南秦嶺漢陰北部金斗坡礦區(qū)S2面理和黑云母—石榴石變斑晶礦物溫壓條件與控礦關(guān)系

高雅寧　楊興科　韓珂　吳旭　樊培賀

摘 要：南秦嶺漢陰北部金斗坡礦區(qū)志留系梅子埡組面理以 S2 面理為主。大比例尺構(gòu)造-巖相填圖和剖面實測所獲得的大量 S2 面理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)顯示，S2 面理傾向305°～355°，傾角為25°～50°，為穩(wěn)定北傾的平直面理。通過 S2 面理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)連圖和綜合分析，S2 面理與金礦化具有相同的展布特征及變化規(guī)律，對成礦具有制約作用。此外，選取梅子埡組含石榴石黑云母變斑晶絹云母石英片巖中的共生礦物石榴石-黑云母進行電子探針測試，運用Holdaway石榴石-黑云母地質(zhì)溫度計方法，估算出該區(qū)熱蝕變溫度為590 ℃～670 ℃。綜合研究表明，印支晚期—燕山早期為金礦的成礦期，在此期間巖漿熱液的強烈活動引起熱蝕變作用的發(fā)生，生成石榴石與黑云母變斑晶；熱變質(zhì)作用促使Au元素發(fā)生活化，有利于后期Au元素富集成礦。

關(guān)鍵詞：S2 面理；控礦要素；金礦；梅子埡組；石榴石-黑云母地質(zhì)溫度計；漢陰地區(qū)；南秦嶺

中圖分類號：P612 文獻標(biāo)志碼：A

Abstract： The foliation of Silurian Meiziya Group in Jindoupo ore area of the northern Hanyin， South Qinling is mostly S2 foliation. The massive occurrence data from mapping as well as section plane based on large measuring scale indicate that the tendency of S2 foliation are 305°-355° with the dip angle of 25°-50°； the S2 foliation， which inclines towards the north， is stable as well as placid. After comprehensive mapping and analysis， the distribution direction of S2 foliation is mainly the same as that of gold mineralization， and has obvious constraint on mineralization. In addition， after testing the biotite-garnet paragenetic mineral assemblage from garnet-bearing biotite metacrysta sericite-schist of Meiziya Group by electron probe microanalysis， the thermal alteration temperature （590 ℃-670 ℃） was estimated by the means of Holdaway biotite-garnet geothermometer method. Comprehensive study indicates that Late Indosinian-Early Yanshanian is the metallogenic period of Au deposit， and the intense magmatic hydrothermal activities cause hydrothermal alteration and give birth to biotite metacrysta as well as garnet； the thermometamorphism accelerates the activity of Au， which has the advantage of later mineralization.

Key words： S2 foliation； factor of ore-control； gold deposit； Meiziya Group； garnet-biotite geothermometer； Hanyin area； South Qinling

0 引 言

南秦嶺漢陰北部金礦田東西長約50 km，南北寬10～20 km，區(qū)內(nèi)自北向南依次分布有金斗坡、黃龍、鐵佛寺、長溝、鹿鳴、吳家灣等規(guī)模不等的金礦床（點）。前人對南秦嶺地區(qū)很早就已開展地質(zhì)研究，從區(qū)域構(gòu)造發(fā)展演化、巖石組合特征以及地質(zhì)構(gòu)造格局到礦產(chǎn)資源勘查方面積累了豐富的資料并取得了大量成果[1-15]。研究表明，漢陰北部所產(chǎn)出的金礦床均賦存于下志留統(tǒng)梅子埡組的各個巖性段中，其成礦特征又普遍受區(qū)域性一系列脆-韌性剪切帶控制，因此，礦田內(nèi)各金礦床（點）在礦化特征、成礦構(gòu)造及成礦模式上均具有一定的相似性[1-7]。本文通過對金斗坡礦區(qū)進行大比例尺構(gòu)造-巖相填圖及剖面實測，查明了該區(qū)S2 面理變形特點及展布特征，分析討論了其對成礦的控制作用；通過對含石榴石黑云母變斑晶絹云母石英片巖的巖相學(xué)研究和電子探針測試，依據(jù)黑云母與石榴石共生礦物組合電子探針分析結(jié)果，估算出熱變質(zhì)溫度范圍，進而探討變質(zhì)作用與金礦化之間關(guān)系；在此基礎(chǔ)上提出找礦方向建議，為石泉—漢陰—旬陽北部金礦整裝勘查區(qū)的勘探工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

