 角礫巖相的形態(tài)學(xué)特征為橢圓形或裂隙形, 常伴有熱液成因的細(xì)脈型或細(xì)脈帶型蝕變脈體。③熔結(jié)火山角礫巖–熔結(jié)火山集塊巖相-次火山巖侵入相組合是恢復(fù)重建火山噴發(fā)通道相的直接標(biāo)志, 在火山噴發(fā)通道相中含礦漿角礫巖、網(wǎng)脈狀–脈帶狀–塊狀含銅磁鐵礦相和硫化物相, 常與次火山巖侵入相(體)相鄰, 二者并呈現(xiàn)快速相變關(guān)系, 它們的相體空間結(jié)構(gòu)特征能夠揭示火山噴發(fā)成巖成礦的中心位置。

(3) 次火山爆發(fā)角礫巖相(筒): 次火山爆發(fā)角礫巖筒是淺成–超淺成斑巖侵入體多期次侵入, 導(dǎo)致先存侵入巖和圍巖形成了多次再度爆發(fā), 在巖漿流體轉(zhuǎn)化為氣相后, 產(chǎn)生的巨大內(nèi)壓力大于上覆圍巖靜壓力從而產(chǎn)生的爆炸作用而形成。爆發(fā)角礫巖形成深度一般在地下1～3 km。該類角礫巖的角礫成分常較單一, 一般沒(méi)有強(qiáng)烈熱液活動(dòng)和廣泛的熱液蝕變。石英中存在大量次生氣液包裹體和高鹽度流體。爆發(fā)角礫巖筒具有上寬下窄的漏斗狀形態(tài)。劉亮明(2011)通過(guò)對(duì)銅陵–安慶地區(qū)夕卡巖礦床研究, 認(rèn)為夕卡巖礦床與角礫巖之間有密切關(guān)系, 角礫巖由流體超壓引發(fā)的巖石破裂在成礦中具有重要作用。流體超壓–巖石破裂和流體泄壓–破裂愈合兩個(gè)相反的過(guò)程, 通過(guò)巖石孔隙度和滲透率的改變而耦合。次火山爆發(fā)角礫巖相是火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)能量釋放較大的空間位置。

(4) 火山角礫(集塊)巖與火山碎屑巖系: 在火山角礫巖中角礫大小在 2～64 mm, 火山集塊>64 mm,火山角礫含量在 50%以上, 角礫棱角明顯、分選差大小不等。填隙物為火山灰塵、晶屑和漿屑等。非火山角礫(沉積巖和變質(zhì)巖等)含量>50%, 可稱為復(fù)成分火山角礫巖, 填隙物除火山灰塵、晶屑和漿屑外, 砂泥質(zhì)比例明顯增加, 膠結(jié)物多為硅質(zhì)、碳酸鹽礦物和鐵質(zhì)等?；鹕浇堑[巖–火山集塊巖等巖石組合一般位于火山口外側(cè), 火山角礫巖–火山集塊巖–次火山巖組合則指示了火山頸相+火山口相。①按照填隙物和熔結(jié)物不同進(jìn)行分類, 熔結(jié)火山角礫巖和熔結(jié)火山集塊巖以巖漿熔結(jié)方式冷凝成巖。②采用復(fù)合命名法進(jìn)行巖相學(xué)分類便于野外填圖, 如玄武巖質(zhì)或流紋質(zhì)火山角礫巖(火山集塊巖)。含輝石或角閃石較多時(shí), 多為安山質(zhì)火山角礫(集塊)巖。以長(zhǎng)石和石英為主時(shí), 為流紋質(zhì)火山角礫(集塊)巖。③在青磐巖化發(fā)育時(shí), 形成了青磐巖相蝕變火山巖, 火山巖角礫普遍發(fā)生蝕變, 膠結(jié)物主要為熱液膠結(jié)物(石英、綠泥石、綠簾石、方解石等), 為蝕變火山角礫(集塊)巖。④在蝕變火山巖區(qū), 野外使用復(fù)合命名法有助于原巖恢復(fù)和蝕變火山區(qū)巖相學(xué)填圖, 恢復(fù)重建火山熱水活動(dòng)中心, 如泥化–葉臘石化–硅化蝕變相,常為蝕變流紋巖質(zhì)火山角礫(集塊)巖。

(5) 塌陷角礫巖相和坍塌角礫巖相(體): 多發(fā)育于次火山巖區(qū), 由于深部巖漿或礦液沿已有裂隙陣發(fā)性的上升熔化, 或由于深部侵入體頂端的收縮產(chǎn)生的裂隙, 氣液沿之上升、熔化不斷擴(kuò)大, 當(dāng)氣液壓力減小時(shí), 在上覆巖層的壓力下頂部崩落, 多次反復(fù)使角礫筒不斷擴(kuò)大而形成。其特征一是坍塌角礫筒壁周圍常發(fā)育環(huán)狀片理化帶和裂隙帶, 在剖面上常可見(jiàn)小牽引褶皺, 發(fā)育楔形尖滅裂隙帶。常見(jiàn)較大規(guī)模的陷落巖塊(與周圍巖性界限明顯), 這種相體在平面多為圓形或橢圓形, 從幾米到幾百米。二是角礫成分總體較單一, 但局部角礫復(fù)雜多變, 巖石組合類型變化大, 總體上多為上部圍巖, 角礫形狀有棱角狀、構(gòu)造巖塊及渾圓狀, 角礫和構(gòu)造巖塊邊部熱液反應(yīng)邊構(gòu)造明顯。復(fù)成分坍塌角礫巖相多是上部圍巖坍塌后混雜堆積, 具有來(lái)自不同時(shí)代地層和層位相互混雜堆積特征。三是膠結(jié)物為巖屑和石英硫化物, 在裂隙帶或斷裂中熱液蝕變發(fā)育。該相常與爆發(fā)角礫巖或熱液侵入角礫巖伴生或迅速相變, 該相體為先存地層物質(zhì)加入到火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)形成的火山熱液-先存巖石多重耦合作用所形成。

(6) 與火山作用密切相關(guān)的構(gòu)造角礫巖相(帶、筒): 一般在次火山侵入體外接觸帶部位或者先期形成的火山巖層中, 多在兩組斷裂構(gòu)造交匯處常形成構(gòu)造角礫巖筒; 或兩組平行構(gòu)造及次級(jí)構(gòu)造帶(劈理化帶)發(fā)育時(shí), 形成了次火山侵入巖或火山隱爆角礫巖等有關(guān)的斷裂–裂隙構(gòu)造帶控制的角礫巖化帶。這種構(gòu)造角礫巖相(帶、筒)主要與火山作用密切有關(guān),角礫一般與地層同成分, 膠結(jié)物主體是泥質(zhì)(構(gòu)造泥化)。當(dāng)發(fā)育熱液膠結(jié)物時(shí), 則為隱伏礦床的找礦預(yù)測(cè)標(biāo)志。

(7) 與次火山熱液作用有關(guān)的液壓致裂角礫巖相: 這種液壓致裂作用是在次火山熱液作用下的高壓流體內(nèi)壓力大于圍巖靜壓力下, 熱力破裂作用為釋放流體壓力的主要機(jī)制, 這種機(jī)制是巖石變形主要?jiǎng)恿υ?即熱力破裂系統(tǒng)的熱動(dòng)力源)。與火山作用有關(guān)的熱力破裂系統(tǒng)在先存巖層或上覆封存沉積巖中, 形成了節(jié)理、裂隙、細(xì)脈和網(wǎng)脈帶等組成的巖石破裂巖系統(tǒng), 角礫以先存巖石為主, 以注入方式的火山熱液和凝灰質(zhì)形成了膠結(jié)物, 蝕變火山凝灰質(zhì)和熱液膠結(jié)物與角礫成分差異顯著, 這種物理性破裂為流體儲(chǔ)集形成了構(gòu)造空間, 多與金銀多金屬和銅金銀礦床密切相關(guān), 在微觀-宏觀上表現(xiàn)為復(fù)雜的非線性裂隙–流體耦合結(jié)構(gòu)或具明顯有序結(jié)構(gòu)的裂隙–流體耦合結(jié)構(gòu), 即物理系統(tǒng)與化學(xué)系統(tǒng)的二元耦合結(jié)構(gòu), 采用裂隙和節(jié)理密度、充填物成分和方向性等填圖要素, 可以揭示裂隙–流體耦合結(jié)構(gòu)特征。

(8) 蝕變火山巖相系: 先成火山角礫在火山熱液同生蝕變或后期熱液作用下可形成蝕變火山巖相,按照蝕變類型或蝕變巖巖相學(xué)特征, 可將蝕變火山巖相系按照溫度相序列劃分為氣成高溫蝕變相(如電氣石化蝕變角礫巖相、含電氣石–螢石絹英巖化蝕變相等)、高溫蝕變相(如鈉長(zhǎng)石–鉀長(zhǎng)石堿性硅酸鹽化蝕變相、黑云母化蝕變巖等)、中溫蝕變相(如綠泥石化蝕變巖等)和低溫蝕變相(如泥化明礬石化蝕變巖等)等?？砂凑樟黧w成分特征, 進(jìn)行地球化學(xué)巖相學(xué)類型、酸堿相(pH-AH)和氧化還原相(ORF)劃分(方維萱, 2012b), 建立巖相學(xué)填圖單元。蝕變火山巖相與淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床、IOCG礦床具有十分密切的關(guān)系, 巖相學(xué)填圖有助于恢復(fù)、重建熱液成礦體系和熱源中心(方維萱等, 2012; 方維萱, 2012a, 2012b), 角礫狀蝕變巖相常為熱水通道相和熱液成礦體系中心部位的標(biāo)志相。

(9) 火山熱水同生沉積相: 該相一般位于火山熱水沉積盆地中, 劃分和建立酸堿相(pH-AH)、氧化還原相(ORF)等地球化學(xué)巖相學(xué)類型(方維萱, 2012b), 建立巖相學(xué)填圖單元。如重晶石巖、石膏巖、石膏重晶石巖等是典型的強(qiáng)酸性–氧化地球化學(xué)相;菱鐵礦巖、硫化物菱鐵礦巖、硅質(zhì)菱鐵礦巖等是典型的弱酸性–強(qiáng)還原地球化學(xué)相; 赤鐵礦碧玉巖、紫紅色硅質(zhì)巖和赤鐵礦酸性凝灰?guī)r等巖石組合, 常指示了弱酸性–強(qiáng)氧化地球化學(xué)相。這些相體在垂向相序列和水平相序上, 常與火山巖相系緊密共生或形成相變結(jié)構(gòu)。

2.3 構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)

大陸造山帶以構(gòu)造動(dòng)熱轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)力, 造成了造山帶流體和盆地流體的大規(guī)模形成、運(yùn)移和聚集,在先存構(gòu)造帶(如似層狀隱蔽構(gòu)造、褶皺核部、脆韌性剪切帶、古喀斯特等)和同構(gòu)造期的構(gòu)造擴(kuò)容空間內(nèi), 形成構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 它們具有似層狀角礫巖相體、切層帶狀角礫巖相體兩類典型的構(gòu)造巖相學(xué)相體結(jié)構(gòu), 與周圍地層具有顯著的構(gòu)造巖相學(xué)不協(xié)調(diào)性, 因構(gòu)造變形強(qiáng)度、構(gòu)造–流體耦合作用強(qiáng)度和方式不同、構(gòu)造流體疊加成巖成礦作用強(qiáng)度不同等諸多因素, 局部具有明顯的構(gòu)造巖相學(xué)相體分帶規(guī)律, 常具有多期多階段疊加成巖成礦特征和構(gòu)造巖相學(xué)分帶。在MVT型鉛鋅礦床、卡林型–類卡林型金礦床和湖南石門雄黃礦床等、龍門山北段丁家林–太陽(yáng)坪–董家院含金脆韌性剪切帶、滇黔桂卡林型金礦床集中區(qū)等, 發(fā)育構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 它們成為主要成巖成礦地質(zhì)體和儲(chǔ)礦構(gòu)造系統(tǒng)。大陸造山帶中強(qiáng)構(gòu)造變形區(qū), 系構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)形成的有利構(gòu)造部位, 如沉積盆地中強(qiáng)構(gòu)造變形帶、沉積盆地–造山帶耦合轉(zhuǎn)換帶、逆沖推覆型剪切帶、前陸盆地中沖斷褶皺帶等, 這些構(gòu)造部位具有形成造山帶流體和盆地流體大規(guī)模運(yùn)移、聚集和圈閉的構(gòu)造巖相學(xué)條件, 如川滇黔鉛鋅多金屬礦床集中區(qū)內(nèi), 印支期–喜馬拉雅期構(gòu)造動(dòng)熱轉(zhuǎn)換作用驅(qū)動(dòng)造成了造山帶流體、盆地流體大規(guī)模形成、運(yùn)移, 并聚集和圈閉在陸內(nèi)斜沖走滑斷裂–褶皺構(gòu)造帶中, 或斷裂–褶皺構(gòu)造擴(kuò)容空間并與巖性–巖相發(fā)生多重耦合, 形成會(huì)澤型(HZT)富鍺銀鉛鋅礦床(Han et al., 2004, 2007), 發(fā)育構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 沿層間斷裂和切層裂隙帶分布線狀–帶狀熱液粗晶鐵白云石化白云巖相, 這種大規(guī)模造山帶流體和盆地流體在構(gòu)造擴(kuò)容空間內(nèi), 構(gòu)造–流體耦合成礦作用強(qiáng)度大, 形成了川滇黔大型–超大型鉛鋅多金屬礦床集中區(qū)(韓潤(rùn)生等, 2014)。

新疆烏拉根砂礫巖型鉛鋅礦床主要分布于烏拉根向斜的南北兩翼, 礦化帶延長(zhǎng)超過(guò) 3 km; 在塔西烏拉根、康西、加斯和江結(jié)爾, 該類鉛鋅成礦帶總長(zhǎng)度在100 km以上, 以下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群頂部與古新統(tǒng)阿爾塔什組之間發(fā)育區(qū)域平行不整合面為典型特征, 其區(qū)域構(gòu)造巖相學(xué)的相變構(gòu)造界面為有利于盆地流體運(yùn)移和圈閉的高滲透率構(gòu)造巖相帶。下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第五巖性段灰白色塊狀砂礫巖屬辮狀河三角洲相, 為塔西砂礫巖型鉛鋅礦主要賦礦巖相之一, 鉛鋅礦體底板圍巖為第四巖性段紫紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖, 也是盆地流體巖性封閉層(劉增仁等, 2011)。古新統(tǒng)阿爾塔什組(E1a)底部角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r、坍塌巖溶白云質(zhì)角礫巖、含石膏天青石巖和石膏巖, 也是烏拉根鉛鋅–天青石礦床的賦礦巖相, 鉛鋅礦體呈似層狀和層狀產(chǎn)于上述兩種賦礦巖相帶及區(qū)域平行不整合面附近, 圍巖蝕變類型主要包括石膏化、方解石化、白云石化、天青石化、黃鐵礦化等, 屬低溫圍巖蝕變組合, 并具有油田低溫?zé)猁u水大規(guī)模運(yùn)移特征(劉增仁等, 2011)。推測(cè)在喜馬拉雅期造山過(guò)程中, 該構(gòu)造巖相帶(平行不整合面附近)為盆地–造山帶流體的大規(guī)模運(yùn)移通道和路徑, 在向斜構(gòu)造區(qū), 該相變帶也是還原性盆地流體的構(gòu)造巖相學(xué)圈閉(巖性–巖相)。

