范　川, 周晓宁, 李正华, 陈冬明

(湖北省地质调查院,湖北 武汉　430034)

0　引言

梨木岭铜钼矿床是湖北省境内近年新发现的一中型铜钼矿床,其对东大别山地区铜钼矿找矿工作具有重要指示意义,区内矿化类型具石英脉型与构造蚀变破碎带型共存特点,断裂构造为此矿床最主要的控矿因素之一,直接控制矿区内矿体、脉体的空间分布与形成演化。本文浅析梨木岭铜钼矿断裂构造一般特征,并总结其控矿规律,以期为区内矿化富集、矿床形成机理及成矿预测提供指示意义。

1　成矿地质背景

梨木岭铜钼矿床位于湖北省蕲春县大桴乡,其大地构造位于大别造山带桐柏—大别变质杂岩隆起带内[1],此隆起带自北向南依次可分为岳西(北大别)变质杂岩区、潜山(南大别)超高压变质带、宿松构造带(又称宿松变质杂岩带[2]),梨木岭铜钼矿床即位于宿松构造带东北部(图1)。区域边界大断裂主要为发育北西西向F5山珑韧性断裂带与F8狮子口南——回龙山韧性断裂,为南大别超高压变质带与宿松构造带分界。

区域出露中晚元古界大别群、晚元古界红安群、下震旦统陡山沱组、上震旦统灯影组及少量第四系地层(图2)。大别群(Pt2-3db)为一套角闪岩相区域变质岩组合,以浅色二云斜长片麻岩为主,局部夹斜长角闪岩,多呈互层状与浅色层同褶皱,局部见含黄铁矿团块的厚层大理岩透境体,与岩浆岩接触带附件常出现混合岩化作用,形成条带状的闪长质岩*湖北蕲春县狮子口地区铜钼矿远景调查续作设计,2013。。红安群(Pt3h)为一套低角闪岩相—高绿片岩相区域变质岩系,可分为上下两部分：下部以斜长角闪岩、黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩为主,以含角闪岩透境体出现为标志;上部以黑云斜长片麻岩夹磁铁石英岩、中厚白云钠长片岩、石英岩、石英片岩、透镜状纯白色薄层大理岩为特征。陡山沱组(Z1d)底部以含砾石英岩出现为标志,以厚层—中厚含锰大理岩、中厚层石英岩、石英片岩为主,中部以石英钠长片岩、黑云钠长片(麻)岩、黑云变粒岩、石墨片岩、黑云斜长片麻岩为主,上部绢云石英片岩、薄—中层大理岩为主。灯影组(Z2dn)则以厚层大理岩为主。

区内岩浆岩分布较广,以绿杨、大同、张榜、鲁家寨等四大岩体分布最为广泛。岩浆活动具期次多、跨度大的特点,其以中生代巨量岩浆活动最为强烈,发育有大同(110～134 Ma[3-4])、绿杨(112～129 Ma)及张榜(150～210 Ma[4])中酸性岩体,岩性为片麻状中细粒黑云二长花岗岩、中细粒黑云二长花岗岩、中细粒斑状黑云二长花岗岩。新元古代基性—超基性岩浆活动次之,主要分布于龙井冲、天保寨、乌石寨、大竹垄与野鸡畈等地,其中龙井冲地区超基性—基性侵入岩规模较大呈岩体状,其他地区则主要呈变基性岩墙群状侵入大别群及红安群内,主要岩性为纯橄岩、含辉纯橄岩、变辉橄岩、蛇纹石化橄榄岩、橄长岩、(含辉石)斜长角闪岩等。鲁家寨岩体作为区内第四大岩体其形成年代尚存争议,李石等(1991)测得岩体单颗粒锆石U-Pb年龄129 Ma[3],为燕山晚期岩浆活动产物;张超等(2008)、孙洋等(2011)测得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为757 Ma与816 Ma[5],为新生代岩浆活动产物;1∶5万狮子口幅382～447 Ma*中华人民共和国地质图说明书1∶50 000狮子口幅,1995。,则为古生代岩浆活动产物。

