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黔西北豬拱塘礦區(qū)北西向斷裂構(gòu)造演化與控礦

2021-11-08 12:20蔡京辰吳大文王軍楊坤光周麗芳楊天
礦產(chǎn)勘查 2021年8期
關(guān)鍵詞:北西熱液鉛鋅礦

蔡京辰,吳大文,王軍,楊坤光,周麗芳,楊天

(1.貴州省地礦局113地質(zhì)大隊(duì),貴州 六盤水 553000;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430078)

0 引言

豬拱塘礦床位于貴州省西北部赫章縣城南西約15 km處,行政區(qū)劃屬赫章縣水塘鄉(xiāng)。該礦床位于貴州省重要的礦產(chǎn)資源基地——黔西北鉛鋅礦集區(qū)內(nèi),礦床類型為受斷裂構(gòu)造控制的中低溫?zé)嵋撼涮罱淮豌U鋅礦床,富含硫、銀、金、銅、鍺、鎵、鎘、硒等元素。區(qū)內(nèi)礦體具有品位富、厚度大、分布廣等特征。礦區(qū)累計(jì)查明鉛鋅金屬資源量327萬(wàn)t(平均品位Pb:2.27%,Zn:6.76%),取得了較好的找礦效果。前人主要對(duì)區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的物質(zhì)成分進(jìn)行過(guò)研究,如鉛鋅來(lái)源、成礦流體、穩(wěn)定同位素、元素賦存狀態(tài)等(毛德明,2000;金中國(guó)等,2006,2007;顧尚義,2007;周家喜等,2009,2010,2012;熊偉等,2015;朱路艷等,2016;吳大文等,2019a)。綜合分析認(rèn)為,區(qū)內(nèi)鉛鋅成礦流體主要來(lái)源于造山帶,部分來(lái)自于地殼,屬中低溫、中高鹽度、弱酸—弱堿性、高礦化度的熱液;其來(lái)源較復(fù)雜,以海相封存水為主,有大氣降水參與,并混有巖鹽溶濾水(金中國(guó),2006;金中國(guó)等,2007;顧尚義,2007;周家喜等,2010,2012;熊偉等,2015;朱路艷等,2016)。Pb、Zn等成礦元素主要以Cl絡(luò)合物等形式搬運(yùn),富含Pb、Zn的成礦流體與賦礦地層中富含H2S的還原性流體混合是鉛鋅富集成礦的重要機(jī)制之一(金中國(guó),2006;顧尚義,2007;周家喜等,2010;朱路艷等,2016)。構(gòu)造控礦是該礦床的重要特點(diǎn),前人研究主要集中于區(qū)域尺度(鄭傳侖,1992;毛健全,1998;金中國(guó)等,2005;金中國(guó),2006;羅衛(wèi)等,2010;貴州省地質(zhì)調(diào)查院,2017;韓潤(rùn)生等,2020;楊坤光等,2020),但對(duì)礦床尺度構(gòu)造的研究相對(duì)較少(韓潤(rùn)生等,2014;何良倫等,2019a,b;吳大文等,2019b),特別是對(duì)北西向斷裂構(gòu)造在成礦過(guò)程中的作用認(rèn)識(shí)還不夠清晰,該問(wèn)題制約了下一步礦床的勘查開(kāi)發(fā)。因此,本文擬對(duì)區(qū)內(nèi)北西向斷裂構(gòu)造的演化過(guò)程及其對(duì)礦體的控制作用進(jìn)行闡述,為區(qū)內(nèi)預(yù)測(cè)和尋找隱伏鉛鋅礦體提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

豬拱塘礦區(qū)位于上揚(yáng)子地塊西南緣特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域與濱太平洋構(gòu)造域共同控制的區(qū)域,地處小江、師宗-盤縣、埡都-蟒洞三條深大斷裂圍限的三角地帶北東緣(韓潤(rùn)生等,2014)。

區(qū)域出露地層有下奧陶統(tǒng)、下志留統(tǒng)、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系和第四系地層,除第四系不整合覆于各地層之上外,其余各地層間接觸關(guān)系均為整合或假整合接觸。區(qū)內(nèi)受廣西運(yùn)動(dòng)的影響,形成了區(qū)域性的北西向埡都-蟒洞斷裂帶。該斷裂帶早期具有階梯狀正斷層特征,表現(xiàn)為該斷裂帶北東側(cè)大面積志留系至泥盆系地層的缺失(貴州省地質(zhì)調(diào)查院,2017)。

