劉玉剛,丁培超,孫保花,劉宗彥

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院; 2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點實驗室)

小秦嶺金礦田位于豫西靈寶市,為中國第二大黃金產(chǎn)區(qū)。該礦田內(nèi)產(chǎn)出文峪、楊砦峪、大湖、金渠溝等一大批大中型金礦床,目前控制的金資源量已達424 t。針對小秦嶺金礦田的資源量預(yù)測工作指出其金資源量可達1 000 t[1],顯示仍具有巨大找礦前景。優(yōu)越的成礦環(huán)境及良好的找礦信息,吸引了眾多科研及地質(zhì)工作者,對小秦嶺金礦田大地構(gòu)造演化[2]、區(qū)域成礦規(guī)律[3-5]、礦床成因[6-8]及找礦預(yù)測[9]等進行了系統(tǒng)研究,積累了豐富的研究成果,但在構(gòu)造控礦方面的研究相對較少。筆者結(jié)合多年野外調(diào)查工作成果,以小秦嶺金礦田內(nèi)眾多典型礦床的控礦構(gòu)造為研究對象,對構(gòu)造帶的變形特征及礦體分布進行了歸納,并結(jié)合大地構(gòu)造演化對剪切帶的形成演化、應(yīng)力狀態(tài)及礦體賦存規(guī)律進行了總結(jié)。

1 成礦地質(zhì)背景

小秦嶺金礦田位于華北陸塊與秦嶺造山帶的結(jié)合部位,地處華北陸塊南緣金、鉬、鉛、鋅多金屬成礦帶上[3,5]。區(qū)域上,小秦嶺金礦田南以小河斷裂為界,北以太要斷裂為界(見圖1),將其與五畝坳陷、三門峽坳陷隔開。

1—新近系 2—中元古界 3—煥池峪組 4—觀音堂組 5—四范溝組 6—楊砦峪組 7—中生代似斑狀黑云二長花崗巖 8—中元古代片麻狀二長花崗巖 9—古元古代似斑狀黑云角閃花崗巖 10—背斜 11—向斜 12—邊界斷裂 13—含礦斷裂及編號 SYZBX—上楊砦背斜 MGXX—廟溝向斜 LYCBX—老鴉岔背斜 QSPXX—七樹坪向斜 WLCBX—五里村背斜

區(qū)域大地構(gòu)造演化的認識較為一致,具有明顯多旋回性,總體可概括為:呂梁運動導致華北陸塊結(jié)晶基底的最終形成[4];后地殼伸展,在中元古代張裂,形成豫—陜—晉三叉裂谷;加里東期至印支期,地殼經(jīng)歷多期次南北向擠壓造山,導致華北陸塊與揚子陸塊在印支期拼合成統(tǒng)一陸塊;燕山期地殼在強烈擠壓后出現(xiàn)南北向伸展,并伴隨太平洋板塊向歐亞板塊俯沖,區(qū)域構(gòu)造運動表現(xiàn)為南北向拉伸疊加左行走滑,在此基礎(chǔ)上形成中酸性巖漿大爆發(fā)[2,5,10-11]。上述演化過程,造就了區(qū)域結(jié)晶基底的復雜構(gòu)造巖貌和盆嶺構(gòu)造格架[2]。

區(qū)域地層主體為前寒武系,以新太古代太華群為主,南部出露中元古代官道口群、高山河組蓋層,沿河谷出露少量寒武系及震旦系地層,斷陷盆地內(nèi)古近系、新近系地層較發(fā)育。太華群由一套變質(zhì)基性、中酸性火山—沉積巖系組成,由老到新可劃分為基性噴發(fā)表殼巖、楊砦峪組、四范溝組、觀音堂組及煥池峪組。區(qū)域巖漿活動強烈,按侵入時代可分為古元古代、中元古代及中生代。古元古代以富鉀花崗巖及花崗偉晶巖為主;中元古代表現(xiàn)為小河二長花崗巖,呈東西向展布;中生代最為強烈,形成了文峪、套河、蒲陣溝、銀家溝、娘娘山等花崗巖體。區(qū)域地殼具有雙層結(jié)構(gòu),構(gòu)造復雜,褶皺、斷裂十分發(fā)育?；讌^(qū)與蓋層區(qū)構(gòu)造特征差異明顯:基底太華群經(jīng)受了多期次、深層次變質(zhì)變形作用,形成了“拆離—變質(zhì)核雜巖”構(gòu)造格局;南側(cè)蓋層區(qū)受構(gòu)造隆升向南拆離滑脫,形成了一系列向斜、背斜及近東西向的逆沖斷裂和逆斷裂[12]。

