陈柏林,高 允
(1中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;2中国地质调查局应用地质研究中心,四川 成都 610036)
铜厂超大型斑岩铜矿位于中国东南部江西省德兴市内,属于环太平洋金属成矿带西带的一部分。德兴矿集区是中国华南地区一个铜、金、银多金属矿化集中区,该矿集区由3个矿田(包括铜厂斑岩铜矿田、金山金矿田和银山银多金属矿田)共十多个矿床组成,尤以超大型铜厂斑岩铜(金)矿床、银山铜金多金属矿床和金山金矿床最为著名(邓国萍,2001;李培铮等,2002)。该区已成为中国有色金属和贵金属资源的重要基地,其中,铜储量达1100万t,金储量超过600 t,铅锌储量107万t,银3445 t,钼30万(t王国光等,2019;Zaw et al.,2007)。德兴铜厂矿田包括铜厂、富家坞和朱砂红3个斑岩铜矿床,分别受控于呈北西向分布的3个小侵入斑岩体(图1a、b);斑岩体的岩石类型主要为花岗闪长斑岩。目前已经开采的铜厂矿区主要产铜,富家坞矿区产铜、钼(朱训等,1983;毛景文等,2010)。
自20世纪中期发现德兴铜矿后,经过60年代末至70年代的勘查,其很快成为中国最著名的超大型斑岩铜矿。作为中国东部最重要的成矿区域,引起了国内外学者的极大兴趣。对包括铜厂在内的德兴矿集区,在成矿构造背景(朱训等,1983;杨明桂等
2002;Jiang et al.,2011;Mao et al.,2011;Liu et al.,2012;王存智等,2015;Li et al.,2017)、成矿斑岩体的岩石成因和成岩时代(Wang et al.,2006;华仁民等,2012;周清等,2012;肖荣等,2016;李利等,2018a)、成矿物质来源(金章东等,2000;Li et al.,2007;左力艳等,2007;周清等,2013;杨波等,2016)、蚀变矿化特点(朱训等,1983;张天福等,2015)、矿床地球化学与矿床成因(金章东等,2002;钱鹏等,2006;王国光等,2019)、成矿流体特征(张理刚等,1996;钱鹏等,2003;左力艳等,2007;王蝶等,2010;姚静等,2012;Li et al.,2017)、成矿机制与成矿时代(毛景文等,2011;周清等,2012;李利等,2018b)、成矿规律和模型(叶德隆等,1997;邓国萍,2001;毛景文等,2009;王国光等,2019)以及找矿标志等方面均开展了比较深入的研究,并取得了重要的认识。
前人对德兴斑岩铜矿的控矿构造也开展了研究,陈勋敏等(1995)开展了遥感影像分析;叶德隆等(1997)探讨了德兴斑岩型矿床的构造-岩浆-成矿体系;邓国萍(2001)初步总结了构造控矿规律;华仁民等(2000)总结了成矿的大地构造环境;金章东等(1998)对德兴斑岩铜矿田内的断裂构造进行了分形研究,但是这些工作都是概括性地强调构造控矿,对于构造是怎样控矿、含矿构造的组合关系、控矿构造体系及其形成演化等都没有开展详细的解析研究。王翠云等(2012)对德兴铜厂斑岩铜矿床的脉体进行了较详细的研究,将矿区成矿脉体划分为A脉、B脉、D脉和H脉4种类型,认为这些脉体分别记录了成矿流体演化的不同阶段,热液蚀变作用的特点及其与Cu-Mo硫化物沉淀的关系,同时,对脉体的产状(走向)进行了统计分析。王翠云等(2012)的研究主要集中在脉体成分、脉体宽度、脉体密度、脉体间距等方面,对控制脉体的裂隙系统并未进行讨论,但文章的脉体产状数据对含矿裂隙系统的研究提供了非常珍贵的资料。本文通过对铜厂斑岩铜矿床露天采场和钻孔岩芯含矿裂隙特征及其力学性质、运动学、动力学分析,结合王翠云等(2012)的含矿脉体的产状数据,对含矿裂隙进行详细解析,构建了铜厂矿床细脉型矿体的含矿裂隙系统,确认其受岩体形态和产状控制,属于岩体侵入构造体系,据此提出新的找矿方向。
德兴铜厂大型斑岩铜矿床大地构造上位于扬子地块东南缘的江南台隆上,靠近扬子地块与华夏地块新元古代缝合线——江绍(江山—绍兴)断裂带,距矿床东南侧约50 km处,为北东—南西向的赣—杭裂谷(图1a)。区内广泛出露中-新元古界(前南华系)变质老地层及新元古界(南华系—震旦系)、古生界和中生界(图1b)(杨明桂等,2002;周清等,2013)。