图2　湖北省蕲春县梨木岭铜钼矿床区域地质图Fig.2　Regional geological map of the Limuling copper-molybdenum deposit in Qichun county,Hubei Province1.第四系全新世冲积物;2.上震旦统灯影组;3.下震旦统陡山沱组;4.晚元古界红安群;5.中晚元古界大别群;6.早白垩世中细粒斑状黑云二长花岗岩;7.早白垩世中细粒黑云二长花岗岩;8.新元古代变基性岩与岩墙;9.新元古代超基性岩;10.地质界线;11.正断层;12.逆断层;13.走滑型断层;14.性质不明断层;15.推测断层;16.断层破碎带;17.韧性剪切带;18.梨木岭矿区范围。

研究区经历多期变质变形作用,变质作用以区域变质作用为主,出露一套角闪岩相—绿片岩相的变质岩石组合,动力变质与热变质作用次之,岩石类型有片岩类,片麻岩类,粒岩类,角闪质岩类等。

区内断裂构造极其发育,按其走向可分为北西—北西西向、北北东向、北东—北东东向、近东西向四组,以北东与北西向两组断层最为发育,北东向见绿杨—瓦寺前、魏家嘴—汪坝与张家榜等大断裂出露,北西向则见汪家油铺—斌冲、鹰嘴岩—马踏石与彭畈等断裂出露,较大规模褶皱仅见孙冲倒转向斜。

区域上出露矿点有与基性—超基性岩有关的普同庵磁铁矿点、石鼓冲钒钛磁铁矿矿点、报信岩铜矿化点,与变沉积作用有关的孙冲锰矿,及与中酸性岩浆热液活动有关的董家山钼矿点。

2　矿床地质概况

矿区位于大同岩体的西部边缘,其内出露地层有中晚元古界大别群与新元古界红安岩群。大别群出露广泛,以浅色二云斜长片麻岩、变粒岩为主,夹斜长角闪岩,局部呈互层状出现,偶夹大理岩;红安群出露极少,以斜长角闪岩、绿泥钠长片岩、黑云斜长片岩为主。岩浆岩主要为早白垩纪边缘相中细粒黑云二长花岗岩,晚期花岗斑岩脉与伟晶岩脉普遍发育。区内断裂构造发育,见北北东向和北西向两组,北西向以金家沟断裂(F5)为代表,而北北东向构造则是区内主要控矿赋矿构造,发育有小冲断裂(F1)、梨木岭—普同庵断裂(F2)、大姑坪断裂(F3)等北北东向断裂(图3)。

图3　湖北省蕲春县梨木岭铜钼矿地质图Fig.3　Geological map of the Limuling Cu-Mo deposit in Qichun county,Hubei Province1.第四系;2.新元古界红安群;3.中晚元古界大别群;4.早白垩纪中细粒黑云二长花岗岩;5.地质界线;6.实测逆断层及产状;7推测断层及编号;8.片麻理产状;9.铜钼矿体及其编号;10.铜钼矿化体及其编号;11.磁铁矿体及其编号。

目前矿区内已发现八个矿(化)体,其中Ⅰ、Ⅱ号矿体为主要矿体,其他矿体由于规模小、工程控制低在此不作介绍。Ⅰ号矿体产于梨木岭断裂带中,走向北东30°～40°,倾向南东,倾角50°～70°,地表出露长度约1 400 m,一般厚度1.2～3 m,梨木岭段Cu矿体厚3.2 m,平均品位0.64%,Mo矿体厚3.85 m,平均品位0.87%,局部伴生Ag 12.69 g/t*湖北省蕲春县梨木岭铜钼矿普查设计书，2014。(图4),矿石以石英脉型为主,破碎蚀变岩型次之,局部见角砾岩型。Ⅱ号矿体产于梨木岭断裂带北西侧次级断裂中,地表长度约1 100 m,地表厚度0.1～2.2 m不稳定,梨木岭段矿体厚0.39 m,Cu平均品位1.09%,Mo平均品位1.11%,伴生W0.03%,Ag 16.79 g/t,矿石以石英脉型为主,破碎蚀变岩型次之,局部见角砾岩型。

