新疆北山金窩子金礦田斷裂構(gòu)造控礦作用及控礦構(gòu)造格架

高永偉，張振亮，曹新志，張旺生

（中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安710054；2．中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢430074；3，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，武漢430074）

新疆北山金窩子金礦田斷裂構(gòu)造控礦作用及控礦構(gòu)造格架

高永偉1，張振亮1，曹新志2，張旺生3

（中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安710054；2．中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢430074；3，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，武漢430074）

金窩子金礦田位于新甘交界的哈密地區(qū)，是北山地區(qū)最為重要的金礦田之一，其大地構(gòu)造背景處于哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊與塔里木板塊交匯部位東北緣的北山裂谷；斷裂構(gòu)造是礦田內(nèi)最為重要的控礦因素。文章對礦田內(nèi)主要的控礦斷裂構(gòu)造特征和斷裂構(gòu)造控礦規(guī)律特征進(jìn)行了研究，F(xiàn)210韌脆性剪切斷裂帶為礦田內(nèi)的主干斷裂，該斷裂的逆沖破碎帶為210金礦床的直接控礦構(gòu)造，控制了蝕變巖型金礦化的發(fā)育，由逆沖剪切產(chǎn)生的疊瓦式逆斷層不含礦，而近SN向緩傾斜構(gòu)造控制了210金礦床石英脈型礦化的發(fā)育；由F210韌脆性剪切斷裂逆沖作用在金窩子巖體內(nèi)形成的近SN向高角度追蹤張性斷裂控制了金窩子金礦床石英脈型礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀及成礦元素的分布；在對構(gòu)造控礦作用研究的基礎(chǔ)上，建立了礦區(qū)的控礦構(gòu)造格架。

金窩子金礦田；斷裂構(gòu)造控礦規(guī)律；韌脆性剪切帶；控礦構(gòu)造構(gòu)架；北山地區(qū)；新疆維吾爾自治區(qū)

0 引言

金窩子金礦田位于新疆與甘肅交界的哈密地區(qū)，地理坐標(biāo)范圍95°13′42″—95°19′51″E，41°35′05″—41°38′52″N，是北山地區(qū)最為重要的金礦田之一，主要包括金窩子金礦床、210金礦床，以及一些小型金礦（化）點。

金窩子金礦田自上世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)以來，許多學(xué)者從礦床地質(zhì)特征、礦床成因、成礦流體和成礦物質(zhì)來源、成礦年齡、礦石礦物組成和成礦系統(tǒng)［1－10］等眾多方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究。但對于礦田內(nèi)的構(gòu)造特征并未開展細(xì)致的研究，對于斷裂構(gòu)造與金成礦作用的關(guān)系缺乏深入的認(rèn)識，對于礦田內(nèi)石英脈型和破碎帶蝕變巖型金礦化之間缺乏構(gòu)造上的聯(lián)系［11－13］。

本文將通過對礦區(qū)已有成果資料的分析，并結(jié)合野外調(diào)查，對斷裂構(gòu)造控礦作用進(jìn)行深入研究，力圖闡明金窩子金礦田的控礦構(gòu)造構(gòu)架，厘清礦田內(nèi)2種金礦化（含金石英脈型和破碎帶蝕變巖型）之間的內(nèi)在聯(lián)系。

1 礦田地質(zhì)概況

金窩子金礦田大地構(gòu)位置處于哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊和塔里木板塊交匯部位東北緣的北山裂谷。礦區(qū)內(nèi)出露地層較為簡單（圖1），主要為上泥盆統(tǒng)金窩子組（D3j），巖性以陸緣碎屑沉積物為主，含有少量凝灰質(zhì)及碳質(zhì)。此外，在F210逆沖斷裂的南側(cè)分布有下二疊統(tǒng)菊石灘組（P1j），巖性為綠灰色砂巖、礫巖和生物碎屑灰?guī)r夾硅質(zhì)巖，巖層傾向NW，傾角52°～73°，厚度1 000m，與上覆第四系呈不整合接觸。

