断裂与金矿床的形成

在各种地应力的作用下,地质体不仅在塑性变形中产生褶皱等构造形迹,而且在塑性变形和脆性变形中因超限而形成断裂等构造形迹。由于地质体的物理化学性质及其温度、围压、地应力性质的差异,形成的断层在规模、形态、力学性质、发生时间等方面存在差异。当地质体含水较多且处于地壳深部或高温高围压条件下,且首次受到构造作用或热事件时,后期往往出现断层,平行于褶皱轴的压剪逆断层或层间断层最为发育,在地槽构造层和地洼阶段的地台构造层中形成的构造特征中最为常见。当地质体经历过一次或多次构造作用或热事件,失去大量水分,发生强烈变质变形,在地壳浅部或低温低压条件下再次受到地应力作用时,断层构造变形比褶皱构造变形更可能、更普遍,断层的发生往往与褶皱没有必然联系。它们或单独出现,或早于折叠,或同时出现,或晚于折叠,并与折叠轴成平行和多角度。断层的形态复杂多变,规模大小不一,力学性质各异,其中前构造阶段形成的构造特征复活、追踪、叠加、转化现象最为明显。

成矿前和成矿过程中的断裂可能成为与金矿化有关的岩浆和成矿溶液的通道,即表现为导矿、散矿和容矿构造;其中,切割较深(超壳深或壳深)的大型(区域性)断裂(带)甚至分割和控制了与内生金矿化有关的大地构造单元、金成矿带和成矿区;另一方面,利用断层面上的断层泥等物质(可能结合断层面上下体的岩性)作为屏蔽,阻止矿液的分散,从而有利于矿化中的矿物富集;岩石和矿物在破裂过程中的破碎和压碎,会增加成矿过程中矿液与地质体的反应界面,从而增加内部成矿的可能性。

在断层作用过程中,附着的热量和动力可以活化、迁移和分散断层面或断裂带附近一定范围地质体中的某些化学成分,包括某些金,即发生一定强度的“成矿”。

第一,地洼构造单元中的断裂构造和地洼期的断裂构造。

地洼构造单元中的断层构造不仅限于地洼阶段新形成的地洼断层构造,还包括前地洼阶段已形成并已被“焊接”到一定程度的断层构造,以及前地洼阶段开始奠基但最终在地洼阶段完成或复活、叠加、改造、重新组合的断层构造。

地洼构造阶段是迄今为止在地壳中发现的最晚的构造阶段,同时具有独特的在规模和强度上可与地槽阶段相媲美的构造-岩浆作用。此外,继承性前地洼构造层在前地洼阶段受到了不同程度的压实、脱水、变质、褶皱和断裂作用,地质体脆性大,存在多处构造弱面和带,容易破碎。因此,在继承了几个前地洼构造层的地洼构造单元中,不仅有许多地洼期的断层,还有许多前地洼期的断层被继承、复活、叠加、改造和重新组合。它们在地洼构造单元中形成了复杂、独特、独特的断裂构造体系。

2.韧性剪切断裂构造带与地洼型金矿化

韧性剪切断裂构造带是断裂构造带的一种,它对地洼型金矿化的影响与其他断裂构造带相似。在金地质学中,近年来关于内生金矿物与韧性剪切带关系的讨论很多,但更多关注的是现在金矿物产于更早出现的韧性剪切带中,而地质时代“客体”(金矿物)进入“客铺”(含矿构造)与“客铺”出现之间的巨大落差却被不同程度地忽略,金等成矿物质在韧性剪切过程中被活化、驱动和重新聚集。作者认为(王福全,1994)韧性剪切主要是地质体未破裂界限内的变形,发生在地下较深处或温度较高的地带;地质体在变形过程中,由于环境温度高,围压大,容易膨胀,不能膨胀,所以在较大范围内以小位移剪切方式耗散能量。在这个过程中,韧性剪切作用强烈的中心带不仅不可能富集金等大量元素,反而会被贫化;只有在韧性剪切期之后,当原韧性剪切带上升到地壳浅部或随着异常温度的降低,受到另一期次的地应力作用,韧性剪切变形被活化、叠加、改造组合成脆性或韧脆性变形构造,表现为韧性剪切断裂构造带。在新的成矿热液条件下,有可能成为内生金等更有利的成矿构造。因此,韧性剪切断裂构造带只有经过两期以上的形成(完善),才能成为内生金的含矿构造。

