廣東石欄坑頂帚狀構(gòu)造特征及其控礦規(guī)律

吳海陸 ,佟少強,張慶久1,

(1、廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣州 510080;2、遼寧省第十地質(zhì)大隊,遼寧撫順 113007)

廣東石欄坑頂帚狀構(gòu)造特征及其控礦規(guī)律

吳海陸 ,佟少強2,張慶久1,2

(1、廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣州 510080;2、遼寧省第十地質(zhì)大隊,遼寧撫順 113007)

石欄坑頂帚狀構(gòu)造為旋渦式左旋壓扭性帚狀構(gòu)造,在它周圍分布著許多中型鎢多金屬礦床及礦點,其構(gòu)造體系也控制了該區(qū)錫鉛鋅多金屬成礦帶的分布。在對帚狀構(gòu)造的表現(xiàn)特征、成因機制、控礦機理進行了調(diào)查研究后,認為帚狀構(gòu)造是本區(qū)錫鉛鋅多金屬礦體的控礦構(gòu)造,本區(qū)找礦重點應(yīng)放在該帚狀構(gòu)造向北東撒開的位置。

帚狀構(gòu)造;形成機理;錫鉛鋅多金屬礦;控礦規(guī)律;廣東石欄坑頂

粵北地區(qū)處于華南褶皺系與揚子準地臺接觸部位,區(qū)內(nèi)構(gòu)造復雜、規(guī)模較大,存在NE、EW及 SN向區(qū)域性構(gòu)造 (圖 1),總體格架為“三縱二橫構(gòu)造帶”[1]:“三縱”為恩平 -新豐深斷裂帶、吳川 -四會深斷裂帶、郴州 -懷集斷裂帶;“二橫”為九峰-諸廣山東西向構(gòu)造巖漿巖帶、大東山 -貴東東西向構(gòu)造巖漿巖帶。

區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖廣泛分布,基底呈大小不等的薄殼殘余其上,石欄坑頂帚狀構(gòu)造即存在于此,其周圍也分布著許多不同類型的中 -大型鎢、錫、鉬、鉛鋅等多金屬礦床及礦點。石欄坑頂帚狀構(gòu)造同這些鎢、錫、鉬等多金屬礦床存在較為密切的成因聯(lián)系(圖 2)。本文在詳細研究帚狀構(gòu)造基本特征及形成機理的基礎(chǔ)上,通過理論分析和鉆探工程驗證,重點研究了帚狀構(gòu)造的控礦規(guī)律,以期為該區(qū)進一步的找礦工作提供參考。

1 帚狀構(gòu)造的基本特征

帚狀構(gòu)造位于始興縣北部山區(qū)石欄坑頂一帶,面積 27.7 km2,分布在猴古窩向斜的西翼,西冀的地層主要由奧陶系新廠組泥質(zhì)頁巖夾細粒石英砂巖;下黃坑組厚層狀細粒長石石英砂巖夾中厚層狀粉砂巖;龍頭寨群上亞群厚層變質(zhì)細粒長石石英砂巖夾薄 -中層粉砂質(zhì)絹云母板巖;中亞群薄 -中層粉砂巖、粉砂質(zhì)絹云母板巖所組成。

圖1 區(qū)域構(gòu)造位置圖Fig.1 Locationm ap of the regional structu re

石欄坑頂帚狀構(gòu)造主要由旋渦、旋回面、旋回層組成。帚狀構(gòu)造收斂端位于礦區(qū)的南西方,撒開端位于礦區(qū)東北部,旋渦則位于收斂端東側(cè),旋回面以 F6以西的溝子坑斷裂為界,旋回面之間構(gòu)成旋回層[2]。總體上該構(gòu)造體系以旋渦為中心,以 F1～F6破碎蝕變帶為外圍部分,形成一個明顯的帚狀構(gòu)造(圖 3)。

