湖南大坳礦區(qū)構(gòu)造演化及其對蝕變巖型鎢錫礦的控制作用

唐 艷，熊阜松

(湖南省寧遠(yuǎn)縣自然資源局，湖南 永州 425600)

0 引言

湖南寧遠(yuǎn)縣大坳蝕變巖型鎢錫礦床是近年來南嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一個大型礦床[1-3]。由于蝕變巖型礦床具有品位中等、規(guī)模較大、易采選等特點(diǎn)，成為近年來南嶺地區(qū)鎢錫找礦的主攻類型之一，其地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征和成因機(jī)理等為許多學(xué)者所重視。然而，以往的研究工作著重于成礦巖體演化及其對成礦的控制作用，構(gòu)造對成礦的控制作用及塊狀和脈狀兩種礦化類型的相互關(guān)系并未引起重視。大坳礦區(qū)勘查和開發(fā)成果表明，區(qū)內(nèi)構(gòu)造控礦作用明顯。因此，本文通過對區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化及特征的研究，并進(jìn)一步探討構(gòu)造對蝕變巖型鎢錫礦床的控制作用，將具有重要的理論和實踐意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大坳礦區(qū)大地構(gòu)造位于NE向欽杭成礦帶與EW向南嶺成礦構(gòu)造帶交匯部位，區(qū)域斷裂構(gòu)造主要有NE向炎陵—藍(lán)山殼斷裂、NW向新寧—道縣基底斷裂及EW向銅山嶺—九嶷山基底斷隆帶，巖漿巖為九嶷山復(fù)式花崗雜巖帶中金雞嶺巖體(圖1)。

自震旦紀(jì)以來，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了加里東、印支、燕山等多期復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動，并伴有強(qiáng)烈的巖漿活動。加里東期，研究區(qū)在近SN向不共軸擠壓應(yīng)力作用下，形成了以NE向斷褶帶為主的基底構(gòu)造。印支期，研究區(qū)在EW向擠壓應(yīng)力場作用下，形成了近SN向斷裂與復(fù)式褶皺相間的蓋層構(gòu)造；燕山早期在NWW—SEE向擠壓應(yīng)力作用下，深部地殼重熔的巖漿沿張應(yīng)力跡線侵位，形成NWW—SEE向展布的金雞嶺巖體，構(gòu)造形跡以NNE向為主，并活化改造早期構(gòu)造，形成NNE—近SN向斷裂構(gòu)造，控制了區(qū)內(nèi)鎢錫多金屬礦的展布。

1.1 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造型式多樣，主要有斷裂、面理構(gòu)造、弧形裂隙系統(tǒng)[6]等。斷裂構(gòu)造以F1～F4四條NNE—近SN向斷裂為主體，自西向東近平行等距分布，縱貫礦區(qū)，屬早期形成，具多期活動特征，為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，并配套發(fā)育NE向和NW向等規(guī)模較小的次級斷裂。

圖1 大坳鎢錫礦區(qū)大地構(gòu)造位置(a)及地質(zhì)簡圖(b)Fig.1 Tectonic position (a)and geological sketch map(b) of Da'ao W-Sn mining area1—涼亭坳單元 2—涼亭坳單元 2—云英巖體及編號 3—花崗巖脈動接觸界線 4—硅化破碎帶編號及產(chǎn)狀 5—性質(zhì)不明斷層及編號 6—?dú)鄬?7—基底斷裂 8—斷隆帶 9—鉆孔及編號 10—勘探線及編號

礦區(qū)面理構(gòu)造分布于NNE至近SN向斷裂與較晚期涼亭坳單元與早期黃河單元的接觸帶疊加部位，主要表現(xiàn)為長石斑晶呈定向分布，石英具顯著壓扁特征的塑性變形。石英波狀消光明顯，長石斑晶發(fā)育與面理平行的剪裂隙，其中充填糖粒狀鈉長石細(xì)晶巖脈，云母常見扭曲膝折和光性異常，顯示固態(tài)流變成因特點(diǎn)[7]。

