贵州浅层构造变形与成矿

(贵州省地质矿产勘查开发局,贵州 贵阳 550004)

1 引言

矿产资源是地质作用形成于地壳、特别是浅部具经济价值的自然资源。其形成与构造环境关系密切。构造环境是区域成矿的主导因素,对矿产的形成,特别是内生成矿的形成有着决定性的作用。区域成矿地质条件是控制和影响矿产形成和决定矿产特征的各种因素的总和。地球上各个区域的成矿地质条件千差万别,从而导致了成矿地质作用的多种多样,形成了丰富多彩的矿产种类及其矿床类型。因此,对区域成矿地质条件的研究,既是区域成矿学研究的重要内容之一,更是探讨区域成矿规律的基础。

贵州省有地质记录的870 Ma以来,在岩石圈板块运动作用下,新元古代至今经历了武陵(四堡)、扬子(雪峰)、加里东、印支、燕山和喜马拉雅期多次造山作用,其构造变形铸就了当今贵州复杂的地壳浅层变形图像(《中国区域地质志·贵州志》编辑委员会,2017),这些构造变形是相关热液矿产形成的重要条件之一。贵州作为我国南方浅成低温成矿集中区(胡瑞忠等,2007;2016),与整个浅层构造变形关系更加紧密。本文对贵州省各级大地构造单元以及构造变形区的区域地质特征及成矿地质背景进行了系统总结,在浅层构造变形类型中,不论盆―山构造、褶皱构造样式和区域性断裂,均与浅成低温热液成矿有密切的联系。

2 浅层构造变形概述

贵州省岩石圈构造分属上扬子岩石圈亚块体和中扬子岩石圈亚块体(李廷栋,2006;袁学诚,2011)。大地构造位于华南板块(I级)的扬子陆块(Ⅱ级)的上扬子陆块(Ⅲ级)的东南部,其Ⅳ级大地构造单元可分为“一盆三带”,即四川中生代前陆盆地、鄂湘渝黔前陆褶皱冲断带、江南加里东造山带、南盘江—右江印支造山带(王砚耕等,1992a、1995、1996;《中国区域地质志·贵州志》编辑委员会,2017;王砚耕等,2018)。

本文在四级构造单元划分基础上,进行了构造变形区划分,各构造变形分区在地质构造方向、褶皱组合型式和地质作用(包含成矿作用)类型及特征等方面具有明显差异。在贵州,浅层构造变形种类主要为盆―山构造、褶皱构造样式和区域性断裂(图1),依据各构造变形区的区域地质特征、浅层构造变形种类探讨其与成矿作用的关系,为论述贵州省主要矿产成矿条件奠定基础。

3 盆―山构造与成矿

贵州省的浅层构造变形图像,结合深部地球物理信息,是位于四川前陆盆地与贵州高原之间的盆―山构造,此乃贵州浅层构造基本格局。

盆―山构造是在地球内动力作用下大陆岩石圈遭受改造、上地壳发生的构造变形的主要表现形式之一,其结果是形成新的盆地和山岭。这些盆地和山岭的形成都是由岩石圈应力改变的结果。若岩石圈受到挤压,局部的应力积聚不能释放物质能量,在流性变形强的地区形成山岭,流性变形弱的地区形成盆地(袁学诚,2005)。包括贵州赤水、习水在内同属四川南缘的中生代大型陆相坳陷沉降盆地的组成部分;往南的贵州高原则是该盆地南缘的褶皱隆起山系,是贵州盆―山构造的主体,也是区域浅层构造的复杂区段,与热液成矿的关系最为密切,是成矿研究的重中之重。由褶皱冲断山系(鄂湘渝黔的褶皱冲断带)和复式褶皱山系(江南早古生代造山带)构成此山系(图2)。以上三个构造区带铸就了贵州浅层构造的基本格架,属于典型的薄皮构造(Thin-skinned tectonics)。

