張寶林，呂古賢，余建國，張啟鵬，史曉鳴，魏竣濱，王翠芝，畢珉烽，張騰飛，焦建剛，雷武超，蘇艷平

(1.中國科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；2.中國科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081；5.內(nèi)蒙古礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；6.福州大學(xué) 紫金地質(zhì)與礦業(yè)學(xué)院，福建 福州 350108；7.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；8.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054；9.德州學(xué)院 資源環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，山東 德州 253023)

0 引 言

進(jìn)行構(gòu)造控巖控礦規(guī)律的分析不能僅把方向作為唯一標(biāo)志，更應(yīng)研究結(jié)構(gòu)面的多序次、多方向和多力學(xué)性質(zhì)等問題[1-4]。近些年來，呂古賢等總結(jié)了地質(zhì)力學(xué)構(gòu)造體系的4個關(guān)鍵特征：(1)構(gòu)造體系的核心標(biāo)志是最大主壓應(yīng)力面；(2)當(dāng)前研究重點(diǎn)是中新生代構(gòu)造體系；(3)構(gòu)造體系建造顯示“隆起-凹陷拆離”型式；(4)構(gòu)造體系結(jié)構(gòu)顯示“米”字形分布[1-3]。其中，剪切階段的北北西向張剪性斷裂和橫張階段的北西西向張性斷裂，均是有利于成礦物質(zhì)沉淀富集的構(gòu)造條件。中國東部新華夏構(gòu)造體系結(jié)構(gòu)面具有多種力學(xué)性質(zhì)、多個展布方向和多階段演化的特征，三類典型結(jié)構(gòu)面的形成先后經(jīng)過共軛剪切、擠壓和張裂三個階段：(1)剪切階段，發(fā)育北北西345°方向(大義山式)張剪斷裂和北東東75°方向(泰山式)壓剪斷裂；(2)擠壓階段，形成北北東25°方向(主干構(gòu)造)褶皺斷裂構(gòu)造帶和盆地；(3)橫張階段，產(chǎn)生北西西300°方向(長江式)張性斷裂。呂古賢等以長江中下游地區(qū)為例，指出中國東部新華夏構(gòu)造體系具有“米字型”結(jié)構(gòu)特征，并提出不同地域、不同級別地質(zhì)體構(gòu)造體系內(nèi)都存在“米字型”的結(jié)構(gòu)特征[1-4]。本文選擇內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)的柴胡欄子金礦田為研究對象，在礦區(qū)、礦田、區(qū)域地質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上，開展了遙感、地球物理資料解譯，對于不同層級構(gòu)造形跡的“米字型”結(jié)構(gòu)特征及其控礦特征進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，以期深化構(gòu)造控礦規(guī)律和礦床成因的研究工作，為開展隱伏礦床定位預(yù)測提供新的方法。

1 研究區(qū)基本地質(zhì)特征

柴胡欄子金礦位于中國東部大興安嶺北北東向構(gòu)造帶與華北地塊北緣近東西向構(gòu)造帶的交匯部位。該交匯區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造-巖漿活動，剝蝕程度不大[5]，產(chǎn)出了柴胡欄子、蓮花山、紅花溝等多個大-中型金礦床(圖1)。

圖1 柴胡欄子金礦田地質(zhì)圖(修改自文獻(xiàn)[6-7])Fig.1 Geological map of Chaihulanzi gold ore field (modified from references [6-7])

柴胡欄子礦田內(nèi)3個大中型金礦區(qū)的含礦圍巖主要為新太古界變質(zhì)巖系，巖性包括大理巖、含石墨絹云母片巖、矽卡巖、片麻巖、混合花崗巖等。礦田斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有北西向、北北西向、北西西向和北東東向斷裂。

柴胡欄子金礦區(qū)發(fā)育基性和中酸性侵入巖體(巖脈)，可劃分為四期巖漿活動。古元古代晚期巖漿活動包括輝石巖((1 899±13)Ma)[8]、閃長玢巖((1 904±42)Ma)[9]、鉀長花崗巖(1 800 Ma)[10]等。該期花崗質(zhì)巖漿作用與變質(zhì)事件緊密相關(guān)[11]；晚奧陶世—晚石炭世巖漿活動時(shí)間跨度大，包括基性到酸性巖脈和巖株，其中以巖脈為主，主要侵入時(shí)期為石炭紀(jì)，礦區(qū)成礦前和成礦期閃長玢巖在這一時(shí)期大規(guī)模侵入((443.2±5.8)Ma，(296.6±3.5)Ma，(332.0±1.7)Ma)[8,12]；晚石炭世—晚二疊世巖漿活動主要發(fā)育成礦后閃長玢巖((290.9±4.3)Ma,(257.1±1.6)Ma)[12-13]、閃長巖((264.6±2.2)Ma，(265.5±1.9)Ma，(266.1±0.61)Ma)[8,12-13]、輝長閃長巖((256.6±6.5)Ma)[14]和鉀長花崗巖((255.7±2.5)Ma)[8]等；晚侏羅世—早白堊世巖漿活動以柴胡欄子礦區(qū)北部銅匠溝巖體為代表，巖性以二長花崗巖為主(139.7 Ma，165 Ma)[15-16]。

