河南长竹园地区地质特征与成矿规律

席 振,高光明,张 杨,金文强

(中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙 410083)

河南长竹园地区地质特征与成矿规律

席 振,高光明,张 杨,金文强

(中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙 410083)

长竹园地区位于秦岭褶皱系桐柏—大别褶皱带的中段,经历了多阶段、多期次构造运动,特别是加里东、海西、印支期和燕山期运动的复合造山。结合本区地质特征、遥感图像解译和地球化学特征,对本区成矿条件进行分析,总结本区成矿规律:铁矿化受青山—药铺断裂带控制,走向为北西西向;钼矿化异常主要分布于药铺—马鞍谭河流北侧花岗岩侵位的周缘;银铅矿化主要受北西向断裂控制。

地质特征;成矿条件;成矿规律;长竹园

0 引言

河南省商城县长竹园东铅锌矿区位于大别山地区的中段北缘。属扬子地台北缘太古宙大别构造地体。近20年来,特别是“七五”—“九五”期间,对大别山造山带的研究进一步深入。研究集中在对大别山地区超高压变质带的岩石学(榴辉岩类)、变质作用及大陆折返带形成的构造背景、折返机理、形成时代方面。这些研究对本矿区成矿规律分析提供了参考。

1 区域地质背景

区域出露地层主要为太古宇大别群、下元古界天台山群、上元古界苏家河群及第四系等。区内岩石以片麻岩、片岩、花岗片麻岩为主,其内有花岗岩、花岗闪长岩侵位。本区构造复杂,具多期多次活动特征(见图1)。具有一定规模的大断裂主要有北西西向桐柏—商城、晓天—磨子塘、龟山—梅山、药铺—青山断裂,表现为分割基底核杂岩单位(CC)、超高压单位(UHP)、高压单位(HP)和绿帘—蓝片岩单位(EB)的下拆离带、中拆离带和上拆离带[3];北东向商城—麻城、金刚台、黄土岗断裂,为与东部郯庐断裂带平行的一组次级断裂,表现为明显的右行平移走滑剪切;以及近南北向楼房断裂三组方向。岩浆活动频繁,以侵入岩最为发育。侵入岩分为扬子、燕山二期,其中燕山期侵入岩发育,并具多期多次活动特征,与构造及成矿关系密切。

2 矿区地质特征与成矿条件分析

2.1 地层

矿区主要出露地层为下元古宇天台山群新县组片麻岩、片岩等变质深成岩系段。岩性变化比较简单,多为角闪黑云二长片麻岩、斜长角闪片麻岩、白云石英片岩等。岩石受后期构造热事件影响,普遍具糜棱岩化及绢云母化、绿泥石化蚀变。岩石受构造热事件影响变形及退变质现象明显。另外,在矿区南部见呈透镜状、似层状包体形式以菱形分布的太古宇大别群斑竹园组岩系,如云英闪长质片麻岩、黑云斜长片麻岩等,岩石多具糜棱岩化,拉伸线理方向,片(麻)理产状与变质深成岩系中的拉伸线理方向、片麻理产状一致,表明其与变质深成岩一起遭受了后期剪应力作用。区内还见有燕山晚期第三次花岗岩侵入体,与成矿元素的上涌、富集有重要作用。

2.2 构造

本区位于大别山北麓与华北板块结合带附近,由于陆—陆碰撞造山运动使得该区构造十分发育。区内早期的构造活动主要以剪切韧性变形为主,在后期局部叠加脆性断裂。在构造分析中,遥感具有明显的优越性。遥感图像结合地质特征对构造的控矿规律、运动形态、形成时间能有更清晰的认识。下面以遥感图像和野外地质实际情况对本区构造及其成矿因素进行分析。

本次分析采用的是美国陆地卫星ET M数据,运用比值、主成分、波段融合等遥感处理技术,然后对加工过的遥感图像进行目视解译,主要是线性和环形构造解译(见图2)。本区环形构造不发育,且均为侵入岩形成,对于环形构造,其控矿作用越来越被人重视,许多人对其成因更是提出多种假说。对长竹园矿区,构造—岩浆学说和热液蚀变成因说[4]应该是解释环形构造成因的可靠理论。这些环形构造多数可表示岩体或火山活动区域,对金属矿床有重要意义。本区面积不大,环形构造不明显,在王家湾和岗上等地能看出环形构造,都为已知的花岗岩体。

图1 大别山造山带地质构造略图(据[1,2]修改)Fig.1 Simplified geological structuralmap ofDabie orogenic belt

图2 长竹园矿区遥感影像图及其目视解译Fig.1 Remote sensing image and visual interpretation of Changzhuyuan ore district

