四川廣元市董家院金礦剪切帶構(gòu)造特征及控礦作用
王柘1,陽(yáng)明1,王本達(dá)2
(1.桂林理工大學(xué),廣西 桂林541000;2.中國(guó)有色集團(tuán)(廣西)平桂飛碟股份有限公司,廣西 賀州524800)
摘要:董家院金礦區(qū)地處揚(yáng)子地臺(tái)與秦嶺及松潘—甘孜褶皺帶結(jié)合部,區(qū)內(nèi)金礦體主要為含金石英脈,礦脈形態(tài)復(fù)雜,以單脈、組合脈和脈群形態(tài)產(chǎn)出。礦體的空間分布受區(qū)內(nèi)北東—南西向展布的一組脆—韌性剪切帶的控制。Ⅰ級(jí)主剪切帶和Ⅱ級(jí)次級(jí)剪切帶是礦區(qū)金礦形成的導(dǎo)礦構(gòu)造,而Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)剪切帶卻是金礦的容礦構(gòu)造;該金礦床為與剪切帶有關(guān)的石英脈型金礦床。
關(guān)鍵詞:石英脈型金礦床;脆—韌性剪切帶;構(gòu)造控礦;四川廣元董家院
收稿日期:2014-10-08
作者簡(jiǎn)介:王柘(1988~),男,桂林理工大學(xué)在讀碩士,研究方向:礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。
中圖分類(lèi)號(hào):P542文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
陜甘川“西北金三角”是世界卡林型—類(lèi)卡林型金礦床的重要聚集地之一(張復(fù)新等,2001),自20世紀(jì)90年代末以來(lái),在丁家林—太陽(yáng)坪剪切帶內(nèi)新發(fā)現(xiàn)了一些具有一定潛力的金礦床(點(diǎn))之后,又為該地區(qū)的找礦勘探提供了新的方向(劉新會(huì)等,2002)。本文研究的董家院金礦即為新發(fā)現(xiàn)的金礦床之一。由于該區(qū)脆—韌性剪切帶對(duì)金礦具有明顯的控制作用,因此對(duì)董家院金礦區(qū)內(nèi)剪切帶進(jìn)行研究是非常必要的,這不僅有利于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)礦區(qū)剪切帶的構(gòu)造特征和查明剪切帶對(duì)金礦的控制作用,同時(shí)也為該區(qū)域今后金礦床的勘查提供依據(jù)。
1礦區(qū)地質(zhì)特征
董家院金礦大地構(gòu)造位于揚(yáng)子地臺(tái)、秦嶺及松潘—甘孜褶皺帶結(jié)合部,在陽(yáng)平關(guān)—勉縣深大斷裂的影響下,區(qū)內(nèi)脆—韌性剪切帶十分發(fā)育。
圖1 工作區(qū)地質(zhì)略圖 Fig.1 Sketch Map of the Working Area 1.志留系黃坪組中段;2.志留系黃坪組下段;3.志留系滑天坡組;4.Ⅰ級(jí)剪切帶;5.Ⅱ級(jí)剪切帶;6.Ⅲ級(jí)剪切帶;7.Ⅳ級(jí)剪切帶;8.千枚理;9.金礦體
