瑤嶺-石炭紀(jì)鎢成礦區(qū)構(gòu)造背景與成礦關(guān)系研究

瑤嶺-石炭紀(jì)鎢成礦區(qū)構(gòu)造背景與成礦關(guān)系研究

1區(qū)域地質(zhì)特征瑤嶺-石心社區(qū)行政單位為廣東省韶關(guān)市永興區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)從西向東依次有瑤嶺、石人嶂和梅子窩三個(gè)鎢礦床。這三個(gè)鎢礦床處于相同或相似的構(gòu)造單元,彼此間距不超過(guò)12km,見圖1。該區(qū)在構(gòu)造上隸屬于閩粵加里東隆起區(qū)之粵中海西坳陷的北東端,屬印支褶皺構(gòu)造分區(qū)中的粵北瑤嶺復(fù)背斜之東部。在次級(jí)構(gòu)造單元上,瑤嶺鎢礦屬瑤嶺復(fù)背斜核部,而石人嶂和梅子窩鎢礦所處的次級(jí)構(gòu)造為石人嶂復(fù)式背斜的兩翼。其北部為始興向斜構(gòu)造,軸向近東西。而石人嶂復(fù)式背斜軸向近南北。加里東期構(gòu)造作用形成的花崗巖在區(qū)域上主要出露于粵北東部的連縣、苗爾山和研究區(qū)東南部(禾洞巖體)等,區(qū)內(nèi)為梅子窩礦區(qū)東南部的都坑英安玢巖。印支期和燕山期構(gòu)造作用形成的巖體,在粵北地區(qū)廣泛出露。印支期形成的二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖等在礦區(qū)東北部文政坑、師姑山等地出露。燕山期的花崗巖、黑云母花崗巖為本區(qū)主要巖體。華南地區(qū)與鎢礦關(guān)系密切的花崗巖有一顯著的特點(diǎn),就是近東西向分布。舒良樹等將南嶺地區(qū)花崗巖劃分為騎田嶺-九峰山帶(北帶)、大東山-貴東巖帶(中帶)和佛岡-新豐江帶(南帶)等3條近東西向的花崗巖帶?，帋X鎢礦、石人嶂鎢礦和梅子窩鎢礦三個(gè)礦床出露位于九峰巖體之南、貴東巖體之北,西有丹霞盆地,東為南雄盆地。在此狹窄的地區(qū)內(nèi)有瑤嶺的白基寨巖體、石人嶂洞口山巖體和梅子窩嶂下巖體等多個(gè)不同規(guī)模的小花崗巖體出露,整體呈近東西向展布(圖1)。區(qū)域上在華南前震旦紀(jì)-早古生代強(qiáng)烈褶皺-變質(zhì)的基礎(chǔ)上,有萍鄉(xiāng)-桂林?jǐn)嗔褞?、龍巖-大埔-海豐斷裂帶、贛江斷裂帶與四會(huì)-吳川斷裂帶、茶陵-廣昌隱伏斷裂和梧州-四會(huì)隱伏斷裂這五大斷裂。前四條近北東向,梧州-四會(huì)隱伏斷裂為近東西向,瑤嶺-石人嶂正是此斷裂的向東延伸部位。區(qū)域性斷裂的走向與區(qū)域性花崗巖的展布方向一致,說(shuō)明斷裂作用與花崗巖的產(chǎn)生有一定的耦合關(guān)系。沿上述深大斷裂,有大量的鎢礦床(點(diǎn))出露,礦點(diǎn)整體呈北西西向分布。代表性的礦床(點(diǎn))為湖南柿竹園鎢礦,江西西華山、大吉山、盤古山、巋美山、漂塘鎢礦,廣東蓮花山鎢礦、鋸板坑、河口山、師姑山、瑤嶺鎢礦、石人嶂鎢礦等。這些礦點(diǎn)受巖漿和構(gòu)造控制,常常具有相同的深部構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景,也常常具有相同的礦化和構(gòu)造特征。2長(zhǎng)6月以后的成礦活動(dòng)關(guān)于南嶺造山帶構(gòu)造演化存在多種分歧,有“溝-弧-盆”模式、對(duì)接模式、“特提斯多島洋”模式和華夏島弧系模式等,現(xiàn)在多數(shù)學(xué)者把南嶺造山帶稱為加里東造山帶。研究表明南嶺地區(qū)主要有三期構(gòu)造作用,分別為總體拉張背景的加里東期構(gòu)造作用,以區(qū)域上廣泛出露的花崗閃長(zhǎng)巖為特征的印支期構(gòu)造作用和與鎢礦化有關(guān)的復(fù)合“S”型花崗巖體為代表的燕山期構(gòu)造作用。