个旧高松矿田成矿构造系统解析及构造控矿规律

2022-01-04幸云莲范柱国

地质找矿论丛 2021年4期

幸云莲，范柱国

(昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093)

0 引言

矿田构造是指矿田内全部地质结构要素的总和。它不仅包含了褶皱、断裂等不同规模类型的次生构造，还包含了沉积岩、岩浆岩各种面理的原生构造[1]。一个成矿构造系统通常可解析为若干个成矿构造子系统，它们交织复合、共同作用，控制着矿田内矿体的生成[2]。

高松矿田位于云南省个旧东区中部偏北地区，经历了印支期、燕山期及喜山期多期次多阶段的构造运动使得矿田内的构造充分发育[3-4]。多期次多阶段的断裂相互交汇、叠加构成了高松矿田复杂多样的构造格局[5]。个旧矿区从1873年开始地质考察至今已有100多年的历史，现已步入危机矿山行列，国内外不少专家及科研单位均在此展开过调查研究工作，主要还是集中在矿床成因、矿床类型以及找矿方法方面[6-9]，而与成矿构造系统及其控矿规律有关的研究相对较少。

本文基于对个旧高松矿田断裂构造和岩体侵位成矿系统控矿的新的理解和认识，力图对矿区断裂构造和控矿规律等问题进行系统性的分析及总结，以期能够为研究区后续的勘查工作及区域成矿规律的研究提供参考。

1 高松矿田地质特征概述

矿田中的地层由老至新，依次为三叠系中统个旧组白泥洞段(T2g3)、马拉格段(T2g2)、卡房段(T2g1)碳酸盐岩及第四系(Q)黄褐色黏土、砂质黏土[10]。

矿田地质构造复杂，NE-NNE向五子山复背斜横跨于大箐—阿西寨向斜之上，近EW向与NE向断裂交接复合，NS向断裂(个旧断裂、岬界山断裂等)截切EW向断裂和褶皱，形成现今“棋盘格式”的基本构造格局(图1)。它们对矿段的成矿起着明显的控制作用。

矿田地表无花岗岩出露，但在深部有隐伏花岗岩体分布。主要为燕山中晚期的灰白色中粒黑云母花岗岩，具花岗结构，块状构造。主要矿物为钾长石(40%)、斜长石(25%)、石英(30%)和黑云母(7%)，副矿物有锆石、磷灰石、黄铁矿等[10]。

2 矿田成矿构造系统及其控岩控矿作用

矿田内不同类型的矿体形态多样，呈层状、似层状、脉状、透镜状、凹兜状、舌状、槽状、管状等，尽管其成矿作用与地层、岩浆活动密切相关，但它们往往受控于一定的构造系统。根据构造控岩控矿的特点，将高松矿田成矿构造系统分为三个子系统：印支中晚期—燕山早期近EW向成矿构造子系统、燕山中晚期NE向成矿构造子系统、喜山早-中期岩溶成矿构造子系统。三个成矿构造子系统复合叠加，构成了高松矿田成矿构造复合系统(表1)。

图1 高松矿田构造纲要图Fig.1 Structural outline map of Gaofeng ore field

表1 高松矿田成矿构造系统分级及控岩控矿特征Table 1 Scales of metallogenic tectonic systems in Gaoseng ore field and their ore-control and rock-control characteristics

2.1 印支中晚期—燕山早期近EW向成矿构造子系统及其控岩控矿作用

高松矿田的印支中晚期—燕山早期近EW向成矿构造子系统主要由大箐—阿西寨向斜及一系列东西向(纵向)高强度挤压性断裂构造组成，并有北东向及北西向两组扭裂相互伴生。

(1)大箐—阿西寨向斜

该向斜轴部呈一个近东西向的凹槽，控制着矿田内隐伏花岗岩体的侵位与产出形态，岩体呈椭圆形，面积可达150 km2以上[11]，隐伏花岗岩体标高低于900 m[12]。花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定结果为77.4～85.0 Ma[13-14]。