弧形裂隙系統(tǒng)分布于礦區(qū)中部，主要受到F2與F3斷裂控制和限制，呈隱伏—半隱伏產(chǎn)出，沿裂隙充填云英巖、偉晶巖、石英脈多種巖礦脈，構(gòu)成礦區(qū)含礦蝕變體。蝕變型礦體中殘留菱塊狀花崗巖夾石，表明受共軛斷裂控制。在充填石英脈的弧形裂隙兩壁對稱發(fā)育S形鐵鋰云母細(xì)晶，顯示具明顯的剪切作用。經(jīng)大量鉆探及硐探揭露顯示，弧形裂隙系統(tǒng)呈走向近SN的似穹狀展布。

1.2 巖漿巖

礦區(qū)出露的花崗巖，由早至晚為金雞嶺超單元黃河單元(J2H)與涼亭坳(J2L)單元，巖性為粗中?！⒓?xì)粒斑狀黑(二)云母二長花崗巖，為主要賦礦圍巖(圖1)。鉆探揭露深部見晚期羊角沖單元(J2Y)細(xì)粒二云母二長花崗巖，呈隱伏巖株狀產(chǎn)出，為區(qū)內(nèi)主要成礦單元[4-5]。

2 礦床地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)蝕變巖型和石英脈型兩種礦化類型，以前者為主，目前已控制的蝕變巖型鎢錫礦體共11個，除V1號礦體出露地表外，其余礦體均隱伏于深部。在平面上主要分布于F2與F3斷裂之間的斷塊中，走向呈近SN向展布(圖1)。在剖面上，礦體發(fā)育于F3與F2為東、西邊界的蝕變體內(nèi)(圖2)，在垂向上延深達(dá)600 m以上。礦體形態(tài)、產(chǎn)狀與蝕變體具一致性。礦體礦石類型主要為含浸染狀鎢錫礦化蝕變巖型，少量石英脈型，其中石英脈型礦體一般分布于礦化蝕變花崗巖體的頂部，常被NE向斷裂切錯，破壞了其完整性。礦體規(guī)模較大者，單條礦體沿走向延長一般600～760 m，最長可達(dá)940 m，傾向沿深120～370 m，最長444 m，平均厚2.09～21.01 m；規(guī)模較小者走向長僅數(shù)十米，傾向延深數(shù)米，厚1～2 m。

圖2 大坳礦區(qū)104線剖面圖Fig.2 Sectional map of prospecting line No.104 in Da'ao mining area1—羊角沖單元 2—涼亭坳單元 3—黃河單元 4—斷層 5—鎢錫礦體 6—云英巖化 7—鈉化/鉀化 8—鉆孔位置 9—礦體編號

礦體成帶、等間距分布，剖面上自上而下可分為3個礦帶，礦帶間距為50～60 m，上帶(V1號礦體)呈巨厚板狀—凸透鏡體狀，礦化以鎢為主；中帶(V2～V4號礦體)為厚板狀，鎢錫共生；下帶(Ⅴ5～V11號礦體)為薄—厚板狀，以錫為主。由此呈現(xiàn)出上富鎢、下富錫的分帶現(xiàn)象。