加里東擠壓-走滑-巖漿事件使南嶺變?yōu)槿A南陸區(qū)。強(qiáng)烈的擠壓作用形成區(qū)域上大量近東西向的斷裂,這些斷裂雖然被后期的構(gòu)造作用改造,但在區(qū)域上仍然可以從斷裂帶主要沿東西向展布得到證實(shí)。華南地區(qū)不僅形成一系列近東西向的褶皺群和斷裂系,也產(chǎn)生了加里東期近NE向花崗質(zhì)巖體。這些花崗巖以鈣堿性花崗巖為主,反映島弧環(huán)境。印支運(yùn)動(dòng)在華南地區(qū)表現(xiàn)為以碰撞-擠壓-推覆-隆升為主構(gòu)造事件,這一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了區(qū)內(nèi)北西向和近南北向的褶皺構(gòu)造。伴隨這次事件形成了華南地區(qū)晚印支期花崗巖主體,屬于巖漿重熔型過(guò)鋁質(zhì)富鉀質(zhì)花崗巖。這一時(shí)期的花崗巖具有較高的W、Sn、Nb、Ta含量。但由于這一階段巖漿活動(dòng)與地幔作用并不強(qiáng)烈,除鈾礦外由于缺少地幔物質(zhì)的加入很難成礦。燕山期是華南鎢礦的一個(gè)主要成礦時(shí)期。燕山早期南嶺地區(qū)進(jìn)入一個(gè)新的構(gòu)造發(fā)展階段,地殼拉張裂解,有大量的地幔物質(zhì)加入,形成如A型花崗巖和煌斑巖脈。由于地幔物質(zhì)加入提供了大量熱量,同時(shí)地幔也提供了部分成礦物質(zhì)。華仁民等將華南燕山期劃分為早、中、晚三期,又將中期劃分為兩個(gè)階段,第一階段(170~150Ma)以大規(guī)模陸殼重熔型花崗巖侵位為主,但成礦較少,第二階段(150~140Ma)發(fā)生了大規(guī)模的W、Sn及其他稀有金屬成礦作用。陳培榮等提出,南嶺燕山早期花崗巖類的地球動(dòng)力學(xué)背景應(yīng)是繼印支造山運(yùn)動(dòng)以后的一種后造山大陸裂解作用。綜合分析,華南地區(qū)在加里東期就有廣泛的構(gòu)造動(dòng)力作用,形成大量的東西向的斷裂,沿這些斷裂局部地段有巖漿上侵形成巖體,同時(shí),該期次的斷裂現(xiàn)在一般都被后期的斷裂改造或錯(cuò)斷,但此段時(shí)間內(nèi)并未形成大量的W礦床。到印支-燕山期,由于構(gòu)造作用,斷裂再次活躍起來(lái),代表性的有近東西向的定南-韶關(guān)-連縣深大斷裂。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起地幔物質(zhì)上侵釋放熱量、熔融地層等形成花崗巖巖體,產(chǎn)生成礦流體。同時(shí),這些深大斷裂及其次級(jí)斷裂、裂隙提供了W礦的成礦流體通道和成礦空間。成礦元素在以F、Cl、B為主要運(yùn)移礦化劑的作用下,多以絡(luò)合物的形式在成礦流體中運(yùn)移到近地表或地表的構(gòu)造裂隙中。同時(shí)活化了地層中的W,最終形成高濃度的成礦流體在構(gòu)造有利部位聚集成礦。3瑤嶺、人參描述的斷裂體系瑤嶺-石人嶂-梅子窩的成礦地質(zhì)條件基本相似,各礦區(qū)內(nèi)地層均出露有寒武系和奧陶系淺變質(zhì)碎屑巖與泥盆系碎屑巖碳酸鹽巖;區(qū)內(nèi)構(gòu)造作用發(fā)育,褶皺構(gòu)造有復(fù)式背斜和向斜,較大斷裂主要為北西西向與北東向兩組。巖漿巖主要有加里東期梅子窩東南部的都坑英安玢巖,印支期石人嶂的嶂下花崗閃長(zhǎng)巖體,燕山期瑤嶺白基寨的花崗巖等(圖2、3)。瑤嶺、石人嶂、梅子窩礦區(qū)位于瑤嶺復(fù)背斜東段,復(fù)背斜核部寒武系、奧陶系地層經(jīng)歷了強(qiáng)烈的褶皺,與區(qū)域構(gòu)造背景一致,形成近東西向的瑤嶺復(fù)背斜雛形。