南嶺地區(qū)銅山嶺區(qū)域構(gòu)造組合分析及其與礦產(chǎn)關(guān)系

吳志華

(湖南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一七隊(duì),湖南 衡陽 421001)

南嶺中段銅山嶺地區(qū)礦產(chǎn)豐富，是南嶺成礦帶重要成礦區(qū)之一。1∶5萬《湖南九嶷山地區(qū)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景調(diào)查》發(fā)現(xiàn)，銅山嶺地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，成礦作用普遍，構(gòu)造與礦產(chǎn)關(guān)系十分密切。本文試圖從地質(zhì)背景、地質(zhì)特征、構(gòu)造組合分析、構(gòu)造與礦產(chǎn)的關(guān)系等方面，討論區(qū)內(nèi)各類構(gòu)造對(duì)礦產(chǎn)的控制作用，為區(qū)內(nèi)下步找礦提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)處于南嶺緯向構(gòu)造帶中段，區(qū)域上出露有震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層。巖漿巖沿江永-九嶷山呈東西向展布，主要有都龐嶺、雪花頂、金雞嶺花崗巖、銅山嶺花崗閃長巖及各類巖脈等。區(qū)域構(gòu)造總體表現(xiàn)為東西向的都龐嶺-九嶷山隆起帶、道縣-寧遠(yuǎn)凹陷帶、陽明山-大義山隆起帶相間分布，在凹陷區(qū)疊加有后期的北北東向盆地。區(qū)域基底構(gòu)造主要為東西向的陽明山-大義山基底斷裂、銅山嶺-九嶷山基底斷裂帶，北西向的懷化-道縣基底斷裂。區(qū)域蓋層構(gòu)造以北東、北北東向、近南北向褶皺和斷裂為主體。

1.2 區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)背景

區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁、強(qiáng)烈，主要經(jīng)歷有宜昌運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)及喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)。晚奧陶世末，宜昌上升造成整個(gè)湘南、湘東南地區(qū)缺失志留系。晚志留世末，加里東運(yùn)動(dòng)在區(qū)域上表現(xiàn)為南北向擠壓形成東西向南嶺隆起帶，并于研究區(qū)形成江永-江華南北向次級(jí)凹陷(接受D-T沉積)、石落寨-塘家沅南北向次級(jí)隆起；晚二疊世末，海西運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生區(qū)域上升，使區(qū)域發(fā)生大規(guī)模海退；晚三疊世印支運(yùn)動(dòng)，全區(qū)褶皺回返成陸，區(qū)域上形成北東向的隆起與凹陷帶——華夏構(gòu)造體系；中生代燕山運(yùn)動(dòng)繼續(xù)褶皺回返上升，形成北北東向的隆起與凹陷帶——新華夏構(gòu)造體系；新生代喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)繼承了燕山運(yùn)動(dòng)特征，新華夏構(gòu)造體系得到發(fā)展和加強(qiáng)[1]。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)出露有寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二迭紀(jì)、三迭紀(jì)、侏羅紀(jì)及第四紀(jì)地層。巖性主要為淺海相碳酸鹽巖、海陸交互相碎屑巖、陸相碎屑巖及淺變質(zhì)砂巖、板巖等，泥盆紀(jì)、三迭紀(jì)及侏羅紀(jì)與下伏地層呈高角度不整合關(guān)系。

2.2 巖漿巖

研究區(qū)出露有銅山嶺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)花崗閃長巖及各類巖脈，巖脈主要分布于銅山嶺巖體周圍及東部棉竹江一帶，總體呈近東西向展布。據(jù)同位素年齡測定，銅山嶺巖體形成于中侏羅世(燕山期)。

在銅山嶺巖體內(nèi)外接觸帶及周圍，賦存著較為豐富的銅、鉛、鋅、銀、鎢、鉍、鐵、錳、鉬、硫等工業(yè)礦體，并有由巖體內(nèi)→遠(yuǎn)離接觸帶，礦產(chǎn)由鎢銅鉍→鉛鋅銀→銻的變化規(guī)律，具巖體礦田溫度梯度分帶特征，顯示這些礦體的生成與銅山嶺巖體密切相關(guān)[2]。

2.3 構(gòu)造

研究區(qū)位于南嶺緯向構(gòu)造帶中段，按構(gòu)造層可分為基底構(gòu)造、加里東構(gòu)造層構(gòu)造、海西-印支構(gòu)造層構(gòu)造。

