河南雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶型銻礦地質(zhì)特征及控礦規(guī)律

韓天成，薛 艷，呂文獻(xiàn)

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第一地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000)

1 成礦地質(zhì)背景

雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶地處華北地臺和揚(yáng)子地臺兩大構(gòu)造單元的過渡地帶，西起豫陜交界，經(jīng)雙槐樹至朱陽關(guān)，呈NWW向展布，其大地構(gòu)造位置位于秦嶺造山帶北秦嶺褶皺帶。以雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶為界，兩側(cè)地層中巖石產(chǎn)狀紊亂，巖石破碎，構(gòu)造巖(角礫巖、糜棱巖)發(fā)育，形成較寬的動力破碎帶。雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶以北主要為下古生界二郎坪群沉積—火山巖系；剪切帶以南主要為古元古界秦嶺巖群和中元古界峽河巖群變質(zhì)雜巖，秦嶺巖群為一套經(jīng)歷了多期次變質(zhì)作用和構(gòu)造改造的中深變質(zhì)巖系，峽河巖群分布于秦嶺巖群南北兩側(cè)，從原秦嶺巖群中解體出來的一套中淺變質(zhì)巖系，并以韌性剪切帶為界疊置于秦嶺巖群之上[1](圖1)。

1 中生界白堊紀(jì)—新生界第三系；2 中生界三疊系；3 下古生界二郎坪群；4 中元古界寬坪群；5 中元古界秦嶺群雁嶺溝組；6 燕山期花崗巖；7 加里東期花崗巖；8 加里東期花崗閃長巖；9 加里東期花崗偉晶巖；10 基性巖；11 地層不整合界線；12 地層界線；13 區(qū)域性韌性剪切帶；14 韌性剪切帶；15 斷層性質(zhì)及產(chǎn)狀；16 性質(zhì)不明斷層；17 向斜；18 倒轉(zhuǎn)向斜；19 揚(yáng)起向斜；20 倒轉(zhuǎn)向斜；21 疊加背斜；22 倒轉(zhuǎn)背斜；23 片理產(chǎn)狀；24 年齡值

圖1研究區(qū)韌性剪切帶地質(zhì)簡圖

雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶全長59.4 km。沿?cái)嗔褞蓚?cè)，次一級斷裂發(fā)育；沿剪切帶兩側(cè)及附近，加里東期花崗閃長巖有漂池巖體(438 Ma)和燕山期中酸性小巖體分布[2-3]。該剪切帶具有長期性和繼承性的活動特征，加里東期推覆運(yùn)動使秦嶺巖群及峽河巖群雜巖逆沖到二郎坪群沉積—火山巖系之上，同時韌性剪切帶產(chǎn)生糜棱巖化及退變質(zhì)作用。印支期推覆運(yùn)動再次發(fā)生，產(chǎn)生一系列的疊加構(gòu)造。大規(guī)模的“左”行走滑，寬度較大的脆—韌性剪切帶使巖層變形，整個秦嶺巖群在這個時期進(jìn)入了退變質(zhì)的重要時期。

區(qū)內(nèi)雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶控制著銻、金異常帶。其南側(cè)發(fā)育在秦嶺群及峽河巖群地層中的次級斷裂控制著目前已知的銻礦床(點(diǎn))的產(chǎn)出。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體地質(zhì)特征

