广东石栏坑顶帚状构造特征及其控矿规律

吴海陆 ,佟少强,张庆久1,

(1、广东省地质调查院,广州 510080;2、辽宁省第十地质大队,辽宁抚顺 113007)

广东石栏坑顶帚状构造特征及其控矿规律

吴海陆 ,佟少强2,张庆久1,2

(1、广东省地质调查院,广州 510080;2、辽宁省第十地质大队,辽宁抚顺 113007)

石栏坑顶帚状构造为旋涡式左旋压扭性帚状构造,在它周围分布着许多中型钨多金属矿床及矿点,其构造体系也控制了该区锡铅锌多金属成矿带的分布。在对帚状构造的表现特征、成因机制、控矿机理进行了调查研究后,认为帚状构造是本区锡铅锌多金属矿体的控矿构造,本区找矿重点应放在该帚状构造向北东撒开的位置。

帚状构造;形成机理;锡铅锌多金属矿;控矿规律;广东石栏坑顶

粤北地区处于华南褶皱系与扬子准地台接触部位,区内构造复杂、规模较大,存在NE、EW及 SN向区域性构造 (图 1),总体格架为“三纵二横构造带”[1]:“三纵”为恩平 -新丰深断裂带、吴川 -四会深断裂带、郴州 -怀集断裂带;“二横”为九峰-诸广山东西向构造岩浆岩带、大东山 -贵东东西向构造岩浆岩带。

区内燕山期花岗岩广泛分布,基底呈大小不等的薄壳残余其上,石栏坑顶帚状构造即存在于此,其周围也分布着许多不同类型的中 -大型钨、锡、钼、铅锌等多金属矿床及矿点。石栏坑顶帚状构造同这些钨、锡、钼等多金属矿床存在较为密切的成因联系(图 2)。本文在详细研究帚状构造基本特征及形成机理的基础上,通过理论分析和钻探工程验证,重点研究了帚状构造的控矿规律,以期为该区进一步的找矿工作提供参考。

1 帚状构造的基本特征

帚状构造位于始兴县北部山区石栏坑顶一带,面积 27.7 km2,分布在猴古窝向斜的西翼,西冀的地层主要由奥陶系新厂组泥质页岩夹细粒石英砂岩;下黄坑组厚层状细粒长石石英砂岩夹中厚层状粉砂岩;龙头寨群上亚群厚层变质细粒长石石英砂岩夹薄 -中层粉砂质绢云母板岩;中亚群薄 -中层粉砂岩、粉砂质绢云母板岩所组成。

图1 区域构造位置图Fig.1 Locationm ap of the regional structu re

石栏坑顶帚状构造主要由旋涡、旋回面、旋回层组成。帚状构造收敛端位于矿区的南西方,撒开端位于矿区东北部,旋涡则位于收敛端东侧,旋回面以 F6以西的沟子坑断裂为界,旋回面之间构成旋回层[2]。总体上该构造体系以旋涡为中心,以 F1～F6破碎蚀变带为外围部分,形成一个明显的帚状构造(图 3)。

图 2 石栏坑顶地区矿产地质及构造示意图①杨大欢,广东始兴地区矿产远景调查报告,2009.Fig.2 The outlinem ap of geo logy andm ineral resou rces in Shilankengding area

1.1 帚状构造旋涡特征

旋涡直径约为 400m,主要由奥陶系下黄坑组和龙头寨群上亚群较脆性的细粒长石石英砂岩组成,局部可见少量紫红色粉砂岩。地貌呈现沟谷低洼区,其边界较为明显,多为近直立的弧形断崖,断崖落差 50～100m。旋涡内岩石略显破碎,细粒长石石英砂岩均呈现出大小不等的菱面体,紫红色粉砂岩部分形成断层泥,可以看出构造运动剧烈。旋涡的倾向基本与旋回面倾向一致,向 SE倾,倾角70°～80°。

1.2 帚状构造旋回面特征

该构造规模较大的旋回面有 6条,表现为向 S收敛,往NE撒开 (图 3)。旋回面的断裂之中均分布有锡铅锌多金属矿脉。其中在 F1～ F3断裂中,见石英呈脉状、细脉状、网脉状充填,石英脉中可见中细粒的磁黄铁矿、黄铁矿零星分布。旋回面具有下列特征:

