刘军黄波杨涛曹其琛孙芳芳
贵州省黔西—黔西南地区构造与成矿浅析
刘军1,2,黄波1,3,杨涛1,曹其琛4,孙芳芳5
(1.贵州理工学院资源与环境工程学院,贵阳 550003;2. 西安西北有色物化探总队有限公司,西安 710068; 3. 贵州有色金属和核工业地质勘查局物化探总队,贵州 都匀 558000;4. 中国冶金地质总局山东正元地质检查院,济南 250101;5. 山东正元地质资源勘查有限责任公司,济南 250101)
贵州省黔西—黔西南地区,扬子陆块西南缘,紫云—垭都深大断裂南西部,经历了多期构造运动,切穿了上地幔,产生了以NW向和旋扭为主的构造,导致强烈岩浆活动和大规模成矿物质上涌,伴随一系列沉积、变质、构造等作用,在有利成矿环境中与碎屑岩—碳酸盐岩建造中完成各种成矿作用,成为贵州省重要矿产资源集中区,其中滥木厂大型汞矿中伴生有较大规模和较高品位的铊矿,填补了“铊元素不能独立成矿”理论,由此研究该区构造与成矿关系具重要意义。
黔西—黔西南地区;紫云—垭都深大断裂带;NW向构造和旋扭构造变形区;
贵州省黔西—黔西南地区,由毕节地区西南部(威宁、赫章、纳雍及织金)、六盘水特区(六枝、水城、盘县,以水城为中心的六盘水市)、安顺地区西南部(紫云、关岭、普定)、黔西南(兴义)地区组成(图1)。是贵州省重要矿产资源集中区,并成为我国重要矿产资源大省原因之一,主要矿产资源有:贵金属(以金矿为代表)、有色金属(以铜、铅锌(银)、锑、汞等矿为代表)、稀有分散元素(以铊矿为代表)、黑色金属(以铁矿代表)、能源矿产(以煤矿为代表)及冶金辅助原料矿集区。
黔西—黔西南地区位于扬子陆块(Ⅰ)西南边缘,黔西—黔西南地区主要地处紫云—垭都深断裂带南西侧。根据贵州省区域地质志划分,由威宁NW向构造变形区(Ⅰ11B)、普安旋扭构造变形区(Ⅰ21B)及望谟NW向构造变形区(Ⅰ22)三个四级构造单元组成[1-4]。
图1 贵州省构造单元划分图
(据贵州省区域地质志修编,1987)
地处威宁—水城(图上为六盘水)—六枝地带上,长约250km,宽40km,呈NW向展布,东南端抵达黔南台陷,西北端延入云南省,以集中分布的NW向褶皱(以威水背斜和堕却背斜为主)和压性断层的为主。
威水背斜地处威宁与水城之间,轴部为走向冲断层破坏,但保存中下侏罗系地层,两翼发育NE向和NNW扭性断裂,西北端发育有NW向次级褶皱,由泥盆—石炭系组成,近轴部均被倾向SW的走向冲断层破坏。堕却背斜位于威水背斜南东部,两翼倾角中等至陡峻,褶皱较紧密,东南端在关岭附近因倾伏而消失,轴部北西部发育有大规模走向断层,以压性为主;背斜南侧发育有二向斜,主要出露二叠、三叠系地层,并发育二条NWW向扭性断层,使向斜被错断和扭动。此外,区内北西部还发育有挤压型SN向褶皱,由泥盆、石炭和二叠系及峨眉山玄武岩并为SN向和NNE向断层所切割。
从NW向褶皱和走向冲断层的排列来看,区内主要是反排的多字构造,表明是SN向顺时针直扭作用结果,自加里东期开始,华力西—印支期NW向古裂谷带是其形成的古构造背景。
以旋扭构造形式为主,兼NW、NE及NNE向构造,南东部与黔南台陷相邻,西部进入云南,威宁NW向构造变形区南西侧,主要由普安山字型和黔南涡轮构造组成。
