南秦岭武当隆起构造特征、控矿作用及找矿方向

宁红辉, 金海云, 肖宝珠, 陈志文

((湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441000)

南秦岭武当隆起构造特征、控矿作用及找矿方向

宁红辉, 金海云, 肖宝珠, 陈志文

((湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441000)

南秦岭武当隆起区内存在着印支造山期前的顺层韧性剪切构造和近南北向构造,以及印支造山期造山运动形成近东西向挤压逆冲推覆构造。这些不同的构造类型分别控制着武当隆起构造中的银金矿、多金属矿的分布及成矿的富集。顺层韧性剪切构造控制银金矿、多金属矿,沿构造层呈层状或似层状分布;南北向滑覆构造使顺层状的蚀变带在背斜顶部加厚,成矿物质富集;挤压推覆构造使得成矿物质重新富集。建议今后加强武当隆起西缘、武当岩群下部变火山岩组与上部变沉积岩组之间,耀岭河组与陡山沱组之间的顺层滑脱剪切带的找矿。同时应注意对近南北向构造的研究。

武当隆起;顺层韧性剪切带;南北向构造;银金矿;找矿方向

南秦岭武当地区的构造格架,以青峰断裂为界可划分为两大地质构造单元。即青峰断裂以南为扬子板块,以北为秦岭地槽区。秦岭地槽区可再分为三个不同的地质构造区,即武当隆起构造区、郧西县西部晚古生界沉积盆地构造区和扬子板块北缘早古生界裂陷沉积构造区。这三个构造区各有不同的构造变形特征和成矿体系。本文仅讨论武当隆起构造特征及控矿作用。

武当隆起构造区是指以武当岩群为基底(核部),以其上覆耀岭河组、震旦系及以上地层为盖层共同组成的岩层分布区,总体上呈现为一种隆起区的构造形式。武当隆起构造是秦岭印支造山期前在伸展机制下形成的一种隆滑构造,对该区主要成矿起到重要的控制作用。

1 武当隆起组成的岩层

组成武当隆起的岩层有武当岩群、耀岭河组和震旦系,以及上覆古生界的岩层(图1)。

1.1 武当岩群

武当岩群构成隆起的核部。武当岩群的划分及层序仍有争议,尚没有统一的划分意见。笔者认为天津地质矿产研究所和鄂西北地矿所(1993)提出的武当岩群上部为变沉积岩组,下部为变火山岩组较为合理[1]。

变沉积岩组以正常沉积的变粗砂岩、粉砂岩和泥质类岩石为主。夹有少量变质火山岩夹层。其上部常为粉砂质或泥质含有炭质和磷质条带。

变火山岩组主要为双峰式的变基性—酸性火山岩,下部主要为变基性的火山岩,上部主要为酸性火山岩。变酸性火山岩顶部常有正常沉积的变粉砂质和碳酸盐岩。

变沉积岩组与变火山岩组两者之间有明显的构造变形差异,在变火山岩组中存在着早期构造变形,并出现低角闪岩相的变质作用。变沉积岩组变形较前者要弱,并缺早期变形,变质程度为低绿片岩相。

目前对武当岩群的年龄测试资料较多,但认识也不一致,笔者认为蔡志勇等(2006)在《变沉积岩组锆石年龄样的制约》[2]一文中提供年龄数据:745 Ma、739 Ma、742 Ma,平均值为(744±36)Ma(锆石U—Pb法)有一定意义,此数据应可代表武当岩群上部变沉积岩组的成岩年龄,变沉积岩组应属新元古界南华系。武当岩群下部变火山岩组,秦正永、刘兴义、胡小蝶等(1997年)在《武当地区构造解析及成矿规律》[3]一书提供的郧西上台子变酸性火山岩单锆石颗粒U—Pb法测定数据1 527 Ma和房县头道沟变酸性火山岩锆石U—Pb法年龄(1 967±37)Ma是否可代表下部变火山岩组的成岩年龄尚存疑问。武当岩群上部变沉积岩组与下部变火山岩组之间相差数亿年的时间,显然难以解释。因此建议武当岩群应重新厘定含义。

图1 武当隆起构造及贵金属矿床(点)分布略图Fig.1 Distribution map of Wudang uplift structures and precious metal deposits(spots)

1.2 耀岭河组

耀岭河组是一套富含磁铁矿的变基性—中酸性的变细碧角斑岩建造,由多个火山喷发韵律组成。丹江口市陈家垭—郧县吴家梁一带最为发育,其次为郧西县香口—惠家河以及竹山县得胜铺一带。