图1 江西德兴铜厂铜矿大地构造(a)与区域构造图(b)(据周清等,2013)1—晚白垩世红层;2—早白垩世火山-沉积岩;3—古生代地层;4—前古生代地层;5—白垩纪花岗岩;6—侏罗纪花岗岩;7—深大断裂及板块边界;8—一般断裂Fig.1 Tectonic setting(a)and regional structural map(b)of the Tongchang porphyry copper deposit in Dexing area,Jiangxi Province,SE China(after Zhou et al.,2013)1—Late Cretaceous red beds;2—Early Cretaceous volcanic-sedimentary rocks;3—Paleozoic strata;4—Pre-Paleozoic strata;5—Cretaceous granite;6—Jurassic granite;7—Deep faults and plate boundaries;8—Fault
在区域构造上,德兴矿集区位于江西省东北部的乐华—德兴成矿带的东段,处在华南板块扬子古陆的江南地体东南缘——德兴地体内,东南以赣东北深断裂带为界,西北以乐安江断裂带为界(杨明桂等,2002)。在德兴铜厂—银山—金山长约20 km、宽约10 km的区域内,已发现包括金山金矿田、银山银铅锌多金属矿田和铜厂铜矿田3个大型矿田,共十多个矿床,尤以超大型铜厂斑岩铜(金)矿床、银山银多金属矿床和金山金矿床最为著名,堪称为赣东北地区的金三角(李培铮等,2002)(图2)。
德兴矿集区内主要出露的中元古界双桥山群浅变质岩,可分为上、下2个亚群。其中,下亚群主要为千枚岩、泥砂质板岩夹凝灰岩,出露于八十源、金山、铜厂、富家坞一带的矿集区中部偏东南侧为主,呈NE向延伸,少量出露于矿集区北部泗州庙一线以北,构成泗州庙复式向斜的两翼;上亚群主要为千枚岩、板岩,出露于银山、蛤蟆石、朱砂红、泗州庙一带,呈NE、NEE向延伸,构成泗州庙复式向斜的核部(图2)。矿集区东南部出露新元古界由登山群砂板岩为主夹变细碧-角斑岩构成的花桥构造杂岩带、茅桥蛇绿岩变形带以及南华系志堂组碎屑岩、寒武系荷塘组白云质灰岩;另在德兴市、花桥镇等地零星出露下侏罗统林山组碎屑岩、下白垩统鹅湖岭组火山岩和上白垩统石溪组红层(图2)。侵入岩以中酸性岩为主,矿集区东南角出露燕山早期(中侏罗世)花岗岩,德兴-朱砂红一带出露燕山早期(中侏罗世)花岗闪长岩小岩体,是斑岩铜矿的成矿地质体;另有零星燕山早期石英斑岩、加里东期辉石闪长岩及新元古代角闪辉石岩、超铁镁质岩(图2)。矿集区内构造以NE向为主,有位于西北部的乐安江深大断裂带、泗州庙复式向斜、八十源-铜厂变形带、江光-富家坞变形带、金山变形带及不同级别的脆性断裂(毛景文等,2010;李晓峰等,2012)(图2)。
(1)变质岩
矿田范围内主要出露一套新元古界双桥山群板状千枚岩、千枚岩和变质沉凝灰岩,少量水云母板岩等浅变质岩。矿集区内可分为双桥山群下亚群千枚岩、泥砂质板岩和上亚群千枚岩、板岩(图2)。矿田范围为双桥山群九都组,属于含火山质泥砂质复理石建造,下部夹火山碎屑岩及变中基性熔岩(图3),经区域变质作用成为一套低绿片岩相变质岩,主要岩性有:①绢云母千枚岩:浅灰色至深灰色、灰绿色,呈泥状微鳞片变晶结构,千枚状构造。矿物成分以绢云母为主,一般含量为75%~80%,其余成分为黏土矿物、微晶石英等;②砂质千枚岩及凝灰质千枚岩:与绢云母千枚岩相比较,主要是成分上的差别,砂质千枚岩含砂量可达10%~25%,凝灰质千枚岩含火山碎屑有10%~50%;③变质沉凝灰岩:灰至灰绿色,块状构造。火山碎屑含量大于50%,粒径一般小于1 mm;碎屑成分以晶屑石英为主,其次为长石晶屑和熔岩岩屑,胶结物有黏土矿物、绢云母和绿泥石。根据对岩石化学组分的分析,原岩可能属于英安质沉凝灰岩(朱训等,1983;李培铮等,2002)。
