南秦嶺高橋推覆體內部構造及成礦

龔銀杰，彭三國，朱 江

(中國地質調查局a.武漢地質調查中心;b.花崗巖成巖成礦地質研究中心，武漢 430205)

秦嶺造山帶是我國南北兩大板塊的重要縫合帶，同時也是我國重要的金屬礦產地。秦嶺北部地區尤其是華北古大陸南緣的華熊陸緣帶、早古生代二郎坪斷陷帶和晚古生代山陽－柞水斷陷盆地分布有大量的鉬(鎢)、金、銀、銅、鉛鋅、汞(銻)等金屬礦床[1]。空間上同類型的礦床近東西向分布，時間上主要金屬礦床的形成往往與各期區域性大型構造活動同步，成礦作用受構造控制十分明顯。在北大巴山巨型推覆構造帶以東的武當推覆帶分布有銀洞溝等系列規模不等的金屬礦床。由于地質工作程度不足，特別是成礦規律方面總結和認識不足，導致目前推覆帶內找礦成果尚無重大突破。在礦床的形成、演化、破壞或保存過程中，構造是至關重要的控礦因素[2]，構造研究是礦產研究尤其是在造山帶內礦產研究最有效的途徑之一。

高橋推覆體夾持于高橋斷裂與紅椿壩－曾家壩斷裂之間，是北大巴山巨型推覆構造帶的重要組成之一。秦嶺地區的逆沖推覆邊界構造的研究已深入展開[3－6]，但推覆體內部構造及其控礦作用的研究尚不夠深入。區內礦產分布研究表明，礦體并不直接產在推覆帶邊界斷裂等大型構造中，而是產在大型構造附近的推覆體內部的次級斷裂內，大型構造在成礦過程中起著控礦、導礦作用，次級構造常常成為礦體的就位空間。通過對高橋推覆體內部構造與成礦關系的分析，必將對秦嶺地區乃至其他推覆帶內的礦產研究工作起到一定的推動作用。

1 區域地質背景

晚元古代—中三疊世主造山期，華北、秦嶺、揚子三板塊先后沿商丹和勉略兩條縫合帶俯沖碰撞造山，奠定了秦嶺地區的基本構造格局[7]。隨后秦嶺發生全面的陸陸碰撞造山運動，南秦嶺板塊內部由南向北依次沿高橋斷裂、紅椿壩－曾家壩斷裂、安康－竹山斷裂俯沖，形成一系列的上疊式(后展式)推覆構造，根據南界斷裂分別命名為高灘、高橋、紫陽－平利和安康－武當推覆構造體[4](圖1)。中侏羅世—白堊世受太平洋構造域構造動力的影響，城口－鐘寶斷裂東端構造方向由北西西向轉變為北東東向，從而形成大巴山弧形推覆構造斷裂[8]。秦嶺同構造絹云母40Ar/39Ar年代學研究亦證實，城口斷裂在143 Ma左右有一期強烈的構造活動[9]。

圖1 南秦嶺逆沖推覆構造略圖Fig.1 Simplified cross-section of the South Qinling nappe structure belt

以大巴山弧形斷裂為界，北側為南秦嶺逆沖推覆構造帶，區內地層屬南秦嶺地層，主要巖性為中新元古界武當群下部變中酸性火山巖及上部變沉積巖、新元古界耀嶺河群變基性火山巖及變碎屑巖、震旦系炭質板巖及厚層狀白云巖、寒武系炭硅質板巖夾碳酸鹽巖、奧陶系絹云母板巖及中薄層灰巖和志留系炭質板巖及炭質粉砂巖，該區淺變質作用普遍且北西西構造極為發育。南側為南大巴山逆沖推覆前鋒帶，屬上揚子地層分區，巖性主要由神農架群碎屑巖夾白云巖、南華系塊狀冰磧礫巖、震旦系陡山沱組黑色炭質粉砂質頁巖夾白云巖、燈影組碳酸鹽巖、寒武系一套炭質頁巖、碳酸鹽巖、砂巖粉砂巖組合及奧陶系含生物碎屑碳酸鹽巖組成，南華系以上地層基本無變質作用，構造作用明顯較南秦嶺弱。

