黔西北五指山地區(qū)疊加構(gòu)造變形特征對(duì)鉛鋅礦成礦的控制

楊興玉，任厚州，劉 雨，單永波，楊坤光，安 琦，蘭安平，譚 華，吳才進(jìn)，肖 凱，莫璐璐

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 一O四地質(zhì)大隊(duì)，貴州 都勻 558000；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074;3.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，貴州 貴陽 550003)

0 引 言

位于揚(yáng)子板塊西南緣的川、滇、黔三省交界的區(qū)域是我國重要的鉛鋅礦產(chǎn)地之一[1-6]，目前在川滇黔鉛鋅礦集區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦床(點(diǎn))多達(dá)500余處，是華南大面積低溫成礦域的重要組成單元之一[7-8]。然而，與滇東南和川西南“多、大、富”的鉛鋅礦特征相比，在川滇黔成礦帶內(nèi)的黔西北地區(qū)的鉛鋅礦一直處于“只見星星，不見月亮”的境地，無論是品位還是儲(chǔ)量均要遜色得多[9]。

五指山地區(qū)大地構(gòu)造位于揚(yáng)子板塊的中部，是貴州的“三不同”地區(qū)，即不同于右江—南盤江印支期構(gòu)造變形帶，不同于黔南隔槽與復(fù)雜褶皺帶、黔北褶皺帶，不同的構(gòu)造演化時(shí)期的變形機(jī)制不同。在加里東期該區(qū)位于“黔中隆起”中西部，受加里東運(yùn)動(dòng)影響發(fā)生一定程度的擠壓收縮變形[10-17]，燕山期不同方向的擠壓收縮與滑脫作用疊加在早期變形之上[18]。前人對(duì)五指山地區(qū)鉛鋅礦的研究，主要是對(duì)那雍枝、杜家橋等代表性礦床進(jìn)行過成礦地質(zhì)特征[19-22]、成礦機(jī)理等方面的研究[5,19-28]；而關(guān)于五指山地區(qū)構(gòu)造變形的研究則非常薄弱，如構(gòu)造變形期次與構(gòu)造疊加、構(gòu)造幾何學(xué)特征及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制，尤其是構(gòu)造活動(dòng)對(duì)鉛鋅礦床成礦的控制與影響幾乎還沒有涉及。筆者從野外地質(zhì)調(diào)查入手，通過野外構(gòu)造剖面測(cè)量、典型構(gòu)造變形解剖、構(gòu)造變形要素的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，結(jié)合礦區(qū)鉆孔與地質(zhì)資料，對(duì)五指山地區(qū)震旦系—下古生界、上古生界—中生界兩個(gè)構(gòu)造層的變形差異進(jìn)行研究，總結(jié)了構(gòu)造作用對(duì)鉛鋅成礦的控制與影響，最后提出了構(gòu)造控礦與成礦模型，從而為五指山地區(qū)的后期找礦與勘查提供新資料。

1 基本地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

黔西北地區(qū)大地構(gòu)造位于揚(yáng)子板塊中南部、江南造山帶西側(cè)(圖1(a))。該區(qū)新元古代基底形成之后經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中加里東期、燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)明顯，印支期表現(xiàn)為區(qū)域性隆升[29]。現(xiàn)今構(gòu)造主要以一系列的NE、NNE向壓剪性斷裂和一系列緊密褶皺為特征，其構(gòu)造線方向與褶皺走向線一致。

圖1 五指山背斜及鄰區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of the Wuzhishan anticline and adjacent area(a)大地構(gòu)造位置圖；(b)研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖；(c)礦區(qū)地質(zhì)圖；(d)A-A′剖面圖；1.白堊系茅臺(tái)組；2.三疊系關(guān)嶺組；3.三疊系嘉陵江組；4.三疊系夜郎組；5.二疊系長興組+大隆組；6.二疊系龍?zhí)督M；7.二疊系峨眉山玄武巖；8.二疊系茅口組；9.二疊系棲霞組；10.二疊系梁山組；11.石炭系黃龍組+馬平組；12.石炭系大鋪組；13.石炭系祥擺組；14.泥盆系五指山組；15.奧陶系湄潭組；16.寒武系婁山關(guān)組；17.寒武系陡坡寺組；18.寒武系清虛洞組；19.寒武系金頂山組+明心寺組；20.寒武系牛蹄塘組；21.震旦系燈影組；22.地質(zhì)界線；23.斷層及編號(hào)；24.鉛鋅礦床(點(diǎn))；25.剖面位置

