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斷裂與金礦床的形成

在各種地應力的作用下,地質體不僅在塑性變形中產生褶皺等構造形跡,而且在塑性變形和脆性變形中因超限而形成斷裂等構造形跡。由於地質體的物理化學性質及其溫度、圍壓、地應力性質的差異,形成的斷層在規模、形態、力學性質、發生時間等方面存在差異。當地質體含水較多且處於地殼深部或高溫高圍壓條件下,且首次受到構造作用或熱事件時,後期往往出現斷層,平行於褶皺軸的壓剪逆斷層或層間斷層最為發育,在地槽構造層和地窪階段的地臺構造層中形成的構造特征中最為常見。當地質體經歷過壹次或多次構造作用或熱事件,失去大量水分,發生強烈變質變形,在地殼淺部或低溫低壓條件下再次受到地應力作用時,斷層構造變形比褶皺構造變形更可能、更普遍,斷層的發生往往與褶皺沒有必然聯系。它們或單獨出現,或早於折疊,或同時出現,或晚於折疊,並與折疊軸成平行和多角度。斷層的形態復雜多變,規模大小不壹,力學性質各異,其中前構造階段形成的構造特征復活、追蹤、疊加、轉化現象最為明顯。

成礦前和成礦過程中的斷裂可能成為與金礦化有關的巖漿和成礦溶液的通道,即表現為導礦、散礦和容礦構造;其中,切割較深(超殼深或殼深)的大型(區域性)斷裂(帶)甚至分割和控制了與內生金礦化有關的大地構造單元、金成礦帶和成礦區;另壹方面,利用斷層面上的斷層泥等物質(可能結合斷層面上下體的巖性)作為屏蔽,阻止礦液的分散,從而有利於礦化中的礦物富集;巖石和礦物在破裂過程中的破碎和壓碎,會增加成礦過程中礦液與地質體的反應界面,從而增加內部成礦的可能性。

在斷層作用過程中,附著的熱量和動力可以活化、遷移和分散斷層面或斷裂帶附近壹定範圍地質體中的某些化學成分,包括某些金,即發生壹定強度的“成礦”。

第壹,地窪構造單元中的斷裂構造和地窪期的斷裂構造。

地窪構造單元中的斷層構造不僅限於地窪階段新形成的地窪斷層構造,還包括前地窪階段已形成並已被“焊接”到壹定程度的斷層構造,以及前地窪階段開始奠基但最終在地窪階段完成或復活、疊加、改造、重新組合的斷層構造。

地窪構造階段是迄今為止在地殼中發現的最晚的構造階段,同時具有獨特的在規模和強度上可與地槽階段相媲美的構造-巖漿作用。此外,繼承性前地窪構造層在前地窪階段受到了不同程度的壓實、脫水、變質、褶皺和斷裂作用,地質體脆性大,存在多處構造弱面和帶,容易破碎。因此,在繼承了幾個前地窪構造層的地窪構造單元中,不僅有許多地窪期的斷層,還有許多前地窪期的斷層被繼承、復活、疊加、改造和重新組合。它們在地窪構造單元中形成了復雜、獨特、獨特的斷裂構造體系。

2.韌性剪切斷裂構造帶與地窪型金礦化

韌性剪切斷裂構造帶是斷裂構造帶的壹種,它對地窪型金礦化的影響與其他斷裂構造帶相似。在金地質學中,近年來關於內生金礦物與韌性剪切帶關系的討論很多,但更多關註的是現在金礦物產於更早出現的韌性剪切帶中,而地質時代“客體”(金礦物)進入“客鋪”(含礦構造)與“客鋪”出現之間的巨大落差卻被不同程度地忽略,金等成礦物質在韌性剪切過程中被活化、驅動和重新聚集。作者認為(王福全,1994)韌性剪切主要是地質體未破裂界限內的變形,發生在地下較深處或溫度較高的地帶;地質體在變形過程中,由於環境溫度高,圍壓大,容易膨脹,不能膨脹,所以在較大範圍內以小位移剪切方式耗散能量。在這個過程中,韌性剪切作用強烈的中心帶不僅不可能富集金等大量元素,反而會被貧化;只有在韌性剪切期之後,當原韌性剪切帶上升到地殼淺部或隨著異常溫度的降低,受到另壹期次的地應力作用,韌性剪切變形被活化、疊加、改造組合成脆性或韌脆性變形構造,表現為韌性剪切斷裂構造帶。在新的成礦熱液條件下,有可能成為內生金等更有利的成礦構造。因此,韌性剪切斷裂構造帶只有經過兩期以上的形成(完善),才能成為內生金的含礦構造。

