朱 勇
(甘肃省核地质二一三大队,甘肃 天水 741020)
调查区位于甘肃省舟曲-沙湾一带,隶属西秦岭铅-锌-铜(铁)-金-汞-锑成矿带(Ⅲ-28)及迭部-陇南金-铁-锰-镁-铜-锑-汞-砷-硒(铀)-灰岩-大理岩-石膏-磷成矿亚带(Ⅳ-28),构造单元东北角属兴海-泽库三叠系弧后前缘盆地,中部属西倾山-南秦岭古生代陆缘裂谷带,西南角属南秦岭印支期增生杂岩带。区内秦岭弧盆系各地质构造单元均遭受到了不同强度的多期构造变形,断裂构造十分发育,构造变形非常复杂,规模不一,性质也有所不同[1]。构造单元主要受区域性大断裂带所控制,各构造单元的边界断裂的形成时代和对构造单元所起的控制作用及控矿、控制侵入体的展布等方面有一定差异,但也有相互间的内在联系。文章以作者主持完成的“甘肃省舟曲-沙湾一带1:5万矿产远景调查”项目为依托,在分析了1:5万水系沉积物地球化学特征及遥感异常解译的基础上,认为该地区存在典型的逆冲推覆构造以及基底和盖层的多层次滑脱,是一个复杂的逆冲推覆体系(图1),通过对逆冲推覆构造体系的综合研究,总结逆冲推覆构造体系对多金属矿成矿的控制作用,并结合该区域多金属矿的分布,初步圈定了成矿有利地段,为进一步找矿提供依据。
图1 舟曲-沙湾一带构造略图
舟曲-沙湾一带逆冲推覆构造体系,由北向南划分出5个逆冲带,即:湾子-秦峪逆冲带、坪定-化马逆冲断裂、舟曲-普光寺逆冲断裂、虎家梁-坪垭逆冲断裂、马家庄-坎坎坝逆冲带(图2),其特征如下。
图2 白龙江逆冲推覆构造A-A′地质构造剖面
湾子-秦峪逆冲带(F1)位于调查区北部边缘,该逆冲带是泽库前陆盆地与西倾山—南秦岭古生代陆缘裂谷带2个构造单元的分界断裂,属于葱岭-铁家山区域构造的一部分。其断裂南西盘(下盘)为古生界的浅海—陆棚碳酸盐岩建造,断裂北东盘(上盘)为三叠系隆务河群的一套碳酸盐台地建造、被动陆缘碎屑岩复理石建造,主体北倾为主,倾角40°~70°,使北侧褶皱变形的三叠系逆冲叠覆在南侧古生界之上。湾子—秦家峪一带在地貌上表现为河谷负地形,大部被河流冲洪积物所掩盖。断裂两盘地层中见有牵引小褶皱、岩石碎裂岩化、构造透镜体等小构造。断裂上下盘以脆韧性变形为主,断裂构造经历了多期次的运动,断裂的运动学特征为北西盘(上盘)相对上升运动的逆断层。但在一些地带可见断层向南陡倾,破碎带宽度不稳定,约20~40 m,见擦动面及碳酸盐岩化,沿断裂带多形成灰岩陡壁,褐铁矿化蚀变发育。
坪定-江盘-中牌逆冲断裂(F3)位于调查区北部,大致沿白龙江及其北岸呈舒缓S状延伸,由多条大致平行向北东倾斜的叠瓦状逆冲断层组成,带状展布,形态复杂(图3),东西两端延伸至调查区以外,为坪定-化马区域断层的一部分[2]。其单条表现为宽度几十米至百余米的挤压破碎带,形成构造角砾岩、碎裂岩和团块状断层泥等。断裂带在走向上分支复合特征显著,往往被后期北东西、北西及近南北向后期断层切割位移,使晚古生代泥盆纪和石炭纪地层被切割呈北西西向、近东西向展布的楔形、长条状块体。在舟曲县城南部,属于几条断层的交汇地段,断裂带宽度60 m,构造岩石变形强烈,发育强挤压片理化构造、复杂褶曲和构造透镜体,局部见有细粒化岗岩岩脉侵入,断裂带上下盘发育复杂褶皱构造。
图3 舟曲县城西白龙江—翠峰山一带构造地质剖面图