图2 德兴矿集区地质构造与铜银金多金属矿床分布图(据毛景文等,2010;李晓峰等,2012修编)1—上白垩统石溪组红层;2—下白垩统鹅湖岭组火山岩;3—下侏罗统林山组碎屑岩;4—寒武系荷塘组白云质灰岩;5—南华系志堂组碎屑岩;6—新元古界登山群砂板岩;7—中元古界双桥山群上亚群千枚岩;8—中元古界双桥山群下亚群千枚岩夹砂板岩、变沉凝灰岩;9—中侏罗世花岗岩;10—中侏罗世花岗闪长斑岩;11—中侏罗世石英斑岩;12—加里东期辉石闪长岩;13—新元古代变细碧-角斑岩;14—新元古代变角闪辉石岩;15—新元古代超镁铁质岩;16—地质界线;17—断层;18—背斜;19—韧性变形带;20—铜矿床/银铅锌矿床;21—金矿床/金矿脉;22—矿田界线Fig.2 Regional structure and distribution of Cu-Ag-Au polymetallic deposits in Dexing ore concentrating area(modified from Mao et al.,2010;Li et al.,2012)1—Red bed of Shixi Formation of Upper Cretaceous;2—Volcanic rocks of Ehuling Formation of Lower Cretaceous;3—Clastic rock of Linshan Formation of Lower Jurassic;4—Dolomitic limestone of Hetang Formation of Cambrian;5—Clastic rocks of Zhitang Formation of Nanhua System;6—Sand slate of Neoproterozoic Dengshan Group;7—Phyllite in the upper subgroup of Shuangqiaoshan Group of Mesoproterozoic;8—Phyllite with sand slate and tuff in the lower subgroup of Shuangqiaoshan Group of Mesoproterozoic;9—Middle Jurassic granite;10—Middle Jurassic grano‐diorite porphyry;11—Middle Jurassic quartz porphyry;12—Caledonian pyroxene diorite;13—Neoproterozoic metamorphic spilite-keratoporphyry;14—Neoproterozoic metamorphic amphibole pyroxenite;15—Neoproterozoic ultramafic rocks;16—Geological boundary;17—Fault;18—Anti‐cline;19—Ductile deformation zone;20—Copper deposit/silver-lead-zinc deposit;21—Gold deposit/gold vein;22—Ore field boundary
图3 德兴铜厂斑岩铜矿田地质图(据朱训等,1983修改)1—中元古界双桥山群上亚群千枚岩;2—中元古界双桥山群下亚群千枚岩夹砂板岩;3—花岗闪长岩;4—石英斑岩;5—辉绿岩脉;6—地质界线;7—韧性变形带;8—断裂和推测断裂Fig.3 Geological map of the Tongchang porphyry copper ore field in Dexing area(modified from Zhu et al.,1983)1—Phyllite in the upper subgroup of Mesoproterozoic Shuangqiaoshan Group;2—Phyllite with sand slate and tuff in the lower subgroup of Mesoproterozoic Shuangqiaoshan Group;3—Granodiorite;4—Quartz porphyry;5—Diabase vein;6—Geological boundaries;7—Ductile deformation zone;8—Fault and inferred fracture