王莊、大河溝銻礦帶屬雙槐樹—朱陽關(guān)剪切帶南側(cè)的東部銻礦集中區(qū)的一部分。王莊銻礦礦體賦存在F1 次級含礦韌性剪切帶的中段和北西段北盤的一側(cè)，靠近雙槐樹—朱陽關(guān)主剪切帶，此段剪切帶寬度較大，自北向南構(gòu)成角礫巖帶，碎裂巖帶，糜棱巖帶。王莊銻礦礦體產(chǎn)于碎裂帶之中，礦帶內(nèi)主要巖石組合為角礫巖、碎裂巖和糜棱巖化、碎裂巖化巖石。礦體的圍巖頂板為碎裂大理巖、角礫巖、碎裂巖等。底板為變質(zhì)砂巖、角礫巖、碎裂大理巖[4]。礦體北西走向，呈不規(guī)則脈狀、舒緩波狀、囊狀分布。大河溝銻礦較王莊銻礦距雙槐樹—朱陽關(guān)剪切帶略遠(yuǎn)。礦體賦存在F1 次級，F(xiàn)2、F3分枝含礦韌性剪切帶的東段，位于沿雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶南側(cè)呈北西向的糜棱巖帶的寬大部位。糜棱巖帶受擠壓并出現(xiàn)強(qiáng)硅化作用，形成硅質(zhì)糜棱巖和角礫破碎巖帶，礦體產(chǎn)于該構(gòu)造帶之中。兩側(cè)圍巖為硅化大理巖、云英片巖及變粒巖等[5]。發(fā)育在大河溝一帶的三條不同級別的含礦韌性剪切帶，由于斷開距離較近，斷裂帶之間的引張裂隙或劈理交錯復(fù)雜，發(fā)育規(guī)模不等，規(guī)模大小與圍巖物理性能有直接的關(guān)系。根據(jù)野外觀察分析，王莊、大河溝礦區(qū)的含礦韌性剪切帶應(yīng)為同一構(gòu)造應(yīng)力場作用而形成。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦化、礦石類型及礦物組合

該區(qū)銻礦床礦化類型有充填、交代兩種。礦石類型簡單，由于礦化嚴(yán)格受韌性剪切帶的控制，礦石類型可分為塊狀輝銻礦石、角礫狀輝銻礦石、條帶狀輝銻礦石(充填型)和浸染狀輝銻礦石(交代型)4種自然類型。根據(jù)礦物共生組合及其生長順序，本區(qū)四種礦石類型可分為7種共生組合，分別為：黃鐵礦—玉髓—輝銻礦、方解石—玉髓—輝銻礦、玉髓—輝銻礦、黃鐵礦—玉髓—微晶石英—輝銻礦、方解石—石英—輝銻礦、黃鐵礦—斜長石—石英—輝銻礦和褐鐵礦—銻華—輝銻礦[6](見表1)。

表1 王莊、大河溝銻礦區(qū)礦化類型及及礦物共生組合特征一覽

2.2.2 礦物成分

礦石金屬礦物主要有輝銻礦，其次為銻華、黃鐵礦，并有少量的赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、閃鋅礦、硬錳礦、軟錳礦、雄黃、雌黃、毒砂、方鉛礦等。脈石礦物主要是方解石、石英(玉髓)，次要礦物是白云石、綠簾石、高嶺土、斜長石、絹云母、綠泥石等。副礦物有電氣石、磷灰石、重晶石、鋯石等。

2.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)主要多為自形—半自形柱狀結(jié)構(gòu)，晶體發(fā)育程度好，具完整的結(jié)晶外形，局部為輝銻礦晶簇。輝銻礦晶體一般多呈它形粒狀或半自形晶體，主要晶面發(fā)育完好，常沿C軸單向延長呈長軸狀、針狀、纖狀晶體，沿石英脈孔隙分布或穿插在石英脈體中，集合體呈團(tuán)塊狀(圖2①，2②，2④)；在光學(xué)顯微鏡下觀察輝銻礦晶體可呈聚片雙晶、壓力雙晶(圖2③)。此外，還可見到碎裂結(jié)構(gòu)和角礫結(jié)構(gòu)。

礦石的構(gòu)造主要有塊狀、條帶狀、角礫狀和浸染狀等。

①輝銻礦呈它形粒狀，沿石英脈孔隙分布，集合體呈團(tuán)塊狀(單偏光，放大倍數(shù)10×5)；②輝銻礦呈它形粒狀，沿石英脈孔隙分布(單偏光，放大倍數(shù)10×5)；③輝銻礦晶體呈聚片雙晶、壓力雙晶，并呈柔皺狀沿石英脈孔隙分布，集合體呈團(tuán)塊狀(正交偏光，放大倍數(shù)10×20)；④輝銻礦呈半自形，穿插在石英脈中(單偏光，放大倍數(shù)10×20)