圖 2 石欄坑頂?shù)貐^(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)及構(gòu)造示意圖①楊大歡,廣東始興地區(qū)礦產(chǎn)遠景調(diào)查報告,2009.Fig.2 The outlinem ap of geo logy andm ineral resou rces in Shilankengding area

1.1 帚狀構(gòu)造旋渦特征

旋渦直徑約為 400m,主要由奧陶系下黃坑組和龍頭寨群上亞群較脆性的細粒長石石英砂巖組成,局部可見少量紫紅色粉砂巖。地貌呈現(xiàn)溝谷低洼區(qū),其邊界較為明顯,多為近直立的弧形斷崖,斷崖落差 50～100m。旋渦內(nèi)巖石略顯破碎,細粒長石石英砂巖均呈現(xiàn)出大小不等的菱面體,紫紅色粉砂巖部分形成斷層泥,可以看出構(gòu)造運動劇烈。旋渦的傾向基本與旋回面傾向一致,向 SE傾,傾角70°～80°。

1.2 帚狀構(gòu)造旋回面特征

該構(gòu)造規(guī)模較大的旋回面有 6條,表現(xiàn)為向 S收斂,往NE撒開 (圖 3)。旋回面的斷裂之中均分布有錫鉛鋅多金屬礦脈。其中在 F1～ F3斷裂中,見石英呈脈狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀充填,石英脈中可見中細粒的磁黃鐵礦、黃鐵礦零星分布。旋回面具有下列特征:

(1)旋回面形狀較簡單,呈弧形及反“S”形,成群出現(xiàn),間距較小,重疊較少,但 F1、F2、F3在收斂端基本上合為一個構(gòu)造蝕變帶,難以區(qū)分開。旋回面總的排列方向一致,夾角小,沿走向及傾向延伸均較大,長度最長 4 km,一般 2.5～3.5 km,延深已探明,大于 300m。

(2)旋回面頂?shù)装宄适婢彶?沿走向較為明顯,構(gòu)造透鏡體與主旋回面走向斜交,但角度不大,斷續(xù)出現(xiàn)。從其與主旋回面走向斜交銳角指示方向和透鏡體的斜列錯動位置可以判斷內(nèi)旋面向收斂方向運動,旋轉(zhuǎn)方向為左旋。

(3)旋回面在收斂端表現(xiàn)為強壓扭性結(jié)構(gòu)面,巖石碎塊破碎強烈,具糜棱巖化;而在撒開端巖石碎塊呈次棱角狀,具斜列特征,可見擠壓片理、斷層泥,局部有石英脈充填,在石英脈中偶見石英晶洞。

圖 3 石欄坑頂帚狀構(gòu)造體系示意圖Fig.3 The outlinem ap of brush structu re system in Shilankengding

1.3 旋回層層間次級褶皺

旋回層層間普遍存在次級褶皺,均為背斜褶皺,尤其是 F3～F4間有許多背斜褶皺,并具有一定的規(guī)律性,在帚狀構(gòu)造撒開端表現(xiàn)為平緩褶皺 (圖4),橫截面長一般為 30～50m,軸長一般為 10～20m,變形不強,巖石略破碎;向收斂端則逐漸變小,背斜褶皺為緊閉褶皺,橫截面長 3m左右,軸長一般為 2m,變形強,巖石破碎。從撒開端至收斂端,背斜褶皺基本呈斜列式,褶皺軸向由基本平行旋回層層面逐漸變?yōu)榇怪?。野外觀察中背斜褶皺僅限于旋回層層間,綜合其構(gòu)造特征,石欄坑頂帚狀構(gòu)造旋扭軸為旋渦,旋轉(zhuǎn)方向為左旋,構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性帚狀構(gòu)造。

2 帚狀構(gòu)造的形成機理

首先介紹一下對石欄坑頂帚狀構(gòu)造形成起決定性作用的幾條構(gòu)造:

圖 4 平緩背斜褶皺素描示意圖Fig.4 Sketch schem atic of gentle anticline fo ld

(1)恩平 -新豐、吳川 -四會深斷裂帶:形成于加里東期。恩平 -新豐深斷裂帶內(nèi)擠壓破碎現(xiàn)象廣泛發(fā)育,并成群成組出現(xiàn)。斷裂帶內(nèi)地層產(chǎn)狀不清,老地層逆掩于新地層之上,總體上地層走向40°,呈舒緩波狀延伸。吳川 -四會深斷裂帶是一個具有多旋回活動的構(gòu)造、巖漿、變質(zhì)巖帶,單條長幾十到上百千米,斷裂帶發(fā)生強烈的擠壓破碎,形成破碎角礫巖帶、糜棱巖化帶、片理化帶和硅化帶,在平面上呈舒緩波狀延伸,局部呈“S”形產(chǎn)出;在剖面上斷面扭合在一起,傾向 SE,屬高角度沖斷層[1]。

(2)九峰、貴東大斷裂:是在加里東運動隆起的構(gòu)造背景上發(fā)展起來的大斷裂,在 SN向擠壓應(yīng)力的作用下,產(chǎn)生了 EW向斷裂,從而導致了燕山期巖漿沿著這些斷裂多次貫入。九峰大斷裂由一系列壓剪性斷裂所組成,具有強烈的擠壓破碎現(xiàn)象,并有燕山期巖體追蹤發(fā)育,走向在 80～100°之間,斷面近于直立。貴東大斷裂由一系列 EW走向的沖斷裂組成,傾向 S,具有極強烈的擠壓特征[1]。

形成于加里東期的恩平 -新豐、吳川 -四會深斷裂帶,產(chǎn)生 EW向的擠壓應(yīng)力,形成以猴古窩向斜為代表的NE向褶皺群。在燕山期,恩平 -新豐、吳川 -四會深斷裂帶和九峰、貴東大斷裂再次活動,共同作用,使處在這四條斷裂所組成棱形構(gòu)造格架中心的猴古窩向斜發(fā)生應(yīng)力裂變,結(jié)果其向斜西翼地層在應(yīng)力作用下形成處于旋渦位置的一系列北東向壓扭性斷層。后期四條大斷裂持續(xù)活動,此間又伴隨著燕山期巖漿在該地區(qū)西南部區(qū)域性侵入,猴古窩向斜開始向 SW傾伏,向北東隆起,隆起端產(chǎn)生由NE向 SW的壓應(yīng)力,而此前形成的巖石斷塊由于應(yīng)力作用突然快速下沉,由NE向 SW的壓應(yīng)力在此聚集,形成旋渦,產(chǎn)生強大的逆時針旋扭力,NE向壓扭性斷層在逆時針旋扭力作用下,圍繞旋渦旋扭,發(fā)生弧形彎曲 (靠近旋渦的 3條斷層 F1、F2、F3變形較大;遠離旋渦的 3條斷層 F4、F5、F6變形較小),并向 SW收斂,NE撒開,形成了內(nèi)旋層以逆時針方向旋扭的壓扭性帚狀構(gòu)造。由于內(nèi)旋層與外旋層在旋扭過程中存在時間先后、運動速度快慢等差異,加之壓性、壓扭性力的作用,在旋層間形成了一系列大小不等且有規(guī)律排列的背斜褶皺。