舟曲-普光寺逆冲断裂(F5)位于调查区东部新寨乡普光寺一带,为志留系卓乌阔组与晚古生代地层的分界断裂,使泥盆系、石炭系逆冲推覆于志留系之上,出露长度>14 km,宽30~80 m,北北东向展布。在普广寺一带,断层地貌标志明显,上盘出露泥盆系灰岩、白云岩和生物碎屑灰岩,形成带状峭壁,下盘出露志留系卓乌阔组碳质板岩、砂质板岩及硅质板岩薄层,地貌形态平缓(图4)。
图4 普光寺断层构造(F3)露头远景素描图(图A)和信手地质剖面图(图B)
构造岩石显示强挤压逆冲特征,构成破碎带,破碎带出露宽度80 m,上盘产状68°∠62°,下盘产状15°∠51°,断层与上盘围岩呈突变关系,有明显的构造面,与下盘围岩呈渐变过渡关系。构造岩石以黑色碎裂岩为主,其次为紫红色、浅紫红色构造角砾岩和黑色角砾岩等,角砾大小悬殊,一般3 cm×5 cm,次棱角状-次圆状,胶结物为碎岩粉和铁质,上盘角砾岩中见1~2 m大小不等的砂质板岩团块,强烈变形,褶皱构造发育,黑色角砾岩中见透镜状灰岩角砾,下盘在炭质千枚岩中形成叶片状黑色碎裂岩,挤压片理化构造发育,角砾岩中见条带状褐铁矿化蚀变。断裂带在走向上被一组右行平移断层切割并位移,一般位移几十米,最大位移百余米,使断层出露形态更为复杂。
虎家梁-坪垭逆冲断裂(F13)位于调查区中部,白龙江复背斜南翼,大致沿虎家梁村—坪垭乡一带出露,地形上处于由陡变缓地带,地貌标志明显。宽度20~60 m,总体走向300°~310°,整体倾向SSW,倾角40°~60°,局部近直立,其上盘为石炭系岷河组薄层灰岩、中厚层白云质灰岩,下盘为志留系舟曲组灰白色绢云母板岩、千枚岩和灰黑色含炭绢云母千枚岩,走向上西段被白垩系覆盖。在金钱沟一带,逆冲断裂表现为强挤压性质(图5),上盘为碎裂岩化灰岩和灰岩角砾岩,并伴有拖拉褶曲,角砾呈次棱角状和次圆状,大小悬殊;下盘绢云母千枚岩强烈变形成为叶片状碎裂岩,其中残留团块状紧闭褶皱,原岩中的砂质条带变形为构造透镜体,在断层带中部见有厚度1 m的构造泥,为新构造运动的证据,断层中热液活动弱,局部见有稀疏白色石英脉充填。在走向上该逆冲断裂两侧围岩产状变化很大,上盘石炭系灰岩中发育一组走向330°左右规模不等的人字型次级断层,下盘志留系舟曲组地层褶皱变形较强,岩石变质程度明显加深。
图5 虎家梁—坪垭断层构造(F13)地质剖面图
马家庄-坎坎坝逆冲带(F17)位于调查区西南部边缘,出露长度25 km。逆冲带是西倾山—南秦岭陆缘裂谷带与南秦岭印支期增生杂岩带两个构造单元的分界断裂,属于洋布梁子—大年区域断裂带向东延伸构造。呈NW-SE走向,倾向NE,宽度一般在40~60 m,倾角一般在45°~70°,局部陡倾近于直立,断层北东盘(上盘)为古生界的被动陆源碎屑岩复理石建造、浅海-陆棚碳酸盐岩建造,断层南西盘(下盘)为中生界三叠系复理石建造,并将二叠系推覆于三叠系之上,断层性质为逆断层。断裂具有多期活动性,断裂带两盘地层以脆性变形为主,岩石中普遍发育多期节理、次生石英脉(或方解石)脉体,断裂带附近局部可见碎裂岩化现象、构造透镜体和牵引小褶皱。断层破碎带内的构造透镜体主要为三叠系的碎屑岩,也有古生界的碳酸盐岩。结合区域构造分析,这一作用可能发生在印支晚期—燕山早期,区域上该断裂控制并切割白垩系和第四系地层,说明是燕山晚期至喜山早期大规模逆冲推覆的结果。在武坪南部噶尔沟一带,其主体断裂和次级断裂集中出露(图6),主体断裂(F17)发育构造角砾岩带,宽40 m,产状58°∠45°,角砾呈次圆状,成分以砂岩为主,砾径2~4 cm,碎粉和铁质胶结,上盘断层面发育擦痕、阶步及摩擦镜面,显示上盘由北向南位移,其上盘与次级断层夹持区为灰岩组成的拖拉褶曲,上覆大理岩化硅质灰岩中发育不规则裂隙,下盘砂质灰岩与砂质板岩中形成树枝状次级断层,地层产状变化大,走向上砂质板岩中发育挤压片理化构造。
