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陕西省煎茶岭金镍矿田构造特征及其控岩控矿作用

聂江涛  
【摘要】: 煎茶岭金镍矿田位于扬子板块和秦岭造山带的结合部位,大地构造位置独特。只有弹丸之地的煎茶岭矿田聚集着金矿、镍矿、铁矿、石棉矿、菱镁矿、蛇纹石纳米管材料等多种金属和非金属矿产。目前,煎茶岭镍矿床已进入开采阶段,金矿也进行外围找矿。研究该区的构造变形不仅可以为恢复扬子板块和秦岭造山带区域构造演化规律提供最直接和最基本的地质素材,而且还可以分析矿田内金镍矿的控矿规律,指导今后找矿工作,因此,煎茶岭金镍矿田构造研究具有重大的理论和实际意义。 本文采用构造解析的方法,以煎茶岭金镍矿田构造特征为研究中心,将区内控岩控矿作用作为研究重点,并以区域构造、构造地质学、构造岩石学、地球化学、同位素年代学和矿床学等学科理论为基础,系统研究矿田构造特征与演化规律、金镍矿的控矿构造特征和控岩控矿作用,进而探讨了研究区内找矿方向。取得的主要成果和认识可概括为以下几点: (1)分析了变质基底中元古界接官亭多期褶皱变形:中元古代初期,中基性火山岩、酸性火山岩以及火山凝灰岩生成之后,接官亭组沉积了少量碎屑岩和炭质泥岩;中元古代末期,接官亭组发生第一期褶皱,褶皱的北翼为正常翼,南翼为倒转翼,轴面产状S1≈216°∠45°,形成的重斜褶皱枢纽产状为β1≈215°∠50°,晚期褶皱叠加在早期重斜褶皱之上,致使早期轴面发生弯曲,形成背斜,其轴面产状165°∠75°,枢纽产状β2≈70°∠20°。加里东早期,盖层在构造运动作用下形成了一系列轴面近东西向褶皱,主要有:断头崖向斜、九道拐向斜、官地梁向斜、西渠沟背斜等,其中,九道拐向斜和断头崖向斜为似箱状褶皱,枢纽向东倾伏,倾伏角20°-30°;西渠沟背斜为线性褶皱,两者轴面走向115°-120°;官地梁向斜为短轴褶皱。本区地层受多期褶皱控制。 (2)在煎茶岭金镍矿田厘定了两条区域韧性剪切带:北西西向区域韧性剪切带和北东向区域韧性剪切带(以下简称北西西向韧性剪切带和北东向韧性剪切带)。通过野外调研和室内定向薄片鉴定以及透射电子显微镜观察,对其运动学、动力学特征进行了系统总结。研究还发现,这两组共轭韧性剪切带的形成与演化不仅对煎茶岭超基性岩、花岗斑岩及钠长斑岩具有严格的控制作用,而且还是重要的控矿因素。 矿田内新厘定两条韧性剪切带特征表现为:北西西向韧性剪切带和北东向韧性剪切带呈共轭产出,经历了三期活动。中元古代晚期,北西西向脆韧性剪切带为压扭性右行剪切,北东向脆韧性剪切带为压扭性左行剪切,σ1≈282°∠24°,古应力值约59.1MPa,动力变质作用达高绿片岩亚相,两者均为平面型应变;加里东期,北西西向脆韧性剪切带为张扭性右行剪切,北东向脆韧性剪切带为张扭性左行剪切,σ1≈344°∠78°,古应力值约86.5MPa,动力变质作用为中绿片岩亚相;印支期,随着脆性程度进一步增加,北西西向韧脆性剪切带经历了压扭性左行剪切,北东向韧脆性剪切带经历了压扭性右行剪切,σ1≈120°∠20°,古应力值约116.3MPa,动力变质作用为低绿片岩亚相,两者为压扁型应变特征。北西西向韧性剪切带总拉伸量为0.259%,第一、二期右行位移量为0.98km,第三期左行位移量为1.65km,二者相差0.67km。 (3)对煎茶岭超基性岩和花岗斑岩的岩体构造进行了初步研究,提出了煎茶岭超基性岩体和花岗斑岩岩体的就位机制:北西西向和北东向韧性剪切带中期活动过程中,超基性岩体以岩墙扩展式侵入到韧性剪切带内后经历了剪切作用的改造生成蛇纹质糜棱岩、滑镁质糜棱岩和糜棱岩化菱镁岩等动力变质岩;两韧性剪切带第三期活动时,花岗斑岩体以气球膨胀式侵位。根据岩体与围岩的接触关系,对超基性岩形成的地质时代提出了新的认识。由于岩体与震旦纪白云岩和炭质片岩存在穿插关系,而且在超基性岩内多处发现它们的捕虏体,因此认为超基性岩形成的地质时代应晚于震旦纪。结合韧性剪切带活动期次,超基性岩形成于加里东期。 (4)通过控矿因素和矿床地质特征的研究,针对煎茶岭金、镍矿床,提出了韧性剪切带-超基性岩-酸性岩体(脉)三位一体的成矿机制。