龔銀杰,彭三國,朱 江
(中國地質(zhì)調(diào)查局a.武漢地質(zhì)調(diào)查中心;b.花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心,武漢 430205)
秦嶺造山帶是我國南北兩大板塊的重要縫合帶,同時(shí)也是我國重要的金屬礦產(chǎn)地。秦嶺北部地區(qū)尤其是華北古大陸南緣的華熊陸緣帶、早古生代二郎坪斷陷帶和晚古生代山陽-柞水?dāng)嘞菖璧胤植加写罅康你f(鎢)、金、銀、銅、鉛鋅、汞(銻)等金屬礦床[1]??臻g上同類型的礦床近東西向分布,時(shí)間上主要金屬礦床的形成往往與各期區(qū)域性大型構(gòu)造活動(dòng)同步,成礦作用受構(gòu)造控制十分明顯。在北大巴山巨型推覆構(gòu)造帶以東的武當(dāng)推覆帶分布有銀洞溝等系列規(guī)模不等的金屬礦床。由于地質(zhì)工作程度不足,特別是成礦規(guī)律方面總結(jié)和認(rèn)識不足,導(dǎo)致目前推覆帶內(nèi)找礦成果尚無重大突破。在礦床的形成、演化、破壞或保存過程中,構(gòu)造是至關(guān)重要的控礦因素[2],構(gòu)造研究是礦產(chǎn)研究尤其是在造山帶內(nèi)礦產(chǎn)研究最有效的途徑之一。
高橋推覆體夾持于高橋斷裂與紅椿壩-曾家壩斷裂之間,是北大巴山巨型推覆構(gòu)造帶的重要組成之一。秦嶺地區(qū)的逆沖推覆邊界構(gòu)造的研究已深入展開[3-6],但推覆體內(nèi)部構(gòu)造及其控礦作用的研究尚不夠深入。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)分布研究表明,礦體并不直接產(chǎn)在推覆帶邊界斷裂等大型構(gòu)造中,而是產(chǎn)在大型構(gòu)造附近的推覆體內(nèi)部的次級斷裂內(nèi),大型構(gòu)造在成礦過程中起著控礦、導(dǎo)礦作用,次級構(gòu)造常常成為礦體的就位空間。通過對高橋推覆體內(nèi)部構(gòu)造與成礦關(guān)系的分析,必將對秦嶺地區(qū)乃至其他推覆帶內(nèi)的礦產(chǎn)研究工作起到一定的推動(dòng)作用。
晚元古代—中三疊世主造山期,華北、秦嶺、揚(yáng)子三板塊先后沿商丹和勉略兩條縫合帶俯沖碰撞造山,奠定了秦嶺地區(qū)的基本構(gòu)造格局[7]。隨后秦嶺發(fā)生全面的陸陸碰撞造山運(yùn)動(dòng),南秦嶺板塊內(nèi)部由南向北依次沿高橋斷裂、紅椿壩-曾家壩斷裂、安康-竹山斷裂俯沖,形成一系列的上疊式(后展式)推覆構(gòu)造,根據(jù)南界斷裂分別命名為高灘、高橋、紫陽-平利和安康-武當(dāng)推覆構(gòu)造體[4](圖1)。中侏羅世—白堊世受太平洋構(gòu)造域構(gòu)造動(dòng)力的影響,城口-鐘寶斷裂東端構(gòu)造方向由北西西向轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|東向,從而形成大巴山弧形推覆構(gòu)造斷裂[8]。秦嶺同構(gòu)造絹云母40Ar/39Ar年代學(xué)研究亦證實(shí),城口斷裂在143 Ma左右有一期強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)[9]。
圖1 南秦嶺逆沖推覆構(gòu)造略圖Fig.1 Simplified cross-section of the South Qinling nappe structure belt