小秦嶺金礦田成礦與巖漿熱液及變質(zhì)作用密切相關(guān),礦種以金為主,已發(fā)現(xiàn)金礦床大型7處、中型11處、小型12處、礦點13處,與金伴生的礦產(chǎn)有鉛、鉬、銀等,另分布少量鐵、石墨、蛭石、石英巖等礦產(chǎn)。

2 小秦嶺金礦田礦帶劃分

小秦嶺金礦田內(nèi)礦床主要分布在剪切帶內(nèi),剪切帶受背斜、向斜控制,多成群成帶分布,具有叢聚性特征,受同一背(向)斜控制的礦床具有很多共性。區(qū)域上以上楊砦背斜、廟溝向斜、老鴉岔背斜、七樹坪向斜、五里村背斜為界(見圖1),由南至北將小秦嶺金礦田劃分為南礦帶、南中礦帶、中礦帶、北中礦帶、北礦帶[5,7,12-13]。其中,中礦帶最為主要,控制多數(shù)礦床和75 %以上的金資源量;次為北礦帶,其產(chǎn)出2處大型金礦床和若干中小型金礦床;再次為北中礦帶,其主要產(chǎn)出中小型金礦床;南礦帶及南中礦帶暫無金礦床產(chǎn)出。

2.1 中礦帶特征

中礦帶位于老鴉岔背斜軸部,呈北西西向展布,長18.85 km,寬3.08 km。礦脈呈密集帶狀,控礦的剪切帶按產(chǎn)狀分為南傾組和北傾組[14]。南傾組剪切帶以文峪S505—楊砦峪S60為代表,長約16 km,為中礦帶延長最大的剪切帶,控制著文峪、楊砦峪、東闖、老鴉岔、金硐岔等大中型金礦床的分布。北傾組剪切帶位于中礦帶東部楊砦峪S60北側(cè),呈疊瓦狀緩傾分布,與楊砦峪S60呈不對稱對沖,控制著四范溝金礦床東西段及淘金溝金礦床的分布。

2.2 北礦帶特征

北礦帶位于小秦嶺金礦田北部,西起五里村東至寺家,北起太要斷裂,南至大湖峪,東西長20 km,寬約3 km。該礦帶受五里村背斜控制,剪切帶走向與背斜軸向呈近東西向,局部為北西向,礦帶內(nèi)的疊瓦狀剪切帶控制了金礦床的形成與分布[15]。北礦帶內(nèi)產(chǎn)有金礦床13處,較典型的有大湖鉬金礦床、竹峪金礦床、靈湖金礦床,上述3個金礦床的規(guī)模均達大型,控制的金資源量可達北礦帶總資源量的92 %。

2.3 北中礦帶特征

北中礦帶位于中礦帶與北礦帶之間,西起文峪巖體,東至黑峪子,東西長約10 km,南北寬約2.5 km。該礦帶內(nèi)斷裂的分布及形態(tài)受七樹坪向斜控制,該向斜西端被文峪巖體吞蝕,東端仰起消失,礦脈分布受七樹坪向斜東端仰起及西寬東窄的形態(tài)制約。七樹坪向斜軸向呈290°展布,軸面北傾,傾角50°～60°,剪切帶沿向斜延伸方向展布。七樹坪向斜北翼控制紅土嶺、金渠溝中型金礦床,南翼控制桐溝、雷家坡中小型金礦床,南翼近軸部控制出岔中型金礦床,這些金礦床構(gòu)成北中礦帶的主體。

3 剪切帶特征及成因

3.1 剪切帶分布特征

小秦嶺金礦田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)剪切帶及石英脈600余條,均分布于背(向)斜兩翼,具有叢聚性特征,構(gòu)造密度一般背斜多于向斜。由老鴉岔背斜、五里村背斜至七樹坪向斜,每平方公里構(gòu)造密度由10條、6條、5條依次遞減,娘娘山巖體以東降低為3條,其含礦性也由老鴉岔背斜、五里村背斜、七樹坪向斜、娘娘山以東遞減[16]。

3.2 剪切帶產(chǎn)狀特征

小秦嶺金礦田剪切帶空間分布特征統(tǒng)計結(jié)果見表1。結(jié)合1∶5萬區(qū)調(diào)成果和有關(guān)勘探報告,小秦嶺金礦田內(nèi)剪切帶空間分布按方向可劃分為6組。

