青海兴海赛什塘铜矿区条带状构造成因研究

张忠义，辛天贵，何鹏，祝新友

1)北京矿产地质研究院，北京，100012； 2)有色金属矿产地质调查中心，北京，100012； 3)西部矿业股份有限责任公司，西宁，810003

内容提要：在新的宏微观资料的分析研究基础上，依内部组构与发育特征的不同，将青海省兴海县赛什塘铜矿床的条带状构造分为两类。研究表明它们形成于同构造的区域变质变形与接触(交代)变质间的复合叠加作用，属先成或同生面状构造影响控制下的等化学变质与选择性(交代)蚀变生成的一种变余或新生优选定向组构(//S1或S0)。从构造早期的脆韧性变形到晚期脆性变形过程中，成生发育两个世代的同构造新生矿物组合，分别组成反映其形成阶段和发育特点的两类条带状构造。这为矿床的成因演化研究提供了新的依据。

矿石组构包含了大量矿床成因等方面的信息，是矿床地质研究的重要内容和确定矿床成因的关键科学问题之一。作为一种常见矿石组构，条带状构造在青海省兴海县赛什塘铜多金属矿床普遍发育，围绕其有“矽卡岩”、“喷流沉积”、“热水沉积—变质变形改造”等多种成因解释(李富东等，1993；宋治杰等，1995；张汉文，2000)，并成为说明赛什塘铜多金属矿床成因及其演化历史的重要标志，本文在新的宏微观资料基础上，分析研究赛什塘铜多金属矿床中的条带状构造的分布发育和类型组构特征，探讨其成因机制，为矿床的成因演化研究提供新的依据；也为当前的矿山勘查提供基础地质支撑，提高工作的综合效果和效率。

图1 (a)青海兴海赛什塘铜矿区地质简图；(b)第23勘探线剖面图(据最新资料汇编)Fig. 1 (a) Geological sketch map of the Saishitang copper oredistrict, Xinghai county, Qinghai Province; (b) geologic section of the 23rd exploration line in the Saishitang copper deposit(After this study)Pt—元古宇; T1-2—中—下三叠统; δο—石英闪长岩; λπ—石英斑岩Pt—Proterozoic; T1-2—Middle—Lower Triassic; δο—quartz diorite; λπ—quartz porphyry

1 矿区地质概述

青海赛什塘铜多金属矿床位于东昆仑、西秦岭造山带的衔接转换区，鄂拉山构造—岩浆—多金属成矿带的东南部。在早期裂谷盆地闭合基础上，区域上又经历了中三叠世开始的陆内构造演化，发育多期次不同类型的成矿作用，形成赛什塘铜矿床、铜峪沟铜矿床、索拉沟铜矿床、日龙沟锡矿床等，沿北西—北北西向的鄂拉山带展布(李富东等，1993；宋治杰等，1995；张汉文，2000)。三叠纪鄂拉山碰撞造山还使元古宙变质杂岩向东推覆于原地—半原地的赛什塘中—下三叠统之上，并伴生同构造的变质变形及岩浆活动，在矿区内发育韧性—脆韧性、脆性等层次不同、类型多样的构造，而同构造(造山)递进变形晚期阶段形成的北西—北北西向褶皱将早期或先成的构造及岩石单位普遍卷入变形(图1)。矿区中部，以石英闪长岩、石英斑岩为主的一套印支期岩浆杂岩顺北西向的赛什塘背斜核部发育出露，其围岩是中下三叠统变沉积岩系(李富东等，1993；青海省地质矿产局❶)，岩性包括变沉积碎屑岩、变碳酸盐岩和少量的变硅质岩、变火山(碎屑)岩等(图1)。岩浆杂岩多数成顺“层”(//S1或S0)的岩席、岩床状，少数成岩枝、岩脉状侵入围岩，并发生强烈的接触(交代)变质作用，赛什塘铜多金属矿床的矿体则一般以“似层状”、透镜状、少数脉状沿接触带发育；矿石类型以原生的磁黄铁黄铜矿石为主，次为磁铁黄铜矿石和黄铁黄铜矿石；主要围岩蚀变包括绢云母化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化等。矿床成因类型尚存争议：部分学者(李富东等，1993；宋治杰等，1995)注意到矿体多呈“层状、似层状”、透镜状，并受一定层位控制的发育特点，在系统的地质地球化学研究基础上，提出(喷流)沉积—变质—弱岩浆热液叠加改造成因观点，并认为矿石中的条带状构造即为岩石的微层理；由于已查明的矿体多位于三叠纪岩体与岩层接触带附近，另外一些学者因此强调矿化与岩体的紧密相关与彼此依存关系(路远发，1990；田生玉，1999；潘彤等，2006；李东生等，2009；吴健辉等，2010)，结合地球化学分析研究，认为矿床属矽卡岩、斑岩或斑岩-矽卡岩成因；还有学者(吴庭祥，2010)认为矿床经历了以上多种成矿作用，属于典型的复成因铜矿床。

