滇东北毛坪富锗铅锌矿床构造控矿作用及深部找矿方向

吴建标, 韩润生*, 周高明, 石增龙, 张 艳, 孙帮涛, 钟 华, 刘心开, 左家庚

滇东北毛坪富锗铅锌矿床构造控矿作用及深部找矿方向

吴建标1, 韩润生1*, 周高明2*, 石增龙3, 张 艳1, 孙帮涛2, 钟 华2, 刘心开1, 左家庚2

(1. 昆明理工大学 有色金属矿产地质调查中心 西南地质调查所, 云南 昆明 650093; 2. 彝良驰宏股份有限公司, 云南 昭通 657600; 3. 云南驰宏锌锗股份有限公司, 云南 曲靖 655011)

昭通毛坪超大型铅锌矿床是滇东北富锗铅锌多金属矿集区典型代表之一, 该矿床的矿体空间定位规律、成矿作用过程等方面均与控矿构造休戚相关。本文以矿田地质力学理论与方法为指导, 通过不同级别控矿构造的精细解析, 揭示构造分级控矿规律、控矿构造体系及控矿构造型式, 总结提出了构造控矿作用机理。研究表明, 毛坪铅锌矿床自印支期以来主要历经了北东构造带→北西构造带→南北构造带→东西构造带等四期构造体系演化过程。其中, 印支晚期‒燕山早期北东构造带为该矿床的成矿构造体系, 为区域云南“山”字型构造东翼滇东“多”字型构造体系的组成部分。在区域NW-SE向主压应力作用下, 形成的NE向毛坪左行压扭性断裂、SN向洛泽河左行扭性断裂为矿床一级构造; 其派生的NE向猫猫山复式倒转背斜、NNW向左行扭张性断裂及NE向切层左行压扭性断裂, 为矿床的二级构造; NE向左行压扭性层间断裂为矿床三级构造; 低序次的节理裂隙为矿床的四级构造; 斜冲走滑断裂‒复式背斜组合是该矿床的主要控矿构造型式。在此基础上, 构建了毛坪富锗铅锌矿床斜冲走滑‒断褶构造控矿模式, 进而提出矿区深部勘查部署的主要方向。

构造控矿作用; 构造控矿模式; 深部找矿方向; 毛坪铅锌矿床; 滇东北矿集区

0 引 言

全球铅锌矿资源丰富, 主要分布于中国、澳大利亚、俄罗斯、墨西哥、秘鲁、哈萨克斯坦、美国、印度、波兰、加拿大等国(张明超等, 2016; 江少卿等, 2020); 全球铅锌储量约为3.05×108t, 保有铅锌资源储量约为12.25×108t(江少卿等, 2020)。碳酸盐岩容矿非岩浆后生热液型(CNHT)是主要的铅锌矿类型, 包括会泽型(HZT)和经典的密西西比河谷型(MVT)(韩润生等, 2020), 主要分布于克拉通台地、前陆盆地边缘、被动陆缘等(Leach et al., 2010; 张长青等, 2014; 江少卿等, 2020; 韩润生等, 2020, 2022)。我国碳酸盐岩容矿非岩浆后生热液型铅锌矿床主要分布于特提斯‒喜马拉雅成矿域, 以中生代印支期‒燕山期为主(张长青等, 2014; 韩润生等, 2020, 2022)。

川滇黔多金属成矿区位于特提斯成矿域与环太平洋成矿域的交界地带, 广泛分布碳酸盐岩容矿非岩浆后生热液型铅锌矿床(韩润生等, 2022)。该区的铅锌矿床有异于经典的MVT矿床, 其主要控制因素为断褶构造与碳酸盐岩‒碎屑岩组合(韩润生等, 2020)。构造成岩作用和构造‒流体成岩作用往往形成构造角砾岩相系的热液角砾岩相类型, 典型的脆性角砾岩化相包括方解石化热液角砾岩和硫化物化热液角砾岩等, 蚀变相为燧石‒黏土‒碳酸盐化蚀变相, 沿脆性断裂带呈带状相体或在断裂交汇部位呈不规则状相体(方维萱, 2016)。HZT铅锌矿床在陆块碰撞造山过程形成的陆内走滑构造背景下, 受斜冲走滑、斜落走滑或主走滑‒断褶带控制, 以热液碳酸盐岩为容矿岩石, 中(高)温中低盐度富气相或CO2混合流体发生“贯入”而成(Han et al., 2004, 2007;韩润生等, 2022)。HZT铅锌矿床发育热液角砾岩构造, 常以线状‒带状粗晶铁白云石化白云岩相形式产出, 大致平行于层间断裂和切层裂隙带发布, 与断褶构造具成生联系, 热液角砾岩构造与断褶构造共同控制铅锌成矿过程。

滇东北矿集区是川滇黔多金属成矿区组成部分, 毛坪铅锌矿床成矿类型为会泽型, 作为滇东北矿集区典型的超大型铅锌矿床, 其明显受构造和热液碳酸盐岩‒碎屑岩组合控制(韩润生等, 2012, 2014)。在平面和剖面上, 矿体呈现明显的缓宽陡窄、尖灭再现、膨大缩小等现象, 矿体与围岩界线整体明显(陈随海等, 2016; 韩润生等, 2019a); 斜冲走滑‒断褶构造是该矿床主要的控矿构造型式, “多”字型、“入”字型为主要的控矿构造型式(韩润生等, 2019b); 断裂结构面与矿化蚀变岩相转化面是该矿床的主要成矿结构面。两类成矿结构面的组合控制了矿床的展布格局和串珠状矿体群呈左列式排列, 且向SE倾伏的矿体向SW侧伏(韩润生等, 2007, 2019a)。