图6 武坪南黑林沟一带断裂构造信手地质剖面图
白龙江复式背斜(f1)整体上表现为轴向北西西向的复式背斜,为调查区主体构造,形成于加里东期。其核部主要由志留系组成,两翼由泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系组成。沿着白龙江复背斜的两翼发育着规模不同的向斜,北翼向斜构造不发育,主要以黑山向斜(f2)为主,而南翼向斜发育,已发现了插岗向斜(f3)、拉斯向斜(f5)、吊草坡向斜(f6)等。
白龙江复式背斜在调查区出露长度约60 km,向西至泥儿坪、向东延至沙湾镇出图。褶皱轴在庙沟南倾,走向310°,倾角40°,在磨儿坪接近直立,在贡献沟表现为北倾,走向140°,倾角50°,轴向总体呈反“S”状分布。其核部为志留纪白龙江群构成,构成核部地层核心的迭部组一段在东部麦班村后尖灭,显示该复背斜整体向东尖灭趋势。背斜核部构造复杂,往往发育复杂褶曲并受后期断裂构造破坏形态复杂。总体看白龙江复背斜南翼地层产状较陡,褶皱构造发育,其中插岗向斜(f3)呈SE-NW向延伸,核部地层为石炭系岷河组,北翼地层出露完整,产状195°∠42°;南翼受(F17)断裂作用,缺失二叠系大关山组地层,出露三叠系隆务河群四段,产状为35°∠65°;两翼见小型褶皱发育,向斜中段被白垩系覆盖。白龙江复背斜北翼地层产状相对平缓,褶皱构造不发育,其中黑山向斜(f2)位于白龙江复背斜北翼边缘,形成于印支期,其核部为二叠系迭山组白云质灰岩构成,两翼为二叠系大关山组,薄层灰岩对称出现,向斜走向北西西向,长度>15 km,轴面产状为220°∠70°,北翼产状185°∠65°,南翼产状208°∠77°。
白龙江复式背斜在八楞乡-沙湾镇以西地段,核部及两翼志留系迭部组和舟曲组出露齐全,含矿层位稳定延伸,控制了金铜矿化产出;在八楞乡-沙湾镇以东地段,含矿层位集中出露在复背斜北翼的卓乌阔组,控制了铁矿化的产出。
调查区断裂构造十分发育,集中发育在白龙江复背斜南北两翼,为一组逆冲推覆断裂。主要活动时期为燕山期—喜山期,是华北地块与扬子地块挤压碰撞造山环境下的产物[3]。矿产分布和种类在空间上具有一定的规律,大致以坪定-江盘乡-中牌逆冲断裂带(F3)为界,该断裂带及其以北矿产种类以金、汞为主,现已发现了坪定金矿、西半山金矿化点、翠屏山金矿化点、暖泉村(7)金矿化点以及中牌汞矿点。该断裂强烈的运动产生了一系列不同级别的平行断层、裂隙,为矿质热液的运移和富集成矿提供了有利通道和相对封闭的沉积空间场所,对矿体的空间分布、产出状态、厚度及在断裂构造中赋存部位及矿化、蚀变范围等起到了严格的控制作用,是寻找低温热液型金矿的重要找矿标志。坪定-江盘乡-中牌逆冲断裂带(F3)以南虎家梁-坪垭断裂带(F13)以北主要以铜、铁矿为主,现已发现了落地坪铜锑矿、火烧沟铜矿化点、狼头山铜矿化点、磨儿坪铜矿化点、百草山铁矿、半山村铁矿。该逆冲断裂带的夹持区是寻找构造蚀变岩型铜、金矿的重要地段。而铁矿主要受舟曲-普光寺逆冲断裂(F5)控制,野外表现为不同岩性接触界面形成的破碎带,矿体多产于志留系卓乌阔组千枚岩、硅质岩的接触部位,形态以透镜状、囊状为主,因此在该地层中经过后期逆冲断裂带的叠加、改造后,形成了冷水淋滤型铁矿化带。
