新疆哈圖金礦控礦斷裂分布特征及應(yīng)力分析

卡衣沙爾·餓熱斯，地里夏提·買買提，白玉秀，王俊林

(新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047)

哈圖金礦是新疆維吾爾自治區(qū)當(dāng)前最大的金礦床。多年來，國內(nèi)眾多專家學(xué)者對其進行了礦床地質(zhì)、地球化學(xué)、成礦規(guī)律、成礦預(yù)測等多方面的細致研究[1-7]。但是，以往有關(guān)控礦構(gòu)造的研究大多集中在定性描述上，缺乏對其產(chǎn)出特征和分布規(guī)律的定量分析，特別是缺乏對深部控礦構(gòu)造分布規(guī)律和形成機制的把握，大大消弱了成礦預(yù)測的準確度和說服力。本文在前人資料的基礎(chǔ)上，通過觀察和測量，對哈圖金礦地表及地下深部控礦和含礦斷裂構(gòu)造進行了產(chǎn)狀、規(guī)模和數(shù)量的統(tǒng)計以及形成應(yīng)力的分析，以便為哈圖金礦深部隱伏礦體的預(yù)測提供構(gòu)造學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造

哈圖金礦區(qū)位于西準噶爾瑪依拉—扎依爾褶皺帶、達拉布特復(fù)向斜東段之北翼。區(qū)域內(nèi)總體構(gòu)造方向為NE向，由上古生界地層構(gòu)成的達拉布特復(fù)向斜、達拉布特斷裂、安齊斷裂和哈圖斷裂均呈NE向展布。其中，斷裂傾向NW，傾角65(°)～80(°)(見圖1)。研究表明：達爾布特斷裂、安齊斷裂、哈圖斷裂均向SE逆沖，產(chǎn)狀上陡下緩，是扎依爾推覆體內(nèi)部一系列呈疊瓦狀的次級滑脫面，構(gòu)成區(qū)域基本構(gòu)造格架。后期巖漿侵入活動，次級褶皺和斷裂的疊加，使區(qū)域內(nèi)構(gòu)造性質(zhì)和形態(tài)極為復(fù)雜[8]。

1 第四紀沉積物；2 花崗巖；3 太勒古拉組下亞組凝灰?guī)r；4 太勒古拉組凝灰?guī)r；5 庫魯木迪組凝灰質(zhì)粉砂巖、砂巖；6 希貝庫拉斯組砂巖；7 齊古組砂巖、泥巖；8 吐谷魯群砂巖；9 包古圖組泥質(zhì)硅質(zhì)粉砂巖；10 大斷裂；11 斷裂

圖1 區(qū)域斷裂構(gòu)造示意(據(jù)圖金礦資料修改)

1.2 地層

區(qū)域出露地層有泥盆系、石炭系、二疊系、古近—新近系和第四系。其中，石炭系在區(qū)內(nèi)出露面積最大，且為主要的賦礦地層，是達爾布特復(fù)向斜的主體，由下向上分為下石炭統(tǒng)希貝庫拉斯組(C1x)、包古圖組(C1b)和太勒古拉組(C1t)。包古圖組和太勒古拉組在區(qū)域內(nèi)大面積分布，是哈圖金礦集區(qū)金礦脈的主要圍巖。

2 區(qū)域斷裂分布特征

哈圖和達拉布特兩大斷裂所夾持的扎依爾斷裂—褶皺帶中，分布著哈圖金礦集區(qū)近70%的金礦(化)點[9]。在該構(gòu)造塊體內(nèi)，大小斷裂縱橫交錯，為應(yīng)力集中所致[10]。在這一應(yīng)力集中區(qū)的地表至地下一定深度的薄弱地段，形成了有利成礦的特定部位?？氐V構(gòu)造隨局部應(yīng)力變化派生出不同排列方式和展布方向的容礦斷裂[11]。對扎依爾構(gòu)造塊體中主要斷裂的產(chǎn)狀、規(guī)模和數(shù)量進行了統(tǒng)計，繪制了走向玫瑰圖、傾向玫瑰圖以及極點分布等密圖(見圖2)。