区内线性构造密集发育,但总体来讲,可分为北西向、北西西向、北东向和北北东向等线性构造。在区域范围内,北西向线性构造发育最显著。但就长竹园矿区来说,北东向和北西西向构造占主导地位,其显示了主要矿脉的延伸方向。也有部分北西向延伸的线性构造,它们与北东向构造相互交切错断,成为矿区主要的控矿构造。

(1)从矿区范围来看,北西—北西西向断裂主要发育三条,北部一条经坳上—左湾—西湾;与矿区北侧北西向石英脉及铅异常带相吻合;中部一条经岗上—周家山—新铺湾,同样与铅异常带相吻合;本区中部一条由香铺穿过长竹园河沟,经水竹盒—雨淋尖—屋瓦湾北西向断裂,其规模在矿区最大。该北西向断裂具右旋剪切特征,在雨淋尖南东侧河沟一带,无论从地貌特征、断层碎裂岩、断裂蚀变带及片理化带尤为明显,断层面多染有烟褐色铁锰质,并偶见片理化带中含有孔雀石及细粒立方体溶蚀空洞;在矿区1∶1万化探图上,水竹盒—坎上Ag-Cu异常带与该北西向断裂带相吻合。该断裂带往北西经香铺切割商麻断裂带。

青山—药铺断裂位于矿区南部,东起青山经抱儿山进入长竹园地区药铺,是晓天—磨子潭断裂的西延部分。在矿区内它分割太古界大别群斑竹园组与元古界天台群新县组,以青山—药铺断裂为界,断裂以南为斑竹园组,断裂以北为新县组,二者变形变质度有明显差别。

青山—药铺断裂主要是在中生代形成的,在青山—丁埠一带走向近东西,而丁埠—药铺一带,呈明显向北突出的弧形,弧顶在关庙一带。其缓形突出与南部往西到黄柏山林场场部一带被北东向的三河水库—药铺—银沙畈—全军—武庙集断裂所截,断层西盘往南错动,整体青山药铺断裂为上陡下缓,呈波状起伏。再往西,在马鞍潭一带被商麻断裂所切错,同样具左行剪切特征。地表上该断裂带糜棱岩十分发育,局部有狭缩现象。因断裂带中糜棱岩被玻化岩切割,早期构造岩中的糜棱岩面理发生波状起伏,断层北盘发生多次滑落特征,表明该断裂有多期活动。

青山—药铺断裂带对本区矿床成矿有很重要的控制作用。在区域矿产分布上,该断裂带所形成的太古界(Ar)与元古界(Pt)两大地层单元的分界面构成了燕山期岩浆岩及内生矿产分布的南缘屏界。

(2)北东—北北东向线性构造以麻城—汪河水库—泗河断裂,三河水库—药铺—银沙畈—全军—武庙集断裂和麻城—商城断裂最为显著。

麻城—汪河水库—泗河断裂表现出右行雁列式排列,断裂面不连续,其主要原因是由于一些后成的北北东向断裂将其错断。在麻城—汪河水库—泗河断裂的北西侧,长竹园矿区地段,发育密集的北东向线性构造,而在该断裂的南西侧,北西向密集的线性构造特别发育。

三河水库—药铺—银沙畈—全军—武庙集断裂走向北东45°左右,在平面上呈舒缓波状,分支复合现象明显,该断裂在黄柏山林场场部一带被黄柏山林场场部—雨淋尖—水竹盒北西向断裂切割。

对区域地质发展史有明显控制意义的为商城—麻城大断裂,从麻城延伸到长竹园矿区,依北东走向再经新店—商城县。断裂带总体走向NE20°～NE30°,倾向NW280°～NW320°,倾角30°～60°,是一条具多期活动性的强构造变形带,它在造山带的构造格局中占有重要地位。王朴、王国灿[5]等认为:商麻断裂早期向北西方向滑脱型韧性剪切,与大别山核部杂岩的北边界磨子潭—晓天断裂向北西方向的韧性滑脱具有协调的运动格式。沿北北东向商麻断裂向北追索,过渡到近东西向的磨子潭—晓天断裂,商麻断裂早期韧性剪切糜棱面理由北北东向逐渐过渡到北东向直至近东西向,呈现出整体的弧形过渡,而面理上的拉伸线理则始终保持向北西方向倾伏。因此,商麻断裂早期的向北西方向的韧性剪切与晓天—磨子潭断裂早期向北西方向的韧性剪切实际上是统一的整体,构成麻城—药铺—青山—晓天弧形韧性剪切带,反映东南部大别杂岩的抬升剥露可能与罗田穹隆的形成有关,二者处于统一的动力学背景下。根据野外观测,至少晚期北北东向商—麻断裂切割了青山—药铺糜棱岩带。