該區(qū)除二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖之外，其余均為沉積地層，震旦系—白堊系均有出露，其中石炭系、二疊系、三疊系出露最全、分布面積廣、厚度大，僅在五指山背斜核部出露有震旦系—寒武系。白堊系零星出露于研究區(qū)西南部。根據(jù)地層接觸關(guān)系及構(gòu)造變形特征，將本區(qū)分為2個(gè)構(gòu)造層(表1)，上、下構(gòu)造層之間為角度不整合接觸關(guān)系，從下到上描述如下。

震旦系—寒武系構(gòu)造層(Ⅰ)：出露有能干性較強(qiáng)的震旦系燈影組、寒武系清虛洞組白云巖及寒武系牛蹄塘組—金頂山組炭泥質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖。震旦系與寒武系之間為假整合接觸。下構(gòu)造層出露面積小，巖層產(chǎn)狀平緩，構(gòu)成五指山背斜核部。

泥盆系—三疊系構(gòu)造層(Ⅱ)：主要為石炭系—中下二疊統(tǒng)碳酸鹽巖，石炭系與二疊系之間為平行不整合接觸。峨眉山玄武巖噴發(fā)之后，晚二疊世—三疊紀(jì)之后該區(qū)轉(zhuǎn)為陸相沉積。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

如圖1(c)所示，五指山鉛鋅礦田區(qū)出露的地層由老到新為：寒武系下統(tǒng)金頂山組(∈1j)、清虛洞組(∈1q)白云巖，中統(tǒng)陡坡寺組(∈2dp)，上統(tǒng)婁山關(guān)組(∈3ls)；奧陶系湄潭組(O1m)及泥盆系五指山組(D3w)；石炭系下統(tǒng)祥擺組(C1x)、大埔組(C1d)灰?guī)r以及上統(tǒng)黃龍組(C2h)、馬平組(C2m)；二疊系為下統(tǒng)梁山組(P2l)；三疊系大冶組(T1d)；白堊系僅見于西南部的低洼處。其中，泥盆系、石炭系以角度不整合或假整合上伏于寒武系金頂山組、清虛洞組之上。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造線主要呈NE向展布(圖1(c))。褶皺構(gòu)造主要有五指山復(fù)背斜及其次級(jí)褶皺，由下構(gòu)造層構(gòu)成的背斜核部產(chǎn)狀總體平緩，褶皺軸向?yàn)镹EE—SWW向；而上構(gòu)造層構(gòu)成的褶皺由于淺層滑脫作用更加緊閉，褶皺軸向主體為NE向，兩者呈小角度相交。大型斷裂以NE向?yàn)橹?，其次為NW向、NNE和近EW向， NE向斷層以F1、F2、F3為代表。其中F1為五指山背斜東南翼的邊界斷層，延伸長度大于15 km，傾角60°～75°，為上、下構(gòu)造層之間的順層-切層主滑動(dòng)面(圖1(d))。NEE向的F7、F9為一組同方向的逆沖斷層，在F7斷層上、下盤巖層都發(fā)育有NNE、NW向兩組斷裂，分別具有右行和左行走滑特征。這些早期發(fā)育在下構(gòu)造層內(nèi)的NNE、NW、NEE向斷層均受到NE向斷層F1、F2、F3所限制，且早期斷層具有多期活動(dòng)特征(圖1(c)和(d))。