(1)旋回面形状较简单,呈弧形及反“S”形,成群出现,间距较小,重叠较少,但 F1、F2、F3在收敛端基本上合为一个构造蚀变带,难以区分开。旋回面总的排列方向一致,夹角小,沿走向及倾向延伸均较大,长度最长 4 km,一般 2.5～3.5 km,延深已探明,大于 300m。

(2)旋回面顶底板呈舒缓波状,沿走向较为明显,构造透镜体与主旋回面走向斜交,但角度不大,断续出现。从其与主旋回面走向斜交锐角指示方向和透镜体的斜列错动位置可以判断内旋面向收敛方向运动,旋转方向为左旋。

(3)旋回面在收敛端表现为强压扭性结构面,岩石碎块破碎强烈,具糜棱岩化;而在撒开端岩石碎块呈次棱角状,具斜列特征,可见挤压片理、断层泥,局部有石英脉充填,在石英脉中偶见石英晶洞。

图 3 石栏坑顶帚状构造体系示意图Fig.3 The outlinem ap of brush structu re system in Shilankengding

1.3 旋回层层间次级褶皱

旋回层层间普遍存在次级褶皱,均为背斜褶皱,尤其是 F3～F4间有许多背斜褶皱,并具有一定的规律性,在帚状构造撒开端表现为平缓褶皱 (图4),横截面长一般为 30～50m,轴长一般为 10～20m,变形不强,岩石略破碎;向收敛端则逐渐变小,背斜褶皱为紧闭褶皱,横截面长 3m左右,轴长一般为 2m,变形强,岩石破碎。从撒开端至收敛端,背斜褶皱基本呈斜列式,褶皱轴向由基本平行旋回层层面逐渐变为垂直。野外观察中背斜褶皱仅限于旋回层层间,综合其构造特征,石栏坑顶帚状构造旋扭轴为旋涡,旋转方向为左旋,构造性质为压扭性帚状构造。

2 帚状构造的形成机理

首先介绍一下对石栏坑顶帚状构造形成起决定性作用的几条构造:

图 4 平缓背斜褶皱素描示意图Fig.4 Sketch schem atic of gentle anticline fo ld

(1)恩平 -新丰、吴川 -四会深断裂带:形成于加里东期。恩平 -新丰深断裂带内挤压破碎现象广泛发育,并成群成组出现。断裂带内地层产状不清,老地层逆掩于新地层之上,总体上地层走向40°,呈舒缓波状延伸。吴川 -四会深断裂带是一个具有多旋回活动的构造、岩浆、变质岩带,单条长几十到上百千米,断裂带发生强烈的挤压破碎,形成破碎角砾岩带、糜棱岩化带、片理化带和硅化带,在平面上呈舒缓波状延伸,局部呈“S”形产出;在剖面上断面扭合在一起,倾向 SE,属高角度冲断层[1]。

(2)九峰、贵东大断裂:是在加里东运动隆起的构造背景上发展起来的大断裂,在 SN向挤压应力的作用下,产生了 EW向断裂,从而导致了燕山期岩浆沿着这些断裂多次贯入。九峰大断裂由一系列压剪性断裂所组成,具有强烈的挤压破碎现象,并有燕山期岩体追踪发育,走向在 80～100°之间,断面近于直立。贵东大断裂由一系列 EW走向的冲断裂组成,倾向 S,具有极强烈的挤压特征[1]。

