甘肅陽山金礦帶構造及成礦淺析

孟獻真 王紹祥

摘要：陽山金礦帶位于揚子板塊、華北板塊和松潘-甘孜地塊交接的文縣弧形構造帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)各種構造變形復雜強烈，礦區(qū)內(nèi)構造大部分表現(xiàn)出由北向南的韌-脆性剪切特征，構造期次可分為四大期；剪切變形對于金的活化富集起重要促進作用。

關鍵詞：陽山金礦帶；構造變形；韌-脆性剪切變形；金活化

1.引言

甘肅陽山金礦床位于川陜甘交界的金三角地區(qū)，武警黃金部隊于1997年發(fā)現(xiàn)，是產(chǎn)于泥盆系淺變質(zhì)巖中的超大型微細浸染型金礦床，目前礦床共發(fā)現(xiàn)141條金礦脈，自西向東劃分為泥山、葛條灣、安壩、高樓山、陽山、張家山等6個礦段，累計探獲黃金資源量308t。本文主要對礦區(qū)構造期次、構造變形特征、構造變形環(huán)境及構造對成礦的影響等方面進行了分析，在此基礎上，結合前人研究結果，對礦區(qū)的地質(zhì)構造與成礦的關系進行了探析。

2.礦區(qū)地質(zhì)

研究區(qū)大地構造位置上處于秦嶺東西向構造體系西段的南亞帶，松潘甘孜地槽褶皺系東側(cè)與龍門山北東向構造體系相交接的文縣弧形構造的弧頂及東翼，構造形跡以近東西向、北東東—南西西為主。礦體賦存于泥盆系三河口群淺變質(zhì)碎屑巖建造中，主要容礦巖石為泥盆系灰?guī)r、千枚巖。文縣弧形構造是陽山金礦的主要成礦構造體系，弧頂受強烈的南北向擠壓，由一系列規(guī)模較大的斷裂和褶皺等構造組成，是一個以逆沖推覆構造為主的復雜構造體系（圖1）。

3.構造期次劃分

不同期次的構造運動會導致巖石礦物有不同的構造變形特征，后期變形往往會疊加于前期的變形之上，形成構造變形疊加。根據(jù)變形疊加的情況，我們可以對構造運動期次進行劃分。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)采集的標本薄片中觀察到的構造變形疊加現(xiàn)象，我們可以觀察到三次構造變形疊加情況，據(jù)此可以劃分出至少3期構造疊加關系，故可知研究區(qū)至少存在三期構造運動。

每一期的構造運動都會產(chǎn)生具有一定特征的節(jié)理，節(jié)理充填礦物質(zhì)即形成巖脈。根據(jù)巖脈的穿插錯斷關系，我們可以對構造運動期次進行簡單地劃分。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)采集的標本薄片中所展現(xiàn)的巖脈穿插錯斷關系，根據(jù)巖脈的方向粗細等可判斷出四種不同的巖脈，據(jù)此我們可以判斷出研究區(qū)至少存在四期構造運動。

研究區(qū)內(nèi)構造相當復雜，根據(jù)野外露頭情況、顯微鏡下觀察以及鉆孔坑道編錄，最終認為本區(qū)構造期次主要分四大期，即構造置換期、韌性變形期、韌—脆性變形期、脆性變形期等四期；而四大期又可以細分為六小期：第一期為因強烈的構造置換作用而形成的透入性面理（置換面S2）；第二期為由北向南的逆沖推覆；第三期則是對第二期構造進行改造和再利用，宏觀上表現(xiàn)為由南向北的伸展；第四期為以左行走滑剪切變形為特征深層次的走滑構造；第五期則是對置換面S2的改造；第六期為表層次的脆性斷裂。

4.構造特征

研究區(qū)的主應力作用總體上表現(xiàn)為以南北向擠壓作用為主，并且出現(xiàn)近乎周期性的應力反彈（晉寧期擠壓→震旦紀拉伸反彈→印支期擠壓→燕山期拉伸反彈→燕山晚期-喜山期擠壓）。因此，區(qū)域褶皺構造和各種形跡的線性構造十分發(fā)育，多期次疊加活動明顯，繼承性活動突出，根據(jù)構造野外產(chǎn)出的空間特征及形態(tài)特征，判斷研究區(qū)構造主要表現(xiàn)為自北而南的韌-脆性剪切特征。

研究區(qū)內(nèi)總體為向SE傾的單斜巖層，受松柏～梨坪斷裂、安昌河～觀音壩斷裂的影響，局部地段倒轉(zhuǎn)向北西傾，傾角一般較大約40°～80°，在斷裂帶內(nèi)斷層的兩側(cè)，拖拉、牽引褶曲十分發(fā)育。

研究區(qū)內(nèi)斷層較為發(fā)育，主要為安昌河～觀音壩斷層，其貫穿整個礦區(qū)，其延長大于30km，寬約0.5km～3km，東段走向為北東東向，西段走向近東西向，傾向總體向北傾，局部向南傾，傾角為55°～70°，斷層內(nèi)巖石破碎蝕變強烈，該斷裂由一系列次級變形及強變形帶構成且有分支復合現(xiàn)象。上窯～王家山一線，全長約8.4km，即為安昌河～觀音壩斷層的分支構造，走向近東西向，傾向南，為逆斷層；主控礦構造的次級構造較為發(fā)育。