耀岭河组底部普遍发育一层复成分砾岩,以郧县高庙,丹江口市凉水河,郧西县马鞍关、天河口,竹山县界岭沟较为发育,代表了耀岭河组开始阶段的沉积。

1.3 震旦系

震旦系在该区大体以十堰断裂为界,以北的震旦系下统为陡山沱组,岩性以陆源碎屑沉积为主,上统为灯影组,岩性以碳酸盐岩为主,十堰断裂以南震旦系岩层普遍含有炭质为特征。《湖北省岩石地层》(1996)[4]将十堰断裂以南震旦系上统命名为霍河组,下统命名为江西沟组。

上述岩层以武当岩群构成武当隆起的核部,耀岭河组和震旦系及震旦系上覆岩层构成滑覆岩层。

2 武当隆起构造的构造变形特征

武当隆起构造区经历了多期次的构造变形,形成不同的构造类型。从构造变形历史分析有如下类型:顺层韧性滑脱剪切构造、近南北向的滑覆构造、近东西向或北西向挤压推覆构造和晚期脆性断裂构造等。

2.1 顺层韧性滑脱剪切构造

武当隆起内广泛发育有中深层次的顺层韧性滑脱剪切构造,它们多位于不同地层单元、不同岩性的接触部位,具有地层单元的分划性,常以顺层韧性剪切带形式出现。对上、下岩层都有明显的减薄或缺失现象。同时也是后生热液矿床的控矿构造和容矿构造。这些顺层韧性滑脱剪切构造主要发生在武当隆起及周围,可厘定出:武当岩群下部变基性火山岩与变酸性火山岩之间(DF1);变火山岩组和变沉积岩组之间(DF2);武当岩群与耀岭河组之间(DF3);耀岭河组与震旦系下统为陡山沱组(江西沟组)之间(DF4)等。主要表现为强的变形带顺层产出,变形面与岩层层面产状基本一致。糜棱岩沿变形带分布,有强的面理置换,剪切面理S-C组构发育和a型线理,鞘褶皱和片内无根褶皱等。顺层韧性剪切构造是造山期前武当岩群上隆而形成的一种剥离构造。

2.2 近南北向滑覆构造

在武当隆起西部,位于东经110°30′以西地区存在一期近南北向的褶皱,而发生造山运动之前,叠加在顺层韧性剪切带之上的一种构造变形,主要表现形式为:在武当岩群中呈现大—中型的斜歪褶皱或平卧褶皱,轴迹线呈近南北向,轴面向西倒转,向东倾斜。如郧县魏家山背斜、五谷庙向斜等;武当隆起西缘有马鞍川背斜、马鞍关向斜、竹山县西北部梨树坪复背斜、敦梓复向斜等。褶皱多为顶厚褶皱。褶皱的幅度长与高比约8∶1～10∶1,即波长约8～10,幅高约为1。

目前对这期构造机制尚未查清,初步认为是武当隆起西部边缘的一种滑覆构造。在这一构造变形过程中对先期顺层韧性剪切构造带产生一种叠加改造,对成矿起到一定的控制作用。

2.3 挤压推覆构造

印支运动时期,由于华北板块与扬子板块发生陆陆碰撞,早期伸展机制下形成的顺层韧性剪切构造和武当隆起西部形成近南北向的滑覆构造,在南北向挤压力的作用下共同发生了褶皱和断裂,以及产生逆冲推覆构造。

武当推覆体从北向南呈叠瓦状扇形排列,其前缘为青峰断裂,后缘位于陕西山阳—河南西峡以北。主要以推覆型韧—脆性剪切带形式出现。武当隆起构造区所显示常为叠瓦状扇形排列,它们在平面图上的分布如图1所示的各岩席的构造叠置关系。构造线呈北西西或近东西向的紧密线型倒转褶皱,多数褶皱轴面向南侧转向北倾斜。

这一期构造是区内最强烈的一期变形,对先期构造都产生了强烈的改造,同时对成矿也起到重要的作用。

2.4 晚期脆性断裂

武当推覆构造变位之后的构造变形,主要以脆性断裂为主,是在印支期韧—脆性推覆型剪切带上叠加的晚期脆性断裂,具有继承性。而且燕山期以后伴随这些脆性断裂形成几个断陷盆地,脆性断裂对矿床直接起到破坏改造作用。

较大的脆性断裂有两郧断裂①、十堰断裂②、房竹断裂③和青峰断裂④(图1)。这些断裂具有多期活动特征,早期为张性,以固结的断层角砾岩为特征,中期为左行走滑平移性质,后期为逆冲性质。

