网上科普有关“沂沭断裂带总体特征”话题很是火热,小编也是针对沂沭断裂带总体特征寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
(一)延伸、展布及构造组成
沂沭断裂带从辖域贯通而过,北北东向延伸,向南、向北均延出图幅,断裂总体走向10°~25°,平均17°,南窄北宽,为一深达地幔的断裂构造带。它由4条主干断裂及其夹持的“二堑一垒”组成,自西向东四条主干断裂依次为鄌郚-葛沟断裂、沂水-汤头断裂、安丘-莒县断裂、昌邑-大店断裂。辖域仅出露鄌郚-葛沟断裂和沂水-汤头断裂。鄌郚-葛沟断裂和沂水-汤头断裂之间为马站断陷,中间沂水-汤头断裂、安丘-莒县断裂之间为汞丹山断隆,安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂之间是安丘断陷。沂沭断裂带出露的地质体与泰蒙断隆一致,隆起区主要发育基底变质岩系、新元古代、古生代沉积盖层及少量中生代沉积;在断陷中大量发育中生代火山岩和沉积碎屑堆积。断裂带在走向上,南部总体上隆起,北部可能受华北裂陷带影响,发生凹陷。
断裂带内构造异常复杂,断裂带演化历史复杂,各阶段力学性质不同,不同区段构造反应也不同,总体上由这些不同性质、不同级别的断裂构造、牵引构造及断块构造共同构成了复杂的构造带。
(二)主干断裂特征
辖域内仅出露鄌郚-葛沟断裂和沂水-汤头断裂,安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂自辖域东侧穿过。
1.鄌郚-葛沟断裂(F9)
该断裂为沂沭断裂带最西边的一条断裂,也是泰蒙断隆与沂沭断裂带的分界断裂。断裂总体走向18°左右,中段10°,北段23°左右。在乔官镇以南,地表露头清楚,在乔官以北基本上沿大玗河延伸,为第四系所覆盖,所以清晰程度较差。辖域内断裂西盘以临朐群玄武岩盖层为主,东盘主要为古元古代二长花岗岩和白垩纪火山岩,断裂总体东倾。断裂在不同的地段切割的地质体,构造岩的发育及活动期次,活动性质存在较大差异。
(1)在图幅南部的北展一带
断裂由系列平行断面构成断裂带,断裂总体走向10°~15°,主断面倾向北西,次级平行断面倾向南东,倾角52°~80°。多显示张性。整个断裂破碎带可划分为密集节理带、破碎带。密集节理岩由较松散的破碎岩石组成;破碎带由碎裂岩、构造角砾岩、碎粉岩、断层泥、片理化带组成,局部有硅化蚀变。带内的构造角砾多呈棱角状、次棱角状,反映断裂活动以张性或张扭性为特征。局部断面发育近水平擦痕,显示左行或右行剪切特征(图1-7-2)。
图1-7-2 鄌郚-葛沟断裂(F9)、沂水-汤头断裂(F10)北展段构造剖面图
(2)在图幅中南部的乔官一带
断裂由系列平行断面构成断裂带,断裂总体走向10°左右,主断面倾向南东,次级平行断面倾向北西或南东,倾角65°~70°。早期多显示张性,晚期多显示压性特征。整个断裂破碎带可划分为密集节理带、破碎带。密集节理岩由较松散的破碎岩石组成;破碎带由碎裂岩、构造角砾岩、碎粉岩、断层泥、片理化带组成,以断层泥和片理化带最为发育,局部有硅化蚀变。带内的构造角砾多呈棱角状、次棱角状,反映断裂早期活动以张性或张扭性为特征。局部被断层泥所包裹的构造透镜体,显示右行剪切压扭特征(图1-7-3)。
图1-7-3 鄌郚-葛沟断裂(F9)、沂水-汤头断裂(F10)乔官段构造剖面图
2.沂水-汤头断裂(F10)
该断裂是马站-苏村半潜断陷与汞丹山单斜断拱的分界断裂,南段出露良好,北端多为第四系覆盖。图幅内断裂东盘以基底岩系为主,西盘以白垩纪的青山群、大盛群为主,断裂总体西倾,倾角60°~80°,显示正断层外貌。断裂带一般宽度较大,构造复杂,多发育主断面。但它在不同的区段上,构造特征存在差异。
(1)在图幅南部的北展一带
断裂由系列平行断面构成断裂带,断裂总体走向10°~20°,断面倾向北西,倾角66°~74°。主断面东盘出露为古元古代蒋峪岩体,西盘出露为田家楼组,早期活动显示张性,晚期显示压性活动特征,次级平行断面多显示张性。整个断裂破碎带可划分为密集节理带、破碎带。密集节理岩由较松散的破碎岩石组成;破碎带由断层泥、片理化带以及碎裂岩、构造角砾岩等组成。带内的构造角砾多呈次棱角状,反映断裂活动以张性或张扭性为特征。局部断面有近水平擦痕,显示左行剪切特征。见图1-7-2。
(2)在图幅中南部的乔官一带