图2 贵州地壳盆—山构造格架(据王砚耕,1992b.修编)

3.1 坳陷沉降盆地

坳陷沉降盆地位于贵州北隅赤水和习水,为四川盆地南部边缘。卷入地层主要为侏罗纪、白垩纪红层。以宽缓褶皱为主,断裂不发育,下伏古生代至三叠纪海相沉积。中生代红层是膏岩和浅层天然气的储集层和盖层。古生代寒武纪、志留纪的黑色岩系(烃源岩)则是页岩气的主要层段。

3.2 褶皱隆起山系

褶皱隆起山系是贵州省盆―山构造最主要的组成部分和浅层构造特点所在,其范围包括贵州省境的大部。按变形特征的不同,分为褶皱冲断山系和复式褶皱山系两个构造区段。其中,褶皱冲断山系位于吼滩断裂与施洞口断裂之间的贵州省境,相当于鄂湘渝黔褶皱冲断带的范围。该褶皱冲断系以多层次复杂滑脱变形所产生的侏罗山式褶皱为特色,并伴有一系列向南东倾斜的冲断层。侏罗山式褶皱是浅成低温汞、金、铅锌、锑等为浅成低温矿床成矿的重要因素之一;复式褶皱山区泛指贵州东南部,其范围相当于江南造山带西南段,属变质褶皱基底构造。主要由新元古代早中期浅变质岩系构成的复式背斜和复式向斜,及其与之斜交的走滑断层为其特征。“江南式褶皱”是石英脉型和热液型锑、铅锌重要构造成矿的条件。

4 主要褶皱样式与成矿

根据构造变形样式及其组合特点的不同,参照相关划分方案,将贵州省浅层褶皱分为类日耳曼式、侏罗山式、江南式和“西康式”4种基本型式(表1、图1)。现分述于后。

表1 贵州主要浅层褶皱样式类型

4.1 侏罗山式褶皱

侏罗山式褶皱实际上是多层次复杂滑脱变形的产物,它是造山带与前陆之间一种特殊的褶皱类型。其范围涉及贵州省大部,是一个典型的前陆褶皱-冲断带。卷入这个褶断带的地层主要是古生代和三叠纪海相沉积,但各地段地层发育有所差异。贵州省北半部以早古生代地层为主,最为瞩目;南半部则是上古生界和三叠系为主体。其褶皱型式多样,包括了隔槽式、类隔槽式、隔档式,疏密波状和箱状等多种类型。其中,以隔槽式褶皱最为发育。它是由一系列紧密的向斜和平缓背斜相向平行排布而成(图3),并具有分带性。以遵义—贵阳断裂带为界,以东的贵州省境。普遍发育与褶皱轴(主要为背斜)平行的逆断层,与上述褶皱一起构成典型的褶皱-冲断构造。冲断层主要为北北东向,断层面向东南倾斜,向北西方向仰冲,指向四川盆地。

图3 贵州侏罗山式褶皱样式(据贵州省地质矿产局,1987,修改)

上述构造样式在平面上具有明显的分带性:即自东(南东)向西(北西),褶皱和断裂的强度均减弱,卷入的地层亦逐渐变新,褶皱型式由隔槽式―类隔槽式―疏密波状―箱状褶皱;逆冲断层减少,在邻近四川盆地边缘的毕节、大方一带,尚有台阶状断层出现。在遵义—贵阳以西地区则是北东和北西向。本带是浅成低温成矿域的集中区,其构造变形是汞、金、锑、砷、铅锌等矿产形成不可或缺的重要条件。尤其是隔槽式背斜轴部、箱状褶皱轴部和穹状背斜轴部是低温热液矿床最有利的出矿空间。