表1 小秦嶺金礦田剪切帶空間分布特征統(tǒng)計結(jié)果

1)近東西向組:走向由南西西至北西西,分為南傾組和北傾組,幾乎遍布整個小秦嶺金礦田,為最主要的糜棱巖帶。該組剪切帶長度最大,控制著全區(qū)90 %以上金資源量,主要大中型金礦床均產(chǎn)于該組剪切帶中[17]。剪切帶分布及形態(tài)受復背斜控制,南傾組剪切帶傾角中等,北傾組剪切帶較緩,呈疊瓦狀,總體呈不對稱的相向?qū)_(見圖2),部分礦區(qū)呈向斜內(nèi)部的相向傾斜,傾角相近,但南傾組剪切帶規(guī)模較大(見圖3)。

1—四范溝組 2—鉆孔及編號 3—剪切帶及編號 4—產(chǎn)狀(°)

1—礦體 2—剪切帶及編號 3—坑道及編號 4—鉆孔及編號

2)北北西向組:不發(fā)育,數(shù)量約占4.3 %,該剪切帶內(nèi)多產(chǎn)出稀散的小礦脈,賦存小型金礦床,如文峪S527、S540礦脈及槍馬峪S410礦脈等。

3)北北東向組:數(shù)量較少,多呈單脈零星分布,該剪切帶內(nèi)賦存多處金礦點,部分可達小型金礦床,主要有桂家峪Z01、Z02、Z03礦脈等。

4)北西向組:不甚發(fā)育,數(shù)量約占8.4 %,多為單礦脈,該剪切帶內(nèi)金礦床規(guī)模為礦點或小型。

5)北東向—北東東向組:不甚發(fā)育,數(shù)量約占10.3 %,主要在文峪巖體西側(cè)、王家峪巖體及娘娘山巖體東側(cè)等地,該剪切帶內(nèi)金礦床規(guī)模多為礦點,零星為小型。

6)近南北向組:不發(fā)育,數(shù)量約占7.3 %,多呈單脈,如金硐岔S136礦脈及老鴉岔Q915、Q903礦脈等,多為金礦(化)點。

剪切帶均表現(xiàn)為線狀分布的高應(yīng)變帶,方向不同,規(guī)模各異,結(jié)合前人558條礦脈產(chǎn)狀統(tǒng)計結(jié)果,認為剪切帶走向以290°～300°為主,代表了區(qū)域構(gòu)造線方向(見圖4)。小秦嶺金礦田含礦斷裂傾向統(tǒng)計結(jié)果見表2。由表2可知,斷裂傾向多變,以南傾為主(21.9 %)(見表2),傾角以20°～60°為主,傾角變化呈現(xiàn)正態(tài)分布特征(見圖5)。

表2 小秦嶺金礦田含礦斷裂傾向統(tǒng)計結(jié)果

圖4 小秦嶺金礦田含礦斷裂走向玫瑰圖

圖5 小秦嶺金礦田含礦斷裂傾角分布直方圖 (據(jù)558條礦脈統(tǒng)計)

3.3 剪切帶形態(tài)特征

剪切帶形態(tài)在走向上呈舒緩波狀,同一組剪切帶呈密集分布的平行脈狀,局部存在分支復合特征;在垂向上近于平行分布的剪切帶表現(xiàn)出疊瓦狀或分支復合特征(見圖6、圖7),沿傾向延伸方向構(gòu)造形態(tài)也存在明顯的舒緩波狀變化,構(gòu)成S形,并存在向上或向下的分支復合現(xiàn)象(見圖8、圖9),構(gòu)成Y形或帚狀特征。

1—楊砦峪巖組 2—礦脈及編號 3—正長斑巖脈 4—輝綠巖脈

1—礦脈及編號 2—礦體及編號 3—黑云母花崗巖 4—輝綠巖 5—坑道及編號 6—鉆孔及編號

1—礦脈及編號 2—坑道及編號 3—鉆孔及編號

1—礦脈及編號 2—鉆孔及編號 3—坑道及編號

3.4 剪切帶形成與演化

3.4.1 剪切帶形成

小秦嶺金礦田內(nèi)剪切帶的形成與一般斷裂形成的力學機制是相同的。宏觀上由加里東期至印支期,揚子板塊與華北板塊強大的南北向擠壓,在區(qū)域上形成了大規(guī)模的北東向和北西向共軛壓扭性斷裂[1,2,5,12](見圖10)。伴隨擠壓的持續(xù),共軛壓扭性斷裂出現(xiàn)順時針或逆時針扭動,造成各方向構(gòu)造走向發(fā)生變化,其中最主要的北西向組演變?yōu)楸蔽魑飨蚪M,并受壓應(yīng)力呈現(xiàn)舒緩波狀,從而形成與變質(zhì)核雜巖走向基本一致的密集北西西向剪切帶(見圖11)。