圖2大河溝礦區(qū)輝銻礦石結(jié)構(gòu)圖(鏡下照片)

2.3 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變明顯，基本可分兩類：一類為近礦圍巖蝕變，另一類為區(qū)域性圍巖蝕變。近礦圍巖蝕變主要有硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、褐鐵礦化及砷礦化，多分布在含礦韌性剪切帶的礦化部位，與銻成礦有關(guān)密切。區(qū)域性圍巖蝕變分布范圍廣泛且種類多，如硅化、方解石化、絹云母化、綠簾石化以及斜長角閃巖中鈉黝簾石化和變質(zhì)砂巖中發(fā)育的綠泥石化等。

3 銻礦床與韌性剪切帶的空間分布

3.1 韌性剪切帶的空間展布

研究區(qū)位于區(qū)域構(gòu)造線方向走向改變的區(qū)段，西部蘭草地區(qū)東西走向，向東逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽魑飨?，組成了本區(qū)韌性剪切帶的主要展布輪廓(見圖1)。西部構(gòu)造帶較窄，但強(qiáng)應(yīng)變帶之間的距離較小，即弱應(yīng)變域較小，且韌性改造強(qiáng)烈；向東韌性剪切帶的寬度逐漸增加，主要是由于韌性剪切帶數(shù)量的增加和弱應(yīng)變域?qū)挾鹊脑龃笏斐傻腫7]。在東部地區(qū)，除主干韌性剪切帶外，另有次級韌性剪切帶和分枝韌性剪切帶，與主干韌性剪切帶平行或斜交，但多為小角度斜交。

3.2 銻礦床的展布與韌性剪切帶的關(guān)系

沿朱夏韌性剪切帶分布著多個銻礦(化)點(diǎn)，如寒山溝、焦溝、掌耳溝、慶家溝、王莊、大河溝、南峪溝等，全部產(chǎn)出于朱夏韌性剪切帶，寒山溝銻礦點(diǎn)產(chǎn)出于次級韌性剪切帶中，掌耳溝銻礦、王莊銻礦產(chǎn)出部位相當(dāng)于主干韌性剪切帶分枝剪切帶中，大河溝銻礦、南峪溝銻礦產(chǎn)出于次級韌性剪切帶的分枝剪切帶中，圍巖多為糜棱巖。

區(qū)內(nèi)由原生暈圈定的銻元素異常區(qū)明顯呈滴狀輪廓，其頭部靠西，尾部靠東，與韌性剪切帶的寬度變化趨勢相似；銻異常展布為帶狀，其走向與區(qū)內(nèi)韌性剪切帶的走向趨勢一致；銻異常具明顯的濃集中心，與韌性剪切帶的密集區(qū)相對應(yīng)。

區(qū)內(nèi)銻礦床分布方面，從西向東，銻礦床與主韌性剪切帶的距離逐漸增大，該特征與韌性剪切帶的展布輪廓有關(guān)。

綜上，本區(qū)銻礦床的分布，不論從整體宏觀上，還是各個礦床、礦體的具體位置，都與韌性剪切帶有密切關(guān)系。

4 韌性剪切帶控礦規(guī)律

區(qū)內(nèi)巖石經(jīng)歷了多期次的區(qū)域變質(zhì)作用。從目前巖石的變質(zhì)程度和分布特征可以看出，區(qū)域地層由3個不同的變質(zhì)帶組成，分別為綠泥石帶、黑云母帶和石榴石帶，這些變質(zhì)帶是由于韌生剪切作用產(chǎn)生的退變質(zhì)作用[8]。區(qū)域變質(zhì)作用結(jié)果使銻產(chǎn)生了進(jìn)一步的富集作用，其富集作用的場所即為韌性剪切作用而引起的溫壓降低區(qū)域，因此，韌性剪切帶亦為銻礦床的最后定位區(qū)域。

