沂沭斷裂帶中段金礦構(gòu)造控礦規(guī)律研究

劉 昊,石義遠(yuǎn),徐 靜

（1.河北工程大學(xué) 資源學(xué)院,河北邯鄲 056038;2.中化地質(zhì)礦山總局 泰安地勘院,山東泰安 271000）

依據(jù)傳統(tǒng)成礦理論,沂沭斷裂帶這種巨型的深打斷裂帶一般屬于導(dǎo)礦、運(yùn)礦構(gòu)造,而非儲(chǔ)礦構(gòu)造[1]。而通過近年來對(duì)沂沭斷裂帶的研究,特別是孔令芝等[2]在研究沂南縣牛家小河金礦床成因類型時(shí)認(rèn)為礦體明顯受盆地邊緣層間滑脫斷層控制,主礦體賦存在層間滑脫斷層中,成礦規(guī)律突出,找礦前景遠(yuǎn)大;李洪奎等[3]認(rèn)為沂水縣龍泉站金礦是受沂水-湯頭斷裂控制的金礦床,通過韌性剪切帶（導(dǎo)礦、控礦構(gòu)造）,使金礦物在控礦韌性剪切帶內(nèi)（容礦構(gòu)造）富集,因此導(dǎo)礦、控礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造發(fā)育齊全。本文運(yùn)用大地構(gòu)造理論對(duì)沂沭斷裂帶中段的成礦背景綜合分析,深入研究該區(qū)控礦構(gòu)造層次,建立控金構(gòu)造序列譜系,總結(jié)韌性剪切帶構(gòu)造控金作用的特點(diǎn)與規(guī)律,并以此提出指導(dǎo)找礦的理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

沂沭斷裂帶是我國著名的郯廬斷裂帶的延伸,廣義郯廬斷裂帶的一部分。其北起渤海,南至郯城,其間發(fā)育有沂河河谷、沭河河谷及濰河河谷等,延伸方向?yàn)楸睎|10-25度。該斷裂帶自東向西由昌邑-大店斷裂、安丘-莒縣斷裂、沂水-湯頭斷裂和唐阝吾阝-葛溝斷裂等四條主干斷裂組成。由此形成了中央為地壘凸起,兩側(cè)為地塹凹陷的兩塹一壘式構(gòu)造[4-5]。研究區(qū)所處大地構(gòu)造位置為沂沭斷裂帶中段,主體部位位于汞丹山凸起區(qū)南部、凸起區(qū)兩側(cè)為馬站-蘇村凹陷和安丘-莒縣凹陷（圖1）。

斷裂區(qū)內(nèi)地層不發(fā)育,主要有中、新太古代沂水巖群、泰山巖群的零星包體及中生界白堊系大盛群、新生界第四系等。

構(gòu)造形式以韌性剪切帶、脆性斷裂、局部發(fā)育褶皺三種為主。韌性剪切帶主要發(fā)育于沂水巖群、泰山巖群及前寒武紀(jì)結(jié)晶基底中,脆性斷裂主要以沂沭斷裂帶為主體、以及在其東側(cè)的一系列北北東、北東、北東東向及北西向次級(jí)斷裂。沂水巖群、泰山巖群中多以小型緊閉褶皺為主,此外,在中生代地層中形成了一些開闊的向斜或背斜。

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛,主要發(fā)育有太古代沂水超單元馬山單元,蒙山超單元望府山單元及早元古代傲徠山超單元條花峪單元,而中生代脈巖零星穿插其中。

2 沂沭斷裂帶中段金礦床特點(diǎn)

國內(nèi)的研究表明,韌性剪切帶金礦是中國東部一種重要的金礦類型[6],剪切帶既是深部熱流體上升的通道,也是成礦作用動(dòng)力的一種表現(xiàn)形式,應(yīng)為大規(guī)模的剪切活動(dòng),釋放出大量的構(gòu)造熱動(dòng)力,使剪切帶內(nèi)礦物發(fā)生重結(jié)晶、熱液交代和退變質(zhì)作用,從而使礦質(zhì)活化遷移[7]。