断裂由系列平行断面构成断裂带,断裂总体走向30°~40°,断面倾向北西,倾角50°~55°。断面显示张性活动特征,主断面东盘为古元古代条花峪岩体,西盘为八亩地组安山质火山岩及田家楼组。整个断裂破碎带可划分为密集节理带、破碎带。密集节理岩由较松散的破碎岩石组成;破碎带由碎裂岩、构造角砾岩等组成。带内的构造角砾多呈次棱角状,反映断裂张性活动特征。见图1-7-3。
3.安丘-莒县断裂
安丘-莒县断裂是一条规模巨大、切割深度巨大的边界断裂,它划分了鲁西与鲁东的边界。该带派生、伴生的构造非常发育,有的规模较大。其活动也具有多阶段性:①张性阶段,主要表现为断裂带中的张性构造角砾岩及其所控制的中生代地层沉积边界。②左行压扭性阶段,主要表现为断裂带中普遍发育的压扭性的构造透镜体化带,片理化带以及断裂西侧广泛发育的平移牵引构造,如层间拆离构造、牵引帚状构造等。扭动方向均为左行,扭动期次可分为三期。一期大约发生在莱阳期;二期大约在青山期,左行平移与火山喷发同时,应为主要平移期。三期为大盛期活动较微弱,主要由大店断裂活动,形成进一步的拉分及平移深陷盆地。③右行扭压性阶段,发育在较晚的时期,大致为古近纪早期,以该断裂带的新断层泥、王氏群强烈的右行挤压劈理带及牵引褶皱为特征。
4.昌邑-大店断裂
昌邑-大店断裂是沂沭断裂带的东界断裂(而非鲁西台隆的东界断裂),总体走向20°左右,倾向西,倾角70°~80°左右。是沂沭断裂带中一条重要的断裂,其变形特征主要表现为挤压褶皱、挤压劈理等,其力学性质及构造演化非常复杂,大致分为如下活动阶段:
1)青山期的张裂阶段,在鲁东地区发育较多的北东向重晶石脉、方解石、褐铁矿脉。莱阳群张性破碎,正长斑岩脉沿断裂侵位以及发育较多的张性构造角砾岩。
2)左行平移阶段,以宽度较大的构造柔皱带及片理化带为特征(大盛群沉积以后)。
3)右行挤压阶段,本阶段主要特征有:大量发育的断层泥,发育于王氏群与大盛群中的挤压劈理带,挤压褶皱带。
(三)平移牵引构造
沂沭断带在地质历史时期,曾发生过大规模的平移。受其影响,在断裂带及其两侧广泛发育了规模不等,类型多样,形态各异的牵引构造。
这种牵引构造发育于大型平移断裂的附近,既受统一的区域应力场控制,又受平移运动引起的复杂多变的局部应力场控制。控制这种局部应力场的因素很多:
1)平移断层产生的平移应力场自身的特点,在不同的区段平移的幅度、速度、方向、应力的大小。
2)断裂分割的块体的形状,主要包括总体的宽窄变化,局部的突出,凹入、弯曲等。
3)断裂通过地区的岩石力学性质,主要包括基底与盖层的差异,不同岩石的抗剪、抗拉强度。地质体原始构造线、地层、片麻理产状、古构造产状等。
在沂沭断裂带中上述条件均存在较大差异,因而,平移引起的局部应力场也存在差异,进而形成了平移牵引构造。
1.强迫平行及顺层拆离构造
(1)主要构造形迹
强迫平行及顺层拆离构造主要发育于主干断裂及其支断裂中所夹的古生界断片中。附近地区主要发育于沂水-汤头断裂的后朱营一带、鄌郚-葛沟断裂的高崖以北一带,安丘-莒县断裂附近也发育少量的强迫平行构造。
断片的总体特征表现为:地层产状大体与沂水-汤头断裂平行。略斜切地层走向的断裂构造,在断块内发育多条,另外还有很多顺层的平移断裂,它们在野外不易识别,平移距离的判断也缺乏标志。但其间地层厚度的变薄是明显的。除去沉积时的厚度差异外,顺层的拆离是最主要的原因。断片中地层还有另外一个特点,有时不同时代的地层揉在一起,显得比较紊乱。
(2)应力场分析
强迫平行及顺层拆离的产生,需要具有如下条件:强大的平移应力场;成层性良好的地质体;软弱层与强干层的存在;原始层理与剪切方向的交角不太大(如果夹角太大,则易形成牵引褶皱)。
沂沭断裂带中的古生界断片满足上述条件。首先,燕山期环太平洋地区存在大规模的平移应力场;其次,古生界地层成层性良好,存在页岩、疙瘩状灰岩等软弱层和灰岩、砂岩等强干层;再次,沂沭断裂带在印支期的走滑运动已使原始古生界地层发生偏转,而与沂沭断裂带角不大。因此,沂沭断裂带内存在大量的强迫平行及顺层拆离构造。
2.牵引帚状构造
牵引帚状构造主要发育于安丘-莒县断裂附近,但由于后期改造较严重,不易识别,区内主要的有刘家尧帚状构造系。
(1)主要构造形迹