以大巴山弧形斷裂為界,北側(cè)為南秦嶺逆沖推覆構(gòu)造帶,區(qū)內(nèi)地層屬南秦嶺地層,主要巖性為中新元古界武當(dāng)群下部變中酸性火山巖及上部變沉積巖、新元古界耀嶺河群變基性火山巖及變碎屑巖、震旦系炭質(zhì)板巖及厚層狀白云巖、寒武系炭硅質(zhì)板巖夾碳酸鹽巖、奧陶系絹云母板巖及中薄層灰?guī)r和志留系炭質(zhì)板巖及炭質(zhì)粉砂巖,該區(qū)淺變質(zhì)作用普遍且北西西構(gòu)造極為發(fā)育。南側(cè)為南大巴山逆沖推覆前鋒帶,屬上揚(yáng)子地層分區(qū),巖性主要由神農(nóng)架群碎屑巖夾白云巖、南華系塊狀冰磧礫巖、震旦系陡山沱組黑色炭質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖夾白云巖、燈影組碳酸鹽巖、寒武系一套炭質(zhì)頁巖、碳酸鹽巖、砂巖粉砂巖組合及奧陶系含生物碎屑碳酸鹽巖組成,南華系以上地層基本無變質(zhì)作用,構(gòu)造作用明顯較南秦嶺弱。
高橋推覆體(圖2)呈北西西向條帶狀,位于陜西省紫陽縣至鎮(zhèn)坪縣一帶,東西長約130 km,南北寬5 ~15 km,北西端較窄,南東端較寬。北面邊界斷裂為紅椿壩-曾家壩斷裂,南面邊界斷裂為高橋斷裂。推覆體兩端均遭受巴山弧形斷裂后期活動(dòng)的強(qiáng)烈改造。
圖2 高橋推覆體東段地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of the east Gaoqiao nappe
推覆體內(nèi)主要出露寒武系至奧陶系,南華系及震旦系僅在南東端少量出露。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為志留紀(jì)輝綠巖,呈巖墻大致順層侵入。因后期受區(qū)域變質(zhì)作用影響,輝綠巖體多發(fā)育不同程度的片理化構(gòu)造,但對區(qū)內(nèi)成礦作用未構(gòu)成明顯影響。
推覆體內(nèi)褶皺極為發(fā)育,以復(fù)式向斜為主,在高橋推覆體東端有土寨子和石板溝2 個(gè)向斜。土寨子向斜北以曾家壩斷裂為界,南以楊柳壩-黃胡子坪斷裂為界,西至斐河鄉(xiāng)一帶,東至鎮(zhèn)坪縣城附近,長約42 km,寬約15 km,向斜東部尚發(fā)育小型復(fù)式向斜。核部地層為奧陶系高橋組、權(quán)河口組,巖性為硅質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖、含絹云母板巖夾薄—中層灰?guī)r,兩翼為寒武系毛壩關(guān)組、八卦廟組及黑水河組,巖性為含炭硅質(zhì)板巖與碳酸鹽巖互層。南翼產(chǎn)狀(30° ~70°)∠(45° ~75°),北翼產(chǎn)狀(25° ~84°)∠(35° ~70°),整體為軸面向北東傾斜的倒轉(zhuǎn)褶皺。石板溝向斜位于楊柳壩-黃胡子坪斷裂南側(cè),南邊以高橋斷裂為界,長約35 km,寬約6 km。核部地層為奧陶系高橋組與權(quán)河口組,兩翼為寒武系中上部地層,兩翼地層均傾向北東,同樣為軸面向北傾斜的倒轉(zhuǎn)褶皺。
區(qū)內(nèi)發(fā)育數(shù)條小型斷裂,其中楊柳壩-黃胡子坪斷裂規(guī)模最大。該斷裂位于推覆體的中部,總長80 km,西部在楊柳壩以西出圖,東部在鎮(zhèn)坪一帶被巴山弧形大斷裂截切。斷層主要切割寒武系,走向?yàn)楸蔽魑飨颉鄬用鎻澢鸱?,斷層帶為?gòu)造片巖和糜棱巖,寬一般10 ~40 m,產(chǎn)狀(32° ~50°)∠(70° ~85°),為脆韌性逆沖斷層。