龍泉站金礦位于沂沭斷裂帶內(nèi),區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,尤其在中、新生代巖漿活動(dòng),火山噴發(fā),可以將地殼下部的金帶入上部形成成礦流體[6,8-9],稍后的韌性剪切活動(dòng)對(duì)本區(qū)礦體富集有一定作用。經(jīng)過區(qū)域韌性剪切帶（導(dǎo)礦、控礦構(gòu)造）,使金礦物在控礦韌性剪切帶內(nèi)（容礦構(gòu)造）富集[10],因此,導(dǎo)礦、控礦、容礦構(gòu)造發(fā)育齊全,區(qū)域構(gòu)造經(jīng)晉寧期、加里東期、印支期及燕山期的長(zhǎng)期演化是該礦床形成的重要控礦因素之一。

2.1 礦化蝕變帶特點(diǎn)

該地區(qū)金礦主要成礦類型為蝕變巖型金礦[7],主要有龍泉站、南小堯和牛家小河金礦。龍泉站金礦位于南小堯-龍泉站-牛家小河含礦帶的中部,礦帶平行沂水-湯頭斷裂,礦床由近十個(gè)小礦體組成,礦體傾向受糜棱巖面理控制,走向與線理走向基本一致。這是因?yàn)閰^(qū)域規(guī)模的斷裂形成早,經(jīng)歷了多期變形的疊加,是每次變形中應(yīng)力釋放的場(chǎng)所,構(gòu)造巖破碎程度高,其內(nèi)部空間一般呈連續(xù)的彌散狀,在成礦熱液作用下,以交代、滲透成礦作用為主,形成蝕變巖型金礦[11]。

2.2 金礦成礦條件

金礦床成礦模式的建立必須以金礦床成礦的一個(gè)基本條件為依據(jù)[12]。以內(nèi)生金礦床而論,一是物質(zhì)基礎(chǔ),即含金地質(zhì)體礦源層或礦源巖,大量地或易于釋放出金的地質(zhì)體,在龍泉站金礦成礦過程中物質(zhì)來源為地殼來源的流體;二是有利的地質(zhì)作用,即能使金活化并轉(zhuǎn)移和富集的成礦作用,龍泉站金礦產(chǎn)在沂沭斷裂帶中段的下盤,在斷裂活動(dòng)過程中對(duì)成礦極為有利;三是地質(zhì)構(gòu)造,構(gòu)造空間不僅提供改造熱液系統(tǒng)使金沉淀的場(chǎng)所;而且對(duì)于金的分泌集中及流動(dòng)富集也起重要的能量驅(qū)動(dòng)作用,斷裂活動(dòng)對(duì)礦床的作用不僅是提供驅(qū)動(dòng)力,更為重要的是為成礦提供賦存的空間,讓礦床得以保存下來。

2.3 礦床成因分析

晉寧期形成的北東向中淺層次韌性變形帶,以左行走滑運(yùn)動(dòng)為主,它對(duì)沂沭斷裂帶的形成和演化起制約作用。這時(shí)斷裂帶中的韌性變形帶的發(fā)育為后期斷裂的活動(dòng)提供了良好的構(gòu)造背景,同時(shí)為金礦的形成提供了擴(kuò)容空間。韌性剪切帶在形成演化過程由壓扭剪切到引張開放階段,元素組合也伴隨著變化。這種在動(dòng)態(tài)構(gòu)造地球化學(xué)作用下造巖元素的聚集或離散,并影響到金元素的富集[4]。

晚侏羅世-早白堊世的沂沭斷裂帶的巖漿作用和目前已知的主要金礦床有著密切的成因聯(lián)系,如受斷裂控制的蝕變巖型金礦床,石英脈型金礦床,與火山-巖漿活動(dòng)有關(guān)的金、多金屬礦等。根據(jù)氦氬同位素和氫氧同位素的研究資料,研究區(qū)內(nèi)的龍泉站金礦成礦流體主要是來自于地殼的巖漿巖[6],不排除有少量的地幔來源流體參與成礦作用,這說明該期的巖漿作用為成礦提供物質(zhì)來源,此時(shí)的斷裂活動(dòng)為巖漿的流動(dòng)提供通道,使含金熱液流動(dòng)到斷裂帶附近并在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生伴生礦物與金的富集。

晚白堊世的沂沭斷裂帶表現(xiàn)為次級(jí)斷裂的形成活動(dòng),這些次級(jí)斷裂的形成為金礦的形成提供富集空間,含金熱液在次級(jí)斷裂中形成金礦體。