3 控矿作用

武当隆起区内已发现的银金矿有银洞沟、许家坡、李家湾、铺子门、佘家院、鲁家沟等;多金属矿有银洞坪、董家湾、韩家炉、老庄沟、老人坪、徐家院等;单一金矿有白岩沟、响水洞、六斗等地。其中大型矿床1处,中型2处,小型5处,其余为矿点或矿化点。银洞沟银金矿是著名的大型矿床。这些矿床(点)的分布与武当隆起区的构造密切相关。

3.1 顺层韧性剪切带控矿作用

顺层韧性剪切带是武当隆起主要的控矿构造。

3.1.1 武当岩群下部变基性火山岩与变酸性火山岩之间(DF1)顺层剪切构造带控矿特征

受这一顺层韧性剪切构造带控制的矿床(矿点)有倪家坪、青龙庙、阳坡—乌龟石潭、徐家院和蒋家沟等。矿化组合类型有四种:Cu型矿化(阳坡—乌龟石潭);Cu 、Zn矿化型(倪家坪);多金属型(徐家院);含金黄铁矿型(蒋家沟)。

单一铜型或铜锌型矿化一般产于滑脱构造带下盘一侧,围岩多为铁镁质糜棱岩。围岩蚀变不强。多金属组合类型的矿化一般产于滑脱构造带上盘一侧,围岩多为长英质糜棱岩。围岩蚀变较强,主要有绢(白)云母化、硅化、黄铁矿化。含金黄铁矿型矿化一般产于滑脱构造带中部,围岩为绢云石英片岩。围岩蚀变为硅化、绢(白)云母化,金呈固溶体赋存于黄铁矿中。

总的来看,受DF1控制的矿体、矿化体规模小,矿化弱。

3.1.2 武当岩群变火山岩组与变沉积岩组之间(DF2)顺层剪切带控矿特征

这一构造带是武当隆起构造内最主要的一个滑脱构造面,区内一些大中型矿床都受这一构造面控制。已知的矿床有:银洞沟大型银金矿床,许家坡中型银金矿床,李家湾、铺子门银金矿点和银洞坪、老庄沟、韩家炉、老人坪多金属矿床(点)等。矿体多呈似层状。由于在滑脱构造之后叠加了后期推覆构造变形改造矿床构造显得复杂,部分矿体由似层状转变为脉状(如银洞沟、董家湾、徐家院)。矿床构造由于受后期构造叠加改造有的呈背形构造(银洞沟、铺子门),有的呈向形构造(银洞坪、李家湾)。

矿床按元素组合可分为Au、Ag型(许家坡)或Ag、Au型(银洞沟、李家湾、铺子门),Cu、Zn矿化型(董家湾)和多金属型(老庄沟、韩家炉、银洞坪)等3个类型。围岩蚀变强烈,主要有硅化、绢云母化、滑石化、黄铁矿化。矿化产于蚀变带内。

3.1.3 武当岩群与耀岭河群之间(DF3)顺层剪切带控矿特征

受这一构造面控制的主要单一金矿型,如高庙、金包、白岩沟等金矿,矿体为石英脉型金矿,含矿围岩为耀岭河组变基性火山岩,含矿石英脉分布于滑脱面上盘附近强变形带中。

3.1.4 耀岭河组与陡山沱组之间(DF4)顺层剪切带控矿特征

这一滑脱构造带控制的矿床(点)有六斗、响水洞金矿,佘家院、鲁家沟等银金矿。其远景远远大于DF3滑脱构造带控制的矿床(点)。

矿体产于强变带下盘耀岭河组一侧,围岩蚀变强烈,以绢云母化、硅化为主,黄铁矿化、绿泥石化次之。矿体呈似层状、透镜状。

综合上述滑脱构造控矿特征,从地球化学分带性考虑,存在如下规律:

(1) 由下至上每个滑脱构造带都有金矿化,但金的赋存状态不同,第一滑脱构造带金矿化呈显微粒状存在于黄铁矿中,第二滑脱构造带金矿化与银呈互换物构成金银矿系列,第三、四滑脱构造带金呈自然金状态。

(2) 银主要富集于第二滑脱构造带内,除与金组成互换物外,常呈自然金或银的硫化物、碲化物型出现。

(3) 铅锌矿化主要富集于第二构造带,铜矿化在DF1构造带较发育,且与基性火山岩有直接关系。

3.2 近南北向滑覆构造控矿作用

武当隆起构造区内近南北构造控矿是明显的。在武当隆起西缘银金矿、多金属矿床(点)呈近南北向展布(图1),由北起白岩沟—六斗—佘家院—铺子门—李家湾—许家坡—银洞沟呈近南北向展布,这一现象与近南北向构造有着密切的关系。

