成矿作用与区域地层、构造、岩浆岩活动有着密切的关系,矿床的形成和分布由区域地质构造背景和演化史决定[1]. 研究区自1996年进入开发阶段以来,随着生产的扩大和发展,现保有资源储量与开发进程不匹配. 为缓解现有资源紧张问题,通过20多年的努力,在泰宁地区先后发现了长兴、五里亭和梅桥等多个中小型脉状金矿床.
1 区域地质背景何宝山金矿田位于福建武夷成矿带中部,构造位置属闽西北隆起带次一级构造单元浦城-泰宁断裂与光泽-建宁拗陷过度地段,崇安-石城北东向断裂带和泰宁-湄洲湾北西向断裂带的交汇处[2-3](图 1). 区域构造线方向与武夷山地区一致,经历了加里东期-燕山期多期复合叠加改造,是闽西北重要的金属资源富集区.
区域基底主要为前寒武系交溪(岩)组变质岩系,是建宁-建瓯西南褶皱带和何宝山矿区重要赋矿围岩. Wang et al. [6]和于津海等[7]认为其原岩建造可能是新元古代沉积岩夹少量火山岩. 研究区加里东期和燕山期岩浆底侵迹象明显,两期侵入岩与同时期构造岩浆热事件关系密切. NE向坳上-南溪断裂带及叶家断裂为崇安-石城断裂带的次级断裂,属于Ⅰ级断裂,是中生代晚期多金属成矿作用的重要导矿和控矿断裂,具有多期性. 在两条区域深大断裂旁侧,近NE向展布的加里东期钾长花岗岩和花岗闪长岩与燕山期花岗岩穿插交替出现,并与区域性断裂近平行. 对花岗岩地球化学特征和岩浆锆石U-Pb测年分析认为,受区域强烈混合岩化作用影响,闽、浙一带沉积岩或变质岩可能为混合岩与S型花岗岩的原岩[8].
2 典型矿床地质特征 2.1 何宝山金矿床何宝山金矿床出露地层单一,主要是中元古代交溪(岩)组的变质岩系,片理化发育,岩性主要为黑云二长变粒岩、黑云钾长变粒岩、斜长变粒岩及斜长角闪变粒岩,地层以单斜方式产出,倾向NE,倾角30~50°. 本地区这套地层普遍受到后期不同程度岩浆热动力引发的区域变质影响,常见肉红色花岗质、长英质脉体,局部见基性辉长岩细脉. 断裂构造表现出长期性、多阶段等特征,NE向F7断裂带和NW向F5断裂带是最主要的导矿和容矿断裂,Ⅱ号矿化带南段发育一条近E-W向后期破矿断裂. 矿田岩浆活动强烈,矿区侵入岩仅零星出露在矿区南部及北部,以加里东期钾长花岗岩和花岗闪长岩为主.
何宝山矿区33个矿体全部位于变质岩断裂破碎带中,且Ⅱ号矿化带的规模、品位优于Ⅰ号带,矿段主体走向为NE,倾角略陡,产状稳定,其中ⅡAu4矿体规模最大,总体走向330°,倾角23~47°,呈NE向侧伏,平均厚度3.6 m,局部见尖灭再现、波状起伏特征. 矿石构造包括块状、浸染状、脉状-网脉状和斑点-斑杂状构造. 矿石结构有聚粒镶嵌、包含、碎裂和乳浊状结构. 金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、自然金等,次生金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、辉钼矿等. 研究区围岩蚀变明显,包括与矿化关联密切的硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐岩化等,具中低温蚀变矿物组合特征. 结合野外调查、矿石结构构造及光薄片矿物穿插关系等特征,将何宝山金矿床主要分为3个成矿阶段. Ⅰ:粗粒黄铁矿-石英阶段;Ⅱ:多金属硫化物-石英阶段;Ⅲ:石英-碳酸盐岩阶段. 早期粗粒黄铁矿阶段是金富集的主要阶段,矿物组合以石英、黄铁矿和绢云母为主.
2.2 长兴金矿床长兴矿区出露地层相对较少,研究区北部是覆盖较厚的第四纪冲洪积物和交溪组变质岩基底,Ⅰ号和Ⅲ号矿带南段地质体内均见岩浆上涌的捕获体. 研究区断裂构造发育,F4、F6、F8作为矿区导矿断裂,将长兴矿区近等分为3个矿化带,严格控制次级断裂带和矿体的空间展布及形态特征. 次级断裂带表现为多组走向NE、NNE和NW向的走滑剪切断裂,与长兴岩体总体展布趋势近乎一致. 加里东期钾长花岗岩作为主要赋矿围岩,大面积出露于矿区北部,整体形态膨大,与变质岩系界限清晰. 本套岩体受后期构造影响改造痕迹明显,伴有强烈的热液蚀变和矿化特征. 矿区间的钾长花岗岩和变质岩地层间存在花岗闪长岩岩浆柱,其中钾长花岗岩作为长兴矿区主要的赋矿围岩,其成岩年代集中在加里东晚期[(436.6±1.1)~(437.1±1.3)Ma] [9-10],属于区域岩石圈地幔基底拆沉地壳熔融的产物,刘锐等[8, 11]和梅勇文[12]认为闽西北混合岩与广东东北部、江西武夷山等地的花岗岩类均形成于此种同变形地壳深熔作用.