由于受南北向擠壓的作用，研究區(qū)內(nèi)地層多發(fā)生褶皺，其中較大規(guī)模的褶曲有葛條灣-草坪梁復背斜，其向西延伸至泥山西部，被馬連河斷裂錯斷；向東至草坪梁一帶，全長約10km，在安壩地區(qū)兩翼出露較全。此外，研究區(qū)內(nèi)在三河口組地層中發(fā)育有一系列的層內(nèi)小褶皺和褶曲以及許多小的倒轉(zhuǎn)背斜、平臥褶曲。

研究區(qū)內(nèi)千枚巖—構造片巖中發(fā)育較多的線理構造，最常見的為皺紋線理等B型線理，多發(fā)育于粉砂質(zhì)板狀千枚巖中，由原S1面理上的微細褶皺樞紐平行排列形成，主要為順層掩臥褶皺樞紐，優(yōu)選產(chǎn)狀280°～290°∠5°～ 15°，構造片巖中較發(fā)育石英旋轉(zhuǎn)碎斑及S/C組構，而砂質(zhì)千枚巖中構造透鏡體較發(fā)育。根據(jù)各種構造的野外特征，可以辨別出本區(qū)由北向南的剪切作用。

5.構造變形環(huán)境探討

通過對陽山金礦帶內(nèi)構造變形的分析，確定了陽山金礦帶內(nèi)的構造變形主體特征表現(xiàn)為由北向南的韌-脆性剪切。下面將從主應力方位、古構造應力及變形溫度四個方面對該剪切變形所形成的環(huán)境條件進行初步探討。

5.1主應力方位

在一定區(qū)域范圍內(nèi)，由于受構造作用影響，會使巖層發(fā)生傾斜彎曲變形形成褶皺。而一些形態(tài)簡單的斜歪褶皺軸面的傾向，在一定程度上可以反映指示區(qū)域主應力的方向。本次根據(jù)在葛條灣、草坪梁、安壩等地系統(tǒng)測量的54組小褶皺軸面產(chǎn)狀，經(jīng)過室內(nèi)極射赤平投影，可以發(fā)現(xiàn)褶皺軸面總體表現(xiàn)為北傾，指示區(qū)域主應力的方向為近南北向。陽山地區(qū)巖層優(yōu)勢傾向根據(jù)228組產(chǎn)狀統(tǒng)計得出為 NNE向，表明該地區(qū)主應力方向為NNE向。

5.2古構造應力大小估算

本文選擇動態(tài)重結晶新晶粒法進行古應力值的測量。動態(tài)重結晶晶粒在鏡下的特點是，一般粒度不均勻，由于晶粒在生長過程中不斷被壓扁、拉長，故多呈不規(guī)則長圓形，晶粒邊界不平直，呈鋸齒狀或縫合線狀，晶粒內(nèi)部光性不均勻，可以有波狀消光，并存在亞晶粒。為確保選擇無誤，本次特別選取發(fā)生明顯邊界遷移的石英動態(tài)重結晶顆粒。為確保統(tǒng)計結果具有一定的代表性，本次共統(tǒng)計了多個巖石薄片中顆粒粒徑。

首先，采集石英動態(tài)重結晶顆粒的顯微照片；然后利用AutoCad軟件，用直線段標定石英動態(tài)重結晶晶粒直徑；最后，通過對比照片比例尺，測出動態(tài)重結晶晶粒的直徑。

在金屬及礦物的試驗變形中，差異應力與重結晶顆粒大小的指數(shù)成反比，表達式為：

其中，D為重結晶顆粒大小，單位mm，本文采用Twiss（1977）的參數(shù)，對石英礦物來說，A的值為6.1，m的值為0.68。分別采用最小二乘法（圖2，其中直線為使用Matlab軟件根據(jù)最小二乘法線性回歸結果）、和峰值頻數(shù)法對所測量的石英動態(tài)重結晶顆粒粒徑數(shù)據(jù)做進一步分析處理，并根據(jù)分析處理的結果，使用以上公式計算出古應力值。根據(jù)其計算結果可反映為后期剪切作用的差異應力，屬于表—淺構造層次。具體分析數(shù)據(jù)結果及古應力值見表1。

5.3變形溫度分析

巖石變形環(huán)境與變形變質(zhì)相帶的發(fā)生、演化的物理化學條件、環(huán)境、組分的遷移、運動方式及動力學等都有密切的關聯(lián)。宏觀構造現(xiàn)象的發(fā)生必然會引起變形巖石中一些礦物變形變質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生。而通過變質(zhì)相帶和礦物的變形特征等研究，可以來確定變質(zhì)作用和構造變形的物理環(huán)境。

