黃沙坪鉛鋅礦床斷裂構造分形研究及其控礦特征

劉鳳平

摘要：黃沙坪鉛鋅多金屬礦床是南嶺成礦帶的代表性礦床之一，開采歷史悠久，成因上屬于淺成中高溫接觸交代矽卡巖型疊加中低溫熱液充填鉛鋅礦床。構造分形分析認為NE-NNE向構造發(fā)育最為成熟，同時，該構造及其配套構造連通性最好，為成礦流體的運移和礦體的就位提供了有利的構造條件。礦床內(nèi)礦體嚴格受巖漿侵入接觸構造與斷裂-褶皺構造共同控制，產(chǎn)出于構造耦合的巖性界面?？偨Y不同構造型式的控礦特征，為礦床深部隱伏礦找礦預測提供理論依據(jù)。

Abstract： The Huangshaping lead-zinc polymetallic deposit with a long history of mining is one of the representative deposits in the Nanling metallogenic belt. Genesis of deposit was skarn type with shallow-medium-medium-high temperature superimposed medium-low temperature hydrothermal lead-zinc deposit. The structural fractal analysis shows that NE-trend structure was the most mature in tectonic development. As the best connectivity of NE-NNE trend structure had， which provided favorable structural condition for the migration of ore-forming fluids. Simultaneously， ore body was strictly controlled by the magmatic intrusion structure and the fracture-fold structure， which was produced by coupling with the structural and lithologic interface. Summarized different characteristics of ore-control tectonic types provided a theoretical basis for prospecting prediction of deep concealed ore body.

關鍵詞：構造分形;斷裂構造;侵入構造;黃沙坪鉛鋅礦床

Key words： structural fractal analysis;fracture structure;intrusive structure;Huangshaping lead-zinc deposit

中圖分類號：P618.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0247-03

0? 引言

黃沙坪鉛鋅鎢鉬多金屬礦床位于湖南省桂陽縣西南，大地構造位置為華夏地塊中部南嶺中段坪寶礦田南段，是以陸內(nèi)花崗巖成礦作用強烈著稱的南嶺鎢錫鉛鋅鉬鉍多金屬成礦帶的代表性礦床[1]。礦床處于水口山-香花嶺南北向構造系與郴州北東向構造復合部位。

前人先后對礦床花崗斑巖年代學[2-3]、成礦流體地球化學[4-8]、成礦作用[9-10]、同位素地球化學[11-16]等方面開展了大量研究工作，與成礦作用有關的花崗斑巖形成時代為150～160Ma（U-Pb）[17]、161Ma（U-Pb）[2]，成礦時代略晚于花崗斑巖的侵入時間143Ma （Rb-Sr）[11]、154Ma（Re-Os）[18];成礦物質部分來自于巖漿，部分來源于地層或膏鹽層[12，14，19]。綜合前人的研究成果認為，黃沙坪鉛鋅礦床為中高溫接觸交代矽卡巖型疊加中低溫熱液充填鉛鋅多金屬礦床，分別為中高溫接觸交代矽卡巖型磁鐵礦鎢鉬多金屬礦（化）體與接觸交代矽卡巖型銅多金屬礦（化）體，中低溫熱液交代充填鉛鋅多金屬礦（化）體，不同成礦作用具有不同的礦化類型特征。

1? 礦床地質

礦區(qū)主要出露晚古生代海相沉積巖，自下而上分別為上泥盆統(tǒng)佘田橋組、錫礦山組白云質灰?guī)r夾薄層狀泥灰?guī)r、砂巖;下石炭統(tǒng)陡嶺坳組（C1d）灰?guī)r、石磴子組（C1s）灰?guī)r、測水組（C1c）砂頁巖、梓門橋組（C1z）白云巖。其中，石磴子組（C1s）為礦區(qū)主要賦礦地層。

礦區(qū)為南北向構造系與北東向構造系轉換部位，先后經(jīng)歷了加里東運動、海西運動、印支運動及燕山運動多次構造活動，形成了北北東向構造-巖漿活動帶（圖1）。北北東向構造控制了寶嶺、觀音打座石英斑巖以及南部花崗斑巖巖體的侵位;斷裂-褶皺構造控制了礦床礦體的整體分布。

巖漿巖主要為中酸性、酸性淺成侵入體，主要巖性有石英斑巖、花崗斑巖、花斑巖、英安斑巖，其中石英斑巖和英安斑巖出露于地表，花崗斑巖及花斑巖為隱伏巖體。巖體中富含銅、鉛、鋅、鉬、鐵等元素，較為富集鎢、錫、銀等元素。淺成低溫侵入體為成礦提供了熱源和成礦物質來源。

礦體型式多樣，分別有矽卡巖型、熱液交代充填型、斑巖浸染型礦體。規(guī)模和產(chǎn)狀，在空間上受斑巖接觸構造及次級構造控制，礦體多呈脈狀、透鏡狀、似層狀及不規(guī)則狀產(chǎn)出，走向延長大于傾向延伸特征明顯[21]，垂向上兼有尖滅側現(xiàn)及尖滅再現(xiàn)的特點。礦石組分復雜多樣，礦石礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦，少量輝鉬礦，脈石礦物有方解石、螢石、綠泥石、石榴石、透輝石、透閃石、陽起石、符山石等。礦石構造主要有細脈浸染狀、條帶狀、角礫狀、網(wǎng)脈狀和團塊狀構造，礦石結構有交代殘余結構、交代溶蝕結構、骸晶結構、共邊結構、自形-半自形晶結構等。