近南北向的褶皱构造为斜歪或平卧的顶厚褶皱。这一褶皱特别是背斜构造对先期滑脱构造带进行叠加改造,使滑脱构造带中的蚀变带堆垛加厚,形成背斜顶厚蚀变带,为矿体富集创造了条件,矿体赋存在顶厚褶皱的加厚部分。如许家坡银金矿床。许家坡矿区位于魏家山近南北向背斜的弧顶部位。魏家山背斜是一斜歪顶厚褶皱,东翼缓,西翼陡。先期存在的层型蚀变带和矿化体随褶皱一起褶皱,在背斜弧顶加厚,矿化增富,向两翼变薄、变贫,经勘探后圈定的矿体也呈近南北向展布(图2)。

图2 许家坡金银矿Ⅱ矿体投影图Fig.2 Projection graph of Ⅱsilver-gold deposits ore body in Xujiapo

银洞沟银金矿区也存在着近南北向背斜构造的控矿问题,近南北向背斜保留基本完整,遭受剥蚀程度不深。

从银洞沟矿区东西向纵投影图(图3)上可看出,0线蚀变带的下部界线为标高1 100 m,向东倾斜,倾伏角约20°,至48线蚀变带标高1 000 m。从0线向西,11线剥蚀带下限标高1 000 m,21线剥蚀带下限标高900 m,29线<700 m,倾伏角约60°,构成一个类似于许家坡矿区的斜歪褶皱。从矿体总厚度变化曲线(图3)可见,矿体多集中于0—29线,蚀变带最厚的背斜弧顶部位。从矿体品位、厚度变化等值线图(图4)上看出,矿体厚度、品位富集及蚀变带的厚度都集中在11线以西,即斜歪背斜的弧顶部位。

图3 银洞沟蚀变带厚度、南北向构造与矿化关系图(资料来源于银洞沟典型矿床研究，略有修改)Fig.3 Relation graph of alteration zone thickness，NS structures and mineralization degree in Yindonggou mining area

银洞沟矿区与许家坡矿区不同的是银洞沟矿区在近南北向的斜歪背斜上叠加了一个近东西向的背斜构造,使银洞沟矿区平面图上呈现一个长1 000 m,宽400 m左右的短轴背形构造。而许家坡矿区则是魏家山近南北向的斜歪背斜上叠加了一个近东西向的向斜构造,使得许家坡银金矿体免遭剥蚀,得到保存。

除了上述许家坡、银洞沟矿区之外,还有佘家院银金矿、六斗金矿也是如此,早期成矿阶段受近南北向构造制约,叠加了近东西向的构造改造。因此,武当地区近南北向构造对银金矿的控制作用是可以肯定的。

3.3 挤压推覆构造的控制作用

武当地区的挤压推覆构造表现极为强烈,无疑会对成矿起着重要的作用。首先是武当隆起构造区的挤压推覆构造将武当隆起分割成不同的岩席,这样自然构成武当地区成矿远景不同的分区。各成矿区带中的成矿类型元素组合、成矿条件等存在一定的差异,实际形成武当地区Ag 、Au、多金属矿床(点)的空间分布图像。

挤压推覆构造作用使先期存在的滑脱构造、近南北向构造变形面重新褶皱,呈现出向、背形构造。如铺子门矿点的背形构造,李家湾、银洞坪的向形构造等构造的形成。这些背、向形构造显示为顶厚褶皱,使成矿物质重新富集就位。如银洞沟矿的银金矿体有两种截然不同产状的矿体,一种是顺层理与片理产状一致的矿体,另一种是呈脉状的矿体,切穿片理或早期顺层状的矿体,并与近东西向背形构造轴面劈理产状一致。顺片理产状矿体为早期顺层滑脱剪切带控制的矿体。这些脉状矿体不但切穿早期顺片理的矿体,而且不同成矿元素因地球化学性质差异形成成矿元素的分带。即上银金、下铅锌铜。又如许家坡矿区在先期的蚀变带中挤压条件下形成NE60°左右的韧、脆性剪切带,沿剪切带面理有含金银的石英脉,成矿物质重新富集,并呈现左旋斜列式排列。