加里东期以来的多次构造体制转换,在长兴矿区出现不同规模、产状和力学特征的导矿与含矿断裂,次级主含矿断裂带矿化规模较大,矿体多直接产于次级破碎带内,具波状起伏、分支复合和尖灭再现等特征. 矿石构造类型有块状、脉状、浸染状和条带状构造,偶见石英晶簇构造. 矿石结构主要为压碎、包含、交代残余和网脉状结构. 黄铁矿、黄铜矿、自然金以及少量闪锌矿、方铅矿构成矿石主要金属矿物,其中金主要以裂隙金和包裹金为主. 蚀变围岩具有动力和热液变质作用复合叠加特征,在构造带不同产状变化部位蚀变类型和强度差异明显. 通过对巷道及室内光薄片观察,认为长兴金矿床存在3个岩浆活动成矿阶段. Ⅰ:粗粒黄铁矿-石英阶段;Ⅱ:细粒黄铁矿-石英阶段;Ⅲ:石英-碳酸盐岩阶段. 在成矿期次方面与何宝山主要区别在于方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等部分金属矿物较少见. 笔者推测出现这一差异原因可能是成矿流体随岩浆热液上涌达地壳浅部时,两矿区赋矿围岩的分选差异造成多金属矿物不同.
3 区域构造演化特征对研究区黄铁矿Rb-Sr测试,获得主成矿期年龄为208 Ma,结合收集的区域构造背景、矿床成因、岩石地球化学特征资料和前人对区域构造期次与岩浆-热事件的研究,笔者认为何宝山金矿田在成岩成矿过程中,至少经历了5次构造运动,各期活动在成矿中扮演角色各异,其构造演化过程及应力场特征如下.
(1)加里东期(460~450 Ma),扬子与华夏板块基本完成拼贴合并,武夷-云开造山带遭受强烈挤压运动. 受近E-W向挤压应力场作用后,我国东南沿海挤压碰撞造山带出现,伴生大量近S-N向褶皱及逆冲断裂. 通过对华南东段加里东期岩体大量测试数据分析,研究区花岗岩岩体形成于早-中志留纪(420~440 Ma),具S型花岗岩特征[10, 13-14]. 结合全岩主微量元素特征,认为在早志留纪存在板内褶皱后造山伸展环境,此时岩石圈地幔可能沿着变质核部发生拆沉,软流圈上涌造成岩石圈地幔部分熔融,形成何宝山中部和广东东北部等地的一些基性岩浆岩产物;随着变质核两侧的下地壳地温梯度的升高而发生部分熔融,形成I型或S型花岗岩[15-16].
(2)印支早—中期(约240~220 Ma),伴随古特提斯构造域与华南板块发生碰撞,引发华南从浅海向陆相环境转变[17],华南东部与左行走滑剪切带伴生的地壳重融型花岗岩沿武夷山断裂带分布[6, 18-19]. 此过程中何宝山地区受NNE向持续挤压作用[18],叠加前期韧性构造域,同时在何宝山等矿区形成了近东西向褶皱,指示了区域应力场方向为近S-N至NNE向,这与张岳桥等[20]提出的华南东部地区近东西向褶皱带形成时代、构造背景一致. 具有右行压扭性质的NW向断裂和左行剪切NNE向断裂带处于相对紧密状态(图 2),不利于大规模成矿流体的运移和沉淀成矿.
(3)印支晚期(220~195 Ma),华南东部地区的侏罗纪A型花岗岩及其他基性-超基性幔源岩浆是深源岩浆侵位产物,暗示了晚三叠纪-早侏罗纪可能处于大规模岩石圈挤压后的局部减压-伸展构造环境中[21]. 区域构造应力场由碰撞挤压转换为伸展体制[22],NNE向挤压应力同步转换为近S-N向右行走滑拉张作用[23]. 福建东部地区形成一些规模较小的拉伸沉积盆地,同时改造早期的NNE向和NW向控矿断裂.
(4)燕山早期(175~135 Ma),随着伊泽奈其板块向华南板块低角度俯冲,中国东南地区进入新的大陆边缘造山环境,岩石圈地幔消减拆沉,上升的玄武质岩浆指示下地壳熔融发生,形成酸性火山侵入杂岩[20, 24]. 同时,NWW向挤压应力场对NNE向和近S-N向断裂持续改造,在其两侧派生大量具有压性特征的右行NE向断裂带和左行的NW向断裂(图 3). 该期形成的节理脉按其错动方位定性,本阶段主压应力方向为NWW向,与区域上应力背景方向一致.