圖1 金窩子礦田地質(zhì)簡圖Fig．1 Geological sketch of Jinwozi gold ore field

礦區(qū)內(nèi)的侵入巖主要為分布在礦區(qū)中部的金窩子巖體，呈NEE－SWW向的長舌狀，地表出露長約5．5km，寬500～900m，巖性為黑云母二長花崗巖－黑云母花崗閃長巖，巖體侵位于金窩子組地層內(nèi)，形成于海西早期。巖體內(nèi)有呈脈狀產(chǎn)出的石英閃長巖、細(xì)粒白云母花崗巖、偉晶巖、輝綠巖及大量石英脈體等。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育由一系列軸向為NEE的倒轉(zhuǎn)背斜、向斜所構(gòu)成的疊瓦式構(gòu)造。斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，主要分為NEE向、NE向、NW向和近SN向4組。其中，NE向展布的F210斷裂為礦田內(nèi)的主干斷裂，是210金礦床的控礦、容礦斷裂。受其逆沖作用的影響，在金窩子巖體內(nèi)發(fā)育有一系列次級的近SN向斷裂，是金窩子金礦床最直接的控礦構(gòu)造。

金礦田的礦化類型為含金石英脈型和破碎帶蝕變巖型。

含金石英脈型金礦化主要賦存于礦區(qū)中部出露的金窩子巖體內(nèi)，稱為金窩子金礦床，劃分為6個含金石英脈群，自西向東依次為3號、10號、18號、31號、38號和49號脈群；礦脈呈單脈狀、復(fù)脈狀和透鏡狀等，具有膨脹狹縮、分支復(fù)合，尖滅再現(xiàn)和尖滅側(cè)現(xiàn)等特征。蝕變巖型金礦化主要受F210斷裂的控制，故稱為210金礦床，金礦化嚴(yán)格受破碎帶的控制，礦體均產(chǎn)于糜棱巖發(fā)育的部位，礦化分布不均勻，共圈出5條礦體，即Ⅰ號、Ⅰ－1號、Ⅱ號、Ⅴ號和Ⅵ號礦體；210金礦床內(nèi)亦有石英脈型金礦化，如Ⅲ號和Ⅳ號礦體，礦化受破碎帶內(nèi)一組近NS向、緩傾斜的張性斷裂控制。

2 金窩子金礦田控礦斷裂特征

通過對斷層性質(zhì)、空間展布和各斷層相互關(guān)系等方面的研究，并結(jié)合褶皺構(gòu)造發(fā)育的特點、斷裂與褶皺的空間及成因聯(lián)系，金窩子金礦田的總體構(gòu)造型式為韌脆性逆沖剪切推覆構(gòu)造體系?？刂?10金礦床的F210韌脆性剪切斷裂帶為礦田內(nèi)的主干逆沖推覆斷裂。受其逆沖推覆作用，在上盤逆沖巖席金窩子組地層內(nèi)發(fā)育由一系列倒轉(zhuǎn)褶皺和高角度逆斷層組成的疊瓦狀構(gòu)造。而在礦田中部的金窩子巖體內(nèi)，由于巖石能干性差異，形成了一套近SN向的追蹤張性及張剪性斷裂構(gòu)造系統(tǒng)，成為金窩子金礦床石英脈型金礦化最為主要的容礦空間。

2．1 F210韌脆性剪切斷裂帶

F210韌脆性剪切斷裂帶為礦田內(nèi)規(guī)模最大的斷裂。斷層破碎帶呈NE走向，地表出露長350m，鉆探及物探控制長度6．2km，帶寬7～103m。該斷裂兼具韌性和脆性變形的雙重特征，在斷層垂向剖面上，發(fā)育有碎裂巖構(gòu)造帶、糜棱巖構(gòu)造帶、構(gòu)造片巖帶和張性角礫巖帶。帶內(nèi)發(fā)育大量的宏觀剪切運動標(biāo)志，包括不對稱牽引褶皺、S－C面理（圖2）及旋轉(zhuǎn)構(gòu)造透鏡體等，指示F210韌脆性剪切帶具有由北西向南東逆沖剪切的運動特點。韌性剪切帶進(jìn)入淺層次脆性變形域后，斷層發(fā)生脆性破裂，形成的逆沖斷裂破碎帶是210金礦床的主要賦礦部位和直接控礦構(gòu)造。

2．2 派生疊瓦狀斷裂

圖2 F210斷裂剪切運動形跡素描圖Fig．2 Sketch of movement at fault 210

逆沖斷裂破碎帶內(nèi)部發(fā)育一系列產(chǎn)狀相近并向同一方向逆沖的次級斷裂面，與頂板或底板的主斷裂面斜交，構(gòu)成疊瓦狀（圖3）。據(jù)對210金礦床1線—14線的一、二中段觀察，逆沖斷裂在變形特征上由北西向南東方向塑性變形程度降低，而脆性變形程度提高，劈理化減弱，進(jìn)而以節(jié)理為主。該帶中定向構(gòu)造發(fā)育，包括小型褶皺系、旋轉(zhuǎn)構(gòu)造和構(gòu)造透鏡體等，應(yīng)力狀態(tài)以單剪為主，使主斷裂分叉構(gòu)成疊瓦狀。

