吴志华
(湖南地质矿产勘查开发局四一七队,湖南 衡阳 421001)
南岭中段铜山岭地区矿产丰富,是南岭成矿带重要成矿区之一。1∶5万《湖南九嶷山地区战略性矿产资源远景调查》发现,铜山岭地区构造复杂,成矿作用普遍,构造与矿产关系十分密切。本文试图从地质背景、地质特征、构造组合分析、构造与矿产的关系等方面,讨论区内各类构造对矿产的控制作用,为区内下步找矿提供指导。
研究区处于南岭纬向构造带中段,区域上出露有震旦纪、寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪地层。岩浆岩沿江永-九嶷山呈东西向展布,主要有都庞岭、雪花顶、金鸡岭花岗岩、铜山岭花岗闪长岩及各类岩脉等。区域构造总体表现为东西向的都庞岭-九嶷山隆起带、道县-宁远凹陷带、阳明山-大义山隆起带相间分布,在凹陷区叠加有后期的北北东向盆地。区域基底构造主要为东西向的阳明山-大义山基底断裂、铜山岭-九嶷山基底断裂带,北西向的怀化-道县基底断裂。区域盖层构造以北东、北北东向、近南北向褶皱和断裂为主体。
区域构造运动频繁、强烈,主要经历有宜昌运动、加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动。晚奥陶世末,宜昌上升造成整个湘南、湘东南地区缺失志留系。晚志留世末,加里东运动在区域上表现为南北向挤压形成东西向南岭隆起带,并于研究区形成江永-江华南北向次级凹陷(接受D-T沉积)、石落寨-塘家沅南北向次级隆起;晚二叠世末,海西运动产生区域上升,使区域发生大规模海退;晚三叠世印支运动,全区褶皱回返成陆,区域上形成北东向的隆起与凹陷带——华夏构造体系;中生代燕山运动继续褶皱回返上升,形成北北东向的隆起与凹陷带——新华夏构造体系;新生代喜马拉雅运动继承了燕山运动特征,新华夏构造体系得到发展和加强[1]。
研究区出露有寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪、二迭纪、三迭纪、侏罗纪及第四纪地层。岩性主要为浅海相碳酸盐岩、海陆交互相碎屑岩、陆相碎屑岩及浅变质砂岩、板岩等,泥盆纪、三迭纪及侏罗纪与下伏地层呈高角度不整合关系。
研究区出露有铜山岭Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号花岗闪长岩及各类岩脉,岩脉主要分布于铜山岭岩体周围及东部棉竹江一带,总体呈近东西向展布。据同位素年龄测定,铜山岭岩体形成于中侏罗世(燕山期)。
在铜山岭岩体内外接触带及周围,赋存着较为丰富的铜、铅、锌、银、钨、铋、铁、锰、钼、硫等工业矿体,并有由岩体内→远离接触带,矿产由钨铜铋→铅锌银→锑的变化规律,具岩体矿田温度梯度分带特征,显示这些矿体的生成与铜山岭岩体密切相关[2]。
研究区位于南岭纬向构造带中段,按构造层可分为基底构造、加里东构造层构造、海西-印支构造层构造。
2.3.1 基底构造
主要有东西向铜山岭-九嶷山基底断裂带(南岭花岗岩杂岩中带,棉竹江岩脉群、铜山岭、雪花顶、金鸡岭等岩体呈近东西向展布)、北北东向江华-新田深大断裂、北西向怀化-道县基底断裂带。
2.3.2 加里东构造层构造
出露于研究区东部石落寨-塘家源一带,发育一系列的北东向紧闭线型褶皱和北东向断裂,二者密集相间展布。北东向断裂主要为一些脆韧性剪切带及逆断层,断裂后期常叠加有脆性破碎变形,具多期次叠加构造特征。脆韧性剪切带与矿产关系密切。
2.3.3 海西-印支期构造层构造
为研究区主要构造,分布于研究区中部及西部,主要表现为北东-近南北向的褶断带。构造形变包括近南北向、北北东向的开阔性褶皱及近南北向、北北东向、北东向、北西向、近东西向等五组断裂。近南北向、北北东向、北东向断裂多为逆断层,规模较大,切割较深,断距大,与岩脉、岩体及矿产关系较为密切。
