内蒙古赤峰柴胡栏子金矿及周边地区构造形迹的“米字型”分布及其控矿特征

张宝林，吕古贤，余建国，张启鹏，史晓鸣，魏竣滨，王翠芝，毕珉烽，张腾飞，焦建刚，雷武超，苏艳平

(1.中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029；2.中国科学院地球科学研究院，北京 100029；3.中国科学院大学，北京 100049；4.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081；5.内蒙古矿业开发有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010010；6.福州大学 紫金地质与矿业学院，福建 福州 350108；7.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；8.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054；9.德州学院 资源环境与规划学院，山东 德州 253023)

0 引 言

进行构造控岩控矿规律的分析不能仅把方向作为唯一标志，更应研究结构面的多序次、多方向和多力学性质等问题[1-4]。近些年来，吕古贤等总结了地质力学构造体系的4个关键特征：(1)构造体系的核心标志是最大主压应力面；(2)当前研究重点是中新生代构造体系；(3)构造体系建造显示“隆起-凹陷拆离”型式；(4)构造体系结构显示“米”字形分布[1-3]。其中，剪切阶段的北北西向张剪性断裂和横张阶段的北西西向张性断裂，均是有利于成矿物质沉淀富集的构造条件。中国东部新华夏构造体系结构面具有多种力学性质、多个展布方向和多阶段演化的特征，三类典型结构面的形成先后经过共轭剪切、挤压和张裂三个阶段：(1)剪切阶段，发育北北西345°方向(大义山式)张剪断裂和北东东75°方向(泰山式)压剪断裂；(2)挤压阶段，形成北北东25°方向(主干构造)褶皱断裂构造带和盆地；(3)横张阶段，产生北西西300°方向(长江式)张性断裂。吕古贤等以长江中下游地区为例，指出中国东部新华夏构造体系具有“米字型”结构特征，并提出不同地域、不同级别地质体构造体系内都存在“米字型”的结构特征[1-4]。本文选择内蒙古赤峰地区的柴胡栏子金矿田为研究对象，在矿区、矿田、区域地质特征分析的基础上，开展了遥感、地球物理资料解译，对于不同层级构造形迹的“米字型”结构特征及其控矿特征进行了系统的总结，以期深化构造控矿规律和矿床成因的研究工作，为开展隐伏矿床定位预测提供新的方法。

1 研究区基本地质特征

柴胡栏子金矿位于中国东部大兴安岭北北东向构造带与华北地块北缘近东西向构造带的交汇部位。该交汇区经历了多期构造-岩浆活动，剥蚀程度不大[5]，产出了柴胡栏子、莲花山、红花沟等多个大-中型金矿床(图1)。

图1 柴胡栏子金矿田地质图(修改自文献[6-7])Fig.1 Geological map of Chaihulanzi gold ore field (modified from references [6-7])

柴胡栏子矿田内3个大中型金矿区的含矿围岩主要为新太古界变质岩系，岩性包括大理岩、含石墨绢云母片岩、矽卡岩、片麻岩、混合花岗岩等。矿田断裂构造发育，主要有北西向、北北西向、北西西向和北东东向断裂。

柴胡栏子金矿区发育基性和中酸性侵入岩体(岩脉)，可划分为四期岩浆活动。古元古代晚期岩浆活动包括辉石岩((1 899±13)Ma)[8]、闪长玢岩((1 904±42)Ma)[9]、钾长花岗岩(1 800 Ma)[10]等。该期花岗质岩浆作用与变质事件紧密相关[11]；晚奥陶世—晚石炭世岩浆活动时间跨度大，包括基性到酸性岩脉和岩株，其中以岩脉为主，主要侵入时期为石炭纪，矿区成矿前和成矿期闪长玢岩在这一时期大规模侵入((443.2±5.8)Ma，(296.6±3.5)Ma，(332.0±1.7)Ma)[8,12]；晚石炭世—晚二叠世岩浆活动主要发育成矿后闪长玢岩((290.9±4.3)Ma,(257.1±1.6)Ma)[12-13]、闪长岩((264.6±2.2)Ma，(265.5±1.9)Ma，(266.1±0.61)Ma)[8,12-13]、辉长闪长岩((256.6±6.5)Ma)[14]和钾长花岗岩((255.7±2.5)Ma)[8]等；晚侏罗世—早白垩世岩浆活动以柴胡栏子矿区北部铜匠沟岩体为代表，岩性以二长花岗岩为主(139.7 Ma，165 Ma)[15-16]。