礦區(qū)出露地層主要有震旦系碧口群(PZ1bk)、寒武系邱家河組(∈q)、奧陶系中下統(tǒng)陳家壩組(O1-2c)和志留系黃坪組(Shn)及滑天坡組(Sh),含礦地層主要為志留系黃坪組及滑天坡組。志留系黃坪組及滑天坡組系由淺海相、淺變質(zhì)、強(qiáng)變形的細(xì)碎屑巖建造組成,地層巖石泥質(zhì)成分含量較高,較普遍發(fā)育千枚理和含F(xiàn)e、Mg、Ca的碳酸鹽質(zhì)斑點(diǎn)狀構(gòu)造,巖石組合主要包括石英砂巖、絹云母千枚巖、含碳質(zhì)板巖、絹云母石英千枚巖、變質(zhì)細(xì)砂巖石英千枚巖等。地層受北西和南東兩側(cè)深大斷裂的影響,平行于大斷裂呈單斜產(chǎn)出展布,總體走向NE,主要傾向NW,某些地段傾向SE。平行不整合于奧陶系陳家壩組灰黑色炭質(zhì)、砂泥質(zhì)板巖及含碎屑石英長(zhǎng)石砂巖之上。
礦區(qū)構(gòu)造主要表現(xiàn)為丁家林—太陽(yáng)坪脆—韌性剪切帶。該剪切帶進(jìn)入該區(qū)后,除形成主帶外,在其北西部和南東部還發(fā)育有3條次級(jí)剪切帶。主、次級(jí)剪切帶均呈北東—南西向平行展布,控制著礦區(qū)金礦體的產(chǎn)出和分布。
2脆—韌性剪切帶的特征
董家院金礦區(qū)脆—韌性剪切帶系為丁家林—太陽(yáng)坪剪切帶向南西的延展部分,分為主、次級(jí)共4條剪切帶。這些剪切帶總體上均呈北東—南西向展布。
(1)主剪切帶——①號(hào)剪切帶:為礦區(qū)Ⅰ級(jí)剪切帶,經(jīng)宋家灣、黃連坡、新灘→毛埡子、毛兒嶺→青林坡、楊家灣、樊家灣、楊家河,在區(qū)內(nèi)延伸約10km以上,主要發(fā)育于志留系黃坪組中段(Shn2)的
中部灰色—銀灰色斑點(diǎn)狀絹云母千枚巖中。該剪切帶北東端(宋家灣、黃連坡、新灘)呈“分支復(fù)合” 狀,分支的次級(jí)(Ⅲ級(jí))和更次級(jí)(Ⅳ級(jí))剪切帶與主帶呈不同程度的銳角相交,總體“帶”寬約1 000m,但單體個(gè)的剪切帶僅寬20m~200m不等;中部(毛埡子、毛兒嶺)帶寬約100余m;南西端(青林坡、楊家灣、樊家灣、楊家河)剪切帶呈“膨大”狀,實(shí)際上由若干大致平行的次級(jí)(Ⅲ級(jí)~Ⅳ級(jí))含極為發(fā)育的細(xì)小復(fù)脈狀石英脈剪切帶組成,總體“帶”寬度約1 000m,但單個(gè)次級(jí)含金石英細(xì)脈剪切帶僅寬15m~60m不等。主帶總體走向40°~50°,有些地段達(dá)70°~80°,與地層巖石的千枚理走向呈不同程度小角度相交;總體傾向NW,有些地段傾向SE,傾角一般50°~60°,有些地段70°~80°甚至直立。
(2)北西部次級(jí)剪切帶——②號(hào)剪切帶:屬礦區(qū)Ⅱ級(jí)剪切帶,經(jīng)杜家、核桃樹(shù)梁→景家灣、劉家山→黃銅嶺、石嶺子灣,在區(qū)內(nèi)延伸約5km~6km以上,主要發(fā)育于志留系黃坪組中段(Shn2)的上部灰色斑點(diǎn)狀絹云母千枚巖或絹云母石英千枚巖夾變質(zhì)細(xì)砂巖中。在景家灣、劉家山、黃銅嶺、石嶺子灣等地段,剪切帶由若干平行的次級(jí)(Ⅲ級(jí)~Ⅳ級(jí))含復(fù)脈狀或單脈石英脈剪切帶組成,總體“帶”寬度約300m~600m,但單個(gè)次級(jí)剪切帶僅寬10m~50m。
(3)南東部次級(jí)剪切帶——③號(hào)剪切帶
靠近主帶,屬礦區(qū)Ⅱ級(jí)剪切帶,經(jīng)李家溝、水溝梁、光華寺、瓦屋梁→對(duì)窩坪、水井灣→樊家灣、楊家河、老蛇灣,在區(qū)內(nèi)延伸約10km以上,主要發(fā)育于志留系黃坪組中段(Shn2)的下部和黃坪組下段(Shn1)灰色少斑狀絹云母石英千枚巖夾細(xì)砂質(zhì)板巖或變質(zhì)細(xì)砂巖中。在其北東段(光華寺、瓦屋梁)有分支(Ⅲ級(jí)~Ⅳ級(jí))與之呈銳角相交,總體“帶”寬度約500m,單個(gè)的剪切帶寬40m~100m,中段至南西段“膨大” 并分支(Ⅲ級(jí)~Ⅳ級(jí)),總體“帶”寬度約1000m,單個(gè)的剪切帶寬50m~100m。