柴胡欄子、蓮花山、紅花溝礦區(qū)的金礦化類型包括蝕變巖型和石英脈型，兩類礦體的礦物組成有較大差別，且硫化物含量均較低，與膠東等典型地區(qū)不同。圍巖蝕變類型主要是硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等，金成礦與硅化關(guān)系最為密切[6]?？傮w來看，這些礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的蝕變類型較多，蝕變作用比較復(fù)雜，其分帶規(guī)律有待進(jìn)一步研究。

2 構(gòu)造形跡的“米字型”分布特征

2.1 柴胡欄子礦區(qū)“米字型”構(gòu)造形跡與礦化帶的關(guān)系

柴胡欄子礦區(qū)地表的巖體、巖脈、礦脈和斷裂等組成的線性構(gòu)造形跡可以劃分為北北西向、北西西向、北北東向和北東東向4組方向(圖2)。其中，礦區(qū)內(nèi)的Ⅰ號主礦化帶位于北東東向和北西西向構(gòu)造帶交匯部位。

圖2 柴胡欄子礦區(qū)四個方向構(gòu)造帶分布圖(據(jù)礦區(qū)資料修編)Fig.2 Distribution map of four directional tectonic belts in Chaihulanzi mining district (according to mine data,revised)1.黃土及殘坡積物；2.含石墨絹云母化蝕變巖；3.斜長角閃片麻巖；4.混合巖；5.花崗巖；6.閃長巖；7.花崗斑巖脈；8.花崗閃長巖脈；9.閃長玢巖脈；10.石英脈；11.金礦體及編號；12.斷層破碎帶；13.實(shí)測及推測斷層及編號；14.實(shí)測平移斷層及編號；15.不整合接觸面界線；16.實(shí)測及推測地質(zhì)界線；17.片理構(gòu)造及產(chǎn)狀；18.小斷裂構(gòu)造及產(chǎn)狀；19.北東東向壓性剪切構(gòu)造；20.北北西向張性剪切構(gòu)造；21.北北東向壓扭構(gòu)造；22.北西西向張性構(gòu)造

柴胡欄子金礦區(qū)內(nèi)與成礦關(guān)系密切的閃長玢巖脈走向主要為北北西和北西西向，該類礦體多呈似層狀、扁豆?fàn)詈屯哥R狀，也是沿著北北西向和北西西向斷裂構(gòu)造分布。北西西向的F1、F2等斷裂帶為礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造，而北東東向的F3、F4、F5、F6等斷裂帶為礦區(qū)的破礦構(gòu)造，將巖脈、礦脈右行錯斷。

2.2 礦田構(gòu)造形跡的遙感信息解譯

基于遙感影像資料的地質(zhì)構(gòu)造解譯方法可以識別區(qū)域線性構(gòu)造。作者以ETM+數(shù)據(jù)為信息源，提取了有關(guān)地層、巖漿巖、構(gòu)造、礦產(chǎn)等信息。利用目視綜合解譯法，進(jìn)行遙感線性地質(zhì)構(gòu)造信息的提取，解譯了斷裂具體位置和活動特征。本文將遙感影像解譯的線性構(gòu)造和柴胡欄子金礦田地質(zhì)圖進(jìn)行復(fù)合及構(gòu)造帶的劃分，可以明顯劃分出北北西向、北西西向、北北東向和北東東向4組構(gòu)造帶(圖3)，這與該區(qū)域新華夏系構(gòu)造體系特征非常吻合：北北東向斷裂帶組成構(gòu)造體系的主壓扭帶，伴生有北北西方向(大義山式)張性剪切構(gòu)造、北東東方向(泰山式)壓性剪切構(gòu)造、北西西方向(長江式)張性構(gòu)造[1-2,17-18]，它們對于區(qū)域地層和巖漿巖的展布與活動性質(zhì)有明顯的控制作用。

圖3 柴胡欄子地區(qū)遙感信息顯示的“米字型”構(gòu)造形跡圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[6]，修編)Fig.3 Double-cross-shaped structural trace diagram demonstrated by remote sensing information of Chaihulanzi area (modified from reference[6],revised)

礦田內(nèi)北東東向和北西西向構(gòu)造帶交匯部位是金成礦的有利部位，如柴胡欄子礦區(qū)和蓮花山礦區(qū)(圖3)。此外，礦田范圍內(nèi)的礦床和礦點(diǎn)幾乎均沿北西西向構(gòu)造帶分布。東南側(cè)的紅花溝礦區(qū)受到黃土覆蓋，構(gòu)造形跡的表現(xiàn)不明顯。