2.4 復(fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)

在沉積巖和變質(zhì)巖區(qū)等, 以隱蔽構(gòu)造–熱流體或隱伏巖漿為驅(qū)動(dòng)力, 形成以大氣降水為主導(dǎo)的巖漿熱流體–大氣降水–盆地流體對(duì)流循環(huán)體系, 形成了復(fù)合熱液(熱流體)角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 它們由熱流體隱爆角礫巖相、熱流體化角礫巖相、熱流體型液壓致裂角礫巖相、熱水沉積角礫巖相、熱液坍塌角礫巖相和巖溶–熱水角礫巖相等組成。各類相體特點(diǎn)為: ①常具有圓形、橢圓形或?qū)拵钚螒B(tài), 與脆性斷層角礫巖相的線性形態(tài)明顯不同。②圍繞熱(液)流體爆破中心呈環(huán)帶分布, 構(gòu)造巖相學(xué)水平分帶為爆破巖粉相帶→爆破角礫巖相帶→震碎巖相帶→震裂巖相帶。③在熱流體爆破角礫巖相中, 角礫常為圍巖物質(zhì), 膠結(jié)物為熱液礦物, 角礫邊緣具有熱液蝕變邊(褪色邊), 角礫具有可拼合特征。④由熱流體爆破中心相帶向外, 熱液蝕變類型變簡(jiǎn)單, 蝕變作用減弱, 具有明顯的蝕變巖巖相學(xué)分帶, 如易門鳳山銅礦(韓潤(rùn)生等, 2011)。⑤熱液角礫巖–熱流體角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)是尋找金銀礦和銅金礦床良好的構(gòu)造巖相學(xué)標(biāo)志, 如陜西二臺(tái)子含金銅角礫巖型礦床, 與地幔柱有關(guān)的深源堿性熱流體隱爆角礫巖筒有密切關(guān)系(方維萱等, 2000)。復(fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與構(gòu)造熱液(熱流體)角礫巖化過(guò)程有十分密切關(guān)系, 常有深源巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)疊加, 其附近多發(fā)育巖漿巖、或位于大型侵入巖基附近并發(fā)育巖脈群和小巖體等, 伴有區(qū)域性構(gòu)造流體蝕變巖相及構(gòu)造巖相學(xué)分帶, 復(fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)在物質(zhì)組成和構(gòu)造變形樣式等方面, 與周圍地層具有顯著不同,揭示該構(gòu)造巖相體為主要的成巖成礦地質(zhì)體和成巖成礦中心。因此, 該類型具有明顯的疊加成巖成礦中心和多期次多階段疊加成巖成礦特征。如奧林匹克壩 IOCG礦床的含礦角礫巖體中, 即含有豐富的沉積角礫巖和熱液角礫巖, 也發(fā)育赤鐵礦巖漿熱液角礫巖, 伴隨大規(guī)模區(qū)域性堿性硅酸鹽化蝕變相等。在東川–易門鐵銅礦床集中區(qū), 在巖漿底拱侵入驅(qū)動(dòng)和底拱褶皺核部, 巖漿–褶皺協(xié)同作用下形成了背斜核部的刺穿構(gòu)造體和復(fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 如東川老杉木箐地區(qū), 堿性輝綠輝長(zhǎng)巖侵入體兩側(cè)發(fā)育侵入角礫巖相和隱爆角礫巖相, 在新元古界大營(yíng)盤組中形成了中元古界因民組和落雪組等組成的刺穿構(gòu)造體, 發(fā)育含銅鐵復(fù)合熱液角礫巖相系,在大營(yíng)盤組中也形成了銅礦體, 揭示形成于晉寧–澄江期, 為東川地區(qū)新元古代最晚期復(fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。

智利月亮山IOCG礦床具有多期疊加成巖成礦特征, 在賽羅伊曼鐵礦–月亮山鐵銅礦西側(cè), 前侏羅紀(jì)地層為海岸山帶中弧前增生地體構(gòu)造單元, 韌性構(gòu)造變形發(fā)育。賽羅伊曼鐵礦–月亮山鐵銅礦位于侏羅–白堊紀(jì)主火山島弧帶, 這是智利IOCG礦床成礦構(gòu)造單元。其以東地區(qū)屬侏羅紀(jì)–白堊紀(jì)弧后盆地,也是智利 IOCG礦床的成礦構(gòu)造單元, 如坎德拉利亞和仙多明格IOCG礦床等。在月亮山IOCG礦床內(nèi), ①早期的早白堊世幔源富鐵巖漿因巖漿不混溶作用, 形成了月亮山和賽羅伊曼礦區(qū)的火山噴溢型鐵礦層, 與地層呈整合接觸, 受韌性糜棱巖相、鈉鈣質(zhì)蝕變巖相和陽(yáng)起石化蝕變相帶控制。②中期為月亮山二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖–二長(zhǎng)巖(135～130 Ma, 112～103 Ma)大型巖基西邊部, 形成了同巖漿侵入期韌性剪切帶,屬阿卡塔瑪(AFZ)斷裂構(gòu)造系統(tǒng)的組成部分, 發(fā)育面型黏土化–鉀化蝕變帶和巖漿熱液角礫巖相帶,巖漿熱液角礫巖筒受二長(zhǎng)斑巖和輝石安山巖之間的侵入構(gòu)造帶控制, 其中心部位由石英電氣石熱液角礫巖、鉀硅酸鹽化電氣石熱液角礫巖和電氣石鉀硅酸鹽化熱液角礫巖等組成, 這些巖漿熱液角礫巖筒屬 IOCG礦床的儲(chǔ)礦構(gòu)造樣式, 相伴的脆韌性剪切帶也是銅金疊加成礦的有利構(gòu)造。③晚期為晚白堊世磷灰石透輝角閃石巖、鐵纖閃透輝石巖和鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖(82 Ma)以巖脈群和巖床等形式侵位, 形成了月亮山 IOCG礦床的疊加成礦, 以脆性構(gòu)造變形域中形成的脆性斷裂帶為主, 在AFZ次級(jí)NW、NE和SN向斷裂中, 形成了脈帶型IOCG礦體。

其他類型還有熱水(泉)沉積角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)和變質(zhì)熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)等。總之, 以上各類熱液角礫巖相系在時(shí)間域–空間域上, 常具有內(nèi)在成因聯(lián)系, 通過(guò)構(gòu)造巖相學(xué)研究和填圖單元建立, 進(jìn)行1∶200～1∶10000比例尺井巷工程巖相學(xué)編錄和巖相學(xué)填圖, 能夠圈定熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 圈定或預(yù)測(cè)熱液角礫巖相系的成巖成礦中心和熱源中心。

3 研究?jī)?nèi)容與研究方法

3.1 研究?jī)?nèi)容與研究方法

研究?jī)?nèi)容主要包括相類型和相序結(jié)構(gòu)建立, 相體和相系域的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)學(xué)(巖石學(xué)、巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)等)和年代學(xué)(構(gòu)造變形篩分與同位素地球化學(xué)精確定年相互約束)。需從研究尺度、構(gòu)造變形型相、構(gòu)造變形域等研究方法進(jìn)行系統(tǒng)研究。

(1) 研究尺度: 由于角礫巖相系復(fù)雜性和多類型的成因相, 需要從 5個(gè)不同尺度的構(gòu)造巖相學(xué)進(jìn)行研究, 即大地構(gòu)造巖相學(xué)、區(qū)域構(gòu)造巖相學(xué)、礦田構(gòu)造巖相學(xué)、礦床構(gòu)造巖相學(xué)和礦體構(gòu)造巖相學(xué),每一個(gè)研究區(qū)需要具體研究, 界定角礫巖相系組成和研究尺度, 確定填圖單元的尺度。

(2) 構(gòu)造變形型相: 構(gòu)造變形型相是指在相近或同一構(gòu)造變形域中(構(gòu)造變形層次), 同類巖石或不同類型巖石組合, 在不同深度、溫度和壓力條件下, 因構(gòu)造應(yīng)力–流體–巖石–耦合方式, 不同構(gòu)造動(dòng)力學(xué)作用或流體動(dòng)力學(xué)作用形成了一套特定的構(gòu)造樣式和構(gòu)造變形群落。按照構(gòu)造樣式–構(gòu)造群落–巖相學(xué)特征,有助于恢復(fù)同類巖石或不同類型巖石組合形成的不同深度、溫度、壓力、流體–巖石耦合方式和環(huán)境。

(3) 構(gòu)造變形域: 不同構(gòu)造變形層次中, 因構(gòu)造–流體動(dòng)力學(xué)相互耦合作用方式不同, 形成了不同類型的構(gòu)造巖相學(xué)產(chǎn)物, 在構(gòu)造樣式-構(gòu)造群落-巖相學(xué)類型上具有一致性和諧和性, 稱為構(gòu)造變形域。按照巖石圈地幔深度, 可劃分為深部上地幔–下地殼界面層(>40 km)、較深部下地殼(20～40 km)、中部中地殼(10～20 km)、淺部上地殼(5～12 km)、陸殼淺部(1～5 km)和近地表(<1 km)等5個(gè)不同層次的構(gòu)造變形域。暫按照不同地殼深度和變質(zhì)相型結(jié)合,將構(gòu)造變形域按照變質(zhì)相型進(jìn)行野外填圖單元?jiǎng)澐? 在巖石學(xué)的 P-T-t研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步恢復(fù)重建其形成深度和相關(guān)壓力–溫度參數(shù), 脆性構(gòu)造變形域(<3 km)與濁沸石相和葡萄石–綠纖石相變質(zhì)相對(duì)應(yīng)。在韌–脆性和脆–韌性構(gòu)造變形域(3～15 km)主要為綠片巖相, 野外填圖在綠片巖相內(nèi), 可劃分為綠泥石絹云母型、綠泥石黑云母型和黑云母鉀鈉長(zhǎng)石型脆韌性剪切帶。其角閃巖相、麻粒巖相、藍(lán)片巖相和榴輝巖相韌性剪切帶可以按照 P-T-t參數(shù), 或者按照壓力–溫度進(jìn)行進(jìn)一步劃分, 恢復(fù)重建構(gòu)造變形域。

3.2 研究思路和技術(shù)方法組合

(1) 系統(tǒng)整體思路(多維場(chǎng))。主要技術(shù)方法包括構(gòu)造巖相學(xué)填圖和五維立體(點(diǎn)–線–面–體–時(shí))相體解析等兩大類。即: 構(gòu)造巖相學(xué)(F)={x, y, z, t, M-(t-P-T)}。

四維立體解析(點(diǎn)–線–面–體–時(shí))(D)=(x, y, z, t); M=Mi-ti-Pi-Ti

在上式中: 點(diǎn)=地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn), 包括x, y, z等三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。線=實(shí)測(cè)構(gòu)造巖相學(xué)剖面線, 包括 x-y、x-z或 y-z坐標(biāo)數(shù)據(jù)。面=勘探線剖面和中段平面剖面、地表構(gòu)造巖相學(xué)圖。在地表巖相學(xué)填圖中, 以x、y為投影平面, 但實(shí)際上包括地形標(biāo)高(z)。體=單一相體和礦體縱向、橫向和垂向等三向構(gòu)造巖相學(xué)剖面圖, 并制作勘探線剖面聯(lián)立圖和不同中段聯(lián)立圖。對(duì)構(gòu)造巖相學(xué)(F)進(jìn)行四維立體解析(點(diǎn)–線–面–體–時(shí))(D)。

M=物質(zhì)組成及演化趨勢(shì), 即為巖石地球化學(xué)常量組分(%)和微量組分(10-6)。Mi=在ti時(shí)間的物質(zhì)成分; ti=采用同位素地球化學(xué)年代學(xué)厘定的形成年齡或采用構(gòu)造巖相學(xué)篩分方法確定的構(gòu)造世代; Pi=在ti時(shí)間相體和物質(zhì)組成形成的壓力條件, Ti=在ti時(shí)間相體和物質(zhì)組成形成的溫度條件, 二者采用礦物包裹體測(cè)溫和礦物溫度計(jì)獲得形成的Pi和Ti數(shù)據(jù);用于對(duì)多期次形成的構(gòu)造巖相體進(jìn)行多維場(chǎng)解剖研究, 當(dāng)i為相對(duì)固定的形成時(shí)代情況下(如缺少穿插關(guān)系且在同位素地球化學(xué)年代學(xué)方法測(cè)試誤差范圍內(nèi)等), 即可采用t-P-T參數(shù)描述形成的時(shí)間–壓力–溫度條件。在(次火山)侵入巖相研究中, 一般對(duì)相關(guān)巖相進(jìn)行t-P-T軌跡研究來(lái)描述(次火山)侵入巖相冷卻過(guò)程中降壓和降溫的持續(xù)時(shí)間、或疊加侵入巖相的增溫–增壓過(guò)程; 以及在附近地層(圍巖)中形成的構(gòu)造熱事件年齡、增溫–增壓過(guò)程和降溫–降壓過(guò)程, 精確厘定(次火山)侵入巖與成礦年齡關(guān)系。

(2) 多維場(chǎng)空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)思路。主要技術(shù)方法包括空間–時(shí)間和空間–物質(zhì)量等四維、空間–時(shí)間–物質(zhì)量五維空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)等 3大類相體解析圖,即采用x-y-z表示空間域, t表示時(shí)間域, t0表示初始狀態(tài)的年齡, ti表示后期構(gòu)造疊加相年齡, M表示物質(zhì)成分(巖石學(xué)、巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)成分), 即:構(gòu)造巖相學(xué)(F)= (x-y-z, t/M)。

在初始狀態(tài)下進(jìn)行巖相學(xué)解析, 則: 構(gòu)造巖相學(xué)M-(t-P-T)[D(x, y, z)]=F(x-y-z, M); t=t0

在空間域內(nèi), 空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)主要為同時(shí)異相的相分異結(jié)構(gòu)和相序結(jié)構(gòu), 主要在同一構(gòu)造巖相學(xué)系統(tǒng)中, 因相系發(fā)生相分異作用而導(dǎo)致相變, 形成空間域內(nèi)相序結(jié)構(gòu)。