2．3 近SN向緩傾斜斷裂

在F210逆沖斷裂破碎帶內(nèi)發(fā)育一組近SN向的平緩斷裂構(gòu)造，為210金礦床Ⅲ號、Ⅳ號石英脈型金礦體的直接控礦構(gòu)造。斷裂面產(chǎn)狀75°∠27°，具有緩傾斜的張性特點。破碎帶寬度一般為1～3m，主要由厚層－巨厚層含金石英脈、碎裂巖及斷層泥組成：上部具有明顯的擠壓片理構(gòu)造，下部為張性角礫巖，角礫成分以乳白色石英脈為主，硅化巖、砂巖以及黑色板巖角礫等。

2．4 近SN向高角度追蹤張性斷裂

F210斷裂的逆沖推覆作用在其上盤的金窩子巖體內(nèi)派生出一系列近SN向追蹤張性斷裂，傾角70°～80°或近于直立，是金窩子礦床石英脈型金礦化的直接控礦構(gòu)造。根據(jù)斷裂分布的斂散程度劃分為6個斷裂群，與6個含金石英脈群相對應(yīng)。各斷裂群的特征類似，以巖體西端的F3斷裂群為例。該斷裂群東西寬約600m，南北長1 300m，斷層主要由走向320°和10°的兩組剪切斷裂復(fù)合而成，呈近SN向鋸齒狀展布。平面上斷裂群北部具有帚狀撒開分布，追蹤張性斷裂貫通巖體。斷裂群各斷層兼具正向滑落和左行平移的雙重性質(zhì)（西盤向下、向南移動）。從斷層破碎帶中心向兩側(cè)圍巖，依次出現(xiàn)石英脈破碎帶→糜棱巖化花崗閃長巖帶→片理化花崗閃長巖帶的構(gòu)造分帶現(xiàn)象，并分別對應(yīng)石英脈、黃鐵絹英巖化和綠泥石絹英巖化蝕變帶，顯示出構(gòu)造的多期（多階段）性和構(gòu)造對蝕變－礦化的控制作用。

3 金窩子金礦田斷裂構(gòu)造控礦規(guī)律

3．1 逆沖斷裂破碎帶的控礦作用

F210逆沖斷裂破碎帶直接控制著210金礦床的成礦。逆沖斷層破碎帶主要由張性角礫巖（包括沉凝灰質(zhì)角礫和黑色粉砂質(zhì)板巖角礫）和硅化透鏡體等組成。構(gòu)造破碎帶是210礦床的主要賦礦部位，其主礦體的形態(tài)、寬度、富集部位等隨逆沖斷層破碎帶產(chǎn)狀的變化而變化。此外，逆沖斷層破碎帶兩側(cè)發(fā)育有由黑色條帶狀構(gòu)造片巖、石墨化黑色板巖、糜棱巖夾少量糜棱巖化砂礫巖組成的構(gòu)造片巖帶，巖石變形以韌性塑性流變?yōu)橹?，對金礦化具有一定屏蔽作用，使深源成礦流體沿逆沖推覆斷裂帶上升，與斷裂帶內(nèi)的破碎巖石發(fā)生交代反應(yīng)而形成蝕變巖型金礦體。逆沖斷裂帶內(nèi)的金礦化，在走向和傾向上均嚴(yán)格受逆沖斷裂破碎帶的控制，并且在特定的部位富集：①逆沖斷裂破碎帶走向彎曲的內(nèi)側(cè)（凹部）；②逆沖斷裂破碎帶內(nèi)巖石孔隙度大的部位；③逆沖斷層破碎帶中構(gòu)造應(yīng)變強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)醯霓D(zhuǎn)化部位。以上特征表明，F(xiàn)210逆沖斷裂破碎帶是集導(dǎo)礦、配礦和容礦作用為一體的控礦斷裂帶，直接控制著210金礦床的蝕變巖型礦體。

