地质力学学报  2019, Vol. 25 Issue (1): 90-104
引用本文
成晨, 韩润生, 王雷, 肖宪国, 何志威, 李波, 周暄翎. 黔西北福来厂铅锌矿床构造成生发展及其控矿作用[J]. 地质力学学报, 2019, 25(1): 90-104.
CHENG Chen, HAN Runsheng, WANG Lei, XIAO Xianguo, HE Zhiwei, LI Bo, ZHOU Xuanling. THE GENERATION, DEVELOPMENT AND ORE-CONTROLLING OF STRUCTURES OF THE FULAICHANG LEAD-ZINC DEPOSIT, NORTHEASTERN GUIZHOU[J]. Journal of Geomechanics, 2019, 25(1): 90-104.
黔西北福来厂铅锌矿床构造成生发展及其控矿作用
成晨1,2 , 韩润生1,2 , 王雷1,2 , 肖宪国3 , 何志威3 , 李波1,2 , 周暄翎1,2     
1. 昆明理工大学国土资源工程学院, 云南 昆明 650093;
2. 有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所, 云南 昆明 650093;
3. 贵阳矿业开发投资股份有限公司, 贵州 贵阳 550002
摘要:福来厂铅锌矿床位于黔西北垭都—蟒硐铅锌成矿带西南部,夹持于天桥与猫猫厂两个铅锌矿床之间,矿床(体)分布严格受构造控制。运用矿田地质力学理论和方法,对福来厂铅锌矿区进行大比例尺构造剖面精测和典型的控矿构造力学性质鉴定以及不同方向断裂、褶皱构造筛分,研究认为自印支晚期—喜马拉雅期以来该区主要经历了三期构造活动,其主压应力方向分别经历了北西向→北东向→近东西向的转变过程,认为矿床的导矿、配矿、容矿构造分别为矿区棋盘格式构造、北东向断裂(倾向北西)与北西西向断裂及其下盘背斜翼部的层间断裂带,此外,矿区存在北西向(倾向北东)破矿构造,明显切割、错移矿体,控制着矿体的空间定位。综合上述,文章在总结了构造控矿规律的基础上,建立了该矿床成矿构造体系,为找矿勘查和矿床成因研究奠定了基础。
关键词构造控矿规律    成矿构造体系    福来厂铅锌矿床    黔西北矿集区    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2019.25.01.009     文章编号:1006-6616(2019)01-0090-15
THE GENERATION, DEVELOPMENT AND ORE-CONTROLLING OF STRUCTURES OF THE FULAICHANG LEAD-ZINC DEPOSIT, NORTHEASTERN GUIZHOU
CHENG Chen1,2 , HAN Runsheng1,2 , WANG Lei1,2 , XIAO Xianguo3 , HE Zhiwei3 , LI Bo1,2 , ZHOU Xuanling1,2     
1. Faculty of Land Resources Engineering, University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China;
2. Southwest Institute of Geological Survey, Geological Survey Center for Non-ferrous Metals Resources, Kunming 650093, Yunnan, China;
3. Guiyang Mining Investment & Development Corporation. Ltd, Guiyang 550002, Guizhou, China
Abstract: The Fulaichang lead-zinc deposit (FL-ZD) is located in the southwestern part of the Yadu-Mangdong Pb-Zn Metallogenic belt in northwestern Guizhou, China, Which is suited between the Tianqiao lead-zinc deposit and the Maomao lead-zinc deposit, and the distributions of the deposit and its ore bodies are strictly controlled by the structure. Based on the theory and method of geological mechanics of ore-field, the large scale fine survey of structural section and the typical identification of ore-controlling structural mechanical properties, as well as the screening of faults and fold structures in different directions in the lead and zinc mining area of Fulaichang mining area were made. It is believed that since the late Indosinian-Himalayan period, there have been three periods of tectonic activities in this region, and the main compressive stress direction has experienced the transition from NW to NE to near EW respectively. Based on analyzing the ore-controlling characteristics of folds and faults in the mining area, it is concluded that the ore-guiding structure, ore-distribution structure and ore-bearing structure of the deposit are the checkerboard-type structure of the tectonic framework, the NE-trending faults (inclined NW) and NWW fault-trending, and the interlayer fault zones in the lower plate of NWW-trending faults, respectively. In addition, there are NW trending (NNE trending) ore-breaking structures in the mining area, which obviously cut and shift the ore bodies and control the spatial positioning of the ore bodies. On the basis of summarizing the structural ore-controlling regularity, the ore-forming tectonic system of the deposit is established, which lays a foundation for ore prospecting and genetic study of the deposit.
Key words: structural ore-controlling regularity    ore-forming tectonic system    the Fulaichang zinc-lead deposit    deposit-concentration area of northeastern Guizhou    
0 引言