地槽和其他活動地球階段及地窪階段的大規模巖漿帶有利於韌性剪切帶的形成。在地窪區的前向構造單元(穹窿)中,特別是地臺階段相對隆起的那些地區,前地臺階段地殼較深部形成的韌性剪切帶已上升到較淺部位,並已發展或正在發展為脆性或韌脆性變形構造帶,符合地窪階段內生金礦化的有利條件,因此這類內生金礦物特別引人註目。如銀山-廖燕金礦帶(十八小壕、金廠峪、五龍金礦)、小秦嶺金礦帶、江西金山金礦帶、廣東河臺金礦帶、海南陳革金礦帶等。在地窪期新形成的韌性剪切斷裂構造帶中也有多處該類型金礦,主要分布於地窪期大型巖漿巖帶中,如膠東半島玲瓏、郭家嶺內外及冀東北獨山壹帶。

第三,地窪構造單元中的斷裂構造與地窪內生金礦化

地窪構造單元中斷裂構造與地窪型內生金礦化的關系,在某些方面類似於其他構造單元中斷裂與所有內生礦物如金的關系。比如,壹些在成巖成礦過程中未被“焊接”的斷裂構造可能作為控礦構造出現,地窪期的斷裂作用也可能對“成礦”起到壹定的作用。但是在其他方面有區別或者很大的區別。例如,地窪構造單元中的沈積同生斷裂帶也可能形成富含金的“礦源層”,但它們對形成地窪內生金礦床的意義不如前地窪構造層中的重要。在地窪構造單元中,具有繼承性發育的深部、大型、復雜斷裂構造系統分布的普遍現象與地槽構造單元不同,對判斷特定地區內生金礦床形成於地窪期還是地槽期,以及判斷形成於地窪期的內生金礦礦區(帶)的邊界、主要控礦構造的性質、勘查項目的選擇和布置具有參考價值。此外,在地窪構造單元中,還可以看到深大復雜斷裂構造體系的劃分,大地構造單元的控制,與內生金礦化有關的金成礦帶和成礦區。如從元古宙地槽末期到中新生代地窪階段奠定基礎的幾條深大斷裂帶,至今仍在發展(復活、疊加、改造、重組),將浙江省劃分為幾個地窪-地灣行(表4-1)。在每個地灣(穹丘)行內,構成地殼的結構層的數量和性質是不同的,地灣型產生金。其他次級斷裂(帶)分隔了地窪(穹窿)系列中最次級的穹窿和地窪構造單元,控制了內生金礦帶、礦區和礦床(點)。

表4—1浙江地窪內生金礦物的劃分、系列和成因類型

(綜合李佩菁等資料整理,1990)

四。前地臺構造層中斷裂構造控制的地窪型金礦。

如前所述,在地窪構造單元繼承的前陸構造層中,往往存在前陸階段形成的斷裂構造,但它們在前陸階段往往已被各種規模的巖漿巖充填或被各種化學交代作用“焊接”而成。地窪階段強烈的構造-巖漿作用,不僅可能使它們因活化(再分裂疊加、改造重組)而成為地窪型金礦床的成礦構造;而且這些前陸構造層中可能形成大量新的斷裂構造,它們也可能成為地窪型金礦床的成礦構造。實踐中很難區分這兩類斷裂構造,但受其控制的地窪型金礦床(點)較多。