刘家尧帚状构造系主要发育于安丘市刘家尧及坊子等地,主要受安丘-莒县断裂影响。其规模较大,长20~30km,宽10~15km,它由多条弧形弯曲的断裂构成,在卫片上反映非常清楚。各组成断裂一般20km左右,断裂主要断于古生界、震旦系等与基底的边界上,断裂带中普遍发育青山群火山岩。断裂产状从近东西向逐渐转向北北东向,与主干断裂趋于平行。断裂性质主要为右行平移,主断裂为左行平移。
(2)应力场分析
正常情况下,平移断裂发育“入”字型张裂、压性断裂或帚状构造。但沂沭断裂带的边界条件较为特殊:平移运动发生前,断拱区边缘,东向的面理、断裂等比较发育,这样便限制了“入字型构造”的发生,而更利于北东向断裂的发育;断拱区北宽南窄,而牵引帚状构造正是位于由宽变窄的变化带上,这更易使应力在突出的地带集中,而在凹入的地带,形成应力真空,并使先存的断块发生旋转,以至于形成这种平移形式与主断裂相反的牵引构造。
3.牵引“扇状构造”
区域上发育于1∶5万东莞幅东部及圈里幅的东南部,扇状区内主要为新元古界至古生界盖层及少量的基底岩系。由于家河帚状平移断裂系、瓦屋山一带环状构造系、近放射状张性断裂系及扭分盆地—官庄盆地等构造形迹所组成,帚状平移断裂发生右行平移12km±,块体总体旋转10°±。
应力场初析:这种特殊的牵引构造形式,是由其特殊的应力场及边界控制条件决定的。首先,沂沭断裂带的运动,并不单纯是一种平移运动,它们还有一定的挤压;其次,沂沭断裂带总体形状南宽北窄,而扇状构造正是位于宽度急剧变化的地带;再次,在平移发生前,存在先期的近东西向断裂及被断裂分割的块体,只有先有块体的存在,才会发生转动;最后,存在不平整的断裂边界,这种情况,可以使应力在牵引过程中局部集中,或形成应力真空。
(四)沂沭断裂带中断拱区及断陷区次级构造特征
1.汞丹山断拱区次级断裂构造
从区域上看,汞丹山断拱区除发育牵引构造外,还发育一些其他次级构造,不同方向,不同力学性质的脆性断裂构造非常发育,岩石的碎裂岩化、劈理化以及钾化、绿帘石化、绿泥石化、褐铁矿化、高岭土化等蚀变均非常发育。
1)北东向压性“多”字形构造系:该系断裂走向一般为40°~50°左右,断裂一般发育较宽的构造碎裂岩化带,发育于片麻状二长花岗岩中,断裂带宽约10~20m。构造蚀变非常发育,其蚀变带主要发育绿帘石化、绿泥石化、钾化及褐铁矿化,岩石碎裂岩化,断裂带节理非常发育,有的节理面发育有擦痕,主要指示水平压扭运动。
2)南东东向的张扭“多”字形构造系:该系列断裂走向一般在120°~140°左右,间距一般3~10km,在昌乐县马宋一带较发育。该类型的断裂主要发育一些构造碎裂岩及一些高岭土化、钾化、绿帘石化蚀变,并经常充填有闪长玢岩脉,构造带一般不宽。
3)北北东向的劈理带及小型断裂,该类断裂主要发育于主要断裂附近,向中心依次减少,而北北东向的劈理带均很发育,使岩石均比较破碎。它与剪裂面一致。
4)张性入字形构造:主要发育在鄌郚-葛沟断裂及沂水-汤头断裂附近,规模不大,主要发育构造碎裂岩及褐铁矿化、钾化、高岭土化等蚀变。
2.盆地内小型褶皱构造
在沂沭断裂带的断陷盆地中发育不同级别的褶皱构造。总体上,沂沭断裂带内各盆地的中生代地层均发育一条主干的向斜构造,它叠加于单斜的地层之上,形成偏斜的向斜,又因为这些主干向斜并非是由与它们的走向垂直的挤压力引起,而是由它们的走向斜交的压扭性的应力引起的,所以在这些主干向斜上又都叠加了次一级的“多”字形褶皱构造,它们中向斜构造较明显,而背斜构造不太明显。显示了巨型左行平移直扭应力场,这与区域资料反映的应力形态是一致的。
(五)深部构造特征
近年来有许多部门陆续在沂沭断裂带周围开展了一些深部探测工作,如航磁、重力、人工地震、大地电磁测深、地热和深源岩浆的研究等。综合分析认为,沂沭断裂带为一条陡倾的深达地幔的复杂断裂带,其中安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂切入莫霍面33~34km,属超壳断裂,鄌郚-葛沟断裂和沂水-汤头断裂切入康氏面,属壳内大断裂。现今地幔隆起不太明显,上地幔隆起的高点略偏断裂一侧。
1.航磁异常特征
在航磁异常图上(图1-7-4),沂沭断裂带为一条北北东向延伸的线型杂乱异常带,异常值变化较大,一般几百至几千纳特,伴有负异常,断裂以东为正磁异常区,它又可分为胶南—莒县升高磁场区和高密-诸城低磁磁异常区,前者+100~+300nT,局部高达+700nT,后者变化范围-300~+300nT,一般为-50~0nT。断裂以西为平稳磁场区,磁场变化范围-300~+300nT,一般-100~+100nT。可以看出鲁东与鲁西磁场有明显不同,反映为不同大地构造单元,而沂沭断裂带就是两大构造单元的分界。