普安山字型构造主要由向南凸出呈弧形的前面弧形构造带和近SN向构造组成,前弧西翼和弧顶由二叠、三叠系组成向斜及其间相辅而行背斜等构成,西端在云南境内反转弯曲呈向北凸出弧形的西翼反射弧,东翼及其反射弧由石炭—三叠系褶皱组成,呈向北凸出的弧形,普安北部,主要由SN向且稍有弯转的背斜,北端轴面倒转东倾,该山字型构造的组合形式反映受区域性SN挤压作用的结果。
黔南涡轮构造呈辐射涡轮状分布的旋卷构造带在中心地区扭结的构造群体,其中心在滇黔交界的黄泥河附近,外围主要构造从北向东旋转的一系列褶皱体系,在不同部位呈不同方向呈弧形弯曲延伸,各旋卷构造带主要为二叠、三叠系,局部为泥盆、石炭系地层;该涡轮构造组合反映外旋顺时针扭动,与其北部地区发育NW向构造带的区域活动方式有着紧密联系,是统一应力场在不同边界条件下的产物。
该区发育直扭型NW向反排多字型构造及挤压型EW向和SN向构造;印支期偏碱超基性岩类分布于本区,罗甸、望谟尚有少量华力西期辉绿岩床产出,本区大面积分布的中三叠系浊积岩中次级复杂褶皱。
本区NW向构造从北向南由上古生界至三叠系组成一系列褶皱组成,总体上呈排列近NW向的纵排斜列展布,局部具弯扭和偏转,并向南东方向延入广西。区内EW向构造主要分布于南西部的南盘江两岸,为下中三叠统(局部二叠系)组成的EW向褶皱,略向北凸出呈弧形,东端延入广西呈NW向之势,应是构造复合的表现。SN向构造见于西部边缘,由石炭、二叠、三叠系组成的褶皱,平行中三叠统相变线延伸。
紫云—垭都(赫章南部约15km处)深断裂带,是贵州重要的断裂构造,由一系列NW走向、倾向SW的贵州西部地区叠瓦状逆冲断裂组成,贵州省内长约350km,往赫章北西部进入云南,往南东部于罗甸南部进入广西。自加里东期开始,海西至印支期发育陆缘裂谷(断陷)盆地以NW向为主的冲断褶皱系统,燕山期受到来自西部(印度板块与亚洲板块的碰撞)和东部(与太平洋板块向亚洲大陆的俯冲消亡有关)等多个构造挤压作用,产生了巨大的缩短加厚而形成。构造应力由NE向SW传递,其后整个构造带的驱动力变为SW向NE传递,并分别向NE和SW扩展结果;该断裂带形成与早期拉伸盆地受挤压关闭有关,应力来源为基底传递。
贵州省黔西铅锌矿成矿区(带)划分表
成矿区(带)成矿亚带典型矿床主成矿期 黔西成矿带垭都—蟒硐铅锌成矿亚带(Ⅰ-1)猫猫厂—榨子厂、天桥、垭都燕山期 威宁—水城成矿亚带(Ⅰ-2)杉树林、青山 银厂坡—云炉河成矿亚带(Ⅰ-3)银厂坡、云炉河 普安—盘县成矿亚带(Ⅰ-4)凉水井、顶头山 织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5)老堡、大锌厂加里东期 普定—织金成矿亚带(Ⅰ-6)五指山、杜家桥
黔西—黔西南地区主要矿产资源有:贵金属、有色金属、稀有分散元素、黑色金属、能源矿产及冶金辅助原料矿集区,是贵州省重要矿产资源集中区,并成为我国重要矿产资源大省原因之一。
贵金属矿:以金矿为主,据金中国等(2009)[3]认为黔西南地区集中了贵州省约95%金矿资源,主要分布于贞丰、兴仁、安龙、册亨和望谟等地,以烂泥沟、水银洞、紫木凼及戈塘四个大型金矿为代表,约占总量79%,主要赋矿地层为中上二叠统及下三叠统碎屑岩—碳酸盐岩卡林型金矿。