2 条带状构造分布发育特征

矿区中—下三叠统变沉积岩系普遍卷入了低绿片岩相区域动力变质作用(李富东等，1993；青海省地质矿产局❶)，以弱变质、强变形为特征，强烈的韧性—脆韧性分层剪切产生了透入性剪切面理S1(S1//S0)，并在不同岩性界面及泥灰质岩层中形成强应变带，集中发育由新生的变晶和重结晶矿物组成的千枚理、千靡理、条纹条带等定向组构，以钙质、硅质条带及云母类矿物条纹条带等最为常见，在弱变形域则仍有部分变余的长英质、钙泥质层纹残存保留。靠近印支期杂岩体，开始出现大量的石榴子石、透辉石、阳起石等、以及黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等金属矿物，常以“似层状”、条带状与围岩条纹条带整合协调产出，形成具条带状构造的“层矽卡岩”和“层状、似层状”矿石(李富东等，1993)，一般发育于变碳酸盐岩与变钙质(粉)砂岩的内部或边部，并多有岩床、岩舌相伴协调发育。这些“层矽卡岩”和“层状、似层状”矿石中的条带状构造是本文关注和研究的重点，虽然“热水沉积—变质改造”(李富东等，1993)成因观点能较好地解释其与围岩相同或相似的变形特征，但未对其沉积“前身”在低绿片岩相区域动力变质作用下，如何形成石榴子石、透辉石、斜长石等变晶代表的中高级变质变形矿物组合作进一步说明；而如果这些条带状构造与接触(交代)变质作用有关，则需对其具强烈变形的内部组构特征作合理解释。本文工作将有助于相关问题的理解和解释。

3 条带状构造的类型和组构特征

矿区条带状构造表现为宽0.5～10mm的单矿物或2～3种矿物组成的复矿物集合体成条带状相间发育的特点。岩貌上(图2a、b)，按条带组分和颜色可分为：① 浅色条带，长石、石英、方解石等组成；② 暗(深)色条带，石榴子石类、辉石类、闪石类、云母类、帘石类、泥石类等组成；③ 金属条带，黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿等组成。其中“层矽卡岩”以暗(深)色条带为主，夹少量浅色和金属条带；“层状、似层状”矿石则以金属条带为主，含少量浅色和暗(深)色条带。三种条带及其相关岩石、矿石都存在中间类型和过渡关系。