5.3.1變質(zhì)相研究分析變質(zhì)溫壓條件

對所采集標本的礦物組成進行分析，將其劃分入不同的變質(zhì)相中，陽山金礦區(qū)經(jīng)受低溫動力變質(zhì)作用，在動力變質(zhì)作用過程中表現(xiàn)為巖石礦物的重結晶，新的變質(zhì)礦物生成，巖石的結構構造的改造等等。但是，由于變質(zhì)程度比較淺，一些巖石中的原生結構、構造及層理面特征仍保存良好。巖石多為塊狀，板狀及千枚狀構造，出現(xiàn)了變余砂狀結構、鱗片變晶結構等。

從陽山金礦帶主要巖石類型的礦物組合來看，其主要變質(zhì)礦物為綠泥石和絹云母，應屬于低綠片巖相。例如：千枚巖礦物組合為Ser+Chl+Q，變質(zhì)石英砂巖礦物組合為Ser+ Chl+Pl+Q，鈣質(zhì)板巖礦物組合為Ser+Cal+Q。而在低綠片巖相區(qū)間的變形變質(zhì)，溫度在300℃～400℃之間，壓力在0.2GPa～0.3GPa之間。

5.3.2礦物變形研究分析變形溫度條件

礦物具有重要的“特殊礦物學記憶”，他的結構和性能會對礦物周圍環(huán)境某種變化會做出反應，根據(jù)礦物的變形變質(zhì)特征也能推斷出其外界環(huán)境的變化。

陽山金礦帶內(nèi)常見的變形礦物為石英和方解石。石英的塑性變形出現(xiàn)在280℃～300℃，開始表現(xiàn)為SR型動態(tài)重結晶，當溫度大于400℃時出現(xiàn)GBM型重結晶，從而呈現(xiàn)GBM與SR型動態(tài)重結晶石英共存現(xiàn)象。方解石在低于400℃時，機械雙晶較??；在700℃～800℃時，只有很少厚且不規(guī)則邊界的雙晶紋；在800℃時，即使最有利定向的晶體也從未發(fā)生過完全雙晶化。

在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)石英和方解石變形特征主要為：石英的動態(tài)重結晶類型為SR型；方解石為邊界明顯且較薄的機械雙晶。對照以上判別標準，分析變形溫度應為280℃～400℃；按照古地溫梯度為33℃/km，地表平均溫度為20℃計算，陽山地區(qū)主要巖石發(fā)生變形時的深度不超過12km。

6.構造對成礦的影響

陽山金礦帶所在區(qū)域的地質(zhì)演化過程直接受到龍門山-摩天嶺推覆構造帶的深刻影響。由過渡性基底為主組成的龍門山-摩天嶺構造帶的隆升成了金礦帶初始海盆含金沉積建造的物源補給的充要條件，且決定了文縣弧形構造定位和演化的過程。通過對陽山金礦帶內(nèi)的各種宏觀構造及顯微構造的變形分析，確定了陽山金礦帶內(nèi)的構造變形主體特征表現(xiàn)為由北向南的韌-脆性剪切。

剪切變形對于金的活化富集起重要促進作用，逆沖式的剪切變形形成一系列總體北傾的韌-脆性斷裂（如安昌河-觀音壩斷裂），成礦熱液也在剪切作用下，被帶入這些斷裂帶中。在斷裂帶內(nèi)，由于溫度、壓力等條件的變化，加上大氣降水及碳質(zhì)的還原吸附等地球化學障的影響，成礦流體發(fā)生卸載，產(chǎn)生沉淀聚集，進而形成了陽山超大型金礦床。總之，復雜的文縣弧形構造、特殊的地質(zhì)環(huán)境和多期次的構造活動，為陽山金礦帶成礦提供了動力來源、含礦熱液活動通道和賦礦空間，成礦物質(zhì)豐富、成礦物質(zhì)來源充足、含金濁流巖系建造的特征，特別是成礦的十分有利的構造應力場條件印證了本金礦帶具有十分優(yōu)越的成礦地質(zhì)地球化學條件和巨大的成礦潛力。

參考文獻：

[1]李晶，陳衍景，李強之，等.甘肅陽山金礦流體包裹體地球化學和礦床成因類型[J].巖石學報， 2007， 023（09）：2144-2154.

[2]王梁，王根厚，等.甘肅陽山金礦帶構造特征研究[J].黃金， 2012， 33（02）：7-14.

[3]馬力成.新疆冰達坂韌性剪切帶構造變形分析[D].西安：長安大學， 2005.

[4]李林.金礦床地質(zhì)特征及礦床成因分析[J].西部資源， 2018（01）： 45+48.

[5]潘祎.新疆科克塔斯金礦韌性剪切帶構造特征基本分析[J].新疆有色金屬， 2019， 42（05）：4-5.

[6]田合利，劉旭，李源洪.黔西南金礦地質(zhì)構造特征及深部找礦方向分析[J].西部資源， 2018（03）：31-32.

[7]唐戰(zhàn)元，譚建剛.膠東地區(qū)金礦地質(zhì)構造特征及找礦方向[J].世界有色金屬， 2019（06）：83-84.

[8]詹承淮.塔吉克斯坦某金礦地質(zhì)構造特征及成礦規(guī)律淺析[J].西部資源， 2018（01）：39-40.

[9]董文國.石英脈金礦構造特征及控礦分析[J].中國金屬通報， 2018（06）：82-83.