在脆—韌性變形階段，構(gòu)造帶的活動過程控制著成礦的控制反應(yīng)，從而引起成礦反應(yīng)，形成銻的沉淀作用。沿糜棱面理的微張裂隙，成礦熱液與圍巖產(chǎn)生交代作用，形成浸染型礦化。在脆—韌性剪切帶活動的后期，由于地殼抬升，區(qū)域張應(yīng)力的突然釋放，造成已礦化的脆—韌性剪切帶脆性破碎，使成礦熱液遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)，加速礦質(zhì)的晶出和分異。按礦床、礦體在構(gòu)造帶中的賦存特征，可分為以下4種類型。

1)礦床產(chǎn)于韌生剪切帶走向變化區(qū)段

朱夏韌性剪切帶西側(cè)(寒山溝—南陽山)呈近東西向，東側(cè)(雙槐樹—五里川)呈北西西向，區(qū)域內(nèi)的銻礦床產(chǎn)于由東西走向向北西西走向轉(zhuǎn)變的區(qū)段，如寒山溝、南陽山銻礦。

2)礦床產(chǎn)于次級、分枝韌性剪切帶中

根據(jù)Sibson等提出的流體流動的地震抽吸機(jī)理，脆—韌性變形過程中，次級及分枝剪切帶的變形是不連續(xù)的，伴隨應(yīng)力的突然釋放和流體的沸騰作用。并且應(yīng)力的釋放也具有周期性，在脆性和脆韌性變形過程中，斷裂一旦形成，在巖石中便產(chǎn)生了薄弱帶，成為礦液的有利通道和礦質(zhì)沉淀的場所，構(gòu)造帶的反復(fù)裂開—愈合作用使流體反復(fù)充填、沉淀，最終形成具有工業(yè)意義的銻礦床。如王莊銻礦產(chǎn)于次級韌性剪切帶中，大河溝銻礦則產(chǎn)于分枝韌性剪切帶中。

3)礦體產(chǎn)于斷裂的膨大部位

據(jù)野外觀察，礦體膨大部位往往張裂構(gòu)造較為發(fā)育，形成大小不一、成分不同的構(gòu)造角礫，輝銻礦、石英為角礫間的膠結(jié)物。該部位一般品位較高，礦化較穩(wěn)定，長度延伸可達(dá)百米以上，如掌耳溝礦體東段和大河溝礦體的一部分。

4)礦體產(chǎn)于斷裂帶旁側(cè)的構(gòu)造裂隙中

因圍巖的巖性不同，裂隙發(fā)育程度不同，礦化特征差別較大。圍巖為片巖時，旁側(cè)引張裂隙一般規(guī)模較小，延伸有限，沿裂隙僅形成數(shù)厘米寬的輝銻礦脈；圍巖為剛性較強(qiáng)的淺粒巖時，裂隙可延伸40～60 m，輝銻礦可形成脈狀、網(wǎng)狀、團(tuán)塊狀、假角礫狀等，有時形成較大的礦巢，結(jié)晶粗大，如銀洞坡銻礦。

5 結(jié) 論

雙槐樹—朱陽關(guān)韌性剪切帶具有長期性和繼承性的活動特征。加里東期推覆運(yùn)動，韌性剪切帶產(chǎn)生糜棱巖化及退變質(zhì)作用；印支期大規(guī)模的“左”行走滑，致使巖層變形，進(jìn)入退變質(zhì)時期，致使銻進(jìn)一步富集。

在脆—韌性變形階段，引起成礦反應(yīng)，形成銻的沉淀，并沿糜棱面理的微張裂隙，成礦熱液與圍巖產(chǎn)生交代作用，形成浸染型礦化；在脆—韌性剪切帶活動后期，造成已礦化的脆—韌性剪切帶受區(qū)域張應(yīng)力作用脆性破碎，加速礦質(zhì)的晶出和分異。

礦床、礦體在構(gòu)造帶中的賦存特征可分為4種類型：礦床產(chǎn)于韌生剪切帶走向變化區(qū)段、礦床產(chǎn)于次級及分枝韌性剪切帶中、礦體產(chǎn)于斷裂的膨大部位和礦體產(chǎn)于斷裂帶旁側(cè)的構(gòu)造裂隙中。