有色金属:主要矿种为铜、铅锌(银)、锑、汞等矿产。
1)铜矿:贵州是全国资源较贫乏的省区,主要分布于威宁和赫章,以威宁铜厂河为代表,据肖宪国等(2009)[2]认为产于上二叠统大陆溢流玄武岩—峨眉山玄武火山岩型铜矿。
2)铅锌(银)矿:主要分布于威宁、赫章、织金、纳雍、六盘水、普定、普安等地,是川滇黔铅锌(银)矿集区的重要组成部分,也是贵州主要矿产地。据金中国等(2009)认为在海西期前后开始,形成于燕山期碳酸盐岩中低温热液矿床,并划分为五个成矿亚带,即垭都—蟒硐铅锌成矿亚带(Ⅰ-1)、威宁—水城成矿亚带(Ⅰ-2)、银厂坡—云炉河成矿亚带(Ⅰ-3)、普安—盘县成矿亚带(Ⅰ-4)、织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5)。
根据胡金峰等(2017)[5]研究黔西地区铅锌矿特征后,结合黄波等(2009)[6]、李定谋(2002)[7]、王登红等(2005)[8]在云南三江成矿带上喷流沉积矿床特征后,认为黔西地区铅锌(银)矿应划分为6个成矿亚带(表1),成因均为喷流沉积型,其中(Ⅰ-1)~(Ⅰ-4)成矿亚带为燕山期运动产物,主要赋矿地层为泥盆—石炭系碳酸盐岩。(Ⅰ-5)~(Ⅰ-6)成矿亚带为加里东期运动产物,主要赋矿地层为震旦—寒武系碳酸盐岩。
锑矿:主要分布于晴隆、普安、贞丰一带,据陈兴龙等(2009)[2]认为主要赋矿地层为上二叠统龙潭组(P2l)硅化黏土岩、及少量变余玄武岩和石英蚀变岩(大厂层),印支—燕山期产物,认为以晴隆矿田大厂锑矿为代表,为地幔岩浆脱气后经深流体叠加和多次构造改造富集而形成。
汞矿:主要分布于兴仁、晴隆一带,根据刘俊儒等(2009)[3]认为与成矿关系密切地层主要为上二叠统龙潭组(P2l)、长兴组(P2c)、大隆组(P2d)及下三叠统夜朗组(P2y)不纯碳酸盐岩、粉砂质黏土岩、强硅化灰岩等,以兴仁滥木厂大型汞矿为代表,并伴有较大规模和较高品位的铊矿,成为全国铊矿资源最具优势的产区,填补了“铊元素不能独立成矿”理论,具有较高开发利用与科研价值。
3)稀有分散金属铊矿:为贵州独有矿种,主产于上述兴仁滥木厂汞矿中伴生矿种,这里不再重复。
4)黑色金属:以铁矿为主,主要分布于六盘水、赫章,以赫章菜园子层控矿床、赫章小河边赤铁矿床及水城观音山菱铁矿为代表。根据张伦尉等(2009)[2]认为赫章菜园子和水城观音山菱铁矿为层控矿床,主要赋存于中泥盆统独山组(D2d)和下石炭统大埔组(C1d)碳酸盐岩中;赫章小河边为海相沉积铁矿床,主要赋存于中泥盆统邦寨组(D2b)(大河口组)碳酸盐岩中。
5)能源矿产:以煤矿为主,主要分布于六盘水、织金、纳雍、威宁、赫章等地,形成六盘水煤田、黔西(北)煤田和织纳煤田;以六盘水煤田为最,是贵州重要煤矿集中地,上二叠统龙潭组(P2l)海陆交互相沉积矿床,有可采煤层1~27层,一般5~10层,总厚1.4~43.9m,一般厚12~15m,产出煤种齐全,即有大量气煤、焦煤、肥煤、瘦煤构成的炼焦用煤,又有包括无烟煤、贫煤在内的非炼焦用煤[9]。