由曾家壩剖面反映,推覆體內(nèi)部發(fā)育的3 條斷層中兩條為逆沖斷層,另外1 條暫時(shí)未能識別構(gòu)造性質(zhì)。斷層產(chǎn)狀多與地層(板理)產(chǎn)狀一致或小角度相交。由推覆構(gòu)造引起的次級褶皺十分發(fā)育(圖3)。
圖3 曾家壩剖面圖Fig.3 Cross-section of Zengjiaba area
靠近邊界大斷裂兩側(cè)地層總體為較老的寒武系下部,中間地層為較新的寒武系上部或奧陶系,平面圖上呈現(xiàn)軸向與區(qū)域構(gòu)造一致的北西西向復(fù)式褶皺。地層層理及后期板理面走向均呈北西西走向,反映構(gòu)造對區(qū)域變形強(qiáng)烈的控制作用。
鎮(zhèn)坪剖面位于陜西省鎮(zhèn)坪縣城以南約4 km處。筆者在該區(qū)工作時(shí)適逢城東南江公路施工建設(shè),因山高坡陡,工程開挖量大,基巖得以新鮮完整并連續(xù)地出露,地質(zhì)特征見圖4(原剖面比例尺為1∶1 000,本處因?yàn)閳D幅原因予以簡化)。剖面出露地層由下至上為震旦系江西溝組(Z1j)—寒武系魯家坪組(∈1l)。
圖4 鎮(zhèn)坪剖面圖Fig.4 Cross-section of Zhenping area
野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該區(qū)板理面(S1)與原始層理(S0)一致或近乎一致,這與下部地層武當(dāng)群中板理面與原生層理小角度斜交的變形特征[10]有所不同。該區(qū)屬淺變質(zhì)巖區(qū),雖然板巖中層理方向由于變質(zhì)作用影響已經(jīng)難以識別,但沿板理方向物質(zhì)成分及顏色基本相同,垂直板理方向則明顯變化。另外,在硅質(zhì)巖及白云巖等能干層,巖石未發(fā)生變質(zhì)變形作用,其層理未發(fā)生構(gòu)造置換,可以分辨該層理與鄰近板巖的板理產(chǎn)狀是一致的。
剖面由背斜和向斜2 個(gè)褶皺及3 條斷層組成。西南段背斜軸部為震旦系江西溝組黑色炭質(zhì)板巖,北東段向斜軸部為寒武系魯家坪組淺灰綠色、灰色板巖。地層板理與層理面均向北東傾伏,野外工作中極易誤判為單斜地層。
圖5 剖面內(nèi)各斷層特征Fig.5 Features of the faults
3 條斷層具有不同特征(圖5)。斷層F1發(fā)育在莊子溝組含炭硅質(zhì)板巖中,寬約20 m,表現(xiàn)為糜棱巖和一系列破劈理組合。糜棱巖呈灰黑色,為含炭質(zhì)粉末組成。破劈理帶沿走向及傾向均十分破碎,并伴有擠壓揉皺特點(diǎn)。破碎空間常充填白色石英方解石共生脈,多順層分布,少量切層。脈內(nèi)含零星閃鋅礦及黃銅礦,銅礦物氧化后呈綠色(圖5a、5b、5c)。鏡下閃鋅礦、黃銅礦均呈不規(guī)則等粒狀,大小0.01 ~0.30 mm。石英晶粒彼此鑲嵌緊密,部分粗大晶體中包裹微晶白云石。
F2斷層位于楊家堡組薄—中層狀含炭硅質(zhì)巖夾透鏡狀白云巖中,表現(xiàn)為一系列滑劈理+強(qiáng)片理組合,斷裂帶寬32 m。劈理面波狀起伏,面理呈光亮鏡面,表明物質(zhì)已轉(zhuǎn)化為半石墨化炭質(zhì)粉末(圖5d)。劈理面常見摩擦線理,方向與板理傾向平行,指示斷層屬逆沖性質(zhì)。透鏡狀白云巖較破碎并充填白色石英脈,脈內(nèi)見少量輝銅礦、黃銅礦等礦物(圖5e)。