在時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行地球化學(xué)巖相學(xué)解析, 則: M-(t-P-T)[D(x, y, z)]=t0+ti

在空間域內(nèi)進(jìn)行地球化學(xué)巖相學(xué)解剖, 則: M-(t-P-T)[D(x1±x2, y1±y2, z1±z2)]=t0+ti

在時(shí)間域內(nèi), 主要研究不同相體的物質(zhì)組成及主要成巖成礦期的物質(zhì)強(qiáng)度, 即成巖成礦中心和成礦中心在時(shí)間域分布規(guī)律。在空間域內(nèi), 主要研究同一相系中疊加相體的物質(zhì)組成及主要成巖成礦期的物質(zhì)強(qiáng)度, 即特定時(shí)間域內(nèi), 同一相系中疊加相體在空間域中成巖成礦作用強(qiáng)度中心, 用于圈定成巖成礦中心和成礦中心位置。

(3) 幾何學(xué)(形態(tài)學(xué))、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)學(xué)和年代學(xué)(時(shí)間–空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu))。采用實(shí)測(cè)構(gòu)造巖相學(xué)剖面, 建立巖相學(xué)類型和填圖單元, 系統(tǒng)進(jìn)行1∶200井巷工程地質(zhì)編錄和1∶1000～1∶5000井巷工程構(gòu)造巖相學(xué)填圖。在野外和顯微鏡下并基于先進(jìn)儀器測(cè)試, 對(duì)物質(zhì)學(xué)和年代學(xué)進(jìn)行研究。構(gòu)造巖相學(xué)研究中, 年代學(xué)研究采用構(gòu)造巖相學(xué)篩分相對(duì)定年, 進(jìn)一步通過(guò)同位素年代學(xué)精確定年, 厘定絕對(duì)年齡, 最終建立構(gòu)造事件和構(gòu)造變形序列、構(gòu)造樣式和構(gòu)造組合圖。采用構(gòu)造樣式測(cè)量研究其幾何學(xué)特征, 采用角礫巖相體填圖和礦體空間幾何形態(tài)學(xué)測(cè)量, 研究各類角礫巖相體與礦體形態(tài)之間的空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)。

(4) 綜合方法進(jìn)行深部構(gòu)造巖相學(xué)填圖。采用地震勘探是有效進(jìn)行深部構(gòu)造巖相學(xué)的填圖方法(胡煜昭等, 2012)。采用磁力勘探–深部磁化率填圖和重力勘探–深部密度填圖等綜合方法, 圈定預(yù)測(cè)古火山機(jī)構(gòu)中具有磁性的次火山巖和侵入巖(基性–超基性巖類)和鐵銅礦體深部幾何形態(tài)學(xué)特征?；贕DP32電法工作站和EH4連續(xù)電導(dǎo)率測(cè)量等綜合方法, 對(duì)深部電性–構(gòu)造巖相學(xué)填圖。采用MT、AMT 和CSAMT等綜合方法, 對(duì)深部構(gòu)造巖相學(xué)填圖。采用地球化學(xué)巖相學(xué)、礦物地球化學(xué)、磁化率–密度和人工重砂測(cè)量等系列專項(xiàng)填圖, 對(duì)多礦種共伴生礦床進(jìn)行研究。采用航空磁力和遙感蝕變填圖, 可快速高效地低成本覆蓋大范圍, 對(duì)礦田和區(qū)域深部的構(gòu)造巖相學(xué)填圖?？傊? 采用綜合方法可形成 1∶2000、1∶10000和1∶50000系列構(gòu)造巖相學(xué)填圖,局部采用系列圖集形式表達(dá)核心內(nèi)容。

圖1 陜西雙王熱液角礫巖型金礦床的構(gòu)造巖相學(xué)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Map of tectonic lithofacies for the Shuangwang hydrothermal breccia-type gold deposit, Shaanxi province

3.3 填圖單元和填圖方法的應(yīng)用實(shí)例

3.3.1 多維場(chǎng)空間拓?fù)鋵W(xué)填圖在陜西雙王熱液角礫巖型金礦床中的應(yīng)用

在時(shí)間–空間域內(nèi), 空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)包括異時(shí)同位同相疊加相、異時(shí)同位疊加巖相、異時(shí)異相同位疊加相和異時(shí)異相異位相變體, 以疊加成巖成礦體系為典型, 需要進(jìn)行系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究和填圖(圖1)。熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)最重要特征是異時(shí)異相的同位疊加成巖成礦系統(tǒng), 超壓流體型液壓致裂角礫巖相是沉積盆地在后期疊加深源異常高壓流體或后期變形收縮過(guò)程中形成了異常高壓流體、巖漿熱液體系具有較大內(nèi)壓力且高于上覆圍巖靜壓力等熱流體系統(tǒng), 多期次熱流體隱爆、液壓致裂、沸騰和瞬間構(gòu)造釋壓等構(gòu)造–巖相–流體(溫度–內(nèi)壓力–流體成分)多重耦合作用形成。如在陜西雙王熱液角礫巖型金礦床中, 具有十分典型的異時(shí)異相–同位疊加成巖成礦作用的構(gòu)造巖相學(xué)結(jié)構(gòu), 金礦體呈“巖帽狀”定位在熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)上部, 下部存在三個(gè)較高溫度的熱流體成巖中心,各類異時(shí)異相–同位疊加的構(gòu)造巖相學(xué)相體, 圍繞熱流體成巖中心大致呈對(duì)稱的相體空間幾何形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)(圖1)。

(1) 中泥盆世熱水沉積形成的似層狀鈉質(zhì)板巖(AbR, SHRIMP鋯石U-Pb年齡為396.1±9.1 Ma, 圖1), 與東秦嶺丹江鈉質(zhì)流體侵入–隱爆–交代–充填的區(qū)域熱事件(364.9±10.9 Ma, 全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡,李勇等, 1999)具有一致性, 即先期為中泥盆世鈉質(zhì)熱水同生沉積作用, 晚泥盆世為丹江鈉質(zhì)熱流體侵入–隱爆–交代–充填事件。

(2) 在雙王金礦床, 石炭紀(jì)–二疊紀(jì)(342±4.5 Ma、280.1±4.5 Ma～277.5±4.2 Ma, SHRIMP鋯石U-Pb年齡)為堿性富 Na-CO2型熱流體隱爆–侵入–交代–充填的區(qū)域熱事件高峰期(圖1)。

(3) 礦物包裹體中成礦流體含鹽類子晶的高鹽度和富集PGE等特征(謝玉玲等, 2000), 揭示有巖漿不混溶作用和流體隱爆–沸騰作用發(fā)生。包裹體均一溫度主要范圍分別為成礦早期(463～300℃)、主成礦期(340～220℃)和成礦后期(279～100℃)。據(jù)劉必政等(2011)研究, 氣相組分主要為N2其次為O2, 含少量CH4和CO, 微量C2H2、C2H4和C2H6等, 普遍存在于富氣相包裹體中, 液相成分主要為 CO2和 H2O; CO2/H2O的摩爾分?jǐn)?shù)比值在含鐵白云石中為0.08201～ 0.45603、方解石中為 0.11071～0.419294、晚期石英中為 0.189415; 早期成礦流體以巖漿水和變質(zhì)水為主, 后期有大氣降水的混入。劉必政等(2011)研究證明雙王金礦床成礦流體鹽度低, CO2-H2O-NaCl包裹體鹽度為2.58%～12.81% NaCleqv, 并且富含CO2; 成礦流體pH值為7.27～7.16, 根據(jù)CH4-CO2-H2O體系參數(shù)估算含鐵白云石主成礦階段的氧逸度 lgfO2=–33,晚期方解石階段為lgfO2＝–35。這與雙王含金熱液角礫巖中發(fā)育含鐵白云石角礫巖化和方解石化等蝕變現(xiàn)象一致, 屬偏堿性還原地球化學(xué)相。結(jié)合謝玉玲等(2000)發(fā)現(xiàn)高鹽度成礦流體看, 暗示存在巖漿熱液型高鹽度流體和變質(zhì)流體型中低鹽度流體, 這與多期次的熱液角礫巖相系形成有密切關(guān)系。劉必政等(2011)估算主成礦期的成礦壓力約為 170～100 MPa,根據(jù)主成礦期不混溶包裹體的壓力計(jì)算得出雙王金礦床的成礦深度大約在 3.8～6.4 km; 其估算壓力變化范圍較大, 小于40 MPa和大于200 MPa的成礦壓力都有出現(xiàn), 存在異常高壓。包裹體多樣性及演化特征、熱液角礫巖型礦化特征揭示雙王金礦床成礦流體具有不混溶性特征, 流體的減壓沸騰是導(dǎo)致金沉淀成礦的重要原因。這些特征揭示深源堿性熱流體具有異常高壓和多次熱流體沸騰, 導(dǎo)致熱液角礫巖化、隱爆角礫巖化和液壓致裂角礫巖化(王國(guó)富等, 2002), 是形成含金熱液角礫巖的主要機(jī)制(圖1)。

(4) 在含黃鐵礦鈉質(zhì)熱液角礫巖中, 黃鐵礦Ar-Ar年齡為168 Ma和183 Ma(石準(zhǔn)立等, 1989), 為白堊紀(jì)疊加成巖成礦作用形成的產(chǎn)物。從中泥盆世似層狀鈉質(zhì)板巖、石炭紀(jì)-二疊紀(jì)鈉長(zhǎng)石巖和白堊紀(jì)含黃鐵礦鈉質(zhì)熱液角礫巖疊加成巖成礦, 顯然, 雙王含金熱液角礫巖相體存在多期疊加作用。

3.3.2 填圖單元確定方法與東川角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)特征

云南東川–易門元古宙地層中角礫巖類最為復(fù)雜, 與鐵礦床、鐵銅礦床、銅礦床和鐵氧化物銅金型礦床具有密切的成因聯(lián)系, 但至今尚未取得統(tǒng)一認(rèn)識(shí), 主要觀點(diǎn)有構(gòu)造角礫巖(李希勣等, 1953)、侵入角礫巖(花友仁, 1959)、流態(tài)構(gòu)造角礫巖(吳懋德和李希勣, 1983)、火山氣–液爆發(fā)和次火山隱爆成因角礫巖(龔琳等, 1996; 蔣家申, 1998; 陳振強(qiáng)和周衛(wèi)寧, 1999)、水壓角礫巖(汪勁草等, 1999)。在基于井巷工程1∶200編錄和1∶2000構(gòu)造巖相學(xué)填圖的基礎(chǔ)上,通過(guò)系列勘探線剖面和坑道平面構(gòu)造巖相學(xué)填圖、巖相學(xué)和礦相學(xué)鑒定、人工重砂定量分析、巖相地球化學(xué)、巖石地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究、1∶10000比例尺地面高精度磁力測(cè)量(初步在礦帶和礦區(qū)尺度上探測(cè)規(guī)模較大的隱伏磁性體大致位置)、井中三分量精細(xì)磁力測(cè)量(進(jìn)一步在礦體尺度上精細(xì)探測(cè)磁性體空間位置)、磁化率填圖、物探綜合電法(采用 DGP32和 EH4等完成的深部電性填圖)剖面測(cè)量等系統(tǒng)綜合研究認(rèn)為, 東川鐵銅礦集區(qū)角礫巖類可劃分為10個(gè)填圖單元, 適用于礦體尺度范圍的1∶1000、1∶2000和1∶5000的勘探線剖面圖、中段剖面圖和縱向剖面圖等三個(gè)方向的構(gòu)造巖相學(xué)填圖, 實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體和礦床尺度上立體空間幾何形態(tài)學(xué)(即x-y-z、x-y、x-z、y-z等)研究和解剖, 主要在于重建礦床構(gòu)造樣式和礦體的儲(chǔ)礦構(gòu)造樣式的幾何形態(tài)學(xué)和空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)。這些填圖單元或按照它們構(gòu)造巖相學(xué)相體結(jié)構(gòu)關(guān)系合并成為新填圖單元, 也適用于1∶10000和1∶50000的礦山地表和深部立體構(gòu)造巖相學(xué)填圖, 以便于不同礦床之間對(duì)比研究,在恢復(fù)古火山機(jī)構(gòu)、(次)火山熱液成礦中心和復(fù)式侵入巖體侵位中心等尤為重要。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究, 恢復(fù)了復(fù)式侵入巖體有關(guān)的巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入體與巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、次火山熱液–熱流體角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖系統(tǒng)、盆地流體角礫巖系統(tǒng)、構(gòu)造–熱流體角礫巖系統(tǒng)、巖溶–熱流體疊加角礫巖系統(tǒng)、堿性角礫狀碳酸巖–鐵白云石鈉長(zhǎng)石巖侵入體與堿性熱液角礫巖系統(tǒng)、構(gòu)造反轉(zhuǎn)拆離帶–逆沖推覆斷裂帶型角礫巖系統(tǒng)、韌性剪切帶型角礫巖系統(tǒng)和復(fù)成因角礫巖系統(tǒng)等10類角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。在系列構(gòu)造巖相學(xué)填圖基礎(chǔ)上, 采用地面高精度磁力異常場(chǎng)和EH4連續(xù)電導(dǎo)率填圖, 進(jìn)行構(gòu)造巖相學(xué)填圖單元的走向、傾向和延深等空間域分布位置和規(guī)模大小等深部空間幾何形態(tài)學(xué)填圖和預(yù)測(cè)。在全空間域內(nèi),開(kāi)展井中三分量精細(xì)磁力測(cè)量和井巷TEM測(cè)量, 預(yù)測(cè)并尋找具有弱磁性地質(zhì)體和礦體的空間分布特征和規(guī)律, 經(jīng)過(guò)對(duì)鉆孔巖心和坑道磁化率測(cè)量證明,含銅赤鐵礦礦石和赤鐵礦礦石組成的鐵銅礦體和赤鐵礦礦體具有無(wú)磁性-弱磁性, 而其上下盤圍巖(蝕變基性火山巖和蝕變輝綠輝長(zhǎng)巖等)屬明顯的弱磁性體, 主要系存在少量磁鐵礦所引起。因此, 將弱磁性地質(zhì)體(成礦地質(zhì)體)和磁鐵礦化體作為找礦預(yù)測(cè)目標(biāo)物進(jìn)行專題找礦預(yù)測(cè), 為井巷驗(yàn)證工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)。在坑內(nèi)鉆探和井巷工程驗(yàn)證后, 系統(tǒng)對(duì)驗(yàn)證工程進(jìn)行核查研究, 完善和修改前期構(gòu)造巖相學(xué)填圖。主要填圖單元確定依據(jù)和特征如下。

(1) 不規(guī)則狀堿性熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與新太古代–元古宙堿性角礫狀碳酸巖–方解石鈉長(zhǎng)石巖侵入體。