(a)斷裂傾向極點圖；(b)斷裂傾向玫瑰圖；(c)斷裂走向玫瑰圖

由圖2看出：區(qū)域內(nèi)斷裂多為高角度斷裂，走向以近EW向為主，其次為NE(或NNE)向，而NW和NWW向分布較少。斷裂傾向以N和S為多，其次有NNW、SSE、SSW。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造圖(見圖1)發(fā)現(xiàn)，近于EW走向的斷裂數(shù)量眾多，規(guī)模較大，密集分布在達爾布特斷裂和哈圖斷裂之間。NE走向的斷裂數(shù)量也較多，規(guī)模較大，多沿著達爾布特大斷裂北側(cè)和哈圖、安齊斷裂南側(cè)發(fā)育，中部數(shù)量較少。NNE向斷裂發(fā)育在該構(gòu)造塊體的中部，規(guī)模較大。NWW的斷裂在區(qū)域東西兩翼發(fā)育，規(guī)模較小。地層褶皺軸向和斷裂走向在該塊體內(nèi)部存在偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

可以認為， SN向主應(yīng)力在準噶爾地塊西部邊緣影響下分解出NW向區(qū)域應(yīng)力場，形成一系列NE向構(gòu)造形跡。而早期形成的地層褶皺和斷裂在達爾布特和哈圖兩大斷裂后期的左行壓扭運動中，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，與派生出的次級斷裂共同構(gòu)成巨大“S”形構(gòu)造形跡。

3 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)，地層向SE傾斜，呈單斜構(gòu)造，斷裂非常發(fā)育，主要有安齊大斷裂和一些次級斷裂。礦脈僅出露安齊斷裂上盤，安齊斷裂位于礦區(qū)東南部(見圖3)，為礦區(qū)主干斷裂，是哈圖金礦帶控礦構(gòu)造之一，走向55°左右，傾向NW，傾角大致55(°)～80(°)[12]，斷裂破碎帶較寬，最寬可達到120 m，具有多期構(gòu)造活動的特征。斷裂上盤地層較新，下盤地層較老，為逆沖—平移斷層，具碳酸鹽化、硅化、綠泥石化、絹云母化、褐鐵礦化等蝕變。

1 玄武巖；2 凝灰?guī)r；3 第四紀沉積物；4 輝綠巖、輝長巖；5 硅質(zhì)巖；6 包古圖組泥質(zhì)硅質(zhì)粉砂巖；7 凝灰質(zhì)泥巖、砂巖；8 斷裂；9 礦脈

圖3 哈圖金礦礦脈地質(zhì)(根據(jù)文獻[9]修改)

礦區(qū)里次級斷裂構(gòu)造絕大多數(shù)與金礦化關(guān)系密切，含金石英脈和含金蝕變帶嚴格受斷裂構(gòu)造控制。對礦區(qū)含礦斷裂產(chǎn)狀進行了統(tǒng)計，結(jié)果見圖4。

(a)斷裂傾向極點圖；(b)斷裂傾向玫瑰圖；(c)斷裂走向玫瑰圖

由圖4看出：礦區(qū)含礦斷裂走向以NW向為主，其次為NEE向，而NE和NNW向較少。這些斷裂傾向以SW為多，其次NNW和NE，傾角40(°)～80(°)。NW向斷裂不僅數(shù)量多，規(guī)模也較大，大多為逆沖斷層，是NE方向壓扭應(yīng)力的產(chǎn)物。靠近安齊斷裂，該組次級斷裂的走向趨向于近EW向。另外，礦區(qū)內(nèi)的巖石中，普遍發(fā)育一組與區(qū)域性構(gòu)造產(chǎn)狀方向一致的近EW向節(jié)理，走向80(°)～110(°)。