因此, 研究毛坪铅锌矿床构造控矿规律是开展深部和外围隐伏矿定位预测的关键。前期由于受复杂构造背景、矿山开采等因素制约, 无法系统地认识矿床构造控矿规律, 极大限制了精准把握矿床外围和深部找矿方向。近年来矿床深部资源的不断开发利用, 保有铅锌储量不断减少, 难以满足矿山企业中长期持续发展的需求, 亟需应用矿田地质力学理论与方法(孙家骢和韩润生, 2016)探索深部资源。通过对毛坪矿床不同级别的控矿构造开展精细解析, 总结不断揭露的地质信息, 准确厘定该矿床的成矿地质体, 揭示矿床构造分级控矿规律, 深入分析构造控矿作用, 综合构建构造控矿模式, 进而提出深部及外围勘查的主要方向。

1 矿床地质概况

毛坪铅锌矿床位于NE向会泽‒牛街斜冲走滑断褶带、SN 向曲靖‒昭通隐伏断裂带与NW向紫云‒垭都深断裂带的交汇部位(图1a;韩润生等, 2014, 2019a, 2019b)。矿床主要受NE向毛坪压扭性断裂及其上盘猫猫山背斜的控制(图1c), 矿区内主要发育NE向、NW向及SN向构造, 其中以NE向层间压扭性断裂带为主(图1c); 矿区内出露地层主要为泥盆系、石炭系、二叠系, 地层间多以假整合和整合接触关系为主(图1c); 赋矿层位为上泥盆统宰格组(D3)灰‒深灰色细‒中晶白云岩, 下石炭统摆佐组(C1)浅肉红色、灰白色块状细晶灰岩, 上石炭统威宁组(C2)浅灰‒深灰色中‒厚层状灰岩和灰‒深灰色细晶白云岩互层。矿区内岩浆岩主要为上二叠统玄武岩组。毛坪铅锌矿床由4个矿段组成, 河东矿段位于河东(洛泽河为界), 分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ号矿体群; 水炉矿段、千层硐矿段和红尖山矿段位于河西(洛泽河为界)。矿体分布于猫猫山倒转背斜的北西翼NE向层间断裂带中, 呈透镜状、脉状、似层状等, NE-SW走向。原生矿石构造有致密块状、浸染状、团斑状、脉状等, 矿石结构以粒状结构为主; 矿石矿物主要包括方铅矿、闪锌矿和黄铁矿等, 脉石矿物有白云石、方解石、少量石英和重晶石等。围岩蚀变类型主要有黄铁矿化、白云石化、方解石化、硅化等。

2 控矿构造解析与构造分级控矿规律

2.1 控矿构造解析

2.1.1 矿床一级构造

(1) NE向左行压扭性毛坪断裂

毛坪断裂为毛坪矿区内最大的构造之一(图1、2), 其与毛坪铅锌矿床的形成、展布关系密切。断裂带内构造岩的Pb、Zn等元素明显富集(表1)显示, 该断裂为矿区主要的导矿构造。毛坪断裂出露于矿床西侧和北西侧, 位于栖霞组+茅口组(P2)与玄武岩组(P3β)界线处, 自南向北断裂走向由NNE向逐渐过渡为NEE向, 总体产状为120°～170°∠60°～85°。断裂带宽20～25 m, 由多条断裂组合而成, 包括主断裂派生的一系列近EW向次级断裂及其派生的NW向断裂。

图a中: 1. 峨眉山玄武岩; 2. 主要断裂; 3. 省界; 4. 省城和市县; 5. 大中型矿床; 6. 小型矿床; 7. 主要矿点; ①. NE向会泽‒牛街斜冲走滑断褶带; ②. SN向曲靖‒昭通隐伏断裂带; ③. NW向紫云‒垭都深断裂带。图b中: 1. 铅锌矿床(点); 2. 黄铁矿矿床; 3. 铁矿床; 4. 铜矿点; 5. 铅锌矿体; 6. 逆断层; 7. 地层整合接触; 8. 地层假整合接触; 9. 向斜; 10. 背斜。图c中: 1. 中三叠统关岭组; 2. 下三叠统永宁镇组; 3. 下三叠统飞仙关组; 4. 上二叠统宣威组; 5. 上二叠统玄武岩组; 6. 中二叠统栖霞组+茅口组; 7. 下二叠统梁山组; 8. 中石炭统威宁组; 9. 中石炭统威宁组第一层第三段; 10. 中石炭统威宁组第一层第二段; 11. 中石炭统威宁组第一层第一段; 12. 下石炭统摆佐组; 13. 下石炭统大塘组第三层; 14. 下石炭统大塘组第二层; 15. 下石炭统大塘组第一层; 16. 上泥盆统宰格组第三段第三层; 17. 上泥盆统宰格组第三段第二层; 18. 上泥盆统宰格组第三段第一层; 19. 地层整合接触; 20. 地层假整合接触; 21. 断层; 22. 背斜; 23. 地层产状; 24. 地质点和地质剖面。图d中: 1. 白云岩; 2. 灰岩; 3. 泥岩; 5. 砂岩; 5. 玄武岩; 6. 残积物; 7. 地层代号; 8. 整合接触; 9. 假整合接触; 10. 角度不整合接触。