黔西北大型铅锌矿集区是川滇黔铅锌成矿域的重要组成部分,目前已发现的铅锌矿床(点)达100余处,除猪拱塘超大型矿床和9个中型矿床外,绝大部分为小型矿床、矿点和矿化点[1]。近年来,相关学者对黔西北铅锌矿的研究取得了丰富的成果,研究发现区内的铅锌成矿与构造关系甚为密切[2];韩润生等[2]所建立的“构造—流体‘贯入’成矿”模型提升了川—滇—黔接壤区铅锌矿床成矿作用研究水平,并应用构造控矿理论和构造地球花儿等勘查技术方法实现了深部隐伏矿预测的新突破。最新研究表明[3],对川—滇—黔接壤区,在印支晚期扬子地块西南缘发生强烈斜向走滑作用,形成一系列冲断褶皱构造(带),构造驱动成矿流体发生大规模运移,沿冲断褶皱构造带卸载、“贯入”成矿。

对川滇黔接壤区的研究表明,北东向构造主要控制区内矿床的分布,而福来厂铅锌矿明显受北西向构造控制。该矿床可能形成于印支晚期[4],这与川—滇—黔接壤区内的其他铅锌矿床形成时代吻合,表明福来厂铅锌矿的形成与川—滇—黔接壤区其他矿床具有成矿时代一致性。但相关研究对该矿床及周边矿床的构造成生发展及其控矿作用分析研究薄弱。故文章在已有研究成果的基础上,以福来厂铅锌矿为主要研究对象,通过断裂、褶皱结构面力学性质的系统鉴定,划分矿区成矿构造体系,研究总结褶皱与断裂构造控矿规律。该研究不仅对于黔西北深部隐伏矿体预测和勘查提供重要依据,也深化了北西向构造控矿作用的研究。

1 区域地质背景

福来厂铅锌矿位于垭都—蟒硐铅锌成矿带,位于贵州省赫章县境内,地处扬子地块西南缘之川—滇—黔接壤区,经历了晋宁期基底和晋宁期后多次台盆旋回以及海西—印支期大面积陆相玄武岩浆喷溢、侵位和燕山期造山运动等多期构造演化和岩浆活动阶段[5]

该区出露地层从志留系至二叠系,其中,志留系中、上统和泥盆系下统缺失,第四系零星分布。以石炭系、二叠系出露全、分布广和沉积厚度大为特征。峨眉山溢流玄武岩和辉绿岩遍及全区。岩性以碳酸盐岩为主,页岩、砂岩次之。志留系下统主要为滨—浅海相砂岩、泥岩及泥质碳酸盐岩,局部为白云岩。泥盆系为滨—浅海相碎屑岩及碳酸盐岩。石炭系底部为含煤碎屑沉积,向上为碳酸盐岩。二叠系以海相碳酸盐岩和峨眉山玄武岩为主,二叠系下统下部为砂岩、页岩;二叠系上统主要为滨—浅海相含煤碎屑岩及碳酸盐岩和陆相含煤砂泥岩。其中泥盆系和石炭系碳酸盐岩是铅锌矿的重要赋矿层位[6]

该区构造发育(图 1),以北西向垭都—蟒硐断裂[7]为主,由一系列高角度断层组成,该断裂始于晚奥陶世末都匀运动,具多期活动特点,形成了整体呈叠瓦状逆冲推覆构造格局[8]。沿断裂两侧沉积作用差异十分明显,对志留纪、泥盆纪、石炭纪地层的沉积,岩相古地理格局有明显的控制作用。该区矿床分布与构造带分布基本一致,构造带南东段控制了草子坪—蟒硐矿田的产出,北西段控制了猫猫厂—天桥矿田的产出,福来厂铅锌矿属于猫猫厂—天桥矿田的组成部分。

图 1 垭都—蟒硐构造带地质略图及铅锌矿区、矿床、矿段分布(据文献[9]修改) Fig. 1 Geological map of Yadu-Mangdong tectonic belt and the distribution of lead-zinc mining area, ore deposit and ore section (modified from reference [9])
2 矿区地质特征

福来厂铅锌矿床位于北西向江子山背斜的北东翼,区内主体为单斜岩层,倾角较小,单斜层内发育大型挠曲。区内构造活动较强烈,矿床受构造控制明显。

矿区内出露的地层由老至新为石炭系下统大塘组(C1d)、石炭系上统黄龙组(C2h)、二叠系下统梁山组(P1l)、栖霞组(P1q)和茅口组(P1m)(图 2)。黄龙组第三段(C2h3)蚀变白云岩是铅锌矿床的主要赋矿层位。矿体主要分布在为北西西—北西向断裂和层间断裂带内,矿石以浸染状为主,为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿,方解石和白云石为脉石矿物。围岩蚀变包括白云石化、方解石化、黄铁矿化。矿区内褶皱与断裂发育,矿区外的江子山背斜和天桥—耗子硐背斜控制矿床,宽缓型次级背斜控制矿体群。断裂构造主要为北西向和北东向两组,见少量北西西向断裂。此外,该区节理、裂隙发育,其走向呈北东、北西向,为含矿热液的运移和充填提供了有利空间。