3 帚狀構(gòu)造的控礦特征

旋轉(zhuǎn)構(gòu)造體系在成礦過程中起著至關(guān)重要的控礦作用,它使得礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造更發(fā)育,因其特殊的構(gòu)造體系,使得地層、巖脈、構(gòu)造與礦脈之間在構(gòu)造應(yīng)力的作用下相互配套、相互制約[3]。一般來說,發(fā)生構(gòu)造變形時,物體隨變形程度增大其應(yīng)變能儲存量隨之增大,當巖石變形達到一定程度時產(chǎn)生破裂,從而應(yīng)變能得到釋放,這一積累和釋放的過程改變了含礦物質(zhì)的狀態(tài),使含礦物質(zhì)向破裂面內(nèi)運移、聚積而形成礦脈。因此,應(yīng)變能集中區(qū)是成礦的有利部位。本區(qū)帚狀構(gòu)造控制礦體的走向及埋深。據(jù)王成金等 (1995)通過光彈模擬實驗[4～6]可以得出結(jié)論:對于壓扭性旋扭構(gòu)造,相鄰斷裂之間是成礦的有利部位,并且是從斷裂中曲率較大的部位 (或大致中間部位)沿半徑方向向斷裂內(nèi)側(cè)延伸到相鄰斷裂收斂一側(cè)的斷裂端點區(qū)域,單個成礦區(qū)呈帶狀分布,這個區(qū)域謂之成礦有利區(qū)域。經(jīng)過多期次構(gòu)造活動的影響,分布于帚狀構(gòu)造旋回層間的褶皺、斷裂體系給巖漿活動帶來的礦液提供有利的運移通道和賦存空間。

經(jīng)地表鉆探工程 ZK1、ZK2初步查明,F1～F3構(gòu)造旋回層相應(yīng)的控制了V1～V3礦化破碎帶的分布(圖 3),礦脈產(chǎn)在構(gòu)造破碎帶之中。其中 V1礦體受控于NE向破碎帶 F1,走向長約 300m,地表由探槽工程控制,深部由 ZK1、ZK2(圖 5)控制,傾角75°,礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出,礦體走向 NE,傾向NW。礦石平均品位Ag 85.7×10-6,Zn 1.81%,Pb 2.26%,Sn 0.026%。礦體圍巖為硅質(zhì)板巖、絹云母板巖、變質(zhì)細粒長石石英雜砂巖。V2礦體受控于NE向破碎帶 F2,礦體長約 350 m。V2礦體平均真厚度為 1.14 m。地表由探槽工程控制,深部由ZK1、ZK2控制,礦體呈脈狀產(chǎn)出,走向 NEE,傾向NNW,傾角 68°～75°。礦體平均品位 Ag 2.12× 10-6,Zn 1.91%,Pb 0.58%,Sn 0.097%。含礦破碎帶穿切中下奧陶統(tǒng)和龍頭寨群下亞群地層。礦體圍巖為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖、絹云母板巖、變質(zhì)細粒長石石英雜砂巖,具糜棱巖化。含礦巖石為黃鐵礦化硅化碎裂巖,黃鐵礦呈細脈狀、細脈浸染狀產(chǎn)出。同樣的 F4～F6構(gòu)造旋回層也相應(yīng)的控制了 V4～V6礦化破碎帶的分布。

圖5 1號線勘探線剖面圖Fig.5 The profilem ap ofNo.1 prospecting line

該區(qū) 1:1萬土壤測量出現(xiàn)W、B i、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag異常組合,為正相關(guān)的一套元素組合,異常存在組分分帶,元素分帶基本反映礦化分帶。Sn、Pb(Zn)、Ag異常套合好、梯度陡、異常強度高,異常分布范圍與帚狀構(gòu)造套合好①廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣東粵北地區(qū)錫鉛鋅多金屬礦評價階段性成果報告,2006.。

本次研究礦區(qū)礦化范圍大,礦體數(shù)量多,規(guī)模較大,走向以NE向為主。礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)于含礦破碎帶中,礦體與圍巖界線清楚。鉛鋅礦體中,脈石礦物有蛇紋石、滑石等熱液交代礦物;錫礦化體中,脈石礦物有綠泥石、綠簾石等。表明該區(qū)礦床以充填作用為主,同時有交代作用發(fā)生。礦床類型為破碎帶型熱液充填交代礦床。礦體沿走向及傾斜方向膨縮變化、尖滅再現(xiàn)明顯,有較大的延深,延深已探明大于 300m。礦體向深部厚度增大、品位增高。礦體礦化蝕變分帶較明顯,從NE到 SW方向為鉛鋅 -錫鉛鋅 -錫鎢;由內(nèi)旋層向外旋層依次為錫鉛鋅銀 -錫鉛鋅 -銅,且具有過渡關(guān)系。

