吳建標, 韓潤生*, 周高明, 石增龍, 張 艷, 孫幫濤, 鐘 華, 劉心開, 左家庚

滇東北毛坪富鍺鉛鋅礦床構造控礦作用及深部找礦方向

吳建標1, 韓潤生1*, 周高明2*, 石增龍3, 張 艷1, 孫幫濤2, 鐘 華2, 劉心開1, 左家庚2

(1. 昆明理工大學 有色金屬礦產地質調查中心 西南地質調查所, 云南 昆明 650093; 2. 彝良馳宏股份有限公司, 云南 昭通 657600; 3. 云南馳宏鋅鍺股份有限公司, 云南 曲靖 655011)

昭通毛坪超大型鉛鋅礦床是滇東北富鍺鉛鋅多金屬礦集區(qū)典型代表之一, 該礦床的礦體空間定位規(guī)律、成礦作用過程等方面均與控礦構造休戚相關。本文以礦田地質力學理論與方法為指導, 通過不同級別控礦構造的精細解析, 揭示構造分級控礦規(guī)律、控礦構造體系及控礦構造型式, 總結提出了構造控礦作用機理。研究表明, 毛坪鉛鋅礦床自印支期以來主要歷經了北東構造帶→北西構造帶→南北構造帶→東西構造帶等四期構造體系演化過程。其中, 印支晚期?燕山早期北東構造帶為該礦床的成礦構造體系, 為區(qū)域云南“山”字型構造東翼滇東“多”字型構造體系的組成部分。在區(qū)域NW-SE向主壓應力作用下, 形成的NE向毛坪左行壓扭性斷裂、SN向洛澤河左行扭性斷裂為礦床一級構造; 其派生的NE向貓貓山復式倒轉背斜、NNW向左行扭張性斷裂及NE向切層左行壓扭性斷裂, 為礦床的二級構造; NE向左行壓扭性層間斷裂為礦床三級構造; 低序次的節(jié)理裂隙為礦床的四級構造; 斜沖走滑斷裂?復式背斜組合是該礦床的主要控礦構造型式。在此基礎上, 構建了毛坪富鍺鉛鋅礦床斜沖走滑?斷褶構造控礦模式, 進而提出礦區(qū)深部勘查部署的主要方向。

構造控礦作用; 構造控礦模式; 深部找礦方向; 毛坪鉛鋅礦床; 滇東北礦集區(qū)

0 引 言

全球鉛鋅礦資源豐富, 主要分布于中國、澳大利亞、俄羅斯、墨西哥、秘魯、哈薩克斯坦、美國、印度、波蘭、加拿大等國(張明超等, 2016; 江少卿等, 2020); 全球鉛鋅儲量約為3.05×108t, 保有鉛鋅資源儲量約為12.25×108t(江少卿等, 2020)。碳酸鹽巖容礦非巖漿后生熱液型(CNHT)是主要的鉛鋅礦類型, 包括會澤型(HZT)和經典的密西西比河谷型(MVT)(韓潤生等, 2020), 主要分布于克拉通臺地、前陸盆地邊緣、被動陸緣等(Leach et al., 2010; 張長青等, 2014; 江少卿等, 2020; 韓潤生等, 2020, 2022)。我國碳酸鹽巖容礦非巖漿后生熱液型鉛鋅礦床主要分布于特提斯?喜馬拉雅成礦域, 以中生代印支期?燕山期為主(張長青等, 2014; 韓潤生等, 2020, 2022)。

川滇黔多金屬成礦區(qū)位于特提斯成礦域與環(huán)太平洋成礦域的交界地帶, 廣泛分布碳酸鹽巖容礦非巖漿后生熱液型鉛鋅礦床(韓潤生等, 2022)。該區(qū)的鉛鋅礦床有異于經典的MVT礦床, 其主要控制因素為斷褶構造與碳酸鹽巖?碎屑巖組合(韓潤生等, 2020)。構造成巖作用和構造?流體成巖作用往往形成構造角礫巖相系的熱液角礫巖相類型, 典型的脆性角礫巖化相包括方解石化熱液角礫巖和硫化物化熱液角礫巖等, 蝕變相為燧石?黏土?碳酸鹽化蝕變相, 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(方維萱, 2016)。HZT鉛鋅礦床在陸塊碰撞造山過程形成的陸內走滑構造背景下, 受斜沖走滑、斜落走滑或主走滑?斷褶帶控制, 以熱液碳酸鹽巖為容礦巖石, 中(高)溫中低鹽度富氣相或CO2混合流體發(fā)生“貫入”而成(Han et al., 2004, 2007;韓潤生等, 2022)。HZT鉛鋅礦床發(fā)育熱液角礫巖構造, 常以線狀?帶狀粗晶鐵白云石化白云巖相形式產出, 大致平行于層間斷裂和切層裂隙帶發(fā)布, 與斷褶構造具成生聯(lián)系, 熱液角礫巖構造與斷褶構造共同控制鉛鋅成礦過程。

滇東北礦集區(qū)是川滇黔多金屬成礦區(qū)組成部分, 毛坪鉛鋅礦床成礦類型為會澤型, 作為滇東北礦集區(qū)典型的超大型鉛鋅礦床, 其明顯受構造和熱液碳酸鹽巖?碎屑巖組合控制(韓潤生等, 2012, 2014)。在平面和剖面上, 礦體呈現(xiàn)明顯的緩寬陡窄、尖滅再現(xiàn)、膨大縮小等現(xiàn)象, 礦體與圍巖界線整體明顯(陳隨海等, 2016; 韓潤生等, 2019a); 斜沖走滑?斷褶構造是該礦床主要的控礦構造型式, “多”字型、“入”字型為主要的控礦構造型式(韓潤生等, 2019b); 斷裂結構面與礦化蝕變巖相轉化面是該礦床的主要成礦結構面。兩類成礦結構面的組合控制了礦床的展布格局和串珠狀礦體群呈左列式排列, 且向SE傾伏的礦體向SW側伏(韓潤生等, 2007, 2019a)。