4.2 类日尔曼式褶皱

日耳曼式褶皱是发育稳定陆块(克拉通)上叠盖层的一种宽阔平缓的构造变形样式。在贵州分布于四川盆地南部边缘相邻的赤水市、习水县。卷入此类褶皱的主要是侏罗纪—白垩纪陆相红层,构造变形比较微弱,地层产状一般较平缓,有的甚至水平,层间关系基本协调,褶皱一般开阔。其型式以横弯顶薄者为主,常为规模不大疏缓的背斜、向斜,轴迹主要呈东西向分布。断层不发育,以正断层为主。属四川中生代前陆盆地的类日耳曼式褶皱组成部分。

4.3 江南式褶皱

江南式褶皱,是既不同于侏罗山式滑脱褶皱、又有别于阿尔卑斯式全型褶皱的另一褶皱类型。是指发育在大陆地壳内部陆―陆碰撞作用形成的陆内造山带特殊的褶皱型。分布于江南加里东造山带西南段的贵州东南部。卷入这个带的地层主要是新元古界下江群/丹洲群浅变质陆源碎屑岩系,以及整合其上的早古生代地层。此变质岩系的构造远未查清,其中尚有复杂的中小型构造和褶叠层(如台江至雷山一带)。局部保留的晚古生代岩层,不整合于下古生界或新元古界之上。还有若干北东—北东东向走滑断层,并发育有众多过渡性剪切带。

这类褶皱样式的特点是,形态开阔至紧闭,常见复式背斜和复式向斜(图4),二者相间排列两翼大致对称。单个褶皱延伸100 km左右,褶皱宽约10 km。产状中等倾斜。在天柱、锦屏、黎平西部褶皱轴面多倾向南东,而东侧多倾向北西,此现象有力佐证其复式背斜的存在。区段还常见顺层或切层的脆韧性剪切变形,延伸百余公里。复式褶皱的背斜轴部或脆韧性剪切变形带是石英脉型金矿产出的有利部位(张均等,2017)。

图4 贵州天柱—锦屏下江群江南式褶皱样式(据张均等,2017,修改)

4.4 “西康式”褶皱

“西康式”褶皱由许志琴等命名(1991)。意指发育于松潘—甘孜造山带三叠系西康群复理石的一种褶皱类型。王砚耕(1992a)认为,黔西南南部南盘江地区三叠纪硅质陆源碎屑岩系(复理石)的褶皱与之相似,它与西康群一样都位于上扬子陆块边缘,同属三叠纪特提斯洋,具有相同的构造变形的物质基础和地动力学背景,故沿用此名,用以代表该区的褶皱样式。贵州南盘江地区属右江造山带北缘,是三叠纪的周缘前陆盆地。卷入这个带地层主要是三叠系中上统巨厚的陆源碎屑复理石。其主构造线呈北西―北西西,并有多方向褶皱叠加。次级褶皱复杂形态多样,如平卧褶皱、同斜褶皱、扇形褶皱和尖棱褶皱等均屡见不鲜(图5)。

图5 黔西南南部“西康式”褶皱(据《中国区域地质志·贵州志》编辑委员会,2017,修改)

此类褶皱型式基本特点是:紧闭线状复式褶皱发育,常伴有倒转、平卧等次级褶曲;单个褶皱形态多样,并相互平行或共存;区域性板劈理发育且延伸较远;与褶皱相伴的逆冲断层比较发育;能干性差的复理石层具有强烈的缩短应变。此外,在硅质陆源碎屑复理石褶皱带中,能干性强的石炭纪—二叠纪碳酸盐岩刚性块体组成的穹状或短轴背斜,并常发育伸展断层。此类构造样式的褶皱背斜交接部位是以陆源碎屑岩容矿的卡林型金矿成矿十分重要的条件。如烂泥沟、百地和丫他金矿床。

5 区域性断裂与成矿

贵州省浅层构造变形图像中除前述褶皱构造外,还发育众多的断裂构造。它与褶皱一起构筑了浅层构造变形样式,其中有一些规模较大的区域性断裂十分瞩目(图1),它们不仅是区域构造格架中十分重要的构造形迹,而且与一些热液矿产的形成有着密切的关系。现择要述后。