2.重力场特征
沂沭断裂带在布格重力异常图(图1-7-5)上,总体反映为一北北东向的梯度带。整个重力场显示西高东低特征:断裂以西是近东西向的负异常;断裂以东高密、诸城一带为高正异常,最高值+37.5×10-5m/s2,胶南一带为低正异常区;沂沭断裂带异常值较均匀,但由于鲁东区自身的重力异常差别,在北鄌郚、安丘一带反映为明显的重力梯度带,异常自西向东从负到正、高正异常;而南部莒县一带则反映为一鞍状带。但整体上看,鲁西地区负异常明显,异常走向北西向,而鲁东地区正异常明显,走向北东向。沂沭断裂带主要位移梯度带,异常走向北北东向。
图1-7-4 沂沭断裂带航磁ΔTa异常图
(单位:nT)
图1-7-5 沂沭断裂带重力异常图
(单位:10-5m/s2)
3.莫霍面特征
从莫霍面等深图可以看出,鲁西为以沂源、鲁山为中心的地幔坳陷区,鲁东为以高密、诸城为代表的地幔隆起区,而日照一带为小型的地幔坳陷。总的趋势自西往东莫霍面逐渐变浅,而沂沭断裂带正是位于这个大的幔隆区与幔陷区的结合部位。由于鲁东地区南北差异,在北部显示为幔隆区的边缘向幔陷区过渡,而在南部地区表现为胶南与鲁中两个幔陷区间的幔隆区。正是上述原因,使研究者发生误解,有人认为沂沭断裂带是典型的裂谷型幔隆区,而另有人认为它是典型的斜坡渐变带。
综上所述,我们认为:鲁西与鲁东地区无论磁场、重力还是莫霍面深度等均明显不同,二者为截然不同的大地构造单元。断裂带发育在上述构造单元之间,与鲁西地区略接近,但有显著差别,从磁场上看它是北北东向的线形杂乱异常带;从莫霍面形态上看地幔相对鲁西地区略向上隆(比胶莱断陷的幔隆要小得多)。这种幔隆不是特征的裂谷型幔隆,而是一种小型幔隆,在延伸方向上,地壳厚度变化不大,相对稳定。
湖北大冶鸡冠嘴铜金矿床
一、区域地质概况
河南省蓝石棉矿产,主要分布在豫西南淅川、西峡、内乡一带。该成矿亚系列地域范围西起淅川县大流水,东至内乡县安子沟,呈北西西—南东东向展布。矿带长65km,宽8~10km,它位于南秦岭荆紫关—师岗复向斜之北翼。
区内出露地层为新元古代毛堂群、震旦系和寒武系。与蓝石棉矿有关的地层为毛堂群马头山组、震旦系陡山沱组和灯影组。马头山组为一套浅变质的基性火山岩-火山碎屑岩系。下部主要为细碧岩(枕状构造发育)、细碧质熔角砾岩;中部为细碧岩夹细碧质熔角砾岩、熔凝灰岩、凝灰砾岩及绢云片岩、赤铁绢云片岩;上部为细碧岩夹大量榍石赤铁绢云片岩、绿泥绢云片岩及凝灰岩等。中上部不仅火山碎屑岩夹层逐渐增多,而且有杂砂岩、硅质岩及透镜状大理岩等沉积夹层。厚度2000m左右。陡山沱组为一套碎屑岩-碳酸盐岩建造,属滨海相沉积,由绢云片岩和变质长石石英砂岩构成。厚200~400m。灯影组属浅海陆棚相沉积,下部以白云岩化大理岩为主,夹大理岩、白云岩及少量绿泥片岩等;上部为含硅质条带的白云质灰岩。厚200~400m。
区内构造线方向大体呈北西西—南东东向展布。最显著的构造形迹是北西西—南东东的褶皱、挤压带、冲断层等压性或压扭性结构面,次为北东—南西、北西—南东走向的扭性结构面和近南北走向的张性结构面。区内褶皱在槐树营—黄龙寨一带成群分布,褶皱群走向北西西—南东东,单个褶皱轴向与整个褶皱群的延长方向大致相同,彼此之间呈雁行排列。各褶皱规模不一,长1~12.5km。在淅川四山庙以西,褶皱为正常中等强度向西倾伏的背、向斜,四山庙以东则为紧闭倒转的背、向斜。区内断裂构造主要是走向为北西西—南东东的槐树营—黄龙寨韧性剪切带,其范围与褶皱群范围吻合,长约70km,宽约1~2.5km。它由一系列走向大致相同的剪切带所组成。断面一般见有擦痕和阶步,岩石发生强烈的片理化和糜棱岩化。剪切带及其附近岩石往往发生碳酸盐化、硅化、褐铁矿化及石棉和铜矿化。
区内岩浆岩除毛堂群马头山组细碧岩—石英角斑岩外,侵入岩不甚发育,主要是一些基性辉绿岩脉,其产出时代可能为与马头山组火山岩同期或早古生代。
二、马头山式蓝石棉矿床(点)的分布及矿床特征
(一)矿床式
在内乡—淅川蓝石棉矿带中,分布着规模不等的矿床及矿点30余处。其中,淅川县马头山矿区为大型,内乡县竹园、三岔口、鸡笼山、东川和淅川县唐家洼、张营皆属中型。以马头山矿床最为典型,称为马头山式矿床。该式矿床具如下特征。