因此, 研究毛坪鉛鋅礦床構造控礦規(guī)律是開展深部和外圍隱伏礦定位預測的關鍵。前期由于受復雜構造背景、礦山開采等因素制約, 無法系統(tǒng)地認識礦床構造控礦規(guī)律, 極大限制了精準把握礦床外圍和深部找礦方向。近年來礦床深部資源的不斷開發(fā)利用, 保有鉛鋅儲量不斷減少, 難以滿足礦山企業(yè)中長期持續(xù)發(fā)展的需求, 亟需應用礦田地質力學理論與方法(孫家驄和韓潤生, 2016)探索深部資源。通過對毛坪礦床不同級別的控礦構造開展精細解析, 總結不斷揭露的地質信息, 準確厘定該礦床的成礦地質體, 揭示礦床構造分級控礦規(guī)律, 深入分析構造控礦作用, 綜合構建構造控礦模式, 進而提出深部及外圍勘查的主要方向。

1 礦床地質概況

毛坪鉛鋅礦床位于NE向會澤?牛街斜沖走滑斷褶帶、SN 向曲靖?昭通隱伏斷裂帶與NW向紫云?埡都深斷裂帶的交匯部位(圖1a;韓潤生等, 2014, 2019a, 2019b)。礦床主要受NE向毛坪壓扭性斷裂及其上盤貓貓山背斜的控制(圖1c), 礦區(qū)內主要發(fā)育NE向、NW向及SN向構造, 其中以NE向層間壓扭性斷裂帶為主(圖1c); 礦區(qū)內出露地層主要為泥盆系、石炭系、二疊系, 地層間多以假整合和整合接觸關系為主(圖1c); 賦礦層位為上泥盆統(tǒng)宰格組(D3)灰?深灰色細?中晶白云巖, 下石炭統(tǒng)擺佐組(C1)淺肉紅色、灰白色塊狀細晶灰?guī)r, 上石炭統(tǒng)威寧組(C2)淺灰?深灰色中?厚層狀灰?guī)r和灰?深灰色細晶白云巖互層。礦區(qū)內巖漿巖主要為上二疊統(tǒng)玄武巖組。毛坪鉛鋅礦床由4個礦段組成, 河東礦段位于河東(洛澤河為界), 分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ號礦體群; 水爐礦段、千層硐礦段和紅尖山礦段位于河西(洛澤河為界)。礦體分布于貓貓山倒轉背斜的北西翼NE向層間斷裂帶中, 呈透鏡狀、脈狀、似層狀等, NE-SW走向。原生礦石構造有致密塊狀、浸染狀、團斑狀、脈狀等, 礦石結構以粒狀結構為主; 礦石礦物主要包括方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦等, 脈石礦物有白云石、方解石、少量石英和重晶石等。圍巖蝕變類型主要有黃鐵礦化、白云石化、方解石化、硅化等。

2 控礦構造解析與構造分級控礦規(guī)律

2.1 控礦構造解析

2.1.1 礦床一級構造

(1) NE向左行壓扭性毛坪斷裂

毛坪斷裂為毛坪礦區(qū)內最大的構造之一(圖1、2), 其與毛坪鉛鋅礦床的形成、展布關系密切。斷裂帶內構造巖的Pb、Zn等元素明顯富集(表1)顯示, 該斷裂為礦區(qū)主要的導礦構造。毛坪斷裂出露于礦床西側和北西側, 位于棲霞組+茅口組(P2)與玄武巖組(P3β)界線處, 自南向北斷裂走向由NNE向逐漸過渡為NEE向, 總體產狀為120°～170°∠60°～85°。斷裂帶寬20～25 m, 由多條斷裂組合而成, 包括主斷裂派生的一系列近EW向次級斷裂及其派生的NW向斷裂。

圖a中: 1. 峨眉山玄武巖; 2. 主要斷裂; 3. 省界; 4. 省城和市縣; 5. 大中型礦床; 6. 小型礦床; 7. 主要礦點; ①. NE向會澤?牛街斜沖走滑斷褶帶; ②. SN向曲靖?昭通隱伏斷裂帶; ③. NW向紫云?埡都深斷裂帶。圖b中: 1. 鉛鋅礦床(點); 2. 黃鐵礦礦床; 3. 鐵礦床; 4. 銅礦點; 5. 鉛鋅礦體; 6. 逆斷層; 7. 地層整合接觸; 8. 地層假整合接觸; 9. 向斜; 10. 背斜。圖c中: 1. 中三疊統(tǒng)關嶺組; 2. 下三疊統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組; 3. 下三疊統(tǒng)飛仙關組; 4. 上二疊統(tǒng)宣威組; 5. 上二疊統(tǒng)玄武巖組; 6. 中二疊統(tǒng)棲霞組+茅口組; 7. 下二疊統(tǒng)梁山組; 8. 中石炭統(tǒng)威寧組; 9. 中石炭統(tǒng)威寧組第一層第三段; 10. 中石炭統(tǒng)威寧組第一層第二段; 11. 中石炭統(tǒng)威寧組第一層第一段; 12. 下石炭統(tǒng)擺佐組; 13. 下石炭統(tǒng)大塘組第三層; 14. 下石炭統(tǒng)大塘組第二層; 15. 下石炭統(tǒng)大塘組第一層; 16. 上泥盆統(tǒng)宰格組第三段第三層; 17. 上泥盆統(tǒng)宰格組第三段第二層; 18. 上泥盆統(tǒng)宰格組第三段第一層; 19. 地層整合接觸; 20. 地層假整合接觸; 21. 斷層; 22. 背斜; 23. 地層產狀; 24. 地質點和地質剖面。圖d中: 1. 白云巖; 2. 灰?guī)r; 3. 泥巖; 5. 砂巖; 5. 玄武巖; 6. 殘積物; 7. 地層代號; 8. 整合接觸; 9. 假整合接觸; 10. 角度不整合接觸。