6)冶金辅助原料矿集区:贵州是国内沉积大省,形成广泛沉积矿床,产出矿种有石灰石、白云石、耐火黏土、硅石、重晶石等。主要矿种为石灰石、白云石,其资源丰富,质量好,厚度大,容易开采;主要赋存于上石炭统马平组(C3mp)、下二叠统茅口组(P1m)、下三叠统夜朗组(T1y)和永宁镇组(T1yn)等。本区以水城响水河石灰石矿床为代表,采矿主要为上石炭统马平组(C3mp)上部中厚层状致密石灰岩,厚约180m,为该区主要石灰石矿层[3]。
1)贵州地势总体上西高东低,齐涿(1981)[1、4]在贵州省布伽重力异常图上近SN向重力梯级带和近EW向重力负值异常带上,计算出贵州莫霍面深度由东部40km向西则增大到50km,具西厚东薄特点,并在赫章—水城—盘县以西一带为最厚,与燕山期受到来自西部和东部等多个构造挤压作用,所产生了巨大的缩短加厚而形成有关;并与六盘水煤田、黔西(北)煤田和织纳煤田的形成与通过埋藏变质所需的“深成”作用有关[8],成为贵州省重要的煤矿产地,具独特地质背景。
2)根据马晓旻(1989)[10]“全球旋涡大地构造假说”认为:地球自转,带动地幔软流圈对流离极运动和科里奥利作用下,赤道以北产生五个顺时针和一个北极逆时针旋转的旋涡对流单元,赤道以南形成相对应的旋涡对流单元(图2),每个旋涡对流单元所受构造应力方向大致为旋涡中心向心挤压应力和旋转方向上旋转动力的复合作用,二者近于相互垂直。
我国地处北半球五个顺时针旋转的东亚旋涡单元,旋涡中心大致位于:E102o10',N28o20',贵州西南—西部地区位于东亚旋涡中心SE120o~150o方向,所受应力方向为SE往NW方向的向心挤压力和NE往SW方向上旋转的复合作用。因此,区内构造应力由NE向SW传递,其后整个构造带的驱动力变为SW向NE传递,并分别向NE和SW扩展结果,该断裂带应力来源为基底传递。表明该断裂所受应力方向与地处“东亚旋涡”中心SE部位的NW向所受应力方向一致,为“东亚旋涡”顺时针旋转结果。
区内地处望谟NW向构造变形区(Ⅰ22)和普安旋扭构造变形区(Ⅰ21B)南部黔南涡轮构造组成,望谟NW向构造变形区以NW向构造为主;而普安旋扭构造变形区南部黔南涡轮构造呈辐射涡轮状的构造群体,由于赫章—水城—盘县以西地壳明显变厚并插入上地幔,在向心挤压力SE往NW方向和NE往SW方向上的旋转动力的复合作用下,产生“加厚旋涌”效应,即在地壳明显变厚情况下,导致上地幔软流圈旋转受阻而沿构造裂隙上涌,地表则产生黔南涡轮构造,并与望谟NW向构造变形区(Ⅰ22)南西部EW向构造对应,二构造变形区亦为东亚旋涡中心的旋转结果。
3)金中国等(2009)[3]认为地球上99%以上的金进入地核,地幔中金的丰度也高于地壳,是地球长期演化结果;地球早期发展阶段中,地壳金的丰度较高,残存于地壳早期太古代绿岩带中,尤其镁铁质和超镁铁质火山岩组合,可为早期金矿床提供“矿源层”;由于金具有较强的亲硫、亲铁和亲铜性,可在构造作用下,从地幔中涌出,在有利成矿环境中大规模成矿。黔西南地区主要分布了晚古生代和中生代早期碎屑岩—碳酸盐岩地层,地壳早期太古代的“矿源层”不充分,要在区内大规模产出金矿床,大规模幔源成矿物质上涌并在特定地质条件大规模富集为前提条件。
图 2 地球漩涡单元及应力示意图(据马晓旻应力分布示意图修编,1991)