礦區(qū)位于埡都-蟒洞構(gòu)造帶北西段,該構(gòu)造帶是區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形最強(qiáng)烈的地帶,由一系列傾向南西的疊瓦狀逆沖斷層、圓滑背斜及北東向小斷層疊加構(gòu)成。受區(qū)域性燕山運(yùn)動(dòng)的影響,區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,深大斷裂發(fā)育。在多期構(gòu)造活動(dòng)作用下,其構(gòu)造特征復(fù)雜,容礦空間發(fā)育,對(duì)區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)的遷移、富集、沉淀都具有明顯的控制作用。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)發(fā)育,主要為晚二疊世早期基性巖漿噴溢形成的峨眉山玄武巖以及與其時(shí)間相近的同源、淺成侵入輝綠巖。峨眉山玄武巖為大陸溢流拉斑玄武巖,分布甚廣,除東部少數(shù)地段缺失外,其余地區(qū)均有出露;輝綠巖體受南北和東西走向斷裂構(gòu)造控制,主要分布在礦區(qū)南西側(cè)威寧縣境內(nèi),按其侵入時(shí)代可分為海西期輝綠巖及燕山期輝綠巖,侵入巖層主要為石炭系下統(tǒng)舊司—上司組灰?guī)r及二疊系中統(tǒng)茅口組灰?guī)r。

礦區(qū)成礦區(qū)帶位于上揚(yáng)子西緣成礦帶川-滇-黔鉛鋅多金屬成礦域,區(qū)域上屬峨眉山大火成巖省的東區(qū)東緣部分,具有形成大型礦床的構(gòu)造“邊緣”成礦特征。區(qū)域內(nèi)主要礦產(chǎn)有煤、鐵、鉛鋅、銅、鉬、銻、三稀及非金屬等,是我省主要的煤、鐵、鉛鋅礦產(chǎn)區(qū)和我國(guó)南方最重要的煤炭生產(chǎn)基地。目前已發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦床(點(diǎn))60余處,其中超大型1處,中型5處,逐步形成了一個(gè)以鉛鋅為主、共(伴)生鉬、銅、鐵、銀、鎵、鎘、鍺等金屬的黔西北鉛鋅礦集區(qū)(圖1)。

圖1 黔西北區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(據(jù)何良倫等,2019a修改)

1.2 礦床地質(zhì)

礦區(qū)出露地層較齊全,由老至新有志留系韓家店組(S1h);泥盆系丹林組(D1dn)、望城坡組(D3w)、堯梭組(D3y);石炭系祥擺組(C1x)、舊司組(C1j)、上司組(C1s)、擺佐組(C1b)、黃龍組(C2h)、馬平組(C2m);二疊系梁山組(P2l)、棲霞組(P2q)、茅口組(P2m)、龍?zhí)督M(P3l)。志留系推覆于邊界斷層之上,泥盆系假整合覆于志留系之上,其余大部面積發(fā)育石炭系及二疊系地層。石炭系和泥盆系地層呈現(xiàn)出北東薄、南西厚的變化趨勢(shì),碳酸鹽巖成份也由北東向南西逐次增加。巖性以碳酸鹽巖為主,次為碎屑巖及玄武巖,主要賦礦層位為泥盆系、石炭系、二疊系的碳酸鹽巖。

礦區(qū)位于埡都-蟒洞斷裂帶北西段,區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育,斷裂構(gòu)造以北西向?yàn)橹?,北東向及東西向斷層次之(圖2)。北西向斷層由一系列傾向南西的逆沖斷層組成,為主要的容礦及控礦構(gòu)造,對(duì)鉛鋅礦體的形成具有重要意義;北東向及東西向斷層多以正斷層或走滑斷層為主,多為成礦后期構(gòu)造,對(duì)礦體具有破壞作用。

圖2 豬拱塘鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a)及A-B勘探線剖面圖(b)(據(jù)何良倫等,2019a修改)

礦床礦石礦物種類繁多,主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦,次為黝銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦、細(xì)硫砷鉛礦。脈石礦物主要有白云石、方解石,次為石英、高嶺石、重晶石。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、不規(guī)則條帶狀、脈狀、碎裂巖化結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造。圍巖蝕變主要沿控礦斷裂呈北西向展布,主要表現(xiàn)為白云石化、黃鐵礦化、方解石化、硅化等。

2 北西向主要斷裂構(gòu)造特征

2.1 F1斷裂

分布于大馬槽-陳家寨-爬頭寨-豬拱塘一線,走向北西,傾向南西,傾角45°~70°,走向和傾向上波狀起伏,在地表多形成高角度逆沖斷層,深部漸緩。斷層斷距大于400 m,斷層破碎帶寬0.5~25 m,主要由斷層角礫巖、碎裂巖及灰?guī)r透鏡體組成。淺部具白云石化、方解石化,深部具白云石化、硅化、鉛鋅礦化。