图 2 福来厂铅锌矿地质简图 Fig. 2 Geological map of the FL-ZD
3 构造形迹组合和构造力学性质鉴定 3.1 构造几何学、运动学特征

该矿床断裂构造发育(图 2),其几何学、运动学及其构造岩特征如下(表 1)。①北西向断裂在矿区内最发育,由一系列走向为北西20°~70°的断裂组成,倾向为北东或南西,分为切层和顺层两组:北西向切层断裂为矿区主要的控制矿化蚀变的主干构造;北西向层间断裂为主要的容矿构造。断裂面多呈缓波状,发育透镜体及擦痕和阶步,裂带内发育碎裂岩、碎粉岩、构造角砾岩,常见白云石、方解石等脉石矿物,少见黄铁矿,具张扭、扭性、扭压性特征,显示多期活动特征,是矿区内重要的控矿构造。②北东向断裂在矿区内较为发育,与北西向切层断裂组成棋盘格式由一系列走向北东20°~80°,倾向北西或南东,倾角陡(60°~88°)的断裂组成,裂带内见碎裂岩、碎粉岩,常见白云石、方解石脉,片理化、透镜体化现象明显,部分裂面及角砾岩发育擦痕和阶步,主要显示其明显具两期活动特征,早期具扭(压)性,晚期呈现压扭性特征。但北东向断裂矿化蚀变特征弱于北西向断裂。下面对野外实测点的构造特征进行具体分析。文中每一地质点的断层标号相互独立,与相应的图件对应。

表 1 福来厂铅锌矿断裂构造及其矿化蚀变特征简表 Table 1 The chararcteristics of faults, mineralization and alteration in the FL~ZD
3.1.1 FL437点构造的几何学、运动学特征

FL437(图 3)点处:为马平组灰色中厚层—块状细晶灰岩中发育多条断裂和节理带。F1(N10°W/NE 82°)为碎裂岩带,带宽约为1~1.1 m,裂面不很清晰,根据裂隙发育程度确定,节理带内充填弱褐铁矿化方解石细脉,判断该结构面具张性特征;F2(N75°W/SW 76°)断裂性质与F1相似,节理发育,带内充填方解石细脉和褐铁矿化浸染,宽约1~1.2 m;F3(N60°W/SW 76°)见下裂面,凹凸不平,裂带内被侵蚀,大体判断为张性断裂,裂带宽度约为1.2~1.3 m;F4(N65°W/SW 78°)由一系列节理密集带组成,裂带宽约5~6 m,带内充填细晶白云石,沿张性节理分布,沿裂隙发育有方解石细脉,被褐铁矿浸染,发育张性角砾。此外,该点旁侧节理发育(j1:N14°W/NE76°和j2:N20°W/NE 82°),可以判断北西向断裂F4早期以张性特征为主,晚期具压扭性特征,显示早期反映出主压应力方向σ1为296°~320°,晚期σ1为15°~25°。F1、F2、F3、F4断裂带总体构成叠瓦状断层系统,总的走向反映了区域构造线方向,与垭都—蟒硐断裂带方向具有一致性。

①—马平组浅灰色薄层状细晶灰岩;②—透镜体化带;③—灰色含方解石细脉碎裂状灰岩
a—断裂整体剖面素描图;b—断裂F4野外照片;c—断裂F3下裂面;d—断裂F2野外照片;e—断裂F1野外照片;f—节理野外照片;g—F4吴氏网下半球投影图
图 3 福来厂FL437点构造的几何学、运动学分析图解 Fig. 3 Geometry amd kinematics analysis diagram of FL437 in the FL-ZD
3.1.2 FL201—205点路线剖面图

FL201—FL205为一路线剖面(图 4),其中FL201、FL203、FL204发育北西向断层F1、F2、F3,FL205处发育北东向断层F4。FL201点C2h3中发育一条北西向F3切层断裂,断裂上盘为C2h3中的灰色细晶白云岩,断裂下盘为C2h3中的灰色中—厚层细晶白云岩,局部蚀变为粗晶蚀变白云岩。自上裂面→下裂面具明显的分带特征:①红褐色硅化、方解石化蚀变白云质角砾岩,角砾砾径5~10 cm不等,磨圆度差,方解石胶结角砾呈网脉状,脉宽0.3~0.5 cm不等;②红褐色、紫红色构造角砾岩,原岩为灰白色白云岩,沿角砾周围发育紫红色片理化带;③灰色中厚层状细晶白云岩,发育紫红色片理化带。地层产状为S0:N65°W/NE 15°,断裂产状:N55°W/NE 37°,断裂带宽12~15 m,为主要的控制蚀变(矿化)的导矿构造。断裂下盘发育多条顺层间断裂,沿层间断裂上下盘发育方解石化、白云石化的蚀变带,多蚀变为灰白色中—粗晶白云岩,蚀变带宽2~3 m。该断裂发育构造角砾岩,显示角砾又重新胶结现象,表明该断裂至少经历过两期构造活动,根据旁侧构造可以推断该断裂为早期张扭性,晚期压扭性的断裂。FL203、FL204断层性质基本与FL201一致,且在断裂下盘,都顺层发育灰白色—米黄色中—粗晶蚀变白云岩,反映出断裂控制着蚀变带的分布。FL205点为C2h3浅灰色中—厚层状细晶白云岩中发育的北东向压扭性断裂(N31°E/SW 86°),根据构造岩特征和擦痕特征反映断裂带形成早期产生灰白色、米黄色蚀变白云岩,晚期断裂带中发育碎粉岩,具右行压扭性,右盘斜落,反映主压应力σ1方向为近东西向。