(5)燕山中—晚期(135~99 Ma),随着古太平洋板块俯冲阶段结束,板块后撤诱发了弧后扩张作用[25],区域构造体制由NWW向挤压转变为近SE向伸展[26],区域上形成大量NNE-NE向大型断陷盆地. 在泰宁县城NW方位衍生出一个受坳上断裂支配的火山岩盆地,加剧了何宝山矿田次级容矿通道扩张.
4 控矿构造系统及特征断裂构造作为金成矿的关键因素,控制了矿集区、矿田、矿床(点)和矿体的空间分布、定位排列及矿化富集规律等特征. 通过对比区域构造演化史,包括断裂规模、力学性质、岩相学特征、演化期次划分等,认为泰宁地区自二叠纪以来,至少经历了4次较大规模的构造应力机制变迁,伴随其中2次构造挤压而产生的地壳增厚,分别诱发了华南地块三叠纪和晚侏罗世地壳深熔作用、岩浆侵入以及成矿活动(图 4). 研究区黄铁矿Rb-Sr测年表明,区内金成矿发生在挤压向伸展过渡的晚三叠世. 含矿断裂研究结果表明,低序次含矿构造在相对张开条件下,矿化较好,反之矿化相对较弱.
坳上-南溪断裂带作为区域上的一条深大断裂带,不仅是研究区控矿主干断裂,而且控制了区内火山-沉积盆地的形成与演化. 据断裂构造的规模、产状、力学性质和控岩控矿等特征,并结合地质、化探、遥感等资料,对何宝山矿田及区域内揭露的多组断裂构造进行了系统划分,具体如下.
Ⅰ级控矿构造:坳上断裂带和叶家断裂带是研究区Ⅰ级控岩控矿断裂,属于崇安-石城断裂带重要组成,其不仅控制了重要的火山-沉积盆地的形成,同时为成矿流体运移提供了通道及热源. 该断裂斜穿全区,控制白垩纪朱口-金湖拉分沉积盆地形成及演化,地貌上为典型的线性沟谷,位于矿田北西角,长度大于35 km,宽5~200 m,总体呈近NE向展布.
Ⅱ级控矿构造:朱溪和大马圩断裂靠近矿田边界,构成何宝山矿田Ⅱ级导矿断裂. 其中朱溪断裂出露长度约10 km,宽10~20 m,主体沿NE向河谷展布,自NE向SW依次切穿研究区花岗岩岩体、闪长岩岩体及中元古代变质基底. 大马圩断裂出露长约8 km,宽2~20 m,NEE走向,穿过梅桥及长兴矿区,断裂两端分别是花岗岩岩体与白垩系沙县组沉积岩. 何宝山矿床、长兴矿床的分布直接受Ⅱ级断裂支配,限制了成矿边界,是限定成矿范围的关键断裂.
Ⅲ级含矿构造:构造体制的多次转变导致主应力方向改变,并在印支期形成NE、NW和近S-N向导矿断裂,对何宝山矿田Au元素异常的展布具有导向及控制作用,控制矿田金矿床(点)的产出. 金矿多产于Ⅲ级断裂上盘的次级羽裂断裂带内,受节理控制明显,矿体与破碎带产状一致,断裂分支复合,矿化强烈.
Ⅳ级含矿构造:研究区断裂受到多向、强度不同应力场持续作用,导致Ⅲ级断裂旁派生多组雁列式近平行排列的NE、NW向次级主含矿断裂,直接控制矿体在矿带、矿段内产出和分布位置. 在成矿过程中,深源流体迁移至次级破碎带附近,由于处于温度、压力急变带,导致水-岩系统物理化学性质突变从而矿质大量沉淀.
5 结论(1)何宝山地区主干控岩控矿断裂由南溪和叶家深大断裂带构成,控制了研究区岩石和矿体的分布,朱溪断裂和大马圩断裂作为矿田控岩导矿断裂,引导Ⅰ级断裂内中酸性侵入体和含矿热液运移方向和富集区域分布.
(2)构造活动具有多期性. 研究区从加里东期-燕山期至少存在4次与成矿有关的运动. 第一次为加里东期韧性变形,与区域构造方位一致;第二次为近SN向挤压作用下形成的NE向左行脆性断裂,对成矿贡献巨大,属矿床的控矿构造;第三次为近E-W向挤压作用下形成的NE向和NW向右行脆性断裂,对矿体富集作用突出,局部发育推覆构造,为矿区的控矿构造;末次为E-W向右行压扭性断裂断裂,属成矿后构造.
(3)印支期以来,矿田至少有2期大规模成矿事件,均为构造蚀变岩型. 其中第一阶段为印支末期的含矿热液沿NE向和NW向Ⅲ级断裂上侵和围岩相接触蚀变,形成矿体;第二阶段为燕山中-晚期携带含矿热液的岩浆活动在研究区NE、NEE和NW向Ⅳ级断裂内堆积富集,形成矿体.
(4)构造标志:主矿体受NE向、NEE及NW向断裂支配,断裂构造产状变化较大部位及岩性接触带附近是富矿体有利富集部位.
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