漢陰北部金礦田位于南秦嶺牛山穹窿北翼，西鄰揚子北緣漢南隆起區(qū)，大地構(gòu)造位置屬南秦嶺—北大巴山多層次韌性滑脫逆沖推覆褶皺帶二級單元、石泉—神河韌性滑脫逆沖推覆帶三級構(gòu)造單元。本區(qū)經(jīng)歷了多期次的復(fù)雜構(gòu)造運動，前印支期整體以伸展滑脫構(gòu)造作用為主，印支期構(gòu)造運動則呈大規(guī)模SN向擠壓，主導(dǎo)了區(qū)內(nèi)變形及變質(zhì)作用的發(fā)生；到印支晚期，變形僅發(fā)生于長溝金礦以西的局部地區(qū)；到燕山早期，區(qū)域上變形相對較弱，僅在鐵佛寺一帶發(fā)生強的變形；到燕山晚期，構(gòu)造運動表現(xiàn)為產(chǎn)生廣泛分布的NNE向張裂隙，但其規(guī)模較小；新生代以來，區(qū)域內(nèi)發(fā)育一系列NW向脆性斷裂[6-8，10-12，16-18]。金斗坡礦區(qū)位于金礦田北部，隸屬漢陰縣鐵佛寺鎮(zhèn)（圖1）。

2 地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

金斗坡礦區(qū)主要出露地層為下志留統(tǒng)梅子埡組，是一套以泥質(zhì)碎屑巖為主的原巖，經(jīng)變形及變質(zhì)作用而形成的中—淺變質(zhì)巖系，主要巖性有絹云母石英片巖、絹云母石英片巖夾變石英砂巖、變石英砂巖、碳質(zhì)片巖以及少量硅質(zhì)細(xì)條帶等。其中，絹云母石英片巖為該區(qū)主要巖石類型，同金礦化關(guān)系密切，其新鮮面呈灰黑色，具鱗片變晶結(jié)構(gòu)和片狀構(gòu)造。主要礦物成分有：①絹云母（體積分?jǐn)?shù)為35%），片徑多為0.1～20 mm，呈連續(xù)的平行狀排列；②石英（約為45%），呈半透明他形粒狀，粒徑多為0.2～0.5 mm；③黑云母（約為5%），呈鱗片狀，片徑多為1～3 mm；④斜長石（約為5%），呈乳白色他形粒狀，粒徑多為05～10 mm；⑤綠泥石（約為5%）以及少量黏土礦物等。其中，石英、長石平行排列于云母之間。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形較強，梅子埡組巖石已發(fā)生多期面理置換，可見到至少3期面理置換痕跡。此外，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有多處斷層破碎帶，片巖內(nèi)可見到大量細(xì)小揉皺及石英透鏡體。巖漿巖僅在礦區(qū)外圍局部地方見到極小規(guī)模的閃長巖細(xì)脈或煌斑巖脈。礦區(qū)內(nèi)所見主要礦化蝕變?yōu)楹谠颇富⒐杌ⅫS鐵礦化、褐鐵礦化及綠泥石化等，表明金礦化時曾發(fā)生過大規(guī)模熱液流體活動。

2.2 礦床地質(zhì)特征

金斗坡礦區(qū)金礦（化）體賦存于下志留統(tǒng)梅子埡組，主要受脆-韌性剪切帶、同期脆性斷層、蝕變帶等控制，其中黃鐵礦化、硅化與金元素的富集密切相關(guān)。礦區(qū)內(nèi)主要圈定出3條規(guī)模較大的金礦體和4條礦化體，其中礦體分別為K1、K2、K3，礦化體分別為KH1、KH2、KH3、KH4，其具體特征見表1。

2.3 礦石特征

金斗坡礦區(qū)根據(jù)礦石礦物含量及其共生組合關(guān)系可分為4類，即黃鐵礦化含黑云母變斑晶絹云母石英片巖型、黃鐵礦化含碳絹云母石英片巖型、褐鐵礦化含碳絹云母石英片巖型及褐鐵礦化含黑云母變斑晶絹云母石英片巖型。礦石與圍巖肉眼觀察無法區(qū)分，需以Au元素化學(xué)分析進行圈定。

金礦石多呈黑—灰黑色，礦石礦物為自然金、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦及褐鐵礦等。金屬礦物不超過礦物總量的5%；脈石礦物包括石英、絹云母、黑云母、石榴石等，還有少量綠泥石及方解石等。礦石多為鱗片變晶結(jié)構(gòu)、他形—半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)以及少量變斑狀結(jié)構(gòu)等，且主要以塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造為主。礦體及圍巖的主要化學(xué)成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O，而MnO、V2O5、P2O5、TiO2含量較低。