F—向心挤压应力;б0—旋转动力
4)地表各元素主要以固态分布较散,丰度值较低,活化能力差,如Cu地壳丰度为27(×10-6)(Rundick et al,2003)[11,12],要达到可开采最低工业品位(如:Cu0.4%),必须经过特定地质富集作用。根据黄波等(2009、2017)、李定谋等(2002)、王登红等(2005)在研究三江成矿带时指出,有色金属、贵金属、稀有分散和稀土金属矿床大规模产出,如:以兰坪金顶铅锌矿、西藏玉龙铜矿、云南临沧锗矿、藏南罗布莎铬铁矿为代表的有色金属、贵金属、稀有金属、稀土元素及分散元素等大型—超大型矿床系列,大规模幔源成矿物质上涌起主导作用,涂光炽等(2000)[13]也指出超大型矿床多与幔源物质有关,并成为我国重要成矿区带之一。
5)紫云—垭都深断裂带,是构造—岩浆—热事件的主要发起者,产生了错综复杂构造网络和空间,在“加厚旋涌”作用下,导致强烈岩浆活动和大规模成矿物质上涌,伴随着一系列沉积、变质、构造等作用,并在有利成矿环境中与碎屑岩—碳酸盐岩建造中完成各种成矿作用,成为贵州重要矿产资源集中区。
1)本区地处紫云—垭都深断裂带南西侧,东亚旋涡中心SE120°~150°方向,为SE往NW方向的向心挤压力和NE往SW方向上旋转的作用结果,经历了多期次强烈的构造运动,产生了威宁NW向构造变形区、普安旋旋扭构造变形区及望谟NW向构造变形区,是黔西—黔西南地区的主体构造。
2)紫云—垭都深断裂带,经历了多期次强烈的构造运动,切穿了上地幔,产生NW向构造和旋扭构造,同时赫章—水城—盘县以西地壳明显变厚并插入上地幔,在向心挤压力和旋转动力的复合作用下,产生“加厚旋涌”效应,导致岩浆活动和大规模成矿物质上涌,提供了极为有利成矿条件,成为贵州省重要矿产资源集中区。
后记:近日盘县架底发现大型金矿,圈出12个金矿体,主矿体东西长2940m,厚度0.8~41.7m,平均4.9m,最高品位37.04×10-6,初步预算达大型规模,是贵州乃至全国目前在玄武岩地层中最大原生金矿(贵州105地质队提供)。赫章县猪拱塘发现超大型铅锌矿[14],探明铅锌资源量275.82万吨,圈出矿体69个,铅平均2.38%,锌平均7.56%;主矿体长1 640m,厚度平均11m,约占总资源量66%,还圈出共生硫铁矿2个,资源量568.48万吨,并伴生金、银、镓、镉、锗、硒等矿产(贵州113地质队提供),二大型—超大型矿床的发现是“黔西—黔西南地区是贵州省重要矿产资源集中区”强有力证据之一。
1)贵州省黔西县某“富硒”野疏杂粮公司提供了宝贵资金,于2018年初多次沿紫云—垭都深断裂带考查,获得了该断裂带上丰富野外地质资料,表示诚挚感谢!
2)有幸得到了“全球旋涡假说”提出者马晓旻理论指导,表示诚挚感谢!并提出了自己的看法,认为该“假说”也是板块运动和碰撞的动力来源,由此研究贵州大地构造和指导找矿具重要意义外,对研究全球大地构造、成矿预测及地震预报同样具有重要意义,今后将以各种方式与各位专家学者探讨和研究全球大地构造、成矿预测及地震预报。
[1] 贵州省地质矿产局.贵州省区域地质志[M],北京:地质出版社,1987,554-596.