研究区已发现的矿产有钨、锡、铜、铅、锌、锑、铋、铁、锰、钒、银、白云岩、石灰岩、黄铁矿、方解石、石棉等,是南岭重要成矿区带之一。研究区90%以上的内生金属矿产,沿东西向铜山岭-九嶷山基底断裂带分布。
(1)加里东运动早期,区域上南北向挤压在研究区产生南北向挤压应力、东西向张应力及北西向、北东向剪切应力,区域上形成东西向南岭隆起带,研究区逐步形成江永-江华次级凹陷(接受D-T沉积)及石落寨-塘家沅次级隆起,次级隆起区构造形变以形成北东向韧性剪切带为主(图1)。
图1 加里东运动初期研究区应力示意图
加里东运动后期,随着东西向南岭隆起带的形成,派生的次级隆起局部应力场发生改变,近南北向的石落寨-塘家沅次级隆起(加里东构造层)产生新的近东西向的挤压应力σb,与区域上南北挤压应力共同作用,形成北西~南东向挤压合力σa+b,其构造形变以产生北东向紧闭线型褶皱、北东向压性逆断裂为主,如北东向倒转线型向斜,同时使韧性剪切带叠加压性脆性变形,形成糜棱岩带(图2)。
(2)晚二叠世末,海西运动本区上升,发生海退;晚三叠世末,印支运动发生,研究区全部褶皱廻返成陆。江永-江华南北向次级凹陷(海西-印支构造层)亦廻返成陆,亦受凹陷两侧次级隆起产生的东西向挤压力σb、区域上南北向挤压应力σa共同影响,但此时东西向挤压力σb占绝对主导地位,南北向挤压应力σa影响较少,次级凹陷区早期构造变形以形成近南北向、北北东向的开阔褶皱和压性逆断裂为主(图3)。主应力σb后期向北西-南东迁移,构造形变以形成大量的北北东向、北东向压性、压扭性断裂为主,后期断裂常被早期的南北向断裂限制,或归并利用早期南北向断裂。
图2 加时东后期石落寨-塘家沅次级隆起应力与形变示意图
图3 海西-印支运动江永-沱江次级凹陷区应力示意图
(3)中侏罗世末,燕山运动发生,区域继续褶皱廻返上升,全区主应力σb继承了印支运动特征,向北西-南东向偏移,构造变形以叠加改造和继承性发展为主,或继续形成新的北北东向、北东向压性、压扭性断裂,同时伴生了大量的岩浆活动和丰富的矿产生成。
受局部应力影响,产生一些东西向扭性断裂,其规模一般较少,数量少,常切割早期断裂。
(4)海西运动、印支运动、燕山运动时期,石落寨-塘家沅次级隆起由于上部应力释放或减弱,构造形变较弱,以后期叠加改造或继承性活动为主。
(5)加里东-海西-印支-燕山运动时期,近东西向的铜山岭-九嶷山基底断裂、北西向的怀化-道县基底断裂始终有活动,其变形主要受区域上的主应力作用影响,在各个时期或张或压,导致雪花顶岩体(志留纪)、铜山岭岩体(中侏罗世)及大量岩脉的侵入,伴随生成丰富的矿产,控制了区内岩浆岩和内生金属矿产的空间分布。
综上所述,研究区发育铜山岭-九嶷山东西向基底断裂、怀化-道县北西向基底断裂,江华-新田北北东向深大断裂、石落寨-塘家沅近南北向次级隆起、江永-江华近南北向次级凹陷。
基底断裂规模大,切割深,自加里东期-燕山晚期均有活动,导致不同时期岩体、岩脉侵入,并伴随丰富的矿产生成。
加里东构造层分布于次级隆起区,构造形变以北东向紧闭线性褶皱、北东向逆断裂、脆韧性断裂为主,早期的韧性剪切变形叠加有后期的挤压脆性变形。
海西-印支构造层分布于次级凹陷区,构造形变主要包括近南北向的开阔褶皱和南北向、北北东向、北东向、北西向、近东西向等五组断裂,形成时期以南北向断裂最早,常限制后期断裂或被后期断裂切割,北北东、北东向断裂形成时期次之,常被南北向断裂限制,或者切割南北向褶皱、断裂,或者归并利用南北向断裂,近东西向断裂形成时期相对较晚,常切割区内早期断裂。
研究区构造对矿产的控制作用,从两方面实现:一是通过控制成矿岩体的产出;二是作为导矿构造或容矿构造控制矿体的产出。
