南秦嶺高橋推覆體內(nèi)部構(gòu)造及成礦

龔銀杰，彭三國，朱 江

(中國地質(zhì)調(diào)查局a.武漢地質(zhì)調(diào)查中心;b.花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心，武漢 430205)

秦嶺造山帶是我國南北兩大板塊的重要縫合帶，同時也是我國重要的金屬礦產(chǎn)地。秦嶺北部地區(qū)尤其是華北古大陸南緣的華熊陸緣帶、早古生代二郎坪斷陷帶和晚古生代山陽－柞水斷陷盆地分布有大量的鉬(鎢)、金、銀、銅、鉛鋅、汞(銻)等金屬礦床[1]。空間上同類型的礦床近東西向分布，時間上主要金屬礦床的形成往往與各期區(qū)域性大型構(gòu)造活動同步，成礦作用受構(gòu)造控制十分明顯。在北大巴山巨型推覆構(gòu)造帶以東的武當推覆帶分布有銀洞溝等系列規(guī)模不等的金屬礦床。由于地質(zhì)工作程度不足，特別是成礦規(guī)律方面總結(jié)和認識不足，導(dǎo)致目前推覆帶內(nèi)找礦成果尚無重大突破。在礦床的形成、演化、破壞或保存過程中，構(gòu)造是至關(guān)重要的控礦因素[2]，構(gòu)造研究是礦產(chǎn)研究尤其是在造山帶內(nèi)礦產(chǎn)研究最有效的途徑之一。

高橋推覆體夾持于高橋斷裂與紅椿壩－曾家壩斷裂之間，是北大巴山巨型推覆構(gòu)造帶的重要組成之一。秦嶺地區(qū)的逆沖推覆邊界構(gòu)造的研究已深入展開[3－6]，但推覆體內(nèi)部構(gòu)造及其控礦作用的研究尚不夠深入。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)分布研究表明，礦體并不直接產(chǎn)在推覆帶邊界斷裂等大型構(gòu)造中，而是產(chǎn)在大型構(gòu)造附近的推覆體內(nèi)部的次級斷裂內(nèi)，大型構(gòu)造在成礦過程中起著控礦、導(dǎo)礦作用，次級構(gòu)造常常成為礦體的就位空間。通過對高橋推覆體內(nèi)部構(gòu)造與成礦關(guān)系的分析，必將對秦嶺地區(qū)乃至其他推覆帶內(nèi)的礦產(chǎn)研究工作起到一定的推動作用。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

晚元古代—中三疊世主造山期，華北、秦嶺、揚子三板塊先后沿商丹和勉略兩條縫合帶俯沖碰撞造山，奠定了秦嶺地區(qū)的基本構(gòu)造格局[7]。隨后秦嶺發(fā)生全面的陸陸碰撞造山運動，南秦嶺板塊內(nèi)部由南向北依次沿高橋斷裂、紅椿壩－曾家壩斷裂、安康－竹山斷裂俯沖，形成一系列的上疊式(后展式)推覆構(gòu)造，根據(jù)南界斷裂分別命名為高灘、高橋、紫陽－平利和安康－武當推覆構(gòu)造體[4](圖1)。中侏羅世—白堊世受太平洋構(gòu)造域構(gòu)造動力的影響，城口－鐘寶斷裂東端構(gòu)造方向由北西西向轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|東向，從而形成大巴山弧形推覆構(gòu)造斷裂[8]。秦嶺同構(gòu)造絹云母40Ar/39Ar年代學(xué)研究亦證實，城口斷裂在143 Ma左右有一期強烈的構(gòu)造活動[9]。

圖1 南秦嶺逆沖推覆構(gòu)造略圖Fig.1 Simplified cross-section of the South Qinling nappe structure belt

以大巴山弧形斷裂為界，北側(cè)為南秦嶺逆沖推覆構(gòu)造帶，區(qū)內(nèi)地層屬南秦嶺地層，主要巖性為中新元古界武當群下部變中酸性火山巖及上部變沉積巖、新元古界耀嶺河群變基性火山巖及變碎屑巖、震旦系炭質(zhì)板巖及厚層狀白云巖、寒武系炭硅質(zhì)板巖夾碳酸鹽巖、奧陶系絹云母板巖及中薄層灰?guī)r和志留系炭質(zhì)板巖及炭質(zhì)粉砂巖，該區(qū)淺變質(zhì)作用普遍且北西西構(gòu)造極為發(fā)育。南側(cè)為南大巴山逆沖推覆前鋒帶，屬上揚子地層分區(qū)，巖性主要由神農(nóng)架群碎屑巖夾白云巖、南華系塊狀冰磧礫巖、震旦系陡山沱組黑色炭質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖夾白云巖、燈影組碳酸鹽巖、寒武系一套炭質(zhì)頁巖、碳酸鹽巖、砂巖粉砂巖組合及奧陶系含生物碎屑碳酸鹽巖組成，南華系以上地層基本無變質(zhì)作用，構(gòu)造作用明顯較南秦嶺弱。