4 結(jié)論

石欄坑頂帚狀構(gòu)造為旋渦式左旋壓扭性帚狀構(gòu)造,在其周圍分布著許多鎢多金屬礦床,在北面有梅子窩中型鎢錫礦床、石人嶂中型鎢礦床、師姑山小型鎢鉍礦床等;在南面主要以鎢礦點為主,如黃竹山鎢礦點、黃屋鎢錫礦點等;西面有溝子坑中型銅錫鎢礦。石欄坑頂帚狀構(gòu)造為本區(qū)錫鉛鋅多金屬成礦帶的控礦構(gòu)造,F1～F3礦化破碎蝕變帶特征基本相似,在旋回層中段至收斂端,宜尋找錫鉛鋅銀為主的細脈型硫化物礦體;在撒開端則宜尋找鎢錫為主的石英脈型礦體。F4～ F6礦化破碎蝕變帶特征基本相似,在旋回層中段至收斂端,宜尋找錫鉛鋅銅為主的破碎蝕變巖型礦體;在撒開端則宜尋找鉛鋅為主的硫化物礦體。

成文過程中得到肖光銘總工程師和李祥能高級工程師的大力幫助和指導,在此表示感謝!

[1]廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局.廣東省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1988.

[2]《地球科學大辭典》編委會.地球科學大辭典:基礎(chǔ)科學卷[M].北京:地質(zhì)出版社,2006.

[3]王永爭,覃功炯,袁躍清,等.論內(nèi)蒙大井銅 -錫多金屬礦區(qū)旋轉(zhuǎn)構(gòu)造體系[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2005,19(4):355—360.

[4]王成金,王義強.構(gòu)造應(yīng)力場控礦原理及控礦規(guī)律的實驗研究[J].地質(zhì)力學學報,1995,1(2):28-34.

[5]杜子圖,陳建強,王訓練,等.魯西隆起北緣帚狀構(gòu)造的厘定及成因機制[J].中國區(qū)域地質(zhì),1999,18(3):329-333.

[6]周濟元.結(jié)構(gòu)面力學性質(zhì)鑒定方法[M].成都:成都地質(zhì)學院出版社,1976.

Brush Structure Fea ture and ItsCon tro l on O re Deposits Form a tion in Sh ilankengding area,Guangdong Prov ince

W U Hai-lu1,TONG Shao-qiang2,ZHANG Q ing-jiu1,2
(1.Guangdong Geo logy Su rvey,Guangzhou 510080,Ch ina;2.The ten th geo logy b rigade of L iaoning province,Fushun 113007,L iaoning,Ch ina)

Shilankengding b rush structu re is considered to be a vo rtex levo ro tary com presso-shear b rush struc tu re,aroundwhich there arem anym edium tungsten po lym etallic o re deposits o r occu rrences of(ox ide). The geo logical ev idence indicated that this struc tu ral system con tro ls the distribu tion of reg ional Sn-Pb-Zn po lym etallicm ineralization belt.B ased on research and analysis of dynam ic charac teristics,form ationm echanism and o re con tro lm echanism of Shilankengding b rush structu re,w e found that the area of spreading over to the no rtheast of the system is the po ten tialprospec ting area.

b rush struc tu re;form ationm echanism;Sn-Pb-Zn po lym etallic o re deposit;o re-con tro lling regu larity;Shilankengding area,Guangdong prov ince

P552

A

1007-3701(2010)02-0048-05

2009-10-08

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(1212010533305)資助.

吳海陸 (1984-),男,助理工程師,主要從事數(shù)字地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查.E-m ail:w uhailu77887@163.com