①在小溜口巖組(Ar3-Pt1)頂部, 中心相為方解石鈉長(zhǎng)石巖侵入體, 形成年齡為 2520±14 Ma(鋯石SHRIMP U-Pb年齡, 方維萱, 2014), 兩側(cè)為堿性碳酸角礫狀巖相、鐵白云石鈉長(zhǎng)石角礫巖相和鐵白云石化蝕變閃長(zhǎng)巖相等, 形成REE-Cu-Au-Ag-Co型礦(化)體。

②古巖溶–熱流體疊加角礫巖系統(tǒng)分布在小溜口巖組頂部, 古巖溶角礫巖相系(疊加熱流體角礫巖相)沿古喀斯特構(gòu)造面, 總體上呈不規(guī)則的似層狀相體, 局部為“上大下小”的不規(guī)則熱液角礫巖體, 它們分別受古巖溶面和古喀斯特洞穴形態(tài)控制。

③在小溜口巖組頂部發(fā)育拆離斷裂帶(伸展型韌性剪切帶), 后期疊加有擠壓型韌性剪切帶, 對(duì)古巖溶角礫巖相系和方解石鈉長(zhǎng)石角礫巖相系等形成了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形。

④因受后期巖漿熱液作用疊加, 局部為含銅熱液角礫巖。

⑤這種熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)具有多期多階段特征, 在東川運(yùn)動(dòng)、小黑箐運(yùn)動(dòng)(格林威爾期)和晉寧運(yùn)動(dòng)期, 沿人占石–因民–落雪–石將軍和濫泥坪–湯丹復(fù)式倒轉(zhuǎn)褶皺–斷裂帶, 形成了堿性鈉長(zhǎng)石鐵白云石角礫巖(巖漿碳酸巖)–方解石鈉長(zhǎng)石角礫巖帶和對(duì)稱的構(gòu)造巖相學(xué)分帶, 角礫狀鐵碳酸鹽化–鈉長(zhǎng)石化蝕變相→液壓致裂角礫巖化相→脈帶狀含銅鐵白云石硅化蝕變相, 為熱液型脈帶狀Cu-Au-Ag-Co礦體的儲(chǔ)礦構(gòu)造巖相帶。

(2) 似層狀火山沉積角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與因民組一段的復(fù)成因角礫巖相體。

②在時(shí)間序列上, 因民組一段底部為底礫巖,主要為石英質(zhì)礫巖等組成, 為區(qū)域角度不整合面標(biāo)志層, 它與小溜口巖組流變褶皺群落–韌性剪切帶等共同組成了東川運(yùn)動(dòng)形成的大地構(gòu)造巖相學(xué)類型(1800 Ma, 方維萱, 2014)。向上迅速相變?yōu)槌练e成因的紫紅色雜礫巖和復(fù)成分角礫巖, 局部含有震積角礫巖和坍塌構(gòu)造巖塊; 繼續(xù)向上變?yōu)閺?fù)成分火山角礫巖和火山角礫巖等?；鹕絿姲l(fā)沉積作用形成了火山角礫巖, 一般含陸緣物質(zhì)很少, 常有火山熔巖層;在同層位可相變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)灰?guī)r等。

③在復(fù)成分火山角礫巖中, 火山巖角礫和填隙物含量在 70%以上, 局部熱水蝕變作用強(qiáng)烈, 青磐巖化蝕變相發(fā)育, 蝕變礦物組合為綠泥石–綠簾石–方解石–鐵白云石–鏡鐵礦(赤鐵礦)±磁鐵礦。在鏡鐵礦化蝕變強(qiáng)烈部位, 伴有銅鐵礦(化)體。

④復(fù)成分角礫巖中以陸緣物質(zhì)為主體, 含有少量火山物質(zhì)(角礫和凝灰質(zhì)膠結(jié)物)。

⑤局部發(fā)育因民期地震作用形成的震積角礫巖、陡岸坍塌構(gòu)造巖塊(5 m×10 m)和水下泥石流相。

⑥在火山熱水同生蝕變作用下, 局部形成了含銅鈉質(zhì)熱液角礫巖相。在因民組一段復(fù)成分火山角礫巖中, 碎屑鋯石呈棱角狀巖漿鋯石特征, 顯示近距離搬運(yùn)特征, 因民組一段形成年齡為1792±30 Ma(鋯石 LA-ICP-MS U-Pb法, 上交點(diǎn)諧和年齡, 作者未發(fā)表數(shù)據(jù)), 該年齡可能代表了因民組底界的形成年齡。

(3) 環(huán)帶狀巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)和因民期堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖次火山侵入巖錐體。

在東川鐵銅礦床集中區(qū), 巖漿熱液角礫構(gòu)造系統(tǒng)由次火山巖侵入體中心相(結(jié)晶核亞相、偉晶狀輝長(zhǎng)巖亞相和粗粒輝長(zhǎng)巖亞相, 圖2a, 2b)、過(guò)渡相(輝長(zhǎng)玢巖亞相、輝長(zhǎng)輝綠玢巖亞相、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖亞相)和邊緣相(氣孔杏仁狀輝綠巖亞相、輝綠巖亞相、綠泥石化蝕變輝綠巖亞相(圖 2c)), 巖漿熱液隱爆角礫巖相、巖漿侵入角礫巖相、黑云母巖漿熱液角礫巖相(圖 2d)、熱流體化角礫巖相、熱流體液壓致裂角礫巖相、火山熱水沉積角礫巖相、熱液坍塌角礫巖相、古巖溶–巖漿熱液疊加角礫巖相、構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖體、脆韌性剪切–熱液角礫巖化蝕變鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖相等15種不同相類型組成。需要通過(guò)構(gòu)造巖相學(xué)填圖, 才能詳細(xì)圈定這種巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的空間分布范圍, 進(jìn)行空間幾何形態(tài)學(xué)與成礦規(guī)律研究, 基于構(gòu)造巖相填圖進(jìn)行深部找礦預(yù)測(cè)。

①中元古代早期因民期初期形成的次火山巖侵入體, 地表為巖株–巖枝狀, 深部巖株–巖枝相連形成大型巖株, 即“上小下大”多個(gè)次火山錐體、蘑菇云狀次火山巖侵入體和相間排列的火山錐體, 在因民期、落雪期、黑山期和大營(yíng)盤期均有不同堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入, 形成復(fù)式侵入巖體作為獨(dú)立填圖單元;在這些復(fù)式侵入巖體中, 發(fā)育巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。以因民地區(qū)彎刀山–磨子山復(fù)式輝長(zhǎng)巖巖株為代表, 地表出露形態(tài)呈不規(guī)則橢圓形, 向西邊部呈兩個(gè)巖枝狀逐漸變薄, 北東–南西向長(zhǎng)軸為 1500 m,南北向短軸850～100 m, 地表出露面積約1.0 km2。在1800 m水平坑道內(nèi), 西邊部?jī)蓚€(gè)巖枝在深部變厚加大成為巖株?duì)? 次火山巖侵入體呈現(xiàn)上小下大形態(tài)(古火山錐體核心部位)。根據(jù)地面磁力異常場(chǎng)特征、井巷構(gòu)造巖相學(xué)填圖和深部磁化率填圖等的綜合研究, 推測(cè)向深部可能為大型規(guī)模的巖株?duì)? 為大水溝–彎刀山–因民的古火山隆起的基礎(chǔ)構(gòu)造格架。

中心相由角閃石–長(zhǎng)石結(jié)晶核和晶腺構(gòu)造(圖 2a)、偉晶狀輝長(zhǎng)巖(圖2b)、粗粒輝長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)玢巖等組成, 其粗粒輝長(zhǎng)巖形成年齡為 1775±30 Ma(鋯石LA-ICP-MS U-Pb法, 加權(quán)平均年齡, 作者未發(fā)表數(shù)據(jù))。

過(guò)渡相為輝綠輝長(zhǎng)巖、中粗粒輝長(zhǎng)巖和中粗粒輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。

邊緣相為含團(tuán)斑狀黑云母蝕變輝綠巖、細(xì)粒輝長(zhǎng)巖、輝綠巖和綠泥石化蝕變輝綠巖(圖2c)等。

②后期輝長(zhǎng)玢巖–粗粒輝長(zhǎng)巖侵入在該大型巖株內(nèi), 形成了網(wǎng)脈狀含黃銅礦鏡鐵礦脈和含黃銅礦輝銅礦方解石石英脈、黑云母化熱液角礫巖相(圖2d), 它們構(gòu)成了巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的中心部位, 屬成礦中心部位之一。

③在次火山巖侵入體兩側(cè), 對(duì)稱發(fā)育堿性鐵質(zhì)基性熔巖相、火山碎屑巖相(火山集塊巖、火山角礫巖和鐵質(zhì)晶屑凝灰?guī)r)和青磐巖化蝕變火山巖相,其中含磁鐵礦礦漿角礫的火山集塊巖(圖 2e)中, 形成了強(qiáng)烈的綠簾石–黑云母化熱液角礫巖相, 在該相中形成了細(xì)脈狀和浸染狀斑銅礦礦石和含斑銅礦磁鐵礦礦石, 它們共同構(gòu)成了火山噴發(fā)通道相(儲(chǔ)礦構(gòu)造), 鐵質(zhì)晶屑凝灰?guī)r–鐵質(zhì)凝灰?guī)r(磁化率為158×10–3～>1000×10–3SI)屬于因民組二段稀礦山型鐵銅礦床的含礦巖相, 這些構(gòu)造巖相學(xué)標(biāo)志指示其為東川地區(qū)稀礦山型鐵銅礦床的成礦中心部位之一。

④在因民組三段, 淺紫紅色–灰綠色條帶狀含角礫凝灰質(zhì)砂板巖中, 凝灰質(zhì)薄層理發(fā)生綠簾石–綠泥石化, 同生角礫巖相(圖2f)相帶發(fā)育, 以含同生角礫砂泥質(zhì)灰?guī)r(圖2g)和同生構(gòu)造巖塊(含赤鐵礦大理巖巖塊, 圖2g中淺紫紅色角礫)為特征, 揭示了水下地震巖席發(fā)育規(guī)模較大, 其中火山熱水噴口相為含細(xì)網(wǎng)脈狀黃銅礦角礫狀硅化大理巖(圖 2h), 推測(cè)為本區(qū)東川型銅礦床形成時(shí)的因民期火山噴流通道口之一。

總之, 該次火山侵入體為復(fù)式巖體, 發(fā)現(xiàn)了含礦黑云母熱液角礫巖相、含斑銅礦磁鐵礦相、含磁鐵礦礦漿集塊巖和含銅角礫狀硅化大理巖等組成的三類巖漿熱液成礦中心, 揭示該大型巖株對(duì)于形成IOCG型礦床、稀礦山型(火山噴流沉積型)鐵銅礦床和東川型銅礦床十分有利。當(dāng)稀礦山型鐵銅礦體上下盤圍巖為紫紅色粗面凝灰?guī)r時(shí), 稀土元素明顯富集, ∑REE為(1000～3000)×106-, 伴生Au(≥0.2 g/t)和Ag(1～20 g/t), 具有IOCG礦床特征。

(4) 環(huán)狀–半環(huán)狀巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與格林威爾期堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入體。

圖2 東川因民鐵銅礦區(qū)鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖類和角礫巖類照片F(xiàn)ig.2 Photos of Fe-rich gabbros and breccias in the Yinmin Fe-Cu deposit in the Dongchuan area

①以東川白錫臘深部堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入體為代表, 總體上呈切層分布, 穿切了新太古界–古元古界小溜口巖組、古元古界、中元古界(因民組、落雪組、黑山組和青龍山組), 堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖體侵入構(gòu)造與巖漿熱液角礫巖系統(tǒng), 由堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入體中心相→堿性熱流體角礫巖相→坍塌角礫巖相±坍塌構(gòu)造巖塊相→侵入角礫巖相帶→蝕變隱爆角礫巖相帶→隱爆角礫巖相帶→液壓致裂角礫巖相帶等組成,形成了因民組三段中的IOCG礦床。堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖類侵入最高層位為中元古界青龍山組, 并被新元古界大營(yíng)盤組覆蓋, 形成年齡為 1042～1067 Ma (鋯石SHRIMP U-Pb年齡, 方維萱等, 2013), 屬東川地區(qū)第四期堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖類侵入體, 形成于格林威爾造山期(小黑箐運(yùn)動(dòng), 1000 Ma), 在濫泥坪-湯丹復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜軸部的濫泥坪–白錫臘–中老龍礦段、落因復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜軸部的人占石–因民–小溜口–落雪礦段分布廣泛。

②在該類侵入巖體與侵入角礫巖分布的最低層位上, 侵入小溜口巖組(Ar3-Pt1)中形成了傾向東和西的正斷層組, 在復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜核部發(fā)生了底拱疊加褶皺作用, 如JS中段, 可見(jiàn)對(duì)稱的構(gòu)造巖相學(xué)和侵入構(gòu)造組合分帶, 中心相粗粒堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖→過(guò)渡相中粗粒輝長(zhǎng)玢巖+輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖→邊緣相黑云母化鈉化輝綠巖+鈉化蝕變巖→鈉化巖漿熱液角礫巖相帶→隱爆角礫巖相帶±鈉質(zhì)巖漿熱液角礫巖相→鐵白云石鈉化硅化熱液角礫巖相帶(小溜口巖組, 發(fā)育韌性流變褶皺+碎裂巖化相)。

③在落雪銅礦床2922中段等小溜口巖組中, 形成了輝綠輝長(zhǎng)巖→侵入角礫巖→含礦隱爆角礫巖相帶→液壓致裂角礫巖相帶→斷層角礫巖相帶, 正斷層組中間部位因輝綠輝長(zhǎng)巖–輝長(zhǎng)巖上侵形成了侵入角礫巖帶和小溜口巖組斷塊式上升, 構(gòu)造組合為地壘構(gòu)造+侵入構(gòu)造+角礫巖雜巖體。