(4)更南東部次級(jí)剪切帶——④號(hào)剪切帶:屬礦區(qū)Ⅱ級(jí)剪切帶,在區(qū)內(nèi)發(fā)育于古墓坪、董家嘴、焦家壩一帶,分為兩支,向北東延伸在區(qū)外復(fù)合,區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約3km,主要發(fā)育于志留系滑天坡(Sh)灰黑色—黑色含碳質(zhì)板巖,硅質(zhì)千枚巖及灰色絹云母千枚巖中,單個(gè)剪切帶寬約100m~200m。
礦區(qū)剪切帶以發(fā)育各種類(lèi)型劈理、褶曲等為主要特征,同時(shí)發(fā)育有透鏡體、石香腸等構(gòu)造,未見(jiàn)有強(qiáng)韌性變形的糜棱巖—超糜棱巖,屬脆—韌性剪切帶。強(qiáng)應(yīng)變中心以密集的劈理、褶曲和石英脈帶的形式單獨(dú)或組合出現(xiàn),其幾何特征具體如下:
(1)千枚理:屬于一種連續(xù)劈理,在該區(qū)剪切帶中普遍發(fā)育,尤其是在黃坪組中段(Shn2)的中部斑點(diǎn)狀千枚巖發(fā)育最為特征,密集的劈理域面上明顯可見(jiàn)的較大的片狀白云母及綠泥石,呈現(xiàn)略帶淡藍(lán)綠色色調(diào)和柔和絢麗的絲絹光澤。
(2)板劈理:亦是一種連續(xù)劈理,主要發(fā)育于黃坪組中段(Shn2)的下部少斑點(diǎn)的或無(wú)斑點(diǎn)的含泥質(zhì)較多的板狀千枚巖或板巖、薄板狀細(xì)砂巖中,敲擊聲音清脆,可破裂形成大片薄板狀碎塊。
(3)片理:亦是一種連續(xù)劈理,在本區(qū)不是太發(fā)育,有時(shí)可見(jiàn)。主要發(fā)育在剪切帶內(nèi),片理產(chǎn)狀變化較大,在傾角較陡的地段或片狀千枚巖中,劈理特征與千枚巖相近,但其礦物結(jié)晶程度較后者為高,可見(jiàn)到大的白云母晶片。
(4)褶劈理:是一種不連續(xù)的劈理,在剪切帶內(nèi)較發(fā)育。大多數(shù)是由先存的連續(xù)劈理(主要是千枚理)形成的緊密相間、平行排列的微褶皺發(fā)展而來(lái)的。褶劈理的劈理域通常較寬,往往同先存之連續(xù)劈理有小角度的相交。
(5)褶皺(褶曲):在剪切帶內(nèi)十分發(fā)育,類(lèi)型也復(fù)雜多樣,野外露頭與手標(biāo)本均較常見(jiàn)。含礦的石英脈也常發(fā)育各種褶皺(褶曲)形態(tài)。據(jù)褶皺轉(zhuǎn)折端的形態(tài)可分為圓弧、尖棱褶皺和膝褶3類(lèi)。圓弧褶皺的轉(zhuǎn)折端呈圓弧形彎曲,主要發(fā)育在剪切帶內(nèi)的斑狀或少斑狀千枚巖中;尖棱褶皺的轉(zhuǎn)折端為尖棱狀,常發(fā)育于剪切帶內(nèi)軟硬巖層相間且單層厚度不大的部位;膝褶常發(fā)育在剪切帶內(nèi)的千枚巖、斑狀千枚巖等軟巖層中,有時(shí)成群出現(xiàn)。
另外,在剪切帶內(nèi)還發(fā)育一些擦痕、皺紋、交面等各種小型線理及石香腸、透鏡體、窗欞構(gòu)造等。
3金礦床含金石英脈的產(chǎn)出特征
董家院金礦已發(fā)現(xiàn)的金礦體主要以含金石英脈形式產(chǎn)出,多產(chǎn)于志留系黃坪組中段。