地槽和其他活动地球阶段及地洼阶段的大规模岩浆带有利于韧性剪切带的形成。在地洼区的前向构造单元(穹窿)中,特别是地台阶段相对隆起的那些地区,前地台阶段地壳较深部形成的韧性剪切带已上升到较浅部位,并已发展或正在发展为脆性或韧脆性变形构造带,符合地洼阶段内生金矿化的有利条件,因此这类内生金矿物特别引人注目。如银山-廖燕金矿带(十八小壕、金厂峪、五龙金矿)、小秦岭金矿带、江西金山金矿带、广东河台金矿带、海南陈革金矿带等。在地洼期新形成的韧性剪切断裂构造带中也有多处该类型金矿,主要分布于地洼期大型岩浆岩带中,如胶东半岛玲珑、郭家岭内外及冀东北独山一带。

第三,地洼构造单元中的断裂构造与地洼内生金矿化

地洼构造单元中断裂构造与地洼型内生金矿化的关系,在某些方面类似于其他构造单元中断裂与所有内生矿物如金的关系。比如,一些在成岩成矿过程中未被“焊接”的断裂构造可能作为控矿构造出现,地洼期的断裂作用也可能对“成矿”起到一定的作用。但是在其他方面有区别或者很大的区别。例如,地洼构造单元中的沉积同生断裂带也可能形成富含金的“矿源层”,但它们对形成地洼内生金矿床的意义不如前地洼构造层中的重要。在地洼构造单元中,具有继承性发育的深部、大型、复杂断裂构造系统分布的普遍现象与地槽构造单元不同,对判断特定地区内生金矿床形成于地洼期还是地槽期,以及判断形成于地洼期的内生金矿矿区(带)的边界、主要控矿构造的性质、勘查项目的选择和布置具有参考价值。此外,在地洼构造单元中,还可以看到深大复杂断裂构造体系的划分,大地构造单元的控制,与内生金矿化有关的金成矿带和成矿区。如从元古宙地槽末期到中新生代地洼阶段奠定基础的几条深大断裂带,至今仍在发展(复活、叠加、改造、重组),将浙江省划分为几个地洼-地湾行(表4-1)。在每个地湾(穹丘)行内,构成地壳的结构层的数量和性质是不同的,地湾型产生金。其他次级断裂(带)分隔了地洼(穹窿)系列中最次级的穹窿和地洼构造单元,控制了内生金矿带、矿区和矿床(点)。

表4—1浙江地洼内生金矿物的划分、系列和成因类型

(综合李佩菁等资料整理,1990)

四。前地台构造层中断裂构造控制的地洼型金矿。

如前所述,在地洼构造单元继承的前陆构造层中,往往存在前陆阶段形成的断裂构造,但它们在前陆阶段往往已被各种规模的岩浆岩充填或被各种化学交代作用“焊接”而成。地洼阶段强烈的构造-岩浆作用,不仅可能使它们因活化(再分裂叠加、改造重组)而成为地洼型金矿床的成矿构造;而且这些前陆构造层中可能形成大量新的断裂构造,它们也可能成为地洼型金矿床的成矿构造。实践中很难区分这两类断裂构造,但受其控制的地洼型金矿床(点)较多。