(2)EW向断裂

图2 个旧东区岩体空间关系示意Fig.2 Sketch showing spatial relation of intrusive bodies in Gejiu east district

断裂带从北往南呈近等距离分布，高松矿田内有个松断裂、麒麟山断裂、马吃水断裂、高阿断裂、背阴山断裂[15]及NE向、NW向两组扭性断裂伴生(图1)。其中，个松断裂和背阴山断裂规模较大，该组断裂走向大于10 km，延深大于600 m，个松断裂大于1000 m。断裂面中发育有刀砍状裂隙，多组剪节理发育较好；断层面较光滑，呈波浪状。该组断裂限制了矿田内隐伏岩体(老卡岩体、马松岩体)南北向延伸空间，与个旧东区其它地区的近东西向断裂构造(仙人硐断裂、龙树脚断裂)一起，使近南北向的岩浆岩带(大岩脊)呈现纵向阶梯状、藕节状隆凹相间生成(图2)。东西向断裂主要表现为压性、压扭性特征，经历了压性→右行压扭→左行压扭→张或张扭的不同的力学转变过程，形成一系列的劈理及构造透镜体带，这些断裂构造均为成矿前构造，亦为容矿构造，控制着矿田内含矿岩系的层序构造空间分布。

2.2 燕山中晚期NE向成矿构造子系统及其控岩控矿作用

燕山中晚期NE向成矿构造子系统主要由NE-NNE向五子山复背斜(矿田内为五子山复背斜北段)及其之上的次级褶皱、断裂构造组成。

(1)五子山复背斜及其之上的次级褶皱构造控岩控矿特征

五子山复背斜为燕山期古太平洋深俯冲作用陆内NW-SE向挤压褶皱造山作用而成，叠加横跨在早期东西向褶皱(马松背斜、大箐—阿西寨等向斜)之上，斜横跨复合过程中形成高峰山、驼峰山等次级褶皱构造，同时形成大量层间断层或层间破碎带。该复式背斜长约40 km，核部扁平宽缓，两翼倾角20°左右，南西方向倾伏[16]。背斜下部出现大范围燕山期隐伏花岗岩岩体沿其轴部侵位，呈NNE-SSW方向展布。高松矿田位于五子山复背斜北段，各矿段受其控制，在有利的成矿条件下发生成矿作用。

发育于五子山复背斜之上、大箐—阿西寨向斜南翼的NNE向褶皱构造主要有驼峰山背斜和大箐东背斜，它们对区内隐伏的花岗岩形态具有一定控制作用。沿两背斜轴部有花岗岩体(岩株)侵入，形成了驼峰山和高峰山突起。同时在褶皱形成过程中及岩浆底拱作用下，层间滑动构造(层间破碎带)发育，构成了高峰山矿段和驼峰山矿段“背突式”成矿控矿构造形式，为成矿热液提供了良好的储存空间。同时，受驼峰山和高峰山背斜的影响，使沿大箐—阿西寨向斜轴部所形成的花岗岩凹槽逐渐向上抬升。

(2)断裂系统控岩控矿特征

高松矿田断裂构造发育，主要由北东向莲花山、芦塘坝、麒阿西压扭性断裂带组成，三条断裂带呈近等距离分布，北东向或近东西向断裂与地层层序构造、层间破碎带、层间剥离带等复合，形成羽状或“入字形”构造。它们对矿田内花岗岩突起或凹陷、层间氧化的形成具有明显的控制作用。下面以芦塘坝断裂为例加以介绍。

图3 高松矿田同类型矿体空间剖面图Fig.3 Spatial profile of same type ore bodies in Gaosong ore field

图4 矿体形态及空间位示意图Fig.4 Sketch of ore body morphology and spatial position①②层面型矿体，③分支式复合矿体，④舌型矿体，⑤槽兜式矿体，⑥鞍型矿体，⑦脉状矿体

(3)侵入接触地层构造控矿特征

侵入接触地层构造指特定岩体的侵位与岩性和构造接触所作用而形成的一种地层构造类型，其有利于矿体发育。在接触带矿床中，它既可以是一个地层构造的薄弱带，也可以是一个具有复杂地层构造成分的变质岩石带[18]。