(2)斑岩体
德兴斑岩铜矿斑岩体主要由铜厂、富家坞和朱砂红3个含矿花岗闪长斑岩体组成(朱训等,1983),其产出受NE向褶皱构造带中的NW向或NWW向横张断裂构造控制。它们均呈小岩株状产出,沿NWW向呈串珠状分布,单个岩体呈NW向略长的小岩株状或岩筒状产出,向NW倾伏。地表出露面积分别为0.7 km2、0.16 km2、0.06 km2,岩体年龄分别为171 Ma、171 Ma和169.4 Ma,均为中侏罗世早期产物(水新芳等,2012),与九都组硅铝质围岩具有明显的侵入接触关系(图3)。据有关钻探资料显示,3个斑岩体在深部相连一体。花岗闪长斑岩宏观上呈灰色、灰白色,全晶质斑状结构,块状构造。斑晶以自形斜长石为主,其次为石英、普通角闪石、黑云母及少量钾长石,粒径为0.5~4.0 mm,含量20%~50%,基质呈他形粒状结构,主要由更长石、石英、黑云母及少量普通角闪石和钾长石组成,粒径为0.05~0.30 mm。副矿物主要有磁铁矿、磷灰石、榍石以及微量钛铁矿、独居石、褐帘石和锆石等(朱训等,1983;李培铮等,2002;王国光等,2019)。
(3)构造特征
德兴矿集区区域构造以NEE向构造为特征,主要有乐安江深大断裂带、泗州庙复式向斜、八十源-铜厂变形带、江光-富家坞变形带、茅桥蛇绿岩变形带,均呈NE(NEE)向延伸(图2)。
德兴铜厂铜矿田内虽然地层、变质岩和主要断裂整体上为NE(NEE)向,但是铜厂、富家坞、朱砂红3个斑岩铜矿床及含矿斑岩体明显呈NWW向展布,显示出成矿岩体受NWW向高级别断裂构造控制的特点(图3)。矿田范围内的次级断裂裂隙以近EW向(NWW向及NEE向)、NE向、NNE向为特征(图3),并且认为近EW向(NWW向)和NE向断裂为成矿前和成矿期断裂,NNE向断裂为成矿后断裂(华仁民等,2000;邓国萍等,2001;杨明桂等,2002;王翠云等,2012)。
铜厂斑岩铜矿床是德兴铜厂大型斑岩铜矿田中最早发现、规模最大、产量最大的矿床。矿床围岩为中元古界双桥山群第三岩组上段沉凝灰岩和第四岩组下段千枚岩,岩层整体呈NW走向,低-中等倾角倾向NE。矿区岩体为花岗闪长斑岩,出露于矿区中心位置,周边有零星的同成分脉岩。矿区双桥山群岩层构成局部近EW向和NEE向褶皱。断裂构造以近EW向和NNE向为特征(图4)。
围岩蚀变可分为石英-绢云母化、绿泥石(绿帘石化)-水白云母化及绿泥石(绿帘石)-伊利石化,也发育硅化、碳酸盐化。
铜矿化发育于斑岩体与围岩接触带内外两侧,岩体中心为弱蚀变花岗闪长斑岩带(绿泥石伊利石化蚀变带),向外近接触带为强蚀变斑岩浅变质岩带(硅化绢云母化蚀变带),再外是中等蚀变浅变质岩带(硅化伊利石绢云母化蚀变带),最外为弱蚀变浅变质岩带(硅化伊利石绢云母绿泥石化蚀变带),最后是未蚀变浅变质岩。铜矿体跨越岩体与围岩接触界线,矿石有矿化斑岩和矿化千枚岩两种类型(图4,图5)。矿化类型在斑岩体内主要以浸染型为主,而接触带两侧强蚀变地段则以细脉浸染型为主,在外接触带多为细脉及脉型矿化。矿化较均匀,铜矿体多赋存在接触带内外两侧的强蚀变带中,即石英-绢云母化带中(钱鹏等,2003;左力艳等,2007)。
铜厂矿区铜矿体赋存于花岗闪长斑岩体的内外接触带,而细脉型矿体主要出露于外接触带的蚀变的中元古界双桥山群浅变质碎屑岩中(图4,图5)。铜厂铜矿床采用露天开采形式采矿,露天采场近圆形,直径约2.4 km,NW方向略长,最大深度约400 m(图6a、b)。受露天采场结构的限制,采场核心区周边平台主要为含矿岩体的外接触带,残留着部分细脉型铜矿体,方便了对细脉型铜矿体含矿裂隙的观测与统计分析。本文地质观察点主要位于铜厂铜矿床露天采场核心区的周边(图6a)。