在中国地洼区,不同地区的前陆构造层主要由上古生界、下古生界、中元古界-新元古界和古元古界组成。其中有受断裂构造控制的地洼型内生金矿物,但地质年代较老的尤为重要。其原因可能是:一是原始金丰度高,在多期构造-岩浆作用中已富集或初步富集;二是前地洼阶段已形成断层、断裂等多条构造薄弱带,更适合于在地洼阶段形成新的、活化的旧断裂构造,有利于成矿。

如前面提到的小秦岭金成矿区,前地台的一个构造层太华群中有许多地洼型金矿床(点),一般受老鸦岔复式背斜控制。矿体主要分布于地洼期新生活化、叠加改造的断裂构造中,其中以地槽期为基础、与老鸦岔复背斜形成活化改造过程同步的层间断裂最为丰富。

在内蒙古地洼区-松辽地台区-兴凯地洼区和华北地洼区-胶辽地洼区的交界地带,即银山和廖燕巨型金成矿带,侵入太古代-元谷峪-古生代前地台和地台构造层的地洼岩浆岩和地洼火山-沉积层中有许多内生金矿床(点),也有大量内生金矿床(点)。这些前陆构造层中的金矿床(点)在空间上主要受褶皱构造和其他与其成因有关的次级断裂构造控制,大部分主要受各级断裂构造控制(表4-2和图4-3、图4-4和图7-7)。

表4-2内蒙古地洼区南缘部分内生金矿床(点)与地洼期活动断裂带的关系。

(据郭炎田等1987)

图4-3张家口-廖燕带(华北地洼区北缘)内生金矿(点)与地洼期活动区域性深大断裂(带)的关系。

(据尹等人,1995)

1-尚义-崇礼-赤城-平泉-北票断裂带;2-丰宁-龙华断裂(带);3-遵化-青龙断裂(带);4-康保-围场-赤峰断裂带;5-内生金矿床(点)

图4-4辽东五龙金矿区地洼期内生金矿与活动断裂(带)的关系。

(彭燕东简化,1994)

1—云母片岩;2-黑云母花岗岩片麻岩;3-中生代花岗闪长岩(三流岩体);4-后矿化断层;5-含金石英脉;6-被预矿化岩脉填充的断层;7—无不明性质的矿体、岩脉充填和断裂。

如在成矿带西部,太古宙、元古峪等前地台构造层内大多数内生金矿及其矿体的分布,受乌拉山-大青山至南、北部两条深大断裂带、朝格齐-白云鄂博-赤峰深大断裂带及其次级断裂带控制。这些深大断裂带的形成虽然以元古代或更早为基础,在前中生代有多次活动,但在中、新生代地洼阶段也有强烈的活动,表明它们不仅被活化,而且受到多方向、多力学性质和多层次新断裂构造的叠加改造,控制了一些中、新生代沉积盆地的形成发展和地洼阶段岩浆岩的分布,使其主要由太古界-新生代组成。矿床地质研究表明,受上述三条深大断裂带及其次级断裂控制的金矿床(点)往往具有地洼期或中生代成矿时代。例如,在包头市西郊的乌拉山深大断裂北侧,有几条东西长20多公里、南北长几百米、平行分布(距离约500米,总宽6公里)的脆韧性剪切带,控制着条带状金矿脉(形成大型甚至超大型金矿床)。这些脆韧性剪切带切割太古宙乌拉山群,同位素年龄为310.75Ma和452.07Ma的闪长岩岩浆岩侵入其中。金矿脉的K-Ar年龄(李,1992)为139-239 Ma,表明主要是中生代早期地洼阶段的成矿作用。从包头市向北,到乌拉山深大断裂以南约25公里的十八桥壕金矿,也是一条切割太古代-古元古代古峪的韧脆性剪切带。经过详细研究(孙玉德,1989),这里的韧脆性剪切带在地质剖面上经历了由深至浅的长期多期活化、叠加和形成深度。其中,地洼阶段的燕山期断裂构造活动、岩浆和热液对韧脆性剪切带的叠加改造以及带内金矿物的形成都是重要的。