2.2 F2斷裂

大致與F1斷層平行,走向北西,傾向南西,傾角40°~75°,斷面傾角陡緩起伏。該斷層由南東向北西,斷距逐漸變小,由2 km變?yōu)?.3 km。斷層破碎帶寬1~60 m,由斷層角礫、斷層泥、碎裂巖及灰?guī)r透鏡體組成,具明顯褐鐵礦化、方解石化、硅化、白云石化及鐵質(zhì)浸染現(xiàn)象,地表零星見(jiàn)弱鉛鋅礦化現(xiàn)象。斷層旁側(cè)見(jiàn)同向褶曲及次級(jí)走滑斷層,深部與F20斷層形成構(gòu)造透鏡體式的斷夾塊。

2.3 F20斷裂

為區(qū)內(nèi)隱伏斷層,分布于礦區(qū)中部水槽堡、陳家寨、爬頭寨一線,淺部受限于F2斷層,深部受限于F1斷層,與F2同斜斷層組成一個(gè)構(gòu)造透鏡體式的雙重逆沖構(gòu)造(圖3)。傾向延伸300~420 m,斷層破碎帶寬1~15 m,主要由斷層角礫巖、碎裂巖及灰?guī)r透鏡體組成,具白云石化、方解石化、硅化、鉛鋅礦化。

圖3 豬拱塘鉛鋅礦區(qū)聯(lián)合地質(zhì)剖面圖(據(jù)何良倫等,2019a修改)

2.4 F30斷裂

為區(qū)內(nèi)隱伏斷層,分布于礦區(qū)中部水槽堡、陳家寨、爬頭寨一線,位于F2斷層之上,淺部受限于F4斷層。傾向延伸大于500 m,為層間滑脫構(gòu)造,斷層破碎帶寬1~12 m,主要由斷層角礫巖、碎裂巖、灰?guī)r及白云巖透鏡體組成,具白云石化、方解石化、鉛鋅礦化。

3 北西向斷裂構(gòu)造演化過(guò)程

綜合研究表明,區(qū)內(nèi)北西向斷裂經(jīng)歷了多期的構(gòu)造活動(dòng),礦床的主成礦期為晚印支-燕山期(何良倫等,2019b)。本文按成礦作用的先后順序,分析了該組斷裂自加里東晚期以來(lái)的構(gòu)造演化過(guò)程(圖4),簡(jiǎn)述如下。

3.1 成礦前

加里東晚期—印支早期:受廣西運(yùn)動(dòng)的持續(xù)影響,北西向斷裂開(kāi)始活動(dòng),其南西側(cè)強(qiáng)烈斷陷,形成沉降中心,接受泥盆系、石炭系地層的沉降,而北東側(cè)則缺失泥盆系、石炭系地層,形成了大量的同沉積活動(dòng)斷層,使埡都-蟒洞斷裂帶兩側(cè)具有截然不同的地層層序和巖性組合。在此過(guò)程中,成礦元素活化,盆地中的高濃度鹵水萃取了基底和蓋層中的Pb、Zn、S等成礦元素,形成了初始的成礦流體,并沿北西向斷裂開(kāi)始向上遷移(圖4a)。

圖4 豬拱塘礦區(qū)北西向斷裂構(gòu)造演化過(guò)程簡(jiǎn)圖(據(jù)楊坤光等,2020修改)

3.2 成礦期

印支晚期-燕山期:隨著水城斷陷的逐漸閉合,區(qū)內(nèi)開(kāi)始接受巖石地層的均勻沉降,前陸盆地內(nèi)流體壓力升高,在重力和密度差的驅(qū)動(dòng)下,在泥頁(yè)巖等隔擋層的遮擋作用下,成礦流體沿?cái)鄬雍筒徽厦嫦蚺璧剡吘夁\(yùn)移,并在泥盆系碳酸鹽形成大規(guī)模的白云石化(圖4b)。受燕山運(yùn)動(dòng)的影響,區(qū)內(nèi)發(fā)生了南西至北東方向的大規(guī)模推覆作用,北西向斷裂再次活動(dòng),處于推覆體前緣的晚古生代地層經(jīng)歷變形疊加,形成前展式疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造帶(圖4c,d)。含礦熱液沿?cái)嗔褬?gòu)造運(yùn)移至氧化還原界面附近,同時(shí)在主斷裂、次級(jí)斷裂以及旁側(cè)的碳酸鹽巖構(gòu)造虛脫空間中富集成礦(圖4d)。同時(shí),少量正斷層的發(fā)育,形成了局部減壓擴(kuò)容空間,為成礦流體的富集沉淀創(chuàng)造有利條件(圖4e)。