柴胡栏子、莲花山、红花沟矿区的金矿化类型包括蚀变岩型和石英脉型，两类矿体的矿物组成有较大差别，且硫化物含量均较低，与胶东等典型地区不同。围岩蚀变类型主要是硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等，金成矿与硅化关系最为密切[6]。总体来看，这些矿区发现的蚀变类型较多，蚀变作用比较复杂，其分带规律有待进一步研究。

2 构造形迹的“米字型”分布特征

2.1 柴胡栏子矿区“米字型”构造形迹与矿化带的关系

柴胡栏子矿区地表的岩体、岩脉、矿脉和断裂等组成的线性构造形迹可以划分为北北西向、北西西向、北北东向和北东东向4组方向(图2)。其中，矿区内的Ⅰ号主矿化带位于北东东向和北西西向构造带交汇部位。

图2 柴胡栏子矿区四个方向构造带分布图(据矿区资料修编)Fig.2 Distribution map of four directional tectonic belts in Chaihulanzi mining district (according to mine data,revised)1.黄土及残坡积物；2.含石墨绢云母化蚀变岩；3.斜长角闪片麻岩；4.混合岩；5.花岗岩；6.闪长岩；7.花岗斑岩脉；8.花岗闪长岩脉；9.闪长玢岩脉；10.石英脉；11.金矿体及编号；12.断层破碎带；13.实测及推测断层及编号；14.实测平移断层及编号；15.不整合接触面界线；16.实测及推测地质界线；17.片理构造及产状；18.小断裂构造及产状；19.北东东向压性剪切构造；20.北北西向张性剪切构造；21.北北东向压扭构造；22.北西西向张性构造

柴胡栏子金矿区内与成矿关系密切的闪长玢岩脉走向主要为北北西和北西西向，该类矿体多呈似层状、扁豆状和透镜状，也是沿着北北西向和北西西向断裂构造分布。北西西向的F1、F2等断裂带为矿区的主要控矿构造，而北东东向的F3、F4、F5、F6等断裂带为矿区的破矿构造，将岩脉、矿脉右行错断。

2.2 矿田构造形迹的遥感信息解译

基于遥感影像资料的地质构造解译方法可以识别区域线性构造。作者以ETM+数据为信息源，提取了有关地层、岩浆岩、构造、矿产等信息。利用目视综合解译法，进行遥感线性地质构造信息的提取，解译了断裂具体位置和活动特征。本文将遥感影像解译的线性构造和柴胡栏子金矿田地质图进行复合及构造带的划分，可以明显划分出北北西向、北西西向、北北东向和北东东向4组构造带(图3)，这与该区域新华夏系构造体系特征非常吻合：北北东向断裂带组成构造体系的主压扭带，伴生有北北西方向(大义山式)张性剪切构造、北东东方向(泰山式)压性剪切构造、北西西方向(长江式)张性构造[1-2,17-18]，它们对于区域地层和岩浆岩的展布与活动性质有明显的控制作用。

图3 柴胡栏子地区遥感信息显示的“米字型”构造形迹图(底图据文献[6]，修编)Fig.3 Double-cross-shaped structural trace diagram demonstrated by remote sensing information of Chaihulanzi area (modified from reference[6],revised)

矿田内北东东向和北西西向构造带交汇部位是金成矿的有利部位，如柴胡栏子矿区和莲花山矿区(图3)。此外，矿田范围内的矿床和矿点几乎均沿北西西向构造带分布。东南侧的红花沟矿区受到黄土覆盖，构造形迹的表现不明显。