2 高橋推覆體內(nèi)部構(gòu)造地質(zhì)特征

高橋推覆體(圖2)呈北西西向條帶狀，位于陜西省紫陽縣至鎮(zhèn)坪縣一帶，東西長約130 km，南北寬5 ～15 km，北西端較窄，南東端較寬。北面邊界斷裂為紅椿壩－曾家壩斷裂，南面邊界斷裂為高橋斷裂。推覆體兩端均遭受巴山弧形斷裂后期活動的強烈改造。

圖2 高橋推覆體東段地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of the east Gaoqiao nappe

推覆體內(nèi)主要出露寒武系至奧陶系，南華系及震旦系僅在南東端少量出露。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為志留紀輝綠巖，呈巖墻大致順層侵入。因后期受區(qū)域變質(zhì)作用影響，輝綠巖體多發(fā)育不同程度的片理化構(gòu)造，但對區(qū)內(nèi)成礦作用未構(gòu)成明顯影響。

推覆體內(nèi)褶皺極為發(fā)育，以復(fù)式向斜為主，在高橋推覆體東端有土寨子和石板溝2 個向斜。土寨子向斜北以曾家壩斷裂為界，南以楊柳壩－黃胡子坪斷裂為界，西至斐河鄉(xiāng)一帶，東至鎮(zhèn)坪縣城附近，長約42 km，寬約15 km，向斜東部尚發(fā)育小型復(fù)式向斜。核部地層為奧陶系高橋組、權(quán)河口組，巖性為硅質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖、含絹云母板巖夾薄—中層灰?guī)r，兩翼為寒武系毛壩關(guān)組、八卦廟組及黑水河組，巖性為含炭硅質(zhì)板巖與碳酸鹽巖互層。南翼產(chǎn)狀(30° ～70°)∠(45° ～75°)，北翼產(chǎn)狀(25° ～84°)∠(35° ～70°)，整體為軸面向北東傾斜的倒轉(zhuǎn)褶皺。石板溝向斜位于楊柳壩－黃胡子坪斷裂南側(cè)，南邊以高橋斷裂為界，長約35 km，寬約6 km。核部地層為奧陶系高橋組與權(quán)河口組，兩翼為寒武系中上部地層，兩翼地層均傾向北東，同樣為軸面向北傾斜的倒轉(zhuǎn)褶皺。

區(qū)內(nèi)發(fā)育數(shù)條小型斷裂，其中楊柳壩－黃胡子坪斷裂規(guī)模最大。該斷裂位于推覆體的中部，總長80 km，西部在楊柳壩以西出圖，東部在鎮(zhèn)坪一帶被巴山弧形大斷裂截切。斷層主要切割寒武系，走向為北西西向。斷層面彎曲起伏，斷層帶為構(gòu)造片巖和糜棱巖，寬一般10 ～40 m，產(chǎn)狀(32° ～50°)∠(70° ～85°)，為脆韌性逆沖斷層。

由曾家壩剖面反映，推覆體內(nèi)部發(fā)育的3 條斷層中兩條為逆沖斷層，另外1 條暫時未能識別構(gòu)造性質(zhì)。斷層產(chǎn)狀多與地層(板理)產(chǎn)狀一致或小角度相交。由推覆構(gòu)造引起的次級褶皺十分發(fā)育(圖3)。

圖3 曾家壩剖面圖Fig.3 Cross-section of Zengjiaba area

靠近邊界大斷裂兩側(cè)地層總體為較老的寒武系下部，中間地層為較新的寒武系上部或奧陶系，平面圖上呈現(xiàn)軸向與區(qū)域構(gòu)造一致的北西西向復(fù)式褶皺。地層層理及后期板理面走向均呈北西西走向，反映構(gòu)造對區(qū)域變形強烈的控制作用。

3 典型剖面及金屬礦化

鎮(zhèn)坪剖面位于陜西省鎮(zhèn)坪縣城以南約4 km處。筆者在該區(qū)工作時適逢城東南江公路施工建設(shè)，因山高坡陡，工程開挖量大，基巖得以新鮮完整并連續(xù)地出露，地質(zhì)特征見圖4(原剖面比例尺為1∶1 000，本處因為圖幅原因予以簡化)。剖面出露地層由下至上為震旦系江西溝組(Z1j)—寒武系魯家坪組(∈1l)。