綜上所述,金礦產(chǎn)出特點(diǎn)為:（1）金礦床產(chǎn)于沂水湯頭斷裂主裂面下盤的糜棱巖化碎裂巖和花崗質(zhì)碎裂巖中,而碎裂巖的形成時(shí)代有大量的資料表明其與中生代沂水湯頭斷裂的強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間相一致,即晚侏羅世-早白堊世。（2）礦體產(chǎn)狀與斷層產(chǎn)狀基本一致,并且斷層沒有切割礦體,表明礦床形成在斷裂活動(dòng)之后,斷層對(duì)金礦的形成提供通道和富集空間。

3 構(gòu)造控礦特征分析

3.1 沂沭斷裂帶與基底韌性剪切帶的關(guān)系

受斷裂帶多期活動(dòng)的影響,研究區(qū)內(nèi)有脆性斷裂構(gòu)造和韌性剪切帶兩種表現(xiàn)形式。區(qū)內(nèi)的脆性斷裂構(gòu)造主要有北北東向、北東向、東西向、近南北向等四組,表現(xiàn)為晚期和淺部的活動(dòng)特征;韌性剪切帶表現(xiàn)為深部和早期的特征,常有流體參與。

關(guān)于基底韌性剪切帶與沂沭斷裂帶的關(guān)系,有不同的觀點(diǎn),嚴(yán)開健,周建波,胡克等認(rèn)為基底韌性剪切帶和沂沭斷裂帶是兩期不同的構(gòu)造形式[13-14],張家聲,朱光等認(rèn)為是同一構(gòu)造在不同發(fā)展階段的不同表現(xiàn)形式[15-16]。根據(jù)斷裂的性質(zhì)和斷裂的產(chǎn)狀,筆者認(rèn)為,沂沭斷裂帶與基底韌性剪切帶屬于繼承關(guān)系。

3.2 韌性剪切帶與金礦化的關(guān)系

龍泉站金礦賦存于沂沭斷裂帶下盤糜棱巖帶中其走向與斷層面基本平行,這也說明金礦的產(chǎn)出部位在脆性裂隙系統(tǒng)中,韌性剪切帶中并不能形成金礦,只能對(duì)金礦的形成過程產(chǎn)生一定的影響。已有研究表明,龍泉站金礦床的成因與巖漿水有關(guān)[6],由此可見韌性剪切帶只是金礦成礦時(shí)深部流體上升的通道,由于其切割深度大,從而為深部流體的上升和淺部流體的下行提供通道;形成含礦熱液并為含礦流體的流動(dòng)提供動(dòng)力,當(dāng)巖石遭受強(qiáng)烈的變形時(shí),就會(huì)發(fā)生變質(zhì)作用,使一部分礦物中的元素從晶體中分離出來成為游離狀態(tài),這樣隨著剪切帶的通道上涌為礦床的富集提供條件,另外,含礦流體的流動(dòng)也需要有足夠的驅(qū)動(dòng)力才能上升到上部巖層中富集成礦,剪切帶的存在還有利于形成有利的成礦空間。深度很大的主干剪切帶形成構(gòu)造薄弱帶,常常不是賦存金的最佳場(chǎng)所,次級(jí)剪切帶在它形成的初級(jí)階段實(shí)際上包含了許多封閉裂隙,這種封閉空間基本保持真空狀態(tài),隨著進(jìn)一步發(fā)展演化,規(guī)模不斷延伸擴(kuò)大,當(dāng)與主斷裂貫通時(shí),就使主次帶之間產(chǎn)生溫壓梯度,含礦流體必定向自由能較低的較為封閉的空間聚集,并在那里沉積成礦[10]。

總之,龍泉站金礦的形成與韌性剪切作用關(guān)系密切。具體表現(xiàn)在金礦體產(chǎn)于韌性剪切帶的強(qiáng)變形帶中,強(qiáng)糜棱巖帶即為實(shí)質(zhì)金礦體[10]。韌性剪切帶運(yùn)動(dòng)的形式和性質(zhì)控制了金礦體的展布,走滑式韌性剪切帶控制了金礦體左行右列的排列特點(diǎn),而金礦體的排列特征也指示了剪切帶的走滑運(yùn)動(dòng)方向。由于超糜棱巖中面理構(gòu)造極為發(fā)育,巖石透入性好,加速流體循環(huán),有利于深部含礦熱液的流動(dòng)與富集,同時(shí)剪切熱加熱了循環(huán)地下水,產(chǎn)生混合流體,含礦熱液充填就位于葉理構(gòu)造中,在適當(dāng)?shù)臏貕簵l件下,富集沉淀成礦,形成了韌性剪切帶型金礦。