5.1 次级构造单元边界断裂

5.1.1 吼滩断裂带(F1,为图1中断层编号,下同)

图6 吼滩断裂带地震解译剖面图(据郭卫星等,2016,修编)

5.1.2 玉屏—凯里—三都断裂带(F2)

5.1.3 坡坪断裂带(F3)

为南盘江―右江造山带与鄂湘渝黔褶皱冲断带分界线。是燕山期板内构造变形叠加在中三叠世相变带上的断裂构造。从北东到南西经镇宁、打帮、贞丰连环寨、册亨坡坪、安龙孔屯,延长200余千米,断裂带总体是向北西或西倾斜,早中三叠世碳酸盐岩逆冲于中三叠世之上,在下盘塑性岩层中还发育了与该断裂带倾斜方向相反的冲断层——板昌断层,在贞丰和册亨毗邻地段构成复杂的构造图像。该断带附近有烂泥沟超大型金矿床,以及林坛、白层、唐新寨等金矿产出,表明该断裂带可能对上述金矿的形成有着控制作用(图7)。

图7 贵州贞丰—册亨构造略图(据索书田等,1991,修改)

5.2 构造区段或变形区分界断层

在鄂湘渝黔褶皱冲断带内部,构造变形样式及其组合区别较大,可以划分出若干不同构造区段和构造区块,它们之间的分界往往是一些区域性的断裂(图1),并对某些热液矿产的形成有控制作用,现择要简述于后。

5.2.1 贵阳―遵义断裂带(F4)

北起桐梓坡渡向南经遵义、息烽至贵阳,呈南北向延伸,长约200 km,它是贵州省内鄂湘渝黔褶皱冲断带东西两个不同变形区的分界断层。东侧以近南北向隔槽式褶皱为主,并伴有一系列北东向逆冲断层和走滑断层,西侧的褶皱形式较多,其轴迹以北东向为主,并呈S形弯曲。该断裂带东侧是贵州汞、铅锌和萤石等的主要矿化区,上述构造对其有明显的控制作用。

5.2.2 赫章―纳雍断裂带(F5)

原称“垭都―蟒硐断裂带”,该断裂带西起威宁自治县云贵,往东经赫章蟒硐,再经纳雍水东,继续向修文六广,息烽附近与贵阳―遵义断裂带相交,可能继续往东延伸(待进一步验证)。呈近东西向横延贵州全境,东西向长约330 km,该断裂带在垭都—蟒硐一带,以挤压为主,使早志留世、中晚泥盆世、早石炭世地层逆冲于中二叠世地层之上,形成叠瓦状的冲断系(图8)。在中段的黄平―镇远断裂带先挤压后伸展,形成陡倾斜的断裂带。该断裂带是贵州前陆冲断褶皱带南北构造景观分异的界线,也是晚古生代黔北隆起与黔南坳陷的分界。该断裂西段是铅锌成矿的有利部位,东段则控制汞、重晶石和铅锌等热液矿床。

图8 赫章—纳雍断裂带内的叠瓦状冲断系(据何良伦等,2019,修改)

5.2.3 紫云―水城断裂带(F6)

为广西丹池断裂往贵州延伸部分,经罗甸往北西过紫云、关岭、六盘水—威宁呈北西向延伸约145 km。该断裂带两侧变形样式有很大的区别,北东侧为北东和北西向的褶皱为主,南西侧不仅有上述方向的褶皱,而且断裂发育,并有近东西向的褶皱。该断裂带构造性质复杂,并有较长的活动历史,控制了晚古生代断陷盆地的分布。燕山期至今经历了挤压、走滑和伸展作用,该断裂带可能是与灰岩容矿铅锌矿床(杉树林式铅锌矿)的重要控制因素。

5.2.4 普安―安顺―乌当―石阡断裂带(F7)