①—马平组灰岩;②—黄龙组灰色细晶白云岩;③—红褐色、褐色蚀变白云质角砾岩,角砾多呈菱块状、方块状,方解石角砾胶结角砾呈网脉状;④—红褐色、紫红色构造角砾岩,原岩为灰白色白云岩,层间发育片理化,呈紫红色泥状,较松软;⑤—灰色中厚层片理化细晶白云岩,片理化顺层发育,呈紫红色、褐色;⑥—灰色中至厚层细晶白云岩,局部蚀变为粗晶白云岩
a—F1断裂带野外分带照片;b—F1断裂带紫红色片理化带;c—F1断裂构造蚀变岩带;d—F1吴氏网下半球投影图;e—F4吴氏网下半球投影图
图 4 福来厂铅锌矿FL201—205点构造的几何学、运动学分析图解 Fig. 4 Geometry and kinematics analysis diagram of FL201~205 in the FL-ZD

因此,该处表现出三期构造活动特征:第一期主压应力方向σ1为295°~320°,使北西向断裂具张性特征,并伴随热液活动,使北西向断裂有矿化蚀变特征;第二期主压应力方向σ1约为15°~25°,北西向断裂显示出压扭性特征,使构造角砾岩破碎后重新胶结;第三期主压应力方向σ1为近东西向,在北东向断裂显示出右行压扭性特征,形成碎粉岩。

3.2 构造的力学性质鉴定

地质力学观点认为,地壳上的一切构造形迹是构造应力作用的结果,构造应力作用的遗迹必然保留在构造形迹中[10]。不同力学性质的构造具有不同的形态特征,构成不同形状的构造空间,因而对矿床(体)的产状、延长、延深等空间分布,以及对矿石结构、构造等均有不同程度的控制作用,从而形成不同的矿床(体)类型[11]。因此,对构造进行力学性质的鉴定是必不可少的[12]

3.2.1 褶皱构造

川滇黔接壤区从震旦系到二叠系均为整合或者假整合接触,只有中一晚二叠世峨眉地裂运动(即发生于加里东期与印支晚期造山运动之间,扬子地块和西部松潘—甘孜地区一次强烈的拉张运动)[13]和燕山期全面造山运动两次重要的构造热事件,本区构造定型于燕山期[6]。该矿床矿区范围内未见明显的褶皱构造,矿区外围受北东—南西向主压应力形成了北西向的江子山背斜;受北西—南东向主压应力形成北东向的耗子硐、猫猫厂背斜,这些背斜及与之伴生的断裂构造,构成了现今矿床的构造格局。

3.2.2 断裂构造

(1) 北西向断裂

FL103点(图 5)为灰色中厚层细—中晶白云岩,发育一条北西向断裂F-2(N48°W/NE 46°),断裂面呈凹凸不平,具波状、锯齿状裂面,反映多期活动特征,断裂带宽约20~30 cm,断裂下盘F-1发育白色方解石化、硅化蚀变岩,原岩为浅灰色细晶白云岩,蚀变带宽约0.6~1.2 m,上盘F-3发育10~30 cm灰白色硅化、方解石化蚀变岩及透镜体化带。根据野外断裂面和断裂带特征推测断裂具两期活动:早期为热液活动期,控制着蚀变带分布,以张性特征为主,主压应力方向σ1约310°。晚期擦痕指示上盘上升,断裂力学性质为左行压扭性,主压应力方向σ1为20°左右。

①—白色硅化、方解石化蚀变带;②—角砾岩透镜体化带;③—灰黄色破碎白云岩带;④—角砾岩化破碎带—灰白色—米黄色含方解石应力薄膜粗晶白云岩角砾;⑤灰色中厚层细—中晶白云岩
a—F-2吴氏网下半球投影图;b—FL103点断裂带透镜体化带野外照片;c—FL103点野外照片
图 5 福来厂铅锌矿FL103断裂剖面素描图 Fig. 5 Fault profile sketch of FL103 in the FL-ZD