4 地下深處斷裂構(gòu)造特征

哈圖金礦淺部(<400 m深處)主要以石英脈型礦體為主，向深部(480 m以下)，石英脈型礦體逐漸過渡為石英細脈+蝕變巖型礦體。淺部的控礦斷裂構(gòu)造的走向以NW向為主，其次為近EW向；深部以近EW向為主，其次為NW向。鉆井和沿脈等勘采工程揭示，隱伏礦體主脈最大連續(xù)長190 m，水平厚0.5～4.3 m，平均厚度2.44 m，脈帶長600 m以上，由一系列雁列式脈群構(gòu)成，脈體呈較規(guī)則的透鏡狀(圖5～6)，傾向320(°)～30(°)，傾角40(°)～80(°)，多分布在玄武巖中，少部分脈產(chǎn)于玄武巖與凝灰?guī)r接觸帶，礦石為石英細脈+蝕變巖型。

1 凝灰?guī)r；2 泥巖夾少量凝灰?guī)r；3 玄武巖；4 火山角礫巖；5 凝灰質(zhì)泥巖；6 礦脈

圖5 哈圖金礦火山—沉積巖在剖面上的展布規(guī)律(據(jù)文獻[9]修改)

根據(jù)橢球體應(yīng)力形跡分析，當(dāng)?shù)貧H僅遭受一對SN向擠壓力作用時，則會形成走向NE、NW的2組剪切裂隙，走向SN的張性裂隙，走向EW且分別向北、南成45(°)傾斜的2組剪切裂隙以及走向EW的水平產(chǎn)狀張性裂隙，共6組裂隙[13-15]。其中傾向分別為N和S的一組共軛剪切裂隙以及傾向NE和NW的一組共軛剪切裂隙，在應(yīng)力的進一步作用下，因錯動而形成一對扭應(yīng)力，并由此派生出雁列式次級張裂隙。后經(jīng)成礦物質(zhì)的充填形成一系列透鏡狀礦脈[16]。圖5～6中的雁列式透鏡狀含礦構(gòu)造，就屬于這種成因。

1 玄武巖；2 凝灰?guī)r；3 凝灰質(zhì)泥巖；4 泥巖夾少量凝灰?guī)r；5 輝綠巖；6 礦脈

圖6 哈圖金礦E8勘探線剖面

對地下450～1 000 m深處隱伏礦體的含礦斷裂產(chǎn)狀和規(guī)模，分11個中段進行了統(tǒng)計分析，結(jié)果見圖7。

由于作用在哈圖金礦區(qū)的應(yīng)力，無論在水平方向還是在深度上，受邊界條件和巖性及其他因素的綜合影響，分布不均勻，形成的斷裂構(gòu)造的產(chǎn)狀、規(guī)模及在深度上的分布特征也變化較大[17]。由圖7可以看出：在地下450～800 m深處，含礦構(gòu)造產(chǎn)狀變化幅度較大，數(shù)量呈波動式增減，符合礦脈雁列式尖滅再現(xiàn)的分布特征。在800 m以下，脈體數(shù)量明顯減少，產(chǎn)狀變化減弱。所以，在800 m以上，巖石以脆性變形為主，在扭應(yīng)力作用下，形成較多的張裂隙。隨著深度的加大，在800 m以下，由于巖石圍壓增大，脆性變形向塑性轉(zhuǎn)變，張裂隙數(shù)量大為減少，石英脈型礦石變成石英細脈+蝕變巖型或蝕變巖型。

圖7 各中段礦脈玫瑰花圖及極點等密圖

5 結(jié) 論

西準噶爾SN向主應(yīng)力受準噶爾地塊邊緣影響，分解出NW向區(qū)域應(yīng)力場。在其作用下，哈圖金礦區(qū)所處的扎依爾構(gòu)造塊體形成了EW走向為主，NE、NW和NWW向為次的斷裂—褶皺構(gòu)造格架。其派生構(gòu)造決定了金礦區(qū)地表及淺部的含礦斷裂走向以NW為主，其次為NEE(近EW)向，少量NE和NNW向；地下深處以近EW向為主，其次為NW向。隨著深度增大，含礦斷裂的數(shù)量和產(chǎn)狀變化幅度，明顯減少，礦石類型由石英脈型向蝕變巖型轉(zhuǎn)變。