坪定金矿为该带上勘探程度最高的中型金矿床[4],位于构造带西段舟曲背斜西北翼谷式盆地边缘,矿体主要受逆冲断裂控制,矿体位于该断裂两侧次级近东西向张扭性断裂破碎带及其他裂隙中。含矿围岩为中泥盆统下吾那组泥质粉砂板岩夹凝灰岩及不纯灰岩,围岩蚀变主要有硅化,其次以褐铁矿化、雌雄黄化、赤铁矿化等。矿体呈似层状,透镜状、脉状,走向上和倾向上具膨大缩小、尖灭再现等变化,主矿体上部厚度较大,向下变薄或尖灭。
沿着该逆冲破碎带向东新发现了西半山、翠屏山、暖泉村等金矿化点,西半山、翠屏山金矿化受次级构造控制,位于泥盆系下吾那组砂质板岩中蚀变石英细脉,脉宽一般在1~7 cm,蚀变主要以褐铁矿化、雌雄黄,矿化规模小,品位≤1 g/t。暖泉村金矿化点矿化产于泥盆系益哇沟组灰岩裂隙中,受构造裂隙控制,蚀变带长40 m,宽2 m,在裂隙中拣块采样分析,金品位0.5~1.93 g/t,蚀变主要为褐铁矿化、赤铁矿化和炭酸盐化等。中牌汞矿点位于白龙江复式背斜的北翼,含矿地层为岷河组灰白色深灰色结晶灰岩、含铁白云质灰岩,受层间近南北向次级构造控制,倾角45°~75°,断层的上盘破碎程度相对强烈,形成灰岩的破碎带,下盘岩石相对完整,断层中可见灰岩的角砾岩,硅质、钙质胶结。在断层角砾岩与上盘含铁白云质灰岩接触部位见有1 m的挤压碎裂带,赤铁矿化、褐铁矿化、高岭土化蚀变强烈。系统采样分析矿体品位0.12%~0.35%,规模不大,经分析研究含铁白云质灰岩的铁含量逐渐递减,蚀变也递减,从而渐变成灰白色白云质灰岩,随之汞的含量递减。因此,该逆冲带控制了坪定金矿床、西半山金矿化点、翠屏山金矿化点、暖泉村金矿化点、中牌汞矿点等,是寻找中-低温浅成热卤水型微细浸染型金(汞)矿主要地段。
该断裂带主要控制了火烧沟铜矿化点、新寨乡(11)铁矿、乱鞍子(22)锌矿等。火烧沟铜矿受NNW向构造破碎带控制,该破碎带大致沿着碳质板岩、硅质板岩和薄层灰岩接触部位发育,地表延伸长度2 km,宽度6~10 m,上下盘产状225°~240°∠80°。破碎带中炭质板岩受构造挤压变形明显,岩石破碎,呈挤压片理化或揉皱状,沿挤压片理和裂隙中有石英—方解石细脉充填,脉体宽度约5~20 cm左右,局部发育星点状、细脉状黄铁矿化;硅质板岩破碎不均匀,总体呈碎裂状、裂隙发育,沿裂隙发育浸染状、细脉状黄铜矿化和铜蓝蚀变。铜矿化赋存于破碎带中的碎裂蚀变硅质板岩中,大致控制铜矿化体长度600 m,宽1~2 m。在火烧沟地段系统采样铜含量0.25%~0.83%。自火烧沟向北北西地段追索约400 m处,碎裂蚀变的硅质板岩中刻槽采样分析,铜含量0.26%、金含量0.91 g/t;沿南东方向追索约200 m,破碎带延伸稳定,但规模变小,蚀变减弱,拣块采样铜含量0.15%~0.19%,铁含量11.7%~22.34%。新寨乡(11)铁矿分布于志留系卓吾阔组第二岩性段的含铁石英砂岩中,矿体呈小透镜状,矿体上盘围岩为中厚层生物灰岩,下盘围岩为含铁板岩、千枚岩,矿体断续长50~70 m,厚1.8 m,矿石呈块状、砂砾状,品位为21.6%~23.9%,属沉积型铁矿。乱鞍子(22)锌矿产于志留系碎屑岩中,含矿岩性为深灰色微晶灰岩和灰黑色炭质板岩接触蚀变带,岩石破碎蚀变较强,与褐铁矿伴生,采样分析锌含量0.3%~0.5%,为铅锌铁帽型。因此,该逆冲断裂是寻找构造蚀变岩性铜矿、沉积型铁矿及冷水淋滤型铁矿的主要地段。