f1/f3: 180°∠79°, 裂面呈舒缓波状, 下裂面f3局部反倾, 上裂面至下裂面具明显分带: 白云石充填的灰色灰岩透镜体化带→热液蚀变白云石胶结灰白色硅质灰岩角砾碎裂岩带→白云石脉, 带内发育碎裂岩, 带内透镜体化、碎裂化、白云石化、少量方解石化和白云石胶结灰岩角砾固结成岩等特征指示早期为成矿期, 蚀变白云石透镜体指示其具右行压扭性; 白云石胶结物上晚期擦痕指示晚期具左行压扭性; f2: 335°∠78°, 具与f1/f3同样特征, 早期受热液活动形成白云石胶结物, 晚期再次错动, 擦痕擦于白云石胶结物上; f4: 285°∠78°, 具与f1/f3同样特征, 裂面呈舒缓波状, 上盘发育一系列劈理指示左行压扭性, 早期受热液活动形成白云石胶结物, 晚期再次错动, 擦痕擦于白云石胶结物上。

表1 毛坪断裂构造岩中元素含量

(2) SN向洛泽河左行扭性断裂

洛泽河断裂为矿床重要的断裂之一, 总体为近SN向, 出露不明显, 断裂旁侧派生一系列的次级断裂(图3)。根据地层的错动关系, 可以判断其为左行扭性断裂, 反映受NW-SE向主压应力作用, 为成矿期断裂。断裂不仅造成地层左行错动, 还造成毛坪断裂在成矿后发生左行错动(约35 m断距)(图1、3)。该断裂可能是导致河东地层倒转、河西中浅部地层正常陡倾的重要因素(图1)。

①. 灰色细晶白云质灰岩; ②. 左行压扭性断裂; ③. 一系列灰色细晶白云质灰岩层间断裂带, 垂直层面发育有蚀变白云石脉; ④. 残积物、坡积物; ⑤. 层间断裂带, 片理化, 灰岩角砾, 蚀变白云石脉; ⑥. 节理裂隙带。

2.1.2 矿床二级构造

NE向猫猫山复式倒转背斜:猫猫山背斜轴向为NNE向, 枢纽呈NE-SW向“S”形展布(图1)。北西翼产状较陡(倾角55°～85°), 局部倒转(即河西北西翼); 靠近核部倒转(即河东北西翼); 南东翼平缓, 远离转折端两翼地层变缓, 核部地层变化较大, 为复式背斜。矿体赋存于猫猫山背斜北西翼, 河东矿段中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ号矿体群位于河东, 水炉矿段、千层硐矿段、红尖山矿段位于河西。矿区南侧KHH-107点为背斜转折端, 核部见明显的蚀变白云石和方解石脉, 节理裂隙中见褐铁矿化(图4), 与成矿关系密切。

①. 灰色细‒中晶白云岩; ②. 灰白色‒米黄色中内径厚层状白云岩, 在节理裂隙面褐铁矿发育; ③. 灰黑色碳、泥质白云岩具片理化; ④. 灰白色细‒中晶厚层状白云岩, 具有褐铁矿化; ⑤. 灰白色片理化白云岩, 破碎带内发育有方解石脉, 见脉状的铁质白云石穿插方解石; ⑥. 灰白色中‒粗晶蚀变白云岩; ⑦. 灰白色白云质碎粒岩; ⑧. 灰白色粗晶白云岩。

NNW向左行扭张性断裂:毛坪铅锌矿床南部下垭口北侧KHH-12点处见典型NNW向左行扭张性断裂(图5a), 断裂f的产状为60°∠81°, 裂面呈波状、局部舒缓波状, 早期为张性, 晚期右行压扭性。断裂带宽30～50 cm, 带内为灰色灰质碎裂岩, 并充填大量方解石团块, 团块沿断裂不规则分布, 胶结不规则状灰岩角砾, 方解石发育水平擦痕, 指示其形成于早期; 方解石镜面和旁侧节理产状为207°∠80°, 均指示晚期右行压扭性, 断裂带向两侧方解石化逐渐减弱。

图b中:①. 灰黑色薄层状碳质页岩, 底部夹砂岩砾; ②. 深灰色‒灰色中‒厚层状含碳质砂岩。

NE向切层左行压扭性断裂:F11是矿床内典型的NE向切层压扭性断裂, 在KHJ-9点(图5b)可见该断裂典型特征。断裂整体向NW倾, 局部向SE倾, 发育于下石炭统大塘组第一层(C11)中, 裂面舒缓波状, 裂宽0.3～1 m, 带内为黄褐色碎裂状碎裂、碎粒岩, 含浑圆状铁质结核, 结核粒径5～45 cm。上盘岩层弯曲不明显; 下盘发育拖曳褶皱, 可见碳质页岩中的砂岩薄层角砾, 部分呈石香肠状分布。F11断裂旁侧发育一组NE向节理, 6条/10 m, 节理面平直紧闭, 根据两侧岩层弯曲, 推断该断裂为左行压扭性断裂, 局部见5～10 cm错距, 沿节理发育褐铁矿化。