2.3.1 基底構(gòu)造

主要有東西向銅山嶺-九嶷山基底斷裂帶(南嶺花崗巖雜巖中帶，棉竹江巖脈群、銅山嶺、雪花頂、金雞嶺等巖體呈近東西向展布)、北北東向江華-新田深大斷裂、北西向懷化-道縣基底斷裂帶。

2.3.2 加里東構(gòu)造層構(gòu)造

出露于研究區(qū)東部石落寨-塘家源一帶，發(fā)育一系列的北東向緊閉線型褶皺和北東向斷裂,二者密集相間展布。北東向斷裂主要為一些脆韌性剪切帶及逆斷層，斷裂后期常疊加有脆性破碎變形，具多期次疊加構(gòu)造特征。脆韌性剪切帶與礦產(chǎn)關(guān)系密切。

2.3.3 海西-印支期構(gòu)造層構(gòu)造

為研究區(qū)主要構(gòu)造，分布于研究區(qū)中部及西部，主要表現(xiàn)為北東-近南北向的褶斷帶。構(gòu)造形變包括近南北向、北北東向的開闊性褶皺及近南北向、北北東向、北東向、北西向、近東西向等五組斷裂。近南北向、北北東向、北東向斷裂多為逆斷層，規(guī)模較大，切割較深，斷距大，與巖脈、巖體及礦產(chǎn)關(guān)系較為密切。

2.4 礦產(chǎn)

研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有鎢、錫、銅、鉛、鋅、銻、鉍、鐵、錳、釩、銀、白云巖、石灰?guī)r、黃鐵礦、方解石、石棉等,是南嶺重要成礦區(qū)帶之一。研究區(qū)90%以上的內(nèi)生金屬礦產(chǎn)，沿東西向銅山嶺-九嶷山基底斷裂帶分布。

3 構(gòu)造組合分析

3.1 構(gòu)造演化與構(gòu)造變形機(jī)制

(1)加里東運(yùn)動(dòng)早期，區(qū)域上南北向擠壓在研究區(qū)產(chǎn)生南北向擠壓應(yīng)力、東西向張應(yīng)力及北西向、北東向剪切應(yīng)力，區(qū)域上形成東西向南嶺隆起帶，研究區(qū)逐步形成江永-江華次級(jí)凹陷(接受D-T沉積)及石落寨-塘家沅次級(jí)隆起，次級(jí)隆起區(qū)構(gòu)造形變以形成北東向韌性剪切帶為主(圖1)。

圖1 加里東運(yùn)動(dòng)初期研究區(qū)應(yīng)力示意圖

加里東運(yùn)動(dòng)后期，隨著東西向南嶺隆起帶的形成，派生的次級(jí)隆起局部應(yīng)力場發(fā)生改變，近南北向的石落寨-塘家沅次級(jí)隆起(加里東構(gòu)造層)產(chǎn)生新的近東西向的擠壓應(yīng)力σb，與區(qū)域上南北擠壓應(yīng)力共同作用，形成北西～南東向擠壓合力σa+b，其構(gòu)造形變以產(chǎn)生北東向緊閉線型褶皺、北東向壓性逆斷裂為主，如北東向倒轉(zhuǎn)線型向斜，同時(shí)使韌性剪切帶疊加壓性脆性變形，形成糜棱巖帶(圖2)。

(2)晚二疊世末，海西運(yùn)動(dòng)本區(qū)上升，發(fā)生海退；晚三疊世末，印支運(yùn)動(dòng)發(fā)生，研究區(qū)全部褶皺廻返成陸。江永-江華南北向次級(jí)凹陷(海西-印支構(gòu)造層)亦廻返成陸，亦受凹陷兩側(cè)次級(jí)隆起產(chǎn)生的東西向擠壓力σb、區(qū)域上南北向擠壓應(yīng)力σa共同影響，但此時(shí)東西向擠壓力σb占絕對(duì)主導(dǎo)地位，南北向擠壓應(yīng)力σa影響較少，次級(jí)凹陷區(qū)早期構(gòu)造變形以形成近南北向、北北東向的開闊褶皺和壓性逆斷裂為主(圖3)。主應(yīng)力σb后期向北西-南東遷移，構(gòu)造形變以形成大量的北北東向、北東向壓性、壓扭性斷裂為主，后期斷裂常被早期的南北向斷裂限制，或歸并利用早期南北向斷裂。