形成于加里东期的恩平 -新丰、吴川 -四会深断裂带,产生 EW向的挤压应力,形成以猴古窝向斜为代表的NE向褶皱群。在燕山期,恩平 -新丰、吴川 -四会深断裂带和九峰、贵东大断裂再次活动,共同作用,使处在这四条断裂所组成棱形构造格架中心的猴古窝向斜发生应力裂变,结果其向斜西翼地层在应力作用下形成处于旋涡位置的一系列北东向压扭性断层。后期四条大断裂持续活动,此间又伴随着燕山期岩浆在该地区西南部区域性侵入,猴古窝向斜开始向 SW倾伏,向北东隆起,隆起端产生由NE向 SW的压应力,而此前形成的岩石断块由于应力作用突然快速下沉,由NE向 SW的压应力在此聚集,形成旋涡,产生强大的逆时针旋扭力,NE向压扭性断层在逆时针旋扭力作用下,围绕旋涡旋扭,发生弧形弯曲 (靠近旋涡的 3条断层 F1、F2、F3变形较大;远离旋涡的 3条断层 F4、F5、F6变形较小),并向 SW收敛,NE撒开,形成了内旋层以逆时针方向旋扭的压扭性帚状构造。由于内旋层与外旋层在旋扭过程中存在时间先后、运动速度快慢等差异,加之压性、压扭性力的作用,在旋层间形成了一系列大小不等且有规律排列的背斜褶皱。

3 帚状构造的控矿特征

旋转构造体系在成矿过程中起着至关重要的控矿作用,它使得矿区内断裂构造更发育,因其特殊的构造体系,使得地层、岩脉、构造与矿脉之间在构造应力的作用下相互配套、相互制约[3]。一般来说,发生构造变形时,物体随变形程度增大其应变能储存量随之增大,当岩石变形达到一定程度时产生破裂,从而应变能得到释放,这一积累和释放的过程改变了含矿物质的状态,使含矿物质向破裂面内运移、聚积而形成矿脉。因此,应变能集中区是成矿的有利部位。本区帚状构造控制矿体的走向及埋深。据王成金等 (1995)通过光弹模拟实验[4～6]可以得出结论:对于压扭性旋扭构造,相邻断裂之间是成矿的有利部位,并且是从断裂中曲率较大的部位 (或大致中间部位)沿半径方向向断裂内侧延伸到相邻断裂收敛一侧的断裂端点区域,单个成矿区呈带状分布,这个区域谓之成矿有利区域。经过多期次构造活动的影响,分布于帚状构造旋回层间的褶皱、断裂体系给岩浆活动带来的矿液提供有利的运移通道和赋存空间。

经地表钻探工程 ZK1、ZK2初步查明,F1～F3构造旋回层相应的控制了V1～V3矿化破碎带的分布(图 3),矿脉产在构造破碎带之中。其中 V1矿体受控于NE向破碎带 F1,走向长约 300m,地表由探槽工程控制,深部由 ZK1、ZK2(图 5)控制,倾角75°,矿体呈脉状、透镜状产出,矿体走向 NE,倾向NW。矿石平均品位Ag 85.7×10-6,Zn 1.81%,Pb 2.26%,Sn 0.026%。矿体围岩为硅质板岩、绢云母板岩、变质细粒长石石英杂砂岩。V2矿体受控于NE向破碎带 F2,矿体长约 350 m。V2矿体平均真厚度为 1.14 m。地表由探槽工程控制,深部由ZK1、ZK2控制,矿体呈脉状产出,走向 NEE,倾向NNW,倾角 68°～75°。矿体平均品位 Ag 2.12× 10-6,Zn 1.91%,Pb 0.58%,Sn 0.097%。含矿破碎带穿切中下奥陶统和龙头寨群下亚群地层。矿体围岩为硅质岩、硅质板岩、绢云母板岩、变质细粒长石石英杂砂岩,具糜棱岩化。含矿岩石为黄铁矿化硅化碎裂岩,黄铁矿呈细脉状、细脉浸染状产出。同样的 F4～F6构造旋回层也相应的控制了 V4～V6矿化破碎带的分布。

图5 1号线勘探线剖面图Fig.5 The profilem ap ofNo.1 prospecting line

该区 1:1万土壤测量出现W、B i、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag异常组合,为正相关的一套元素组合,异常存在组分分带,元素分带基本反映矿化分带。Sn、Pb(Zn)、Ag异常套合好、梯度陡、异常强度高,异常分布范围与帚状构造套合好①广东省地质调查院,广东粤北地区锡铅锌多金属矿评价阶段性成果报告,2006.。