依据条带状构造的生长发育及其内部组构特征(表1)，将矿区的条带状构造分为两类。

3.1 第一类条带状构造

主要由第一世代新生的变晶和重结晶矿物组成，多平行S1(S1//S0)定向分布，具明显的韧性—脆韧性变形与同构造动态生长发育特征(表1；图2a、c、d、f、g)。条带的界限清晰，并卷入后期或晚期褶皱变形，被晚期劈理(S2)切过。组成浅色条带的长石、石英、方解石以同构造重结晶产生的新晶为主，部分石英和方解石属同构造变质反应及交代作用产生的新晶，长石以中长石、倍长石和拉长石(表2)为主，少见钠长石；暗(深)色条带都由同构造变质反应及交代作用产生的新晶组成，包括石榴子石、透辉石、阳起石、透闪石、绿帘石、黑云母、绢云母、绿泥石等，其中石榴子石为钙铝榴石(表3)，而透闪石、阳起石、绿泥石等则常以交代石榴子石和透辉石的方式产出，定向性差(定向—半定向)，但自形程度相对高，且更趋向韧脆性变形(图2H)；金属条带由磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿等金属矿物组成，其单颗粒或集合体或多或少的具一定塑性变形行为，呈不规则状的拉长粒状、透镜状，常见细颈化和布丁构造(图2f)。一般情况下，金属矿物和金属矿物条带总是与阳起石、绿泥石等深色矿物及深色条带共生或相伴发育(图2g、h)，并有新生的变晶石英共生。少见金属矿物和金属矿物条带与长英质浅色矿物及浅色条带共生或相伴产出。

图 2 青海兴海赛什塘矿区条带状构造类型与组构特征Fig. 2 Types and fabric characteristics of the ribbon structures in the Saishitang oredistrict, Xinghai, Qinghai

(a)第 一类条带构造(Type1r)；(b) 第二类条带构造(Type2r)；(c) 第一类粗中粒透辉石变晶条带；(d) 第一类细粒透辉石变晶条带与第二类透辉石变晶条带；(e) 第二类金属矿物条带；(f) 第一类金属矿物条带；(g) 第一类细粒透辉石变晶条带中产出的阳起石和磁黄铁矿；(h)—共生的阳起石、磁黄铁矿交代透辉石。 Gt—石榴子石；Di—透辉石；Act—阳起石；Po—磁黄铁矿；Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿；S0—层理；S1—第一期劈理 (a) field photo of the Type1 ribbon structure(Type1r); (b) field photo of the Type2 ribbon structure(Type2r); (c) photomicrograph showing Type1 coarse—medium diopside ribbon characterized by crystalloblastic texture; (d) photomicrograph showing the composite diopside ribbon formed by Type2r with Type1r; (e) photomicrograph showing Type2 metal ribbon; (f) photomicrograph showing Type1 metal ribbon; (g) photomicrograph showing actinolite and pyrrhotite association developing along the diopside ribbon; (h) photomicrograph showing replacement of diopside by actinolite—pyrrhotite assemblage. Gt—garnet; Di—diopside; Act—actinolite; Po—pyrrhotite; Py—pyrite; Ccp—chalcopyrite; S0— bedding; S1—first order foliation

依据矿物的相互穿切交代关系，第一类条带的组成矿物大致经历了两个生长阶段，早阶段矿物共生组合：透辉石+斜长石+石英+黑云母±钙铝榴石±方解石±金属矿物；晚阶段矿物共生组合:阳起石+绿泥石±透闪石±石英+金属矿物。金属矿物主要在晚阶段形成，其最常见共生组合：磁黄铁矿+黄铜矿+黄铁矿。

3.2 第二类条带状构造

主要由第二世代新生的变晶和少量重结晶矿物沿早期的构造面(S1或S0，S1//S0)成条带状分布发育而成，具明显的地壳较浅层次的韧脆性—脆性构造环境下的生长发育特征(表1；图2b、d、e)。与第一类条带相比，其浅色条带中的长石非常少见；暗(深)色条带中的石榴子石为钙铁榴石(表3)，并偶见符山石和硅灰石，而其中的阳起石、透闪石、绿帘石、绿泥石等则有增多之势；金属条带中开始出现较多磁铁矿。除见少量重结晶作用形成的石英、方解石和透辉石外，组成第二类条带的矿物几乎都为新生的变晶，多具自形—半自形的粒柱状片状变晶结构，发育两种生长状态：① 一般情况下，这些构成成分条带的矿物缺乏优选定向，成多方向、放射状杂乱交错共生，并沿钙质的成分“层”(变余S0)或早期条带(S1)发育，常见石榴子石和透辉石交代方解石现象，使方解石和变钙质碎屑、岩块成残留状、甚至完全被石榴子石、透辉石等交代变质矿物集合体替代，形成界限模糊、不规则状的成分条带，条带中常见早期变余组构；② 有时矿物以定向—半定向的长条状、马牙状与条带大角度相交产出，显示这些条带矿物的成生发育受控于韧脆性条件下剪张破裂活动，成分条带是平行早期的面状构造(S1或S0，S1//S0)的剪张破裂的同构造产物。