往东,进入金成矿带的张家口-宣化(冀西北)地区内生金矿床(点)较多,大多产于太古宙桑干群变质岩系组成的前陆构造层中(也有不少产于与之有关但形成于后地槽阶段的岩浆岩中)。但主要是地洼期成矿或具有地洼期成矿因素的多因复成金矿物。由于这些内生金矿主要分布在东西向延伸的崇礼-赤城深大断裂(带)以南几十公里的范围内,金矿体主要产于与之相关的次级断裂中,特别是不同方向的断裂(带)交汇处是金矿的集中产出场所;太古宙至喜马拉雅期深大断裂(带)活动频繁(尹等,1995),尤其切割了华力西期和燕山期的岩浆侵入体,使这些岩石的切割蚀变带内存在更多的大型内生金矿(体);从更大的区域来看,深大断裂(带)只是地洼期活动的尚义-崇礼-赤城-平泉-北票复合断裂带(图4-3)西端的一小段,它可能与更西的乌拉山-大青山山前断裂带或地洼期活动的何琳-集宁深大断裂(带)相连。

再往东,廖燕或冀东北-赤峰南部-辽西地区内生金矿床(点)较多,约一半产于前地台构造层中的太古代-古元古代古峪变质绿岩建造中,主要形成于地洼期或为具有地洼期成矿因素的多因复成金矿物。因为该区约一半的金矿床(点)或储量主要产于地洼岩浆岩中或附近(极少数产于地台构造层);甚至前地台构造层中的金矿床也与地洼阶段的构造-岩浆作用密切相关,具有一定的地洼成矿时代,甚至太古代玉龙-花岗片麻岩带中的金厂峪金矿床(这类金矿床常称为金厂峪型)也主要形成于地洼阶段的中生代(见本章第二节)。此外,一些对本区内生金矿化起重要作用的断裂构造,不仅穿透了前台基构造层,还穿透了台基构造层和地洼构造层(主要是火山岩和各种侵入体);其中,有的起主要作用,以早前寒武纪为基础,经过长时间的反复活动而强烈再活化(叠加、改造、重新组合),有的是地洼阶段新形成的;综合来看,它们在本区内生金矿化中起了以下作用:(1)分割了山海关、黑山、努如虎山、隆化-喀喇沁-敖汉、围场-明山-解放营子(正)穹窿及它们之间的少量(负)凹陷等次级构造单元,使这些次级构造单元横跨原华北地台的基底和地台北侧的花梨。而且都是由东南向西北倾斜,所以在每个次级穹窿构造单元的东南侧(相对于西北侧)出露大面积的较老地质体、地洼侵入体和内生金矿化(张秋生等,1991;刘刚等,1992;王福全,1994;尹等,1995等。);(2)控制地洼期岩浆活动和岩浆体(层)的分布,与内生金矿化密切相关;(3)在地洼期成为传导和分散矿液的通道和内生金矿化的矿物富集部位。

再向东,到达辽宁省和吉林省与朝鲜的边境地区。前地台构造层中的断裂构造对地洼型内生金矿床的控制作用也与该巨型金矿带中的以往地区相似。如碧流河断裂、海城-草河口断裂、刘家合-青堆子断裂、庄河-恒仁断裂、四平街-丰城断裂和鸭绿江断裂,在中、新生代地洼阶段强烈活动,与地洼型岩浆作用相结合,在本区形成了大量地洼型内生金矿床,其中鸭绿江断裂对地洼型内生金矿床的控制作用最为明显,沿该断裂带(包括其