FL445点(图 6)为灰色中—厚层细晶灰岩,发育一条矿区北西西向主断层F,推测断层产状为N65°W/SW 76°,裂面不清晰,裂带宽12~15 m,断裂带内发育方解石细脉、网脉、团块和硅化灰岩角砾,不规则方解石细脉胶结棱角状灰岩角砾,未发现蚀变白云岩,含方解石团块灰岩绕曲发育,灰岩角砾棱角明显、大小不一,指示早期断裂上盘斜落,具张扭性。上下盘地层反倾,点南地层产状:N70°W/SW 26°;点北地层产状:N50°W/NE 45°;断裂带内含方解石团块灰岩饶曲发育,轴向方向与主断层方向一致,断裂下盘发育层间破碎带,可见碎裂岩、碎斑岩,指示该断裂后期呈压扭性,判断主压应力σ1为20°左右。

①—硅化、方解石化细晶灰岩组成的层间断裂带;②—C2m薄层灰岩包裹硅化不完全灰岩角砾;③—网脉状方解石胶结灰岩角砾;④—团块状方解石;⑤—C2h3灰色薄层灰岩
a—F吴氏网下半球投影图;b—构造蚀变岩
图 6 福来厂铅锌矿FL445断裂剖面素描图 Fig. 6 Fault profile sketch of FL445 in the FL-ZD

(2) 北东向断裂

FL101点(图 7)断裂F1(N65°E/SE 70°),断裂面较平直光滑,可见清晰擦痕,擦痕产状为N50°E/17°,通过擦痕可以判断为右行扭压性断裂,裂面上可见方解石应力薄膜,显示出多期活动的特征;断裂带宽约10 m,岩石较破碎。断裂上盘分布粗晶白云岩,发育张性节理,节理产状为N30°W/SW 78°,常见溶蚀孔洞中充填张性方解石团块。综合以上特征,推测该断裂具两期活动,早期呈出右行扭压性,主压应力方向σ1约305°。晚期呈现左行扭张性,主压应力方向σ1约为25°。

①—粗晶白云岩,发育方解石团块;②—碎裂状白云岩,发育方解石细脉、褐铁矿细脉;③—方解石、褐铁矿细脉
a—F1剖面素描图;b—F1平面素描图;c—F1整体平面野外照片;d—F1发育两组节理;e—F1断裂面擦痕;f—F1吴氏网下半球投影图
图 7 福来厂铅锌矿FL101断裂平面及剖面素描图 Fig. 7 Fault profile sketch of FL101 in the FL-ZD

FL104点(图 8)发育一条东西向切层断裂F2,断裂总体产状为N20°E/NW 65°,裂面为舒缓波状,裂面上可见清晰擦痕,断裂上盘为中粗晶白云岩,发育张性节理,节理产状为J:N30°W/SW 78°,见方解石团块,见褐铁矿化细脉,断裂上下盘可见方解石脉胶结白云岩角砾,断裂带具一定的分带性,据擦痕和断裂带特征判断该断裂具压扭性特征。

①—方解石胶结角砾岩带;②—灰质碎裂岩;③—方解石细脉;④—透镜体化黄褐色粗晶白云岩,发育擦痕
a—F2野外照片;b—方解石胶结角砾岩;c—F2吴氏网下半球投影图
图 8 福来厂FL104点断裂剖面素描图 Fig. 8 Fault profile sketch of FL104 in the FL-ZD

FL206点(图 9)断裂F3为FL205点向北东方向追索后另外一出露点,发育于C2h3浅灰色中—厚层状细晶白云岩中,产状为N31°E/NW 84°,裂面陡立,具缓波状,断裂旁侧岩石中节理发育,其中充填为方解石脉,脉宽约0.1~0.4 cm,旁侧岩石具硅化,粗晶白云岩化、方解石化特征,经稀盐酸滴定,节理中起泡,围岩不起泡,节理裂隙中充填方解石细脉。断裂南东盘发育碎斑岩,长轴方向指示北西盘上升,南东盘斜落,为左行压扭性断裂,碎斑周围被方解石脉胶结,反映该期为热液活动期。

①—片理化、碎裂岩化构造岩,原岩为白色、米黄色粗晶蚀变白云岩;②—碎斑岩带,斑晶长轴为N65°E/60°SE;③—灰白色—米黄色方解石化、硅化白云岩
a—断裂面;b—方解石胶结角砾岩;c—F3吴氏网下半球投影图
图 9 福来厂FL206点断裂剖面素描图 Fig. 9 Fault profile sketch of FL206 in the FL-ZD

通过不同方向断裂、褶皱典型控矿构造力学性质的鉴定及多期构造筛分,认为该矿床北西向主要经历了左行张(扭)性—压扭性—左行扭压的力学性质转变过程,北东向断裂经历了扭(压)性—扭(张)性—右行压扭性的力学性质转变过程,表明矿区至少存在三期构造活动,其主压应力σ1方位变化依次为近295°~320°→15°~25°→近东西向。