商麻断裂带对内生矿产的控制主要表现为:在其与纬向断裂构造的交叉复合部位,有利于内生矿床的形成,商城县汤家坪斑岩钼矿便产在其与药铺—青山断裂的交叉处北东4 km的地方;其次,断裂带西侧有商城县黄家墙多金属矿点、汤泉池温泉、塔墙爆发角砾岩体以及Cr、Ni、Co、Cu、Pb等化探异常的发育。在长竹园矿区,商麻断裂从矿区的西边通过,走向近南北,并切割青山—药铺断裂,在雨淋尖、马鞍潭地区与青山—药铺断裂交汇,形成了矿区最值得重视的找矿潜力地区之一。矿区西侧的周家山—石鼓断层、岗山断层、周家山—冯湾断层等一系列近南北向,及北北东向的线性断裂构造可能都是受商麻断裂影响而形成的次级断裂。

2.3 岩浆岩

岩浆岩的成矿专属性是指一定的矿种和矿床类型受一定时代、一定成分的岩浆岩控制。在矿区主要表现为燕山晚期中酸性侵入岩控制了钼、铜、铅锌(银)、萤石等矿床的形成。

商城县区域燕山晚期中酸性岩浆活动强烈,划分为三次侵入。依岩浆岩的期次划分、形态产状、岩性组合等特征,大致以商城新店—伏山—糊纸棚一线为界。长竹园矿区主要是以燕山晚期第三次花岗(斑)岩为主体,多呈瘤状、株状、不规则状的小型侵入体或岩脉,相互穿插伴生,与广泛分布的中生代中酸性喷出岩总体组成一个浅成相—喷出相的中酸性杂岩分布区,对内生矿产的形成极为有利。据现有资料分析,与第三次侵入有关的矿产有钼、多金属、铅锌(银)、铜等。矿床类型主要为热液型、矽卡岩型和斑岩型。

3 成矿规律分析

3.1 矿区矿床地球化学特征

区内Ag、Pb、Zn、As、W、Sn、Bi元素背景场与维氏(1962)相比,呈高背景场特征,其中Pb、Zn、As、W更为明显。沟系次生晕测量共圈定出13处综合异常,其中左湾、张家湾—文家湾、周家山、左湾—文家湾、马鞍潭—游家湾异常找矿前景较好,尤以马鞍潭—游家湾异常最佳。

(1)马鞍潭—游家湾异常 评序值5.549,评序为1。异常元素组合复杂,以Ag为主,伴生Bi、Au、Pb、Zn、Cu等。Ag最高0.789×10-6,平均0.307×10-6,面积0.619 0 km2。异常呈面状展布,Ag、Pb、Zn元素异常规模大,强度高,浓集中心和浓度分带明显,有三个浓集中心,且与Au、Bi、Cu等元素异常吻合性较好。沿药铺—青山断裂展布。

(2)周家山异常 评序值1.840,评序为2。异常元素组合复杂,以Pb为主,伴生Zn、Bi、Ag、W等。Pb最高1 980.0×10-6,平均216.0×10-6,面积0.279 0 km2。异常呈北西向面状展布,Pb、Zn元素异常规模大,强度高,浓集中心和浓度分带明显,有二个浓集中心,且与Bi、Ag、W等元素异常吻合性较好。异常附近发现大面积的褐铁矿化及硅化,并见有断续的石英脉及蚀变碎裂岩出露,该异常为铅(锌)矿(化)体引起。

(3)张家湾—文家湾异常 评序值1.496,评序4。异常元素组合复杂,以Pb、Zn为主,伴生W、Ag、Sn等。Pb最高479.5×10-6,平均192.8×10-6,面积0.258 2 km2;Zn最高852×10-6,平均387×10-6,面积0.262 5 km2。异常呈南北向面状展布,Pb、Zn元素异常规模大,强度高,浓集中心和浓度分带明显,有二个浓集中心,且与Ag、W等元素异常吻合性较好。异常周围见有零星的花岗岩体,该异常为铅、锌矿(化)体引起。

(4)左湾异常 评序值1.119,评序5。异常元素组合复杂,以Zn为主,伴生Pb、W、Ag等。Zn最高746×10-6,平均366×10-6,面积0.304 3 km2。异常呈北西向面状展布,Zn、Pb元素异常规模大,强度高,浓集中心和浓度分带明显,有三个浓集中心,且与Ag、W等元素异常吻合性较好。异常西端出露较强的硅化体,该异常为锌(铅)矿(化)体引起。

(5)左湾—文家湾异常 评序值1.062,评序6。异常元素组合简单,以Mo为主,伴生W、Sn等。Mo最高17.87×10-6,平均4.09×10-6,面积0.326 7 km2。异常呈北东向带状展布,Mo元素异常规模大,强度高,浓集中心和浓度分带明显。该异常为钼矿(化)体引起。