圖2 加時(shí)東后期石落寨-塘家沅次級(jí)隆起應(yīng)力與形變示意圖

圖3 海西-印支運(yùn)動(dòng)江永-沱江次級(jí)凹陷區(qū)應(yīng)力示意圖

(3)中侏羅世末，燕山運(yùn)動(dòng)發(fā)生，區(qū)域繼續(xù)褶皺廻返上升，全區(qū)主應(yīng)力σb繼承了印支運(yùn)動(dòng)特征，向北西-南東向偏移，構(gòu)造變形以疊加改造和繼承性發(fā)展為主，或繼續(xù)形成新的北北東向、北東向壓性、壓扭性斷裂，同時(shí)伴生了大量的巖漿活動(dòng)和豐富的礦產(chǎn)生成。

受局部應(yīng)力影響，產(chǎn)生一些東西向扭性斷裂，其規(guī)模一般較少，數(shù)量少，常切割早期斷裂。

(4)海西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期，石落寨-塘家沅次級(jí)隆起由于上部應(yīng)力釋放或減弱，構(gòu)造形變較弱，以后期疊加改造或繼承性活動(dòng)為主。

(5)加里東-海西-印支-燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期，近東西向的銅山嶺-九嶷山基底斷裂、北西向的懷化-道縣基底斷裂始終有活動(dòng)，其變形主要受區(qū)域上的主應(yīng)力作用影響，在各個(gè)時(shí)期或張或壓，導(dǎo)致雪花頂巖體(志留紀(jì))、銅山嶺巖體(中侏羅世)及大量巖脈的侵入，伴隨生成豐富的礦產(chǎn)，控制了區(qū)內(nèi)巖漿巖和內(nèi)生金屬礦產(chǎn)的空間分布。

3.2 構(gòu)造形跡之間關(guān)系

綜上所述，研究區(qū)發(fā)育銅山嶺-九嶷山東西向基底斷裂、懷化-道縣北西向基底斷裂，江華-新田北北東向深大斷裂、石落寨-塘家沅近南北向次級(jí)隆起、江永-江華近南北向次級(jí)凹陷。

基底斷裂規(guī)模大，切割深，自加里東期-燕山晚期均有活動(dòng)，導(dǎo)致不同時(shí)期巖體、巖脈侵入，并伴隨豐富的礦產(chǎn)生成。

加里東構(gòu)造層分布于次級(jí)隆起區(qū)，構(gòu)造形變以北東向緊閉線性褶皺、北東向逆斷裂、脆韌性斷裂為主，早期的韌性剪切變形疊加有后期的擠壓脆性變形。

海西-印支構(gòu)造層分布于次級(jí)凹陷區(qū)，構(gòu)造形變主要包括近南北向的開闊褶皺和南北向、北北東向、北東向、北西向、近東西向等五組斷裂，形成時(shí)期以南北向斷裂最早，常限制后期斷裂或被后期斷裂切割，北北東、北東向斷裂形成時(shí)期次之，常被南北向斷裂限制，或者切割南北向褶皺、斷裂，或者歸并利用南北向斷裂，近東西向斷裂形成時(shí)期相對(duì)較晚，常切割區(qū)內(nèi)早期斷裂。

4 構(gòu)造與礦產(chǎn)的關(guān)系

研究區(qū)構(gòu)造對(duì)礦產(chǎn)的控制作用，從兩方面實(shí)現(xiàn)：一是通過控制成礦巖體的產(chǎn)出；二是作為導(dǎo)礦構(gòu)造或容礦構(gòu)造控制礦體的產(chǎn)出。

4.1 構(gòu)造與巖體關(guān)系

區(qū)域上銅山嶺巖體、棉竹江巖脈群、雪花頂金雞嶺、螃蟹木、沙子嶺、西山巖體等，沿銅山嶺-九嶷山東西向基底斷裂分布。研究區(qū)內(nèi)南北向、北北東向、北東向斷裂帶內(nèi)或旁側(cè)常有脈巖侵入，各巖體、巖脈形成時(shí)期不一，反映銅山嶺-九嶷山東西向基底斷裂活動(dòng)頻繁，是巖漿上升的深部通道，控制了巖體的空間展布。帶內(nèi)南北向、北北東、北東向褶斷帶，是巖漿上升的淺部通道和侵入就位構(gòu)造，控制了巖體、巖脈的空間賦存部位。

4.2 構(gòu)造與礦產(chǎn)關(guān)系

4.2.1 礦產(chǎn)的空間分布特點(diǎn)

(1)研究區(qū)內(nèi)生金屬礦床、礦(化)點(diǎn)，90%以上分布于銅山嶺-九嶷山東西向基底斷裂帶內(nèi)或旁側(cè)。

(2)1∶5萬化探水系沉積物測量Cu、Pb、Zn、W、Bi等異常沿東西向銅山嶺-九嶷山基底斷裂、北北東向江華-新田深大斷裂呈帶狀分布。

(3)與礦產(chǎn)關(guān)系密集的銅山嶺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)巖體及棉竹江巖脈群,沿銅山嶺-九嶷山基底斷裂呈東西向展布。

