新疆哈图金矿控矿断裂分布特征及应力分析

卡衣沙尔·饿热斯，地里夏提·买买提，白玉秀，王俊林

(新疆大学 地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047)

哈图金矿是新疆维吾尔自治区当前最大的金矿床。多年来，国内众多专家学者对其进行了矿床地质、地球化学、成矿规律、成矿预测等多方面的细致研究[1-7]。但是，以往有关控矿构造的研究大多集中在定性描述上，缺乏对其产出特征和分布规律的定量分析，特别是缺乏对深部控矿构造分布规律和形成机制的把握，大大消弱了成矿预测的准确度和说服力。本文在前人资料的基础上，通过观察和测量，对哈图金矿地表及地下深部控矿和含矿断裂构造进行了产状、规模和数量的统计以及形成应力的分析，以便为哈图金矿深部隐伏矿体的预测提供构造学依据。

1 地质概况

1.1 构造

哈图金矿区位于西准噶尔玛依拉—扎依尔褶皱带、达拉布特复向斜东段之北翼。区域内总体构造方向为NE向，由上古生界地层构成的达拉布特复向斜、达拉布特断裂、安齐断裂和哈图断裂均呈NE向展布。其中，断裂倾向NW，倾角65(°)～80(°)(见图1)。研究表明：达尔布特断裂、安齐断裂、哈图断裂均向SE逆冲，产状上陡下缓，是扎依尔推覆体内部一系列呈叠瓦状的次级滑脱面，构成区域基本构造格架。后期岩浆侵入活动，次级褶皱和断裂的叠加，使区域内构造性质和形态极为复杂[8]。

1 第四纪沉积物；2 花岗岩；3 太勒古拉组下亚组凝灰岩；4 太勒古拉组凝灰岩；5 库鲁木迪组凝灰质粉砂岩、砂岩；6 希贝库拉斯组砂岩；7 齐古组砂岩、泥岩；8 吐谷鲁群砂岩；9 包古图组泥质硅质粉砂岩；10 大断裂；11 断裂

图1 区域断裂构造示意(据图金矿资料修改)

1.2 地层

区域出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系、古近—新近系和第四系。其中，石炭系在区内出露面积最大，且为主要的赋矿地层，是达尔布特复向斜的主体，由下向上分为下石炭统希贝库拉斯组(C1x)、包古图组(C1b)和太勒古拉组(C1t)。包古图组和太勒古拉组在区域内大面积分布，是哈图金矿集区金矿脉的主要围岩。

2 区域断裂分布特征

哈图和达拉布特两大断裂所夹持的扎依尔断裂—褶皱带中，分布着哈图金矿集区近70%的金矿(化)点[9]。在该构造块体内，大小断裂纵横交错，为应力集中所致[10]。在这一应力集中区的地表至地下一定深度的薄弱地段，形成了有利成矿的特定部位。控矿构造随局部应力变化派生出不同排列方式和展布方向的容矿断裂[11]。对扎依尔构造块体中主要断裂的产状、规模和数量进行了统计，绘制了走向玫瑰图、倾向玫瑰图以及极点分布等密图(见图2)。

(a)断裂倾向极点图；(b)断裂倾向玫瑰图；(c)断裂走向玫瑰图

由图2看出：区域内断裂多为高角度断裂，走向以近EW向为主，其次为NE(或NNE)向，而NW和NWW向分布较少。断裂倾向以N和S为多，其次有NNW、SSE、SSW。结合区域构造图(见图1)发现，近于EW走向的断裂数量众多，规模较大，密集分布在达尔布特断裂和哈图断裂之间。NE走向的断裂数量也较多，规模较大，多沿着达尔布特大断裂北侧和哈图、安齐断裂南侧发育，中部数量较少。NNE向断裂发育在该构造块体的中部，规模较大。NWW的断裂在区域东西两翼发育，规模较小。地层褶皱轴向和断裂走向在该块体内部存在偏转现象。

可以认为， SN向主应力在准噶尔地块西部边缘影响下分解出NW向区域应力场，形成一系列NE向构造形迹。而早期形成的地层褶皱和断裂在达尔布特和哈图两大断裂后期的左行压扭运动中，发生偏转，与派生出的次级断裂共同构成巨大“S”形构造形迹。

3 矿区构造

矿区内，地层向SE倾斜，呈单斜构造，断裂非常发育，主要有安齐大断裂和一些次级断裂。矿脉仅出露安齐断裂上盘，安齐断裂位于矿区东南部(见图3)，为矿区主干断裂，是哈图金矿带控矿构造之一，走向55°左右，倾向NW，倾角大致55(°)～80(°)[12]，断裂破碎带较宽，最宽可达到120 m，具有多期构造活动的特征。断裂上盘地层较新，下盘地层较老，为逆冲—平移断层，具碳酸盐化、硅化、绿泥石化、绢云母化、褐铁矿化等蚀变。