2.1.3 矿床三级构造

通过河东矿段和河西水炉、千层硐、红尖山各矿段主要坑道内的控矿构造解析, 矿床三级构造以NE向断裂为主, NW向、SN向、EW向较少; 主要含矿构造为NE向左行压扭性层间断裂带。

河东矿段683 m分层98+1线Ⅰ-6矿体北西侧见明显的NE向层间左行压扭性断裂控制矿体产出现象(图6)。其中, 断裂f4裂面呈舒缓波状, 带内片理化、透镜体化指示成矿期为左行压扭性。KH-05点处见矿体边界, 断裂上盘为块状Sp+Gn+Py矿体, 矿体界线受断裂控制, 但又与断裂并不完全一致。

图6 河东683 m分层98+1线Ⅰ-6矿体北西侧地质剖面图

河西水炉矿段出露典型NE向含矿层间破碎带(图7), 其走向为NE70°～80°, 近直立。水炉矿段地层近直立, NE向压扭性层间断裂带控制矿体, 为成矿期的产物。沿容矿构造(层间破碎带)发育的蚀变分带: 灰色白云质灰岩(含浸染状、星点状黄铁矿)→灰白‒浅灰白色白云质灰岩(含条带状、网脉状闪锌矿)→白色蚀变白云岩(含条带状、网脉状方铅矿)→铅锌矿体。

图b中:Ⅰ. 铅锌矿体, 铅灰色方铅矿穿插棕黄色闪锌矿; Ⅱ. 白色蚀变白云岩, 含条带状、网脉状方铅矿; Ⅲ. 灰白‒浅灰白色灰质白云岩, 含条带状、网脉状闪锌矿; Ⅳ. 灰色白云质灰岩。图c中:①. 灰白色黄铁矿化白云质灰岩; ②. 浅灰白色黄铁矿化灰质白云岩脉; ③. 白色方解石胶结灰岩角砾岩带; ④. 黄铁矿脉; ⑤. 灰白色致密块状碎裂灰岩; ⑥. 灰白色致密块状碎裂灰岩。图d中: ①. 铅锌矿体, 厚5～10 cm; ②. 白色蚀变白云岩, 宽8～10 cm, 白色不规则状、脉状白云岩分布方铅矿、闪锌矿细脉, 脉宽3～5 cm; ③. 10～20 cm强黄铁矿化浅灰色细‒中晶蚀变白云岩; ④. 浅灰色‒灰白色灰质白云岩; ⑤. 方解石脉穿插浅灰色白云质灰岩。

河西千层矿段755 m中段18线穿脉出露典型的层间破碎带控制矿体(图8), 矿体受f9和f10两条层间断裂控制明显。其中压性层间断裂f9裂面舒缓波状, 产状为10°∠78°, 带宽2～5 cm, 带内为白云质碎粉岩, 局部泥化、片理化、黄铁矿化、白云石化, 黄铁矿呈细脉状、密集星点状, 白云石呈细脉状。破碎带下盘为灰色硅质白云岩, 方解石细脉发育, 细脉宽1～2 cm, 3条/10 cm。压性层间断裂f10裂面舒缓波状, 产状为10°∠85°, 带宽5～7 cm, 带内为泥质‒白云质碎粉岩, 片理化, 发育灰色白云岩透镜体、灰色白云岩角砾, 角砾胶结物为黄铁矿。千层硐755 m中段地层正常倾向NW, 局部地层走向为NW向。

Ⅰ. 铅锌矿体; Ⅱ. 白色强白云石化粗晶白云岩; Ⅲ. 灰白色中‒粗晶白云岩; 含灰色灰质白云岩条带; Ⅳ. 灰色灰质白云岩; Ⅴ. 灰白色灰质白云岩。

河西红尖山矿段670中段674 m分层H13号矿体穿脉出露典型的层间破碎带控制矿体(图9), 该穿脉以出露NE向压扭性断裂为主, 走向NE50°～75°, 倾角60°～85°, 倾向NW。其中f6为成矿期断裂, 裂面呈波状, 裂带宽1～5 cm, 断裂带内星点状黄铁矿中含闪锌矿、炭泥质胶结白云石化灰岩; f6断裂上盘可见块状方解石包含铅锌矿体, 致密块状粗粒黄棕色闪锌矿+方铅矿脉穿插块状黄铁矿, 断裂下盘发育7～9条/10 cm节理(255°∠45°), 节理中充填方解石脉。该剖面由南向西为: 围岩(灰白‒浅灰色白云质灰岩)→灰‒灰黑色白云质灰岩+脉状方解石→浅灰色白云质灰岩+脉状方解石→含矿断裂f6下盘(KZ-9),方解石内发育矿体角砾, 致密块状黄铁矿被黄棕色闪锌矿+方铅矿穿插→含闪锌矿压扭性断裂f6→含矿断裂f6上盘, 发育0.4～2 m宽方解石脉→方解石胶结白云质灰岩角砾和矿石团块(灰岩表面含斑点状黄铁矿, 黄铁矿包围灰岩角砾, 黄棕色闪锌矿和方铅矿穿插的黄铁矿), 闪锌矿矿石团块→厚脉的方解石包裹矿体(黄铁矿被黄棕色闪锌矿和方铅矿穿插)→脉状矿体(黄铁矿被黄棕色闪锌矿和方铅矿穿插)→围岩(灰白‒浅灰色白云质灰岩)。