經(jīng)印支(褶皺北西和近南北向)、燕山運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造作用疊置,形成了一系列緊密直立、倒轉(zhuǎn)的復(fù)雜線狀褶皺。這些褶皺走向以北北東向或近南北向?yàn)橹?如瑤嶺竹園背斜、石人嶂礦區(qū)的黃草山向斜、琯坑-蓮花山背斜、刀背山向斜,梅子窩礦區(qū)的橫路下向斜、楊梅山背斜等。區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造經(jīng)歷了多期活動(dòng)疊加,形成復(fù)雜的斷層或裂隙帶系統(tǒng),按幾何形態(tài)與力學(xué)性質(zhì)可分為近東西向張性-張扭性斷裂帶、北東向壓性-壓扭性斷裂、北北東向壓扭性斷裂和北西向斷裂裂隙帶四組主要斷裂。其中,近東西-北西向斷裂帶的次級(jí)北西-北西西向微細(xì)裂隙帶是鎢礦的主要成礦構(gòu)造,見圖2和圖3。3.1口山-3下斷裂本組斷裂是三個(gè)礦點(diǎn)內(nèi)的主干斷裂,主要有瑤嶺竹園斷裂、石人嶂和梅子窩地區(qū)的梧桐窩-蕉樹窩斷裂和洞口山-嶂下斷裂。走向北西向,傾向北東(0~30°∠50~70°)。斷裂破碎帶內(nèi)發(fā)育有構(gòu)造透鏡體、片理化帶,后期發(fā)育有羽狀節(jié)理,在斷面上具有相互交錯(cuò)的水平與垂直擦痕。斷層最早形成于加里東期,后期充填有印支期的煌斑巖,屬繼承性多期次活動(dòng)斷裂,并被近南北向(西部)或北東向(東部)斷層所切割。3.2窩礦區(qū)的整體布局該組斷裂在全區(qū)均有分布,但以梅子窩地區(qū)更為發(fā)育,斷裂性質(zhì)以斜沖斷層為主,平面上呈左行平移。斷裂走向主要為40~60°,與區(qū)域地層走向及褶皺軸向大體上一致,斷面在梅子窩礦區(qū)傾向北西,在石人嶂礦區(qū)傾向?yàn)槟蠔|方向,傾角60~80°,常有多條密集斷層構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)烈擠壓斷裂帶。在瑤嶺的北東部松山、北峰坳、洞木坑頂?shù)纫源蠼嵌扰c區(qū)域大斷裂相交,傾向以南東為主,傾角一般在30~60°之間。斷裂帶內(nèi)見有壓性構(gòu)造透鏡體以及片理化帶,發(fā)育充填不規(guī)則的石英脈,明顯切割北西向斷裂和礦體,形成于成礦之后,屬破礦構(gòu)造,在梅子窩地區(qū)斷裂最大水平斷距可達(dá)100余m。斷裂在瑤嶺以剪切作用占主導(dǎo)地位,水平斷距80~100m,垂直斷距100~120m,明顯破壞礦脈的連續(xù)性,扭曲變形強(qiáng)烈。3.3斷裂發(fā)育部位及層序該組斷裂的走向以北北東向?yàn)橹?部分為北北西向,或與南北向組成復(fù)合斷裂,分布于礦化較強(qiáng)地段,呈密集束狀,斜沖斷層為主,平面上北北西向或與其復(fù)合者呈右行平移。走向350~25°,局部走向偏轉(zhuǎn),在梅子窩向西偏轉(zhuǎn),傾向北西,石人嶂向東偏轉(zhuǎn),傾向南東,傾角60~80°。瑤嶺北北東向斷裂向北偏移,斷裂受北東向斷裂的剪切作用影響,傾角50~75°。斷層切割了礦區(qū)地層,主斷層旁側(cè)羽狀裂隙十分發(fā)育。本組斷裂成礦后又有活動(dòng),成為破礦構(gòu)造。斷層水平位移量:梅子窩地區(qū)北北東向斷距為幾米至30余m,石人嶂地區(qū)北北西向斷距為24~115m,瑤嶺北北東向斷距為5~12m。呈樹枝狀分布,在石人嶂,F1與F31和F32組成帚狀斷裂,它們?cè)诒辈渴諗?在南部撒開甚至分叉成分支斷裂。3.4礦物學(xué)一般特征在瑤嶺北西向斷裂與北西西向斷裂為礦區(qū)主要斷裂,與區(qū)域大斷裂呈銳角相交。石英脈型黑鎢礦主要賦存于這兩組斷裂中。北向裂隙傾向220~240°,傾角65~85°,脈長(zhǎng)可達(dá)1500m。在石人嶂和梅子窩北西向-近東西向斷裂為次級(jí)旁側(cè)羽狀裂隙帶,其性質(zhì)、產(chǎn)狀均受控于主干斷裂,傾角70~85°。