图4 江西德兴矿集区铜厂斑岩铜矿床地质图(据左力燕等,2007)1—中元古界双桥山群千枚岩;2—中元古界双桥山群沉凝灰岩;3—花岗闪长斑岩;4—背斜;5—向斜;6—挤压带/压性断裂带;7—压扭性断裂带及断裂带;8—地质界线;9—地层产状;10—铜矿体Fig.4 Geological map of the Tongchang porphyry copper deposit of Dexing ore concentration area,Jiangxi Province(after Zuo et al.,2007)1—Phyllite of Shuangqiaoshan Group of Mesoproterozoic;2—Sedimentary tuff of Shuangqiaoshan Group of Mesoproterozoic;3—Granite diorite porphyry;4—Anticline;5—Syncline;6—Compression zone/compression fault zone;7—Compression-torsion fault zone and facult zone;8—Geological boundaries;9—Stratum occurrence;10—Copper ore body
图5 铜厂斑岩铜矿床综合剖面图及空间蚀变分带(据钱鹏等,2003修编)1—花岗闪长斑岩;2—弱蚀变花岗闪长斑岩;3—中等蚀变花岗闪长斑岩;4—强蚀变花岗闪长斑岩;5—浅变质千枚岩;6—弱蚀变浅变质千枚岩;7—中等蚀变浅变质千枚岩;8—强蚀变浅变质千枚岩;9—地质界线;10—蚀变界线;11—角砾岩Fig.5 Cross section showing the alteration zones of the Tongchang porphy copper deposi(tmodified from Qian et al.,2003)1—Granite diorite porphyry;2—Weakly altered granodiorite porphyry;3—Moderately altered granodiorite porphyry;4—Strongly altered granodio‐rite porphyry;5—Low grade metamorphic phyllite;6—Weak altered low grade metamorphic phyllite;7—Moderately altered low grade metamor‐phic phyllite;8—Strong altered low grade metamorphic phyllite;9—Geological boundary;10—Alteration boundary;11—Breccia
图6 江西德兴矿集区铜厂铜矿床露天采场图a.露天采场遥感影像与地质观察点(图中红心圆圈);b.露天采场一角Fig.6 The ETM image and photograph showing the open pit of the Tongchang copper deposit,Dexing ore concentration area,Jiangxi Provincea.Remote sensing images and geological observation points(red circle in the figure)of open pit;b.A corner of the open pit
D802-1观测点位于在露天采场210 m平台西北边坡,岩性为灰绿色、灰白色(半氧化后呈褐黄色-褐红色)变质粉砂岩,特别是含矿部分,因为存在大量硫化物,风化后均呈显著的褐黄色(图7a~c)。