高松矿田深部隐伏的黑云母花岗岩是该矿田的成矿母岩，成矿物质主要来源于花岗岩岩浆期后分化的含矿热液[19]。岩体的高低起伏形态与其产状直接地影响了相关矿床的形成、分布、形态和产状。在岩体凸起接触带内，特别是在岩体的东南侧[20]，矿体呈群带状产出；岩枝、岩舌状岩体形成的凹陷部位都是接触带矿体赋存的有利场所(图4)。按其产出部位可分为层面型矿体(图4①②)、分支式复合矿体(图4③)、舌型矿体(图4④)、槽兜式矿体(图4⑤)、鞍型矿体(图4⑥)、脉状矿体(图4⑦)6种类型。

2.3 喜山早-中期岩溶成矿构造子系统及其控矿作用

个旧高松矿田发育两套岩溶系统，即成矿期岩溶系统和成矿后岩溶系统。

成矿期岩溶系统大多是形成在古近纪之前，在低温地区成矿前已经形成了岩溶性水循环通道，随后由于低温地区的矿液沿着深部断裂上升，溶洞系统发展成一个容矿空间被矿液充填，从而形成延伸长达数百米乃至千米弯曲的管状矿体[21]。层间剥离带、层间挠曲带在地下水溶蚀作用扩大，溶蚀构造形态复杂多样，矿体常呈藕节状，分支复合、尖灭再现等特征，边部及端部常呈弧形、不规则形。

成矿后岩溶系统形成于古近纪之后，由于该区内新构造运动强烈，为地下水的运动和溶蚀作用提供了有利的驱动条件，在地表形成不同类型的岩溶地貌。在马吃水断裂、高阿断裂与芦塘坝断裂交汇地带，地表主要以大型岩溶凹地为主，大型岩溶凹地内零散分布若干小型岩溶凹地及落水洞[22]；在芦塘坝断裂两侧，地表主要以溶蚀谷、溶蚀凹地、落水洞等为主；在马吃水断裂、高阿断裂及五子山复背斜两侧，地表主要以小型凹地、落水洞等为主[23]。在这些负地形或其斜坡地带，常有岩溶残坡积型砂锡矿和溶洞沉积型砂锡矿。

图5 高松矿田不同时期的构造形迹组合Fig.5 Integrated tectonic movement tracing of different periods in Gaosong ore field

3 成矿构造系统演化

中三叠世晚期，高松矿田受印支构造期运动的影响向上抬升，并接受浅海区砂泥质碎屑物和碳酸盐岩沉积，而后，抬升为陆地，并经受风化作用。侏罗-白垩纪燕山早期阶段，地壳向南滑动的过程中被哀牢山古隆起所阻挡，导致SN向相互挤压，形成EW向构造带(图5)。燕山中晚期，滇中地块继续向南移动，矿田西边的小江—个旧断裂受到左旋扭转，使作用于矿田的外力转换为SN向左行力偶的扭动，衍生出NW-SE向的主压应力，形成了NE构造带；沿NE向断裂(带)从NE→SW有斑状黑云母花岗岩、少斑状黑云母花岗岩及后期的等粒黑云母花岗岩侵入，形成锡铜多金属矿床。喜山早期，受红河—哀牢山断裂带左旋压扭活动的影响，小江—个旧断裂发生右旋扭转，将作用于矿田的外力转化为SN向右行力偶的扭动，使已形成的断裂进行合并改造，形成NW向构造带。喜山晚期，滇东地块西迁移，受到西部康滇古陆的阻挡，形成EW向的挤压和SN向的构造带[24]。

4 构造控矿规律

研究结果表明，高松矿田内矿体的产出和形成与燕山中晚期的地层岩性、成矿控矿构造体系和岩浆活动有着密切的联系。在其主要控矿因素中，构造影响锡多金属成矿类型、主要工业矿体的空间定位和分布形式。高松矿田的控矿特征和规律主要体现在以下几个方面：