④火麻箐和人占石銅礦床分別位于人占石背斜的東翼和西翼東川群青龍山組中, 似層狀銅礦體受青龍山組層間滑脫斷裂帶形成的層間裂隙帶控制,產(chǎn)于白云巖–硅質(zhì)白云巖層中。在人占石以堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖為中心相, 向外形成了堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖→黑云母鈉長(zhǎng)石蝕變巖相帶→侵入角礫巖相帶→隱爆角礫巖相帶→坍塌角礫巖相帶±液壓致裂角礫巖相帶,它們共同組成了巖漿隱爆角礫巖筒。巖漿隱爆角礫巖筒產(chǎn)于青龍山組中, 平面形態(tài)呈橢圓形, 南北向長(zhǎng)480 m, 東西向?qū)?00～230 m, 垂向延深>500 m, 向北側(cè)伏。黑云母鈉長(zhǎng)石蝕變巖相帶主要位于堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖邊部, 在輝長(zhǎng)巖類尖滅部位相變?yōu)楹谠颇糕c長(zhǎng)石熱液角礫巖相, 推測(cè)原巖為堿性鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖類。侵入角礫巖類(相帶)中含有渾圓狀因民組角礫和近源棱角狀的青龍山組硅質(zhì)白云巖角礫, 膠結(jié)物主要為熱液成因的硅質(zhì)、漿屑和巖屑等。侵入角礫巖中具有明顯的塑性流動(dòng)特征, 并呈脈狀侵入到其他相帶中。隱爆角礫巖類(相帶)的角礫主要為青龍山組硅質(zhì)白云巖, 角礫大小混雜, 棱角明顯, 膠結(jié)物主要為熱液蝕變礦物(石英、鈉長(zhǎng)石、綠泥石、鐵白云石等)、凝灰質(zhì)和漿屑等,在凝灰質(zhì)和漿屑與角礫之間, 多具有熱反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)和蝕變暈圈。坍塌角礫巖類位于隱爆角礫巖相帶上方,主要由大小相差懸殊的構(gòu)造巖塊組成。

(5) 環(huán)錐狀火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與次火山巖侵入體。

在時(shí)間序列上, 按照是否能夠建立填圖單元,可劃分為6個(gè)期次。

①第一期形成于中元古代因民期和落雪期, 因民期早階段主要集中在落因復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜軸部地表和深部井巷工程中, 侵入角礫巖主要分布在輝綠巖–輝綠輝長(zhǎng)巖–輝長(zhǎng)巖侵入體兩側(cè)和頂部, 一類是復(fù)成分侵入角礫巖, 角礫多呈棱角狀–次棱角狀, 以小溜口巖組巖石為主, 主要有板巖類、火山巖類、糜棱巖類、石英巖和蝕變巖類, 在因民鐵銅礦區(qū)深部2472和JS中段井巷工程中多見(jiàn)這種侵入角礫巖。在侵入角礫巖和輝長(zhǎng)輝綠巖–輝長(zhǎng)巖中, 熱液蝕變作用顯著, 沿裂隙帶廣泛發(fā)育硅化細(xì)脈、方解石硅化細(xì)脈和綠泥石細(xì)脈, 這些細(xì)脈帶型蝕變巖顯示具有深部巖漿房中成礦物質(zhì)供給系統(tǒng)的特征。另一類是侵入角礫巖–火山角礫巖組合, 如因民磨子山銅礦段地表等地區(qū), 因民組中輝長(zhǎng)巖和侵入角礫巖的巖相學(xué)分帶為火山角礫巖帶→侵入角礫巖→堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖,揭示在磨子山–彎刀山分布有因民期火山噴發(fā)中心。

②第二期為落雪期輝綠巖–堿性基性熔巖–火山角礫巖, 上侵到落雪組下部輝綠巖–輝長(zhǎng)輝綠巖兩側(cè),因民組一段復(fù)成分火山角礫巖以二次破碎和巖漿熔結(jié)為特征。落雪期鈉質(zhì)火山熱水角礫巖(鈉長(zhǎng)石角礫狀巖)主要分布在落雪組一段, 以似碧玉狀鈉質(zhì)硅質(zhì)巖–硅質(zhì)鈉質(zhì)巖、粗面質(zhì)凝灰?guī)r和硅質(zhì)巖等為主。

③第三期形成于中元古代黑山期(Pt2Dh), 以堿性基性熔巖–火山集塊巖–火山角礫巖–凝灰?guī)r等巖石組合為特征, 具有典型層狀火山巖相體特征。

④第四期形成于中元古代末期的小黑箐運(yùn)動(dòng)期。

⑤第五期以大營(yíng)盤期(Pt3y)似層狀–層狀堿性鐵質(zhì)基性熔巖–火山角礫巖相體+切層脈狀堿性鐵質(zhì)輝綠巖脈群為特征。

⑥第六期輝長(zhǎng)巖–輝長(zhǎng)輝綠巖+隱爆角礫巖相形成于晉寧–澄江期, 多沿?cái)嗔褞秩胗诖鬆I(yíng)盤組, 形成隱蔽角礫巖帶。

(6) 帶狀–不規(guī)則狀熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與多期次構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖帶。

以多期多階段輝長(zhǎng)巖–輝綠巖–鈉長(zhǎng)石巖侵位和巖漿熱液角礫巖相帶為特征, 屬多期次巖漿侵入–火山隱爆–構(gòu)造作用的多期次疊加成巖成礦作用形成。上侵最高層位為新元古界大營(yíng)盤組等不同層位,因形成時(shí)代不同穿切層位不同, 也可多期次(時(shí)間域)在空間上同位疊加(空間域上同位疊加), 形成了異時(shí)同位疊加巖相體等組成的構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖體。

①老杉木箐構(gòu)造巖塊及周邊的輝綠輝長(zhǎng)巖–隱爆角礫巖相帶具有巖漿熱流體垂向驅(qū)動(dòng)形成的刺穿構(gòu)造巖片。

②構(gòu)造–巖漿–角礫雜巖系統(tǒng)沿因民–落雪–石將軍和濫泥坪–湯丹兩個(gè)復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜軸部附近, 侵入角礫巖多期疊加在相同或相近空間中, 形成了異時(shí)異相同位疊加或異時(shí)同相疊加的多期疊加角礫巖相, 它們組成了角礫巖雜巖體。

③角礫巖成因類型有多期巖漿侵入角礫巖、火山角礫巖、隱爆角礫巖、震碎角礫巖、熱液角礫巖、坍塌角礫巖、坍塌構(gòu)造巖塊、構(gòu)造角礫巖等, 實(shí)際上是一系列構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖體組成的構(gòu)造–巖漿–角礫巖雜巖帶。

④在該系統(tǒng)中, 坍塌角礫巖相、坍塌構(gòu)造巖塊和陷落火山角礫巖筒發(fā)育, 可含有因民組、落雪組、黑山組和青龍山組等不同層位的角礫和構(gòu)造巖塊,局部相變極強(qiáng)烈, 角礫成分混雜。在井巷工程巖相學(xué)填圖基礎(chǔ)上, 對(duì)不同地段采用構(gòu)造巖相學(xué)–構(gòu)造變形篩分進(jìn)行解剖性研究, 仍然可以尋找和發(fā)現(xiàn)成礦控制規(guī)律, 為找礦預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

(7) 帶狀糜棱巖化相的構(gòu)造流體角礫巖相系與逆沖推覆型剪切帶。

發(fā)育在古元古界湯丹巖群灑海溝巖組、望廠巖組、菜園灣巖組、平頂山巖組和新太古界–古元古界小溜口巖組中。

①在碳酸鹽質(zhì)糜棱巖–糜棱巖化相碳酸鹽質(zhì)角礫巖中, 發(fā)育強(qiáng)烈韌性剪切流變和流變褶皺等, 中深構(gòu)造變形層次下形成的構(gòu)造變形型相(糜棱巖化帶–糜棱巖相等韌性流變構(gòu)造型相和韌性構(gòu)造變形域等)。

②小溜口巖組發(fā)育順層的糜棱巖化帶, 形成了含銅鈉長(zhǎng)石硅化熱液角礫巖和含銅鐵白云石硅化熱液角礫巖, 屬構(gòu)造–熱流體角礫巖相。

③黑山組中桃園型銅礦床與糜棱巖化相有密切關(guān)系, 在強(qiáng)構(gòu)造變形部位, 形成了脈狀–網(wǎng)脈狀和角礫狀銅礦石。該相系主要功能在于識(shí)別韌性剪切帶,尋找和預(yù)測(cè)含銅韌性剪切帶型銅礦體。

④在格林威爾期堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入構(gòu)造中,發(fā)育同巖漿侵入期脆韌性剪切帶, 并發(fā)育糜棱巖化熱液角礫巖相系, 屬于與 IOCG型礦床關(guān)系十分密切的礦田構(gòu)造樣式。

盆地流體角礫巖系統(tǒng)、構(gòu)造-熱流體角礫巖系統(tǒng)和巖溶–熱流體疊加角礫巖系統(tǒng)多分布在上述 7種角礫巖相系外圍, 并在特定空間范圍內(nèi)形成構(gòu)造巖相學(xué)分帶, 形成相系分異結(jié)構(gòu)或獨(dú)立發(fā)育。這三類相系作為獨(dú)立填圖單元, 對(duì)于上述 7種熱液角礫巖相系具有預(yù)測(cè)功能。

3.3.3 構(gòu)造巖相學(xué)填圖方法與應(yīng)用效果

貴州晴隆大廠地區(qū)為典型的銻–螢石–黃鐵礦–金礦–鈦礦–煤炭等多礦種共伴生礦田, 尚有硅石和貴翠等非金屬礦產(chǎn)。面臨復(fù)雜緩傾斜多礦種同體或異體共伴生富集成礦等技術(shù)難題, 將“大廠層”作為構(gòu)造巖相學(xué)獨(dú)立填圖單元, “大廠層”厚度一般3～50 m。其上覆中二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組, 下伏中二疊統(tǒng)茅口組碳酸鹽巖, 按照 1∶10000填圖, 圈定了“大廠層”地表分布范圍, 也就直接圈定了找礦靶區(qū)。在茅口組頂部與峨眉山玄武巖組之間, 發(fā)育近水平似層狀熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 在貴州晴隆大廠礦田分布面積達(dá)400 km2。在滇黔桂分布面積達(dá)3000 km2(即東吳運(yùn)動(dòng)形成的不整合構(gòu)造面), 屬十分特殊的礦田構(gòu)造類型, 由不同類型角礫巖相共同組成了該礦田構(gòu)造系統(tǒng), 其構(gòu)造巖相學(xué)相體也復(fù)雜多變。需采用1∶200～1∶1000的專題填圖, 可有效研究多礦種共伴生富集的成礦規(guī)律(圖3), 從上到下一維垂向相序結(jié)構(gòu)與礦種類型關(guān)系如下。

⑧ 上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M泥炭沼澤相+凝灰質(zhì)潮坪相,由一套砂巖、黏土巖夾灰?guī)r、泥灰?guī)r和煤層組成, 厚197～277 m, 是本區(qū)煤礦和金礦的主要含礦層位。

⑦ 中二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組火山溢流相厚層塊狀鐵質(zhì)玄武巖和玄武質(zhì)凝灰?guī)r, 局部發(fā)育氣孔杏仁狀構(gòu)造和柱狀節(jié)理, 厚度一般45～80 m。

⑥ 中二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組底部為鐵綠泥石化蝕變玄武巖相, 厚度0～3 m。由上到下巖性層序?yàn)殍F綠泥石化蝕變玄武巖→鐵綠泥石化蝕變巖→黃鐵礦鐵綠泥石化蝕變巖, 顯示最底部黃鐵礦化明顯增強(qiáng)。原巖相為火山溢流相鐵質(zhì)玄武巖和火山噴發(fā)沉積相玄武質(zhì)凝灰?guī)r。

圖3 貴州晴隆三望坪銻礦段似層狀熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)圖Fig.3 Tectonics system of the layer-like hydrothermal breccias in the Sanwangping Sb mine in Qinglong, Guizhou province

⑤ “大廠層”三段主要為黃鐵礦硅化黏土化蝕變相–硅化黏土化蝕變巖相–黏土化蝕變巖相, 厚度0～5 m。原巖為堿性凝灰?guī)r相, 原巖相恢復(fù)為火山沉積巖相(火山空落沉積相)。推測(cè)在火山熱水沉積盆地中, 經(jīng)過(guò)大規(guī)模的火山熱水同生蝕變交代作用, 形成了該蝕變巖相組合, 它們是銻和螢石礦的次要成礦–儲(chǔ)礦巖相層, 但屬鈦礦(銳鈦礦等)和硫鐵礦的主要成礦–儲(chǔ)礦巖相層?，F(xiàn)今相體結(jié)構(gòu)為火山熱水同生蝕變巖相+盆地流體疊加相+層間斷層角礫巖相, 具有同位異時(shí)疊加巖相學(xué)結(jié)構(gòu)。共伴生礦種為鈦礦–銻礦–硫鐵礦–高嶺石礦。

④ “大廠層”二段為硫化物–氟化物–硅化熱液角礫巖相系, 厚度0～40 m。推測(cè)在火山熱水沉積盆地中, 火山熱水同生蝕變作用和后期盆地流體, 與層間斷層、小型構(gòu)造(層間破碎帶、節(jié)理和裂隙等)和古巖溶地貌等多重耦合, 大規(guī)模水–巖交代作用形成的似層狀構(gòu)造–巖相學(xué)相帶?；鹕綗崴堑[巖相、層間斷層和盆地流體等多重耦合作用是該構(gòu)造巖相帶的主控因素。它們是晴隆銻礦田中, 銻礦、硫鐵礦和螢石礦的成礦–儲(chǔ)礦巖相層, 該相系由硫化物–氟化物–硅化熱液角礫巖相、盆地流體疊加相、層間斷層角礫巖相和欠壓實(shí)流體型液壓致裂角礫巖相等多種相體組成, 具有同位異時(shí)異相疊加的相體結(jié)構(gòu), 相變規(guī)律是銻礦、硫鐵礦和螢石等共生分異規(guī)律的主控因素, 形成銻礦和螢石的獨(dú)立礦體、同體或異體共伴生礦體, 主礦種為銻礦和螢石礦, 伴生硫鐵礦、觀賞石和貴翠等非金屬礦產(chǎn)。在滇黔桂地區(qū)的茅口組頂部不整合面上, “大廠層”也是金礦富集層位, 當(dāng)層間斷層和切層斷裂發(fā)育時(shí), 形成了滇黔桂地區(qū)卡林型金礦床的定位構(gòu)造巖相帶。

③ “大廠層”一段為火山熱水同生蝕變角礫巖相+黏土化蝕變角礫巖相+硅化角礫巖相, 厚約 8 m。巖性為灰白色強(qiáng)硅化火山角礫凝灰?guī)r、硅化灰?guī)r、硅化角礫巖化灰?guī)r、凝灰質(zhì)火山角礫巖和玄武質(zhì)礫巖, 原巖相恢復(fù)為火山爆發(fā)沉積相+水下水道礫巖相等, 硅化蝕變相主要為火山熱水同生蝕變相, 盆地流體角礫巖化蝕變相為方解石化蝕變相、螢石蝕變相和重晶石化蝕變相, 具有(CaF2+BaSO2)-CaCO3型強(qiáng)酸性–弱堿性地球化學(xué)相界面。為銻礦和螢石礦的次要成礦–儲(chǔ)礦巖相層, 共伴生礦種為金礦+硅石+高嶺石礦+觀賞石。

② 中二疊統(tǒng)茅口組頂部發(fā)育殘積相黏土巖+古風(fēng)化殼+古巖溶洞穴沉積相, 發(fā)育古喀斯特構(gòu)造系統(tǒng), 并控制了“大廠層”一段與茅口組頂部各類相體的穿插關(guān)系和空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)。