3．2 疊瓦式逆斷層的控礦作用

低角度韌脆性逆沖斷裂帶中發(fā)育的疊瓦式逆斷層，從應(yīng)力狀態(tài)分析，由于疊瓦狀逆沖斷裂主要由單剪應(yīng)力所形成，常常使斷層分叉構(gòu)成疊瓦狀，由于分叉的次級斷裂產(chǎn)狀較陡，斷裂面處于最大應(yīng)力狀態(tài)，斷裂面呈擠壓封閉狀態(tài)，因而不利于成礦流體沿次級斷裂面上升與圍巖發(fā)生交代反應(yīng)而形成金礦體，其控礦作用與頂?shù)装迥鏇_斷層面組合一起，具有屏蔽作用，故在疊瓦式逆斷裂構(gòu)造中一般不發(fā)育金礦化［13］。

3．3 近SN向緩傾斜斷裂構(gòu)造的控礦作用

逆沖斷裂破碎帶內(nèi)的近SN向緩傾斜斷裂控制了210金礦床內(nèi)石英脈型金礦化的發(fā)育。根據(jù)17線一、二中段對Ⅲ號、Ⅳ號石英脈型金礦體的觀察，礦體呈斜臥狀產(chǎn)出，長軸方向與控礦斷裂走向基本一致，為近SN向。在橫截面圖上，Ⅲ號石英脈在一中段主要呈“S”形，Ⅳ號石英脈在二中段呈四周傾斜的穹窿狀產(chǎn)出，實際呈“W”形追蹤張性脈特征。其成因可能是在低角度韌脆性斷裂帶在逆沖過程中沿著逆沖斷裂帶傾斜方向產(chǎn)生近SN向平緩的張裂破碎帶，石英脈分別順著平緩的張裂構(gòu)造帶由北向南貫入，形成Ⅲ號、Ⅳ號石英脈型金礦體。

3．4 近SN向追蹤張性或張剪性斷層的控礦作用

3．4．1 斷裂構(gòu)造對礦脈空間分布的控制

斷裂構(gòu)造的叢聚性分布控制了石英脈群之間似等距性的分布，其間距在600～900m之間。每個脈群中常有數(shù)條規(guī)模較大的石英脈，其走向長度一般大于300m，這些石英脈規(guī)模大，礦化較強(qiáng)，常形成具有一定工業(yè)價值的金礦體。在脈群內(nèi)呈現(xiàn)似等距分布的特點，其間距為120～160m；脈群中一些較小石英脈的間距則為30～50m。這種似等距特點是受控礦斷裂的變形強(qiáng)度控制的。

3．4．2 斷裂構(gòu)造對礦（脈）體形態(tài)及產(chǎn)狀的控制

含金石英脈無論沿走向還是傾向均有膨大收縮、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)和尖滅側(cè)現(xiàn)等現(xiàn)象，具體到單條礦脈以及局部礦化段，所見控礦構(gòu)造形式十分復(fù)雜，有單脈狀、復(fù)脈狀、網(wǎng)脈狀、入字形狀以及次級礦體中的小透鏡狀等，均與控礦斷裂的追蹤張性或張剪性力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。另外，在一些控礦斷裂南北兩端具有應(yīng)力消失的馬尾絲狀形態(tài)特征，尤其是在斷裂的北端最為發(fā)育，因而限定了含金石英脈局限于金窩子巖體內(nèi)部發(fā)育。

3．4．3 斷裂構(gòu)造對成礦元素的控制

斷裂構(gòu)造是成礦流體運移通道，構(gòu)造環(huán)境和物理化學(xué)條件對成礦元素具有明顯的影響。金窩子金礦床的主成礦元素Au，Ag，Bi在剖面上具有相似的變化特點（圖4），以石英脈為中心，上下盤曲線呈現(xiàn)對稱性。元素在上下盤圍巖中含量較低，且變化不大；而在石英脈中出現(xiàn)較強(qiáng)的峰值，成礦元素在斷裂帶內(nèi)中發(fā)生了強(qiáng)烈的富集，形成了石英脈型礦化，并且由斷裂帶向兩側(cè)元素含量逐漸降低，這與斷裂向兩側(cè)構(gòu)造強(qiáng)度和蝕變強(qiáng)度逐漸減弱相吻合，表明斷裂構(gòu)造對成礦元素富集具有明顯的控制作用。