2? 構造分形研究

2.1 分維值的計算方法

礦區(qū)內(nèi)斷裂構造、褶皺發(fā)育，東西兩側為北東-北東東向逆沖斷裂，南北兩端為近東西向橫斷層，形成“井”字型構造樣式。區(qū)域應力場及主干斷裂構造常派生出不同規(guī)模、不同方向、不同級次的次級斷裂，具有多期繼承性活動特點[9]。

根據(jù)Wright V P（1993）[22]對分形的定義： ;其中，r為測量標度，N為在r標度下的測量值，D為分形維數(shù)，對礦區(qū)范圍內(nèi)不同尺度（r=100、200、300、400、500m）的條件下，不同方向的斷裂構造組（NE向、NW向、SN向、EW向）分形分布統(tǒng)計量（Nr），在雙對數(shù)坐標圖（圖2）以r為橫坐標，N（r）為縱坐標，擬合直線斜率為分形維數(shù)D，獲得礦區(qū)不同方向斷裂構造的分形維數(shù)結果（圖2）。

斷裂構造在多期次構造運動疊加過程，由小的斷裂進一步連通形成更大一級的斷裂構造體系的過程，在臨界應力處，斷裂系統(tǒng)各離散元包括斷裂、斷塊之間發(fā)生自組織現(xiàn)象，表現(xiàn)出一種非線性行為，并形成一個具分形分布特征的斷裂體系。礦床在R2=0.9，不同方向斷裂構造組均呈現(xiàn)分形特征，表現(xiàn)為離散元自組織特點。

2.2 構造分形分析

由礦床構造分形結果分析，不同方向構造具有如下特點：①分形維數(shù)特征：NE向構造（分形維數(shù)為1.11，相關系數(shù)0.98），NW向構造（分形維數(shù)為0.98，相關系數(shù)0.9），SN向構造（分形維數(shù)為0.52，相關系數(shù)0.95），EW向構造（分形維數(shù)為0.63，相關系數(shù)0.98）;斷裂構造的分形特征與斷裂發(fā)育演化有關，伴隨三維結構的發(fā)育，其分維值呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，分維值可以作為構造成熟度和復雜程度的考量指標;NE向構造分形維數(shù)最高，顯示礦床NE向構造帶的成熟度及復雜程度最高，連通性較好，為成礦流體的運移提供了良好的通道條件。②其他方向構造帶其分維值相對較小，D<1，可能反應了其他方向構造發(fā)育程度較低，同時連通性較差等特點，連通性在成礦流體運移過程中，決定了礦（化）體的卸載就位空間位置，因此，礦床的構造-巖性耦合部位是重要的找礦遠景靶區(qū)。

2.3 構造控礦特征分析

NE-NNE向構造控制成礦流體的分配運移，以主導作用為依據(jù)，劃分礦床主要構造樣式，礦床構造控礦特征為：

①侵入巖體接觸構造控礦：礦體主要產(chǎn)出于巖體與圍巖侵位接觸巖性巖相界面，巖體產(chǎn)狀變化部位，產(chǎn)出矽卡巖型礦體。矽卡巖分帶明顯，不同分帶與接觸帶構造近于平行，為成礦流體物理化學條件變化控制下，水-巖反應作用改變原有體系成礦物質結合型式，進而形成礦質析出沉淀。該類型構造主要控制了矽卡巖型銅多金屬礦體及磁鐵鎢鉬多金屬礦體的產(chǎn)出。

②褶皺構造控礦，主要為褶皺構造形成過程沿原層面滑動過程中形成的層間滑動破碎帶以及褶皺軸部構造應力擠壓形成的破碎帶，為后期巖漿侵入作用提供成礦流體交代充填及礦質卸載沉淀空間。礦體產(chǎn)狀為似層狀、透鏡狀，與地層呈小角度斜交，走向延伸大于傾向延長的特點，礦體厚度變化不一。該類型構造控制了銅鉛鋅礦體的分布。

③斷裂構造控礦：1）主構造與伴生構造的交匯部位，呈現(xiàn)主構造產(chǎn)狀變化部位控礦，以及主構造與伴生構造交匯部位控礦特點;2）斷裂-褶皺構造復合部位，受主體褶皺構造、地層巖性差異所導致的層內(nèi)褶曲與配套斷裂構造共同作用下所形成，在褶曲的產(chǎn)狀轉換部位以及斷裂構造的耦合部位，成礦流體受物理化學條件變化卸載沉淀。礦體產(chǎn)狀為透鏡狀為主，與地層關系呈斜交，厚度變化不一。該類型構造限定了鉛鋅礦體的展布。

3? 結論

礦床構造分形分析認為NE-NNE向構造發(fā)育成熟度最高，其高連通性為成礦流體的運移提供了有利的構造條件，并限定了礦體就位的空間展布區(qū)域。以NE-NEE向構造體系形成的不同構造型式，分別控制了不同的礦化類型，如侵入巖體接觸構造控矽卡巖型銅多金屬礦體、磁鐵鎢鉬多金屬礦體，斷裂-褶皺構造控鉛鋅礦體等。構造識別及其控礦樣式的區(qū)分，可以為深部有目的尋找隱伏礦體提供重要的理論支持。

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