本次研究矿区矿化范围大,矿体数量多,规模较大,走向以NE向为主。矿体呈脉状、透镜状产于含矿破碎带中,矿体与围岩界线清楚。铅锌矿体中,脉石矿物有蛇纹石、滑石等热液交代矿物;锡矿化体中,脉石矿物有绿泥石、绿帘石等。表明该区矿床以充填作用为主,同时有交代作用发生。矿床类型为破碎带型热液充填交代矿床。矿体沿走向及倾斜方向膨缩变化、尖灭再现明显,有较大的延深,延深已探明大于 300m。矿体向深部厚度增大、品位增高。矿体矿化蚀变分带较明显,从NE到 SW方向为铅锌 -锡铅锌 -锡钨;由内旋层向外旋层依次为锡铅锌银 -锡铅锌 -铜,且具有过渡关系。

4 结论

石栏坑顶帚状构造为旋涡式左旋压扭性帚状构造,在其周围分布着许多钨多金属矿床,在北面有梅子窝中型钨锡矿床、石人嶂中型钨矿床、师姑山小型钨铋矿床等;在南面主要以钨矿点为主,如黄竹山钨矿点、黄屋钨锡矿点等;西面有沟子坑中型铜锡钨矿。石栏坑顶帚状构造为本区锡铅锌多金属成矿带的控矿构造,F1～F3矿化破碎蚀变带特征基本相似,在旋回层中段至收敛端,宜寻找锡铅锌银为主的细脉型硫化物矿体;在撒开端则宜寻找钨锡为主的石英脉型矿体。F4～ F6矿化破碎蚀变带特征基本相似,在旋回层中段至收敛端,宜寻找锡铅锌铜为主的破碎蚀变岩型矿体;在撒开端则宜寻找铅锌为主的硫化物矿体。

成文过程中得到肖光铭总工程师和李祥能高级工程师的大力帮助和指导,在此表示感谢!

[1]广东省地质矿产局.广东省区域地质志[M].北京:地质出版社,1988.

[2]《地球科学大辞典》编委会.地球科学大辞典:基础科学卷[M].北京:地质出版社,2006.

[3]王永争,覃功炯,袁跃清,等.论内蒙大井铜 -锡多金属矿区旋转构造体系[J].矿产与地质,2005,19(4):355—360.

[4]王成金,王义强.构造应力场控矿原理及控矿规律的实验研究[J].地质力学学报,1995,1(2):28-34.

[5]杜子图,陈建强,王训练,等.鲁西隆起北缘帚状构造的厘定及成因机制[J].中国区域地质,1999,18(3):329-333.

[6]周济元.结构面力学性质鉴定方法[M].成都:成都地质学院出版社,1976.

Brush Structure Fea ture and ItsCon tro l on O re Deposits Form a tion in Sh ilankengding area,Guangdong Prov ince

W U Hai-lu1,TONG Shao-qiang2,ZHANG Q ing-jiu1,2
(1.Guangdong Geo logy Su rvey,Guangzhou 510080,Ch ina;2.The ten th geo logy b rigade of L iaoning province,Fushun 113007,L iaoning,Ch ina)

Shilankengding b rush structu re is considered to be a vo rtex levo ro tary com presso-shear b rush struc tu re,aroundwhich there arem anym edium tungsten po lym etallic o re deposits o r occu rrences of(ox ide). The geo logical ev idence indicated that this struc tu ral system con tro ls the distribu tion of reg ional Sn-Pb-Zn po lym etallicm ineralization belt.B ased on research and analysis of dynam ic charac teristics,form ationm echanism and o re con tro lm echanism of Shilankengding b rush structu re,w e found that the area of spreading over to the no rtheast of the system is the po ten tialprospec ting area.

b rush struc tu re;form ationm echanism;Sn-Pb-Zn po lym etallic o re deposit;o re-con tro lling regu larity;Shilankengding area,Guangdong prov ince

P552

A

1007-3701(2010)02-0048-05

2009-10-08

中国地质调查局项目(1212010533305)资助.

吴海陆 (1984-),男,助理工程师,主要从事数字地质调查及矿产勘查.E-m ail:w uhailu77887@163.com