3 “米字型”構(gòu)造控巖控礦規(guī)律

3.1 赤峰地區(qū)航磁異常的構(gòu)造解譯結(jié)果

對內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)局提供的赤峰地區(qū)1:20萬航磁資料進(jìn)行地質(zhì)解譯(圖4)，根據(jù)磁異常體的走向，結(jié)合地質(zhì)體分布特征，可以劃分出北北西向、北西西向、北北東向、北東東向的4組構(gòu)造帶。結(jié)合構(gòu)造形跡的分布，提出該區(qū)發(fā)育新華夏構(gòu)造體系“米字型”結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)。在本文重點(diǎn)研究區(qū)(柴胡欄子—紅花溝金礦田)發(fā)育北北西向、北北東向和北西西向構(gòu)造(圖4中的黑色方框)。根據(jù)新華夏構(gòu)造體系的演化階段特征[2-3]，北北西向和北西西向張扭性、張性斷裂帶是有利的賦礦構(gòu)造。

圖4 赤峰北部航磁資料顯示的新華夏構(gòu)造體系“米字型”特征Fig.4 Sketch map showing the double-cross-shaped structure of the Neocathaysian tectonic system demonstrated by aeromagnetic data in the northern area of Chifeng

3.2 構(gòu)造體系控制化探異常的展布規(guī)律

將柴胡欄子礦區(qū)劃分出來的四組構(gòu)造帶疊加到礦區(qū)Au、Ag、As、W、Sb元素綜合地球化學(xué)異常圖上，可以發(fā)現(xiàn)地表構(gòu)造帶和元素異常分布圖具有明顯的符合性(圖5)。

圖5 柴胡欄子礦區(qū)Au、Ag、As、W、Sb元素綜合地球化學(xué)異常顯示的“米字型”構(gòu)造帶(底圖和化探資料據(jù)文獻(xiàn)[8]，修改)Fig.5 Double-cross-shaped structural belt demonstrated by the combined Au,Ag,As,W,Sb element geochemical anomaly in Chaihulanzi mining area (base map and geochemical information from reference[8],revised)

柴胡欄子礦區(qū)Au、Ag、As三種元素高值帶的分布特征與礦區(qū)地層和巖漿巖分布特征基本一致(圖5)，主要表現(xiàn)為：Au、Ag、As元素在礦區(qū)中部呈北西—北西西向高值異常帶，與礦區(qū)已知的礦化蝕變帶存在良好的對應(yīng)關(guān)系，礦區(qū)內(nèi)與Ⅰ號主礦化帶復(fù)合的元素異常位于北東東向和北西西向構(gòu)造帶交匯部位，指明了潛在的成礦區(qū)域和預(yù)測方向。

4 結(jié)論和討論

柴胡欄子金礦及周邊區(qū)域的地質(zhì)、物探和化探資料[6,8,10-13,15-18]顯示，構(gòu)造控巖控礦規(guī)律明顯。該區(qū)構(gòu)造或結(jié)構(gòu)帶由NNE 25°方向的擠壓斷裂和褶皺帶、NNW 345°方向的張扭斷裂帶、NEE 75°方向的壓剪構(gòu)造和NWW 300°方向的橫張構(gòu)造組成，顯示為“米字型”分布特點(diǎn)。

用新華夏系構(gòu)造體系的應(yīng)力-應(yīng)變分析可以認(rèn)識它們的生成關(guān)系?！懊鬃中汀睒?gòu)造的演化分先后三個階段；NNW 345°方向—NEE 75°方向的共軛剪切構(gòu)造階段、NNE 25°方向的擠壓構(gòu)造階段和NWW 300°方向的張性剪切構(gòu)造階段(圖6)。

圖6 新華夏構(gòu)造體系結(jié)構(gòu)面及其力學(xué)分析概圖 [1] Fig.6 Sketch map of Neocathaysian tectonic system structure surface and its mechanical analysis [1]

新華夏構(gòu)造體系的“米字型”構(gòu)造樣式在其他類型的構(gòu)造體系中也有分布，且顯示相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和特有的演化過程。

構(gòu)造形跡的“米字型”分布及構(gòu)造體系階段性發(fā)展的特點(diǎn)為研究地殼物質(zhì)運(yùn)動與不同尺度的構(gòu)造控巖控礦規(guī)律提供了重要的依據(jù)[1-3]。本文研究結(jié)果表明，新華夏構(gòu)造體系的“米字型”結(jié)構(gòu)在柴胡欄子金礦田和礦床都留下了痕跡，控巖控礦規(guī)律顯著。這一認(rèn)識對區(qū)域和深部找礦均具有重要意義，而且可操作性強(qiáng)。

致謝：山東黃金集團(tuán)赤峰柴胡欄子金礦和赤峰黃金集團(tuán)紅花溝金礦提供了礦山基礎(chǔ)資料；現(xiàn)場地質(zhì)人員陪同開展地表和坑道考察；審稿人對原稿提出了重要的修改意見；沈曉麗副教授和王學(xué)海博士幫助清繪了部分圖件；在此一并深表感謝。