根据矿化类型不同区内矿化脉体可分为三类:辉钼矿化、辉钼黄铜矿化及磁铁矿化脉。矿石类型主要有含铜钼石英脉型、含铜钼角砾岩型、含铜破碎蚀变岩型三类(图5-a、图5-b、图5-c)。矿石矿物有辉钼矿、黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、蓝铜矿、孔雀石等,见闪锌矿、辉锑矿、赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿等金属矿物发育,脉石矿物有石英、斜长石、绢云母、黑云母、方解石等。矿石构造以细脉浸染状、网脉状、星点状构造为主,次为角砾状、碎裂状、斑点状、团块状构造。矿石结构见自形—半自形粒状结构、半自形—他形微粒结构、交代结构、穿插结构等(图5-d、图5-e、图5-f)。矿(化)体两侧围岩蚀变较为发育,以硅化、钾化为主,黄铁矿化、绢云母化次之,且显示一定分带性,内带见黄铁绢英岩化,外带以硅化—钾化为主。

图4　湖北省蕲春县梨木岭铜钼矿TC0素描图Fig.4　TC0 sketch of the Limuling Cu-Mo deposit in Qichun county,Hubei Province1.残坡积物;2.片麻状黑云二长花岗岩；3.构造角砾岩；4.石英脉；5.黄铁矿化；6.孔雀石化;7.褐铁矿化；8.钾化;9.硅体；10.辉钼矿化。

图5　湖北省蕲春县梨木岭铜钼矿床矿石野外照片与显微镜下照片Fig.5　Petrography of ore rocks from the Limuling Cu-Mo deposit in Qichun county,Hubei Provincea.细脉、网脉状辉钼矿—石英脉;b.辉钼矿充填胶结角砾状硅化围岩;c.辉钼矿—石英脉充填于星点状含铜钼破碎蚀变岩中;d.片状辉钼矿被黄铜矿交代穿插;e.黄铜矿交代闪锌矿;f.黄铜矿切穿放射状辉锑矿。

3　断裂构造特征

3.1　断裂构造基本特征

矿区内断裂构造空间分布依据走向不同可分为北西向与北北东向两组,与区域主要断裂展布方向近乎一致,北西向为金家沟断裂F5,北北东向则跨梨木岭与金家沟近平行产出,见小冲断裂F1、梨木岭—普同庵断裂F2、大姑坪断裂F3等。北北东向中F2是区内的主干断裂,赋存区内I号矿脉,其次为F4断裂,赋存区内II号矿脉。

金家沟断裂(F5),长约2 km,宽100～200 m,产状40°∠50°,带内发育构造片麻岩、构造片岩,尚见斜长角闪岩、石英岩等构造透镜体及长英质体,见SC组构、“σ”旋转碎斑及线理*中华人民共和国地质图说明书1∶50 000瓦寺前幅,1999。、拖曳褶皱(图6-a)发育,地貌上为一深沟,为一右行逆冲断层。

梨木岭—普同庵断裂(F2),长约6 km、宽约30～50 m,产出稳定连续,规模最大,走向20°～40°,倾向南东东,倾角较陡50°～85°。断裂面呈舒缓波状起伏,显示一定压扭性特征。断裂内局部位置见有断层角砾岩(图6-b),根据断裂面上的残痕及底盘出露的SC组构与“σ”旋转碎斑(图6-c),推断F2为一右行逆冲断裂,其早期以韧性剪切变形为主,后期叠加脆性变形。断裂内见I号脉充填,石英矿脉宽20～80 cm不等,钼矿化强烈。脉体两侧见有密集节理带发育,其内见辉钼矿充填,宽度约10 cm。两侧见有较强黄铁矿化、钾化及硅化蚀变,宽度约5 m。