3.3 成礦后

喜山期:受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的影響,區(qū)內(nèi)整體地層開(kāi)始抬升,褶皺變形加劇,北東向及東西向斷層大量發(fā)育,對(duì)北西向斷裂構(gòu)造和原有礦體形態(tài)具有不同程度的破壞作用。同時(shí),部分礦體遭受表生氧化剝蝕,形成鉛鋅氧化礦體或砂礦體。

4 北西向斷裂構(gòu)造的控礦意義

4.1 含礦熱液的運(yùn)移通道

通過(guò)近幾年的礦產(chǎn)勘查工作,筆者認(rèn)為豬拱塘礦區(qū)的F1、F2以及隱伏F20、F30為主的北西向斷裂,為區(qū)內(nèi)主要的控礦斷裂構(gòu)造。該組斷裂均為逆沖滑脫斷層,以次級(jí)斷層及層間破碎帶為特征。元素地球化學(xué)異常研究成果顯示,區(qū)內(nèi)北西向斷裂明顯富集Zn、Pb、Ag等中低溫成礦元素,且多呈北西-南東向帶狀展布,靠近斷裂部位Pb、Zn異常趨勢(shì)值逐漸增高,表明北西向斷裂是區(qū)內(nèi)含礦熱液的主要運(yùn)移通道。

4.2 含礦熱液的沉淀場(chǎng)所

含礦熱液沿北西向斷裂、北西向次級(jí)斷裂以及旁側(cè)的碳酸鹽巖構(gòu)造虛脫空間往上遷移,在產(chǎn)狀變化部位,與圍巖有利巖性(碳酸鹽巖)交代、充填,富集成礦。礦體主要呈似層狀、透鏡狀、脈狀產(chǎn)出,其形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模等受斷層破碎帶制約明顯,局部出現(xiàn)膨大收縮現(xiàn)象,部分礦體呈分枝復(fù)合產(chǎn)出,礦體產(chǎn)狀與斷層破碎帶大致吻合。區(qū)內(nèi)大多數(shù)已知礦體均沿該組斷裂及附近分布,在該組斷裂外側(cè),礦化迅速減弱。北西向與近東西向構(gòu)造交匯處,多為大規(guī)模富礦體的賦存部位。因此該組斷裂不僅是含礦熱液的運(yùn)移通道,也是含礦熱液交代、沉淀的場(chǎng)所。

4.3 找礦研究意義

豬拱塘礦區(qū)從北西往南東由水潮堡、陳家寨、豬拱塘等多個(gè)礦段組成,F(xiàn)1、F2及隱伏F20、F30等4條斷裂斜貫礦區(qū),該組斷裂嚴(yán)格控制區(qū)內(nèi)大部分礦體的產(chǎn)出。綜合研究表明,北西向斷裂、北西向次級(jí)斷裂以及層間斷裂是區(qū)內(nèi)有利的成礦構(gòu)造系統(tǒng)。礦體沿北西向斷裂呈串珠狀或帶狀展布,北西向次級(jí)斷裂為礦液沉淀提供了有利的容礦空間,北西向?qū)娱g斷裂則直接控制了礦體的分布。截止目前,礦區(qū)中部已開(kāi)展了大量的勘查工作,但部分礦體仍未圈邊控制,礦區(qū)深部尚顯示出充足的熱源活動(dòng)以及礦化蝕變特征,且具有有利的構(gòu)造條件,礦產(chǎn)資源潛力較大。水槽堡以北地區(qū)以及爬頭寨以南地區(qū)勘查程度相對(duì)較低,其構(gòu)造環(huán)境相似,也是尋找鉛、鋅、銀等多金屬礦的有利靶區(qū)。

5 結(jié)論

(1)豬拱塘礦區(qū)具有明顯的斷裂構(gòu)造控礦特征,北西向斷裂構(gòu)造是加里東晚期以來(lái)長(zhǎng)時(shí)間、多期次、多性質(zhì)的區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)長(zhǎng)期作用、疊加復(fù)合的結(jié)果;印支晚期—燕山期經(jīng)歷了大規(guī)模推覆作用,產(chǎn)生了大量的疊加變形,含礦熱液沿?cái)嗔褬?gòu)造往上遷移,于有利部位沉淀富集成礦;喜山期北東向及東西向斷層大量發(fā)育,對(duì)原有礦體的保存具有不同程度的破壞。

(2)區(qū)內(nèi)礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模等受北西向斷裂制約明顯,該組斷裂不僅是含礦熱液的運(yùn)移通道,也是含礦熱液交代、沉淀的場(chǎng)所。

(3)礦區(qū)北西向斷裂走向及傾向延伸區(qū)域,是尋找鉛、鋅、銀等多金屬礦的有利靶區(qū)。

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