f1/f3: 180°∠79°, 裂面呈舒緩波狀, 下裂面f3局部反傾, 上裂面至下裂面具明顯分帶: 白云石充填的灰色灰?guī)r透鏡體化帶→熱液蝕變白云石膠結灰白色硅質灰?guī)r角礫碎裂巖帶→白云石脈, 帶內發(fā)育碎裂巖, 帶內透鏡體化、碎裂化、白云石化、少量方解石化和白云石膠結灰?guī)r角礫固結成巖等特征指示早期為成礦期, 蝕變白云石透鏡體指示其具右行壓扭性; 白云石膠結物上晚期擦痕指示晚期具左行壓扭性; f2: 335°∠78°, 具與f1/f3同樣特征, 早期受熱液活動形成白云石膠結物, 晚期再次錯動, 擦痕擦于白云石膠結物上; f4: 285°∠78°, 具與f1/f3同樣特征, 裂面呈舒緩波狀, 上盤發(fā)育一系列劈理指示左行壓扭性, 早期受熱液活動形成白云石膠結物, 晚期再次錯動, 擦痕擦于白云石膠結物上。

表1 毛坪斷裂構造巖中元素含量

(2) SN向洛澤河左行扭性斷裂

洛澤河斷裂為礦床重要的斷裂之一, 總體為近SN向, 出露不明顯, 斷裂旁側派生一系列的次級斷裂(圖3)。根據地層的錯動關系, 可以判斷其為左行扭性斷裂, 反映受NW-SE向主壓應力作用, 為成礦期斷裂。斷裂不僅造成地層左行錯動, 還造成毛坪斷裂在成礦后發(fā)生左行錯動(約35 m斷距)(圖1、3)。該斷裂可能是導致河東地層倒轉、河西中淺部地層正常陡傾的重要因素(圖1)。

①. 灰色細晶白云質灰?guī)r; ②. 左行壓扭性斷裂; ③. 一系列灰色細晶白云質灰?guī)r層間斷裂帶, 垂直層面發(fā)育有蝕變白云石脈; ④. 殘積物、坡積物; ⑤. 層間斷裂帶, 片理化, 灰?guī)r角礫, 蝕變白云石脈; ⑥. 節(jié)理裂隙帶。

2.1.2 礦床二級構造

NE向貓貓山復式倒轉背斜:貓貓山背斜軸向為NNE向, 樞紐呈NE-SW向“S”形展布(圖1)。北西翼產狀較陡(傾角55°～85°), 局部倒轉(即河西北西翼); 靠近核部倒轉(即河東北西翼); 南東翼平緩, 遠離轉折端兩翼地層變緩, 核部地層變化較大, 為復式背斜。礦體賦存于貓貓山背斜北西翼, 河東礦段中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ號礦體群位于河東, 水爐礦段、千層硐礦段、紅尖山礦段位于河西。礦區(qū)南側KHH-107點為背斜轉折端, 核部見明顯的蝕變白云石和方解石脈, 節(jié)理裂隙中見褐鐵礦化(圖4), 與成礦關系密切。

①. 灰色細?中晶白云巖; ②. 灰白色?米黃色中內徑厚層狀白云巖, 在節(jié)理裂隙面褐鐵礦發(fā)育; ③. 灰黑色碳、泥質白云巖具片理化; ④. 灰白色細?中晶厚層狀白云巖, 具有褐鐵礦化; ⑤. 灰白色片理化白云巖, 破碎帶內發(fā)育有方解石脈, 見脈狀的鐵質白云石穿插方解石; ⑥. 灰白色中?粗晶蝕變白云巖; ⑦. 灰白色白云質碎粒巖; ⑧. 灰白色粗晶白云巖。

NNW向左行扭張性斷裂:毛坪鉛鋅礦床南部下埡口北側KHH-12點處見典型NNW向左行扭張性斷裂(圖5a), 斷裂f的產狀為60°∠81°, 裂面呈波狀、局部舒緩波狀, 早期為張性, 晚期右行壓扭性。斷裂帶寬30～50 cm, 帶內為灰色灰質碎裂巖, 并充填大量方解石團塊, 團塊沿斷裂不規(guī)則分布, 膠結不規(guī)則狀灰?guī)r角礫, 方解石發(fā)育水平擦痕, 指示其形成于早期; 方解石鏡面和旁側節(jié)理產狀為207°∠80°, 均指示晚期右行壓扭性, 斷裂帶向兩側方解石化逐漸減弱。

圖b中:①. 灰黑色薄層狀碳質頁巖, 底部夾砂巖礫; ②. 深灰色?灰色中?厚層狀含碳質砂巖。

NE向切層左行壓扭性斷裂:F11是礦床內典型的NE向切層壓扭性斷裂, 在KHJ-9點(圖5b)可見該斷裂典型特征。斷裂整體向NW傾, 局部向SE傾, 發(fā)育于下石炭統(tǒng)大塘組第一層(C11)中, 裂面舒緩波狀, 裂寬0.3～1 m, 帶內為黃褐色碎裂狀碎裂、碎粒巖, 含渾圓狀鐵質結核, 結核粒徑5～45 cm。上盤巖層彎曲不明顯; 下盤發(fā)育拖曳褶皺, 可見碳質頁巖中的砂巖薄層角礫, 部分呈石香腸狀分布。F11斷裂旁側發(fā)育一組NE向節(jié)理, 6條/10 m, 節(jié)理面平直緊閉, 根據兩側巖層彎曲, 推斷該斷裂為左行壓扭性斷裂, 局部見5～10 cm錯距, 沿節(jié)理發(fā)育褐鐵礦化。