表1五指山地區(qū)主要地層特征

Table1FeaturesofthemainstratigraphyintheWuzhishanarea

注：T1-2.中—下三疊統(tǒng)；P3.上二疊統(tǒng)；P1-2.中—下二疊統(tǒng)；βP.二疊系峨眉山玄武巖；C1x+m.下石炭統(tǒng)祥擺組+馬平組；D3w.上泥盆統(tǒng)五指山組；∈1q.下寒武統(tǒng)清虛洞組；∈1j+m.下寒武統(tǒng)金頂山+明心寺組；∈1n.下寒武統(tǒng)牛蹄塘組；Z2dy.上震旦統(tǒng)燈影組。

礦區(qū)鉛鋅礦體大多分布于NW向斷層附近及其與NE向斷層F1、F7、F6所圍限的范圍，根據(jù)礦體與地層產(chǎn)狀關(guān)系將礦體分為順層及陡傾(斷裂)脈狀礦體兩種。順層礦體主要產(chǎn)于寒武系清虛洞組瘤狀白云巖之中，在垂直分帶上可分為三層。陡傾斜脈狀礦體主要產(chǎn)于F7、F1及其分支斷裂所形成的斷塊帶中，礦體傾角多集中于60°～70°，礦體厚度受斷層破碎帶寬度控制，在礦體附近圍巖破碎較嚴(yán)重，蝕變強(qiáng)， Pb、Zn品位可達(dá)10%以上。

2 加里東期變形證據(jù)

2.1 五指山背斜核部軸向

五指山地區(qū)位于黔中隆起區(qū)的西南部，其構(gòu)造活動(dòng)受控于黔中隆起的演化[16-17]。黔中隆起西南部受加里東運(yùn)動(dòng)作用發(fā)生變形，使得寒武系與泥盆系、石炭系呈小角度不整合接觸(圖1(c)、表1)，背斜兩翼早古生代地層優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀分別為348°∠16°、169°∠20°，經(jīng)過π圓圖解求得樞紐產(chǎn)狀為237°∠4°，軸面產(chǎn)狀為NW347°∠72°(圖3)。褶皺兩翼產(chǎn)狀在五指山背斜不同部位表現(xiàn)不一致，在杜家橋一帶，地層傾角變陡，傾角在19°～42°之間；而在中部那雍枝一帶變緩至8°～26°，局部因受斷層影響產(chǎn)狀變陡。因此，由下構(gòu)造層震旦系—寒武系構(gòu)成的五指山背斜平緩開闊，軸向近東西，褶皺形成同期發(fā)育近東西走向的逆斷層、向南或向北陡傾的劈理等小構(gòu)造組合。

2.2 僅發(fā)育在下構(gòu)造層的斷層及其組合

在下構(gòu)造層中，主要發(fā)育NE向、NW向、近EW向三組斷層。野外追索發(fā)現(xiàn)，這些斷層不切割晚古生代地層(上構(gòu)造層)。NW向斷層(如F11、F17、F18、F19)與NNE向斷層(如F6、F23、F24)均產(chǎn)狀陡傾，前者顯示右行滑動(dòng)(圖5(e)和(f))，后者顯示左行滑動(dòng)，具有共軛性質(zhì)(圖4(a))。近EW走向的F7、F9為一組逆沖斷層，兩者分別被F2、F1斷層所限制。F7斷層延伸達(dá)6 km，后期發(fā)生了明顯右行滑動(dòng)，發(fā)育有方解石化和褐鐵礦化。上述三個(gè)方向的斷層均表現(xiàn)為以脆性活動(dòng)為主，根據(jù)Anderson脆性斷層模式[30]，它們是在加里東期受近南北向最大擠壓應(yīng)力作用而發(fā)育的同期斷層組合(圖4(b))。