董家院礦區(qū)含金石英脈,與丁家林—太陽(yáng)坪金礦產(chǎn)出形式基本一樣(劉新會(huì)等,2002),受志留系有利容巖段的脆—韌性剪切帶控制。礦區(qū)Ⅰ級(jí)主剪切帶及南北Ⅱ級(jí)次級(jí)剪切帶,控制了石英脈帶的總體展布;Ⅲ級(jí)的剪切帶控制石英脈產(chǎn)出,形成脈帶。一個(gè)脈帶內(nèi)往往發(fā)育2~3甚至8~9組脈組(石英脈密集帶),受Ⅳ級(jí)剪切帶的控制;單個(gè)脈組一般寬10m~20m,最窄5m,最寬可達(dá)60m,由幾十~上百條或更多石英脈組成,有時(shí)若干條石英脈相互粘連,難以區(qū)分出一條單獨(dú)的石英脈,即形成所謂“石英復(fù)脈”。單個(gè)石英脈一般寬幾cm~1m不等,最窄為幾mm的細(xì)脈,最寬為可達(dá)10余m的巨厚脈。在整個(gè)礦區(qū)范圍石英脈帶的總體走向40°~50°,與剪切帶基本一致,但脈帶和脈組的產(chǎn)出不如剪切帶連續(xù),剪切帶中有的地段石英脈并不發(fā)育,且脈組的走向變化于35°~85°,多傾向NW或N,也有傾向SW或S的,傾角35°~85°不等,有些地段甚至直立。
單個(gè)脈體或脈體組合形態(tài)產(chǎn)狀復(fù)雜,從形態(tài)上可以分為:①受小褶皺(曲)及褶劈理控制的石英脈,其形態(tài)產(chǎn)狀千姿百態(tài)、及其復(fù)雜,石英脈形成馬鞍、鉤、δ、蝌蚪、褶疊加厚狀、石香腸、串珠、透鏡狀,M、S、Z型等形態(tài),通常形成復(fù)脈;②較為規(guī)則的方向、較穩(wěn)定的石英脈,多為寬度不等的順層單脈,也有穿層的張裂性單脈;③主要受剪切力偶作用控制的近菱形網(wǎng)格狀石英脈,多形成網(wǎng)脈;④受較大褶皺構(gòu)造轉(zhuǎn)折端或核部虛脫部位控制的巨型塊體或角礫狀構(gòu)造的石英脈,往往呈巨大不規(guī)則透鏡狀。雖然局部形態(tài)產(chǎn)狀極為復(fù)雜,但在一個(gè)脈組中總體走向是NEE向~近 EW向,傾向多為NNW或N。
這些石英脈在黃連坡、新灘、譚家灣一帶地表硫化物已強(qiáng)烈氧化,多表現(xiàn)為黃褐色褐鐵礦,偶見(jiàn)孔雀石,難見(jiàn)原生硫化物礦物,局部可見(jiàn)少量原生黃鐵礦,極個(gè)別可見(jiàn)方鉛礦、輝銻礦,肉眼未見(jiàn)金礦物。褐鐵礦礦染在石英脈中多呈稀疏浸染狀—浸染狀或細(xì)脈浸染狀分布,原生黃鐵礦,黃鐵礦以細(xì)粒立方體為主,個(gè)別可見(jiàn)五角十二面體形晶或立方體與五角十二面體聚晶。石英脈旁圍巖(斑點(diǎn)狀或少斑絹云母千枚巖)一般硅化強(qiáng)烈,也可見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦化,其內(nèi)黃鐵礦多為細(xì)—中粒立方體自形晶,局部他形—半自形細(xì)粒的黃鐵礦形成細(xì)脈或黃鐵礦—石英細(xì)脈,并發(fā)生褶曲。
4剪切帶對(duì)金礦的控制作用
區(qū)域內(nèi),丁家林—太陽(yáng)坪為受陽(yáng)平關(guān)—勉縣深大斷裂控制呈北東向展布的脆—韌性剪切帶,總體傾向NW,傾角50°~60°,長(zhǎng)度大于10km,最大寬度達(dá)300m,其自北東向南西依次控制了丁家林金礦、太陽(yáng)坪金礦和董家院金礦的分布。已揭露的這些礦床的金礦體產(chǎn)狀與剪切帶產(chǎn)狀基本一致,容礦巖石均為受剪切變形作用的志留系(主要為黃坪組,其次為滑坡組)淺變質(zhì)、強(qiáng)變形的碎屑巖。