图9 河西红尖山矿段674 m分层H13号矿体穿脉构造解析简图

2.2 构造分级控矿规律

研究发现, 矿田、矿床、矿体和矿脉分别受不同级别的构造控制, 呈现明显的构造分级控矿规律。放马坝、毛坪、待补三条主断裂属于毛坪铅锌矿田的一级构造, 直接控制矿田的分布。在NW-SE向主压应力作用下形成的三条主断裂呈叠瓦状分布, 在其上盘分别形成一系列轴向NE的褶皱, 分别控制了毛坪超大型铅锌矿床和放马坝、云炉河坝等小型铅锌矿床及拖姑煤、龙街等12处铅锌矿(化)点的分布(韩润生等, 2019a, 2019b)。

对于矿床尺度, NE向毛坪左行压扭性断裂、SN向洛泽河左行扭性断裂为矿床的一级构造, 共同控制矿床的空间展布; 派生的NE向猫猫山复式倒转背斜、NNW向左行扭张性断裂、NE向切层左行压扭性断裂为矿床的二级构造, 控制矿体群的分布。在平面和剖面上, 矿体呈透镜体状, 多层位(D33-1、D33-2、D33-3、C1、C21-1、C21-2、C21-3)中NE向层间左行压扭性断裂带和更次级的节理裂隙, 分别作为矿床的三、四级构造, 控制单个矿体的形态、产状及网脉状、细脉状矿脉的分布(图10)。

图10 毛坪铅锌矿床构造分级控矿解析简图

毛坪铅锌矿床的导矿构造为NE向毛坪左行压扭性断裂, 配矿构造为SN向洛泽河左行扭性断裂、NE向猫猫山复式倒转背斜、NNW向左行扭张性断裂和NE向切层左行压扭性断裂, 而容矿构造主要为猫猫山背斜陡倾斜翼部的NE向层间左行压扭性断裂及低序次的节理裂隙。

3 控矿构造体系

结合区域构造演化特征和毛坪铅锌矿床构造成生发展过程, 厘清了控矿构造体系及其动力学演化过程(图11)。印支期以来, 毛坪铅锌矿床主要经历了印支中晚期‒燕山早期北东构造带(图2～9)→燕山早中期北西构造带(图12a、b)→燕山晚期南北构造带(图12c)→喜马拉雅期东西构造带(图12d)四期构造发展过程。其成矿构造体系为印支中晚期‒燕山早期北东构造带。不管是滇东北矿集区、川西南矿集区还是黔西北矿集区, 断裂‒褶皱构造系统(断褶构造)控制铅锌矿床的规律性和矿床地质特征具有明显的相似性, 反映出成矿构造演化及铅锌矿床成矿时代具有统一性(韩润生等, 2014, 2019a, 2019b, 2022)。

图11 印支期以来毛坪铅锌矿控矿构造体系及构造演化过程

(a) KL-29点北西构造带NE向张性断裂; (b) KHH-05点北西构造带NW向压性断裂; (c) KHH-04点南北构造带扭性(压)断裂; (d) KHH-11点东西构造带压性断裂。①. 栖霞+茅口组(P2q+m)灰色灰岩, ②. 泥质、碳质片理化, ③. 玄武岩组(P3β)玄武岩, ④. 断层角砾岩。

印支中晚期‒燕山早期(成矿期), 受印支地块向扬子地块持续俯冲的影响, 伴随古特提斯洋的闭合, 使印支地块和扬子地块间诸多微块体发生碰撞, 形成印支造山系西部的组成部分(许志琴等, 2012), 也使扬子地块西南缘岩相古地理格局发生变化。该期造山事件还诱发扬子地块内形成断褶构造带(韩润生等, 2012), 在川滇黔多金属成矿区广泛形成具分区性和多样性的陆内走滑构造系统(韩润生等, 2019b), 同时在扬子地块西南缘形成一系列与构造热事件有关的铅锌矿床。云南“山”字型构造是一个横跨滇东、滇中, 纵越滇南、滇北的扭动构造体系, 其中, 建水‒华宁‒澄江‒嵩明一线以东为前弧东翼, 越过小江断裂带明显分为4个NE向斜冲断裂带, 其中向北凸出的威宁弧成为云南“山”字型构造东翼反射弧的外弧, 昭通毛坪矿区位于威宁北侧, 同属外弧区(孙家骢和韩润生, 2016)。沿小江断裂分布一系列NE向褶皱和压/压扭性断裂带, 从南向北主要有东川‒镇雄、会泽‒牛街、鲁甸‒盐津、永善‒绥江4个构造带, 这些构造带走向约NE45°, 呈左斜列等间距(约30～40 km/带)分布, 共同组成了NE向的滇东“多”字型构造体系。因此, 北东构造带的控矿构造体系反映区域云南“山”字型构造东翼滇东“多”字型构造体系一个片段(孙家骢和韩润生, 2016)。在区域应力作用下, 滇东北矿集区内形成一系列左行斜冲走滑断裂及其相关褶皱, 构成滇东北斜冲走滑‒断褶构造系统, 控制了矿集区的空间展布; 毛坪断裂与其上盘的矿床范围内的猫猫山倒转背斜构成典型的左行压扭性断裂‒褶皱构造, 控制毛坪铅锌矿床的空间定位(韩润生等, 2019b)。