圖4 鎮(zhèn)坪剖面圖Fig.4 Cross-section of Zhenping area

野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)板理面(S1)與原始層理(S0)一致或近乎一致，這與下部地層武當群中板理面與原生層理小角度斜交的變形特征[10]有所不同。該區(qū)屬淺變質(zhì)巖區(qū)，雖然板巖中層理方向由于變質(zhì)作用影響已經(jīng)難以識別，但沿板理方向物質(zhì)成分及顏色基本相同，垂直板理方向則明顯變化。另外，在硅質(zhì)巖及白云巖等能干層，巖石未發(fā)生變質(zhì)變形作用，其層理未發(fā)生構(gòu)造置換，可以分辨該層理與鄰近板巖的板理產(chǎn)狀是一致的。

剖面由背斜和向斜2 個褶皺及3 條斷層組成。西南段背斜軸部為震旦系江西溝組黑色炭質(zhì)板巖，北東段向斜軸部為寒武系魯家坪組淺灰綠色、灰色板巖。地層板理與層理面均向北東傾伏，野外工作中極易誤判為單斜地層。

圖5 剖面內(nèi)各斷層特征Fig.5 Features of the faults

3 條斷層具有不同特征(圖5)。斷層F1發(fā)育在莊子溝組含炭硅質(zhì)板巖中，寬約20 m，表現(xiàn)為糜棱巖和一系列破劈理組合。糜棱巖呈灰黑色，為含炭質(zhì)粉末組成。破劈理帶沿走向及傾向均十分破碎，并伴有擠壓揉皺特點。破碎空間常充填白色石英方解石共生脈，多順層分布，少量切層。脈內(nèi)含零星閃鋅礦及黃銅礦，銅礦物氧化后呈綠色(圖5a、5b、5c)。鏡下閃鋅礦、黃銅礦均呈不規(guī)則等粒狀，大小0.01 ～0.30 mm。石英晶粒彼此鑲嵌緊密，部分粗大晶體中包裹微晶白云石。

F2斷層位于楊家堡組薄—中層狀含炭硅質(zhì)巖夾透鏡狀白云巖中，表現(xiàn)為一系列滑劈理+強片理組合，斷裂帶寬32 m。劈理面波狀起伏，面理呈光亮鏡面，表明物質(zhì)已轉(zhuǎn)化為半石墨化炭質(zhì)粉末(圖5d)。劈理面常見摩擦線理，方向與板理傾向平行，指示斷層屬逆沖性質(zhì)。透鏡狀白云巖較破碎并充填白色石英脈，脈內(nèi)見少量輝銅礦、黃銅礦等礦物(圖5e)。

F3切割楊家堡組中厚層硅質(zhì)巖，斷層帶表現(xiàn)為碎粉巖，寬僅0.9 m，斷層影響帶分布在斷層下盤，為較破碎的硅質(zhì)巖，寬約2 m。斷層帶內(nèi)充填白色石英脈，順層分布，脈內(nèi)野外未見金屬礦物(圖5f)。

根據(jù)斷層帶內(nèi)及附近地層中取樣分析結(jié)果(表1)，結(jié)合野外地質(zhì)觀察，區(qū)內(nèi)主要有Cu、Zn、V 等3 種元素礦化(Cu、Zn、V2O5的邊界品位分別為0.2% ～0.3%、0.5% ～1%、0.5%)。其中Cu、Zn 礦化主要位于斷層帶內(nèi)石英方解石共生脈中，V礦化主要位于變質(zhì)地層及斷層帶內(nèi)炭質(zhì)含量較高的地層。F1斷層內(nèi)含Cu、Zn 共生脈長約1.45 km，寬度變化較大，不穩(wěn)定，一般0.1 ～0.9 m，沿傾向方向延伸尚未控制。而Pb、Ni、Mo、Ag 等含量較低，不具有工業(yè)利用價值。

表1 鎮(zhèn)坪剖面各單元化學(xué)元素分析結(jié)果Table 1 Metallic elements of the geologic bodies in the cross-section of Zhenping areawB/10－6

4 討論與結(jié)論

推覆體是指經(jīng)歷了長距離位移的大致水平的巖席，通常認為推覆體內(nèi)部構(gòu)造相對簡單，為地層基本正常的構(gòu)造單元。對高橋推覆體的研究表明，推覆體內(nèi)不僅構(gòu)造十分發(fā)育，而且與成礦密切相關(guān)。