(1)赋矿层位主要是毛堂群马头山组火山岩(如马头山、张营、三岔口蓝石棉矿),其次是震旦系陡山沱组、灯影组(如竹园、鸡笼山蓝石棉矿),还有赋存于华力西期花岗岩、辉绿岩节理裂隙中的蓝石棉矿(化),如西峡县水磨沟矿点,以及赋存于奥陶系岞?组安山玄武玢岩或与辉绿岩接触带中的蓝石棉矿化(如内乡县红土窑、淅川县赵庄、涧沟等矿点)。
(2)赋存在马头山组及陡山沱组的矿床规模大、数量多,蓝石棉的质量也好,而赋存在奥陶系岞?组中的矿脉质量差。
(3)矿化受断裂构造及破碎蚀变带控制。
(二)马头山蓝石棉矿床特征
矿区位于淅川县北东8km。
矿区出露地层为马头山组、陡山沱组、灯影组。含矿层位马头山组基性火山岩可分为上、中、下三段,以上段为主。矿脉主要受北西西向主断裂及其次级断裂构造及破碎蚀变岩带控制。普遍存在含棉裂隙,在辉绿岩与熔岩接触处蓝石棉矿脉最发育。如马头山矿赋存于马头山组中、上部位,而竹园矿则:①产于灯影组白云质灰岩、泥质灰岩与侵入的辉绿岩的接触带上;②产于陡山沱组沉积变质碎屑岩中,呈片理型复式脉;③产于马头山组与陡山沱组接触带上的挤压破碎带中,呈裂隙单式脉或网脉;④产于马头山组基性火山喷发岩或辉绿岩中,棉脉呈缓倾斜裂隙型及陡倾斜层间剥离裂隙型。
主要围岩蚀变有钠长石化、绿帘石化、绿泥石化、硅化及碳酸盐化。
蓝石棉脉有单式脉、复式脉及网状脉三种。马头山矿以单式脉、复式脉为主,网状脉极少;三岔口矿以网状脉为主;东川矿则以单式脉为主。矿脉走向近东西。倾向以南为主,倾角极缓5°~20°。一般脉长1~10m,最长62m。脉宽5~15mm,最宽710mm。
矿石以纤铁蓝闪石石棉为主,其次有阳起石石棉,共生矿物有镜铁矿、钠长石、方解石、重晶石、石英、虎睛石、绿泥石、黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿、霓石等。棉纤维按其生长方式分为纵纤维、横纤维及斜纤维三种。不同矿床中石棉纤维的类型不一样,如东川矿以混合型为主,纵纤维次之,横纤维少见;马头山矿主要为纵纤维及混合纤维,少数是斜纤维。纤维长度一般为5~10mm,个别纤维达100~200mm。矿区平均品位I+Ⅱ+Ⅲ级品113.77g/m3,Ⅳ级品198.98g/m3。
值得指出的是,蓝石棉中常见有虎睛石产出。虎睛石是名贵的工艺矿物,是由蓝石棉经硅化作用蚀变而成,其中有金**和深蓝色两种,状若虎睛和鹰睛,有的还有猫眼效应,十分美丽。
(三)矿床成因
关于矿床成因,过去有人认为是成矿溶液在正常沉积环境下,通过海水吸附、溶解、分解有用元素,然后在比较合适的物理化学条件下聚集沉淀成矿。然而从蓝石棉矿的赋矿部位特征可以看出,它们不仅赋存于马头山组火山岩中,而且也产出于陡山沱组、灯影组沉积变质岩中,矿化发育在火山岩或沉积岩与辉绿岩接触带内,矿体受断裂构造及破碎蚀变带控制。所以,马头山式蓝石棉矿的成因类型应归为裂隙充填型热液(脉状)矿床,成因上与新元古代—早古生代的基性岩浆活动有关。
一、大地构造位置
鸡冠嘴矿床的大地构造位置属于扬子准地台下扬子台褶带的西端。
二、矿区地质
(一)地层
矿区地表绝大部分为第四系湖积粘土所覆盖,仅在西南部零星出露有火山沉积角砾岩。与成矿关系密切的地层主要为下三叠统大冶群第七岩性段。矿体绝大多数赋存于该岩性段层间破碎带或与铜录山岩株侵入体接触带内。该岩性段纵向呈“菱角”状悬垂于岩体内,横向上由于岩浆岩吞蚀形成形态各异、大小不一的捕虏体。据岩性特征及主要化学成分变化将该岩性段又划分为三个亚段:第一亚段(T1dy7-1)主要为灰质白云石大理岩,CaO含量为36.81%~38.57%,MgO含量7.51%~10.71%,其间夹少量大理岩;第二亚段(T1dy7-2)为主要赋矿层位,为白云质大理岩,黄褐色、肉红色、灰白色和灰黑色,中厚层至薄层状构造,CaO含量43.13%~50.75%,MgO含量为1.25%~5.60%,厚77~200m;第三岩性段(T1dy7-3)以大理岩为主,夹少量白云质大理岩;厚层一块状构造,CaO含量51.28%~53.36%,MgO含量0.55%~1.54%,厚大于110m。
(二)构造
矿床构造有4个隐伏背、向斜。其中北北东向隐伏背斜为横贯矿床的主体构造,长约900m,宽200~600m。背斜轴向约30°,轴面倾向北西,倾角75°~80°。背斜核部地层已被岩浆岩吞蚀,其南东冀仅见残存部,Ⅵ号矿体即产于其中。北西翼相对保留较为完整,为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体群赋存部位。该背斜横跨叠置于三个北西向隐伏背、向斜之上(图2-113)。