2.3 下構(gòu)造層發(fā)育的劈理特征

在野外實(shí)測(cè)剖面的同時(shí)，對(duì)沿途下構(gòu)造層(Ⅰ)震旦系燈影組、寒武系金頂山組、寒武系清虛洞組發(fā)育的劈理進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在下構(gòu)造層中發(fā)育兩組優(yōu)選方向的劈理，一組S1傾向近南北(以南傾或直立為主)，另一組S2以向南東傾為主(圖2，圖5(a)和(b))。由于劈理是擠壓作用形成的變形面，因此分析認(rèn)為，S1是加里東期近南北向擠壓作用下形成的變形面，S2是燕山期自南東向北西擠壓作用下形成的變形面。而在區(qū)域上的晚古生代—中生代地層中多為劈理S2及少數(shù)走向北西的劈理S3(圖5(d))，所以認(rèn)為S1劈理與加里東運(yùn)動(dòng)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)配套。

圖5 五指山地區(qū)野外構(gòu)造特征及鉛鋅礦石結(jié)構(gòu)Fig.5 Field structural features and lead-zinc ore structure in the Wuzhishan area(a)—(f)為下構(gòu)造層特征；(g)—(i)為上構(gòu)造層特征；(j)切層礦體產(chǎn)出特征；(k)礦石特征；(l)礦石鏡下照片；Q1.早期石英；Q2.晚期石英；Sph.閃鋅礦

3 后期疊加變形

3.1 燕山期變形特征

上構(gòu)造層(Ⅱ)主要為一系列NE向的褶皺和斷層，褶皺構(gòu)造多為軸面向SE的斜歪褶皺，區(qū)域上表現(xiàn)為平行排列及呈雁行式排列的褶皺軸跡(圖1(b)、圖6)。斷裂構(gòu)造以NE走向的F1、F2、F3為代表，這些斷層具有多期活動(dòng)特點(diǎn)，早期主要表現(xiàn)為逆沖、平移(如F7、F3)，有些晚期正向滑動(dòng)明顯(如F1)。燕山期F7具有逆沖右行走滑特征，而F1為晚燕山期斷距最大的正斷層(圖1、圖2)，斷層接觸帶附近發(fā)育有張性斷層角礫巖。該構(gòu)造層中主要發(fā)育向SSW傾的劈理S2，其次為向NWW傾的劈理(圖5(g)-(i))。此外，還發(fā)育有走向SE—NW向的劈理S3，主要向SWW傾(圖5(d)和(f))，說明其受到了燕山期早期和晚期的構(gòu)造應(yīng)力的聯(lián)合作用，這與區(qū)域上燕山期構(gòu)造特征吻合[18]。

3.2 疊加變形特征

通過對(duì)五指山背斜及附近的地表構(gòu)造切割限制關(guān)系、劈理分期及區(qū)域構(gòu)造演化的綜合分析，認(rèn)為研究區(qū)自震旦紀(jì)以來經(jīng)歷了3次強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，分別為D1、D2和D3。

D1：寒武紀(jì)末至奧陶紀(jì)時(shí)期，由于北越地塊的擠壓作用和華夏地塊的拼合作用，揚(yáng)子陸塊南緣發(fā)生撓曲形成了水下隆起，使黔中地區(qū)發(fā)生了褶皺作用，以黔中背斜為代表[16-17]。五指山地區(qū)是黔中隆起的重要區(qū)域，以近南北向擠壓收縮變形形成近東西向平緩褶皺、南北向逆沖斷層及其構(gòu)造組合(圖6(b))。區(qū)域上形成寒武系與上覆地層的小角度不整合是加里東期運(yùn)動(dòng)的主要證據(jù)。

D2：燕山運(yùn)動(dòng)早期，受太平洋俯沖遠(yuǎn)程效應(yīng)的影響，區(qū)域構(gòu)造表現(xiàn)為SE向NW擠壓逆沖[18]，由于淺層滑脫作用使得上構(gòu)造層變形強(qiáng)烈，形成了向NW逆沖的斷層和走向北東的褶皺，同時(shí)下構(gòu)造層受到改造，早期斷層多發(fā)生平移或張性活動(dòng)，并形成后期平緩褶皺與劈理。第二期(D2)與第一期(D1)的主應(yīng)力方向斜交，形成了斜跨式疊加(圖6(c))。