认为煎茶岭金、镍矿床具有相同的控矿因素和相似的成矿作用,它们是在统一的成矿系统中不同的物理化学条件下,在同一地质时期形成的。 (5)煎茶岭花岗斑岩体结晶时代确定为216±4Ma,其代表时代为三叠纪(印支期),通过综合研究,认为花岗斑岩与金、镍矿床和韧性剪切带具有密切的时间、空间和成因联系。说明煎茶岭金镍矿的成矿时代是印支期,同时限定了第三期韧脆性剪切活动发生在印支期。 (6)总结了煎茶岭金镍矿田内控矿韧脆性剪切带特征和控矿规律。金矿控矿构造位于构造蚀变超基性岩体与白云质糜棱岩接触带附近的韧脆性剪切带之中,总体倾向100°-50°,局部东倾,倾角变化于50°-85°之间,无论沿走向还是顺倾向均呈舒缓波状;发育的动力变质岩主要以韧脆性变形为主;利用透射电镜观察,与金矿有关的脉石英形成大量的位错弓弯、位错环、位错列、位错壁、位错网、亚晶粒构造等;金矿体绕超基性岩分布,形成“金项链”控金格局。镍矿控矿构造位于以花岗斑岩为核的“σ”型“旋转碎斑系”拖尾内韧脆性剪切带之中,即花岗斑岩体西北和东南方位拖尾部位;控矿构造产状为170°-200°∠56°-80°,无论沿走向还是顺倾向均呈舒缓波状;发育的动力变质岩以韧脆性变形为主,构造岩中可见S-C面理、旋转碎斑系、亚颗粒、膝折带等;目前,发现的绝大部分镍矿体位于“旋转碎斑系”的北西向“拖尾”中,东南“拖尾”中也发现很好的镍矿化,具有极好的成矿条件。 (7)根据本论文研究成果,笔者认为煎茶岭金镍矿田构造演化时序可能是:①晚太古代末期,鱼洞子群经历了强烈变形变质作用的改造,生成花岗质片麻岩、浅粒岩、变粒岩、磁铁石英岩等,同时发育褶皱,变质作用达(低)角闪岩相。随后,该区处于隆起剥蚀阶段。②中元古代末期,在接官亭组地层形成并发生多期变形之后,区内发生了韧性剪切变形,形成北西西向和北东向两条共轭韧性剪切带。随后地层挤压褶皱隆升,在接官亭组产生了一系列褶曲,同时在鱼洞子群,该期褶皱叠加在早期等斜、同斜及重斜褶皱之上。③晚元古代晚期,研究区随扬子板块一同进入稳定的被动大陆边缘演化阶段,广泛沉积了下震旦统断头崖组和九道拐组,断头崖组与中元古界接官亭组呈明显的角度不整合接触。④加里东期,研究区发生一期强烈挤压褶皱和推覆构造之后,再次发生韧性剪切活动,北西西向和北东向张扭性韧性剪切带交汇部位变形相对较强烈,形成薄弱地带,且向下有较大延伸,提供了超基性岩浆侵入的有利通道,形成了煎茶岭超基性岩,随着剪切活动的持续进行,岩体也随之发生了强烈的塑性变形。由于地壳上隆,区内缺失寒武纪-泥盆纪地层。⑤印支期,区内构造再次活动,引起北西西向和北东向韧性剪切带发生第三期活动,随之带内有花岗斑岩和钠长斑岩脉侵入。⑥印支运动之后(燕山-喜山期),三角区和扬子板块向秦岭俯冲碰撞造山,导致研究区内南北地层不同程度的剥蚀,F18以北九道拐组和略阳组地层大部分被剥蚀,其程度明显大于南部。 (8)根据“韧性剪切带-超基性岩-酸性岩体(脉)三位一体”的原则,笔者圈出四个金、镍矿的成矿远景区:构造蚀变超基性岩体东南部金矿成矿远景区、花岗斑岩东南和西北部镍矿成矿远景区、九道拐金镍矿成矿远景区。 本文创新点有如下两点: ①笔者在煎茶岭金镍矿田新厘定了两条区域韧性剪切带:北西西向区域韧性剪切带和北东向区域韧性剪切带,详细研究了它们的几何学、运动学、动力学以及两韧性剪切带相互关系、变质相、变形期次和构造应力场等特征,进而探讨了它们对矿田内超基性岩体、花岗斑岩体、钠长斑岩脉以及金镍等矿产的控制作用。 ②总结了煎茶岭金镍矿田内控矿韧脆性剪切带特征和控矿规律。控金构造是蚀变超基性岩体与白云质糜棱岩接触带附近的韧脆性剪切带,金矿体绕超基性岩分布,形成“金项链”控金格局;镍矿控矿构造是以花岗斑岩为核的“σ”型“旋转碎斑系”拖尾内韧脆性剪切带。目前,发现的绝大部分镍矿体位于“旋转碎斑系”的北西向“拖尾”中,东南“拖尾”中也发现很好的镍矿化,具有极好的成矿条件。


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