区内断裂发育,有NNE向、NEE向和近NW向,具多期活动的特点。NNE向断裂破碎带分布于矿区南部,呈NE68°方向延展,全长900m,宽10~20m,破坏了先期形成的矿体。NNE向断裂(F1)呈NE10°左右的方向波状延伸,推断长达3000余米。倾向NW,倾角75°以上,断裂带内广泛发育压碎岩、糜棱岩和角砾岩,宽几米至几十米。该断裂带被鸡冠山北东东向断裂破碎带所截切为南北两段,南段控制了细脉浸染型猴头山铜钼矿床,北段与鸡冠嘴捕虏体接触构造相复合,控制了鸡冠嘴铜金矿床。近东西向断裂分布于矿区南部,规模小,错断T1断裂,系成矿后形成。
(三)岩浆岩
矿区岩浆岩属阳新复式岩体西北段铜录山石英二长闪长玢岩岩株的一部分。岩体侵入最新地层为中—上三叠统蒲圻群。有石英二长闪长玢岩、石英闪长岩、闪长岩、正长闪长玢岩和安山玢岩。与成矿作用有关的主要是燕山早期第三次侵入的石英二长闪长玢岩。其岩石化学成分与同类岩石相比,以高硅(SiO2含量为63.075%),高碱[w(Na2O+K2O)=8.07%],低铁镁、挥发分高,铜丰度较高(Cu含量为52.4×10-6)为特征。岩体内岩浆期后阶段钾硅质交代和钠硅交代都比较发育。
(四)蚀变作用
蚀变作用主要为热接触变质、接触交代、热液蚀变三种类型。其主要特点是:
碳酸盐岩受到热接触质作用,均变质成大理岩类。由接触交代作用形成的夕卡岩以接触带内侧为主,外侧夕卡岩化较弱或无夕卡岩化。夕卡岩一般以单一的透辉石、石榴子石或云母夕卡岩构成。
碱质交代作用广泛发育,以钠和钾质交代两种类型产出,而以前者为主。
图2-113 鸡冠嘴铜金矿床地质平面略图 Fig.2-113 Geological sketch map of Jiguanzui Cu-Au deposit
J3l—灵乡组;J3m—马架山组;T2-3pq—蒲圻群;T2l—陆水河组;T1dy1—大冶群第七段; —安山玢岩;δS2-1—闪长岩; —石英闪长岩; —石英二长闪长玢岩;Ih—铁帽;Fe—铁矿体;Si—硅化岩;Br—破碎带;1—整合及不整合界限;2—推测或隐伏压扭性断层;3—扭断裂;4—北西西向背向斜;5—北北东向背斜;6—勘探线及编号;7~10—矿体投影及编号
热液蚀变作用较强烈,主要有碳酸盐化(方解石化、铁白云石化和菱铁矿化)、硅化、粘土化(绢云母化、蒙脱石化、高岭石化),此外还有绿泥石化、透闪石化和蛇纹石化等。
蚀变分带:由内带向外大致有石英二长闪长玢岩(或闪长岩);透辉石化石英二长闪长玢岩;斜长石岩或透辉石化斜长石岩;透辉石夕卡岩(含矿)、石榴子石夕卡岩;金云母透辉石夕卡岩或透辉石石榴子石夕卡岩(含矿);夕卡岩化大理岩(白云质大理岩)。夕卡岩化叠加强烈的热液蚀变部位则是成矿最有利的部位。
三、矿床特征
(一)矿体的分布、形态、产状及规模
在长920m,宽160~330m矿床范围内,具有工业规模的矿体(群)4个,由14个主要单矿体和36个零散小矿体组成,赋存于标高—5~—622m。矿体形态呈透镜状、扁豆状、似鞍状、枝杈状等。单个矿体长50~670m,厚1.2~83.57m,最厚达103.23m,斜深25~325m。矿体总走向与主干构造方向一致,为NE35°,倾向以NW为主,倾角一般为13°~56°,最大达83°,最小近于0°。矿体(群)空间展布在纵向上表现为自北向南,由浅而深的侧列,在横剖面上多呈平行的雁行式斜列(图2-114)。
图2-114 鸡冠嘴024线综合剖面 Fig.2-114 Integrated section of line 024 in Jiguanzui Cu-Au deposit
1—第四系;2—下白垩统灵乡组;3—下白垩统马架山组;4—中上三叠统蒲圻群;5—下三叠统大冶群7段3亚段;6—下三叠统大冶群7段2亚段;7—闪长岩/正长闪长玢岩;8—安山玢岩;9—石英闪长岩;10—石英二长闪长玢岩;11—夕卡岩;12—角砾岩;13—地质界线;14—铜矿;15—黄铁矿;16—金矿;17—含金铜铁矿;18—钼矿
(二)矿石的物质成分
矿石的矿物成分复杂,据初步统计,共有75种(表2-70),以硫化物的种类较多,硅酸盐次之,此外还有氧化物、碲化物、碳酸盐、自然元素等。
表2-70 矿石矿物成分表 Table 2-70 Mineral composition of ores