区域上铜山岭岩体、棉竹江岩脉群、雪花顶金鸡岭、螃蟹木、沙子岭、西山岩体等,沿铜山岭-九嶷山东西向基底断裂分布。研究区内南北向、北北东向、北东向断裂带内或旁侧常有脉岩侵入,各岩体、岩脉形成时期不一,反映铜山岭-九嶷山东西向基底断裂活动频繁,是岩浆上升的深部通道,控制了岩体的空间展布。带内南北向、北北东、北东向褶断带,是岩浆上升的浅部通道和侵入就位构造,控制了岩体、岩脉的空间赋存部位。
4.2.1 矿产的空间分布特点
(1)研究区内生金属矿床、矿(化)点,90%以上分布于铜山岭-九嶷山东西向基底断裂带内或旁侧。
(2)1∶5万化探水系沉积物测量Cu、Pb、Zn、W、Bi等异常沿东西向铜山岭-九嶷山基底断裂、北北东向江华-新田深大断裂呈带状分布。
(3)与矿产关系密集的铜山岭Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号岩体及棉竹江岩脉群,沿铜山岭-九嶷山基底断裂呈东西向展布。
(4)矿体多赋存于侵入接触破碎带、北北东向、北东向、近南北向的断裂破碎带内及其次级节理裂隙中。
(5)北北东向江华-新田深大断裂、北西向怀化-道县基底断裂与东西向的铜山岭-九嶷山基底断裂交汇部位矿产丰富,以中低温热液矿产为主。
4.2.2 构造对矿产的控制作用
东西向的铜山岭-九嶷山基底断裂,是纬向构造南岭隆起带的组成部分,活动频繁,或张或压,是岩浆、矿液上升的深部通道,在成矿作用中起主导作用。它导致地壳深部的物质加入,是深部热液汇聚和深循环的场所,控制了研究区岩浆岩和矿产的空间展布,是研究区的最重要的控岩、控矿构造,导致区内绝大部分矿产沿其分布。
研究区盖层构造纵横交错,但以南北向、北北东向、北东向褶断带为主,是局部应力场的主要构造形变。南北向、北北东向、北东向断裂规模相对较大,切割较深,常作为导矿构造,成为矿液运移的浅部通道。其断裂本身及次级裂隙、侵入接触破碎带、褶皱虚脱部位等,是矿液沉淀富集的有利空间,是研究区常见的矿体赋存部位。如铜山岭铜多金属矿,矿体多产于岩浆岩内外接触带,受侵入接触带、北北东向和北东向断裂控制,矿体走向多为北北东向、北东向,次为南北向,极少数为东西向。
北北东向江华-新田深大断裂、北西向怀化-道县基底断裂规模大,切割深,与东西向的铜山岭-九嶷山基底断裂交汇部位矿产分布密集,成矿极为有利,是深部矿液向上迁移富集的有利构造,对中低温热液矿床控制作用明显。
(1)研究区发育铜山岭-九嶷山东西向基底断裂、江华-新田北北东向深大断裂、怀化-道县北西向基底断裂等,其变形主要受区域上的主应力作用影响,在各个时期或张或压,导致不同时期岩体、岩脉侵入,并伴随丰富的矿产生成;加里东构造层构造形变,以北东向紧闭线性褶皱、北东向逆断裂、脆韧性断裂为主,早期的韧性剪切变形叠加有后期的挤压脆性变形;海西-印支构造层构造形变,主要包括近南北向的开阔褶皱和南北向、北北东向、北东向、北西向、近东西向等五组断裂,形成时期以南北向断裂最早,北北东、北东向断裂形成时期次之,常被南北向断裂限制,近东西向断裂形成时期相对较晚,常切割研究区早期断裂。
(2)东西向的铜山岭-九嶷山基底断裂,在成矿作用中起主导作用,是研究区的最重要的控岩、控矿构造,控制了研究区岩浆岩和矿产的空间展布。
盖层构造以南北向、北北东向、北东向褶断带为主,常作为导矿构造,断裂本身及其次级裂隙、侵入接触破碎带、褶皱虚脱部位等,是研究区常见的矿体赋存部位,是矿体赋存有利空间。
北北东向江华-新田深大断裂、北西向怀化-道县基底断裂与东西向的铜山岭-九嶷山基底断裂交汇部位成矿极为有利,对中低温热液矿床控制作用明显。
[1] 湖南省地质矿产局.湖南省区域地质志[M].北京:地质出版社,1988.
[2] 李东旭,周济元. 地质力学导论[M].北京:地质出版社,1986.
[3] 黄帮强,张朝文,金以钟. 大地构造学基础及中国区域构造纲要[M].北京:地质出版社,1984.
[4] 李鸿昌,彭国忠,杨树庄,等.南岭地区铅锌矿床成矿规律[M].长沙:湖南科技出版社,1985.