沂沭斷裂帶中段金礦構造控礦規律研究

劉 昊,石義遠,徐 靜

（1.河北工程大學 資源學院,河北邯鄲 056038;2.中化地質礦山總局 泰安地勘院,山東泰安 271000）

依據傳統成礦理論,沂沭斷裂帶這種巨型的深打斷裂帶一般屬于導礦、運礦構造,而非儲礦構造[1]。而通過近年來對沂沭斷裂帶的研究,特別是孔令芝等[2]在研究沂南縣牛家小河金礦床成因類型時認為礦體明顯受盆地邊緣層間滑脫斷層控制,主礦體賦存在層間滑脫斷層中,成礦規律突出,找礦前景遠大;李洪奎等[3]認為沂水縣龍泉站金礦是受沂水-湯頭斷裂控制的金礦床,通過韌性剪切帶（導礦、控礦構造）,使金礦物在控礦韌性剪切帶內（容礦構造）富集,因此導礦、控礦、儲礦構造發育齊全。本文運用大地構造理論對沂沭斷裂帶中段的成礦背景綜合分析,深入研究該區控礦構造層次,建立控金構造序列譜系,總結韌性剪切帶構造控金作用的特點與規律,并以此提出指導找礦的理論依據。

1 地質背景

沂沭斷裂帶是我國著名的郯廬斷裂帶的延伸,廣義郯廬斷裂帶的一部分。其北起渤海,南至郯城,其間發育有沂河河谷、沭河河谷及濰河河谷等,延伸方向為北東10-25度。該斷裂帶自東向西由昌邑-大店斷裂、安丘-莒縣斷裂、沂水-湯頭斷裂和唐阝吾阝-葛溝斷裂等四條主干斷裂組成。由此形成了中央為地壘凸起,兩側為地塹凹陷的兩塹一壘式構造[4-5]。研究區所處大地構造位置為沂沭斷裂帶中段,主體部位位于汞丹山凸起區南部、凸起區兩側為馬站-蘇村凹陷和安丘-莒縣凹陷（圖1）。

斷裂區內地層不發育,主要有中、新太古代沂水巖群、泰山巖群的零星包體及中生界白堊系大盛群、新生界第四系等。

構造形式以韌性剪切帶、脆性斷裂、局部發育褶皺三種為主。韌性剪切帶主要發育于沂水巖群、泰山巖群及前寒武紀結晶基底中,脆性斷裂主要以沂沭斷裂帶為主體、以及在其東側的一系列北北東、北東、北東東向及北西向次級斷裂。沂水巖群、泰山巖群中多以小型緊閉褶皺為主,此外,在中生代地層中形成了一些開闊的向斜或背斜。

區內巖漿巖分布廣泛,主要發育有太古代沂水超單元馬山單元,蒙山超單元望府山單元及早元古代傲徠山超單元條花峪單元,而中生代脈巖零星穿插其中。

2 沂沭斷裂帶中段金礦床特點

國內的研究表明,韌性剪切帶金礦是中國東部一種重要的金礦類型[6],剪切帶既是深部熱流體上升的通道,也是成礦作用動力的一種表現形式,應為大規模的剪切活動,釋放出大量的構造熱動力,使剪切帶內礦物發生重結晶、熱液交代和退變質作用,從而使礦質活化遷移[7]。

龍泉站金礦位于沂沭斷裂帶內,區內構造活動強烈,尤其在中、新生代巖漿活動,火山噴發,可以將地殼下部的金帶入上部形成成礦流體[6,8-9],稍后的韌性剪切活動對本區礦體富集有一定作用。經過區域韌性剪切帶（導礦、控礦構造）,使金礦物在控礦韌性剪切帶內（容礦構造）富集[10],因此,導礦、控礦、容礦構造發育齊全,區域構造經晉寧期、加里東期、印支期及燕山期的長期演化是該礦床形成的重要控礦因素之一。

2.1 礦化蝕變帶特點

該地區金礦主要成礦類型為蝕變巖型金礦[7],主要有龍泉站、南小堯和牛家小河金礦。龍泉站金礦位于南小堯-龍泉站-牛家小河含礦帶的中部,礦帶平行沂水-湯頭斷裂,礦床由近十個小礦體組成,礦體傾向受糜棱巖面理控制,走向與線理走向基本一致。這是因為區域規模的斷裂形成早,經歷了多期變形的疊加,是每次變形中應力釋放的場所,構造巖破碎程度高,其內部空間一般呈連續的彌散狀,在成礦熱液作用下,以交代、滲透成礦作用為主,形成蝕變巖型金礦[11]。

2.2 金礦成礦條件

金礦床成礦模式的建立必須以金礦床成礦的一個基本條件為依據[12]。以內生金礦床而論,一是物質基礎,即含金地質體礦源層或礦源巖,大量地或易于釋放出金的地質體,在龍泉站金礦成礦過程中物質來源為地殼來源的流體;二是有利的地質作用,即能使金活化并轉移和富集的成礦作用,龍泉站金礦產在沂沭斷裂帶中段的下盤,在斷裂活動過程中對成礦極為有利;三是地質構造,構造空間不僅提供改造熱液系統使金沉淀的場所;而且對于金的分泌集中及流動富集也起重要的能量驅動作用,斷裂活動對礦床的作用不僅是提供驅動力,更為重要的是為成礦提供賦存的空間,讓礦床得以保存下來。

2.3 礦床成因分析

晉寧期形成的北東向中淺層次韌性變形帶,以左行走滑運動為主,它對沂沭斷裂帶的形成和演化起制約作用。這時斷裂帶中的韌性變形帶的發育為后期斷裂的活動提供了良好的構造背景,同時為金礦的形成提供了擴容空間。韌性剪切帶在形成演化過程由壓扭剪切到引張開放階段,元素組合也伴隨著變化。這種在動態構造地球化學作用下造巖元素的聚集或離散,并影響到金元素的富集[4]。