4 金窩子金礦田控礦構(gòu)造格架

從區(qū)域構(gòu)造變形特征來看，北山地區(qū)在晚石炭世處于強(qiáng)烈的碰撞造山階段［14－16］；金窩子金礦田在自北向南的擠壓推覆作用下，地層發(fā)生一系列主構(gòu)造線為NE向的褶皺，并在傾向NW、傾角40°～45°的金窩子組單斜地層中發(fā)育了一條穿層的上陡下緩的低角度韌脆性逆沖剪切斷裂帶（F210），該斷裂帶的構(gòu)造變形特征、形成和演化歷史控制著210金礦床的形成、主要礦體形態(tài)和空間產(chǎn)出規(guī)律等。在F210斷裂上盤的金窩子巖體內(nèi)受擠壓推覆作用形成了一套垂直于擠壓應(yīng)力方向，呈330°～340°和10°～25°展布的兩組剪切斷裂，構(gòu)成高角度追蹤張性－張剪性斷裂系統(tǒng)，是金窩子金礦床石英脈型礦化的直接控礦構(gòu)造，控制了金窩子礦床礦體的形態(tài)、規(guī)模、礦化類型、成礦元素分布和金礦化富集等。

金窩子金礦田的控礦構(gòu)造格局是在區(qū)域SN向擠壓應(yīng)力場的背景下形成的。在礦田控礦構(gòu)造格局中，高級別低角度的韌脆性逆沖斷裂（F210）控制了210蝕變巖型金礦床，而巖體內(nèi)次級近SN向的高角度追蹤張性斷裂控制了金窩子石英脈型金礦床（圖5）。

圖4 3號脈群4號脈一中段1線地質(zhì)地球化學(xué)綜合剖面圖Fig．4 The integrated geochemical profile along line 1 at level 1of No．4vein in No．3vein swarm

圖5 金窩子金礦田控礦構(gòu)造系統(tǒng)立體圖Fig．5 Stero diagram of ore－controlling tectonic system of Jinwozi gold orefield

5 結(jié)論

（1）F210韌脆性剪切斷裂帶為礦田內(nèi)的主干斷裂，該斷裂為210金礦床的直接控礦構(gòu)造，控制了蝕變巖型金礦化的發(fā)育，由破碎帶逆向剪切產(chǎn)生的疊瓦式逆斷層中不含礦，而近SN向緩傾斜構(gòu)造控制了210金礦床石英脈型礦化的發(fā)育。

（2）由F210斷裂逆沖作用在金窩子巖體內(nèi)形成的近SN向高角度追蹤張性斷裂具體控制了金窩子金礦床石英脈型礦體的產(chǎn)出。

（3）金窩子金礦田基本控礦構(gòu)造格局是在區(qū)域SN向的擠壓應(yīng)力場背景下形成的。

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Control of fault on ore and structural frame in Jinwozi Au ore field in Beishan area，Xinjiang

GAO Yong－wei1，CAO Xin－zhi2，ZHANG Wang－sheng3，LI Wen－ming1
（1．Xi’an Center of Geological survey，China Geological survey，Xi’an710054，China；2．Faculty of Resources，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China；3．Faculty of Earth Sciences，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

Jinwozi gold ore field is located in Hami city at border of Xinjiang Autonomous Region and Gansu province and is one of the most important gold ore fields．Geotectonically it is in the Beishan rift valley at convergency of Kazakhstan－Junggar plate and Tarim plate．Fault is the most important ore－control factor in the ore field．This paper deals with mainly characteristics of ore－control faults and regularirty of fault control on the ore．The brittle shear fault F210is the main fault in the field and the thrust faulted fragmental zone developed with tensional fractures in the fault hosts gold deposit 210and controls the altered cataclastic rock type gold ore．No ore occur in the thrusting sheared imbrecate faults．The faults trending nearly SN and dipping gentlely control occurrence，morphology and ore element distribution of quartz vein gold ore body of the gold deposit 210．Based on the mentioned above is set up the ore－control structural framework．

ore－controlling regularities；ductile－brittle shear zone；ore－controlling structural framework；Jinwozi gold ore field；Beishan area；Xinjiang

P613；P618．51

A

1001－1412（2012）03－0322－06

10．6053／j．issn．1001－1412．2012．03．009

2011－11－16； 責(zé)任編輯： 王傳泰

國土資源部公益性行業(yè)科研專項“新疆北部火山－侵入巖型鐵銅多金屬礦床綜合研究”（編號：201211073）資助。

高永偉（1986－），男，安徽滁州人，研究實習(xí)員，主要從事金屬礦產(chǎn)勘查評價及研究工作。通信地址：西安市友誼東路438號，西安地調(diào)中心礦產(chǎn)處；郵政編碼：710054；E－mail：gaoyw21033＠126．com