是云南师宗―弥勒断裂带往贵州的延伸部分。进入盘州莲花山,往北东过普安,再往东至关岭附近与紫云―水城断裂相截,再往北东经安顺宁谷至贵阳乌当,在瓮安南部与开阳―镇远断裂相截;往北东经石阡花桥到江口红石,再向松桃方向延伸,呈北东向斜贯贵州全境,长约380余千米。该断裂带性质复杂并有多期的活动历史,主要具有挤压―走滑的双重性,但各区段的性质和强度有所差别,在西南段的盘州—关岭以压性为主,是滇黔桂金三角的界线;安顺—贵阳则以走滑为主,而在石阡—江口则是挤压和伸展兼具。该断层至今仍在活动,它不仅是贵州地下热水导热构造,而且沿其两侧是热液型金、汞、铅锌等成矿的重要控制因素。

6 浅层构造与低温成矿

从上述贵州省浅层构造变形与成矿关系的叙述可知,不论盆-山构造、褶皱构造样式和区域性断裂均与浅成低温热液成矿有密切的联系。贵州作为我国南方浅成低温成矿集中区,与整个浅层构造变形关系更加紧密,在此简要讨论。

6.1 浅层构造与低温成矿组合分布

根据成矿时代和成矿元素共伴生关系,贵州省浅成低温成矿域可划分为以下5个组合,浅层构造与低温成矿组合分布如图1。

6.1.1 铅锌铁(银、镉)组合

分布在贵州省西北部与川滇两省相邻的地区,容矿岩石主要是石炭纪至二叠纪的石灰岩,以碳酸盐型铅锌矿为主。以赫章县猪拱塘铅锌(镉、银)矿床和赫章县菜园子铁矿床为代表。

6.1.2 金锑汞砷铊组合

主要分布在黔西南地区,容矿岩石为石灰岩、砂岩及玄武岩,以卡林型金矿为主。分别以灰家堡金矿田、贞丰县烂泥沟金矿床和盘州市架底金矿床为代表。

6.1.3 汞铅锌锑组合

容矿岩石主要是寒武系碳酸盐岩(除锑外),分布在黔东至黔南三都等地,汞矿带靠江南造山带一侧,而铅锌矿带则在其西侧。分别以万山矿田和三丹矿田为代表。

6.1.4 锑金组合

容矿岩石主要为浅变质硅质陆源碎屑岩,以脉型锑矿和金矿为主,主要分布在黔东南地区。分别以榕江县八蒙锑矿床和锦屏铜鼓金矿床为代表。

6.1.5 汞萤石组合

容矿岩石为寒武纪—奥陶纪碳酸盐岩,汞矿以单汞为主,而萤石矿以重晶石为主,分布于黔东北务川、沿河等地。分别以务川自治县木油厂汞矿田和沿河自治县丰水岭萤石矿为代表。

6.2 低温热液矿集区构造条件

根据前述低温成矿元素共生组合特点及其分布受浅层构造变形控制的规律,将其划分为下文所列5个矿集区(图1)。各矿集区均受浅层构造变形样式及其组合的控制,其中断裂型控矿构造最为重要,在此分别简要叙述其控矿构造条件。

6.2.1 黔东北汞萤石矿集区

位于贵州省东北部的务川—德江—沿河一带,为侏罗山式褶皱发育区,汞矿和萤石矿受濒北北东向隔槽式褶皱背斜轴部或翼部断裂控制,其容矿构造主要是顺层和切层的张性断裂或层间破碎带。

6.2.2 川滇黔毗邻铅锌(锗镉银)矿集区(贵州部分)

位于贵州省西北部的赫威水地区,为褶皱断裂复杂变形区,铅锌矿主要受北西西向断裂带及其旁侧的次级断层和褶皱控制。其中,以紫云―水城和水东―垭都两断裂带矿床较为密集。紫云―水城断裂带为走滑兼挤压性质,威水背斜南西翼倒转,并连起交界的南盘江―右江盆地褶皱带,铅锌矿富集;水东―垭都断裂带则以挤压逆冲为主,并形成叠瓦式冲断,其下盘往往是铅锌矿就位的主要场所,如猪拱塘铅锌矿床。