在东北地区,中、新生代强烈活动的郯庐断裂带东支辉发河-敦化-密山断裂带,受辽宁省庆元县王家大沟金矿床(受地洼侵入体* * *,金矿体主要赋存于太古宙鞍山群)和吉林省柳河县(矿体赋存于断裂带东侧附近的地洼火山-夹皮沟金矿中, 主要赋存于太古宙鞍山群中,被许多研究者认为是早前寒武纪矿化,也有许多中生代地洼期叠加富集的迹象(王怡文,1984; 王怡文,1994;王福全,1995)。依兰-伊通断裂带是郯庐断裂带的西支,在中、新生代强烈活动于地洼阶段,还控制着独立或伴生的地洼型内生金矿物,如四平山门(赋存于下古生界)、依兰鸡冠山(赋存于古元古代古峪糜棱岩带)等。在黑龙江省,地洼期中生代强烈活动的乌拉嘎断裂带,与地洼岩浆作用共同控制了古元古代谷雨黑龙江群中团结沟、平顶山等地洼型内生金矿的产出。

胶东半岛丰富的内生金矿床与前地台构造层、地洼岩浆岩(火山岩、侵入岩和混合花岗质岩石)及切割它们的断层(带)密切相关,大多数内生金矿床(点)产于此类断层(带)内或附近。这一事实已被该地区几乎所有内生金矿物的文献所证实。总的来说,胶东地区存在多级断层(带)及其所划分的断块断裂系统;最大的一级断裂构造穿过本区中西部北北东向郯庐断裂带,规模远离当地,向南北两端延伸较远。许多文献讨论过,它形成或结合于中、新生代,即地洼阶段;次级断层(带)与之平行(或近平行),呈NEE(或近东西)方向分布。它们将近东西向的栖霞复背斜肢解成一系列南北向延伸的山脉,并因高差而分割出多个现存的不同海拔的次级构造单元,其中发育更多的次级断裂构造(见图4-2、图7-3和图7-5)。如赵晔金矿带,属于该区内生金矿产勘探程度最高的一个金矿带,被穆平—即墨和沂沭两个北北东向的区域性断裂带夹在中间,在栖霞复背斜北翼呈近东西向的短带状分布。但有一系列次生金矿带被三山岛、黄县-叶县、灵山-北界、招远-平度等多条北北东向断裂带(三级)切割,东西向宽度小于南北向长度,与赵晔金矿带呈大角度相交。其中,每条较大的断裂带又由若干条较大的次(主)断裂(带)组成,划分出的次生金矿带控制着金矿床(点)和矿体的分布。如招远-平度大断裂带北段由玲珑和铺头箐两条主断裂带组成,由许多次级派生断层和断裂组成,其中数百条长约600至千余米(孙应龙,1989),控制和赋存于大量内生金矿物。又如黄县-叶县大断裂带南段,由焦家、望儿山主断层(带)组成。焦家断层下盘有一组走向平行、倾向相反的断层,多条与断层产状一致或不一致的微裂缝(王鹤年等,1989),控制和容矿焦家、新城、望儿山、河东金矿床(点)。上述断裂和裂隙切割了燕山期形成的玲珑、郭家岭等花岗质岩石,内生金矿化也造成了这些岩石中破碎带的各种热液蚀变。因此,当相应的断层(带)切割前地台构造层并赋存有内生金矿物时,应主要是地洼阶段的产物。

在其他许多地洼构造单元中,也有类似于上述金成矿区的断裂构造控制着地洼型内生金矿化。

5.地台构造层中断裂构造控制的地洼型金矿

在地台阶段,除了少数起源于基底喷发基性火山岩或控制沉积相带的同生断裂带外,一般没有强烈的内生构造-成矿作用。因此,地台构造层中前地洼阶段形成的断裂构造较前地台构造层少,大部分断裂构造及其控制的内生金矿床应以地洼型为主。

在中国地洼区,不同地区中生代前地台阶段主要发育于后吕梁阶段、后加里东阶段和后华力西阶段,其中后华力西地台阶段短暂,未留下可观的构造层。与断裂构造控制有关的地洼型内生金矿在华南各地洼区的古生代地台构造层中较为发育,而在华北部分地洼区的元谷峪和古生代地台构造层中较少。