(1)不同成矿构造子系统控制不同矿床类型

近EW向成矿构造子系统控制了矿田内含矿岩系的层序构造空间分布，有利的含矿层位受大箐—阿西寨向斜构造发生变形及层间滑动，成矿热液充填形成层间锡石-硫化物矿床。同时该向斜构造控制了其下伏的燕山期花岗岩的侵入就位，使其沿大箐—阿西寨向斜轴部形成一个近EW向的花岗岩凹槽，并沿向斜轴部形成若干个花岗岩小岩株或小突起，从而对矿田内层间氧化矿或接触带矿床具有明显的控制作用。除此之外，近EW向个松断裂和背阴山断裂，分别为高松矿田的北部边界和南部边界，形成了一个相对独立的成矿域。

NE向成矿构造系统控制了矿田内燕山晚期花岗岩的侵入就位，马松岩体、老卡岩体呈大脊状沿五子山复背斜呈NNE-NE向隐伏于矿田中西部。在五子山复背斜横跨大箐—阿西寨向斜过程中，还形成NNE向的驼峰山、高峰山次级背斜，沿其轴部形成了驼峰山、高峰山花岗岩突起，突起及其相邻部位均是有利的成矿空间。NE向的莲花山断裂、芦塘坝断裂及麒阿断裂将矿田分为呈近等间距的3个构造带，成矿热液沿断裂构造上升运移，在有利成矿层位形成层间锡石-硫化物矿床(层间氧化矿)，控制着矿床或矿体的空间分布。在NE向断裂构造与大箐—阿西寨向斜及EW向断裂构造复合部位，常常形成花岗岩突起(如阿西寨突起等)，亦是成矿有利部位。隐伏于矿田深部的大脊状燕山期花岗岩与个旧组(T2g)呈侵入接触，形成总体呈NNE-NE向的接触带构造，接触带的类型、形态控制矿田内接触带矽卡型硫化矿床(体)。

成矿后再活化的断裂构造系统构造了岩溶成矿构造子系统，沿这些断裂构造往往形成不同类型的岩溶地貌，控制了矿田内岩溶残坡积型砂锡矿和溶洞沉积型砂锡矿的形成。

(2)含矿岩系的层序构造是层间氧化矿重要的控矿因素

(3)不同时期的成矿构造系统复合控矿

高松矿田不同时期的构造形迹组合如图5所示。

高松矿田EW向成矿构造系统为成矿前构造系统，而NE向成矿构造系统为成矿期构造系统。两者分别在印支期—燕山早期SN向和燕山中晚期NW-SE挤压应力作用下，造成EW向构造与NE向构造的交接复合，五子山复背斜横跨于大箐—阿西寨向斜之上，形成了高松矿田“棋盘格式”的构造格局，控制矿田内矿床(体)的成矿作用，并形成了断凹式、羽列式(断裂+互层式)、背突式、断裂-接触带构造式(或称接触-断裂带构造式)等复合控矿构造样式(图6)。

图6 高松矿田构造控矿模式图Fig.6 Structure control on ore model of Gaosong ore field1.中三叠统个旧组卡房段第5层；2.中三叠统个旧组卡房段第6层；3.中三叠统个旧级马拉格段；4.断裂；5.褶皱；6.斑状黑云母花岗岩；7.粒状花岗岩；8.矿体；9.矿液运移方向；10.接触带矿床；11.层间氧化矿；12.控矿类型及编号：①断裂加互层式，②断层夹持式，③断裂式，④断裂相交式，⑤断层扎根式，⑥花岗岩局部凹槽式

(4)构造控制了矿体的产状

高松矿田内矿体可分为脉状、似层状及不规则状矿体。矿体总体赋存形态与控制构造一致。脉状矿多呈长透镜状或板状赋存于裂隙中，产状形态随裂隙面的起伏和弯曲而变化；似层状矿体赋存于岩层间的剥离空间，产状与岩层一致，受层间褶皱控制，呈透镜状、条状和带状(图6)；呈不规则状的小矿体，其产状形态复杂，常受多组节理裂隙或节理岩层共同控制[25]。