在中國地窪區,不同地區的前陸構造層主要由上古生界、下古生界、中元古界-新元古界和古元古界組成。其中有受斷裂構造控制的地窪型內生金礦物,但地質年代較老的尤為重要。其原因可能是:壹是原始金豐度高,在多期構造-巖漿作用中已富集或初步富集;二是前地窪階段已形成斷層、斷裂等多條構造薄弱帶,更適合於在地窪階段形成新的、活化的舊斷裂構造,有利於成礦。

如前面提到的小秦嶺金成礦區,前地臺的壹個構造層太華群中有許多地窪型金礦床(點),壹般受老鴉岔復式背斜控制。礦體主要分布於地窪期新生活化、疊加改造的斷裂構造中,其中以地槽期為基礎、與老鴉岔復背斜形成活化改造過程同步的層間斷裂最為豐富。

在內蒙古地窪區-松遼地臺區-興凱地窪區和華北地窪區-膠遼地窪區的交界地帶,即銀山和廖燕巨型金成礦帶,侵入太古代-元谷峪-古生代前地臺和地臺構造層的地窪巖漿巖和地窪火山-沈積層中有許多內生金礦床(點),也有大量內生金礦床(點)。這些前陸構造層中的金礦床(點)在空間上主要受褶皺構造和其他與其成因有關的次級斷裂構造控制,大部分主要受各級斷裂構造控制(表4-2和圖4-3、圖4-4和圖7-7)。

表4-2內蒙古地窪區南緣部分內生金礦床(點)與地窪期活動斷裂帶的關系。

(據郭炎田等1987)

圖4-3張家口-廖燕帶(華北地窪區北緣)內生金礦(點)與地窪期活動區域性深大斷裂(帶)的關系。

(據尹等人,1995)

1-尚義-崇禮-赤城-平泉-北票斷裂帶;2-豐寧-龍華斷裂(帶);3-遵化-青龍斷裂(帶);4-康保-圍場-赤峰斷裂帶;5-內生金礦床(點)

圖4-4遼東五龍金礦區地窪期內生金礦與活動斷裂(帶)的關系。

(彭燕東簡化,1994)

1—雲母片巖;2-黑雲母花崗巖片麻巖;3-中生代花崗閃長巖(三流巖體);4-後礦化斷層;5-含金石英脈;6-被預礦化巖脈填充的斷層;7—無不明性質的礦體、巖脈充填和斷裂。

如在成礦帶西部,太古宙、元古峪等前地臺構造層內大多數內生金礦及其礦體的分布,受烏拉山-大青山至南、北部兩條深大斷裂帶、朝格齊-白雲鄂博-赤峰深大斷裂帶及其次級斷裂帶控制。這些深大斷裂帶的形成雖然以元古代或更早為基礎,在前中生代有多次活動,但在中、新生代地窪階段也有強烈的活動,表明它們不僅被活化,而且受到多方向、多力學性質和多層次新斷裂構造的疊加改造,控制了壹些中、新生代沈積盆地的形成發展和地窪階段巖漿巖的分布,使其主要由太古界-新生代組成。礦床地質研究表明,受上述三條深大斷裂帶及其次級斷裂控制的金礦床(點)往往具有地窪期或中生代成礦時代。例如,在包頭市西郊的烏拉山深大斷裂北側,有幾條東西長20多公裏、南北長幾百米、平行分布(距離約500米,總寬6公裏)的脆韌性剪切帶,控制著條帶狀金礦脈(形成大型甚至超大型金礦床)。這些脆韌性剪切帶切割太古宙烏拉山群,同位素年齡為310.75Ma和452.07Ma的閃長巖巖漿巖侵入其中。金礦脈的K-Ar年齡(李,1992)為139-239 Ma,表明主要是中生代早期地窪階段的成礦作用。從包頭市向北,到烏拉山深大斷裂以南約25公裏的十八橋壕金礦,也是壹條切割太古代-古元古代古峪的韌脆性剪切帶。經過詳細研究(孫玉德,1989),這裏的韌脆性剪切帶在地質剖面上經歷了由深至淺的長期多期活化、疊加和形成深度。其中,地窪階段的燕山期斷裂構造活動、巖漿和熱液對韌脆性剪切帶的疊加改造以及帶內金礦物的形成都是重要的。

