新疆北山金窝子金矿田断裂构造控矿作用及控矿构造格架

高永伟，张振亮，曹新志，张旺生

（中国地质调查局西安地质调查中心，西安710054；2．中国地质大学（武汉）资源学院，武汉430074；3，中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉430074）

新疆北山金窝子金矿田断裂构造控矿作用及控矿构造格架

高永伟1，张振亮1，曹新志2，张旺生3

（中国地质调查局西安地质调查中心，西安710054；2．中国地质大学（武汉）资源学院，武汉430074；3，中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉430074）

金窝子金矿田位于新甘交界的哈密地区，是北山地区最为重要的金矿田之一，其大地构造背景处于哈萨克斯坦—准噶尔板块与塔里木板块交汇部位东北缘的北山裂谷；断裂构造是矿田内最为重要的控矿因素。文章对矿田内主要的控矿断裂构造特征和断裂构造控矿规律特征进行了研究，F210韧脆性剪切断裂带为矿田内的主干断裂，该断裂的逆冲破碎带为210金矿床的直接控矿构造，控制了蚀变岩型金矿化的发育，由逆冲剪切产生的叠瓦式逆断层不含矿，而近SN向缓倾斜构造控制了210金矿床石英脉型矿化的发育；由F210韧脆性剪切断裂逆冲作用在金窝子岩体内形成的近SN向高角度追踪张性断裂控制了金窝子金矿床石英脉型矿体的形态、产状及成矿元素的分布；在对构造控矿作用研究的基础上，建立了矿区的控矿构造格架。

金窝子金矿田；断裂构造控矿规律；韧脆性剪切带；控矿构造构架；北山地区；新疆维吾尔自治区

0 引言

金窝子金矿田位于新疆与甘肃交界的哈密地区，地理坐标范围95°13′42″—95°19′51″E，41°35′05″—41°38′52″N，是北山地区最为重要的金矿田之一，主要包括金窝子金矿床、210金矿床，以及一些小型金矿（化）点。

金窝子金矿田自上世纪80年代发现以来，许多学者从矿床地质特征、矿床成因、成矿流体和成矿物质来源、成矿年龄、矿石矿物组成和成矿系统［1－10］等众多方面进行了详细的研究。但对于矿田内的构造特征并未开展细致的研究，对于断裂构造与金成矿作用的关系缺乏深入的认识，对于矿田内石英脉型和破碎带蚀变岩型金矿化之间缺乏构造上的联系［11－13］。

本文将通过对矿区已有成果资料的分析，并结合野外调查，对断裂构造控矿作用进行深入研究，力图阐明金窝子金矿田的控矿构造构架，厘清矿田内2种金矿化（含金石英脉型和破碎带蚀变岩型）之间的内在联系。

1 矿田地质概况

金窝子金矿田大地构位置处于哈萨克斯坦—准噶尔板块和塔里木板块交汇部位东北缘的北山裂谷。矿区内出露地层较为简单（图1），主要为上泥盆统金窝子组（D3j），岩性以陆缘碎屑沉积物为主，含有少量凝灰质及碳质。此外，在F210逆冲断裂的南侧分布有下二叠统菊石滩组（P1j），岩性为绿灰色砂岩、砾岩和生物碎屑灰岩夹硅质岩，岩层倾向NW，倾角52°～73°，厚度1 000m，与上覆第四系呈不整合接触。

图1 金窝子矿田地质简图Fig．1 Geological sketch of Jinwozi gold ore field

矿区内的侵入岩主要为分布在矿区中部的金窝子岩体，呈NEE－SWW向的长舌状，地表出露长约5．5km，宽500～900m，岩性为黑云母二长花岗岩－黑云母花岗闪长岩，岩体侵位于金窝子组地层内，形成于海西早期。岩体内有呈脉状产出的石英闪长岩、细粒白云母花岗岩、伟晶岩、辉绿岩及大量石英脉体等。矿区内发育由一系列轴向为NEE的倒转背斜、向斜所构成的叠瓦式构造。断裂构造十分发育，主要分为NEE向、NE向、NW向和近SN向4组。其中，NE向展布的F210断裂为矿田内的主干断裂，是210金矿床的控矿、容矿断裂。受其逆冲作用的影响，在金窝子岩体内发育有一系列次级的近SN向断裂，是金窝子金矿床最直接的控矿构造。