圍巖蝕變類型主要有云英巖化、鉀長石化、鈉長石化、黃玉化、硅化、絹云母化、綠泥石化。云英巖化與鎢錫礦化關(guān)系最為密切。

3 節(jié)理統(tǒng)計及構(gòu)造演化

區(qū)內(nèi)節(jié)理十分發(fā)育，其中多充填細(xì)粒花崗巖脈、偉晶巖脈、石英脈、云英巖脈及鎢錫礦脈等巖、礦脈。據(jù)礦區(qū)及外圍露頭、槽、坑道工程等56處1000余條節(jié)理的統(tǒng)計，在節(jié)理觀察點(diǎn)上，利用節(jié)理切割、限制等關(guān)系，對共軛節(jié)理組進(jìn)行現(xiàn)場分期配套，經(jīng)統(tǒng)計分析，在區(qū)內(nèi)確定了早晚期各兩套共軛節(jié)理組(Ⅰ與Ⅱ、Ⅲ，Ⅳ與Ⅴ、Ⅵ組)(表1)，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組較發(fā)育，且切錯Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ組。因此，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組共軛節(jié)理組的形成應(yīng)晚于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ組，分別代表了多次不同的構(gòu)造應(yīng)力場。

根據(jù)區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造特征，得出由早至晚主要有三期構(gòu)造應(yīng)力場：第Ⅰ期發(fā)生在燕山早期金雞嶺巖體侵位早期(成礦前)，第Ⅱ期發(fā)生在金雞嶺巖體侵位晚期(成礦期)，第Ⅲ期發(fā)生在燕山晚期(成礦后)。各期構(gòu)造應(yīng)力場主要特征如下。

表1 大坳鎢錫礦區(qū)節(jié)理統(tǒng)計Table 1 Statistical table of joints in Da'ao W-Sn mining area

3.1 成礦前構(gòu)造應(yīng)力場

該期構(gòu)造活動與金雞嶺巖體侵位基本同期，主壓應(yīng)力(δ1)方位與金雞嶺巖體長軸基本一致，在該應(yīng)力作用下，形成了一組NE向的面理構(gòu)造，走向40°～60°。垂直該組面理構(gòu)造走向即為主壓應(yīng)力(σ1)方位，方位為NNW—SSE向，代表了成礦前構(gòu)造應(yīng)力場方向。

NE向組斷裂帶主要分布于涼亭坳、黃河兩單元接觸帶處，早期具明顯的韌性變形特征，長石斑晶發(fā)生定向，石英具壓扁現(xiàn)象。由此可見，該組斷裂的形成與巖漿侵位的動力及區(qū)域應(yīng)力場的演化密切相關(guān)。其形成過程：燕山早期由于SSE—NNW擠壓場的作用，巖漿沿其張應(yīng)力跡線發(fā)生脈動侵位，隨著巖漿的逐漸冷凝結(jié)晶而具賓漢體性質(zhì)時[8]，由于NNW—SSE擠壓應(yīng)力的作用，形成NE向具韌性特征的面理構(gòu)造，并控制了后來的破裂方向[9](圖3a)。

圖3 大坳礦區(qū)構(gòu)造形成機(jī)制圖Fig.3 Structural formation mechanism chart of Da'ao mining area1—斷裂及運(yùn)動方向 2—面理構(gòu)造 3—弧形裂隙系統(tǒng) 4—共軛剪斷裂 5—云英巖體 6—主壓應(yīng)力 7—主張應(yīng)力

3.2 成礦期構(gòu)造應(yīng)力場

該期構(gòu)造活動發(fā)生于金雞嶺巖體侵位晚期、早期巖體冷凝固結(jié)之后。據(jù)節(jié)理測量統(tǒng)計分析認(rèn)為構(gòu)造應(yīng)力場可分為性質(zhì)各異的兩次。