董家院金礦區(qū)剪切帶主要為Ⅰ級(jí)主剪切帶和三條Ⅱ級(jí)次級(jí)剪切帶,但這些剪切帶主要控制了礦區(qū)金礦體的總體分布,而真正控制金礦體產(chǎn)出的構(gòu)造為礦區(qū)發(fā)育的Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)剪切帶。Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)剪切帶的發(fā)育程度及斷裂的產(chǎn)出形式直接決定了含金石英脈的脈帶寬度及脈帶內(nèi)單脈體的數(shù)量。簡(jiǎn)而言之,即Ⅰ級(jí)主剪切帶和三條Ⅱ級(jí)次級(jí)剪切帶是礦區(qū)金礦形成的導(dǎo)礦構(gòu)造,而Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)剪切帶卻是金成礦的容礦構(gòu)造。
董家院金礦與丁家林—太陽(yáng)坪金礦中含金石英脈的產(chǎn)出形式大致相同,均主要表現(xiàn)為石英單脈、單脈密集帶、復(fù)脈帶3個(gè)亞型。丁家林—太陽(yáng)坪剪切帶總體表現(xiàn)為脆—韌性剪切帶的特征,但局部可以呈現(xiàn)以脆性為主的韌—脆性剪切帶的構(gòu)造特征。張秀琴等(2003)、周遺軍等(2003)認(rèn)為應(yīng)將該剪切帶分為早期脆—韌性和晚期韌—脆性2個(gè)剪切變形期,并分別對(duì)應(yīng)于2期金成礦作用。以脆—韌性變形為主的丁家林礦區(qū),其韌性變形強(qiáng),主要發(fā)育含金石英復(fù)脈;而以韌—脆性變形為主的太陽(yáng)坪礦區(qū),其脆性斷裂發(fā)育,多形成含金石英單脈。雖然該剪切帶是否存在2個(gè)剪切變形期的問(wèn)題值得商榷,但可以看出,丁家林—太陽(yáng)坪剪切帶的脆性與韌性變形程度的相對(duì)強(qiáng)弱在一定程度上決定了董家院等金礦含金石英脈的產(chǎn)出形式。
董家院礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的含金石英脈對(duì)成礦層位具有一定的選擇性,多賦存于受剪切變形作用的志留系黃坪組中段(Shn2)斑狀絹云母千枚巖中。目前,關(guān)于丁家林—太陽(yáng)坪一帶金礦床的礦床成因仍存有較大爭(zhēng)議,劉新會(huì)等(2002)認(rèn)為該地區(qū)金礦應(yīng)為賦存于志留系黃坪組的沉積—淺變質(zhì)疊加韌—脆性剪切與熱液改造的類(lèi)卡林型金礦床;而周遺軍等(2003)則認(rèn)為丁家林—太陽(yáng)坪金礦帶應(yīng)為脆—韌性剪切變形形成的石英脈型金礦,成礦流體為構(gòu)造水。由于國(guó)內(nèi)外對(duì)于與剪切帶有關(guān)的金礦床在韌性剪切帶與金礦化就時(shí)間和成因聯(lián)系方面一直存有爭(zhēng)議,因而對(duì)于該金礦帶的成因仍有待進(jìn)一步的研究。但是,丁家林—太陽(yáng)坪剪切帶對(duì)董家院金成礦的控制作用是毋庸置疑的,因此,在該礦區(qū)金找礦勘查過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)剪切帶控制的志留系黃坪組展開(kāi)工作。
5結(jié)論
(1)董家院金礦區(qū)位于丁家林—太陽(yáng)坪脆—韌性剪切帶南西向的延長(zhǎng)部分,發(fā)育著呈北東—南西向展布的一條Ⅰ級(jí)主剪切帶和三條Ⅱ級(jí)次級(jí)剪切帶。