金矿田的矿化类型为含金石英脉型和破碎带蚀变岩型。

含金石英脉型金矿化主要赋存于矿区中部出露的金窝子岩体内，称为金窝子金矿床，划分为6个含金石英脉群，自西向东依次为3号、10号、18号、31号、38号和49号脉群；矿脉呈单脉状、复脉状和透镜状等，具有膨胀狭缩、分支复合，尖灭再现和尖灭侧现等特征。蚀变岩型金矿化主要受F210断裂的控制，故称为210金矿床，金矿化严格受破碎带的控制，矿体均产于糜棱岩发育的部位，矿化分布不均匀，共圈出5条矿体，即Ⅰ号、Ⅰ－1号、Ⅱ号、Ⅴ号和Ⅵ号矿体；210金矿床内亦有石英脉型金矿化，如Ⅲ号和Ⅳ号矿体，矿化受破碎带内一组近NS向、缓倾斜的张性断裂控制。

2 金窝子金矿田控矿断裂特征

通过对断层性质、空间展布和各断层相互关系等方面的研究，并结合褶皱构造发育的特点、断裂与褶皱的空间及成因联系，金窝子金矿田的总体构造型式为韧脆性逆冲剪切推覆构造体系。控制210金矿床的F210韧脆性剪切断裂带为矿田内的主干逆冲推覆断裂。受其逆冲推覆作用，在上盘逆冲岩席金窝子组地层内发育由一系列倒转褶皱和高角度逆断层组成的叠瓦状构造。而在矿田中部的金窝子岩体内，由于岩石能干性差异，形成了一套近SN向的追踪张性及张剪性断裂构造系统，成为金窝子金矿床石英脉型金矿化最为主要的容矿空间。

2．1 F210韧脆性剪切断裂带

F210韧脆性剪切断裂带为矿田内规模最大的断裂。断层破碎带呈NE走向，地表出露长350m，钻探及物探控制长度6．2km，带宽7～103m。该断裂兼具韧性和脆性变形的双重特征，在断层垂向剖面上，发育有碎裂岩构造带、糜棱岩构造带、构造片岩带和张性角砾岩带。带内发育大量的宏观剪切运动标志，包括不对称牵引褶皱、S－C面理（图2）及旋转构造透镜体等，指示F210韧脆性剪切带具有由北西向南东逆冲剪切的运动特点。韧性剪切带进入浅层次脆性变形域后，断层发生脆性破裂，形成的逆冲断裂破碎带是210金矿床的主要赋矿部位和直接控矿构造。

2．2 派生叠瓦状断裂

图2 F210断裂剪切运动形迹素描图Fig．2 Sketch of movement at fault 210

逆冲断裂破碎带内部发育一系列产状相近并向同一方向逆冲的次级断裂面，与顶板或底板的主断裂面斜交，构成叠瓦状（图3）。据对210金矿床1线—14线的一、二中段观察，逆冲断裂在变形特征上由北西向南东方向塑性变形程度降低，而脆性变形程度提高，劈理化减弱，进而以节理为主。该带中定向构造发育，包括小型褶皱系、旋转构造和构造透镜体等，应力状态以单剪为主，使主断裂分叉构成叠瓦状。

2．3 近SN向缓倾斜断裂

在F210逆冲断裂破碎带内发育一组近SN向的平缓断裂构造，为210金矿床Ⅲ号、Ⅳ号石英脉型金矿体的直接控矿构造。断裂面产状75°∠27°，具有缓倾斜的张性特点。破碎带宽度一般为1～3m，主要由厚层－巨厚层含金石英脉、碎裂岩及断层泥组成：上部具有明显的挤压片理构造，下部为张性角砾岩，角砾成分以乳白色石英脉为主，硅化岩、砂岩以及黑色板岩角砾等。

2．4 近SN向高角度追踪张性断裂

F210断裂的逆冲推覆作用在其上盘的金窝子岩体内派生出一系列近SN向追踪张性断裂，倾角70°～80°或近于直立，是金窝子矿床石英脉型金矿化的直接控矿构造。根据断裂分布的敛散程度划分为6个断裂群，与6个含金石英脉群相对应。各断裂群的特征类似，以岩体西端的F3断裂群为例。该断裂群东西宽约600m，南北长1 300m，断层主要由走向320°和10°的两组剪切断裂复合而成，呈近SN向锯齿状展布。平面上断裂群北部具有帚状撒开分布，追踪张性断裂贯通岩体。断裂群各断层兼具正向滑落和左行平移的双重性质（西盘向下、向南移动）。从断层破碎带中心向两侧围岩，依次出现石英脉破碎带→糜棱岩化花岗闪长岩带→片理化花岗闪长岩带的构造分带现象，并分别对应石英脉、黄铁绢英岩化和绿泥石绢英岩化蚀变带，显示出构造的多期（多阶段）性和构造对蚀变－矿化的控制作用。