1 玄武岩；2 凝灰岩；3 第四纪沉积物；4 辉绿岩、辉长岩；5 硅质岩；6 包古图组泥质硅质粉砂岩；7 凝灰质泥岩、砂岩；8 断裂；9 矿脉

图3 哈图金矿矿脉地质(根据文献[9]修改)

矿区里次级断裂构造绝大多数与金矿化关系密切，含金石英脉和含金蚀变带严格受断裂构造控制。对矿区含矿断裂产状进行了统计，结果见图4。

(a)断裂倾向极点图；(b)断裂倾向玫瑰图；(c)断裂走向玫瑰图

由图4看出：矿区含矿断裂走向以NW向为主，其次为NEE向，而NE和NNW向较少。这些断裂倾向以SW为多，其次NNW和NE，倾角40(°)～80(°)。NW向断裂不仅数量多，规模也较大，大多为逆冲断层，是NE方向压扭应力的产物。靠近安齐断裂，该组次级断裂的走向趋向于近EW向。另外，矿区内的岩石中，普遍发育一组与区域性构造产状方向一致的近EW向节理，走向80(°)～110(°)。

4 地下深处断裂构造特征

哈图金矿浅部(<400 m深处)主要以石英脉型矿体为主，向深部(480 m以下)，石英脉型矿体逐渐过渡为石英细脉+蚀变岩型矿体。浅部的控矿断裂构造的走向以NW向为主，其次为近EW向；深部以近EW向为主，其次为NW向。钻井和沿脉等勘采工程揭示，隐伏矿体主脉最大连续长190 m，水平厚0.5～4.3 m，平均厚度2.44 m，脉带长600 m以上，由一系列雁列式脉群构成，脉体呈较规则的透镜状(图5～6)，倾向320(°)～30(°)，倾角40(°)～80(°)，多分布在玄武岩中，少部分脉产于玄武岩与凝灰岩接触带，矿石为石英细脉+蚀变岩型。

1 凝灰岩；2 泥岩夹少量凝灰岩；3 玄武岩；4 火山角砾岩；5 凝灰质泥岩；6 矿脉

图5 哈图金矿火山—沉积岩在剖面上的展布规律(据文献[9]修改)

根据椭球体应力形迹分析，当地壳仅仅遭受一对SN向挤压力作用时，则会形成走向NE、NW的2组剪切裂隙，走向SN的张性裂隙，走向EW且分别向北、南成45(°)倾斜的2组剪切裂隙以及走向EW的水平产状张性裂隙，共6组裂隙[13-15]。其中倾向分别为N和S的一组共轭剪切裂隙以及倾向NE和NW的一组共轭剪切裂隙，在应力的进一步作用下，因错动而形成一对扭应力，并由此派生出雁列式次级张裂隙。后经成矿物质的充填形成一系列透镜状矿脉[16]。图5～6中的雁列式透镜状含矿构造，就属于这种成因。

1 玄武岩；2 凝灰岩；3 凝灰质泥岩；4 泥岩夹少量凝灰岩；5 辉绿岩；6 矿脉

图6 哈图金矿E8勘探线剖面

对地下450～1 000 m深处隐伏矿体的含矿断裂产状和规模，分11个中段进行了统计分析，结果见图7。

由于作用在哈图金矿区的应力，无论在水平方向还是在深度上，受边界条件和岩性及其他因素的综合影响，分布不均匀，形成的断裂构造的产状、规模及在深度上的分布特征也变化较大[17]。由图7可以看出：在地下450～800 m深处，含矿构造产状变化幅度较大，数量呈波动式增减，符合矿脉雁列式尖灭再现的分布特征。在800 m以下，脉体数量明显减少，产状变化减弱。所以，在800 m以上，岩石以脆性变形为主，在扭应力作用下，形成较多的张裂隙。随着深度的加大，在800 m以下，由于岩石围压增大，脆性变形向塑性转变，张裂隙数量大为减少，石英脉型矿石变成石英细脉+蚀变岩型或蚀变岩型。

图7 各中段矿脉玫瑰花图及极点等密图

5 结 论

西准噶尔SN向主应力受准噶尔地块边缘影响，分解出NW向区域应力场。在其作用下，哈图金矿区所处的扎依尔构造块体形成了EW走向为主，NE、NW和NWW向为次的断裂—褶皱构造格架。其派生构造决定了金矿区地表及浅部的含矿断裂走向以NW为主，其次为NEE(近EW)向，少量NE和NNW向；地下深处以近EW向为主，其次为NW向。随着深度增大，含矿断裂的数量和产状变化幅度，明显减少，矿石类型由石英脉型向蚀变岩型转变。