貴州淺層構造變形與成礦

(貴州省地質礦產勘查開發局,貴州 貴陽 550004)

1 引言

礦產資源是地質作用形成于地殼、特別是淺部具經濟價值的自然資源。其形成與構造環境關系密切。構造環境是區域成礦的主導因素,對礦產的形成,特別是內生成礦的形成有著決定性的作用。區域成礦地質條件是控制和影響礦產形成和決定礦產特征的各種因素的總和。地球上各個區域的成礦地質條件千差萬別,從而導致了成礦地質作用的多種多樣,形成了豐富多彩的礦產種類及其礦床類型。因此,對區域成礦地質條件的研究,既是區域成礦學研究的重要內容之一,更是探討區域成礦規律的基礎。

貴州省有地質記錄的870 Ma以來,在巖石圈板塊運動作用下,新元古代至今經歷了武陵(四堡)、揚子(雪峰)、加里東、印支、燕山和喜馬拉雅期多次造山作用,其構造變形鑄就了當今貴州復雜的地殼淺層變形圖像(《中國區域地質志·貴州志》編輯委員會,2017),這些構造變形是相關熱液礦產形成的重要條件之一。貴州作為我國南方淺成低溫成礦集中區(胡瑞忠等,2007;2016),與整個淺層構造變形關系更加緊密。本文對貴州省各級大地構造單元以及構造變形區的區域地質特征及成礦地質背景進行了系統總結,在淺層構造變形類型中,不論盆―山構造、褶皺構造樣式和區域性斷裂,均與淺成低溫熱液成礦有密切的聯系。

2 淺層構造變形概述

貴州省巖石圈構造分屬上揚子巖石圈亞塊體和中揚子巖石圈亞塊體(李廷棟,2006;袁學誠,2011)。大地構造位于華南板塊(I級)的揚子陸塊(Ⅱ級)的上揚子陸塊(Ⅲ級)的東南部,其Ⅳ級大地構造單元可分為“一盆三帶”,即四川中生代前陸盆地、鄂湘渝黔前陸褶皺沖斷帶、江南加里東造山帶、南盤江—右江印支造山帶(王硯耕等,1992a、1995、1996;《中國區域地質志·貴州志》編輯委員會,2017;王硯耕等,2018)。

本文在四級構造單元劃分基礎上,進行了構造變形區劃分,各構造變形分區在地質構造方向、褶皺組合型式和地質作用(包含成礦作用)類型及特征等方面具有明顯差異。在貴州,淺層構造變形種類主要為盆―山構造、褶皺構造樣式和區域性斷裂(圖1),依據各構造變形區的區域地質特征、淺層構造變形種類探討其與成礦作用的關系,為論述貴州省主要礦產成礦條件奠定基礎。

3 盆―山構造與成礦

貴州省的淺層構造變形圖像,結合深部地球物理信息,是位于四川前陸盆地與貴州高原之間的盆―山構造,此乃貴州淺層構造基本格局。

盆―山構造是在地球內動力作用下大陸巖石圈遭受改造、上地殼發生的構造變形的主要表現形式之一,其結果是形成新的盆地和山嶺。這些盆地和山嶺的形成都是由巖石圈應力改變的結果。若巖石圈受到擠壓,局部的應力積聚不能釋放物質能量,在流性變形強的地區形成山嶺,流性變形弱的地區形成盆地(袁學誠,2005)。包括貴州赤水、習水在內同屬四川南緣的中生代大型陸相坳陷沉降盆地的組成部分;往南的貴州高原則是該盆地南緣的褶皺隆起山系,是貴州盆―山構造的主體,也是區域淺層構造的復雜區段,與熱液成礦的關系最為密切,是成礦研究的重中之重。由褶皺沖斷山系(鄂湘渝黔的褶皺沖斷帶)和復式褶皺山系(江南早古生代造山帶)構成此山系(圖2)。以上三個構造區帶鑄就了貴州淺層構造的基本格架,屬于典型的薄皮構造(Thin-skinned tectonics)。

圖2 貴州地殼盆—山構造格架(據王硯耕,1992b.修編)