3 金窝子金矿田断裂构造控矿规律

3．1 逆冲断裂破碎带的控矿作用

F210逆冲断裂破碎带直接控制着210金矿床的成矿。逆冲断层破碎带主要由张性角砾岩（包括沉凝灰质角砾和黑色粉砂质板岩角砾）和硅化透镜体等组成。构造破碎带是210矿床的主要赋矿部位，其主矿体的形态、宽度、富集部位等随逆冲断层破碎带产状的变化而变化。此外，逆冲断层破碎带两侧发育有由黑色条带状构造片岩、石墨化黑色板岩、糜棱岩夹少量糜棱岩化砂砾岩组成的构造片岩带，岩石变形以韧性塑性流变为主，对金矿化具有一定屏蔽作用，使深源成矿流体沿逆冲推覆断裂带上升，与断裂带内的破碎岩石发生交代反应而形成蚀变岩型金矿体。逆冲断裂带内的金矿化，在走向和倾向上均严格受逆冲断裂破碎带的控制，并且在特定的部位富集：①逆冲断裂破碎带走向弯曲的内侧（凹部）；②逆冲断裂破碎带内岩石孔隙度大的部位；③逆冲断层破碎带中构造应变强度由强变弱的转化部位。以上特征表明，F210逆冲断裂破碎带是集导矿、配矿和容矿作用为一体的控矿断裂带，直接控制着210金矿床的蚀变岩型矿体。

3．2 叠瓦式逆断层的控矿作用

低角度韧脆性逆冲断裂带中发育的叠瓦式逆断层，从应力状态分析，由于叠瓦状逆冲断裂主要由单剪应力所形成，常常使断层分叉构成叠瓦状，由于分叉的次级断裂产状较陡，断裂面处于最大应力状态，断裂面呈挤压封闭状态，因而不利于成矿流体沿次级断裂面上升与围岩发生交代反应而形成金矿体，其控矿作用与顶底板逆冲断层面组合一起，具有屏蔽作用，故在叠瓦式逆断裂构造中一般不发育金矿化［13］。

3．3 近SN向缓倾斜断裂构造的控矿作用

逆冲断裂破碎带内的近SN向缓倾斜断裂控制了210金矿床内石英脉型金矿化的发育。根据17线一、二中段对Ⅲ号、Ⅳ号石英脉型金矿体的观察，矿体呈斜卧状产出，长轴方向与控矿断裂走向基本一致，为近SN向。在横截面图上，Ⅲ号石英脉在一中段主要呈“S”形，Ⅳ号石英脉在二中段呈四周倾斜的穹窿状产出，实际呈“W”形追踪张性脉特征。其成因可能是在低角度韧脆性断裂带在逆冲过程中沿着逆冲断裂带倾斜方向产生近SN向平缓的张裂破碎带，石英脉分别顺着平缓的张裂构造带由北向南贯入，形成Ⅲ号、Ⅳ号石英脉型金矿体。

3．4 近SN向追踪张性或张剪性断层的控矿作用

3．4．1 断裂构造对矿脉空间分布的控制

断裂构造的丛聚性分布控制了石英脉群之间似等距性的分布，其间距在600～900m之间。每个脉群中常有数条规模较大的石英脉，其走向长度一般大于300m，这些石英脉规模大，矿化较强，常形成具有一定工业价值的金矿体。在脉群内呈现似等距分布的特点，其间距为120～160m；脉群中一些较小石英脉的间距则为30～50m。这种似等距特点是受控矿断裂的变形强度控制的。

3．4．2 断裂构造对矿（脉）体形态及产状的控制

含金石英脉无论沿走向还是倾向均有膨大收缩、分支复合、尖灭再现和尖灭侧现等现象，具体到单条矿脉以及局部矿化段，所见控矿构造形式十分复杂，有单脉状、复脉状、网脉状、入字形状以及次级矿体中的小透镜状等，均与控矿断裂的追踪张性或张剪性力学性质有关。另外，在一些控矿断裂南北两端具有应力消失的马尾丝状形态特征，尤其是在断裂的北端最为发育，因而限定了含金石英脉局限于金窝子岩体内部发育。