晚侏羅世-早白堊世的沂沭斷裂帶的巖漿作用和目前已知的主要金礦床有著密切的成因聯系,如受斷裂控制的蝕變巖型金礦床,石英脈型金礦床,與火山-巖漿活動有關的金、多金屬礦等。根據氦氬同位素和氫氧同位素的研究資料,研究區內的龍泉站金礦成礦流體主要是來自于地殼的巖漿巖[6],不排除有少量的地幔來源流體參與成礦作用,這說明該期的巖漿作用為成礦提供物質來源,此時的斷裂活動為巖漿的流動提供通道,使含金熱液流動到斷裂帶附近并在構造應力作用下發生伴生礦物與金的富集。

晚白堊世的沂沭斷裂帶表現為次級斷裂的形成活動,這些次級斷裂的形成為金礦的形成提供富集空間,含金熱液在次級斷裂中形成金礦體。

綜上所述,金礦產出特點為:（1）金礦床產于沂水湯頭斷裂主裂面下盤的糜棱巖化碎裂巖和花崗質碎裂巖中,而碎裂巖的形成時代有大量的資料表明其與中生代沂水湯頭斷裂的強烈活動時間相一致,即晚侏羅世-早白堊世。（2）礦體產狀與斷層產狀基本一致,并且斷層沒有切割礦體,表明礦床形成在斷裂活動之后,斷層對金礦的形成提供通道和富集空間。

3 構造控礦特征分析

3.1 沂沭斷裂帶與基底韌性剪切帶的關系

受斷裂帶多期活動的影響,研究區內有脆性斷裂構造和韌性剪切帶兩種表現形式。區內的脆性斷裂構造主要有北北東向、北東向、東西向、近南北向等四組,表現為晚期和淺部的活動特征;韌性剪切帶表現為深部和早期的特征,常有流體參與。

關于基底韌性剪切帶與沂沭斷裂帶的關系,有不同的觀點,嚴開健,周建波,胡克等認為基底韌性剪切帶和沂沭斷裂帶是兩期不同的構造形式[13-14],張家聲,朱光等認為是同一構造在不同發展階段的不同表現形式[15-16]。根據斷裂的性質和斷裂的產狀,筆者認為,沂沭斷裂帶與基底韌性剪切帶屬于繼承關系。

3.2 韌性剪切帶與金礦化的關系

龍泉站金礦賦存于沂沭斷裂帶下盤糜棱巖帶中其走向與斷層面基本平行,這也說明金礦的產出部位在脆性裂隙系統中,韌性剪切帶中并不能形成金礦,只能對金礦的形成過程產生一定的影響。已有研究表明,龍泉站金礦床的成因與巖漿水有關[6],由此可見韌性剪切帶只是金礦成礦時深部流體上升的通道,由于其切割深度大,從而為深部流體的上升和淺部流體的下行提供通道;形成含礦熱液并為含礦流體的流動提供動力,當巖石遭受強烈的變形時,就會發生變質作用,使一部分礦物中的元素從晶體中分離出來成為游離狀態,這樣隨著剪切帶的通道上涌為礦床的富集提供條件,另外,含礦流體的流動也需要有足夠的驅動力才能上升到上部巖層中富集成礦,剪切帶的存在還有利于形成有利的成礦空間。深度很大的主干剪切帶形成構造薄弱帶,常常不是賦存金的最佳場所,次級剪切帶在它形成的初級階段實際上包含了許多封閉裂隙,這種封閉空間基本保持真空狀態,隨著進一步發展演化,規模不斷延伸擴大,當與主斷裂貫通時,就使主次帶之間產生溫壓梯度,含礦流體必定向自由能較低的較為封閉的空間聚集,并在那里沉積成礦[10]。

總之,龍泉站金礦的形成與韌性剪切作用關系密切。具體表現在金礦體產于韌性剪切帶的強變形帶中,強糜棱巖帶即為實質金礦體[10]。韌性剪切帶運動的形式和性質控制了金礦體的展布,走滑式韌性剪切帶控制了金礦體左行右列的排列特點,而金礦體的排列特征也指示了剪切帶的走滑運動方向。由于超糜棱巖中面理構造極為發育,巖石透入性好,加速流體循環,有利于深部含礦熱液的流動與富集,同時剪切熱加熱了循環地下水,產生混合流體,含礦熱液充填就位于葉理構造中,在適當的溫壓條件下,富集沉淀成礦,形成了韌性剪切帶型金礦。

4 結論

1）基底韌性剪切帶與斷裂帶屬于繼承關系。韌性剪切帶中并不賦存金礦,而是作為控礦構造,控制礦床的產出狀態,其次級構造控制礦床的分布和延伸。礦床主要分布于應力集中的地方,也就是構造活動強烈,多次活動疊加的地方。

2）韌性剪切帶控制的金礦床,其生成,通常可分為兩個階段,即韌性剪切帶的雙階段控金性。

3）韌性剪切帶控制金礦的規律就是在垂直方向上控制金礦的梯度性。

4）龍泉站金礦與南小堯金礦產在斷裂的不同部位,這是由賦礦及成礦具體構造的不同造成的,與沂沭斷裂帶的形成演化過程相呼應,具有明顯的成生關系。

5）沂沭斷裂派生的控礦構造形跡在區域上由西而東表現了韌性-脆韌性-脆性的演化規律（旋回）和倒N字型斷裂組合形態,在其伴生的次級斷裂帶之間也應有次級旋回,并構成低級序構造組合圖像。因此筆者認為在斷裂帶附近可以找到與龍泉站金礦相似的金礦床。

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