黄铜矿为矿床内铜金矿石、铜矿石最主要的含铜矿物,平物含量3%左右。一般为他形粒状,粒度变化范围较大(0.01~1mm)。据其产出形式,可将黄铜矿晶出时间分四个世代。第一世代黄铜矿主要以交代石榴子石夕卡岩、大理岩形式产出,局部呈脉状、稀疏浸染状分布在闪长岩、石英二长闪长玢岩中;第二世代黄铜矿呈较粗的他形晶粒,交代第一世代黄铁矿,常见微量闪锌矿(固溶体分解产物),出现胶状黄铜矿、黄铜矿与黄铁矿、胶黄铁矿、白铁矿、斑铜矿、辉铜矿及菱铁矿、闪锌矿密切共生。这一世代黄铜矿是本区最重要的含金铜矿物,是铜金矿、铜矿石形成的主要时期;第三世代黄铜矿多呈细脉状产出,并穿切第二世代黄铜矿,黄铜矿细脉内偶见自然金包体;第四世代黄铜矿形成在碳酸盐阶段,呈胶状(皮壳状)沿围岩裂隙充填,不含自然金。
黄铁矿是矿床内最常见的矿石矿物,含量一般为10%~50%,晶形绝大多数呈不规则的破碎状,少数呈立方体,粒度一般为0.03~0.3mm。
自然金(包括含银自然金),细粒状(0.01~0.1mm),主要呈包裹体金形式产出,其金的载体矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿。
矿床的主要成矿元素有Cu、Au、S、Fe、Mo。各元素的平均品位为Cu 1.76%,Au 4.30×10-6,S 21.30%,TFeO 42.68%,Mo 0.97%;伴生有益组分有Ag、Go、Se、Ga等,Ag平均含量13.64×10-6,Go 0.021%,Se 0.0034%,Te 0.0032%,Ga 0.0017%。
(三)矿石的结构构造
矿石结构主要为他形至自形粒状结构及熔蚀交代结构,次为固溶体分离结构、胶状结构、压碎结构等;矿石构造主要有块状、浸染状、角砾状、网脉状等。
(四)矿石类型
矿床矿石类型复杂,按矿石中可被工业利用的主要金属元素构成的矿物共生组合,矿石工业类型分为七类:即铁矿石、金铁矿石、铜金矿石、金矿石、铜矿石、硫铁矿石及钼矿石。按矿石在自然状态下主要金属矿物和脉石矿物组合特征,又划分为17个矿石自然类型和20个矿物共生组合。其中铜金矿石为矿床内最主要的矿石类型,占铜总储量的79.03%,占金总储量的85.18%,多为交代夕卡岩和大理岩而成,均属原生铜金矿石。
(五)矿化分带和铜金富集规律
矿床主要金属矿物和成矿元素具有较明显的垂向分带规律(表2-71)。金矿化自下而上有增强趋势,铜矿化在矿床中心部位最强,向上或向下有减弱之势。而且上、中、下三带的矿石矿物组合,金铜和金银比值也有明显的变化规律。上带因受表生作用影响,部分黄铁矿氧化为赤铁矿和褐铁矿,金有明显的次生富集。矿化横向分带由内接触带至外接触带分带为钼-铜、金(铁)-铁(金)。各带之间一般呈过渡关系,普遍有复合现象,使矿石类型复杂。
表2-71 矿化垂向分带表 Table 2-71 Vertical zoning of mineralization
铜金一般在矿体中心部位较富,边缘较贫。铜与金的富集带大部重合,铜金共生的矿石都是铜矿体中的富矿石,铜金的相关系数为0.83。由于矿化受构造的控制,各主要矿体的铜金富集带有一定方向性,主要为北北东向和北东东向两组。
四、矿床成因及成矿条件分析
(一)成矿地质条件
矿床受北北东向断裂接触破碎带控制,矿体受接触带和层间破碎带控制,例如Ⅰ2矿体赋存于T1dy7-3大理岩与石英闪长岩接触带;Ⅱ2与Ⅲ1号矿体受石英二长闪长岩和闪长岩接触带与T1dy7-2白云质大理岩层间破碎带控制。Ⅲ2号矿体受T1dy7-2白云质大理岩层内破碎带控制(图2-114)。
矿床内主要矿体很大程度受三叠系下统大冶群第七岩性段碳酸盐地层的控制。由于该岩性段质纯富钙,适量含镁,岩石化学性质活泼,并且,厚层状与薄层状构造交替互层,受构造应力作用易产生层间破碎,这些性质为夕卡岩的形成和矿液充填交代造成了良好的物理化学条件,是矿区内成矿最有利层位。
矿床内与成矿作用有关的主要是燕山早期第三期侵入的石英二长闪长玢岩。岩石化学特征为富碱、低铁镁、挥发分高,含铜丰度较高。岩浆期后热液阶段钾硅质、钠硅质交代比较发育。该矿床无论从空间上,还是成因上,都与石英二长闪长玢岩有密切的地球化学的联系。
(二)成矿物质来源、运移和富集