往東,進入金成礦帶的張家口-宣化(冀西北)地區內生金礦床(點)較多,大多產於太古宙桑幹群變質巖系組成的前陸構造層中(也有不少產於與之有關但形成於後地槽階段的巖漿巖中)。但主要是地窪期成礦或具有地窪期成礦因素的多因復成金礦物。由於這些內生金礦主要分布在東西向延伸的崇禮-赤城深大斷裂(帶)以南幾十公裏的範圍內,金礦體主要產於與之相關的次級斷裂中,特別是不同方向的斷裂(帶)交匯處是金礦的集中產出場所;太古宙至喜馬拉雅期深大斷裂(帶)活動頻繁(尹等,1995),尤其切割了華力西期和燕山期的巖漿侵入體,使這些巖石的切割蝕變帶內存在更多的大型內生金礦(體);從更大的區域來看,深大斷裂(帶)只是地窪期活動的尚義-崇禮-赤城-平泉-北票復合斷裂帶(圖4-3)西端的壹小段,它可能與更西的烏拉山-大青山山前斷裂帶或地窪期活動的何琳-集寧深大斷裂(帶)相連。

再往東,廖燕或冀東北-赤峰南部-遼西地區內生金礦床(點)較多,約壹半產於前地臺構造層中的太古代-古元古代古峪變質綠巖建造中,主要形成於地窪期或為具有地窪期成礦因素的多因復成金礦物。因為該區約壹半的金礦床(點)或儲量主要產於地窪巖漿巖中或附近(極少數產於地臺構造層);甚至前地臺構造層中的金礦床也與地窪階段的構造-巖漿作用密切相關,具有壹定的地窪成礦時代,甚至太古代玉龍-花崗片麻巖帶中的金廠峪金礦床(這類金礦床常稱為金廠峪型)也主要形成於地窪階段的中生代(見本章第二節)。此外,壹些對本區內生金礦化起重要作用的斷裂構造,不僅穿透了前臺基構造層,還穿透了臺基構造層和地窪構造層(主要是火山巖和各種侵入體);其中,有的起主要作用,以早前寒武紀為基礎,經過長時間的反復活動而強烈再活化(疊加、改造、重新組合),有的是地窪階段新形成的;綜合來看,它們在本區內生金礦化中起了以下作用:(1)分割了山海關、黑山、努如虎山、隆化-喀喇沁-敖漢、圍場-明山-解放營子(正)穹窿及它們之間的少量(負)凹陷等次級構造單元,使這些次級構造單元橫跨原華北地臺的基底和地臺北側的花梨。而且都是由東南向西北傾斜,所以在每個次級穹窿構造單元的東南側(相對於西北側)出露大面積的較老地質體、地窪侵入體和內生金礦化(張秋生等,1991;劉剛等,1992;王福全,1994;尹等,1995等。);(2)控制地窪期巖漿活動和巖漿體(層)的分布,與內生金礦化密切相關;(3)在地窪期成為傳導和分散礦液的通道和內生金礦化的礦物富集部位。

再向東,到達遼寧省和吉林省與朝鮮的邊境地區。前地臺構造層中的斷裂構造對地窪型內生金礦床的控制作用也與該巨型金礦帶中的以往地區相似。如碧流河斷裂、海城-草河口斷裂、劉家合-青堆子斷裂、莊河-恒仁斷裂、四平街-豐城斷裂和鴨綠江斷裂,在中、新生代地窪階段強烈活動,與地窪型巖漿作用相結合,在本區形成了大量地窪型內生金礦床,其中鴨綠江斷裂對地窪型內生金礦床的控制作用最為明顯,沿該斷裂帶(包括其