F3切割楊家堡組中厚層硅質(zhì)巖,斷層帶表現(xiàn)為碎粉巖,寬僅0.9 m,斷層影響帶分布在斷層下盤,為較破碎的硅質(zhì)巖,寬約2 m。斷層帶內(nèi)充填白色石英脈,順層分布,脈內(nèi)野外未見金屬礦物(圖5f)。
根據(jù)斷層帶內(nèi)及附近地層中取樣分析結(jié)果(表1),結(jié)合野外地質(zhì)觀察,區(qū)內(nèi)主要有Cu、Zn、V 等3 種元素礦化(Cu、Zn、V2O5的邊界品位分別為0.2% ~0.3%、0.5% ~1%、0.5%)。其中Cu、Zn 礦化主要位于斷層帶內(nèi)石英方解石共生脈中,V礦化主要位于變質(zhì)地層及斷層帶內(nèi)炭質(zhì)含量較高的地層。F1斷層內(nèi)含Cu、Zn 共生脈長約1.45 km,寬度變化較大,不穩(wěn)定,一般0.1 ~0.9 m,沿傾向方向延伸尚未控制。而Pb、Ni、Mo、Ag 等含量較低,不具有工業(yè)利用價(jià)值。
表1 鎮(zhèn)坪剖面各單元化學(xué)元素分析結(jié)果Table 1 Metallic elements of the geologic bodies in the cross-section of Zhenping areawB/10-6
推覆體是指經(jīng)歷了長距離位移的大致水平的巖席,通常認(rèn)為推覆體內(nèi)部構(gòu)造相對簡單,為地層基本正常的構(gòu)造單元。對高橋推覆體的研究表明,推覆體內(nèi)不僅構(gòu)造十分發(fā)育,而且與成礦密切相關(guān)。
高橋推覆體為綠片巖相低級變質(zhì)區(qū),變形特征與原巖性質(zhì)相關(guān)。在原巖性質(zhì)軟弱區(qū)域如泥巖、粉砂巖變形成板巖,變形沿原沉積層理面進(jìn)行,板理面與原沉積面一致或平行。在原巖性質(zhì)堅(jiān)硬區(qū)則幾乎沒有變形,區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖基本保留原始狀態(tài)而未發(fā)生變形作用。當(dāng)推覆體受到強(qiáng)烈的推覆作用時(shí),沿高橋斷裂形成寬數(shù)十米的的推覆斷層,推覆體內(nèi)部則相應(yīng)產(chǎn)生了次級褶皺和斷層,內(nèi)部斷層主要發(fā)育在巖性堅(jiān)硬的楊家堡組硅質(zhì)巖、莊子溝組硅質(zhì)板巖及所夾的透鏡狀白云巖中。區(qū)域未發(fā)生塑性流變等強(qiáng)烈的變形作用,斷層帶巖石錯(cuò)動(dòng)以碎裂滑動(dòng)為主,常充填石英脈,反映構(gòu)造以脆韌性為主,總體為中低溫、低壓環(huán)境下的弱變形變質(zhì)。區(qū)內(nèi)褶皺多為復(fù)式,具有緊閉、倒轉(zhuǎn)特點(diǎn),褶皺兩翼寬度一般不大于300 m,涉及地層少,使區(qū)內(nèi)地層呈現(xiàn)“大套有序,局部無序”的格局。
斷層破碎帶內(nèi)石英、方解石脈充填較為常見,按方向可分為兩組。一組方向與板理面平行,呈似層狀、脈狀,一組切割板理面,呈團(tuán)塊狀、脈狀,兩組脈中均發(fā)現(xiàn)Cu、Zn 礦化。區(qū)內(nèi)未見與構(gòu)造同期巖體出露,表明水來源于變質(zhì)流體或地表水。其中石英可能來源于圍巖中硅質(zhì)分解復(fù)合成分,方解石可能來源于碳酸鹽巖。