4 构造控矿规律 4.1 构造控矿特征

LD8C-7点(图 10a10c)见断裂F2:N40°W/SW 80°,为主要的控矿断裂,裂面凹凸不平,断裂带内充填张性方解石角砾,角砾大小混杂,断裂带内发育强烈的铅锌矿化、褐铁矿化、白云岩化和方解石化,受断裂影响,断裂带下盘发育牵引构造,形成宽缓型的小背斜,背斜内发育北西向层间破碎带,破碎带及其周围发育脉状、网脉状、团斑状铅锌矿体,矿体主要赋存在北西向断裂形成的背斜层间破碎带中。裂面上见方解石应力薄膜,表明该断裂至少经历了两期构造活动,早期以张性为主,晚期以压扭性为主。LD8-9点(图 10d10g)处见断裂F6:N45°W/NE 80°,为成矿后断裂,对矿体赋存的空间位置产生影响。裂面呈舒缓波状,平直状,断裂上盘为灰白色浅肉红色粗晶白云岩,含星点状方铅矿,上裂面见逆冲擦痕,断裂带内为灰白色浅肉红色粗晶角砾状白云岩,为右行压扭性断裂。断裂两侧岩性蚀变现象基本类似。整体来说,如图 10所示,LD8坑道矿化体特征如下。

①—灰色白云质碎裂岩,发育团块状闪锌矿、黄铁矿;②—层间破碎带发育团块状、囊状铅锌矿体;③—断裂带,发育少量白云石脉;④—灰色—灰白色碎裂白云岩
a—点LD8C-7剖面素描图;b—矿体及矿化体位置;c—F2吴氏网下半球投影图;d—断裂F6剖面素描图;e—矿体及矿化体位置;f—断裂F6野外照片;g—F6吴氏网下半球投影图;h—F1和F4断裂照片;i—F3断裂照片
图 10 福来厂铅锌矿LD8坑道剖面素描图 Fig. 10 Tunnel profile sketch of LD8 in the FL-ZD

(1) LD8坑道揭露的矿化体厚度大于1 m,受北西向牵引构造形成的宽缓背斜控制,仅揭露地段的矿石品位约3%~5%,以浸染状矿石为主,由浅棕色闪锌矿Sp、方铅矿Ga、少量黄铁矿Py和方解石Cal组成。矿体LD8C-7受北西向背斜控制;富矿体厚度大于2~3 m,由浅棕色Sp+Ga(粗)+ Cal+Dm(粗晶白云石)组成。矿体LD8C-9厚度大于2~3 m,可见块状矿石,矿化强烈。

(2) 走向北西倾向南西的断裂F2、F4与走向北东倾向北西的断裂F1断裂带及其旁侧方解石化、白云岩化、硅化和黄铁矿化等热液蚀变现象明显(图 10h),大量碳酸盐脉分布于附近围岩中,反映了成矿流体通过断裂从深部向上运移和热液交代特点,北西向断裂矿化蚀变相比于北东向断裂矿化蚀变作用较强,分布范围广。成矿期北西向断裂张性方解石角砾突出,张性特征明显,北东向断裂显示压扭性特征。

(3) 矿体严格受构造作用控制,矿(化)体,均分布于北西西向断裂(F2、F4、F5)下盘的的层间压扭性断裂带中,成矿流体沿断裂从深部向上运移, 并在成矿有利部位富集成矿,形成“入”字形构造控矿型式,北西西向断裂上升盘控制矿(化)体。

(4) LD8坑道内,F1、F2、F4、F5断裂与成矿关系密切,经历了由张性向压扭性力学性质转变:F3、F6为成矿后构造,明显切割、错移矿体,控制着矿体的空间定位(图 10i)。

研究发现,该矿床严格受构造控制,矿体主要分布于北西西向断裂下盘的背斜构造的层间压扭性断裂带以及北西西向层间断裂里,此外,存在成矿后构造,北西45°倾向北东的压扭性断裂(F3、F6)切断矿体,对矿体赋存位置产生影响。

4.2 地球化学证据

断裂构造是成矿流体的运移通道,同时也是矿质沉淀的场所,那么构造岩中必然携带了示矿信息[14]。通过对LD8坑道中断裂构造岩的主要元素分析(表 2),以揭示构造控矿规律提供地球化学证据。由有色金属西北矿产地质测试中心采用ICP-MS分析,测试数据误差在5%以内。构造岩成矿元素组合特征结果见表 2

表 2 LD8构造岩成矿元素组合特征表 Table 2 Metallogenic element assemblage characteristics of tectonic rocks in LD8

LD8构造岩主要为白云质碎裂岩(主要成分为黄龙组三段(C2h3)中粗晶白云岩),构造岩成矿元素组合特征如下。

相比围岩来讲,LD8构造岩中Zn-Pb-Hg-Cd-MnO-Na2O-Sb-As-Ge-In与矿化有关元素含量明显富集,推测成矿流体沿着断裂构造向上运移,影响了构造岩矿化元素特征,而碳酸盐地层中不可能淋滤出如此高的矿化元素,该矿床成矿流体不可能完全来自于地层,显示出有深部流体为其提供成矿物质来源的特征。LD8C-8为北东向断裂带内构造岩、LD8C-7、LD8C-12、LD8C-26为北西向断裂带内构造岩,二者成矿元素组合均富集,证明成矿期北东向、北西向断裂均活动,结合地质特征(图 10)分析,北东向断裂仅为成矿流体的运移通道,而北西向断裂为含矿构造。