3 礦區(qū)面理特征

3.1 面理基本特征

劈理與片理、片麻理等合稱面理。面理是巖石在應(yīng)力作用下變形產(chǎn)生的一種新的小尺度、透入性的面狀構(gòu)造[19]。一般來說，巖石每經(jīng)歷一次較強烈的構(gòu)造運動均會形成一期面理。通常可將巖石原生層理視為一種面理，常以S0來表示，以后各期構(gòu)造運動形成的面理則分別以S1、S2、S3等表示。通過典型礦區(qū)構(gòu)造-巖相填圖與大比例尺剖面測量，將區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形序列劃分為3期，面理置換現(xiàn)象清晰可見。具體劃分為：第一期伸展體制下的塑性固態(tài)流變變形，使得原生面理（S0）被置換為S1 面理；第二期擠壓環(huán)境下的韌性推覆變形，主要形成大規(guī)模的韌性剪切帶，并促使S1 面理置換形成S2 面理，礦區(qū)內(nèi)清晰可見石英、絹云母、黑云母（變斑晶）等主要礦物沿S2 面理定向排列；第三期變形則是以S2 面理被置換形成寬緩褶皺及劈理（S3）。S2 面理在本區(qū)內(nèi)最為發(fā)育，占絕對主導(dǎo)地位，原生面理由于被S1 面理所取代而基本未出現(xiàn)，S1、S3 面理則僅在局部可見。面理置換現(xiàn)象見圖2。

通過對金斗坡礦區(qū)123處S2 面理進行測量，統(tǒng)計得出面理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，然后繪制面理走向玫瑰花圖與極點等密度圖等（圖3）。由圖3可以看出，金斗坡礦區(qū)S2 面理產(chǎn)狀整體較為穩(wěn)定，傾向大體介于305°～355°，傾角主要介于25°～50°，極個別部位較陡（可達80°）。這表明S2 面理宏觀上為穩(wěn)定北傾的透入性平直面理。

3.2 S2 面理與金礦化關(guān)系

將野外構(gòu)造-巖相填圖與實測剖面工作中所測得的大量S2 面理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)進行綜合連圖，發(fā)現(xiàn)S2 面理走向優(yōu)勢方向的連線基本與礦體和礦化蝕變帶的分布方向吻合（圖4）。此外，通過對鄰近的黃龍金礦465中段（圖5）研究發(fā)現(xiàn)，從勘探線16向勘探線30方向，S2 面理產(chǎn)狀的變化為：25°∠59°→0°∠65°→348°∠28°→333°∠46°→265°∠26°。這種變化規(guī)律與金礦體（坑探工程追索）的變化完全一致。由此可見，該區(qū)S2 面理與金礦化具有相同的展布特征和變化規(guī)律，對成礦具有制約作用。

4 變質(zhì)礦物黑云母特征

漢陰北部金礦的成礦過程伴隨著整個秦嶺造山帶的發(fā)展與演化，同時與區(qū)域性構(gòu)造變形、變質(zhì)礦物生長、巖石面理置換以及巖漿熱液活動等密切相關(guān)[3，6-8]。不同類型變質(zhì)作用階段劃分、片理形成期次與礦物生長序列見表2。區(qū)域變質(zhì)作用分3個階段，M1階段共生礦物為石英+白云母+鈉長石，M2階段共生礦物為石英+白云母+鈉長石±黑云母，M3階段主要礦物為絹（白）云母。熱液變質(zhì)疊加作用發(fā)生于區(qū)域變質(zhì)晚期（M2階段），主要形成了黑云母變斑晶和石榴石+黑云母[3]。

4.1 宏觀特征

金斗坡礦區(qū)梅子埡組（S1m）變質(zhì)礦物黑云母主要賦存于含黑云母變斑晶絹云母石英片巖、含石榴石黑云母變斑晶絹云母石英片巖、二云母石英片巖等。巖石顏色為灰色、灰黑色—黑色，通常為鱗片變晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)和片狀構(gòu)造。黑云母為該期巖體主要的暗色造巖礦物，體積分?jǐn)?shù)為5%～30% ，粒徑為005～300 mm，呈片狀、長條狀等，大致呈定向性排列。

4.2 微觀特征

金斗坡礦區(qū)的礦石中普遍含有黑云母，體積分?jǐn)?shù)為5%～30%，顏色呈褐紅色—淺褐色—暗綠色，通常具一組極完全解理。黑云母礦物以兩種形態(tài)產(chǎn)出：一種是長條狀、葉片狀或針柱狀呈基質(zhì)分布的較細(xì)粒黑云母，大多粒度為005×0.10～1.00×300 mm，與絹云母一起沿長軸方向定向分布，表明其為區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物；另一種為粗粒黑云母變斑晶，粒度變化較大，多呈云母魚沿S2 面理排列，為后期熱蝕變作用生成。隨著擠壓程度的增強，黑云母變斑晶發(fā)生拉長，與 S2 面理近平行，其解理與 S2 面理有一定的夾角，形狀規(guī)則，可見聚片雙晶，表明其結(jié)晶結(jié)束較早，是在S2 面理形成過程中完成的。