岩石中发育黄铁矿网脉,单脉宽0.5~3.0 mm,间距1~5 cm(图7a、b)。在70°/SE46°的浅变质岩(千枚岩及变质粉砂岩)面理面上,可以清楚地观察到2组含矿微裂隙,其优势产状分别为320°/NE52°和330°/SW45°(图7b),2组裂隙的夹角为85°~90°。从图7b中可以看出,320°/NE52°组含矿裂隙为北东侧正断向下、330°/SW45°组含矿裂隙为南西侧正断向下的相对运动特点;在2组裂隙交汇部位,可以看到上、下对角的岩块更为靠近,左、右两侧的岩块相对离开的现象,反映了该剖面X-型共轭剪切裂隙的上下为压缩区,左右为拉伸区。因此,这2组裂隙是一对剖面X-型共轭剪裂隙,说明成矿作用发生时,上下方向的构造应力大于水平方向的构造应力。需要指出的是,由于双桥山群的千枚岩类偏塑性,剪裂隙夹角大于脆性岩石剪破裂60°的理论夹角。
在部分褐红色(新鲜面为灰色)半风化强矿化浅变质粉砂岩中,矿化沿NWW向、SN向和NEE向3组裂隙发育,在3组裂隙围限的部分矿化较弱,黄铁矿等蚀变矿物含量较低,仍然呈灰色、浑圆状形态出现(图7c)。
从矿石岩芯(直立钻孔)可以观察到,发育在岩体外带(围岩)双桥山群浅变质细碎屑岩中的矿化以细网脉为特点(图8a~h)。总体上,细网脉的产状以与原岩面理大角度相交的(图8a~g)和与原岩面理小角度相交的(图8a、c、e、f、h)基本相当,说明矿化受后期裂隙构造控制,与原岩早期面理构造关系不大。同时,接近共轭关系的含矿裂隙显示,中等倾角的含矿裂隙具有上盘向下的运动方式,且具有局部陡倾角部位裂隙(细矿脉)变宽的现象(图8c、e),反映最大主压应力为近垂向。这与前文D802-1地质点的含矿裂隙(图7b)非常相似。
图7 江西德兴铜厂铜矿床露天采场210 m平台矿化岩石及含矿裂隙特点a.褐红色(新鲜为灰色)半风化蚀变浅变质粉砂岩,裂隙发育,细网脉状矿化非常发育;b.褐红色(新鲜为灰色)半风化强矿化浅变质粉砂岩,产状70°/SE46°,细网脉状矿化非常发育;c.褐红色(新鲜为灰色)半风化强矿化浅变质粉砂岩,矿化沿NWW向、SN向和NEE向3组裂隙发育Fig.7 Picture showing the distribution of mineralized rocks and ore-bearing fractures at 210 m platform in the open pit of the Tongchang copper deposit,Dexing,Jiangxi Provincea.Maroon(fresh gray)semi-weathered altered low grade metamorphic siltstone with developed fissures and fine net vein mineralization;b.Maroon(fresh gray)semi-weathered strongly mineralized low grade metamorphic siltstone,there very developed fine net vein mineralization with occurrence of 70°/SE46°;c.Maroon(fresh gray)semi-weathered strongly mineralized low grade metamorphic siltstone,with mineralization developed along three groups of fractures in NW,SN and NEE directions
综上所述,露天采场与岩芯上的含矿裂隙显示,成矿作用发生时含矿裂隙为剖面上的一对共轭剪裂隙,单条均显示正断的力学性质,反映了成矿作用发生时,矿区构造应力场最大主应力为近直立。其中,D802-1点含矿裂隙的走向为320°~330°,其反映的中间主应力为近水平NW向,最小主应力为近水平NE向。
限于矿山安全生产具体情况,本次控矿构造研究在露天采场构造观测点极为有限,仅仅是对采场210 m平台西北部(D802-1地质点)和少量岩芯中含矿裂隙特征的研究,而且岩芯只能是剖面上分析,无法确定其走向。因此,结合王翠云等(2012)对铜厂铜矿床含矿脉体的研究资料进行综合分析。