6.2.3 滇黔桂毗邻地带金锑汞铊砷矿集区(贵州部分)

主要位于贵州省西部的南北盘江区域,为“滇黔桂金三角”的北缘,是卡林型金矿最集中分布区。控矿构造主要是北西西向的背斜或与之交截的冲断层和正断层控制。以石灰岩容矿的似层状-透镜状金矿体,多受层间断层控制;而砂岩容矿的脉状矿体则受沿板劈理发育的断层控制。

6.2.4 黔东―黔南汞铅锌锑矿集区

位于铜仁—凯里—都匀—三都一带,为Ⅲ级构造单元结合部,该区的矿产受“轴缘断裂带”及其旁侧的次级断层和褶皱控制。其中,以施洞口逆冲断层带和铜仁叠瓦状断裂带的构造控矿最为明显。

6.2.5 湘西―黔东金钨锑矿集区(贵州部分)

主要包括黔东南的天锦黎地区,为新元古界浅变质褶皱基底,以“江南式”褶皱为其特征。该区金锑主要受北东向复式背斜及其过渡性剪切断裂控制。有顺层石英脉型和切层脉型两种金矿。锑矿则受北北东和北东剪切作用形成的“网结状”构造控制,多呈脉状产出。

7 结论

贵州有地质记录的870 Ma(新元古代至今)以来,地质历史时期经历了多期次造山作用,形成盆-山构造、褶皱构造样式和区域性断裂等浅层构造变形,其类型的发展演化是一些矿产的有利产出空间和重要控制因素,尤其是浅成中低温热液矿产成矿条件之一。

(1)作为贵州省浅层构造基本格局的盆(中生代大型陆相坳陷沉降盆地)―山(褶皱冲断山系和复式褶皱山系)构造,盆地是古生代寒武纪、志留纪的黑色岩系(烃源岩)成生页岩气的主要场所;褶皱冲断系是浅成低温汞、金、铅锌、锑等为浅成低温矿床成矿的重要因素之一;复式褶皱山系是石英脉型和热液型锑、铅锌重要构造成矿的条件。

(2)发育的浅层褶皱样式中,侏罗山式褶皱带的构造变形是汞、金、锑、砷、铅锌等矿产形成不可或缺的重要条件,尤其是隔槽式背斜轴部、箱状褶皱轴部和穹状背斜轴部是低温热液矿床最有利的出矿空间;江南褶皱式复式褶皱的背斜轴部或脆韧性剪切变形带是石英脉型金矿产出的有利部位;“西康式”的褶皱背斜交接部位是以硅质陆源碎屑复理石容矿的卡林型金矿成矿十分重要的条件。类日耳曼式构造变形样式利于页岩气的成生与保存。

(3)贵州浅层构造变形图像之一的断裂构造,其不仅是区域构造格架中十分重要的构造形迹,而且是汞、铅锌、金、萤石、重晶石等矿产产出的有利部位和重要控制因素,也是贵州地下热水导热构造。

(4)贵州浅成低温成矿集中区低温成矿元素共生组合特点及其分布均受浅层构造变形样式及其组合的控制,其中以断裂型控矿构造最为重要。

(5)以上研究成果是编制《中国矿产地质志·贵州卷》志书的基础,也是编制1∶50万贵州省矿产图、贵州省成矿规律图的基础,同时对将来贵州省矿床地质研究与区域找矿、地质矿产勘查及研究都具有重要指导意义。

[编者注]本文为王砚耕先生生前研编贵州矿产地质志的研究成果,由贵州矿产地质志研编团队、贵州省地质调查院高级工程师白培荣整理(文字、插图)完成。