燕山中期(成矿后), 环太平洋板块向北西俯冲、西伯利亚板块向南俯冲以及印支地块和华南陆块发生俯冲碰撞(Deng et al., 2014), 华南陆块南缘古特提斯海盆的早期消亡, 造成了印支地块与华南陆块碰撞并汇聚, 扬子地块与华夏地块碰撞活化(梁新权等, 2005),导致川滇黔地区主应力方向从印支中晚期‒燕山早期的NW-SE向转换为NE-SW向, 形成北西构造带构造体系, 主要表现为矿区内NE向张性断裂和NW向压性断裂。如地表点KL-29(图12a), 断裂产状为345°∠75°, 出露于栖霞+茅口组(P2)与玄武岩组(P3β)界线附近。点南为栖霞+茅口组(P2)灰色灰岩, 脉状方解石发育; 点北为杏仁状玄武岩组(P3β), 白云岩脉发育; 裂面呈锯齿状, 为成矿后NE-SW向主压应力作用下形成于地层界线上的张性断裂。此外, KHH-05点为典型NW向的压扭性断裂(图12b), 产状为210°∠85°, 裂面较光滑, 呈舒缓波状, 擦痕不明显, 断裂带宽60～80 cm, 带内为灰白色白云质碎斑岩, 斑晶为灰白色硅质白云岩, 粒径大小为1～8 mm, 磨圆度较好, 灰白色、米黄色白云质胶结。这两类断裂是典型的北西构造带产物。

燕山晚期(成矿后), 由于西伯利亚板块向南、太平洋板块向北西、印度洋板块向北东同时向中朝板块汇聚, 使川滇黔地区处于挤压环境, 其主压应力方向主体呈近EW向(崔峻豪等, 2018), 形成南北构造带。毛坪铅锌矿区内主要发育NE向右行压扭性断裂, 如点KHH-04(图12c), 断裂产状为325°∠80°, 裂面较平直、光滑, 表面覆盖钙华, 下盘擦痕斜下, 与水平夹角呈10°～15°, 上盘发育张性裂隙, 与擦痕均指示为右行扭(压)性。裂面见2～30 mm方解石溶蚀孔洞, 张性节理充填方解石脉(走向为295°)8～10 条/m,倾向NE, 带宽5～10 cm。与NW向压性断裂不同(图12b), NE向压扭性断裂带内构造岩为灰白色细‒中晶针孔状白云质碎裂岩, 擦痕明显、构造面较新鲜且钙化发育, 可判断该断裂明显晚于NW向压性断裂。

喜马拉雅期(成矿后), 约60～40 Ma印度板块和欧亚板块处于完全碰撞接触状态。地壳整体缓慢上升, 表现为亚洲大陆的最终形成、青藏高原的抬升、褶皱断层的活动以及中酸性岩浆的侵入(Sun et al., 2016; Zhou et al., 2018; Wu et al., 2020; 吴建标等, 2022)。在此背景下, 毛坪铅锌矿区内主要发育NW向右行压扭性断裂和EW向压性断裂; NW向右行扭性断裂主要叠加于成矿期北东构造带张性断裂之上, 如330°走向的右行压扭性断裂(图5a)。EW向压性断裂, 如点KHH-11(图12d)断裂F(180°∠80°)切断NW-SE向主压应力作用下形成的NE向褶皱, EW向压性断裂及其派生的50°∠36°压扭性断裂均为SN向主压应力作用的产物, 可见北东构造带早于东西构造带。

4 控矿构造型式

基于毛坪铅锌矿床的构造精细解析、矿床的时空结构和物质组成及构造地球化学分析, 认为成矿地质体为NE向毛坪左行压扭性断裂和NE向猫猫山复式倒转背斜控制下热溶角砾化白云岩蚀变带的斜冲走滑断层‒复式背斜构造带; 成矿结构面为断裂(NE向毛坪左行压扭性断裂、SN向洛泽河左行扭性断裂、NNW向左行扭张性断裂、NE向切层左行压扭性断裂、NE向层间左行压扭性断裂)、背斜(NE向猫猫山复式倒转背斜)、节理裂隙(北东构造带应力场下形成低序次节理裂隙)、蚀变岩相界面→热溶角砾化蚀变白云岩与泥质盖层界面之碳酸盐岩一侧(D3白云岩+C1砂页岩遮挡层、C1白云岩+其顶部的绿色页岩遮挡层、C2白云岩+P2砂页岩遮挡层)等。综合研究认为, 毛坪铅锌矿床中不同尺度的控矿构造型式: 矿床尺度为斜冲走滑断层‒复式背斜构造组合(“入”字型); 矿体尺度为“多”字型、断层交汇型、蚀变白云岩‒碎屑岩盖层界面型; 矿脉尺度为层间断裂带、热溶角砾岩带、节理裂隙带。

4.1 矿床尺度控矿构造型式

NE向毛坪左行压扭性断裂与NE向猫猫山复式倒转背斜组成斜冲走滑断层‒复式背斜组合(“入”字型构造型式), 主断层在成矿期发生了左行斜冲作用, 与其上盘走向一致的背斜共同控制矿床。背斜轴面与主断裂组成总体形态呈反“入”字, 故而又称“入”字型控矿构造型式(图13); 毛坪矿区的毛坪断裂与其上盘的猫猫山背斜正表现为该型式特征。