该带上典型的矿体为洛地坪铜锑矿,位于洛地坪-通化头逆冲断裂(F6)的次级断层中,构造特征复杂,早期表现为挤压片理化构造,岩石破碎,伴有不规则揉皱构造,构造岩石以碎裂岩为主,后期小规模对冲式断层叠加明显,形成团块状构造泥。在走向上燧石条带灰岩与板岩接触部位形成断层面,板岩中形成构造角砾岩,出露长度23 km,宽度一般为10 m左右,走向310°,北倾,倾角为60°。该断裂在洛地坪-磨儿坪一带,构造碎裂岩中充填稀疏的含铜石英脉,发育褐铁矿化及少量的铜蓝、黄铁矿化蚀变。矿化岩石为充填在断层内的网状石英脉,宽度2 m范围内拣块采样,锑含量1.70%~1.90%,沿锑矿化点含矿岩性向南东方向追索,约700 m处的破碎的硅质灰岩中发现1条硫化物石英脉,脉厚1.4 m,长度>30 m,拣块采样铜含量0.19%~0.21%,金含量为0.4%~0.6 g/t。磨儿坪铜矿化点位于白龙江复式背斜核部,西具洛地坪锑铜矿点4 km,主要岩性为灰黑色炭质硅质板岩、炭质板岩、钙质板岩。在迭部组一段与二段接触部位发育宽约95 m破碎带(F6),上盘产状70°∠75°,下盘产状220°∠80°。在破碎带(F6)的上盘80 m处见一条层间断层,为该破碎带的次级构造,是含矿断层,断层长度>150 m,宽8 m,产状60°∠70°,上下盘围岩为炭质板岩,挤压变形强烈,构造岩石为炭质板岩角砾岩,角砾呈次圆状和长透镜状,挤压片理化构造发育,胶结物为围岩碎粉及铁质、钙质。在断层挤压片理化带中发育黄铁矿细脉,脉宽一般3 mm,局部见宽15 cm的脉状集合体,靠近下盘部位见有一条宽5 cm的硫化物石英脉,石英脉与洛地坪含铜石英脉特征相似,构造岩石与硫化物石英脉裂隙中广泛发育铜蓝蚀变。在黄铁矿细脉密集的碎裂炭质硅质板岩夹鲕状白云岩连续刻线采样,铜含量分布在0.2%~0.4%,铜矿体厚度4 m,平均品位为0.22%。围岩中普遍有浸染状立方体细粒黄铁矿,沿硅质板岩板理面发育较强的褐铁矿化、硅化、碳酸盐化和少量的铜蓝等蚀变。通化头钒矿产于白龙江复式背斜的轴部,矿体赋存于含炭硅质岩及含炭板岩中,上下盘围岩均为含炭灰岩,层位较稳定,东西长400~500 m,宽5~20 m,可见2个露头,东部露头长20 m,宽10 m,西部露头长28 m,宽5~15 m,仅在含炭硅质岩及含炭千枚岩中见到细粒黄铁矿,呈星点状、团块状分布,在节理面上有桔黄色、绿色、白色薄膜,为钒的氧化物,样品分析,V2O5含量为0.67%~0.99%,属沉积型钒矿。因此,洛地坪-通化头逆冲断裂控制了洛地坪铜矿、磨儿坪铜矿、通化头钒矿等,是寻找蚀变岩型铜矿及沉积型钒矿的重要地段。