第二类条带内部发育更广泛和特征明显的交代结构，阳起石、绿泥石、以及金属矿物等强烈交代早期和先成的石榴子石和透辉石等，并常使后者成残留状，而金属矿物和金属矿物条带也总是与阳起石、绿泥石、石英等矿物及条带共生或相伴产出，且金属矿物组分含量与阳起石、绿泥石等的发育程度呈正相关。从早到晚，条带矿物明显具两个生长阶段，早阶段矿物共生组合：透辉石+钙铁榴石±符山石±硅灰石；晚阶段矿物共生组合:阳起石+绿泥石±透闪石+石英+方解石+金属矿物。最常见金属矿物共生组合：磁黄铁矿+黄铜矿+黄铁矿±磁铁矿，常见黄铜、磁黄铁矿等发育于自形—半自形的石榴子石、透辉石阳起石、绿泥石之间，形成典型的填隙状结构，穿插交代关系表明金属矿物生成顺序：磁铁矿—磁黄铁矿—黄铁矿—黄铜矿。

4 条带状构造的成因机制和演化探讨

4.1 条带状构造的成因

矿区第一类条带具明显的韧性—脆韧性同构造变质变形组构特征(表1)，其早阶段矿物共生组合为透辉石+斜长石+石英+黑云母±钙铝榴石±方解石，而区域变质变形环境最高为绿片岩相，不能满足该矿物组合构成的条带的形成条件。卷入绿片岩变质变形相的矿区围岩中，普遍发育与矿区条带产状协调、变形特征相同或类似的条带状构造，但未见透辉石、钙铝榴石等矿物和矿物组合、以及相关组构特征。综合分析表明，第一类条带状构造的形成时，应伴随有同构造的接触(交代)变质作用，后者为相关组构岩石的形成提供了必不可少的物理化学条件，导致了具同构造成生发育组构特征的透辉石、钙铝榴石等矿物和矿物组合的产生。早阶段的条带矿物透辉石，长石等具明显的韧性—脆韧性变形特征，并常发育S—C组构，表明它们生成于深层次简单剪切控制下的早期变形变质阶段，并卷入同构造的晚期变形；而晚阶段的条带矿物阳起石、绿泥石等更趋向韧脆性变形，可能是在递进变形过程中，伴随地壳抬升，构造环境发生变化所致。

注：样品在核工业北京分析测试中心测定。

注：样品由核工业北京分析测试中心测定。加“*”者引自李福东(1993)。

矿区第二类条带具明显的地壳较浅层次的韧脆性—脆性构造环境下的生长发育组构特征(表1)，其内部普遍发育特征明显的各类交代结构，明显与气液交代作用有关，纹带矿物主要沿钙质的成分“层”(变余S0)或早期条带(S1)发育，并交代置换原岩矿物形成新生条带，表明其是在早期的面状构造(S1或S0，S1//S0)控制下，热液进行选择性交代形成的成分差异条带，条带矿物一般无优选定向，当在平行早期的面状构造的剪张破裂、滑动控制下发生交代充填作用，则形成组成矿物以定向—半定向的长条状、马牙状与条带大角度相交的条带。

以上表明，在一定的物质成分、热液流体等条件下，原岩的构造变形方式与机械变形行为是控制条带及其内部组构的重要因素，特别是在第一类条带中，深层次剪切成为控制定向的它形变晶条带矿物发育分布的关键构造因素；而原岩组构控制下的选择性交代是导致第二类条带形成的另一重要原因；除此之外，气液运移中的化学成分和物化条件的不断变化，也促使序次产出的交代蚀变矿物(组合)呈条带状发育，反映了矿物生成的阶段、世代差异。以上各因素都是时间和空间上的动态参数，它们共同但不同程度的控制了矿区条带状构造的形成和地质发育特征。