如黔西南至桂西北至滇东南的“卡林型”金矿床发育区,内生金矿物基本产于地台构造层。除褶皱外,各级各类断裂在其控矿构造中也十分重要。许多这些断层构造是与地洼阶段的褶皱构造同步形成的。控矿断层通常发育在背斜和穹状构造的轴部和近轴部,表现为纵向逆冲断层或层间滑动断层(少数与古岩溶面结合)。这些断裂构造可见于党歌、三岔河、高垅、紫木凼、牙塔、金牙、威淮矿床(点)中,对金矿起控制作用。如紫木凼金矿(图4-5),纵向控矿逆断层与近东西轴的惠家堡背斜同时形成于地洼阶段,分布于背斜北翼。经过反复活动,走向长达2000多米,向南倾斜20-35度(延伸600多米)。两个板块形成的小褶皱和挤压带宽为20-80米。与金矿化有关的矿带中出现大量热液蚀变,如黄铁矿化、钠长石化、毒砂、雄黄、方解石、白云石化和硅化(贵州地矿局104队,1989)。其他金矿床(点)参见本文褶皱控矿部分。

图4-5紫木凼金矿床构造控制的矿体分布示意图(7号勘探线)。

(据贵州省地矿局地质队104,1990)

1-金矿体;2-逆掩断层;3-地层界线;4-T1Y(夜郎组)内部岩性剖面界线;5—地形线;南偏南;正北;P2—上二叠统:P2d—大龙组、P2c—长兴组、P2l—龙潭组。

在湘南、湘东、赣西北、鄂东南、皖南的地台构造层中,有一些主要由地洼期岩浆热液作用形成的独立或伴生金矿床(点),如大房、水口山、七宝山、程门山、新桥、戴家冲等。矿体或矿化体也主要产于各种级别和类型的断裂构造中,其中许多表现为纵向逆冲断层或层间滑动断层。

在华北地洼区,许多地台构造层被地洼构造层覆盖或侵蚀。在现有的裸露地台构造层中,内生金矿床(点)不多。其中以山西东峰峰金矿(曾建年,1991)为例,矿区出露奥陶系至三叠系台地构造层;内生金矿物,主要由燕山期侵入岩浆作用引起,主要产于二叠纪;导矿和散矿的区域构造是一组“X”型扭性断层;含矿构造主要是一系列近南北向延伸、多期运动并切割燕山期侵入体的挤压和扭转断层。它们是分支复合的,每一段的产状都不一样。其中,南、北两段向东倾斜倾角较大,中段向西倾斜平缓。破碎带最宽处近20m,最窄处超过1m。再如冀西张家口-宣化地区的东平、金家庄、水泉沟、中山沟、后沟等东平式(尹建昭,1995)金矿物,分布在华力西期侵入岩中(该地区位于古华北地台北缘,这些侵入体可能是华力西地槽向北褶皱折返形成的),但成矿作用主要是地洼期构造所致。

6.地洼构造层中受断裂构造控制的内生金矿

毫无疑问,这种断裂构造和金矿床是地洼型的。它们主要存在于华夏地洼区地洼早期形成的地质体中,其中以火山岩和侵入岩为主。

如玲珑、郭家岭等燕山期岩石断裂(带)控制的金矿床在胶东半岛被切割。

再如,在辽西中生代火山岩分布区(早地洼期),内生金矿受北东向和近东西向断裂带控制(高,1987),分别是:①阜新-义县北东向断裂带南端义县马代沟、红腊子等裂隙充填型金矿;(2)朱鲁克-大城子北东向断裂带和西关营子-紫都台断裂带东西向交汇处附近的二道沟裂隙充填型金矿;③绥中小孤山细脉浸染型多金属伴生金矿床,位于近东西向的金州-西平坡断裂带和明水断裂带的结合部。

再如,在前面提到的浙江雁荡-天台地洼系和福建仙霞-惠济地丘系中,地洼期赋存于火山岩中的内生金矿物往往受断裂构造控制。