第1次(即Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ節(jié)理組)：區(qū)內(nèi)各處主應(yīng)力方向基本一致，最大主應(yīng)力(主壓應(yīng)力)σ1總體方位為280°～100°，最小主應(yīng)力(主張應(yīng)力)σ3總體方位為10°～190°。在該應(yīng)力作用下，形成少數(shù)成組發(fā)育的NEE—近EW向、NWW向及近EW向斷裂構(gòu)造，其優(yōu)勢方向節(jié)理為NEE—近EW向、NWW向及近EW向陡傾節(jié)理。由于Ⅴ、Ⅵ節(jié)理組傾向相反，說明主應(yīng)力軸在不同時期發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，在該壓應(yīng)力作用下，產(chǎn)生了剖面上的產(chǎn)狀平緩的弧形裂隙，其優(yōu)勢方向與陡傾節(jié)理基本一致，以NEE、NWW向為主。由于NEE—SWW向擠壓應(yīng)力的作用，在花崗巖體中產(chǎn)生了一組共軛剪節(jié)理，因花崗巖體為各向均質(zhì)體，共軛剪節(jié)理相互遷就利用，形成一組近平行產(chǎn)出呈背形的弧形裂隙，并呈等間距分布，構(gòu)成了弧形裂隙系統(tǒng)(圖3)。該組弧形裂隙背形頂部形態(tài)寬闊、平緩，傾角一般為5°～15°，往兩側(cè)則變陡。走向呈近SN向展布。在后期構(gòu)造活動中，得到進(jìn)一步切割改造。

該期構(gòu)造應(yīng)力場對本區(qū)影響程度較大，其構(gòu)造應(yīng)力場形成的構(gòu)造形跡均見礦化，充填云英巖脈。

第2次：構(gòu)造應(yīng)力場由第1次的NEE—SWW向壓扭轉(zhuǎn)化為近SN向擠壓。最大主應(yīng)力(主壓應(yīng)力)σ1總體方位為190°～10°，最小主應(yīng)力(主張應(yīng)力)σ3總體方位為240°～60°。該期構(gòu)造應(yīng)力場對本區(qū)影響較大，遷就利用或切錯早期NE向面理構(gòu)造和第1次構(gòu)造應(yīng)力場形成的NEE、NWW向斷裂，形成了本區(qū)最醒目的NE向斷裂構(gòu)造，同時，稀疏發(fā)育NW向、近SN向斷裂構(gòu)造。

NE向剪應(yīng)力進(jìn)一步改造和利用了第一期NE向構(gòu)造面，形成了較發(fā)育的NE向的剪斷裂，相應(yīng)地形成了與NE向剪斷裂共軛的NW向斷裂，NE向剪斷裂帶為區(qū)內(nèi)脈狀鎢錫礦脈的形成提供了重要的淀積場所(圖3)。該期構(gòu)造應(yīng)力場形成的斷裂、節(jié)理均見礦化，除形成NE向含礦云英巖—石英脈外，其次見NW向、近SN向脈狀礦化體。

3.3 成礦后構(gòu)造應(yīng)力場

該期構(gòu)造發(fā)生于燕山晚期，構(gòu)造應(yīng)力場基本繼承了成礦期第2次應(yīng)力作用方式和方向，即構(gòu)造應(yīng)力場為近SN向的擠壓，在該期構(gòu)造應(yīng)力場作用下，早期構(gòu)造重新活動或受到改造，并生成了新的構(gòu)造形跡。NNE—近SN向斷裂破碎帶早期產(chǎn)物2次破碎，NE、NW向剪斷裂重新活動，并產(chǎn)生了一組新的NE向剪斷裂，左行切錯了巖體型礦體及NNE—近SN向斷裂。

在成礦后期，近SN向擠壓應(yīng)力繼續(xù)作用，形成了一組新的NE向剪斷裂，左行切錯了云英巖體，破壞了其完整性；同時，切割了早期區(qū)域性NNE—近SN向斷裂(圖3)。

4 構(gòu)造演化對成礦作用的控制

區(qū)內(nèi)構(gòu)造體系的性質(zhì)與強(qiáng)度至少經(jīng)歷了三期不同階段的演化，形成了一系列的不同性質(zhì)、方向和規(guī)模的構(gòu)造形跡。斷裂構(gòu)造活動和成礦作用顯示了周期性脈動和長期發(fā)育的特點(diǎn)：