[2] 武国辉,毛佐林,刘俊儒,等.贵州省有色金属、黑色金属矿产资源[M].北京:冶金工业出版社,2009,219-320,555-620.
[3] 武国辉,毛佐林,金中国,等.贵州省贵金属、非金属矿产资源及地质环境与勘查技术[M].北京:冶金工业出版社,2009,1-78.
[4] 王华云,梁福谅,曾鼎权,等.贵州铅锌矿地质[M].贵州:贵州科技出版社,1996 ,1-30.
[5] 胡金峰,刘路,黄波,等.拖枝—挂登地区地球化学异常特征与矿床成因浅析[J].有色金属(矿山部份),2017,69(6):52-56.
[6] 黄波,梁华英,莫济海等.金平铜厂铜钼矿床赋矿岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及意义[J].大地构造与成矿学,2009,33(4),598-602.
[7] 李定谋,王立全,须同瑞等.金沙江构造带铜金矿成矿与找矿[M].北京:地质出版社,2002,228-232.
[8] 王登红,应汉龙,梁华英等.西南三江地区新生代大陆动力学过程与大规模成矿[M].北京:地质出版社,2005,1-208.
[9] 刘龙材.中国贵州省地质矿产资源 [M].贵州教育出版社,1999,228-232.
[10] 马晓旻.贵州省旋涡构造特征,贵州地质[J].1991,8(4),329-334.
[11] 张宏飞,高山.地球化学[M].北京:地质出版社,2012,35-59.
[12] Rudnick R. Gao S.2003. Conposition of the continental crust. In: Rudnick R. The crust,treatise on geochemistry,Amsterdam: Elsevier,3:1-64.
[13]涂光炽,等.中国超大型矿床[M].北京:科学出版社,2000,1-584.
[14] 何良伦,赵锋,柏光辉,等.贵州省猪拱塘超大型铅锌矿床的发现及其找矿意义[J].中国地质调查,2019,6(3):29-36.
Simple Analysis of the Relationship of Structure to Ore-formation in the West-Southwest Guizhou Region
LIU Jun1、2HUANG Bo1、3YANG Tao1CAO Qichen4SUN Fangfang5
(1.School of Resources and Environmental Engineering,Guizhou Institute of Technology,Guiyang,Guizhou 550003,China;2.Xi`an Northwest Noferrous geophysical-geochemical Corps Ltd, Xi`an, Shanxi 710068; 3.Geophysical Nonferrous Metals and Geochemical Survey, Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou, Duyun ,Guizhou 558000;4.Geological Exploration Institute of Shandong Zhengyuan,Jinan, Shandong,250101,China;5.Shandong Zhengyuan Geological Resources Exploration co.Ltd,Jinan, Shandong,250101)
The west-southwest Guiuzhou region lies on the southwest margin of the Yangtze landmass to the southwest of the Ziyun-Yadu deep fault which underwent multiple tectonic activities, cutting through the upper mantle, resulting in NW-trending rotational structure and strong magmatic activity as well as a series of sedimentation, metamorphism, tectonism and ore-formation. Therefore, this region is one of major mineral resources regions in Guizhou, especially, thallium deposit associated with mercury minerals in the large Lanmuchang Hg deposit is of great importance.
west-southwest Guiuzhou region; Ziyun-Yadu deep fault; NW-trending rotational structure
2018-09-01
刘军(1968-),男,陕西西安人,高级工程师,长期主要从事物化探、地质矿产勘查及相关工作
黄波(1970-),男,贵州黔西人,高级工程师,长期主要从事大地构造、成矿预测及地震预报研究
P548
A
1006-0995(2019)03-0364-05
10.3969/j.issn.1006-0995.2019.03.003