3 “米字型”构造控岩控矿规律

3.1 赤峰地区航磁异常的构造解译结果

对内蒙古地质矿产局提供的赤峰地区1:20万航磁资料进行地质解译(图4)，根据磁异常体的走向，结合地质体分布特征，可以划分出北北西向、北西西向、北北东向、北东东向的4组构造带。结合构造形迹的分布，提出该区发育新华夏构造体系“米字型”结构的观点。在本文重点研究区(柴胡栏子—红花沟金矿田)发育北北西向、北北东向和北西西向构造(图4中的黑色方框)。根据新华夏构造体系的演化阶段特征[2-3]，北北西向和北西西向张扭性、张性断裂带是有利的赋矿构造。

图4 赤峰北部航磁资料显示的新华夏构造体系“米字型”特征Fig.4 Sketch map showing the double-cross-shaped structure of the Neocathaysian tectonic system demonstrated by aeromagnetic data in the northern area of Chifeng

3.2 构造体系控制化探异常的展布规律

将柴胡栏子矿区划分出来的四组构造带叠加到矿区Au、Ag、As、W、Sb元素综合地球化学异常图上，可以发现地表构造带和元素异常分布图具有明显的符合性(图5)。

图5 柴胡栏子矿区Au、Ag、As、W、Sb元素综合地球化学异常显示的“米字型”构造带(底图和化探资料据文献[8]，修改)Fig.5 Double-cross-shaped structural belt demonstrated by the combined Au,Ag,As,W,Sb element geochemical anomaly in Chaihulanzi mining area (base map and geochemical information from reference[8],revised)

柴胡栏子矿区Au、Ag、As三种元素高值带的分布特征与矿区地层和岩浆岩分布特征基本一致(图5)，主要表现为：Au、Ag、As元素在矿区中部呈北西—北西西向高值异常带，与矿区已知的矿化蚀变带存在良好的对应关系，矿区内与Ⅰ号主矿化带复合的元素异常位于北东东向和北西西向构造带交汇部位，指明了潜在的成矿区域和预测方向。

4 结论和讨论

柴胡栏子金矿及周边区域的地质、物探和化探资料[6,8,10-13,15-18]显示，构造控岩控矿规律明显。该区构造或结构带由NNE 25°方向的挤压断裂和褶皱带、NNW 345°方向的张扭断裂带、NEE 75°方向的压剪构造和NWW 300°方向的横张构造组成，显示为“米字型”分布特点。

用新华夏系构造体系的应力-应变分析可以认识它们的生成关系。“米字型”构造的演化分先后三个阶段；NNW 345°方向—NEE 75°方向的共轭剪切构造阶段、NNE 25°方向的挤压构造阶段和NWW 300°方向的张性剪切构造阶段(图6)。

图6 新华夏构造体系结构面及其力学分析概图 [1] Fig.6 Sketch map of Neocathaysian tectonic system structure surface and its mechanical analysis [1]

新华夏构造体系的“米字型”构造样式在其他类型的构造体系中也有分布，且显示相应的应力-应变关系和特有的演化过程。

构造形迹的“米字型”分布及构造体系阶段性发展的特点为研究地壳物质运动与不同尺度的构造控岩控矿规律提供了重要的依据[1-3]。本文研究结果表明，新华夏构造体系的“米字型”结构在柴胡栏子金矿田和矿床都留下了痕迹，控岩控矿规律显著。这一认识对区域和深部找矿均具有重要意义，而且可操作性强。

致谢：山东黄金集团赤峰柴胡栏子金矿和赤峰黄金集团红花沟金矿提供了矿山基础资料；现场地质人员陪同开展地表和坑道考察；审稿人对原稿提出了重要的修改意见；沈晓丽副教授和王学海博士帮助清绘了部分图件；在此一并深表感谢。