2 高橋推覆體內部構造地質特征

高橋推覆體(圖2)呈北西西向條帶狀，位于陜西省紫陽縣至鎮坪縣一帶，東西長約130 km，南北寬5 ～15 km，北西端較窄，南東端較寬。北面邊界斷裂為紅椿壩－曾家壩斷裂，南面邊界斷裂為高橋斷裂。推覆體兩端均遭受巴山弧形斷裂后期活動的強烈改造。

圖2 高橋推覆體東段地質圖Fig.2 Geological map of the east Gaoqiao nappe

推覆體內主要出露寒武系至奧陶系，南華系及震旦系僅在南東端少量出露。區內巖漿巖主要為志留紀輝綠巖，呈巖墻大致順層侵入。因后期受區域變質作用影響，輝綠巖體多發育不同程度的片理化構造，但對區內成礦作用未構成明顯影響。

推覆體內褶皺極為發育，以復式向斜為主，在高橋推覆體東端有土寨子和石板溝2 個向斜。土寨子向斜北以曾家壩斷裂為界，南以楊柳壩－黃胡子坪斷裂為界，西至斐河鄉一帶，東至鎮坪縣城附近，長約42 km，寬約15 km，向斜東部尚發育小型復式向斜。核部地層為奧陶系高橋組、權河口組，巖性為硅質、粉砂質板巖、含絹云母板巖夾薄—中層灰巖，兩翼為寒武系毛壩關組、八卦廟組及黑水河組，巖性為含炭硅質板巖與碳酸鹽巖互層。南翼產狀(30° ～70°)∠(45° ～75°)，北翼產狀(25° ～84°)∠(35° ～70°)，整體為軸面向北東傾斜的倒轉褶皺。石板溝向斜位于楊柳壩－黃胡子坪斷裂南側，南邊以高橋斷裂為界，長約35 km，寬約6 km。核部地層為奧陶系高橋組與權河口組，兩翼為寒武系中上部地層，兩翼地層均傾向北東，同樣為軸面向北傾斜的倒轉褶皺。

區內發育數條小型斷裂，其中楊柳壩－黃胡子坪斷裂規模最大。該斷裂位于推覆體的中部，總長80 km，西部在楊柳壩以西出圖，東部在鎮坪一帶被巴山弧形大斷裂截切。斷層主要切割寒武系，走向為北西西向。斷層面彎曲起伏，斷層帶為構造片巖和糜棱巖，寬一般10 ～40 m，產狀(32° ～50°)∠(70° ～85°)，為脆韌性逆沖斷層。

由曾家壩剖面反映，推覆體內部發育的3 條斷層中兩條為逆沖斷層，另外1 條暫時未能識別構造性質。斷層產狀多與地層(板理)產狀一致或小角度相交。由推覆構造引起的次級褶皺十分發育(圖3)。

圖3 曾家壩剖面圖Fig.3 Cross-section of Zengjiaba area

靠近邊界大斷裂兩側地層總體為較老的寒武系下部，中間地層為較新的寒武系上部或奧陶系，平面圖上呈現軸向與區域構造一致的北西西向復式褶皺。地層層理及后期板理面走向均呈北西西走向，反映構造對區域變形強烈的控制作用。

3 典型剖面及金屬礦化

鎮坪剖面位于陜西省鎮坪縣城以南約4 km處。筆者在該區工作時適逢城東南江公路施工建設，因山高坡陡，工程開挖量大，基巖得以新鮮完整并連續地出露，地質特征見圖4(原剖面比例尺為1∶1 000，本處因為圖幅原因予以簡化)。剖面出露地層由下至上為震旦系江西溝組(Z1j)—寒武系魯家坪組(∈1l)。