4 結(jié)論

1）基底韌性剪切帶與斷裂帶屬于繼承關(guān)系。韌性剪切帶中并不賦存金礦,而是作為控礦構(gòu)造,控制礦床的產(chǎn)出狀態(tài),其次級(jí)構(gòu)造控制礦床的分布和延伸。礦床主要分布于應(yīng)力集中的地方,也就是構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,多次活動(dòng)疊加的地方。

2）韌性剪切帶控制的金礦床,其生成,通?？煞譃閮蓚€(gè)階段,即韌性剪切帶的雙階段控金性。

3）韌性剪切帶控制金礦的規(guī)律就是在垂直方向上控制金礦的梯度性。

4）龍泉站金礦與南小堯金礦產(chǎn)在斷裂的不同部位,這是由賦礦及成礦具體構(gòu)造的不同造成的,與沂沭斷裂帶的形成演化過程相呼應(yīng),具有明顯的成生關(guān)系。

5）沂沭斷裂派生的控礦構(gòu)造形跡在區(qū)域上由西而東表現(xiàn)了韌性-脆韌性-脆性的演化規(guī)律（旋回）和倒N字型斷裂組合形態(tài),在其伴生的次級(jí)斷裂帶之間也應(yīng)有次級(jí)旋回,并構(gòu)成低級(jí)序構(gòu)造組合圖像。因此筆者認(rèn)為在斷裂帶附近可以找到與龍泉站金礦相似的金礦床。

[1]毛付龍.河南前河金礦構(gòu)造控礦規(guī)律分析及成礦預(yù)測(cè)[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué),2008.

[2]孔令芝,劉其臣.山東沂南牛家小河金礦礦床特征及找礦前景[C]//中國金屬學(xué)會(huì)2003中國鋼鐵年會(huì)論文集.北京:冶金工業(yè)出版社,2003.

[3]李洪奎,李英平,田京祥,等.沂水縣龍泉站金礦地質(zhì)特征及找礦前景[J].山東國土資源,2005,21（6）:69-72.

[4]李洪奎,楊永波,李英平,等.沂沭斷裂帶中段地質(zhì)特征與金礦成礦作用[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2004,27（4）:255-260.

[5]李洪奎,楊永波,田京祥,等.山東沂沭斷裂帶中段金礦地質(zhì)特征[J].地質(zhì)與勘探,2004,40（4）:27-31.

[6]錢桂華,郭念發(fā).中國東部深部地質(zhì)與成礦作用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005.

[7]鄒為雷,沈遠(yuǎn)超.淺議沂沭斷裂系及其鄰區(qū)金礦成礦作用演化[J].地質(zhì)與勘探,2001,37（1）:20-26.

[8]SHEN Y C,LIU T B.Tanlu fault zone system（TFZ）and the gold ore metallogenesis[J].Mineral Deposits,1999,2:27-30.

[9]HU H B,SUN A Q,NIU S Y,et al.Helium and argon isotopic of the Longquanzhangold deposit in the Yishu fault zone and their geological implication[J].Chinese Journal of Geochemistry,2007,26（1）:46-51.

[10]孔紅杰.韌性剪切帶及其控礦作用研究——以沂沭斷裂帶中段為例[D].青島:山東科技大學(xué),2005.

[11]羅鎮(zhèn)寬,苗來成.膠東招萊地區(qū)花崗巖和金礦床[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[12]《中國礦床》編委會(huì).中國礦床[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.

[13]嚴(yán)開健.對(duì)沂沭斷裂帶性質(zhì)的探討[J].中國地質(zhì)科學(xué)院南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所所刊,1985,6（3）:59-68.

[14]周建波,胡克.沂沭斷裂晉寧期的構(gòu)造活動(dòng)及性質(zhì)[J].地震地質(zhì),1998,20（3）:208-212.

[15]朱光,徐嘉煒.沂沭斷裂帶內(nèi)蓋層的剪切變形及其構(gòu)造意義[J].長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào),1995,25（3）:279-285.

[16]張家聲.沂沭斷裂帶中段基底韌性剪切帶[J].地震地質(zhì),1983,5（2）:11-24.