3.1 坳陷沉降盆地

坳陷沉降盆地位于貴州北隅赤水和習水,為四川盆地南部邊緣。卷入地層主要為侏羅紀、白堊紀紅層。以寬緩褶皺為主,斷裂不發育,下伏古生代至三疊紀海相沉積。中生代紅層是膏巖和淺層天然氣的儲集層和蓋層。古生代寒武紀、志留紀的黑色巖系(烴源巖)則是頁巖氣的主要層段。

3.2 褶皺隆起山系

褶皺隆起山系是貴州省盆―山構造最主要的組成部分和淺層構造特點所在,其范圍包括貴州省境的大部。按變形特征的不同,分為褶皺沖斷山系和復式褶皺山系兩個構造區段。其中,褶皺沖斷山系位于吼灘斷裂與施洞口斷裂之間的貴州省境,相當于鄂湘渝黔褶皺沖斷帶的范圍。該褶皺沖斷系以多層次復雜滑脫變形所產生的侏羅山式褶皺為特色,并伴有一系列向南東傾斜的沖斷層。侏羅山式褶皺是淺成低溫汞、金、鉛鋅、銻等為淺成低溫礦床成礦的重要因素之一;復式褶皺山區泛指貴州東南部,其范圍相當于江南造山帶西南段,屬變質褶皺基底構造。主要由新元古代早中期淺變質巖系構成的復式背斜和復式向斜,及其與之斜交的走滑斷層為其特征?！敖鲜今薨櫋笔鞘⒚}型和熱液型銻、鉛鋅重要構造成礦的條件。

4 主要褶皺樣式與成礦

根據構造變形樣式及其組合特點的不同,參照相關劃分方案,將貴州省淺層褶皺分為類日耳曼式、侏羅山式、江南式和“西康式”4種基本型式(表1、圖1)?，F分述于后。

表1 貴州主要淺層褶皺樣式類型

4.1 侏羅山式褶皺

侏羅山式褶皺實際上是多層次復雜滑脫變形的產物,它是造山帶與前陸之間一種特殊的褶皺類型。其范圍涉及貴州省大部,是一個典型的前陸褶皺-沖斷帶。卷入這個褶斷帶的地層主要是古生代和三疊紀海相沉積,但各地段地層發育有所差異。貴州省北半部以早古生代地層為主,最為矚目;南半部則是上古生界和三疊系為主體。其褶皺型式多樣,包括了隔槽式、類隔槽式、隔檔式,疏密波狀和箱狀等多種類型。其中,以隔槽式褶皺最為發育。它是由一系列緊密的向斜和平緩背斜相向平行排布而成(圖3),并具有分帶性。以遵義—貴陽斷裂帶為界,以東的貴州省境。普遍發育與褶皺軸(主要為背斜)平行的逆斷層,與上述褶皺一起構成典型的褶皺-沖斷構造。沖斷層主要為北北東向,斷層面向東南傾斜,向北西方向仰沖,指向四川盆地。

圖3 貴州侏羅山式褶皺樣式(據貴州省地質礦產局,1987,修改)

上述構造樣式在平面上具有明顯的分帶性:即自東(南東)向西(北西),褶皺和斷裂的強度均減弱,卷入的地層亦逐漸變新,褶皺型式由隔槽式―類隔槽式―疏密波狀―箱狀褶皺;逆沖斷層減少,在鄰近四川盆地邊緣的畢節、大方一帶,尚有臺階狀斷層出現。在遵義—貴陽以西地區則是北東和北西向。本帶是淺成低溫成礦域的集中區,其構造變形是汞、金、銻、砷、鉛鋅等礦產形成不可或缺的重要條件。尤其是隔槽式背斜軸部、箱狀褶皺軸部和穹狀背斜軸部是低溫熱液礦床最有利的出礦空間。

4.2 類日爾曼式褶皺

日耳曼式褶皺是發育穩定陸塊(克拉通)上疊蓋層的一種寬闊平緩的構造變形樣式。在貴州分布于四川盆地南部邊緣相鄰的赤水市、習水縣。卷入此類褶皺的主要是侏羅紀—白堊紀陸相紅層,構造變形比較微弱,地層產狀一般較平緩,有的甚至水平,層間關系基本協調,褶皺一般開闊。其型式以橫彎頂薄者為主,常為規模不大疏緩的背斜、向斜,軸跡主要呈東西向分布。斷層不發育,以正斷層為主。屬四川中生代前陸盆地的類日耳曼式褶皺組成部分。