① 中二疊統(tǒng)茅口組局限碳酸鹽巖臺(tái)地相厚層塊狀結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和白云巖等。

從垂向相序結(jié)構(gòu)看, 本區(qū)為典型似層狀構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 由中二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組底部、“大廠層”一段、二段和三段、茅口組頂部殘積相黏土巖+古風(fēng)化殼+古巖溶洞穴沉積相等組成, 以茅口組頂部和峨眉山玄武巖底部之間發(fā)育的區(qū)域性不整合面及產(chǎn)于其中的大廠層為主要構(gòu)造巖相學(xué)組成。這種似層狀構(gòu)造系統(tǒng)的底部相體形態(tài), 受茅口組頂部不整合面形態(tài)控制明顯, 而頂部相體形態(tài)則受峨眉山玄武巖組底部鐵綠泥石化蝕變玄武巖相(鐵綠泥石化蝕變玄武巖→鐵綠泥石化蝕變巖→黃鐵礦鐵綠泥石化蝕變巖)控制, 主要與構(gòu)造熱液活動(dòng)規(guī)模密切有關(guān), 形成年齡為253.7±5.3 Ma～251±2 Ma (LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb法, 本文), 揭示在晚二疊世長(zhǎng)興階發(fā)生了較大規(guī)模的層間流體蝕變交代作用,伴隨該期鐵綠泥石化蝕變玄武巖相形成, 大量成巖成礦物質(zhì)被活化, 形成了似層狀硫鐵礦體。彭建堂等(2003)認(rèn)為螢石主成礦期年齡為148±8 Ma、142± 16 Ma, 與王登紅等(2012)獲得本銻礦中方解石(Sm-Nd等時(shí)線年齡為148±13 Ma)和螢石(Sm-Nd等時(shí)線年齡為142.3±7.9 Ma)相吻合, 揭示銻和螢石礦床的成礦時(shí)代為晚侏羅世。本區(qū)螢石蝕變相屬低溫地球化學(xué)相, 螢石–輝銻礦型礦石中螢石包裹體均一溫度為155～157 ℃, 輝銻礦–石英型礦石中石英包裹體溫度為130～195 ℃, 主成礦溫度為150～160 ℃(蔡華君等, 1997)。銻礦、螢石礦、硅石、硫鐵礦和貴翠等異時(shí)同位疊加成巖成礦作用, 受似層狀構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)控制。

4 巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)與IOCG礦床

4.1 多期次巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)

智利曼托斯布蘭科斯銅銀礦床累計(jì)探明礦石資源量5.0億噸, 含銅1.0%, 銅金屬儲(chǔ)量500萬(wàn)噸(Oliveros, 2005; Ramírez et al., 2006; Luis et al., 2008)。該IOCG礦床為典型的多期次巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)(圖4)。早期(155 Ma)成巖成礦作用, 與酸性巖漿熱液角礫巖有關(guān)的絹英巖化密切有關(guān)。晚期(141～142 Ma)成巖成礦作用為鉀鈉硅酸鹽蝕變巖, 受同期閃長(zhǎng)巖–花崗閃長(zhǎng)巖巖株和閃長(zhǎng)巖巖脈控制明顯。銅主成礦期明顯受晚期巖漿熱液角礫巖體控制, 以巖漿熱液角礫巖體為中心, 形成了垂向與水平蝕變礦化分帶。浸染狀和網(wǎng)脈狀銅硫化物富集與鈉硅酸鹽化蝕變密切有關(guān)。高品位輝銅礦帶為成礦中心, 位于巖漿熱液角礫巖體中心部位, 指示了高銅低硫地球化學(xué)環(huán)境。②黃銅礦–輝銅礦和黃銅礦–斑銅礦帶圍繞成礦中心分布, 其下部和邊部為黃鐵礦–黃銅礦帶,指示了高銅高硫還原地球化學(xué)環(huán)境。③在黃鐵礦–黃銅礦帶下為無(wú)銅礦化黃鐵礦蝕變體, 指示了高硫強(qiáng)還原地球化學(xué)環(huán)境。④銀主要富集在高銅低硫地球化學(xué)環(huán)境中, 銀賦存狀態(tài)以富銀輝銅礦為主, 其次賦存在輝銅礦和斑銅礦中。

該礦區(qū)地層為中上侏羅統(tǒng)拉內(nèi)格拉組火山巖,巖性為雙峰式安山巖–流紋巖組合, 為伸展島弧構(gòu)造環(huán)境中形成的火山巖組合。該礦床受三組斷層控制明顯, 顯示與區(qū)域構(gòu)造動(dòng)力學(xué)具有協(xié)調(diào)關(guān)系, ①NE向和 NW 向陡立斷層具有明顯的左旋和右旋運(yùn)動(dòng)特征。②SN向正斷層傾向西, 傾角為50°～80°。③SN向正斷層傾向東, 傾角為50°～80°。這種構(gòu)造樣式組合與阿卡塔瑪斷裂系統(tǒng)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)相同, 揭示了它們屬于次級(jí)分枝斷裂系統(tǒng)。

巖石學(xué)單元時(shí)空格架特征: ①閃長(zhǎng)巖–花崗閃長(zhǎng)巖巖株侵入到流紋巖巖穹的穹頂, 形成了巖漿熱液角礫巖相帶。②晚期閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖巖株上升侵入到巖漿熱液角礫巖中, 這些巖石單元都有不同程度的礦化。③晚期貧礦化的鐵鎂質(zhì)基性巖脈橫切了早期形成的巖石單元。

圖4 智利曼托斯布蘭科斯銅銀礦床含礦熱液角礫巖體剖面圖(據(jù)Ramírez et al., 2006)Fig.4 Ore-bearing hydrothermal breccia in the Mantos Blancos IOCG deposit, Chile

主要包含五個(gè)構(gòu)造巖相學(xué)單元(圖4): 流紋斑巖穹頂相、流紋質(zhì)巖漿熱液角礫巖相帶、閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖巖株(巖床)相帶、閃長(zhǎng)–花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿熱液角礫巖相帶和基性巖脈群相帶。

①流紋斑巖穹頂相。代表了酸性次火山巖侵出相, 分布于該礦床中部。近水平和垂直方向流體具典型層狀結(jié)構(gòu), 厚度1～4 cm, 主要由酸性凝灰?guī)r(火山噴發(fā)相)和安山巖熔巖流(火山溢流相)組成, 流紋斑巖構(gòu)成了流紋巖穹頂相, 其中發(fā)育碎裂溶蝕狀石英與強(qiáng)蝕變長(zhǎng)石斑晶。閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖床為侵入巖相體。

②流紋質(zhì)巖漿熱液角礫巖相帶。由垂直單循環(huán)基質(zhì)模式的流紋質(zhì)巖漿和熱液角礫巖筒構(gòu)造組成,該相帶侵入到長(zhǎng)英質(zhì)巖穹的穹頂。 由不規(guī)則巖體組成, 垂直范圍約 100～250 m, 橫截面形態(tài)為半橢圓形–圓形, 其直徑為50～100 m。在強(qiáng)烈動(dòng)力變質(zhì)作用的流紋巖碎屑中, 分布有浸染狀硫化物。蝕變巖石碎塊的形狀為不規(guī)則狀, 分選差, 角礫大小不等,礫徑在 1厘米至幾米。流紋質(zhì)巖漿與巖漿熱液角礫巖相體指示了晚期成礦中心位置。晚期閃長(zhǎng)質(zhì)–花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿熱液角礫巖侵入到該成礦中心部位, 指示了疊加成礦中心位置。

③閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖巖株(床)為次火山侵入相帶。斑狀閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖以巖株和巖床形態(tài)侵入到流紋巖穹頂。緩傾巖床至少存在五種巖石類型, 其厚度在10～50 m不等。這些巖株與巖床的形態(tài)特征, 揭示了巖漿侵入構(gòu)造系統(tǒng)和巖漿運(yùn)移通道(圖 4)。在花崗閃長(zhǎng)斑巖中, 斑晶(10%～30%)為角閃石、斜長(zhǎng)石、石英和黑云母; 基質(zhì)為石英、長(zhǎng)石、黑云母和赤鐵礦微晶。閃長(zhǎng)巖中斑晶(5%～10%)為輝石和角閃石; 基質(zhì)為細(xì)粒輝石、斜長(zhǎng)石和磁鐵礦。閃長(zhǎng)巖中發(fā)育毫米級(jí)杏仁氣孔狀構(gòu)造, 并填充有石英和石英–硫化物。次火山侵入相帶的邊緣相, 發(fā)育隱晶質(zhì)斑狀結(jié)構(gòu)?；◢忛W長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖普遍相互交切, 在花崗閃長(zhǎng)巖中含閃長(zhǎng)巖包體, 二者界線為火焰狀; 閃長(zhǎng)巖中含花崗閃長(zhǎng)巖包體, 二者界線具尖銳邊緣或邊緣角礫巖化, 顯示兩類巖漿熔體混合形成的巖漿角礫巖特征(混合巖漿角礫巖相)。晚期花崗閃長(zhǎng)巖(142.18±1.01 Ma)和閃長(zhǎng)巖(141.36±0.52 Ma,角閃石40Ar/39Ar)(Oliveros, 2005)屬兩類同期巖漿混合作用形成的混合巖漿角礫巖相, 這是該礦床巖漿熱液疊加成巖成礦中心, 也是本礦床的典型構(gòu)造巖相學(xué)勘查標(biāo)志。

④閃長(zhǎng)–花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿熱液角礫巖相帶: 位于閃長(zhǎng)巖與花崗閃長(zhǎng)巖巖株頂部, 與 SN向斷層有關(guān)的兩個(gè)復(fù)成分巖漿熱液角礫巖巖筒賦存于流紋質(zhì)穹頂中(圖 4), 系巖漿熱液系統(tǒng)受構(gòu)造釋壓, 在巖漿系統(tǒng)頂部形成的坍塌角礫巖相帶。中央熱液角礫巖體規(guī)模最大, 閃長(zhǎng)巖–花崗閃長(zhǎng)巖巖床穿切了該熱液角礫巖體。近垂直熱液角礫巖體(筒)垂深可達(dá)700 m,平面上直徑為 100～500 m。在巖漿熱液角礫巖相帶中, 基質(zhì)和熱液膠結(jié)物為熱液成因的礦石和脈石礦物組成, 角礫為棱角狀和次圓形的流紋巖、花崗閃長(zhǎng)巖及斑狀閃長(zhǎng)巖, 巖漿巖角礫的礫徑為1 cm～15 m。在熱液角礫巖體深部, 受巖漿熱液控制明顯增強(qiáng),含礦閃長(zhǎng)巖基質(zhì)中發(fā)育蝕變花崗閃長(zhǎng)巖角礫、熱液蝕變暈圈和烘烤反應(yīng)邊構(gòu)造, 復(fù)成分巖漿熱液角礫巖相屬同時(shí)不等化學(xué)位的地球化學(xué)巖相學(xué)類型。

⑤基性巖脈群相帶: 該帶形成時(shí)間為 142.69± 2.08 Ma (角閃石40Ar/39Ar)(Oliveros, 2005), 走向主要為NNE, 次為SN和NNW向, 寬1～12 m?；詭r脈具有斑狀結(jié)構(gòu), 斑晶(10%～25%)由蝕變斜長(zhǎng)石、角閃石和微晶輝石組成, 基質(zhì)由細(xì)粒長(zhǎng)石、角閃石、微晶黑云母和磁鐵礦組成。這種近直立基性巖脈群相帶, 受巖漿系統(tǒng)中大型冷凝節(jié)理構(gòu)造系統(tǒng)控制,與巖漿侵入構(gòu)造系統(tǒng)晚期熱衰竭過(guò)程密切有關(guān)。

本礦區(qū)具有兩期熱液成巖成礦作用, 早期熱液成巖成礦系統(tǒng)發(fā)育在流紋巖巖穹的穹頂相中, 由流紋質(zhì)巖漿熱液角礫巖化作用形成。晚期熱液疊加成巖成礦系統(tǒng)為主成礦期, 集中在閃長(zhǎng)質(zhì)–花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿熱液角礫巖巖體、閃長(zhǎng)巖巖床及流紋巖穹頂相中, 與閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖巖株侵入密切有關(guān)。

早期熱液蝕變–礦化系統(tǒng)形成范圍, 明顯比晚期疊加礦化–蝕變范圍大, 礦物組合為黃銅礦–斑銅礦–黃鐵礦–石英–絹云母。主要富集規(guī)律為: ①銅硫化物以浸染狀產(chǎn)于不規(guī)則和近直立流紋質(zhì)巖漿熱液角礫巖巖體中。②細(xì)脈礦化與蝕變呈面狀分布。③銅硫化物呈浸染狀產(chǎn)于流紋質(zhì)穹頂相與熱液角礫巖相中。④以單晶體形式產(chǎn)于流紋巖巖穹的石英斑晶中或環(huán)繞產(chǎn)出于其邊部。在流紋質(zhì)巖漿熱液角礫巖中,硫化物以黃銅礦和斑銅礦為主。沿裂隙充填的細(xì)脈硫化物常伴有弱絹云母化–硅化, 成礦年齡為 155.11± 0.786 Ma(絹云母40Ar/39Ar, Oliveros, 2005)。

晚期熱液疊加成礦主要集中在閃長(zhǎng)質(zhì)–花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿熱液角礫巖相帶, 屬花崗閃長(zhǎng)巖–閃長(zhǎng)巖巖株(床)同期形成的巖漿熱液角礫巖相。該相帶的規(guī)模為東西向長(zhǎng)3000 m, 寬1000 m, 垂直延深600 m,成礦中心位于720～450 m(圖4)。①銅富集成礦集中在巖漿熱液角礫巖筒內(nèi)和周緣, 高品位銅體位于該巖筒中, 向巖筒邊部銅品位逐步降低, 揭示巖漿熱液角礫巖筒為礦液運(yùn)移主要構(gòu)造通道。②早階段鉀化–青磐巖化蝕變巖集中在閃長(zhǎng)質(zhì)–花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿熱液角礫巖中; 晚階段鈉化蝕變巖發(fā)育在閃長(zhǎng)巖巖床中, 鈉長(zhǎng)石呈浸染狀和杏仁氣孔狀。③鉀硅酸鹽蝕變相由鉀長(zhǎng)石和黑云母組成, 伴有石英、電氣石和綠泥石, 形成了磁鐵礦、黃銅礦和輝銅礦, 少量黃鐵礦。④銅銀礦體呈不規(guī)則似毯狀, 單礦體厚 100～ 200 m。

4.2 巖漿熱液角礫巖–脆韌性剪切帶耦合的構(gòu)造系統(tǒng)