(2)礦區(qū)剪切帶發(fā)育有劈理、褶皺、透鏡體、石香腸等構(gòu)造,屬脆—韌性剪切帶,其強(qiáng)應(yīng)變中心具有密集的褶曲帶、劈理帶、石英脈帶單獨(dú)或組合出現(xiàn)的現(xiàn)象。
(3)礦區(qū)金礦體主要為含金石英脈,其空間分布受礦區(qū)Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)剪切帶控制,脈體形態(tài)復(fù)雜,主要以石英單脈和脈體組合、脈帶形式產(chǎn)出。
(4)董家院金礦空間上受丁家林—太陽(yáng)坪剪切帶控制,容礦巖石為受剪切變形作用的志留系(主要為黃坪組,其次為滑坡組)淺變質(zhì)、強(qiáng)變形的碎屑巖;Ⅰ級(jí)主剪切帶和三條Ⅱ級(jí)次級(jí)剪切帶是礦區(qū)金礦形成的導(dǎo)礦構(gòu)造,而Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)剪切帶卻是金成礦的容礦構(gòu)造;脆性與韌性變形程度的相對(duì)強(qiáng)弱在一定程度上決定了董家院等金礦含金石英脈的產(chǎn)出形式。
(5)該金礦床應(yīng)為一與剪切帶有關(guān)的脈型金礦床,受剪切帶控制的志留系黃坪組應(yīng)作為該金礦今后勘查找礦的重要部位。
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THE SHEAR ZONE STRUCTURE FEATURE
AND ORE CONTROL OF DOGJIAYUAN AU
DEPOSIT IN GUANGYUAN,SICHUAN
WANG Zhe1,YANG Ming1,WANG Ben-da2
(1.GuilinUniversityofScienceandTechnology,Guilin541000;
2.PingguiFeidieCompany(Ltd),ChinaNonferrousGroup,Hezhou524800)
Abstract:Dongjiayuan Au orefield is in the conjunction area of Yangzi platform and Qinling,Songpan-Ganzi fold zone.The main Au orebody in this area is the Au-bearing quartz vein.The form of ore vein is complex,including single vein,composite vein and swarm.The space distribution of orebody is controlled by the NE-SW brittle-ductility shear zone in this area.The Au ore transmission structure is the major shear zone Ⅰ and the minor one Ⅱ,whereas the ore-bearing structure is the shear zone Ⅲ,Ⅳ.It is a quartz vein Au deposit in relation with the shear zone.
Key Words:Quartz Vein Au Deposit;Brittle-Ductility Shear Zone;Ore Control of Structure;Dongjiayuan,Guangyuan,Sichuan