裂隙在平面上成組成帶平行、右行重疊側(cè)幕組合排列,垂向橫剖面自上向下,裂隙數(shù)量由多變少,裂隙寬度由小變大,裂隙帶逐漸歸并呈上寬下窄的扇形組合,具有五層樓結(jié)構(gòu)格局。已控制的主裂隙帶走向延展規(guī)模達(dá)上千米,垂向上控制最大延深有700余m,推測(cè)延深可能超過(guò)千米?？碧脚c采礦生產(chǎn)證實(shí),該方向微裂隙帶既有延長(zhǎng)大于延深者,也有延深等于、大于延長(zhǎng)者,形成的礦體同樣也有延深大于延長(zhǎng)者,為礦山主要成礦和賦礦構(gòu)造帶。筆者在三個(gè)礦山多個(gè)地質(zhì)點(diǎn)和構(gòu)造點(diǎn)的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),主要成礦石英脈的產(chǎn)狀為200~240°∠50~70°,石英脈主要沿巖石節(jié)理和斷層面產(chǎn)出。前期的石英脈又被后期的斷裂和巖石節(jié)理錯(cuò)斷,這些錯(cuò)斷的裂隙中又常常充填新的石英脈(圖4、5)。根據(jù)斷裂穿插關(guān)系可知這些斷裂活動(dòng)主要有6期:第一期斷裂的主要產(chǎn)狀為190°∠60°,30°∠40°;第二期斷裂的主要產(chǎn)狀為340°∠70°;第三期斷裂的主要產(chǎn)狀為230°∠70°,20°∠80°;第四期斷裂的主要產(chǎn)狀為30°∠70°;第五期斷裂的主要產(chǎn)狀為140°∠40°;第六期斷裂的主要產(chǎn)狀為90°∠70°。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)這6期構(gòu)造斷裂與礦脈同時(shí)形成,當(dāng)斷裂形成時(shí),成礦熱液充填斷裂的裂隙中,當(dāng)下一期斷裂再形成時(shí),破壞前面的礦脈,同時(shí)也形成新的礦脈沿這些裂隙分布。這樣斷裂活動(dòng)是多期次,每一期次斷裂形成都對(duì)先前的礦脈起了不同程度的破壞和改造作用。如果成礦流體來(lái)自下部巖漿作用,那么說(shuō)明巖漿作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),活動(dòng)的期次多,這與區(qū)域成礦花崗巖多為復(fù)式巖體一致。4斷裂發(fā)育特征胡世杰總結(jié)了石人嶂鎢礦應(yīng)力特征,提出在加里東期經(jīng)受了東西向的作用力,成為后期各期裂隙形成和發(fā)展的基礎(chǔ)。印支晚期-燕山早期由貴東巖體和九峰巖體隆升產(chǎn)生南北向的擠壓力,在其作用下,產(chǎn)生瑤嶺-石人嶂-梅子窩大背斜,并加深了NW向深斷裂。燕山晚期該地區(qū)經(jīng)歷了花崗巖上侵底劈張力作用,改造和破壞部分礦脈和裂隙。到喜山運(yùn)動(dòng)期,由于NNE-SSW方向的作用力,在深部發(fā)生局部彎曲,產(chǎn)生了大量破壞先前礦脈的斷裂構(gòu)造。加里東期斷裂為后期斷裂的先導(dǎo),三個(gè)礦區(qū)的斷裂以這期斷裂為基礎(chǔ),此斷裂為區(qū)域上的,在礦區(qū)反映不明顯。NWW-SEE為一組逆沖斷裂,以竹園斷裂為代表,為印支期伴隨“瑤嶺復(fù)背斜”的形成而產(chǎn)生,這與南北向擠壓作用有關(guān)。這一斷裂多次活動(dòng),產(chǎn)生了大量裂隙,主要有剪切力和張力作用。到燕山晚期區(qū)內(nèi)發(fā)生了輕微扭性作用,表現(xiàn)為斷裂延伸方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)和巖石地層的局部變形,這與南北向擠壓作用后,應(yīng)力釋放作用有關(guān)。