在東北地區,中、新生代強烈活動的郯廬斷裂帶東支輝發河-敦化-密山斷裂帶,受遼寧省慶元縣王家大溝金礦床(受地窪侵入體* * *,金礦體主要賦存於太古宙鞍山群)和吉林省柳河縣(礦體賦存於斷裂帶東側附近的地窪火山-夾皮溝金礦中, 主要賦存於太古宙鞍山群中,被許多研究者認為是早前寒武紀礦化,也有許多中生代地窪期疊加富集的跡象(王怡文,1984; 王怡文,1994;王福全,1995)。依蘭-伊通斷裂帶是郯廬斷裂帶的西支,在中、新生代強烈活動於地窪階段,還控制著獨立或伴生的地窪型內生金礦物,如四平山門(賦存於下古生界)、依蘭雞冠山(賦存於古元古代古峪糜棱巖帶)等。在黑龍江省,地窪期中生代強烈活動的烏拉嘎斷裂帶,與地窪巖漿作用共同控制了古元古代谷雨黑龍江群中團結溝、平頂山等地窪型內生金礦的產出。

膠東半島豐富的內生金礦床與前地臺構造層、地窪巖漿巖(火山巖、侵入巖和混合花崗質巖石)及切割它們的斷層(帶)密切相關,大多數內生金礦床(點)產於此類斷層(帶)內或附近。這壹事實已被該地區幾乎所有內生金礦物的文獻所證實。總的來說,膠東地區存在多級斷層(帶)及其所劃分的斷塊斷裂系統;最大的壹級斷裂構造穿過本區中西部北北東向郯廬斷裂帶,規模遠離當地,向南北兩端延伸較遠。許多文獻討論過,它形成或結合於中、新生代,即地窪階段;次級斷層(帶)與之平行(或近平行),呈NEE(或近東西)方向分布。它們將近東西向的棲霞復背斜肢解成壹系列南北向延伸的山脈,並因高差而分割出多個現存的不同海拔的次級構造單元,其中發育更多的次級斷裂構造(見圖4-2、圖7-3和圖7-5)。如趙曄金礦帶,屬於該區內生金礦產勘探程度最高的壹個金礦帶,被穆平—即墨和沂沭兩個北北東向的區域性斷裂帶夾在中間,在棲霞復背斜北翼呈近東西向的短帶狀分布。但有壹系列次生金礦帶被三山島、黃縣-葉縣、靈山-北界、招遠-平度等多條北北東向斷裂帶(三級)切割,東西向寬度小於南北向長度,與趙曄金礦帶呈大角度相交。其中,每條較大的斷裂帶又由若幹條較大的次(主)斷裂(帶)組成,劃分出的次生金礦帶控制著金礦床(點)和礦體的分布。如招遠-平度大斷裂帶北段由玲瓏和鋪頭箐兩條主斷裂帶組成,由許多次級派生斷層和斷裂組成,其中數百條長約600至千余米(孫應龍,1989),控制和賦存於大量內生金礦物。又如黃縣-葉縣大斷裂帶南段,由焦家、望兒山主斷層(帶)組成。焦家斷層下盤有壹組走向平行、傾向相反的斷層,多條與斷層產狀壹致或不壹致的微裂縫(王鶴年等,1989),控制和容礦焦家、新城、望兒山、河東金礦床(點)。上述斷裂和裂隙切割了燕山期形成的玲瓏、郭家嶺等花崗質巖石,內生金礦化也造成了這些巖石中破碎帶的各種熱液蝕變。因此,當相應的斷層(帶)切割前地臺構造層並賦存有內生金礦物時,應主要是地窪階段的產物。

在其他許多地窪構造單元中,也有類似於上述金成礦區的斷裂構造控制著地窪型內生金礦化。

5.地臺構造層中斷裂構造控制的地窪型金礦

在地臺階段,除了少數起源於基底噴發基性火山巖或控制沈積相帶的同生斷裂帶外,壹般沒有強烈的內生構造-成礦作用。因此,地臺構造層中前地窪階段形成的斷裂構造較前地臺構造層少,大部分斷裂構造及其控制的內生金礦床應以地窪型為主。

在中國地窪區,不同地區中生代前地臺階段主要發育於後呂梁階段、後加裏東階段和後華力西階段,其中後華力西地臺階段短暫,未留下可觀的構造層。與斷裂構造控制有關的地窪型內生金礦在華南各地窪區的古生代地臺構造層中較為發育,而在華北部分地窪區的元谷峪和古生代地臺構造層中較少。