4.3 江南式褶皺

江南式褶皺,是既不同于侏羅山式滑脫褶皺、又有別于阿爾卑斯式全型褶皺的另一褶皺類型。是指發育在大陸地殼內部陸―陸碰撞作用形成的陸內造山帶特殊的褶皺型。分布于江南加里東造山帶西南段的貴州東南部。卷入這個帶的地層主要是新元古界下江群/丹洲群淺變質陸源碎屑巖系,以及整合其上的早古生代地層。此變質巖系的構造遠未查清,其中尚有復雜的中小型構造和褶疊層(如臺江至雷山一帶)。局部保留的晚古生代巖層,不整合于下古生界或新元古界之上。還有若干北東—北東東向走滑斷層,并發育有眾多過渡性剪切帶。

這類褶皺樣式的特點是,形態開闊至緊閉,常見復式背斜和復式向斜(圖4),二者相間排列兩翼大致對稱。單個褶皺延伸100 km左右,褶皺寬約10 km。產狀中等傾斜。在天柱、錦屏、黎平西部褶皺軸面多傾向南東,而東側多傾向北西,此現象有力佐證其復式背斜的存在。區段還常見順層或切層的脆韌性剪切變形,延伸百余公里。復式褶皺的背斜軸部或脆韌性剪切變形帶是石英脈型金礦產出的有利部位(張均等,2017)。

圖4 貴州天柱—錦屏下江群江南式褶皺樣式(據張均等,2017,修改)

4.4 “西康式”褶皺

“西康式”褶皺由許志琴等命名(1991)。意指發育于松潘—甘孜造山帶三疊系西康群復理石的一種褶皺類型。王硯耕(1992a)認為,黔西南南部南盤江地區三疊紀硅質陸源碎屑巖系(復理石)的褶皺與之相似,它與西康群一樣都位于上揚子陸塊邊緣,同屬三疊紀特提斯洋,具有相同的構造變形的物質基礎和地動力學背景,故沿用此名,用以代表該區的褶皺樣式。貴州南盤江地區屬右江造山帶北緣,是三疊紀的周緣前陸盆地。卷入這個帶地層主要是三疊系中上統巨厚的陸源碎屑復理石。其主構造線呈北西―北西西,并有多方向褶皺疊加。次級褶皺復雜形態多樣,如平臥褶皺、同斜褶皺、扇形褶皺和尖棱褶皺等均屢見不鮮(圖5)。

圖5 黔西南南部“西康式”褶皺(據《中國區域地質志·貴州志》編輯委員會,2017,修改)

此類褶皺型式基本特點是:緊閉線狀復式褶皺發育,常伴有倒轉、平臥等次級褶曲;單個褶皺形態多樣,并相互平行或共存;區域性板劈理發育且延伸較遠;與褶皺相伴的逆沖斷層比較發育;能干性差的復理石層具有強烈的縮短應變。此外,在硅質陸源碎屑復理石褶皺帶中,能干性強的石炭紀—二疊紀碳酸鹽巖剛性塊體組成的穹狀或短軸背斜,并常發育伸展斷層。此類構造樣式的褶皺背斜交接部位是以陸源碎屑巖容礦的卡林型金礦成礦十分重要的條件。如爛泥溝、百地和丫他金礦床。

5 區域性斷裂與成礦

貴州省淺層構造變形圖像中除前述褶皺構造外,還發育眾多的斷裂構造。它與褶皺一起構筑了淺層構造變形樣式,其中有一些規模較大的區域性斷裂十分矚目(圖1),它們不僅是區域構造格架中十分重要的構造形跡,而且與一些熱液礦產的形成有著密切的關系?，F擇要述后。

5.1 次級構造單元邊界斷裂

5.1.1 吼灘斷裂帶(F1,為圖1中斷層編號,下同)

圖6 吼灘斷裂帶地震解譯剖面圖(據郭衛星等,2016,修編)

5.1.2 玉屏—凱里—三都斷裂帶(F2)