4.1 两类条带状构造的关系及其演化特征

两类条带的发育分布、组构特征、控制因素与形成方式等具显著差异，常见矿物组成和内部结构与第二类条带相同的细脉或网脉切过已发生褶曲变形的第一类条带，有时这些细脉或网脉与第二类条带贯通相连、相互延入生长，显示较浅层次脆性变形条件下的共生特点(图2d)；这表明第一类和第二类条带之间存在时间—构造间断。

综合分析表明，矿区条带状构造经历了两个阶段的成生发育，分别形成了两类条带构造，早期在地壳较深层次的分层剪切作用下，伴随同构造岩浆活动引起的接触(交代)变质作用的复合叠加，形成具韧性—脆韧性同构造变质变形组构特征的第一类条带，可能此时系统还相对封闭，缺少外来流体的加入，以同构造的接触变质作用为主，或由于岩石孔隙和渗透性在韧塑性变形中不能长时间存在(Balashov et al., 1998)，不利于气液流体活动，形成的第一类条带矿物以石榴子石、透辉石等不含水矿物为主，交代结构不发育。之后，伴随着构造—抬升及岩床、岩席、岩舌的侵位，在接触带附近形成具较浅层次构造环境下的组构特征的第二类条带，因围岩脆性应变增强，岩浆侵位水压破裂及区域构造断裂、破裂发育，从而提高了围岩对交代气液流体的渗透性，大量气液流体的加入，使第二类条带中的交代作用广泛而强烈，生成大量阳起石、绿泥石、透闪石等含水矿物，并伴生金属矿物的产出沉淀。见第二类条带矿物交代第一类条带矿物，当前者沿第一类条带集中发育时，则形成一种复杂的复合条带(表1)。可能与构造—岩浆活动的脉动性有关，两类条带的形成演化具非连续性，其间存在短时间的间断。

矿区岩浆杂岩的锆石U-Pb和黑云母K-Ar同位素年代学资料(李福东等，1993；李东生等，2009)集中于205～234Ma，相当于印支中晚期，与区域上北北西向的鄂拉山构造岩浆岩带的形成时间相一致，揭示了条带状构造形成的区域地球动力学背景。

5 结论和讨论

依内部组构及发育特征的不同，可将青海兴海赛什塘铜矿床的条带状构造分为两类，第一类条带发育定向构造和它形变晶结构，由同构造的重结晶和新生变晶组成，内部不甚发育交代结构；第二类条带具典型的岩浆热液交代成因组构特征。综合分析表明，条带状构造属先成或同生面状构造影响控制下的选择性(交代)蚀变生成的一种变余或新生优选定向组构(//S1或S0)。相较前人的“热水沉积—变质改造”(李富东等，1993)或接触(交代)变质成因观点，本文对赛什塘铜矿床的条带状构造给出了更为合理的解释，这为矿床的成因演化研究提供了新的依据；另外，两类条带状构造的识别和厘定表明，两类条带状构造相关矿体的构造控矿因素存在差异，并因此导致矿体形态与空间展布的差异，第一类条带与矿体主要受韧性—脆韧性层间拆离带控制，而第二类条带与矿体则多受脆性破裂控制，而两类条带的复合叠加处也是矿化较好部位，以上规律认识无疑会提高勘查找矿工作的综合效果和效率。本文重点关注了赛什塘铜矿床的矿石条带状构造内部组构及发育特征，对同构造变质变形与岩体上侵就位和矿化的相互反馈作用及其过程尚需进一步深入研究。

致谢:中国地质科学院董树文研究员百忙之中审阅初稿，给予指导和宝贵建议；野外作业中，得到了西部矿业赛什塘铜矿刘海红、刘恒、王洪庆等大力帮助。致以诚挚和深切谢意。

注释/Note

❶ 青海省地质矿产局.1993.中华人民共和国区域地质调查说明书(1∶5万赛什塘牧场幅). 西宁: 青海省地质矿产局，5～37.