王翠云等(2012)将矿区成矿脉体划分为A脉、B脉、D脉和H脉4种类型,分析了脉体的成分、宽度、密度、间距等特征,并对脉体的产状(走向)进行了统计分析(图9)。
笔者认为,王翠云等(2012)文中的B脉和D脉是成矿主要阶段的矿脉(图9),也可以看出,含矿脉体(含矿裂隙)的产状具有比较明显的规律性。
(1)从图9可以看出含矿裂隙走向变化特征,在矿床中心部位(如01、02、03点),含矿裂隙产状比较复杂,以多走向为特征;在矿区南部(如08、09、10、11、12、13点),含矿裂隙以近SN向居多,个别为NEE向;在矿区东部(如14、15、16、17点),含矿裂隙以NW向居多,少量NEE向;在矿区西南部(如07点),含矿裂隙以NE向为主;在矿区西部(如04、05、06点),含矿裂隙以NWW向为主,部分为NNW向,少量NNE向;在矿区西北部(D802-1、20点),含矿裂隙以NW向为特征;在矿区北部和东北部观测点很少,北部仅有19点,含矿裂隙为NNW向,东北部(18点)产状不明确。概括起来,含矿裂隙的走向总体特征是围绕岩体四周近于呈放射状分布。
图9 铜厂矿区主要含矿脉体产状投影(据王翠云等,2012修编)1~20为王翠云等(2012)原统计点;D802-1为本文观测点Fig.9 Stereographic projection of ore-bearing veins in the Tongchang porphyry copper deposit,Dexing area,Jiangxi Province(modified from Wang et al.,2012)1~20 statistical points are from Wang et al.,2012;D802-1 point is measured in this paper
(2)含矿裂隙倾角的变化特征:从图9中来看,含矿裂隙倾角大多数为中等倾角,只有少数区段(如南部12、13点)和(西部04、05点)的一部分含矿裂隙倾角较陡;同时,在多个观测点可以看到走向相近、倾向相反的含矿裂隙,最典型的有东部16、17点,南部10、11点,西南部07点,西部20、D802-1点等。
少数较陡倾角含矿裂隙(如南部12、13点)和(西部04、05点),反映了成矿岩体侵位过程及含矿流体高压作用下形成的偏张性裂隙,具有一定的液压致裂特征。
从上述含矿裂隙的空间变化规律来看,含矿裂隙的产状变化特点与其处于铜厂花岗闪长岩体内外不同的位置关系密切。铜厂花岗闪长岩为以长轴呈NW向、南东段略大于北西段的“拉长的梨形”形态,长轴两端含矿裂隙以NW向为主,南侧、南西侧、西侧依次是SN向、SW向、NWW向,北侧为NNW向,东侧为SEE向(近EW向),它们构成一个环绕拉长梨形岩体四周(因观测点缺少东北侧)的放射状裂隙系统,即岩体侵入构造体系。
共轭剪裂隙的交线代表了中间主应力的方向。从中等倾角的含矿裂隙组合及其交线反映的中间主应力的产状来看,在矿区西北侧(如D802-1、20点),中间主应力低角度倾向NW;在南东部(如14、16、17点),中间主应力低角度倾向SE;在南部及西南部(如06、08、11点),中间主应力低角度倾向SW。
因此,德兴铜矿田铜厂矿床的含矿裂隙属于岩体侵入构造体系。
在中生代中侏罗世早期,受古太平洋板块向西北俯冲作用的影响,区域构造应力场表现为NW向-SE向的挤压,形成NE向压性构造带,伴生NW向张性构造带。包括德兴在内中国东部地区发生了大面积壳源及壳幔混合成因的中酸性侵入岩,这些侵入岩在区域上的空间分布表现为NE向成带,NW向成行(受伴生张性构造带控制)的展布格局。在德兴矿集区形成铜厂、富家坞、朱砂红等呈NW向串珠状岩体,且单个岩体长轴也呈NW向。由于中酸性侵入岩的侵位,导致局部构造应力场的改变(图10)。在侵入岩及深部围岩中表现为最大主应力为近直立,中间主应力为近水平NW向-SE向,最小主应力为近水平NE向-SW向(图10中红色局部应力场图解)。