该地带新发现的矿产主要为拉斯金矿化点,金矿化点处于白龙江复式背斜的南翼,区域断裂构造(F10)在矿体北部拉斯村一带通过,地层呈北西向展布,产状95°~130°∠18°~45°,层间小褶曲发育,见有石英闪长玢岩、煌斑岩脉顺层侵入。金矿化赋存于灰黑色炭质板岩夹硅质板岩中,受北西向展布的构造碎裂岩蚀变带控制,该破碎蚀变带发育在舟曲组一段与二段接触部位的碳质板岩中,产状与地层产状近一致,长度>1.8 km,宽30~60 m,最宽80 m。构造岩石为碎裂岩化碳质板岩和碳质板岩构造角砾岩,破碎程度不均匀,局部发育挤压片理化构造。上下盘与围岩呈渐变过渡关系,上盘见土黄色蚀变石英闪长玢岩脉沿破碎带侵入,脉岩断续出露长度>1 km,煌斑岩脉局部见及,破碎带内充填有较密集的石英细脉,脉体密度一般3~5条/m,最密10~15条/m,多呈复脉状产出,单条规模相差悬殊,一般脉宽2~5 cm,长10m多,最大脉厚1 m,长100 m有余。石英脉中部分见有褐铁矿化、黄铁矿化、硅化等蚀变。通过破碎蚀变碳质板岩、石英脉、闪长斑岩脉等地质体进行走向追索、短剖面连续拣块采样分析检查,含矿岩石主要为硫化物石英脉,其金含量为0.95~1.08 g/t。因此,该带是寻找蚀变岩型金矿的有利地段。
该逆冲断裂形成了飞来峰构造,以李家石飞来峰构造(F8)为代表性,夹持于李家石和大院两条逆断层之间的泥盆系构成,地层中褶皱十分发育,岩层变形强烈。褶皱构造因岩石能干性差异而形态不同,即在碳质绢云母千枚岩中发育层内紧闭褶曲,其中石英脉同步褶曲并被拉断成香肠状和无根沟状褶曲;在薄层灰岩中发育尖棱对称褶曲;在中-厚层灰岩中发育斜歪开阔褶皱,其南翼灰岩岩石中发育破劈理,破劈理强烈地段灰岩被切割成为mm级页片状,其中的能干性强的硅质灰岩夹层被切割成为与劈理一致的均匀透镜状块体,脆性变形特征显著。其他飞来峰构造主要为泥盆系当多组厚层灰岩构成,岩层变形较弱。该断裂带已发现李家石石膏矿、百草山石膏矿。百草山石膏矿受F8构造破碎带控制,含矿岩石为灰白色薄层灰岩,单矿体宽5 m左右,延伸长度150 m左右,含量25%~45%,矿体产状80°∠47°,矿体上盘围岩为浅灰色砂质板岩、千枚岩、灰岩,产状为43°~87°∠37°~76°,灰岩中见有层间背斜。下盘为浅灰色千枚状砂质板岩、灰绿色绢云母绿泥千枚岩,局部夹石膏条带(厚度5~10 cm),产状47°∠47°,与矿化有关的围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、碳酸盐化等。
除上述的5个逆冲带控制了不同时代、不同类型、不同成因的多金属矿带外,在该逆冲推覆构造体系的其他构造单元中也发现了金、铜、锑等水系沉积物化探异常,此次只采用了化探剖面查证,对异常进行了简单的推断解译,同时在志留系卓乌阔组地层中发现了多处冷水淋滤型铁矿化点,矿体规模不大,一般矿体长度300~800 m,宽约10~20 m,品位为36.19%~43.12%。为今后的找矿提供了线索。本次调查主要的矿产基本上受上述5个逆冲带控制,证明了逆冲构造在该地区的发展演化控制着金、铜、锑、铁矿的成矿与分布。
舟曲-沙湾一带逆冲推覆构造体系的建立,为该地区构造特征及矿化特征的研究提供了基础认识,通过总结区内5条逆冲断裂带的控矿作用,认为区内逆冲断裂带与矿产分布和种类在空间上有一定的规律,在坪定-江盘乡-中牌逆冲断裂带(F3)以北是找金、汞矿的有利地段;坪定-江盘乡-中牌逆冲断裂带(F3)与虎家梁-坪垭逆冲断裂带(F13)的夹持区是找铜、锑、铁矿的有利地段,并兼顾灰黑色炭质板岩夹硅质板岩中的石英脉型金矿。