次級剪切帶為成礦構(gòu)造,而韌脆性剪切帶為成礦構(gòu)造單元[11]。鎮(zhèn)坪剖面Cu、Zn 礦化僅分布于斷層帶內(nèi)石英方解石共生脈中,反映這兩種金屬礦化與流體密切相關(guān),推覆帶內(nèi)次級脆韌性斷裂是流體重要的儲(chǔ)存空間。變質(zhì)流體從地層中萃取金屬物質(zhì)后沿主構(gòu)造帶運(yùn)移,到韌脆性剪切帶聚集并沉淀金屬硫化物形成礦化。V 多富集在炭質(zhì)含量較高的硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖中,斷層去揮發(fā)分作用可導(dǎo)致V 進(jìn)一步富集。Pb 化學(xué)性質(zhì)與Zn類似,常為伴生元素富集,但本區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)Pb 礦化現(xiàn)象,原因在于本區(qū)地層Pb 含量普遍偏低[12],難以富集成礦。
區(qū)內(nèi)褶皺與斷層分別屬于褶皺系統(tǒng)和斷層系統(tǒng),兩者具有相互關(guān)聯(lián)性。在上地殼脆-韌脆性變形條件下,斷裂的產(chǎn)生必須依賴巖層的撓動(dòng)彎曲即褶皺來調(diào)節(jié),而褶皺的形成必然導(dǎo)致巖層之不協(xié)調(diào)和錯(cuò)動(dòng)位移,即產(chǎn)生斷裂,因此兩者屬于一種因果聯(lián)動(dòng)關(guān)系[13]。在縱彎褶皺彎流作用下,層內(nèi)物質(zhì)流動(dòng)方向一般從翼部流向轉(zhuǎn)折端,推測褶皺的軸部亦是賦礦的有利空間。
高橋推覆體以東的武當(dāng)推覆帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)銀洞溝大型銀金礦等一系列金屬礦床。武當(dāng)推覆體與高橋推覆體均屬于造山帶內(nèi)推覆構(gòu)造帶內(nèi)部、均為綠片巖相低級變質(zhì)區(qū)。地層變形略有差異,高橋地區(qū)以板劈理為主,武當(dāng)?shù)貐^(qū)則片理較發(fā)育,變形程度較高橋地區(qū)略高。銀洞溝礦床金屬物質(zhì)來源于武當(dāng)群下部變中酸性火山巖,除Cu、Zn外,Au、Ag、Pb 等金屬元素含量值亦較高;武當(dāng)?shù)貐^(qū)受燕山期濱太平洋構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加影響更為強(qiáng)烈,主構(gòu)造方向也由北西西向改變?yōu)楸睎|東向(表2)。
表2 高橋推覆體與武當(dāng)推覆體地質(zhì)特征對比Table 2 Geological features of Gaoqiao and Wudang nappes
綜上所述,高橋推覆體內(nèi)部發(fā)育斷層和褶皺兩種類型構(gòu)造,褶皺為軸面向北東傾伏的同斜緊閉褶皺,斷層為脆韌性逆沖斷層。推覆體內(nèi)主要有V 和Cu、Zn 礦化類型,V 礦化分布在炭質(zhì)含量較高的黑色巖系(主要為板巖和硅質(zhì)巖)中,斷層擠壓變質(zhì)產(chǎn)生的去揮發(fā)分作用使之進(jìn)一步富集。Cu、Zn 礦化賦存在斷層破碎帶充填的石英方解石共生脈中,褶皺轉(zhuǎn)折端可能是Cu、Zn 礦化的另一有利賦存部位。
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