在这个局部构造应力场作用下形成以走向NW为主,中等倾角分别倾向NE和SW的剖面X-型共轭剪裂隙,这在岩体的南东端和北西端非常明显(图10中红心圆圈附近)。但是,由于岩体侵位还派生有放射状的主应力作用,在岩体的南西侧和北东侧,局部构造应力场进一步发生改变,在最大主应力为近直立的情况下,中间主应力变化为近水平NE向-SW向(图10中绿心局部应力图解),因此,形成一部分走向NE向-SW向(包括NNE向-SSW向和NEE向-SWW向)中等倾角分别倾向SE和NW的剖面X-型共轭剪裂隙(图10中绿心圆圈附近)。同时,由于双桥山群浅变质岩柔性较大,岩石抗张强度比较大,不易发生张裂隙而先形成共轭剪裂隙。所以,德兴矿集区铜厂斑岩铜矿床的控矿构造是岩体侵入控矿构造体系,其形成与岩体侵入作用密切相关。
图10 德兴铜厂斑岩铜矿床控矿构造模式图a.控矿构造模型;b.矿区构造应力场1—花岗闪长岩;2—双桥山群;3—岩体周边放射状剖面共轭剪裂隙;4—岩浆期后成矿热液运动方向;5—矿区整体构造应力场主应力方向;6—矿区不同位置局部构造应力场主应力方向;7—矿区北西端和南东端局部应力场和代表性含矿构造发育点;8—矿区南西端和北东端局部应力场和代表性含矿构造发育点Fig.10 Model of the structure control on the ore in the Tongchang copper deposit,Dexing area,Jiangxi Provincea.Ore-controlling structural model;b.Tectonic stress field in mining area1—Granodiorite;2—Shuangqiaoshan Group;3—Conjugate shear cracks in radial section around intrusive body;4—Movement direction of magmatic ore-forming hydrothermal fluids;5—Principal stress direction of the tectonic stress field in the mining area;6—Principal stress direction of local tectonic stress field at different positions in the mining area;7—Local stress field and representative ore-bearing structure development points in the northwestern and southeastern sections of the mining area;8—Local stress field and representative ore-bearing structure development points in the southwestern and northeastern section of the mining area
按照本文岩体侵入构造控矿的认识,在铜厂矿区范围内,根据成矿岩体呈长轴为NW向拉长梨形的形态特点,在矿区东南部和西北部的深处(即隐伏岩脊的延伸方向)可能存在隐伏的细脉型矿体。在矿田或更大的地区范围内找矿的最重要方向是寻找(隐伏的)同类成矿岩体。
(1)德兴铜厂铜矿床细脉型矿体的含矿裂隙整体上围绕NW向拉长梨形状成矿岩体的周边呈放射状展布;同一部位含矿构造具有走向相近、中等倾角、双倾向和正断的特征,构成剖面X-型共轭剪裂隙组合;其形成于成矿岩体侵位期,最大主压应力近直立,中间主应力近水平且垂直成矿岩体边界,最小主应力近水平,且平行于成矿岩体边界。
(2)铜厂铜矿床的控矿构造是长轴呈NW向展布的成矿花岗闪长岩的岩体侵入构造。
(3)进一步找矿方向是在矿区范围的NW向成矿岩体南东、北西两端隐伏岩脊延伸方向寻找隐伏细脉型矿体,在矿田、矿集区范围是寻找隐伏成矿岩体相关的隐伏矿床(另一个斑岩体成矿系统)。