图4 银洞沟矿区矿体纵投影品位、厚度等值线图(资料来源于银洞沟典型矿床研究)Fig.4 Contour maps of vertical projection grade and thickness of ore body in Yindonggou mining area

4 结论及找矿方向

武当隆起中的顺层滑脱剪切构造,武当隆起西缘近南北向构造以及造山期的挤压逆冲推覆构造对武当地区的银金矿、多金属矿起到重要的控制作用。根据这一认识提出对该区找矿方向的思考。

(1) 沿顺层滑脱构造找矿。顺层滑脱构造是矿带级控矿构造,区内主要顺层滑脱构造带为武当岩群上部变沉积岩组与武当岩群下部变火山岩组之间,其次为耀岭河组与震旦系之间的顺层滑脱构造带。

变酸性火山岩组顶部的含矿岩系中岩石组合主要为浅色(白色)的绢云片岩、绢云石英片岩、含黄铁矿化绢云石英片岩,局部有大理岩、滑石片岩、石英岩等可作为岩性标志。强的变形带可作为构造标志。耀岭河组与震旦系之间的滑脱构造主要标志是耀岭河组明显减薄,震旦系底部强烈变形,糜棱岩发育,蚀变强烈。

(2) 详细研究区内南北向的背斜褶皱的展布,特别是含矿层在南北向背斜构造中的展布。重点确定含矿岩系在南北向背斜弧顶部位掩藏位置。这就是矿床级控矿构造。从现有资料反映剥蚀程度,由东向西逐渐变浅,这种隐伏的南北向背斜构造存在的可能性很大,应加强武当隆起西缘这种构造的研究。

如果南北向背斜构造被东西向背斜叠加,特别是短轴背斜更为有利,这就是银洞沟式银金矿的控矿样式。如果南北向背斜叠加一个向斜,可能含矿岩系仍有保存,这就是许家坡式银金矿的控矿模式。注意研究褶皱构造的叠加关系。

(3) 从武当隆起构造中矿床(点)的分布特征来看(图1),武当隆起西部边缘比其它地段更为有利,应加强武当隆起西部边缘地区的找矿与研究工作。

致谢:此文是在湖北省地质局第八地质大队刘兴义高级工程师指导下完成的,湖北省地质调查院李书涛教授级高级工程师提出了宝贵的修改意见,在此表示衷心的感谢。

[1] 陈晋镳,秦正永,王寿琼,等.武当群地质特征[M].天津:天津科学技术出版社,1991.

[2] 蔡志勇,罗洪,熊小林,等.武当群上部变沉积岩组时代归属问题:单锆石U—Pb年龄的制约[J].地层学杂志,2006,30(1):60-63.

[3] 秦正永,刘兴义,胡小蝶,等.武当地区构造解析及成矿规律[M].北京:地质出版社,1997.

[4] 陈公信,金经炜,熊家枝,等.湖北省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1996.

(责任编辑：于继红)

Geological Structural Characteristics，Ore-controlling and Ore-prospectingDirection of Wudang Uplift in Southern Qinling Mountains

NING Honghui， JIN Haiyun， XIAO Baozhu， CHEN Zhiwen

(EighthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiangyang,Hubei441000)

There are many layer-paralleled ductile shear structures and nearly north-south structures in pre-Indosinian orogenic period and nearly west-east compressive thrusting structures in Indosinian orogenic period existing in Wudang uplift，southern Qinling mountains. Those different types of structures respectively control the distribution and the mineralization enrichment of silver-gold deposits and polymetallic ores which occur in Wudang uplift. Silver-gold deposits and polymetallic ores are controlled by layer-paralleled ductile shear structures distributing as stratified or stratoid；the NS gliding nappe structures thickening the layered alteration zone at the top of anticline，and enrich the metallogenic materials；the compressive thrusting structures re-enrich the metallogenic materials.It is suggested that the ore-prospecting in the west edge of Wudang uplift，between meta-volcanic litho formation of lower Wudang litho group and meta-sedimentary litho formation of upper Wudang litho group，and in the layer-paralleled ductile shear zone between Yaolinghe formation and Doushantuo formation should be enforced.And the research on nearly NS structures should be attented.

Wudang uplift； layer-paralleled ductile shear zone； north-south structure； silver-gold deposits； ore-prospecting direction

2016-02-18;改回日期:2016-04-12

宁红辉(1967-),女,工程师,地质矿产调查专业,从事矿产勘查找矿及综合研究工作。E-mail:346413948@qq.com

P54; P611

A

1671-1211(2016)05-0686-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.004

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160811.0903.020.html 数字出版日期:2016-08-11 09:03