圖4 鎮坪剖面圖Fig.4 Cross-section of Zhenping area

野外地質調查發現，該區板理面(S1)與原始層理(S0)一致或近乎一致，這與下部地層武當群中板理面與原生層理小角度斜交的變形特征[10]有所不同。該區屬淺變質巖區，雖然板巖中層理方向由于變質作用影響已經難以識別，但沿板理方向物質成分及顏色基本相同，垂直板理方向則明顯變化。另外，在硅質巖及白云巖等能干層，巖石未發生變質變形作用，其層理未發生構造置換，可以分辨該層理與鄰近板巖的板理產狀是一致的。

剖面由背斜和向斜2 個褶皺及3 條斷層組成。西南段背斜軸部為震旦系江西溝組黑色炭質板巖，北東段向斜軸部為寒武系魯家坪組淺灰綠色、灰色板巖。地層板理與層理面均向北東傾伏，野外工作中極易誤判為單斜地層。

圖5 剖面內各斷層特征Fig.5 Features of the faults

3 條斷層具有不同特征(圖5)。斷層F1發育在莊子溝組含炭硅質板巖中，寬約20 m，表現為糜棱巖和一系列破劈理組合。糜棱巖呈灰黑色，為含炭質粉末組成。破劈理帶沿走向及傾向均十分破碎，并伴有擠壓揉皺特點。破碎空間常充填白色石英方解石共生脈，多順層分布，少量切層。脈內含零星閃鋅礦及黃銅礦，銅礦物氧化后呈綠色(圖5a、5b、5c)。鏡下閃鋅礦、黃銅礦均呈不規則等粒狀，大小0.01 ～0.30 mm。石英晶粒彼此鑲嵌緊密，部分粗大晶體中包裹微晶白云石。

F2斷層位于楊家堡組薄—中層狀含炭硅質巖夾透鏡狀白云巖中，表現為一系列滑劈理+強片理組合，斷裂帶寬32 m。劈理面波狀起伏，面理呈光亮鏡面，表明物質已轉化為半石墨化炭質粉末(圖5d)。劈理面常見摩擦線理，方向與板理傾向平行，指示斷層屬逆沖性質。透鏡狀白云巖較破碎并充填白色石英脈，脈內見少量輝銅礦、黃銅礦等礦物(圖5e)。

F3切割楊家堡組中厚層硅質巖，斷層帶表現為碎粉巖，寬僅0.9 m，斷層影響帶分布在斷層下盤，為較破碎的硅質巖，寬約2 m。斷層帶內充填白色石英脈，順層分布，脈內野外未見金屬礦物(圖5f)。

根據斷層帶內及附近地層中取樣分析結果(表1)，結合野外地質觀察，區內主要有Cu、Zn、V 等3 種元素礦化(Cu、Zn、V2O5的邊界品位分別為0.2% ～0.3%、0.5% ～1%、0.5%)。其中Cu、Zn 礦化主要位于斷層帶內石英方解石共生脈中，V礦化主要位于變質地層及斷層帶內炭質含量較高的地層。F1斷層內含Cu、Zn 共生脈長約1.45 km，寬度變化較大，不穩定，一般0.1 ～0.9 m，沿傾向方向延伸尚未控制。而Pb、Ni、Mo、Ag 等含量較低，不具有工業利用價值。

表1 鎮坪剖面各單元化學元素分析結果Table 1 Metallic elements of the geologic bodies in the cross-section of Zhenping areawB/10－6

4 討論與結論

推覆體是指經歷了長距離位移的大致水平的巖席，通常認為推覆體內部構造相對簡單，為地層基本正常的構造單元。對高橋推覆體的研究表明，推覆體內不僅構造十分發育，而且與成礦密切相關。