(4)礦體多賦存于侵入接觸破碎帶、北北東向、北東向、近南北向的斷裂破碎帶內(nèi)及其次級(jí)節(jié)理裂隙中。

(5)北北東向江華-新田深大斷裂、北西向懷化-道縣基底斷裂與東西向的銅山嶺-九嶷山基底斷裂交匯部位礦產(chǎn)豐富，以中低溫?zé)嵋旱V產(chǎn)為主。

4.2.2 構(gòu)造對(duì)礦產(chǎn)的控制作用

東西向的銅山嶺-九嶷山基底斷裂，是緯向構(gòu)造南嶺隆起帶的組成部分，活動(dòng)頻繁，或張或壓，是巖漿、礦液上升的深部通道，在成礦作用中起主導(dǎo)作用。它導(dǎo)致地殼深部的物質(zhì)加入，是深部熱液匯聚和深循環(huán)的場所，控制了研究區(qū)巖漿巖和礦產(chǎn)的空間展布，是研究區(qū)的最重要的控巖、控礦構(gòu)造，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)絕大部分礦產(chǎn)沿其分布。

研究區(qū)蓋層構(gòu)造縱橫交錯(cuò)，但以南北向、北北東向、北東向褶斷帶為主，是局部應(yīng)力場的主要構(gòu)造形變。南北向、北北東向、北東向斷裂規(guī)模相對(duì)較大，切割較深，常作為導(dǎo)礦構(gòu)造，成為礦液運(yùn)移的淺部通道。其斷裂本身及次級(jí)裂隙、侵入接觸破碎帶、褶皺虛脫部位等，是礦液沉淀富集的有利空間，是研究區(qū)常見的礦體賦存部位。如銅山嶺銅多金屬礦,礦體多產(chǎn)于巖漿巖內(nèi)外接觸帶，受侵入接觸帶、北北東向和北東向斷裂控制，礦體走向多為北北東向、北東向，次為南北向，極少數(shù)為東西向。

北北東向江華-新田深大斷裂、北西向懷化-道縣基底斷裂規(guī)模大，切割深，與東西向的銅山嶺-九嶷山基底斷裂交匯部位礦產(chǎn)分布密集，成礦極為有利，是深部礦液向上遷移富集的有利構(gòu)造，對(duì)中低溫?zé)嵋旱V床控制作用明顯。

5 結(jié) 論

(1)研究區(qū)發(fā)育銅山嶺-九嶷山東西向基底斷裂、江華-新田北北東向深大斷裂、懷化-道縣北西向基底斷裂等，其變形主要受區(qū)域上的主應(yīng)力作用影響，在各個(gè)時(shí)期或張或壓，導(dǎo)致不同時(shí)期巖體、巖脈侵入，并伴隨豐富的礦產(chǎn)生成；加里東構(gòu)造層構(gòu)造形變，以北東向緊閉線性褶皺、北東向逆斷裂、脆韌性斷裂為主，早期的韌性剪切變形疊加有后期的擠壓脆性變形；海西-印支構(gòu)造層構(gòu)造形變，主要包括近南北向的開闊褶皺和南北向、北北東向、北東向、北西向、近東西向等五組斷裂，形成時(shí)期以南北向斷裂最早，北北東、北東向斷裂形成時(shí)期次之，常被南北向斷裂限制，近東西向斷裂形成時(shí)期相對(duì)較晚，常切割研究區(qū)早期斷裂。

(2)東西向的銅山嶺-九嶷山基底斷裂，在成礦作用中起主導(dǎo)作用，是研究區(qū)的最重要的控巖、控礦構(gòu)造，控制了研究區(qū)巖漿巖和礦產(chǎn)的空間展布。

蓋層構(gòu)造以南北向、北北東向、北東向褶斷帶為主，常作為導(dǎo)礦構(gòu)造，斷裂本身及其次級(jí)裂隙、侵入接觸破碎帶、褶皺虛脫部位等，是研究區(qū)常見的礦體賦存部位，是礦體賦存有利空間。

北北東向江華-新田深大斷裂、北西向懷化-道縣基底斷裂與東西向的銅山嶺-九嶷山基底斷裂交匯部位成礦極為有利，對(duì)中低溫?zé)嵋旱V床控制作用明顯。

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