智利曼托貝爾德金銅礦床位于智利科皮亞波市北100 km, 探明銅氧化礦礦石量1.8億噸, 平均品位Cu 0.5%, 可采銅金屬儲(chǔ)量約 90萬(wàn)噸; 下伏銅硫化礦礦石量4.0億噸, 平均品位Cu 0.52%, 可采銅金屬儲(chǔ)量約280萬(wàn)噸。該IOCG礦床屬典型的巖漿熱液角礫巖與脆韌性剪切帶耦合的構(gòu)造系統(tǒng), Manto Verde, Manto Ruso, Manto Monstruo和Monte Cristo四個(gè)礦區(qū), 均受巖漿熱液角礫巖體(筒)和阿塔卡瑪斷裂構(gòu)造系統(tǒng)復(fù)合控制。Los Pozos區(qū)屬于南北向阿塔卡瑪斷裂帶兩個(gè)分支斷層間的構(gòu)造巖片。該IOCG礦床與巖漿熱液角礫巖筒構(gòu)造系統(tǒng)有密切關(guān)系(Vila et al., 1996; Benavides et al., 2007)。

該礦區(qū)地層為侏羅系拉內(nèi)格拉組(La Negra)和下白堊統(tǒng)坂杜日阿斯(Bandurrias)組, 巖性為安山質(zhì)熔巖和安山質(zhì)火山角礫巖類。在阿塔卡瑪走滑斷裂系統(tǒng)(AFZ)形成期間, 伴隨同構(gòu)造期巖漿侵入活動(dòng)。在曼托貝爾德礦床北部斷裂帶中, 發(fā)育同巖漿侵入期的糜棱巖化相帶。曼托貝爾德斷裂帶(MVF)長(zhǎng)12 km,走向NNW, 傾向東, 傾角40°～50°, 沿曼托貝爾德斷裂帶(MVF)銅富集成礦。早白堊世花崗巖呈巖基侵入于碎裂狀安山質(zhì)火山巖中。在礦區(qū)西部Las Tazas雜巖體由花崗閃長(zhǎng)巖–二長(zhǎng)巖組成(130～128 Ma); 礦區(qū)東部 Sierra Diecioico雜巖體由閃長(zhǎng)巖–二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖–花崗閃長(zhǎng)巖–英云閃長(zhǎng)巖組成(126～120 Ma)。

在 AFZ中脆–韌性斷裂帶為儲(chǔ)礦構(gòu)造。在侏羅紀(jì)–早白堊世, AFZ具有伸展動(dòng)力學(xué)特征, 局部為左旋斜沖走滑構(gòu)造。該區(qū)三個(gè)含礦巖體與曼托貝爾德斷裂帶(MVF)相互平行, 在 AFZ兩個(gè)主斷裂之間, MVF屬協(xié)調(diào)斷層。金銅礦體主要受三類不同產(chǎn)狀的熱液角礫巖體構(gòu)造控制(圖5), ①似層狀礦體受順層板狀含礦熱液角礫巖帶控制, 如在 Mantoverde, 礦體產(chǎn)于順層板狀熱液角礫巖帶中。②近直立含礦熱液角礫巖筒發(fā)育在兩組斷裂交匯部位, 如在 Manto Ruso 和 Manto Monstruo, 礦體產(chǎn)于近直立的熱液角礫巖筒內(nèi)。③網(wǎng)脈狀礦體受斷裂帶的次級(jí)平行和分枝斷裂組控制, 在Monte Cristo礦體為網(wǎng)脈狀, 由含銅金鏡鐵礦型礦石組成。④本區(qū)銅金礦體的儲(chǔ)礦構(gòu)造主要為熱液角礫巖筒(帶)。曼陀–阿塔卡瑪熱液角礫巖體寬 100 m, 膠結(jié)物主要為富含鏡鐵礦的熱液膠結(jié)物。熱液角礫巖體沿 MVF斷裂帶走向分布,熱液角礫巖體沿傾向到深部有減薄趨勢(shì)。從斷裂帶向外到安山巖(圍巖)中, 銅礦化和熱液角礫巖化強(qiáng)度均逐漸減弱, 揭示了巖漿熱液角礫巖系統(tǒng)與 AFZ脆韌性剪切帶的耦合特征。曼托貝爾德熱液角礫巖體(MVB)接觸帶寬20 m, 銅硫化物礦體賦存在安山巖和變形的火山碎屑巖中, 深成的銅礦體含銅1.0%以上, 伴生金0.25 g/t。其他銅金礦區(qū)沿AFZ斷裂帶東分支斷層分布, 或產(chǎn)于與MVF交匯部位, 受AFZ脆韌性剪切帶構(gòu)造系統(tǒng)控制明顯。⑤銅硫化物與鐵氧化物密切相關(guān), 在本區(qū)北部MVF中, 銅硫化物與鏡鐵礦共生; 在南部則主要與磁鐵礦伴生。富鏡鐵礦的銅主礦體定位于熱液角礫巖中, 鏡鐵礦和銅硫化物呈熱液膠結(jié)物形式, 膠結(jié)火山巖角礫和碎屑物。熱液角礫巖體周緣發(fā)育網(wǎng)脈狀含銅鏡鐵礦化,向圍巖逐漸減弱變?yōu)闊o(wú)礦帶。含鏡鐵礦的富銅金磁鐵礦礦石呈角礫狀、網(wǎng)脈狀和浸染狀, 產(chǎn)于MVF與次級(jí)斷裂的交匯部位, 受AFZ脆韌性剪切帶構(gòu)造系統(tǒng)控制明顯。⑥次生銅礦物為硅孔雀石、水膽礬、塊銅礬和氯銅礦, 少量孔雀石和赤銅礦, 主要為近地表次生富集作用所形成。

構(gòu)造巖相學(xué)單元對(duì)曼托貝爾德礦床具有顯著的控制作用, 從西向東, 構(gòu)造巖相學(xué)分帶為:

①熱液角礫巖相帶。MVB熱液角礫巖體在礦體下盤寬5～25 m, 屬成礦期后斷裂角礫巖相, 角礫成分為安山巖, 膠結(jié)物為褐鐵礦、含銅黏土、鏡鐵礦細(xì)脈和方解石細(xì)脈; 西側(cè)為蝕變安山巖, 花崗巖脈和閃長(zhǎng)斑巖體寬5～30 m。

②糜棱巖相帶。糜棱巖相帶在曼托貝爾德斷裂帶(MVF)東側(cè)和西側(cè)寬分別為1～8 m和1～2 m。該相帶東側(cè)曼陀–阿塔卡瑪熱液角礫巖帶(MKB)寬 10～ 100 m, 角礫成分為安山巖, 礫徑為1～30 cm。熱液膠結(jié)物主要為鏡鐵礦(體積含量>60%), 次為方解石。在該熱液角礫巖帶內(nèi), 局部可見(jiàn)孤立的糜棱巖相帶。MKB向東為過(guò)渡帶, 網(wǎng)脈狀鏡鐵礦化安山巖寬度100 m。MVB熱液角礫巖在MVF兩側(cè)出露, 角礫成分為次棱角狀花崗巖和黑綠色安山巖, 礫徑為0.5～5.0 cm, 熱液蝕變明顯, 蝕變組合為石英–綠泥石–絹云母±鏡鐵礦化。

圖5 智利曼托貝爾德 IOCG礦化與NW向曼托貝爾德斷裂的空間關(guān)系圖(據(jù)Vila et al., 1996)Fig.5 Relationships between IOCG mineralization and the NW-trending Mantoverde fault

③鉀硅酸鹽化蝕變相。分布在MVB和MKB兩個(gè)熱液角礫巖和斑狀安山巖中, 該相帶呈細(xì)脈狀和斑點(diǎn)狀, 熱液黑云母交代角閃石, 后期黑云母發(fā)生綠泥石化。磁鐵礦常被后期細(xì)粒赤鐵礦交代, 呈現(xiàn)鐵氧化物不平衡狀態(tài)。

④鉀化–綠泥石化蝕變相帶, 受到弱絹云母化蝕變疊加和交代。云英巖中見(jiàn)弱電氣石化, 局部弱–中等強(qiáng)度硅化相呈石英細(xì)脈。與鉀長(zhǎng)石–鏡鐵礦化共生。在MKB熱液角礫巖中鏡鐵礦為主要礦物, 局部產(chǎn)生磁鐵礦、電氣石和石英, 鏡鐵礦–石英–電氣石組合揭示成巖成礦流體屬酸性氧化蝕變地球化學(xué)相。大量豆莢狀和不規(guī)則細(xì)脈狀方解石化在 MVB熱液角礫巖中普遍發(fā)育, 揭示碳酸鹽蝕變相(堿性蝕變地球化學(xué)相)呈彌漫狀堿性流體交代充填。磁鐵礦–赤鐵礦–鏡鐵礦多期交代、酸性–堿性蝕變多期疊加屬多期熱流體疊加巖相(不等時(shí)不等位地球化學(xué)巖相), 是超大型IOCG礦床特征之一。

與成巖成礦有關(guān)的構(gòu)造巖相學(xué)演化序列為(圖5): ①閃長(zhǎng)巖侵位于安山巖中。②花崗巖侵入于碎裂狀安山巖中。③沿著曼托貝爾德斷裂帶(MVF)產(chǎn)生左旋韌性斷裂(圖5a), 同時(shí)發(fā)生Fe-Cu-Au富集成礦(圖 5c)。④后期過(guò)渡帶產(chǎn)生礦化。⑤在東側(cè)深部形成礦化, 沿著MVF形成脆性的傾向滑動(dòng)構(gòu)造。

該礦區(qū)在垂向上具有不同成因的成礦分帶和銅礦物分帶規(guī)律。①在 MKB熱液角礫巖及過(guò)渡帶中富集銅次生礦物。細(xì)粒褐鐵礦、水膽礬、藍(lán)銅礦、孔雀石和氯銅礦發(fā)育; 藍(lán)銅礦、孔雀石和氯銅礦在近地表更加富集, 表明淺部表生成礦作用明顯強(qiáng)烈。②在 MVB熱液角礫巖中次生富集的銅礦物發(fā)育。褐鐵礦、孔雀石、藍(lán)銅礦、水膽礬、氯銅礦和硅錳石組成的氧化帶延深250 m。在次生富集帶內(nèi), 可見(jiàn)少量自然銅、斑銅礦和輝銅礦, 近地表至深 250 m處具有明顯的銅次生富集作用。③深部硫化物帶中發(fā)育深成的銅硫化物。 黃銅礦呈星點(diǎn)狀、微細(xì)脈狀和團(tuán)塊狀; 含黃鐵礦和斑銅礦的鏡鐵礦發(fā)育。④深部銅鐵礦體受曼托貝爾德走滑斷裂控制, 銅鐵富集成礦與深成巖漿熱液有密切關(guān)系。MVB熱液角礫巖(下盤)形成深度大于MKB巖漿角礫巖系統(tǒng)。曼托貝爾德斷裂帶(MVF)西部花崗巖脈, 可能為深部更大規(guī)模的花崗巖侵入體在淺部形成的花崗巖脈。花崗巖侵入體是巖漿熱液流體的主要來(lái)源, 本區(qū)圍巖蝕變和銅鐵富集成礦與花崗巖侵入體密切有關(guān)。(5)由塊狀磁鐵礦–磷灰石±黃鐵礦組成不規(guī)則狀礦體屬IOCG成礦系統(tǒng)最深的根部, 沿 AFZ斷裂帶東側(cè)分枝斷裂帶分布。

5 討論與結(jié)論

(1) 復(fù)式侵入巖體在多期次巖漿侵入、巖漿不混溶結(jié)晶分異、巖漿冷卻、圍巖中先存構(gòu)造多重耦合、同巖漿侵入體的脆韌性剪切帶耦合和侵入巖體在后期構(gòu)造–流體疊加過(guò)程中, 對(duì)于形成與侵入巖體有關(guān)的熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)十分有利。在這些復(fù)雜的多重耦合過(guò)程中, 各類侵入巖體與熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)和金屬礦床的空間拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)主要樣式有:

①在侵入巖體周邊形成環(huán)狀–半環(huán)狀巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 如云南東川濫泥坪–湯丹地區(qū),圍繞格林威爾期堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖侵入體形成了環(huán)狀–半環(huán)狀巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), IOCG礦床主要產(chǎn)于堿性鈦鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖類侵入體內(nèi)部和巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的各構(gòu)造巖相學(xué)分帶之中(方維萱等, 2013; 方維萱, 2014; 杜玉龍等, 2014; 王同榮等, 2014)。

②多期次巖漿侵入的復(fù)式巖體有利于形成巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 如智利曼托斯布蘭科斯銅銀礦床(IOCG)為典型的多期次巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)(Oliveros, 2005)。

③在巖漿熱液角礫巖–脆韌性剪切帶耦合的構(gòu)造系統(tǒng)中, 如智利島弧造山帶中, 阿卡塔瑪斷裂構(gòu)造系統(tǒng)(AFZ)總體走向近南北向, 大致平行于俯沖帶和海溝走向, 早期(侏羅紀(jì)–早白堊世)AFZ以近水平韌性剪切作用為主, 局部為左旋斜沖走滑, 形成了大致順層的剪切面理帶、糜棱巖相和分枝斷裂,為中酸性侵入巖和巖漿熱液角礫巖提供了構(gòu)造擴(kuò)容空間; 中期(早白堊世末-晚白堊世初期)AFZ斜沖走滑作用形成了切層脆韌性剪切帶, 中酸性侵入巖和巖漿熱液角礫巖定位于兩組斷裂的交匯部位, 或次級(jí)分枝斷裂中, 其中AFZ次級(jí)斷裂與巖漿熱液的耦合作用, 為形成熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)提供了良好地質(zhì)條件, 如智利曼托貝爾德金銅礦床四個(gè)礦區(qū)均受巖漿熱液角礫巖體(筒)和阿塔卡瑪斷裂構(gòu)造系統(tǒng)復(fù)合控制, 該 IOCG礦床均產(chǎn)于熱液角礫巖體中, 熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)為主要的控礦–儲(chǔ)礦構(gòu)造。

④疊加構(gòu)造–巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。智利月亮山IOCG礦床為典型的疊加構(gòu)造–巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 早期為安山巖–閃長(zhǎng)巖有關(guān)的含IOCG熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 形成含 IOCG綠泥石陽(yáng)起石熱液角礫巖和赤鐵礦–磁鐵礦熱液角礫巖等組成的熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。晚期為與堿性二長(zhǎng)斑巖有關(guān)的巖漿熱液成因的電氣石赤鐵礦角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 對(duì)早期 IOCG礦床具有疊加成巖成礦作用, 形成了鉀硅酸鹽化蝕變相、黏土化蝕變相和淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床(方維萱和李建旭, 2014)。晚期(晚白堊世末期)AFZ發(fā)生斜沖走滑形成了脆韌性斷裂帶, 為脈帶狀I(lǐng)OCG礦床提供了良好的構(gòu)造擴(kuò)容空間。