D3：燕山運(yùn)動(dòng)晚期，構(gòu)造變形以NNE—SSW向剪切變形為主[18]，次生劈理構(gòu)造為S3，對(duì)早期的構(gòu)造進(jìn)行改造。如普定地區(qū)的馬場(chǎng)背斜，其遭受D2期構(gòu)造變形之后，由于D3期應(yīng)力的作用，形成了斜跨疊加背斜，使得早期的褶皺呈雁列式(圖6(a))，疊加后的五指山背斜為寬緩的穹隆狀(圖6(d))。

圖6 五指山—馬場(chǎng)地區(qū)褶皺軸跡及構(gòu)造疊加模式Fig.6 Fold axial trend and structural superposition pattern in the Wuzhishan-Machang area(a)研究區(qū)地質(zhì)簡圖；(b)加里東期擠壓方向；(c)早燕山期疊加模式；(d)晚燕山期疊加模式；1.地質(zhì)界線；2.斷層；3.地層代號(hào)；4.晚燕山期背斜軸方向；5.早燕山期背斜軸跡方向；6.加里東期應(yīng)力方向；7.早燕山期應(yīng)力方向；8.晚燕山期應(yīng)力方向

4 構(gòu)造活動(dòng)對(duì)鉛鋅礦的控制

4.1 加里東期斷裂及其滑脫作用對(duì)成礦的控制

加里東期表現(xiàn)為近南北向(SN)擠壓收縮，由順層到切層滑動(dòng)形成斷坪-斷坡-逆沖斷層，同時(shí)形成了平緩的近東西向褶皺。早期斷裂附近下構(gòu)造層的能干性較強(qiáng)的巖石(白云巖)與非能干性巖石之間產(chǎn)生了虛脫空間，具備了成礦的空間條件，為鉛鋅的富集提供了容礦空間；同時(shí)，這些碳酸鹽巖與泥質(zhì)巖之間的巖性界面也是較好的成礦條件之一[31-32]。早期的成礦熱液沿順層滑動(dòng)，沿?cái)嗥?、斷坡、逆沖斷和NW、NE向斷層與裂隙運(yùn)移，從而富集成礦，礦體形態(tài)主要受斷層和順層-切層控制。

順層礦體主要產(chǎn)于屯背后、金坡等地(圖1)，沿順層走滑引起的層間破碎帶及切層斷裂附近的巖層中富集成礦。礦體多為似層狀、透鏡狀(圖7(a))，主要分布在NW向F12、F11斷層和NE向斷層F1、F7、F6所圍限的范圍(圖1)。最大的礦體位于F12和F7交匯部位，鉛鋅礦多產(chǎn)于F7下盤，且鉛鋅品位較高；而在F7上盤少見鉛鋅礦，且品位較低，說明在構(gòu)造變形過程中產(chǎn)生的泥質(zhì)成分對(duì)鉛鋅成礦流體的運(yùn)移具有阻擋作用。金坡段勘探線剖面(圖7(a))顯示，礦體沿地層分布，在垂向上大致可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ層；在成礦元素的分帶性特征上，鋅和鉛的含量與礦體和斷層F7之間的距離呈負(fù)相關(guān)，表明成礦熱液是通過斷裂的遷移成礦的。

切層礦體多數(shù)沿NW向斷層分布，如杜家橋、蘆茅塘、銀廠洞、新麥等鉛鋅礦床，礦體主要產(chǎn)于斷層破碎帶中(圖5(j)和(k))，分布于NW向斷層旁側(cè)，多為透鏡狀和筒狀(那雍枝屯背后)，具多期成礦特征(圖5(l))。在新麥礦區(qū)，通過ZK1801、ZK1803、ZK001(圖7(b))、ZK001鉆孔揭露發(fā)現(xiàn)隱伏的逆沖斷層含礦，說明早期形成的斷層在五指山地區(qū)鉛鋅礦形成過程中起主導(dǎo)作用。