3.2 成矿规律分析

矿区矿化点基本都位于构造活动地带,矿化蚀变带产状受本矿区北西向、北西西向、北东向、北北东向断裂带控制,蚀变大多为褐铁矿化、磁铁矿化,蚀变岩中可见闪锌矿、方铅矿、镜铁矿等颗粒。通观全区,脉状矿床遭剥蚀较浅,花岗岩剥蚀程度较深。

区内矿脉地表露头风化后都呈暗褐色,说明铁锰矿化强烈,而这种铁锰矿化是低温成矿或者是矿体上部矿化的标志特征。同时,锰与银具一定的亲和力,

区内许多矿脉露头为强硅化—黄铁矿化—绿泥石化—绢云母化蚀变岩,这种蚀变岩是矿体上部或头部的蚀变组合。其中青盘岩化是低温矿化的标志特征,而区内花岗岩体剥蚀较深,未见典型的蚀变分带特征。

根据所观测到的矿化点特征,结合化探异常及遥感图像分析,初步认为矿区矿化按方向分为北西西向、北西向;按矿种分为铁矿化、银铅铁锰矿化、钼矿化。这些矿化集中分布具有一定的规律。

(1)铁矿化受青山—药铺断裂带控制,走向为北西西向;青山—药铺断裂带是本区主要的控矿构造,研究区南部的邓家畈铁矿、前河铁矿,西部的马鞍潭矿化蚀变区及糜棱岩带中随处可见的镜铁矿化、磁铁矿化都说明该断裂带控制着本区铁矿化的展布。主要产出层位为两大构造层的接触部位,大陆折返带榴辉岩与铁矿层均呈透镜状展布,可能为太古界斑竹园组(Arb)与下元古界天台山群新县组(Pt1x)两大构造层之间波状起伏的古不整合面有关,即沿太古界顶部古不整合面低洼部位沉积了含铁岩系,经后期变质作用形成磁铁矿透镜体,又经大陆折返带榴辉岩侵位和热液叠加富集成矿(前河铁矿中见榴辉岩带中有磁铁矿脉状贯入体和热液型硫化物细脉),经多期断裂带到地表,形成透镜状矿床。因此,矿化富集与两大构造层之间的古风化面起伏、后期断裂切割作用密切相关。

(2)钼矿化异常主要与药铺—马鞍潭河流北侧花岗岩侵位有关,其南以河流为界,西达游家湾—瓦房湾一线,东以长竹园—药铺公路为界,北到文家湾—瓦房湾一线,异常主要分布于花岗岩侵位的周缘。异常集中点与花岗岩接触带、周家山—左湾—文家湾及游家湾—岗上—西湾北东向断裂有关。由于矿区所见花岗岩均为等粒状结晶,未见浅成斑状结构特征,由此推测,花岗岩剥蚀程度较深,虽然有异常存在,但可能接近底部,尽管距汤家坪大型钼矿不远[6],但找矿潜力不大。

(3)银铅矿化主要受北西向断裂控制,由于地表植被覆盖强烈,地形陡峭,北部两条北西向断裂带在地质图上未圈出,但从遥感图像解译,图区北西角存在三条明显的北西向断裂带,北部两条断裂均未穿过花岗岩体,南部一条沿水竹盒—雨淋尖北—坎上展布,断裂规模较大,地表蚀变较强,分析Ag、Pb、Cu、Au异常图,其长轴与断裂方向基本一致,地表镜铁矿化强烈,可能反映出近地表氧化带的特征,深部硫化物找矿具一定的潜力。雨淋尖北一带可作为重点解剖区。

长竹园矿区无论从大地构造位置、区域成矿分布,还是本区具体成矿条件,都具有很大的成矿找矿潜力。其周围聚集有汤家坪大型钼矿、木场河银多金属矿区、前河铁矿、邓夹畈铁矿等矿床,为本区成矿规律分析提供了重要依据。

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(责任编辑:于继红)

Geological Characteristics and Minerogenetic Regularity of Changzhuyuan District,Henan Province

XI Zhen,GAO Guanming,ZHANG Yang,J IN Wenqiang
(College of Geoscience&Environment Engineering,Central South University,Changsha,Hunan410083)

Changzhuyuan district is located in the middle Tongbai-Dabie fold belt of Qinling fold system,which has experienced a multi-stage,multi-period tectonism.In particular,Caledonian,Hercynian,Indosinian and Yanshanian orogenic movements happened in mutual influence.W ith combination of geological characteristics,interpretation of remote sensing image and geochemical characteristics,it can analyze ore-for ming conditions and summarize metallogenic regularity about this area.

geological characteristics;minerogenetic condition;metallogenic regularity;Changzhuyuan

P618.42;P618.43

A

1671-1211(2010)03-0223-05

2009-12-14;改回日期:2010-01-14

席振(1986-),男,在读硕士研究生,构造与成矿专业。E-mail:xz000111222@163.com