2.1.3 礦床三級構造

通過河東礦段和河西水爐、千層硐、紅尖山各礦段主要坑道內的控礦構造解析, 礦床三級構造以NE向斷裂為主, NW向、SN向、EW向較少; 主要含礦構造為NE向左行壓扭性層間斷裂帶。

河東礦段683 m分層98+1線Ⅰ-6礦體北西側見明顯的NE向層間左行壓扭性斷裂控制礦體產出現(xiàn)象(圖6)。其中, 斷裂f4裂面呈舒緩波狀, 帶內片理化、透鏡體化指示成礦期為左行壓扭性。KH-05點處見礦體邊界, 斷裂上盤為塊狀Sp+Gn+Py礦體, 礦體界線受斷裂控制, 但又與斷裂并不完全一致。

圖6 河東683 m分層98+1線Ⅰ-6礦體北西側地質剖面圖

河西水爐礦段出露典型NE向含礦層間破碎帶(圖7), 其走向為NE70°～80°, 近直立。水爐礦段地層近直立, NE向壓扭性層間斷裂帶控制礦體, 為成礦期的產物。沿容礦構造(層間破碎帶)發(fā)育的蝕變分帶: 灰色白云質灰?guī)r(含浸染狀、星點狀黃鐵礦)→灰白?淺灰白色白云質灰?guī)r(含條帶狀、網脈狀閃鋅礦)→白色蝕變白云巖(含條帶狀、網脈狀方鉛礦)→鉛鋅礦體。

圖b中:Ⅰ. 鉛鋅礦體, 鉛灰色方鉛礦穿插棕黃色閃鋅礦; Ⅱ. 白色蝕變白云巖, 含條帶狀、網脈狀方鉛礦; Ⅲ. 灰白?淺灰白色灰質白云巖, 含條帶狀、網脈狀閃鋅礦; Ⅳ. 灰色白云質灰?guī)r。圖c中:①. 灰白色黃鐵礦化白云質灰?guī)r; ②. 淺灰白色黃鐵礦化灰質白云巖脈; ③. 白色方解石膠結灰?guī)r角礫巖帶; ④. 黃鐵礦脈; ⑤. 灰白色致密塊狀碎裂灰?guī)r; ⑥. 灰白色致密塊狀碎裂灰?guī)r。圖d中: ①. 鉛鋅礦體, 厚5～10 cm; ②. 白色蝕變白云巖, 寬8～10 cm, 白色不規(guī)則狀、脈狀白云巖分布方鉛礦、閃鋅礦細脈, 脈寬3～5 cm; ③. 10～20 cm強黃鐵礦化淺灰色細?中晶蝕變白云巖; ④. 淺灰色?灰白色灰質白云巖; ⑤. 方解石脈穿插淺灰色白云質灰?guī)r。

河西千層礦段755 m中段18線穿脈出露典型的層間破碎帶控制礦體(圖8), 礦體受f9和f10兩條層間斷裂控制明顯。其中壓性層間斷裂f9裂面舒緩波狀, 產狀為10°∠78°, 帶寬2～5 cm, 帶內為白云質碎粉巖, 局部泥化、片理化、黃鐵礦化、白云石化, 黃鐵礦呈細脈狀、密集星點狀, 白云石呈細脈狀。破碎帶下盤為灰色硅質白云巖, 方解石細脈發(fā)育, 細脈寬1～2 cm, 3條/10 cm。壓性層間斷裂f10裂面舒緩波狀, 產狀為10°∠85°, 帶寬5～7 cm, 帶內為泥質?白云質碎粉巖, 片理化, 發(fā)育灰色白云巖透鏡體、灰色白云巖角礫, 角礫膠結物為黃鐵礦。千層硐755 m中段地層正常傾向NW, 局部地層走向為NW向。

Ⅰ. 鉛鋅礦體; Ⅱ. 白色強白云石化粗晶白云巖; Ⅲ. 灰白色中?粗晶白云巖; 含灰色灰質白云巖條帶; Ⅳ. 灰色灰質白云巖; Ⅴ. 灰白色灰質白云巖。

河西紅尖山礦段670中段674 m分層H13號礦體穿脈出露典型的層間破碎帶控制礦體(圖9), 該穿脈以出露NE向壓扭性斷裂為主, 走向NE50°～75°, 傾角60°～85°, 傾向NW。其中f6為成礦期斷裂, 裂面呈波狀, 裂帶寬1～5 cm, 斷裂帶內星點狀黃鐵礦中含閃鋅礦、炭泥質膠結白云石化灰?guī)r; f6斷裂上盤可見塊狀方解石包含鉛鋅礦體, 致密塊狀粗粒黃棕色閃鋅礦+方鉛礦脈穿插塊狀黃鐵礦, 斷裂下盤發(fā)育7～9條/10 cm節(jié)理(255°∠45°), 節(jié)理中充填方解石脈。該剖面由南向西為: 圍巖(灰白?淺灰色白云質灰?guī)r)→灰?灰黑色白云質灰?guī)r+脈狀方解石→淺灰色白云質灰?guī)r+脈狀方解石→含礦斷裂f6下盤(KZ-9),方解石內發(fā)育礦體角礫, 致密塊狀黃鐵礦被黃棕色閃鋅礦+方鉛礦穿插→含閃鋅礦壓扭性斷裂f6→含礦斷裂f6上盤, 發(fā)育0.4～2 m寬方解石脈→方解石膠結白云質灰?guī)r角礫和礦石團塊(灰?guī)r表面含斑點狀黃鐵礦, 黃鐵礦包圍灰?guī)r角礫, 黃棕色閃鋅礦和方鉛礦穿插的黃鐵礦), 閃鋅礦礦石團塊→厚脈的方解石包裹礦體(黃鐵礦被黃棕色閃鋅礦和方鉛礦穿插)→脈狀礦體(黃鐵礦被黃棕色閃鋅礦和方鉛礦穿插)→圍巖(灰白?淺灰色白云質灰?guī)r)。