如黔西南至桂西北至滇東南的“卡林型”金礦床發育區,內生金礦物基本產於地臺構造層。除褶皺外,各級各類斷裂在其控礦構造中也十分重要。許多這些斷層構造是與地窪階段的褶皺構造同步形成的。控礦斷層通常發育在背斜和穹狀構造的軸部和近軸部,表現為縱向逆沖斷層或層間滑動斷層(少數與古巖溶面結合)。這些斷裂構造可見於黨歌、三岔河、高壟、紫木氹、牙塔、金牙、威淮礦床(點)中,對金礦起控制作用。如紫木氹金礦(圖4-5),縱向控礦逆斷層與近東西軸的惠家堡背斜同時形成於地窪階段,分布於背斜北翼。經過反復活動,走向長達2000多米,向南傾斜20-35度(延伸600多米)。兩個板塊形成的小褶皺和擠壓帶寬為20-80米。與金礦化有關的礦帶中出現大量熱液蝕變,如黃鐵礦化、鈉長石化、毒砂、雄黃、方解石、白雲石化和矽化(貴州地礦局104隊,1989)。其他金礦床(點)參見本文褶皺控礦部分。

圖4-5紫木氹金礦床構造控制的礦體分布示意圖(7號勘探線)。

(據貴州省地礦局地質隊104,1990)

1-金礦體;2-逆掩斷層;3-地層界線;4-T1Y(夜郎組)內部巖性剖面界線;5—地形線;南偏南;正北;P2—上二疊統:P2d—大龍組、P2c—長興組、P2l—龍潭組。

在湘南、湘東、贛西北、鄂東南、皖南的地臺構造層中,有壹些主要由地窪期巖漿熱液作用形成的獨立或伴生金礦床(點),如大房、水口山、七寶山、程門山、新橋、戴家沖等。礦體或礦化體也主要產於各種級別和類型的斷裂構造中,其中許多表現為縱向逆沖斷層或層間滑動斷層。

在華北地窪區,許多地臺構造層被地窪構造層覆蓋或侵蝕。在現有的裸露地臺構造層中,內生金礦床(點)不多。其中以山西東峰峰金礦(曾建年,1991)為例,礦區出露奧陶系至三疊系臺地構造層;內生金礦物,主要由燕山期侵入巖漿作用引起,主要產於二疊紀;導礦和散礦的區域構造是壹組“X”型扭性斷層;含礦構造主要是壹系列近南北向延伸、多期運動並切割燕山期侵入體的擠壓和扭轉斷層。它們是分支復合的,每壹段的產狀都不壹樣。其中,南、北兩段向東傾斜傾角較大,中段向西傾斜平緩。破碎帶最寬處近20m,最窄處超過1m。再如冀西張家口-宣化地區的東平、金家莊、水泉溝、中山溝、後溝等東平式(尹建昭,1995)金礦物,分布在華力西期侵入巖中(該地區位於古華北地臺北緣,這些侵入體可能是華力西地槽向北褶皺折返形成的),但成礦作用主要是地窪期構造所致。

6.地窪構造層中受斷裂構造控制的內生金礦

毫無疑問,這種斷裂構造和金礦床是地窪型的。它們主要存在於華夏地窪區地窪早期形成的地質體中,其中以火山巖和侵入巖為主。

如玲瓏、郭家嶺等燕山期巖石斷裂(帶)控制的金礦床在膠東半島被切割。

再如,在遼西中生代火山巖分布區(早地窪期),內生金礦受北東向和近東西向斷裂帶控制(高,1987),分別是:①阜新-義縣北東向斷裂帶南端義縣馬代溝、紅臘子等裂隙充填型金礦;(2)朱魯克-大城子北東向斷裂帶和西關營子-紫都臺斷裂帶東西向交匯處附近的二道溝裂隙充填型金礦;③綏中小孤山細脈浸染型多金屬伴生金礦床,位於近東西向的金州-西平坡斷裂帶和明水斷裂帶的結合部。

再如,在前面提到的浙江雁蕩-天臺地窪系和福建仙霞-惠濟地丘系中,地窪期賦存於火山巖中的內生金礦物往往受斷裂構造控制。