图6　梨木岭铜钼矿断裂构造野外照片Fig.6　Field photos of the fault structures from the Limuling Cu-Mo deposit in Qichun county,Hubei Provincea.金家沟断裂发育拖曳褶皱;b.构造角砾岩滚石;c.F2韧性剪切带SC组构与“σ”旋转碎斑;d.F2断裂面辉钼矿残痕与阶步。

小冲断裂(F1),长约3 km、宽约20～30 m,产状 130°∠55°,断裂带内发育断层角砾岩、硅化碎裂岩等,见有硅化、绿泥石化、高岭土化,为一逆断层。

大姑坪断裂(F3),长约3 km、宽约10～20 m,产状 310°∠48°,见断层角砾岩发育,角砾呈棱角状,大小数厘米—十几厘米,性质为一逆断层。

断裂F4,与主干断裂F2近平行产出,位于F2北西侧平面距离约50 m处,走向25°～45°,倾向南东东,倾角较陡65°～80°。主断面明显,内有II号矿脉充填。野外未见韧性变形,见脆性变形的构造角砾岩发育。石英矿脉宽20～50 cm不等,钼矿化强烈。两侧见有较强黄铁矿化、钾化及硅化蚀变。

区内北北东向断裂构造据其倾向不同,整体可分为两组,一组倾向为120°左右,一组为300°左右,其可能为北东东向断裂扭动生成,或为共轭的剪切断裂作用而成。根据野外地质观察,区内断层整体表现出较为明显的走滑断层特征,且野外露头中断裂内充填的矿化脉体产状多稳定,推断其成因应为后者。

3.2　断裂构造变形及其分带特征

野外观察矿区内主断裂F2早期见一定韧性剪切变形,晚期叠加脆性变形,且脆性变形明显强于韧性变形。韧性剪切作用仅见较大的SC组构与“σ”旋转碎斑,未见明显的强应变带,糜棱岩系列不发育。脆性变形作用则见明显脆性断裂面与构造角砾岩,推测其碎裂岩系列较为发育。

野外沿脉体上下盘两侧局部位置见有密集节理带发育,产状与主断裂面产状一致,宽度不大,10～30 cm不等。

总体上区内断裂构造具有一定的分带性,自主断裂面向两侧依次发育主断裂面(脉体充填)、密集节理带、构造岩带,此分带性于TC0处最具典型。同时构造岩类的分布亦见一定的分带(推测),糜棱岩系列沿主断裂面向两侧不具对称性,底盘发育程度相对较高,向外依次为初糜棱岩及糜棱化原岩。碎裂岩系列沿主断裂面向两侧对称性较为完整,主断面内常见矿化角砾岩发育,两侧分别为碎裂岩与碎裂化原岩。

3.3　断裂构造演化及其动力学特征

矿区位于北东向绿杨—瓦寺前、魏家嘴—汪坝断裂与北西向鹰嘴岩—马踏石、彭畈断裂四条断裂所围成的格子内,矿区内断裂构造可能为上述较大断裂的次一级断裂,且其经历多期次变形与活动,导致其具复合断裂特征,但总体上经历了两期主要的变形活动,即早期韧性剪切变形与晚期叠加的脆性变形,可能分别与两期大的板块构造运动相关,即扬子华北两大地块的碰撞造山运动与太平洋板块向欧亚板块的俯冲运动。一般认为中生代为华北地块与扬子地块碰撞造山运动主期,此时在南北向挤压下于J3-K1形成大量燕山期中酸性花岗岩,并生成一系列北西与北东—北北东向韧性剪切作用。造山晚期随着抬升地壳遭受剥蚀,深部韧性剪切带于浅部叠加脆性变形,并受到太平洋板块俯冲至欧亚大陆之下的影响,出现与郯庐大断裂相似的左行平移活动。