该矿床与成矿关系最为密切的石英二长闪长玢岩的87Sr/86Sr初始值为0.7054,δ18O为+10.62%,属壳-幔同熔型岩浆岩系列。岩体中普遍存在熔体-流体包裹体,说明气液来源于岩浆演化后期。由于岩浆结晶作用转化为蒸馏作用析出(富含NaCl)高热气流体,随着温度下降至500~700℃,富含挥发分的热气流体聚集、汇合来自粒间的溶液,这种富含NaCl的溶液在高温状态下从岩浆岩中提取Cu、Fe等成矿元素,形成含矿气液。在向上运移过程中对围岩进行选择性交代。同时,围岩,特别是T1dy含膏盐岩层中富含S2-、Na+、Cl-、H2S、SO4、H2O等的地下热卤水加入,不断地改变含气液的成分和性质,在一定的物理化学环境下形成金属矿床。
此外,据矿床硫化物36件硫同位素资料,δ34S值为1.73~9.8,说明硫及成矿物质可能来源于下地壳或上地幔,在其向上运移过程中同化混溶了含水的上地壳成分。综合矿床矿物稳定同位素δ34S、δ18O测量结果和流体包裹体成分温度数据经有关矿物-水平衡公式计算结果表明,矿床热流体水溶液主要来自混合岩浆水。
从与邻区铜录山矿床的包裹体分析资料的对比来看,矿质的运移方向是由铜录山矿床向北西鸡冠嘴矿床运移的。矿床中铜铁硫化物是继承晚期磁铁矿的残余含矿热液,汇合来自岩浆结晶后的粒间溶液形成高盐度含矿热液。黄铁矿中包裹体液相成分分析,说明矿液富含Na+、Cl-、 CO2,介质呈中偏酸性-酸性,适宜于铜、铁硫化物的晶出沉淀。整个晶出过程从高温-中温(350~200℃),介质处于还原条件。
矿床的金矿化发生在硫化物矿化阶段,金与铜、硫密切相关。金主要呈细粒金充填及包裹在黄铜矿、黄铁矿中。金的大量沉淀发生在硫化物阶段的中期,介质呈更酸性的还原条件下为最有利。金包裹在黄铜矿、黄铁矿中,说明它们是共同运移和沉淀集中的。
(三)成矿温度
以矿床中岩浆岩、夕卡岩与矿石矿物包裹体测温结果和含盐度对比,表明成矿期形成于热液阶段,与岩浆期后高盐度高温热液-高盐度中温热液阶段相当。它晚于夕卡岩期的金云母夕卡岩,而早于绿帘石的形成。矿床的成岩成矿温度是:成岩期,石英正长闪长玢岩为700~1080℃;岩浆期后高温气液阶段为480~700℃;夕卡岩阶段为320~560℃;氧化物磁铁矿阶段为320~350℃;硫化物阶段为200~350℃;碳酸盐阶段为140~260℃。
(四)成矿作用
综合矿床各种成矿地质特征,鸡冠嘴矿床成矿作用初步可划分三期六个阶段。成矿作用主要有以下两种方式:
(1)接触交代:石英二长闪长玢岩与碳酸盐岩接触交代作用形成夕卡岩体,磁铁矿和赤铁矿交代夕卡岩矿物,铜和其他硫化物的一部分叠加在铁矿体和夕卡岩之上,形成部分含磁铁矿和含铜(金)夕卡岩。
(2)热液充填交代:含矿高中温热液沿构造裂隙,角砾边缘充填交代由于矿化强度不等,形成一系列块状、脉状、浸染状的各类金属硫化物矿石。
综上所述,该矿床成因类型为岩浆期后高—中温气液接触交代型(复控式)铜金矿床。
五、矿床地质及物化探异常特征和综合找矿模型
(一)地质模式
富碱二长闪长玢岩蘑菇状小岩株呈超浅成相侵入于早期岩体和三叠系碳酸盐岩围岩或其捕虏体中。前锋接触带发育夕卡岩,岩颈根部边缘,存在隐爆角砾岩。成矿与斑岩小岩株关系密切。矿床以成矿斑岩小岩株为中心,形成斑岩型、角砾型、夕卡岩型矿体,具有典型的“多位一体”特征。成矿后浅部矿体曾遭受风化剥蚀,并部分受中基性火山沉积角砾岩的堆积、掩埋。本式矿床矿石组分以铜、金为主,伴有硫、铁、银、钼、硒、碲、铟等。
(二)地球物理模式
地表磁场反映矿体部位为平缓负磁场中局部磁场抬高。有明显局部重力异常。极化率较低。断面上电测深呈KH型曲线,ρs等值线局部扭曲扩张,矿体在低阻凹陷带中。
(三)地球化学模式
地表水系沉积物、水化学、土壤和岩石测量均能圈定局部地球化学异常,浓度分级明显,强度较高,形态规则,规模较大,呈带状沿北东构造带展布。在断面上,矿床的地球化学原生晕为围绕球形高碱富钾小斑岩体呈现元素分带特征。由岩体向外,大体呈Sn、W、Mo→Cu、Au→F→Hg的变化。各种类型矿体上均有不同指示元素组合。夕卡岩型矿体和层控型矿体间还具有硫同位素组成和稀土元素特征的区别。
该矿床物化探异常特征见图2-114,综合找矿模型详见表2-72。
表2-72 鸡冠嘴式铜金矿床综合找矿模型 Table 2-72 Comprehensive prospecting model of Jiguanzui-type Cu-Au deposit
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