圖9 河西紅尖山礦段674 m分層H13號礦體穿脈構造解析簡圖

2.2 構造分級控礦規(guī)律

研究發(fā)現(xiàn), 礦田、礦床、礦體和礦脈分別受不同級別的構造控制, 呈現(xiàn)明顯的構造分級控礦規(guī)律。放馬壩、毛坪、待補三條主斷裂屬于毛坪鉛鋅礦田的一級構造, 直接控制礦田的分布。在NW-SE向主壓應力作用下形成的三條主斷裂呈疊瓦狀分布, 在其上盤分別形成一系列軸向NE的褶皺, 分別控制了毛坪超大型鉛鋅礦床和放馬壩、云爐河壩等小型鉛鋅礦床及拖姑煤、龍街等12處鉛鋅礦(化)點的分布(韓潤生等, 2019a, 2019b)。

對于礦床尺度, NE向毛坪左行壓扭性斷裂、SN向洛澤河左行扭性斷裂為礦床的一級構造, 共同控制礦床的空間展布; 派生的NE向貓貓山復式倒轉背斜、NNW向左行扭張性斷裂、NE向切層左行壓扭性斷裂為礦床的二級構造, 控制礦體群的分布。在平面和剖面上, 礦體呈透鏡體狀, 多層位(D33-1、D33-2、D33-3、C1、C21-1、C21-2、C21-3)中NE向層間左行壓扭性斷裂帶和更次級的節(jié)理裂隙, 分別作為礦床的三、四級構造, 控制單個礦體的形態(tài)、產狀及網脈狀、細脈狀礦脈的分布(圖10)。

圖10 毛坪鉛鋅礦床構造分級控礦解析簡圖

毛坪鉛鋅礦床的導礦構造為NE向毛坪左行壓扭性斷裂, 配礦構造為SN向洛澤河左行扭性斷裂、NE向貓貓山復式倒轉背斜、NNW向左行扭張性斷裂和NE向切層左行壓扭性斷裂, 而容礦構造主要為貓貓山背斜陡傾斜翼部的NE向層間左行壓扭性斷裂及低序次的節(jié)理裂隙。

3 控礦構造體系

結合區(qū)域構造演化特征和毛坪鉛鋅礦床構造成生發(fā)展過程, 厘清了控礦構造體系及其動力學演化過程(圖11)。印支期以來, 毛坪鉛鋅礦床主要經歷了印支中晚期?燕山早期北東構造帶(圖2～9)→燕山早中期北西構造帶(圖12a、b)→燕山晚期南北構造帶(圖12c)→喜馬拉雅期東西構造帶(圖12d)四期構造發(fā)展過程。其成礦構造體系為印支中晚期?燕山早期北東構造帶。不管是滇東北礦集區(qū)、川西南礦集區(qū)還是黔西北礦集區(qū), 斷裂?褶皺構造系統(tǒng)(斷褶構造)控制鉛鋅礦床的規(guī)律性和礦床地質特征具有明顯的相似性, 反映出成礦構造演化及鉛鋅礦床成礦時代具有統(tǒng)一性(韓潤生等, 2014, 2019a, 2019b, 2022)。

圖11 印支期以來毛坪鉛鋅礦控礦構造體系及構造演化過程

(a) KL-29點北西構造帶NE向張性斷裂; (b) KHH-05點北西構造帶NW向壓性斷裂; (c) KHH-04點南北構造帶扭性(壓)斷裂; (d) KHH-11點東西構造帶壓性斷裂。①. 棲霞+茅口組(P2q+m)灰色灰?guī)r, ②. 泥質、碳質片理化, ③. 玄武巖組(P3β)玄武巖, ④. 斷層角礫巖。

印支中晚期?燕山早期(成礦期), 受印支地塊向揚子地塊持續(xù)俯沖的影響, 伴隨古特提斯洋的閉合, 使印支地塊和揚子地塊間諸多微塊體發(fā)生碰撞, 形成印支造山系西部的組成部分(許志琴等, 2012), 也使揚子地塊西南緣巖相古地理格局發(fā)生變化。該期造山事件還誘發(fā)揚子地塊內形成斷褶構造帶(韓潤生等, 2012), 在川滇黔多金屬成礦區(qū)廣泛形成具分區(qū)性和多樣性的陸內走滑構造系統(tǒng)(韓潤生等, 2019b), 同時在揚子地塊西南緣形成一系列與構造熱事件有關的鉛鋅礦床。云南“山”字型構造是一個橫跨滇東、滇中, 縱越滇南、滇北的扭動構造體系, 其中, 建水?華寧?澄江?嵩明一線以東為前弧東翼, 越過小江斷裂帶明顯分為4個NE向斜沖斷裂帶, 其中向北凸出的威寧弧成為云南“山”字型構造東翼反射弧的外弧, 昭通毛坪礦區(qū)位于威寧北側, 同屬外弧區(qū)(孫家驄和韓潤生, 2016)。沿小江斷裂分布一系列NE向褶皺和壓/壓扭性斷裂帶, 從南向北主要有東川?鎮(zhèn)雄、會澤?牛街、魯?shù)?鹽津、永善?綏江4個構造帶, 這些構造帶走向約NE45°, 呈左斜列等間距(約30～40 km/帶)分布, 共同組成了NE向的滇東“多”字型構造體系。因此, 北東構造帶的控礦構造體系反映區(qū)域云南“山”字型構造東翼滇東“多”字型構造體系一個片段(孫家驄和韓潤生, 2016)。在區(qū)域應力作用下, 滇東北礦集區(qū)內形成一系列左行斜沖走滑斷裂及其相關褶皺, 構成滇東北斜沖走滑?斷褶構造系統(tǒng), 控制了礦集區(qū)的空間展布; 毛坪斷裂與其上盤的礦床范圍內的貓貓山倒轉背斜構成典型的左行壓扭性斷裂?褶皺構造, 控制毛坪鉛鋅礦床的空間定位(韓潤生等, 2019b)。