早期韧性剪切变形主要发育于主断裂面下盘,TC0附近的S-C组构及周围的“σ”旋转碎斑表明早期韧性剪切变形时期剪应力方向为NNE-SSW,且剪切带具右行走滑性,继承区域内北东-北北东向断裂右行走滑的运动学特征,其成因与中生代花岗岩浆形成及就位有关。

晚期脆性变形继承并叠加于早期韧性剪切变形之上,显示了该区较为显著的壳内抬升剥蚀作用。脆性断裂面波状起伏特征及其内的辉钼矿残痕阶步(图4-d)显示主断面的左行压剪逆冲特征。根据辉钼矿充填的共轭节理确定的主应力σ1产状298°∠68°,表明主应力变至NW向,其成因可能为郯庐大断裂白垩纪左行平移的结果。

4　断裂构造控矿特征

野外所见矿化主要产出于充填在脆性断裂中的石英脉内及其两侧,表明成矿的时空分布与区内断裂构造密切相关,结合上述断裂构造特征,从断裂构造矿脉空间分布、矿化局部富集及矿化类型分布控制的三个方面分析其控矿特征。

4.1　断裂构造对矿脉空间分布的控制

区内矿化脉体的空间分布严格受北北东断裂构造控制,且根据断裂构造倾向不同,矿化脉体产状整体亦可分为两组。TC0显示区内矿体沿主断面及其两侧发育,但主断面上盘矿化明显强于下盘。区内断裂构造的产出由于受到区内应力的波状传播影响,其空间产出上应具有一定的似等距性特点,进而控制区内矿脉的空间分布的等距性特征。目前区内已发现矿化脉体Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ的具有似等距性特点,平距约80～100 m,而Ⅰ、Ⅲ、Ⅷ、Ⅳ的平距为240～320 m,为前述平距的3倍。因此区内断裂构造控制了区内矿化体的等距性分布。

4.2　断裂构造对矿化局部富集的控制

区内断裂构造带内岩石破碎程度高,渗透性好,为矿液上升流动及沉淀提供了良好的通道与场所,但区内矿化脉体仅产出于断裂构造带的局部位置,而非全构造带矿化,表明断裂构造特定位置控制矿化富集。脉体内构造角砾岩发育的部位钼矿化强烈,见角砾状矿石产出,表明破碎程度越大矿化越富集。由于受到断裂逆冲性质的影响,在断裂构造有陡变缓处应为矿脉体膨大变宽处。

4.3　断裂构造对矿化类型分布的控制

区内钼矿化类型具石英脉型与构造蚀变岩型共存特点,石英脉型主要沿主断裂面充填而成,构造蚀变岩型则沿构造岩带交代或充填而成。主断面石英脉中产出矿石类型主要为网脉状与少量角砾状矿石,节理密集带由于孔隙度大、连穿性好多形成块状与稠密浸染状矿石,而构造岩带多由碎裂岩及碎裂化原岩组成,其孔隙度低、连续性差多形成细脉—细脉浸染状与星点状矿石。

5　结论

(1) 梨木岭铜钼矿区内北北东向构造为主要控矿赋矿构造,其经历了早期韧性剪切变形与晚期叠加的脆性变形两期主要变形活动。早期韧性剪切变形继承区域内北东—北北东向断裂右行走滑的运动学特征,其与中生代花岗岩浆侵入活动密切相关,晚期脆性变形则具左行逆冲特征,推断为郯庐大断裂白垩纪左行平移的结果。

(2) 矿区内北北东向断裂构造控制区内矿化脉体的等距性分布,并对矿化局部富集与矿化类型分布具控制作用。断裂构造带内岩石破碎强烈处为矿化局部富集处,脉内构造角砾岩发育部位钼矿化强烈,主断面石英脉中产出网脉状矿石与少量角砾状矿石,节理密集带多形成块状、稠密浸染状矿石,构造岩带则为细脉—细脉浸染状及星点状矿石。

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