高橋推覆體為綠片巖相低級變質區，變形特征與原巖性質相關。在原巖性質軟弱區域如泥巖、粉砂巖變形成板巖，變形沿原沉積層理面進行，板理面與原沉積面一致或平行。在原巖性質堅硬區則幾乎沒有變形，區內碳酸鹽巖、硅質巖基本保留原始狀態而未發生變形作用。當推覆體受到強烈的推覆作用時，沿高橋斷裂形成寬數十米的的推覆斷層，推覆體內部則相應產生了次級褶皺和斷層，內部斷層主要發育在巖性堅硬的楊家堡組硅質巖、莊子溝組硅質板巖及所夾的透鏡狀白云巖中。區域未發生塑性流變等強烈的變形作用，斷層帶巖石錯動以碎裂滑動為主，常充填石英脈，反映構造以脆韌性為主，總體為中低溫、低壓環境下的弱變形變質。區內褶皺多為復式，具有緊閉、倒轉特點，褶皺兩翼寬度一般不大于300 m，涉及地層少，使區內地層呈現“大套有序，局部無序”的格局。

斷層破碎帶內石英、方解石脈充填較為常見，按方向可分為兩組。一組方向與板理面平行，呈似層狀、脈狀，一組切割板理面，呈團塊狀、脈狀，兩組脈中均發現Cu、Zn 礦化。區內未見與構造同期巖體出露，表明水來源于變質流體或地表水。其中石英可能來源于圍巖中硅質分解復合成分，方解石可能來源于碳酸鹽巖。

次級剪切帶為成礦構造，而韌脆性剪切帶為成礦構造單元[11]。鎮坪剖面Cu、Zn 礦化僅分布于斷層帶內石英方解石共生脈中，反映這兩種金屬礦化與流體密切相關，推覆帶內次級脆韌性斷裂是流體重要的儲存空間。變質流體從地層中萃取金屬物質后沿主構造帶運移，到韌脆性剪切帶聚集并沉淀金屬硫化物形成礦化。V 多富集在炭質含量較高的硅質板巖、硅質巖中，斷層去揮發分作用可導致V 進一步富集。Pb 化學性質與Zn類似，常為伴生元素富集，但本區尚未發現Pb 礦化現象，原因在于本區地層Pb 含量普遍偏低[12]，難以富集成礦。

區內褶皺與斷層分別屬于褶皺系統和斷層系統，兩者具有相互關聯性。在上地殼脆－韌脆性變形條件下，斷裂的產生必須依賴巖層的撓動彎曲即褶皺來調節，而褶皺的形成必然導致巖層之不協調和錯動位移，即產生斷裂，因此兩者屬于一種因果聯動關系[13]。在縱彎褶皺彎流作用下，層內物質流動方向一般從翼部流向轉折端，推測褶皺的軸部亦是賦礦的有利空間。

高橋推覆體以東的武當推覆帶內已發現銀洞溝大型銀金礦等一系列金屬礦床。武當推覆體與高橋推覆體均屬于造山帶內推覆構造帶內部、均為綠片巖相低級變質區。地層變形略有差異，高橋地區以板劈理為主，武當地區則片理較發育，變形程度較高橋地區略高。銀洞溝礦床金屬物質來源于武當群下部變中酸性火山巖，除Cu、Zn外，Au、Ag、Pb 等金屬元素含量值亦較高;武當地區受燕山期濱太平洋構造運動疊加影響更為強烈，主構造方向也由北西西向改變為北東東向(表2)。

表2 高橋推覆體與武當推覆體地質特征對比Table 2 Geological features of Gaoqiao and Wudang nappes

綜上所述，高橋推覆體內部發育斷層和褶皺兩種類型構造，褶皺為軸面向北東傾伏的同斜緊閉褶皺，斷層為脆韌性逆沖斷層。推覆體內主要有V 和Cu、Zn 礦化類型，V 礦化分布在炭質含量較高的黑色巖系(主要為板巖和硅質巖)中，斷層擠壓變質產生的去揮發分作用使之進一步富集。Cu、Zn 礦化賦存在斷層破碎帶充填的石英方解石共生脈中，褶皺轉折端可能是Cu、Zn 礦化的另一有利賦存部位。

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