燕山中期(成礦后), 環(huán)太平洋板塊向北西俯沖、西伯利亞板塊向南俯沖以及印支地塊和華南陸塊發(fā)生俯沖碰撞(Deng et al., 2014), 華南陸塊南緣古特提斯海盆的早期消亡, 造成了印支地塊與華南陸塊碰撞并匯聚, 揚子地塊與華夏地塊碰撞活化(梁新權等, 2005),導致川滇黔地區(qū)主應力方向從印支中晚期?燕山早期的NW-SE向轉換為NE-SW向, 形成北西構造帶構造體系, 主要表現(xiàn)為礦區(qū)內NE向張性斷裂和NW向壓性斷裂。如地表點KL-29(圖12a), 斷裂產狀為345°∠75°, 出露于棲霞+茅口組(P2)與玄武巖組(P3β)界線附近。點南為棲霞+茅口組(P2)灰色灰?guī)r, 脈狀方解石發(fā)育; 點北為杏仁狀玄武巖組(P3β), 白云巖脈發(fā)育; 裂面呈鋸齒狀, 為成礦后NE-SW向主壓應力作用下形成于地層界線上的張性斷裂。此外, KHH-05點為典型NW向的壓扭性斷裂(圖12b), 產狀為210°∠85°, 裂面較光滑, 呈舒緩波狀, 擦痕不明顯, 斷裂帶寬60～80 cm, 帶內為灰白色白云質碎斑巖, 斑晶為灰白色硅質白云巖, 粒徑大小為1～8 mm, 磨圓度較好, 灰白色、米黃色白云質膠結。這兩類斷裂是典型的北西構造帶產物。

燕山晚期(成礦后), 由于西伯利亞板塊向南、太平洋板塊向北西、印度洋板塊向北東同時向中朝板塊匯聚, 使川滇黔地區(qū)處于擠壓環(huán)境, 其主壓應力方向主體呈近EW向(崔峻豪等, 2018), 形成南北構造帶。毛坪鉛鋅礦區(qū)內主要發(fā)育NE向右行壓扭性斷裂, 如點KHH-04(圖12c), 斷裂產狀為325°∠80°, 裂面較平直、光滑, 表面覆蓋鈣華, 下盤擦痕斜下, 與水平夾角呈10°～15°, 上盤發(fā)育張性裂隙, 與擦痕均指示為右行扭(壓)性。裂面見2～30 mm方解石溶蝕孔洞, 張性節(jié)理充填方解石脈(走向為295°)8～10 條/m,傾向NE, 帶寬5～10 cm。與NW向壓性斷裂不同(圖12b), NE向壓扭性斷裂帶內構造巖為灰白色細?中晶針孔狀白云質碎裂巖, 擦痕明顯、構造面較新鮮且鈣化發(fā)育, 可判斷該斷裂明顯晚于NW向壓性斷裂。

喜馬拉雅期(成礦后), 約60～40 Ma印度板塊和歐亞板塊處于完全碰撞接觸狀態(tài)。地殼整體緩慢上升, 表現(xiàn)為亞洲大陸的最終形成、青藏高原的抬升、褶皺斷層的活動以及中酸性巖漿的侵入(Sun et al., 2016; Zhou et al., 2018; Wu et al., 2020; 吳建標等, 2022)。在此背景下, 毛坪鉛鋅礦區(qū)內主要發(fā)育NW向右行壓扭性斷裂和EW向壓性斷裂; NW向右行扭性斷裂主要疊加于成礦期北東構造帶張性斷裂之上, 如330°走向的右行壓扭性斷裂(圖5a)。EW向壓性斷裂, 如點KHH-11(圖12d)斷裂F(180°∠80°)切斷NW-SE向主壓應力作用下形成的NE向褶皺, EW向壓性斷裂及其派生的50°∠36°壓扭性斷裂均為SN向主壓應力作用的產物, 可見北東構造帶早于東西構造帶。

4 控礦構造型式

基于毛坪鉛鋅礦床的構造精細解析、礦床的時空結構和物質組成及構造地球化學分析, 認為成礦地質體為NE向毛坪左行壓扭性斷裂和NE向貓貓山復式倒轉背斜控制下熱溶角礫化白云巖蝕變帶的斜沖走滑斷層?復式背斜構造帶; 成礦結構面為斷裂(NE向毛坪左行壓扭性斷裂、SN向洛澤河左行扭性斷裂、NNW向左行扭張性斷裂、NE向切層左行壓扭性斷裂、NE向層間左行壓扭性斷裂)、背斜(NE向貓貓山復式倒轉背斜)、節(jié)理裂隙(北東構造帶應力場下形成低序次節(jié)理裂隙)、蝕變巖相界面→熱溶角礫化蝕變白云巖與泥質蓋層界面之碳酸鹽巖一側(D3白云巖+C1砂頁巖遮擋層、C1白云巖+其頂部的綠色頁巖遮擋層、C2白云巖+P2砂頁巖遮擋層)等。綜合研究認為, 毛坪鉛鋅礦床中不同尺度的控礦構造型式: 礦床尺度為斜沖走滑斷層?復式背斜構造組合(“入”字型); 礦體尺度為“多”字型、斷層交匯型、蝕變白云巖?碎屑巖蓋層界面型; 礦脈尺度為層間斷裂帶、熱溶角礫巖帶、節(jié)理裂隙帶。

4.1 礦床尺度控礦構造型式

NE向毛坪左行壓扭性斷裂與NE向貓貓山復式倒轉背斜組成斜沖走滑斷層?復式背斜組合(“入”字型構造型式), 主斷層在成礦期發(fā)生了左行斜沖作用, 與其上盤走向一致的背斜共同控制礦床。背斜軸面與主斷裂組成總體形態(tài)呈反“入”字, 故而又稱“入”字型控礦構造型式(圖13); 毛坪礦區(qū)的毛坪斷裂與其上盤的貓貓山背斜正表現(xiàn)為該型式特征。