圖10 共軛壓扭性斷裂形成示意圖

圖11 共軛壓扭性斷裂疊加變形示意圖

上述構(gòu)造格局造就了剪切帶走向主要為北西西向,延伸總體穩(wěn)定,但斷面呈現(xiàn)波狀彎曲特征;在共扼剪切帶的交會部位,由于構(gòu)造交會而形成應(yīng)力引張,有利于礦質(zhì)的沉淀,并控制了礦體等間距分布的特征;剪切帶交會部位在垂向上是傾斜的,可導致礦體側(cè)伏,且多數(shù)向北西側(cè)伏。

3.4.2 主要控礦剪切帶的演化

小秦嶺金礦田內(nèi)剪切帶的發(fā)展演化過程是復雜的,其與大地構(gòu)造環(huán)境下的運動機制相關(guān):加里東期至印支期,持續(xù)的壓應(yīng)力導致構(gòu)造帶由初期北西向剪切逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模的北西西向韌性剪切帶(Ⅰ),在共軛剪切帶交會部位由于構(gòu)造引張形成脆-韌性剪切(Ⅱ);印支期至燕山期,伴隨造山作用及地殼隆升,構(gòu)造變形由韌性逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?擠壓作用在剪切帶內(nèi)形成雁列式及牽引狀脆性變形,為韌-脆性剪切(Ⅲ);進入燕山期,構(gòu)造體制由壓性環(huán)境過渡為伸展環(huán)境,剪切帶內(nèi)巖石受引張破裂,變?yōu)榇嘈约羟?Ⅳ)。因而,小秦嶺金礦田主要控礦剪切帶的演化總體經(jīng)歷了韌性剪切、脆-韌性剪切、韌-脆性剪切及脆性剪切4個構(gòu)造變形階段(見圖12)。

圖12 變質(zhì)核雜巖中韌-脆性剪切帶的演化示意圖

4 剪切帶控礦規(guī)律

4.1 剪切帶延長與金礦化強度

小秦嶺金礦田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)控礦斷裂達600余條,金礦床主要賦存在規(guī)模大的斷裂中。中礦帶S505-S209-S50-S60為延長最長的控礦構(gòu)造,賦存有文峪、楊砦峪2處大型金礦床及老鴉岔中型金礦床;北礦帶F5含礦構(gòu)造延長12 km,賦存有大湖大型鉬金礦床、靈湖中型金礦床及秦南鉬金礦床。結(jié)合大量含礦構(gòu)造內(nèi)金礦床規(guī)模情況發(fā)現(xiàn),小秦嶺金礦田內(nèi)剪切帶的延長與金礦化強度及規(guī)模成正比。

4.2 剪切帶空間密度與金礦化強度

由構(gòu)造密度看,小秦嶺金礦田內(nèi)中礦帶構(gòu)造密度最大,由中礦帶向北礦帶、北中礦帶、娘娘山巖體以東,構(gòu)造密度由10條/km2降低為6條/km2、5條/km2、3條/km2,上述礦帶的含礦性也由中礦帶—北礦帶—北中礦帶—娘娘山以東地區(qū)逐漸降低[18]。

在主要金礦區(qū)內(nèi),構(gòu)造密度對金礦化強度的控制亦有明顯的表現(xiàn):大湖金礦區(qū)分布斷裂91條,其中近東西向43條,之中4條為含礦斷裂,F5含礦構(gòu)造賦存了95 %的金資源量;東闖金礦區(qū)分布斷裂98條,其中近東西向29條,之中8條斷裂含礦,S507賦存了70.35 %的金資源量。在文峪金礦區(qū)、槍馬峪金礦區(qū)、馬家洼金礦區(qū)亦有類似特征。

以上說明構(gòu)造帶的空間密度與礦化強度呈正相關(guān)關(guān)系。由成礦地質(zhì)條件分析,金礦化富集地段受構(gòu)造應(yīng)力影響多位于強變形地段,易于形成同期的并行構(gòu)造及次級構(gòu)造,但成礦往往易于向有利的主含礦構(gòu)造帶富集。因而,找礦預(yù)測工作應(yīng)系統(tǒng)分析成礦期的構(gòu)造性質(zhì),篩選出有利的主含礦構(gòu)造。