1)第一階段：為區(qū)域性斷裂形成和巖漿脈動侵位階段。在區(qū)域性SSE—NNW向擠壓應(yīng)力作用下，引起NNW向金雞嶺巖體的侵位和早期NNE—近SN向斷裂重新活化，沿走向切割了金雞嶺巖體和加里東—印支構(gòu)造層，為區(qū)內(nèi)W、Sn成礦提供了初始的成礦物源、熱源和含礦熱液的運(yùn)移通道。該階段未見礦化。

2)第二階段：為容礦構(gòu)造脈動式活動和多階段礦化階段。在金雞嶺巖體侵入后期，當(dāng)巖漿逐漸冷凝成半塑性體時，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，位于NNE—近SN向斷裂間的花崗巖斷塊內(nèi)形成了一組呈近SN走向的弧形裂隙，并使裂隙間的上、下巖塊發(fā)生相對滑動，在弧形裂隙頂部形成鞍狀虛脫空間(圖4)，在弧形裂隙之間的巖塊產(chǎn)生一組羽狀剪裂隙和共軛X節(jié)理，使巖塊進(jìn)一步發(fā)生破碎，為含礦熱液的充填交代提供了有利場所。當(dāng)富含Sn、W、Li、Rb、F等高溫成礦氣熱液沿斷裂向上運(yùn)移至弧形裂隙系統(tǒng)時，與破碎的花崗巖發(fā)生強(qiáng)烈的交代作用，在破碎花崗巖中形成云英巖化礦化體，構(gòu)成鎢錫礦體，在弧形裂隙頂部的虛脫空間形成厚大的透鏡狀云英巖型鎢錫礦體，破碎弱的花崗巖大巖塊形成呈菱塊狀的夾石。

隨著應(yīng)力場的轉(zhuǎn)變，由NEE—SWW向轉(zhuǎn)化為近SN向，形成了一組具左行扭動性質(zhì)的NE向剪斷裂，并切割巖體型礦體。晚期富含成礦元素W、Sn及揮發(fā)分和SiO2的熔漿—溶液充填于NE向剪斷裂帶中，形成云英巖型礦化體及石英脈型鎢錫礦脈。

3)第三階段：為破礦階段。該期未見礦化，僅見沿早期構(gòu)造疊加低溫硅化蝕變。新生構(gòu)造不發(fā)育，主要見小規(guī)模的NE向斷裂。

圖4 弧形裂隙系統(tǒng)控礦機(jī)制示意圖Fig.4 Schematic diagram of ore controlling mechanism of arc fracture system1—羊角沖單元細(xì)粒二云母二長花崗巖 2—弧形裂隙系統(tǒng) 3—共軛X節(jié)理 4—蝕變巖型礦體 5—蝕變巖型礦化體 6—斷層編號 7—含礦氣熱液運(yùn)移方向 8—應(yīng)力橢球體

5 結(jié)論與討論

1)構(gòu)造作用對蝕變巖型錫礦的形成有著重要的作用，一方面在構(gòu)造作用下，巖漿上侵，為成礦提供了W、Sn成礦元素及礦化劑和熱源；另一方面構(gòu)造控制含礦蝕變體產(chǎn)狀，其內(nèi)部由含礦石英脈、云英巖型礦體、含浸染狀鎢錫礦化的蝕變變花崗巖組成，并在剖面上和平面上呈有規(guī)律的變化，礦體在剖面上呈等間距性，而構(gòu)造是控制礦體等間距分布的重要因素。

2)區(qū)內(nèi)蝕變巖型礦化體受具多期活動特點(diǎn)的斷裂帶控制，是區(qū)內(nèi)多期次構(gòu)造應(yīng)力場作用的結(jié)果。

3)蝕變巖型鎢錫礦不僅與燕山期花崗質(zhì)巖漿活動有關(guān)，更重要的是受構(gòu)造的控制。因此，在找礦方面必須將巖漿侵位特點(diǎn)與構(gòu)造演化相結(jié)合，構(gòu)造與晚期成礦巖體疊加部位為蝕變巖型礦體較發(fā)育的部位。