4.2 礦體尺度控礦構造型式

(1) “多層位”NE向左行壓扭性層間斷裂組成“多”字型構造型式。“多”字型構造是一種最常見的扭動構造型式, 由一系列大致互相平行斜列的壓性或壓扭性構造形跡和與其直交的張性或張扭性斷裂組成, 總體形態(tài)很像漢字的“多”字或反“多”字, 故而得名(孫家驄和韓潤生, 2016)。宰格組、威寧組和擺佐組碳酸鹽巖的“多層位”賦礦, 控制平面上和剖面上呈透鏡體狀、斜列展布礦體的NE向左行壓扭性層間斷裂, 這些斷裂互相平行斜列組成了“多”字型控礦構造型式(圖13)。

(2) NNW向扭張性斷裂與NE向左行壓扭性層間斷裂和NE向左行壓扭性切層斷裂與NE向左行壓扭性層間斷裂共同組成斷層交匯型構造型式。成礦期NNW向左行扭張性斷裂和NE向切層左行壓扭性斷裂, 與NE向層間左行壓扭性斷裂交匯部位形成一系列的礦體或礦化蝕變, 兩者形成斷層交匯型的控礦構造型式(圖5a)。

(3) 熱溶角礫化白云巖蝕變體與碎屑巖蓋層組成蝕變白云巖?碎屑巖蓋層界面型構造型式。成礦流體進入層間斷裂帶內, 隨著蝕變的進行, 初期, 在賦礦地層的碳酸鹽巖內形成溶蝕孔洞(圖6 中KH-03點); 隨后, 熱液流體充填孔洞, 形成長軸平行于層間斷裂的“米粒狀”白云石; 之后, 流體進一步溶蝕碳酸鹽巖并殘留圍巖角礫, 形成白云巖蝕變體, 隨著流體的混合沉淀形成礦體(圖6中KH-05點)。蝕變過程中形成的各類礦化蝕變地質體與C1砂頁巖遮擋層、C1頂部的綠色頁巖遮擋層、P2砂頁巖遮擋層, 共同組成蝕變體?碎屑巖蓋層界面型控礦構造型式(圖13)。

4.3 礦脈尺度控礦構造型式

(1) 層間斷裂帶: 宰格組、威寧組和擺佐組碳酸鹽巖的NE向層間左行壓扭性斷裂控制的礦脈。

(2) 熱溶角礫巖帶: 宰格組、威寧組和擺佐組碳酸鹽巖形成的熱溶角礫巖帶。

(3) 節(jié)理裂隙帶: 北東構造帶應力場下形成的低序次的節(jié)理裂隙控制的礦脈。

5 構造控礦作用與構造控礦模式

在成礦期, 川滇黔多金屬成礦區(qū)內陸內走滑斷褶構造驅動成礦流體沿斷褶構造發(fā)生“貫入”交代作用(韓潤生等, 2022), 成礦流體沿斜沖走滑斷層?復式背斜構造帶進入NE向層間左行壓扭性斷裂帶內, 因碎屑巖遮擋層的阻隔作用的影響, 使遮擋層下覆的碳酸鹽巖容礦層內形成熱溶角礫化白云巖–鉛鋅礦化帶。熱液蝕變初期, 宰格組、擺佐組和威寧組碳酸鹽巖內形成溶蝕孔洞; 隨著熱液蝕變作用進一步進行, 熱液充填孔洞形成“米粒狀”白云石。伴隨著熱液蝕變的進行, 溶蝕圍巖碳酸鹽巖的孔洞擴大、連接, 形成礦化蝕變體, 以及殘留圍巖和層間斷裂帶內側列分布的透鏡體狀礦體群。透鏡體狀礦體的形態(tài)和產狀受應力作用下層間斷裂帶的影響, 壓扭性斷裂不僅可以導致巖石破碎, 形成破碎空間, 而且斷裂帶在其產狀變化部位形成張開空間, 裂面相對較緩的位置形成的張開空間是流體沉淀的良好空間, 呈現(xiàn)緩寬陡窄的特點, 加之熱液巖溶作用, 有利于流體交代、滲透在有利構造部位成礦, 形成斜列展布的礦體群; 河東礦段各礦體群向SW側伏, 河西各礦段各礦體群向NE側伏。

綜上所述, 構建毛坪鉛鋅礦床構造控礦模式(圖13): 印支中晚期?燕山早期, 因NW-SE向區(qū)域構造應力場作用, 在毛坪礦區(qū)內形成NE向毛坪左行斜沖走滑斷裂及其上盤的NE向貓貓山復式倒轉背斜, 形成典型的斜沖走滑?斷褶構造帶(韓潤生等, 2019a, 2019b), 該構造帶控制毛坪鉛鋅礦床的形成。深部成礦熱液沿斜沖走滑斷褶帶大規(guī)模向淺部運移和“貫入”過程中, 不斷淋濾萃取基底中與鉛鋅礦化有關的Pb、Zn等成礦元素, 形成富含Pb2+、Zn2+等物質的成礦流體; 不斷濃縮富集的深源流體沿導礦構造毛坪斷裂發(fā)生“貫入”作用, 經NE向貓貓山復式倒轉背斜、SN向洛澤河左行扭性斷裂、NNW向左行扭張性斷裂、NE向切層左行壓扭性斷裂, 進入賦礦碳酸鹽巖地層(宰格組、擺佐組和威寧組)中的NE向層間左行壓扭性斷裂帶內, 因受碎屑巖遮擋層的阻隔, 從而在遮擋層下伏的碳酸鹽巖內與還原性盆地流體混合, 發(fā)生硫化物沉淀, 形成一套構造?礦化蝕變組合分帶及以鉛鋅為主的不同礦石類型的礦體群。