4.3 剪切帶厚度與金礦化強度

小秦嶺金礦田內(nèi)礦脈的分布具有叢聚性及成群成帶的特征,而且礦脈的品位和厚度,特別是金品位極不均勻。小秦嶺金礦田主要礦床(脈)金品位、厚度特征見表3。

表3 小秦嶺金礦田主要礦床(脈)金品位、厚度特征

總體來看,中礦帶各礦床(脈)金品位(8.15～17.22 g/t)最高,北中礦帶(10.95～11.84 g/t)次之,北礦帶(4.68～6.81 g/t)最低;金品位變異系數(shù)也服從上述規(guī)律,中礦帶(125 %～330 %)最高,北中礦帶(116 %～176 %)次之,北礦帶(104 %～118 %)最低。反映小秦嶺金礦田內(nèi)中礦帶礦化作用最強,由中礦帶到北中礦帶再到北礦帶依次降低。各礦床(脈)厚度變化相對較小,北礦帶略高,中礦帶略高于北中礦帶。就單個礦脈或中段來看,一般金品位與厚度呈正相關(guān)[19](見圖13～15)。

圖14 出岔金礦區(qū)8201—③礦體1 100 m中段厚度、 品位變化曲線

圖15 四范溝金礦區(qū)S201礦脈①號礦體1 878 m中段厚度、 品位變化曲線

4.4 剪切帶走向變化與金礦化強度

在平面上,剪切帶沿其走向上總體呈北西西向波狀彎曲,剪切帶的走向與金礦化強度關(guān)系密切。

首先,沿同一條含礦構(gòu)造帶具規(guī)模的金礦床,多位于構(gòu)造帶走向由北西西向近東西偏轉(zhuǎn)的東西向構(gòu)造段內(nèi)。如沿S505—S60礦脈、文峪金礦區(qū)、東闖金礦區(qū)、老鴉岔—金硐岔金礦區(qū)、西四范溝—楊砦峪金礦區(qū)均位于剪切帶的相對近東西向段內(nèi),形成了具規(guī)模的工業(yè)礦體;而上述金礦區(qū)之間,位于剪切帶的北西西向段僅出現(xiàn)零星礦化或為無礦段(見圖16)。其次,在單個金礦區(qū)內(nèi)金礦化強度較高的工業(yè)礦體,同樣易就位在構(gòu)造帶走向由北西西向近東西偏轉(zhuǎn)的東西向構(gòu)造段內(nèi)。如在文峪、楊砦峪金礦區(qū)內(nèi),近東西向構(gòu)造段礦化好、礦體規(guī)模大,北西向構(gòu)造段礦化明顯減弱(見圖17、圖18)。

圖16 S505—S209—S60含金剪切帶的走向和控礦特征示意圖

圖17 文峪金礦區(qū)S505礦脈聯(lián)合中段平面示意圖

圖18 楊砦峪金礦區(qū)S60礦脈聯(lián)合中段平面示意圖

由于區(qū)域上北西西向剪切帶在成礦期具有左行走滑特征,導致沿剪切帶的近東西向段受拉張作用而產(chǎn)生引張空間,有利于礦液沉淀富集,而北西向段受擠壓導致剪切帶緊閉,不利于成礦(見圖19)。

1—剪切帶 2—工業(yè)礦體 3—不同層次作用力方向 4—應(yīng)變橢球體

4.5 剪切帶傾角變化與金礦化強度

沿剪切帶垂向上,構(gòu)造面沿傾向呈S形波狀扭曲并向深部延伸,剪切帶傾角由地表向深部由緩至陡連續(xù)變化。剪切帶的含礦性與其傾角關(guān)系密切,一般工業(yè)礦體多賦存在傾角由陡變緩的相對緩傾構(gòu)造段內(nèi)(見圖20)。

1—剪切帶 2—工業(yè)礦體 3—不同層次作用力方向 4—應(yīng)變橢球體 5—鉆孔

5 結(jié) 論

1)小秦嶺金礦田剪切帶的形成演化過程較為復雜,結(jié)合大地構(gòu)造演化及構(gòu)造變形特征,顯示主要控礦剪切帶的演化總體經(jīng)歷了韌性剪切、脆-韌性剪切、韌-脆性剪切及脆性剪切4個構(gòu)造變形階段。

2)小秦嶺金礦田內(nèi)礦脈的規(guī)模明顯受剪切帶規(guī)?？刂?剪切帶的長度與金礦化強度和規(guī)模成正比,構(gòu)造密度與所在地區(qū)的金礦化強度呈正相關(guān)關(guān)系。

3)小秦嶺金礦田內(nèi)含礦剪切帶的產(chǎn)狀變化對礦段及礦脈的分布起決定性作用,剪切帶走向上由北西西向向近東西向偏轉(zhuǎn)的東西向構(gòu)造段,以及垂向上傾角由陡變緩的緩傾斜段為相對有利的富礦地段。