LD8C-5/LD8C-6与LD8C-9/LD8C-26处于相同的构造位置,都被压性断层F3、F6切断矿体,但F3、F6断裂两侧构造岩元素组合特征没有明显差异,即F3、F6断裂于成矿后形成,明显切割、错移矿体,控制着矿体的空间定位。

该矿床坑道断裂构造岩中的所有样品较富集成矿元素,揭示成矿物质沿断裂向上运移,进而影响了构造岩元素组合特征,成矿物质具有深部来源的特征。这与汤世凯[4]对Pb同位素模式年龄示踪成矿物质来源的结论相似,认为成矿物质来源主要来自上地壳围岩,进一步证明福来厂铅锌矿床严格受构造控制,构造为热液运移提供通道,并提供成矿虚脱空间。

4.3 构造控矿规律

矿区范围内,北西向控矿断裂为F4、F12及北东向控矿断裂F5、F6、F7构成了矿区棋盘格式的构造格架(图 2),是该矿床的导矿构造,主要表现在断裂带及其旁侧发育强烈的白云岩化、黄铁矿化、硅化及方解石化等热液蚀变,在附近围岩中分布大量碳酸盐脉,反映了成矿流体沿棋盘格式构造发生贯入和热液活动交代蚀变的特点。北东向断裂(倾向北西)与北西西向构造为该区的配矿构造,主要表现在北西、北东向断裂构造岩(表 2)Zn-Pb-Hg-Cd-MnO-Na2O-Sb-As-Ge-In元素比较富集,为成矿流体提供通道。根据构造之间的相互配置关系和矿化蚀变特征认为北西、北东向构造均在成矿期活动,北东向构造略晚于北西向构造之后,没有明显切割北西向构造。北西西向下盘背斜翼部的层间断裂带为该区容矿断裂, 主要表现在矿体受宽缓背斜控制,产于北西向断裂旁侧层间破碎带内,反映了成矿流体通过断裂运移,并在成矿有利部位富集成矿。同时存在北西向压扭性断裂切断、错移矿体,为成矿后构造。

福来厂铅锌矿区构造活动强烈,具有多期活动的特征。构造为成矿流体的运移和矿床定位提供了有利的通道和空间。不同期次、不同序次、不同规模、不同级别的构造控矿规律也反映出控矿构造的挨次控制关系。其控制作用主要表现在4个方面。

(1) 区域断裂对成岩、成矿带的控制[15]。福来厂铅锌矿处于区域性北西向垭都—蟒硐断裂和北东向赫章—遵义断裂的交汇部位,区域性的北西向娅都—蟒硐断裂控制了垭都蟒硐成矿带的空间分布,而北西向、北东向的棋盘格式构造为该区的一级控矿构造,是含矿热液的主要运移通道,同时也是该矿区的导矿构造。

(2) 矿床产出构造位置以褶皱带或其同向或异向复合部位、断裂带或其多向多级复合部位、和/或两者交汇部位为主[16],如猫猫厂位于江子山背斜南东倾伏端与耗子硐断裂交汇部位,天桥矿床位于天桥背斜,北东向断裂和北西向断裂相互交汇,在该矿区构成棋盘格式构造格局,故而认为北东向断裂(倾向北西)与北西西向构造二者为是二级控矿构造,同时也是配矿构造。

(3) 该区断裂经历了复杂的力学性质的转变,使其形成了大量次级裂隙构造,福来厂铅锌矿体则赋存于这些次级裂隙构造及拖拽褶皱形成时所派生的节理、裂隙和层间断裂构造中,因而这些构造是含矿热液沉淀的储存空间,形成了规模不等、形态不同的矿体(脉),是直接控制矿体的构造[17]。成矿期受北西向断裂影响,断裂下盘受牵引,形成入字型构造控制矿体分布,即北西西向下盘背斜翼部的层间断裂带是矿区的三级控矿构造,同时也是主要的容矿构造。

(4) 同时,新生代的喜马拉雅构造运动,区域上主要表现在上、下新生界地层之间,呈不整合或缺失下古近系上部和上古近系下部的某些地层,并基本上形成现今之构造格局。矿区在成矿后受喜山作用影响,形成北西45°(倾向北东)的压性断层切断矿体,为该矿区的破矿构造。

5 成矿构造体系

构造与成矿具有密不可分的动态耦合关系。构造应力场和构造运动控制了成矿作用。不同形式的构造, 对成矿作用具有不同的控制作用[18]。同一构造体系的构造成分在构造形态、构造方位、力学性质和变形的规模及强度等方面可以有所不同,但它们必须在同一地质时期通过一定方式外力作用下,由同一构造应力场所形成的一个变形整体。通过对各方向组断裂结构面宏观和显微构造力学性质的分析,研究了其力学性质的复杂转变过程,结合相关学者对滇东北黔西北及成矿域的研究采用构造筛分法[19~20],将福来厂矿区的构造形迹划分为2种构造组合,代表了3类不同的构造体系,即北东构造带、北西构造带和南北构造带,反映了3期构造成生发展(图 11)。不同期次的主压应力(σ1)方位变化依次为295°~320°→15°~25°→近东西向。