6 深部找礦方向

綜上所述, 綜合北部帷幕鉆孔巖心研究, 毛坪斷裂出露于北部帷幕深部400 m高程附近, 推斷各礦段深部毛坪斷裂上盤具備賦礦條件, 是礦床深部的重點勘查部署方向; 深部NNW向左行扭張性斷裂、NE向切層左行壓扭性斷裂與NE向層間左行壓扭性斷裂交匯部位的威寧組(C2)和宰格組(D3)內的層間斷裂帶具有良好的找礦前景。

在NE向貓貓山復式倒轉背斜北西翼的河東地區(qū), 重點關注Ⅰ號、Ⅵ號礦體群南西側伏端的深部, Ⅵ號礦體群向深部延深大; 在河西地區(qū), 中淺部賦礦地層傾向正常, 深部靠近毛坪斷裂的地層可能倒轉, 因此要重點關注千層硐、水爐礦段的礦體在深部SW向側伏。而且, 在同一賦礦層位內, 關注已知礦體呈斜列式分布的隱伏礦體。

7 結 論

印支期以來, 毛坪鉛鋅礦區(qū)主要經歷了印支中晚期?燕山早期北東構造帶→燕山早中期北西構造帶→燕山晚期南北構造帶→喜馬拉雅期東西構造帶等四期構造發(fā)展過程, 印支中晚期?燕山早期北東構造帶為鉛鋅成礦構造體系。

毛坪鉛鋅礦床構造具分級控礦特點, NE向毛坪左行壓扭性斷裂、SN向洛澤河左行扭性斷裂為該礦床一級構造; 其派生的NE向貓貓山復式倒轉背斜、NNW向左行扭張性斷裂和NE向切層左行壓扭性斷裂為礦床二級構造; NE向層間左行壓扭性斷裂為礦床三級構造; 北東構造帶應力場下形成的低序次的節(jié)理裂隙為礦床四級構造。

斜沖走滑斷裂?復式背斜組合是該礦床的主要控礦構造型式, 依據構建的斜沖走滑?斷褶構造控礦模式, 提出了礦床深部找礦勘查的主要方向。

致謝:感謝彝良馳宏礦業(yè)有限公司對本研究的大力支持和無私幫助！感謝中國地質科學院地質力學研究所陳正樂研究員、有色金屬礦產地質調查中心方維萱研究員的審閱和辛勤指導！

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Structural Ore-controlling and Deep Prospecting Direction of the Maoping Lead-zinc Deposit in Northeastern Yunnan, China

WU Jianbiao1, HAN Runsheng1*, ZHOU Gaoming2*, SHI Zenglong3, ZHANG Yan1, SUN Bangtao2, ZHONG Hua2, LIU Xinkai1, ZUO Jiageng2

(1. Southwest Institute of Geological Survey, Geological Survey Center for Nonferrous Metals Resources, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2. Yiliang Chihong Co. Ltd., Zhaotong 657600, Yunnan, China; 3. Yunnan Chihong Zn & Ge Co. Ltd., Qujing 655011, Yunnan, China)

The Maoping lead-zinc deposit in Zhaotong is a typical germanium-rich lead-zinc polymetallic ore deposit in the northeastern Yunnan. The ore-forming processes and emplacement of the orebodies of the deposit are closely controlled by the ore-controlling structures. This paper, guided by the theory and method of geological mechanics of ore fields, reveals the features and patterns of the ore-controlling structures of different levels, and puts forward the mechanism of tectonic ore-controlling. The study shows that the deposit has undergone four stages of tectonic system evolution since the Indosinian period, such as the NE structural belt, the NW structural belt, the SN structural belt, and the EW structural belt. Among them, the late Indosinian-early Yanshanian NE structural belt is the ore-forming structural system of the deposit, and is part of the NE-trending East Yunnan polygonal structural system in the eastern wing of the regional Yunnan “山”-like structure. The principal compressive stress of the NW-SE direction in the region resulted in the formation of the NE-trending Maoping sinistralcompressive and the SN-trending Luozehe sinistral torsional faults which later became the first-order ore-control structures of the deposit. The resultant NE direction Maomaoshan compound inverted anticline, NNW-trending sinistral torsional-extensional fault and NE-trending cutting-bedding sinistral compressional-torsional fault are the secondary ore-control structures of the deposit. The NE-trending sinistral compressional-torsional interlayer fault is the tertiary ore-control structure of the deposit. The low-order joint fissures are the fourth-order ore-control structures of the deposit. The combination of the oblique upward strike-slip fault and compound anticline is the main pattern of the ore-controlling structure of the deposit. On this basis, this paper constructs the ore-control model of the oblique upward strike-slip-fault-fold structure of the Maoping germanium-rich lead-zinc deposit, and puts forward the main direction of deep exploration deployment in the mining area.

tectonic ore control; tectonic ore control model; deep prospecting direction; Maoping lead-zinc deposit; ore concentration area in the northeastern Yunnan

10.16539/j.ddgzyckx.2023.05.004

2021-08-06;

2023-02-18

云南省重大科技專項計劃項目(202102AG050024)、國家自然科學基金項目(U1133602)、校企合作重點項目(2020CHYCDZB08)、云嶺學者項目(2014)、云南省礦產資源預測與評價工程研究中心項目(2012)和云南省地質過程與礦產資源創(chuàng)新團隊項目(2012)聯(lián)合資助。

吳建標(1992–), 博士研究生, 礦產普查與勘探專業(yè)。E-mail: 695162978@qq.com

韓潤生(1964–), 研究員, 博士生導師, 從事構造成礦動力學、隱伏礦預測與礦床學研究。E-mail: 554670042@qq.com

周高明(1967–), 高級工程師, 從事礦山采掘、探找礦等技術工作。E-mail: zhougaoming1023@126.com

P612; P613

A

1001-1552(2023)05-0984-018