3．4．3 断裂构造对成矿元素的控制

断裂构造是成矿流体运移通道，构造环境和物理化学条件对成矿元素具有明显的影响。金窝子金矿床的主成矿元素Au，Ag，Bi在剖面上具有相似的变化特点（图4），以石英脉为中心，上下盘曲线呈现对称性。元素在上下盘围岩中含量较低，且变化不大；而在石英脉中出现较强的峰值，成矿元素在断裂带内中发生了强烈的富集，形成了石英脉型矿化，并且由断裂带向两侧元素含量逐渐降低，这与断裂向两侧构造强度和蚀变强度逐渐减弱相吻合，表明断裂构造对成矿元素富集具有明显的控制作用。

4 金窝子金矿田控矿构造格架

从区域构造变形特征来看，北山地区在晚石炭世处于强烈的碰撞造山阶段［14－16］；金窝子金矿田在自北向南的挤压推覆作用下，地层发生一系列主构造线为NE向的褶皱，并在倾向NW、倾角40°～45°的金窝子组单斜地层中发育了一条穿层的上陡下缓的低角度韧脆性逆冲剪切断裂带（F210），该断裂带的构造变形特征、形成和演化历史控制着210金矿床的形成、主要矿体形态和空间产出规律等。在F210断裂上盘的金窝子岩体内受挤压推覆作用形成了一套垂直于挤压应力方向，呈330°～340°和10°～25°展布的两组剪切断裂，构成高角度追踪张性－张剪性断裂系统，是金窝子金矿床石英脉型矿化的直接控矿构造，控制了金窝子矿床矿体的形态、规模、矿化类型、成矿元素分布和金矿化富集等。

金窝子金矿田的控矿构造格局是在区域SN向挤压应力场的背景下形成的。在矿田控矿构造格局中，高级别低角度的韧脆性逆冲断裂（F210）控制了210蚀变岩型金矿床，而岩体内次级近SN向的高角度追踪张性断裂控制了金窝子石英脉型金矿床（图5）。

图4 3号脉群4号脉一中段1线地质地球化学综合剖面图Fig．4 The integrated geochemical profile along line 1 at level 1of No．4vein in No．3vein swarm

图5 金窝子金矿田控矿构造系统立体图Fig．5 Stero diagram of ore－controlling tectonic system of Jinwozi gold orefield

5 结论

（1）F210韧脆性剪切断裂带为矿田内的主干断裂，该断裂为210金矿床的直接控矿构造，控制了蚀变岩型金矿化的发育，由破碎带逆向剪切产生的叠瓦式逆断层中不含矿，而近SN向缓倾斜构造控制了210金矿床石英脉型矿化的发育。

（2）由F210断裂逆冲作用在金窝子岩体内形成的近SN向高角度追踪张性断裂具体控制了金窝子金矿床石英脉型矿体的产出。

（3）金窝子金矿田基本控矿构造格局是在区域SN向的挤压应力场背景下形成的。

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Control of fault on ore and structural frame in Jinwozi Au ore field in Beishan area，Xinjiang

GAO Yong－wei1，CAO Xin－zhi2，ZHANG Wang－sheng3，LI Wen－ming1
（1．Xi’an Center of Geological survey，China Geological survey，Xi’an710054，China；2．Faculty of Resources，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China；3．Faculty of Earth Sciences，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

Jinwozi gold ore field is located in Hami city at border of Xinjiang Autonomous Region and Gansu province and is one of the most important gold ore fields．Geotectonically it is in the Beishan rift valley at convergency of Kazakhstan－Junggar plate and Tarim plate．Fault is the most important ore－control factor in the ore field．This paper deals with mainly characteristics of ore－control faults and regularirty of fault control on the ore．The brittle shear fault F210is the main fault in the field and the thrust faulted fragmental zone developed with tensional fractures in the fault hosts gold deposit 210and controls the altered cataclastic rock type gold ore．No ore occur in the thrusting sheared imbrecate faults．The faults trending nearly SN and dipping gentlely control occurrence，morphology and ore element distribution of quartz vein gold ore body of the gold deposit 210．Based on the mentioned above is set up the ore－control structural framework．

ore－controlling regularities；ductile－brittle shear zone；ore－controlling structural framework；Jinwozi gold ore field；Beishan area；Xinjiang

P613；P618．51

A

1001－1412（2012）03－0322－06

10．6053／j．issn．1001－1412．2012．03．009

2011－11－16； 责任编辑： 王传泰

国土资源部公益性行业科研专项“新疆北部火山－侵入岩型铁铜多金属矿床综合研究”（编号：201211073）资助。

高永伟（1986－），男，安徽滁州人，研究实习员，主要从事金属矿产勘查评价及研究工作。通信地址：西安市友谊东路438号，西安地调中心矿产处；邮政编码：710054；E－mail：gaoyw21033＠126．com