1—压性断裂;2—张性断裂;3—扭性断裂;4—压扭性断层;5—扭压性断层;6—张扭性断层 图 11 福来厂铅锌矿矿区构造体系 Fig. 11 Structure system of the Fulaichang lead-zinc mine

北东构造带(构造体系)主要由断裂构造组成,北西向的张(扭)性断裂带和北东向扭(压)性断裂组成了该区的北东构造带,是受北西向挤压作用下形成的,使成矿物质沿断裂运移,并在有利部位成矿,形成入字型控矿格架;北西构造带(构造体系)主要由断裂构造组成,北西向的压扭性断裂和北东向的扭(张)性断裂组成了该区的北西构造带,是受北东向挤压作用下形成的,形成了该区棋盘格式构造格架;南北构造带(构造体系)主要由断裂构造组成,北西向的左行扭压性断裂和北东向的右行压扭性断裂组成了该区的南北构造带,是东西向的挤压作用下形成的。

川滇黔相邻区从震旦系到二叠系均为整合或者假整合接触,只有中—晚二叠世的峨眉地裂运动和燕山期全面造山运动两次重要的构造(岩浆)热事件,相关研究测得的成矿年龄,除176 Ma为燕山期以外,其余都在海西—印支期,认为符合多期多阶段成矿特点,所以把该区成矿时期定位海西一印支和燕山期[21]。川滇黔接壤区印支期印支板块向扬子板块碰撞,使古特提斯洋闭合,扬子板块内受区域构造应力影响,在川—滇—黔接壤区形成陆内走滑构造系统,从本区域构造行迹和地层展布特征来看,结合矿区控矿构造筛分,本区构造定型于燕山期[6],因此,成矿应晚于或等于燕山期,区域内最早的构造属在印支晚期—燕山早期(T3—J2),古特提斯洋盆关闭,其洋盆向北东向扬子地块方向俯冲,使其间诸多微块体发生碰撞形成印支造山系西部组成部分[22],结合区内地表构造形迹,认为该区在印支晚期—燕山早期σ1主体方位为295°~320°;燕山中—晚期(J3—K2)由于西伯利亚板块向南、太平洋板块向西、印度洋板块向北东同时向中朝板块汇聚,使得该区处于挤压环境,其σ1方位主要为15°~25°;喜马拉雅期(E—Q)印度板块东北部向北楔入西藏—云南前陆盆地之下[23],因此该区喜马拉雅期σ1方位主要为近东西向。

综上所述,根据地质力学在矿田构造中的研究[24],矿区构造体系成生发展顺序为:①北东向构造带对应印支晚—燕山早期构造运动;②北西向构造带对应燕山期构造运动;③南北向构造带对应喜马拉雅期构造运动。不同期次的主压应力σ1方位变化依次为295°~320°→15°~25°→近东西向。根据汤世凯[4]对Pb同位素测年所获得的年龄及周家喜黔西北地区天桥铅锌矿年龄测定,可以确定福来厂铅锌矿形成于印支晚期—燕山早期的构造作用有关,即成矿期主要受295°~320°方向的主压应力方向,使北西向断裂具有张性—张扭性的特征,而北东向断裂具有压性—压扭性的特征,北东向构造带(构造体系)控制了福来厂铅锌矿床褶皱—断裂—节理控岩控矿构造系统,为该矿区的主导性构造体系,控制了矿体分布,且与川—滇—黔接壤区成矿构造体系具有一致性。

6 结论

福来厂矿区的构造形迹代表了3类不同的构造体系,反映了3期构造成生发展。其成矿时代为印支晚期—燕山早期。矿床的主压应力经历了295°~320°→15°~25°→近东西向的转变过程,形成了北东向构造带、北西向构造带和南北向构造带,分别归属于印支晚造山运动、燕山运动和喜山运动。北东向构造带(构造体系)是该矿床成矿系统的主导性构造体系,北西向构造带(构造体系)构成该矿床控岩控矿构造格架,南北向构造带(构造体系)主要对先前形成的铅锌矿体产生破坏。导矿构造为控制矿床构造格架的棋盘格式构造,配矿构造为北东向断裂(倾向北西)与北西西向构造,容矿构造为北西西向断裂下盘背斜翼部的层间断裂带。矿区存在北西向(倾向北东)构造的破矿构造,明显切割和错移矿体,控制着矿体的空间定位。

致谢: 感谢西南能矿有限公司技术人员和昆明理工大学刘飞博士、崔俊豪硕士在野外和论文编写过程中的无私帮助,谨致谢忱!

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