高橋推覆體為綠片巖相低級變質(zhì)區(qū)，變形特征與原巖性質(zhì)相關(guān)。在原巖性質(zhì)軟弱區(qū)域如泥巖、粉砂巖變形成板巖，變形沿原沉積層理面進行，板理面與原沉積面一致或平行。在原巖性質(zhì)堅硬區(qū)則幾乎沒有變形，區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖基本保留原始狀態(tài)而未發(fā)生變形作用。當推覆體受到強烈的推覆作用時，沿高橋斷裂形成寬數(shù)十米的的推覆斷層，推覆體內(nèi)部則相應(yīng)產(chǎn)生了次級褶皺和斷層，內(nèi)部斷層主要發(fā)育在巖性堅硬的楊家堡組硅質(zhì)巖、莊子溝組硅質(zhì)板巖及所夾的透鏡狀白云巖中。區(qū)域未發(fā)生塑性流變等強烈的變形作用，斷層帶巖石錯動以碎裂滑動為主，常充填石英脈，反映構(gòu)造以脆韌性為主，總體為中低溫、低壓環(huán)境下的弱變形變質(zhì)。區(qū)內(nèi)褶皺多為復(fù)式，具有緊閉、倒轉(zhuǎn)特點，褶皺兩翼寬度一般不大于300 m，涉及地層少，使區(qū)內(nèi)地層呈現(xiàn)“大套有序，局部無序”的格局。

斷層破碎帶內(nèi)石英、方解石脈充填較為常見，按方向可分為兩組。一組方向與板理面平行，呈似層狀、脈狀，一組切割板理面，呈團塊狀、脈狀，兩組脈中均發(fā)現(xiàn)Cu、Zn 礦化。區(qū)內(nèi)未見與構(gòu)造同期巖體出露，表明水來源于變質(zhì)流體或地表水。其中石英可能來源于圍巖中硅質(zhì)分解復(fù)合成分，方解石可能來源于碳酸鹽巖。

次級剪切帶為成礦構(gòu)造，而韌脆性剪切帶為成礦構(gòu)造單元[11]。鎮(zhèn)坪剖面Cu、Zn 礦化僅分布于斷層帶內(nèi)石英方解石共生脈中，反映這兩種金屬礦化與流體密切相關(guān)，推覆帶內(nèi)次級脆韌性斷裂是流體重要的儲存空間。變質(zhì)流體從地層中萃取金屬物質(zhì)后沿主構(gòu)造帶運移，到韌脆性剪切帶聚集并沉淀金屬硫化物形成礦化。V 多富集在炭質(zhì)含量較高的硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖中，斷層去揮發(fā)分作用可導(dǎo)致V 進一步富集。Pb 化學(xué)性質(zhì)與Zn類似，常為伴生元素富集，但本區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)Pb 礦化現(xiàn)象，原因在于本區(qū)地層Pb 含量普遍偏低[12]，難以富集成礦。

區(qū)內(nèi)褶皺與斷層分別屬于褶皺系統(tǒng)和斷層系統(tǒng)，兩者具有相互關(guān)聯(lián)性。在上地殼脆－韌脆性變形條件下，斷裂的產(chǎn)生必須依賴巖層的撓動彎曲即褶皺來調(diào)節(jié)，而褶皺的形成必然導(dǎo)致巖層之不協(xié)調(diào)和錯動位移，即產(chǎn)生斷裂，因此兩者屬于一種因果聯(lián)動關(guān)系[13]。在縱彎褶皺彎流作用下，層內(nèi)物質(zhì)流動方向一般從翼部流向轉(zhuǎn)折端，推測褶皺的軸部亦是賦礦的有利空間。

高橋推覆體以東的武當推覆帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)銀洞溝大型銀金礦等一系列金屬礦床。武當推覆體與高橋推覆體均屬于造山帶內(nèi)推覆構(gòu)造帶內(nèi)部、均為綠片巖相低級變質(zhì)區(qū)。地層變形略有差異，高橋地區(qū)以板劈理為主，武當?shù)貐^(qū)則片理較發(fā)育，變形程度較高橋地區(qū)略高。銀洞溝礦床金屬物質(zhì)來源于武當群下部變中酸性火山巖，除Cu、Zn外，Au、Ag、Pb 等金屬元素含量值亦較高;武當?shù)貐^(qū)受燕山期濱太平洋構(gòu)造運動疊加影響更為強烈，主構(gòu)造方向也由北西西向改變?yōu)楸睎|東向(表2)。

表2 高橋推覆體與武當推覆體地質(zhì)特征對比Table 2 Geological features of Gaoqiao and Wudang nappes

綜上所述，高橋推覆體內(nèi)部發(fā)育斷層和褶皺兩種類型構(gòu)造，褶皺為軸面向北東傾伏的同斜緊閉褶皺，斷層為脆韌性逆沖斷層。推覆體內(nèi)主要有V 和Cu、Zn 礦化類型，V 礦化分布在炭質(zhì)含量較高的黑色巖系(主要為板巖和硅質(zhì)巖)中，斷層擠壓變質(zhì)產(chǎn)生的去揮發(fā)分作用使之進一步富集。Cu、Zn 礦化賦存在斷層破碎帶充填的石英方解石共生脈中，褶皺轉(zhuǎn)折端可能是Cu、Zn 礦化的另一有利賦存部位。

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