4.2 燕山期疊加構(gòu)造對(duì)成礦的控制

晚古生代之后區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，由早期近南北向的擠壓收縮轉(zhuǎn)為早燕山期SEE向NWW擠壓逆沖及順層滑脫，由此對(duì)震旦紀(jì)—早古生代的變形進(jìn)行了疊加與改造，宏觀上形成了以NE走向?yàn)樘卣鞯膮^(qū)域構(gòu)造格局；后期形成的褶皺軸面主要向SEE傾斜，斷層向NWW逆沖，與加里東期變形呈斜跨式疊加。燕山期斷層活動(dòng)促進(jìn)了鉛鋅礦的遷移與聚集，在此構(gòu)造變形過程中，早期形成的鉛鋅礦體在后期構(gòu)造應(yīng)力的作用下重新活化富集，形成了如屯背后、金坡、杜家橋等地陡傾斷層夾塊中富集的鉛鋅礦。在金坡產(chǎn)出的網(wǎng)脈狀鉛鋅礦石中可見熱液方解石脈體(圖5(k))；在杜家橋地區(qū)，與鉛鋅礦伴生的石英等礦物具有多期形成的特點(diǎn)(圖5(l))，且早期的閃鋅礦團(tuán)塊附近具熱液蝕變特征。

根據(jù)前人對(duì)成礦流體及礦床成因方面的研究[5,25-28,33-34]，本文在此基礎(chǔ)上建立了構(gòu)造控礦模式，并預(yù)測(cè)了五指山地區(qū)鉛鋅成礦的構(gòu)造有利部位，如圖8所示，其中，A1、A2、A3分別為已知的受斷層控制的順層礦體、切層礦體及疊加復(fù)合礦體；B1、B2為預(yù)測(cè)的深部受斷層控制的順層和切層礦體。

圖7 五指山地區(qū)鉛鋅礦勘探線剖面Fig.7 Exploration line profiles of the Wuzhishan lead-zinc deposit(a)那雍枝鉛鋅礦床0-0′號(hào)勘探線剖面；(b)新麥鉛鋅礦1-1′號(hào)勘探線剖面圖 1.白云巖；2.泥質(zhì)白云巖；3.泥質(zhì)粉砂巖；4.鋅礦體及編號(hào)；5.地層代號(hào)；6.斷層

圖8 五指山地區(qū)構(gòu)造控礦模型示意Fig.8 Schematic diagram of ore structural control model1.白云巖；2.灰?guī)r；3.頁巖；4.泥質(zhì)粉砂巖；5.粉砂巖；6.地層代號(hào)；7.探明的礦體；8.成礦有利部位預(yù)測(cè)的礦體；9.斷裂構(gòu)造；10.礦體類型編號(hào)；A1.已知的順層礦體；A1.已知的切礦體；A3.已知的構(gòu)造疊加礦體；B1.預(yù)測(cè)的順層礦體；B2.預(yù)測(cè)的切層礦體

5 結(jié) 論

(1)位于黔中隆起西南部的黔西北五指山地區(qū)，在加里東期受到近南北向區(qū)域擠壓，早古生代之前的地層發(fā)育近東西向平緩褶皺，同時(shí)發(fā)育走向近SE向逆斷層、NW向與NE向共軛斷層。加里東期的順層-切層滑動(dòng)形成的斷坪-斷坡、逆沖斷層控制了早期平緩礦體的產(chǎn)狀，而陡傾斷層控制了陡傾礦體的產(chǎn)狀。

(2)早燕山期由SEE向NWW擠壓逆沖對(duì)震旦紀(jì)—早古生代變形進(jìn)行疊加與改造，宏觀上形成了以NE走向?yàn)樘卣鞯膮^(qū)域構(gòu)造格局，后期形成的褶皺軸面主要向SEE傾斜，斷層向NWW逆沖，與早期變形呈斜跨式疊加。新生斷層與早期斷層再次活動(dòng)對(duì)早期形成的鉛鋅礦進(jìn)行疊加改造并再次富集。

致謝：中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)杜遠(yuǎn)生教授、貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局周琦總工程師親臨野外給予指導(dǎo)，審稿專家對(duì)本文提出寶貴修改意見，謹(jǐn)此致謝！