區(qū)域上鎢礦多分布在加里東期褶皺的鞍部(瑤嶺)、傾伏端(石人嶂)和倒轉(zhuǎn)翼(梅子窩)等處。北西向與近南北向、北東向斷裂疊加發(fā)育,與其相鄰或所夾持的北西向張性次級(jí)微裂隙帶亦發(fā)育。這些都是一種應(yīng)力集中區(qū)和構(gòu)造巖漿活動(dòng)-鎢富集成礦中心,易于形成規(guī)模較大的鎢礦床。垂向上,兩礦區(qū)被夾持在南、北兩側(cè)二個(gè)產(chǎn)狀相向的北西向-近東西向張性大斷裂帶間,能夠形成深度很大的陡傾斜微裂隙帶。從瑤嶺至石人嶂,再到梅子窩,構(gòu)造斷裂在瑤嶺表現(xiàn)強(qiáng)烈,有大量的微裂隙發(fā)育,但地層覆蓋較厚,巖漿侵位離地表遠(yuǎn)。向東南到石人嶂和梅子窩礦區(qū)斷裂規(guī)模變大,小斷裂減少,斷裂向下延伸深。從現(xiàn)階段來(lái)看,瑤嶺鎢礦區(qū)多數(shù)的石英脈型黑鎢礦脈延伸到花崗巖很快變小尖滅,而在石人嶂和梅子窩含礦石英脈延伸到巖體外帶的花崗閃長(zhǎng)巖中?？梢姂?yīng)力作用在向南東有增大趨勢(shì),其深部動(dòng)力作用強(qiáng)烈。5成礦環(huán)境及成礦時(shí)代W在地殼中豐度為1.1×10-6,上地幔0.3×10-6,下地幔0.1×10-6,地核為4.9×10-6,最主要富集在地核和地殼中。故而看來(lái)鎢在地殼、地幔分異中有強(qiáng)的親石元素特征。在中國(guó)華南花崗巖中W的豐度為3.44×10-6,比正常地殼的豐度高出3倍。中國(guó)華南燕山期花崗巖W的豐度為5.2×10-6,世界花崗巖中W的豐度為1.5×10-6。由此可見,整個(gè)華南花崗巖中都有高W的背景,而以燕山期花崗巖為峰值。同時(shí),華南沉積巖鎢含量值為:泥質(zhì)巖類12.18×10-6,砂質(zhì)巖類10.49×10-6,碳酸鹽巖0.63×10-6,火山沉積巖12.28×10-6,可見整個(gè)華南地區(qū)普遍存在一個(gè)高W的異常背景。反映出地殼元素分布的不均衡性和華南具有良好的W礦成礦條件,只要具備適當(dāng)?shù)臉?gòu)造動(dòng)力學(xué)條件和熱量就可能形成鎢礦礦床。瑤嶺鎢礦、石人嶂鎢礦和梅子窩鎢礦等三個(gè)礦區(qū)具有相同的構(gòu)造背景,受相同的成礦力學(xué)性質(zhì)控制。其成礦機(jī)理和成礦條件相似。在加里東期,因受南北向的擠壓,形成一系列區(qū)域上近東西向的復(fù)式背、向斜和斷裂構(gòu)造裂隙。但在區(qū)內(nèi)無(wú)明顯巖漿活動(dòng),故未見此時(shí)期形成的鎢礦化。到晚印支-早燕山期時(shí),受東西向擠壓作用,形成礦區(qū)大量北西和近南北向的背向斜構(gòu)造。由于構(gòu)造活動(dòng)再次活躍起來(lái),這對(duì)原來(lái)加里東期的構(gòu)造裂隙也有一定的影響,尤其可能加深了近東西向的斷裂。燕山期由于構(gòu)造活動(dòng)使得高含W地殼熔融,形成花崗巖上侵,對(duì)成礦可能起到了預(yù)富集作用。但從整個(gè)華南來(lái)看,在晚印支-燕山早期的花崗巖并未形成大規(guī)模的成礦,這可能與燕山早期巖漿活動(dòng)時(shí)間比較集中,快速的巖漿上侵后使得成礦流體沒(méi)有充足的時(shí)間從巖漿中分離出來(lái)有關(guān)。到燕山中期,構(gòu)造活動(dòng)頻繁,持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng),同時(shí)也活化了前期的花崗巖。有證據(jù)表明華南地區(qū)花崗巖有多期次侵位的特點(diǎn),成礦流體有充足的時(shí)間從巖體中釋放出來(lái),沿裂隙向上運(yùn)移,甚至在構(gòu)造裂隙中形成循環(huán),這樣熱的流體萃取部分地層中成礦元素,最終沿構(gòu)造裂隙形成石英脈型黑鎢礦。由于成礦熱液冷