(2) 在火山巖相系中, 多期的次火山侵入體和巖漿侵入巖體組成的多期疊加成巖作用, 對(duì)于形成火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)十分有利。

①在東川鐵銅礦床集中區(qū), 中元古代因民期初期形成了因民組一段沉積角礫巖、復(fù)成分火山角礫巖、火山角礫巖和火山集塊巖等組成的角礫巖類相體地層, 局部夾鉀鐵質(zhì)和鈉鐵質(zhì)基性–超基性熔巖層, 為火山斷陷沉積形成的多成因角礫巖相體, 垂向和走向相變十分強(qiáng)烈, 具有顯著的同時(shí)異相結(jié)構(gòu)的相體, 在火山噴發(fā)中心附近, 形成鏡鐵礦硅化熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)。

②在堿輝長(zhǎng)巖類次火山巖侵入體附近, 分布有上小下大的半環(huán)狀–環(huán)狀熱液角礫巖相帶, 在熔接火山集塊巖–基性火山熔巖中, 形成了含IOCG黑云母化熱液角礫巖相。它們組成了含IOCG熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 屬IOCG礦床成巖成礦中心、因民–小溜口礦段鐵銅礦床成礦中心和熱液供給系統(tǒng)中心。

③中元古代因民期晚期火山活動(dòng)減弱, 但在因民期火山機(jī)構(gòu)中心仍有較強(qiáng)火山噴發(fā)活動(dòng), 在因民組三段形成了鈉鐵質(zhì)基性熔巖–鈉質(zhì)火山角礫巖–鈉質(zhì)熱水沉積巖和鈉質(zhì)火山同生交代蝕變巖等組成的火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 形成了因民三段中IOCG礦床的儲(chǔ)礦巖相帶, 因民組三段為具有找礦潛力的新層位。

④中元古代落雪期, 主要為東川裂谷盆地的熱沉降過(guò)程, 在落雪組一段局部發(fā)育強(qiáng)烈的火山熱水沉積, 形成了鈉質(zhì)沉凝灰?guī)r–鈉質(zhì)硅質(zhì)熱水角礫巖,伴有鈉質(zhì)火山巖夾層。在因民–落雪一帶, 還有侵入于落雪組的堿性鐵質(zhì)基性巖等。

⑤大營(yíng)盤組中, 發(fā)育鐵鈉質(zhì)基性熔巖層和切層的鐵質(zhì)輝綠巖脈, 發(fā)育赤鐵礦火山角礫巖–角礫狀赤鐵礦礦石。在鐵礦層之上, 發(fā)育鉀質(zhì)凝灰?guī)r和硅質(zhì)巖等。

(3) 在沉積盆地后期改造過(guò)程中, 先存火山角礫巖、巖溶角礫巖和沉積角礫巖等相系, 在后期盆地流體、多期次巖漿侵入作用下, 有利于形成熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 在沉積盆地向造山帶轉(zhuǎn)換過(guò)程中,強(qiáng)烈構(gòu)造變形驅(qū)動(dòng)盆地流體發(fā)生大規(guī)模運(yùn)移, 這種先存角礫巖相系成為有利的運(yùn)移通道和流體圈閉的構(gòu)造巖相學(xué)層位, 同構(gòu)造期的構(gòu)造熱液作用也形成了熱液角礫巖化。

①層狀–似層狀火山角礫巖–巖溶角礫巖等相系與盆地流體發(fā)生物理性質(zhì)耦合作用和強(qiáng)烈水巖反應(yīng)。由于這些先存相系主要呈層狀和似層狀分布,局部呈不規(guī)則狀, 這些相體層總體上受原始相體形態(tài)控制, 如貴州晴隆銻–螢石–硫鐵礦礦田中, “大廠層”熱液角礫巖層主體呈似層狀和層狀展布, 局部受不整合面和巖溶角礫巖控制呈“上大下小”形態(tài)。但后期盆地流體疊加改造作用明顯, 晶腺晶洞構(gòu)造發(fā)育, 重晶石、方解石、螢石和輝銻礦等呈現(xiàn)良好的自形晶, 顯示在開(kāi)放空間形成的晶體形態(tài), 屬銻–螢石礦體儲(chǔ)礦巖相層; 揭示欠壓實(shí)型盆地流體與高滲透率(高滲透率–高孔隙度等)的圍巖物理系統(tǒng)之間,形成了化學(xué)–物理系統(tǒng)的耦合結(jié)構(gòu)面, “大廠層”為盆地流體大規(guī)模運(yùn)移的構(gòu)造通道。但在“大廠層”三段和上覆峨眉山玄武巖組底部, 物理耦合與化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈, 由于凝灰?guī)r和玄武質(zhì)凝灰?guī)r對(duì)盆地流體具有明顯的巖相–巖性圈閉作用, 導(dǎo)致在玄武巖底部形成黃鐵礦綠泥石蝕變巖, 在“大廠層”三段形成了角礫狀黃鐵礦黏土化蝕變巖、角礫狀硅化黏土化蝕變巖, 屬鈦礦體主要儲(chǔ)礦巖相。

②切層熱液流體與層狀–似層狀巖溶角礫巖發(fā)生強(qiáng)烈的物理–化學(xué)耦合作用。在東川小溜口巖組頂板發(fā)育似層狀和不規(guī)則狀熱液–巖溶角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 在古喀斯特中形成黃銅礦鐵白云石巖和黃銅礦硅化鐵白云石角礫巖, 鐵白云石呈較大自形晶, 而硅化呈角礫狀, 黃銅礦–硅化呈熱液膠結(jié)物, 其邊部發(fā)育網(wǎng)脈狀黃銅礦硅化鐵白云石脈帶, 顯示強(qiáng)烈的切層物理–化學(xué)耦合作用。

③在不同沉積盆地后期改造過(guò)程中, 發(fā)育類似的堿性深源熱流體角礫巖帶構(gòu)造系統(tǒng), 能夠揭示造山帶–沉積盆地–島弧帶的耦合與轉(zhuǎn)換過(guò)程, 深部巖石圈尺度的垂向流體大規(guī)模運(yùn)移疊加機(jī)制。如秦嶺造山帶商南–山陽(yáng)–柞水–鎮(zhèn)安–太白–鳳縣泥盆系中,堿性鈉長(zhǎng)石角礫巖–鐵白云石角礫巖帶斷續(xù)長(zhǎng)400 km,為秦嶺泥盆–二疊紀(jì)側(cè)向造山作用過(guò)程中, 來(lái)源于深部巖石圈地幔的堿性深源熱流體發(fā)生垂向強(qiáng)烈的疊加耦合, 并形成了太白雙王和鎮(zhèn)安二臺(tái)子等熱液角礫巖型金礦床和金銅礦床等。

④區(qū)域平行不整合面附近的構(gòu)造巖相學(xué)相變帶、巖溶角礫巖相系和熱液角礫巖相系等, 它們組成了滑脫構(gòu)造系統(tǒng), 在沉積盆地構(gòu)造變形過(guò)程中成為盆地流體大規(guī)模運(yùn)移的通道和路徑。在滑脫構(gòu)造系統(tǒng)中, 構(gòu)造熱液角礫巖相系和似層狀熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)是金屬和非金屬礦產(chǎn)的礦田構(gòu)造樣式。如貴州晴隆銻–金–螢石礦集區(qū)內(nèi), 中二疊統(tǒng)“大廠層”區(qū)域滑脫構(gòu)造系統(tǒng)和似層狀熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 共同控制了銻礦床、螢石礦床、硅石和硫鐵礦礦床。在塔西地區(qū), 下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群頂部與古新統(tǒng)阿爾塔什組底部發(fā)育區(qū)域滑脫構(gòu)造系統(tǒng)(沿不整合面發(fā)育), 這種區(qū)域構(gòu)造巖相學(xué)相變界面有利于盆地流體運(yùn)移和圈閉, 新疆烏拉根砂礫巖型鉛鋅礦床和共伴生的天青石和石膏礦床, 受似層狀構(gòu)造流體角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)控制顯著。

(4) 多期次的構(gòu)造–巖漿疊加作用形成了角礫巖雜巖帶。在云南東川和易門等地區(qū), 發(fā)育區(qū)域構(gòu)造–巖漿–角礫雜巖帶, 為典型的區(qū)域構(gòu)造系統(tǒng)和礦田構(gòu)造系統(tǒng), 主要有:

①近南北向人占石–因民–落雪–石將軍構(gòu)造–巖漿–角礫雜巖帶。②濫泥坪–湯丹–新塘構(gòu)造–巖漿–角礫雜巖帶。③近南北向拖布卡–雙水井–老杉木箐構(gòu)造–巖漿–角礫雜巖帶。

④易門地區(qū)為阿百里–梅山–鳳山–峨臘廠構(gòu)造–巖漿–角礫巖帶(韓潤(rùn)生等, 2003)。

這些角礫巖雜巖帶具有火山熱水沉積巖、火山角礫巖、巖漿侵入角礫巖、構(gòu)造流體角礫巖等多期次疊加成巖作用, 屬?gòu)?fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng), 對(duì)于IOCG礦床、鐵銅礦床和銅礦床的形成較為有利,值得今后進(jìn)一步深入研究, 尋找隱伏礦床。

綜上所述, 多期次巖漿侵入體、(次)火山巖侵入體、盆地流體作用和后期多期次巖漿侵入作用等是形成熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)的主要機(jī)制。巖漿熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、火山熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)、構(gòu)造熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)和復(fù)合熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)等,這些不同類型的熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)是主要礦田構(gòu)造類型之一, 也是多礦種共生礦床的成巖成礦機(jī)制。采用構(gòu)造巖相學(xué)專項(xiàng)填圖技術(shù), 對(duì)不同類型熱液角礫巖構(gòu)造系統(tǒng)及成巖成礦中心進(jìn)行恢復(fù)重建,有助于尋找深部隱蔽構(gòu)造, 尋找隱伏礦床。

致謝： 昆明理工大學(xué)韓潤(rùn)生教授和另一位匿名審稿人對(duì)本文提出了寶貴的修改意見(jiàn), 特此致謝。

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Research objectives of tectonic system of hydrothermal breccia include types of lithofacies and establishment of lithofacies sequences, which cover geometry, kinematics, dynamics, chronology, and materials of the lithofacies-body and lithofacies-domain. On one hand, natures of their materials may be studied by means of petrology, petrography, petrographical geochemistry, and lithogeochemistry. On the other hand, their chronology may be precisely restrained by modern methods such as LA-ICP-MS zircon U-Pb dating subsequent to the analysis of tectonic deformation. Furthermore, methodology included different research scale, pattern of tectonic deformation, and domain of tectonic deformation systematically in order to mapping and analyze the lithofacies-body in four dimension of the space (x-y-z)-time (t) and the space (x-y-z)-capacity of materials (M) and in five dimensions of the space (x-y-z)-time(t)-capacity of materials (M).

There may exist several geological settings which are constructive environments for the tectonic system of hydrothermal breccias. First, there are several special geological conditions in the compound magmatic intrusions which are favorable for the tectonic system of hydrothermal breccias, including magma immiscibility and crystallization,coupling between cooling magma and pre-existing tectonics in wallrocks, coupling between syn-magmatic intrusions brittle-ductile shear zone and magmatic intrusive process, and magmatic intrusion superimposed by late fluids. Secondly, the subvolcanic intrusion and late magmatic intrusion in the district of volcanic lithofacies are favorable to produce the tectonic systems of hydrothermal breccias. Thirdly, the tectonic system of hydrothermal superimposed breccias may be generated by later basin fluids, hot-fluid intrusion, and complex magmatic intrusions during the deformation stage of the sedimentary basin, if there are pre-existing lithofacies systems of volcanic breccias, karst breccias, and sedimentary breccias in sedimentary basin. Finally, the tectonic system of hydrothermal breccias may be more easily formed in composite intrusions of tectonics-magmatic-breccia complex. In summary, the main formation mechanism for the tectonic system of hydrothermal breccias covers complex magmatic intrusions, volcanic and subvolcanic intrusions, and basin fluids during the later deformation of sedimentary basin. All of four types for the tectonic system of hydrothermal breccias belong to the ore-field tectonic types, and are accounting for diagenetic-metallogenic mechanism of many mineral commodities associations. The techniques of tectonic lithofacies mapping are very helpful to reconstruct diagenetic- and metallogenic centers for the different system of hydrothermal breccias, and thus are important in expecting of concealed tectonic type and blind ore deposits at the depth.

On Tectonic System of Hydrothermal Breccia: Objective, Methodology and Lithofacies-mapping Applications

FANG Weixuan1, 2
(1. China Nonferrous Metals Geology Survey, Beijing 100012, China; 2. Beijing Institute of Geology for Mineral Resources, Beijing 100012, China)

Issues including diagenetic and metallogenic mechanism of ore-bearing and barren breccias, mapping units, and tectonic lithofacies mapping are valuable in researching and reconstructing ore-field tectonic patterns, however, they are still conundrums for geologists to break. In the diagenetic- and metallogenic hydrothermal breccia systems, hydrothermal breccias are locies of multistage hydrothermal metasomatism, geochemical coupling and superimposing, and recorded the geological processes in the tectonic lithofacies. Therefore, comprehensive investigations of these issues may shed light on the diagenetic and metallogenic theories. In this paper, conception on tectonic system of hydrothermal breccias was proposed, and its research objective, methodology and techniques of lithofacies-mapping were put forward based on our previous study. On the basis of classification framework of breccias presented in the study, the complexity of hydrothermal breccias is addressed and the methodology and techniques of tectonic lithofacies mapping units are established, and meanwhile, case studies of hydrothermal breccias using new methods and technique associations in reconstruction of the tectonic systems are given.

tectonic system of hydrothermal breccias; mapping of tectonic lithofacies; classification of breccia lithofacies system; IOCG deposits; ore predication

P613; P586

A

1001-1552(2016)02-0237-029

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.005

2015-03-23; 改回日期: 2015-07-15

項(xiàng)目資助: 科技部轉(zhuǎn)制院所創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目“鐵氧化物銅金型礦床元素賦存狀態(tài)及巖相構(gòu)造學(xué)填圖技術(shù)研發(fā)”(2013EG115018, 2011EG115022)、科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“東川–易門銅礦山深部及外圍勘查技術(shù)研究”(2006BAB01B09)、國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目(41030243)和國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“塔西砂礫巖型銅鉛鋅礦床成礦規(guī)律與找礦預(yù)測(cè)”(201511016)聯(lián)合資助。

方維萱( 1961–), 男, 研究員, 博士生導(dǎo)師, 從事沉積盆地與造山帶、礦產(chǎn)普查與勘探研究。Email: fangwuxuan@ tom.com