4.2 矿体尺度控矿构造型式

(1) “多层位”NE向左行压扭性层间断裂组成“多”字型构造型式。“多”字型构造是一种最常见的扭动构造型式, 由一系列大致互相平行斜列的压性或压扭性构造形迹和与其直交的张性或张扭性断裂组成, 总体形态很像汉字的“多”字或反“多”字, 故而得名(孙家骢和韩润生, 2016)。宰格组、威宁组和摆佐组碳酸盐岩的“多层位”赋矿, 控制平面上和剖面上呈透镜体状、斜列展布矿体的NE向左行压扭性层间断裂, 这些断裂互相平行斜列组成了“多”字型控矿构造型式(图13)。

(2) NNW向扭张性断裂与NE向左行压扭性层间断裂和NE向左行压扭性切层断裂与NE向左行压扭性层间断裂共同组成断层交汇型构造型式。成矿期NNW向左行扭张性断裂和NE向切层左行压扭性断裂, 与NE向层间左行压扭性断裂交汇部位形成一系列的矿体或矿化蚀变, 两者形成断层交汇型的控矿构造型式(图5a)。

(3) 热溶角砾化白云岩蚀变体与碎屑岩盖层组成蚀变白云岩‒碎屑岩盖层界面型构造型式。成矿流体进入层间断裂带内, 随着蚀变的进行, 初期, 在赋矿地层的碳酸盐岩内形成溶蚀孔洞(图6 中KH-03点); 随后, 热液流体充填孔洞, 形成长轴平行于层间断裂的“米粒状”白云石; 之后, 流体进一步溶蚀碳酸盐岩并残留围岩角砾, 形成白云岩蚀变体, 随着流体的混合沉淀形成矿体(图6中KH-05点)。蚀变过程中形成的各类矿化蚀变地质体与C1砂页岩遮挡层、C1顶部的绿色页岩遮挡层、P2砂页岩遮挡层, 共同组成蚀变体‒碎屑岩盖层界面型控矿构造型式(图13)。

4.3 矿脉尺度控矿构造型式

(1) 层间断裂带: 宰格组、威宁组和摆佐组碳酸盐岩的NE向层间左行压扭性断裂控制的矿脉。

(2) 热溶角砾岩带: 宰格组、威宁组和摆佐组碳酸盐岩形成的热溶角砾岩带。

(3) 节理裂隙带: 北东构造带应力场下形成的低序次的节理裂隙控制的矿脉。

5 构造控矿作用与构造控矿模式

在成矿期, 川滇黔多金属成矿区内陆内走滑断褶构造驱动成矿流体沿断褶构造发生“贯入”交代作用(韩润生等, 2022), 成矿流体沿斜冲走滑断层‒复式背斜构造带进入NE向层间左行压扭性断裂带内, 因碎屑岩遮挡层的阻隔作用的影响, 使遮挡层下覆的碳酸盐岩容矿层内形成热溶角砾化白云岩–铅锌矿化带。热液蚀变初期, 宰格组、摆佐组和威宁组碳酸盐岩内形成溶蚀孔洞; 随着热液蚀变作用进一步进行, 热液充填孔洞形成“米粒状”白云石。伴随着热液蚀变的进行, 溶蚀围岩碳酸盐岩的孔洞扩大、连接, 形成矿化蚀变体, 以及残留围岩和层间断裂带内侧列分布的透镜体状矿体群。透镜体状矿体的形态和产状受应力作用下层间断裂带的影响, 压扭性断裂不仅可以导致岩石破碎, 形成破碎空间, 而且断裂带在其产状变化部位形成张开空间, 裂面相对较缓的位置形成的张开空间是流体沉淀的良好空间, 呈现缓宽陡窄的特点, 加之热液岩溶作用, 有利于流体交代、渗透在有利构造部位成矿, 形成斜列展布的矿体群; 河东矿段各矿体群向SW侧伏, 河西各矿段各矿体群向NE侧伏。

综上所述, 构建毛坪铅锌矿床构造控矿模式(图13): 印支中晚期‒燕山早期, 因NW-SE向区域构造应力场作用, 在毛坪矿区内形成NE向毛坪左行斜冲走滑断裂及其上盘的NE向猫猫山复式倒转背斜, 形成典型的斜冲走滑‒断褶构造带(韩润生等, 2019a, 2019b), 该构造带控制毛坪铅锌矿床的形成。深部成矿热液沿斜冲走滑断褶带大规模向浅部运移和“贯入”过程中, 不断淋滤萃取基底中与铅锌矿化有关的Pb、Zn等成矿元素, 形成富含Pb2+、Zn2+等物质的成矿流体; 不断浓缩富集的深源流体沿导矿构造毛坪断裂发生“贯入”作用, 经NE向猫猫山复式倒转背斜、SN向洛泽河左行扭性断裂、NNW向左行扭张性断裂、NE向切层左行压扭性断裂, 进入赋矿碳酸盐岩地层(宰格组、摆佐组和威宁组)中的NE向层间左行压扭性断裂带内, 因受碎屑岩遮挡层的阻隔, 从而在遮挡层下伏的碳酸盐岩内与还原性盆地流体混合, 发生硫化物沉淀, 形成一套构造‒矿化蚀变组合分带及以铅锌为主的不同矿石类型的矿体群。

6 深部找矿方向

综上所述, 综合北部帷幕钻孔岩心研究, 毛坪断裂出露于北部帷幕深部400 m高程附近, 推断各矿段深部毛坪断裂上盘具备赋矿条件, 是矿床深部的重点勘查部署方向; 深部NNW向左行扭张性断裂、NE向切层左行压扭性断裂与NE向层间左行压扭性断裂交汇部位的威宁组(C2)和宰格组(D3)内的层间断裂带具有良好的找矿前景。

在NE向猫猫山复式倒转背斜北西翼的河东地区, 重点关注Ⅰ号、Ⅵ号矿体群南西侧伏端的深部, Ⅵ号矿体群向深部延深大; 在河西地区, 中浅部赋矿地层倾向正常, 深部靠近毛坪断裂的地层可能倒转, 因此要重点关注千层硐、水炉矿段的矿体在深部SW向侧伏。而且, 在同一赋矿层位内, 关注已知矿体呈斜列式分布的隐伏矿体。

7 结 论

印支期以来, 毛坪铅锌矿区主要经历了印支中晚期‒燕山早期北东构造带→燕山早中期北西构造带→燕山晚期南北构造带→喜马拉雅期东西构造带等四期构造发展过程, 印支中晚期‒燕山早期北东构造带为铅锌成矿构造体系。

毛坪铅锌矿床构造具分级控矿特点, NE向毛坪左行压扭性断裂、SN向洛泽河左行扭性断裂为该矿床一级构造; 其派生的NE向猫猫山复式倒转背斜、NNW向左行扭张性断裂和NE向切层左行压扭性断裂为矿床二级构造; NE向层间左行压扭性断裂为矿床三级构造; 北东构造带应力场下形成的低序次的节理裂隙为矿床四级构造。

斜冲走滑断裂‒复式背斜组合是该矿床的主要控矿构造型式, 依据构建的斜冲走滑‒断褶构造控矿模式, 提出了矿床深部找矿勘查的主要方向。

致谢:感谢彝良驰宏矿业有限公司对本研究的大力支持和无私帮助！感谢中国地质科学院地质力学研究所陈正乐研究员、有色金属矿产地质调查中心方维萱研究员的审阅和辛勤指导！

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Structural Ore-controlling and Deep Prospecting Direction of the Maoping Lead-zinc Deposit in Northeastern Yunnan, China

WU Jianbiao1, HAN Runsheng1*, ZHOU Gaoming2*, SHI Zenglong3, ZHANG Yan1, SUN Bangtao2, ZHONG Hua2, LIU Xinkai1, ZUO Jiageng2

(1. Southwest Institute of Geological Survey, Geological Survey Center for Nonferrous Metals Resources, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2. Yiliang Chihong Co. Ltd., Zhaotong 657600, Yunnan, China; 3. Yunnan Chihong Zn & Ge Co. Ltd., Qujing 655011, Yunnan, China)

The Maoping lead-zinc deposit in Zhaotong is a typical germanium-rich lead-zinc polymetallic ore deposit in the northeastern Yunnan. The ore-forming processes and emplacement of the orebodies of the deposit are closely controlled by the ore-controlling structures. This paper, guided by the theory and method of geological mechanics of ore fields, reveals the features and patterns of the ore-controlling structures of different levels, and puts forward the mechanism of tectonic ore-controlling. The study shows that the deposit has undergone four stages of tectonic system evolution since the Indosinian period, such as the NE structural belt, the NW structural belt, the SN structural belt, and the EW structural belt. Among them, the late Indosinian-early Yanshanian NE structural belt is the ore-forming structural system of the deposit, and is part of the NE-trending East Yunnan polygonal structural system in the eastern wing of the regional Yunnan “山”-like structure. The principal compressive stress of the NW-SE direction in the region resulted in the formation of the NE-trending Maoping sinistralcompressive and the SN-trending Luozehe sinistral torsional faults which later became the first-order ore-control structures of the deposit. The resultant NE direction Maomaoshan compound inverted anticline, NNW-trending sinistral torsional-extensional fault and NE-trending cutting-bedding sinistral compressional-torsional fault are the secondary ore-control structures of the deposit. The NE-trending sinistral compressional-torsional interlayer fault is the tertiary ore-control structure of the deposit. The low-order joint fissures are the fourth-order ore-control structures of the deposit. The combination of the oblique upward strike-slip fault and compound anticline is the main pattern of the ore-controlling structure of the deposit. On this basis, this paper constructs the ore-control model of the oblique upward strike-slip-fault-fold structure of the Maoping germanium-rich lead-zinc deposit, and puts forward the main direction of deep exploration deployment in the mining area.

tectonic ore control; tectonic ore control model; deep prospecting direction; Maoping lead-zinc deposit; ore concentration area in the northeastern Yunnan

10.16539/j.ddgzyckx.2023.05.004

2021-08-06;

2023-02-18

云南省重大科技专项计划项目(202102AG050024)、国家自然科学基金项目(U1133602)、校企合作重点项目(2020CHYCDZB08)、云岭学者项目(2014)、云南省矿产资源预测与评价工程研究中心项目(2012)和云南省地质过程与矿产资源创新团队项目(2012)联合资助。

吴建标(1992–), 博士研究生, 矿产普查与勘探专业。E-mail: 695162978@qq.com

韩润生(1964–), 研究员, 博士生导师, 从事构造成矿动力学、隐伏矿预测与矿床学研究。E-mail: 554670042@qq.com

周高明(1967–), 高级工程师, 从事矿山采掘、探找矿等技术工作。E-mail: zhougaoming1023@126.com

P612; P613

A

1001-1552(2023)05-0984-018