5.1.3 坡坪斷裂帶(F3)

為南盤江―右江造山帶與鄂湘渝黔褶皺沖斷帶分界線。是燕山期板內構造變形疊加在中三疊世相變帶上的斷裂構造。從北東到南西經鎮寧、打幫、貞豐連環寨、冊亨坡坪、安龍孔屯,延長200余千米,斷裂帶總體是向北西或西傾斜,早中三疊世碳酸鹽巖逆沖于中三疊世之上,在下盤塑性巖層中還發育了與該斷裂帶傾斜方向相反的沖斷層——板昌斷層,在貞豐和冊亨毗鄰地段構成復雜的構造圖像。該斷帶附近有爛泥溝超大型金礦床,以及林壇、白層、唐新寨等金礦產出,表明該斷裂帶可能對上述金礦的形成有著控制作用(圖7)。

圖7 貴州貞豐—冊亨構造略圖(據索書田等,1991,修改)

5.2 構造區段或變形區分界斷層

在鄂湘渝黔褶皺沖斷帶內部,構造變形樣式及其組合區別較大,可以劃分出若干不同構造區段和構造區塊,它們之間的分界往往是一些區域性的斷裂(圖1),并對某些熱液礦產的形成有控制作用,現擇要簡述于后。

5.2.1 貴陽―遵義斷裂帶(F4)

北起桐梓坡渡向南經遵義、息烽至貴陽,呈南北向延伸,長約200 km,它是貴州省內鄂湘渝黔褶皺沖斷帶東西兩個不同變形區的分界斷層。東側以近南北向隔槽式褶皺為主,并伴有一系列北東向逆沖斷層和走滑斷層,西側的褶皺形式較多,其軸跡以北東向為主,并呈S形彎曲。該斷裂帶東側是貴州汞、鉛鋅和螢石等的主要礦化區,上述構造對其有明顯的控制作用。

5.2.2 赫章―納雍斷裂帶(F5)

原稱“埡都―蟒硐斷裂帶”,該斷裂帶西起威寧自治縣云貴,往東經赫章蟒硐,再經納雍水東,繼續向修文六廣,息烽附近與貴陽―遵義斷裂帶相交,可能繼續往東延伸(待進一步驗證)。呈近東西向橫延貴州全境,東西向長約330 km,該斷裂帶在埡都—蟒硐一帶,以擠壓為主,使早志留世、中晚泥盆世、早石炭世地層逆沖于中二疊世地層之上,形成疊瓦狀的沖斷系(圖8)。在中段的黃平―鎮遠斷裂帶先擠壓后伸展,形成陡傾斜的斷裂帶。該斷裂帶是貴州前陸沖斷褶皺帶南北構造景觀分異的界線,也是晚古生代黔北隆起與黔南坳陷的分界。該斷裂西段是鉛鋅成礦的有利部位,東段則控制汞、重晶石和鉛鋅等熱液礦床。

圖8 赫章—納雍斷裂帶內的疊瓦狀沖斷系(據何良倫等,2019,修改)

5.2.3 紫云―水城斷裂帶(F6)

為廣西丹池斷裂往貴州延伸部分,經羅甸往北西過紫云、關嶺、六盤水—威寧呈北西向延伸約145 km。該斷裂帶兩側變形樣式有很大的區別,北東側為北東和北西向的褶皺為主,南西側不僅有上述方向的褶皺,而且斷裂發育,并有近東西向的褶皺。該斷裂帶構造性質復雜,并有較長的活動歷史,控制了晚古生代斷陷盆地的分布。燕山期至今經歷了擠壓、走滑和伸展作用,該斷裂帶可能是與灰巖容礦鉛鋅礦床(杉樹林式鉛鋅礦)的重要控制因素。

5.2.4 普安―安順―烏當―石阡斷裂帶(F7)

是云南師宗―彌勒斷裂帶往貴州的延伸部分。進入盤州蓮花山,往北東過普安,再往東至關嶺附近與紫云―水城斷裂相截,再往北東經安順寧谷至貴陽烏當,在甕安南部與開陽―鎮遠斷裂相截;往北東經石阡花橋到江口紅石,再向松桃方向延伸,呈北東向斜貫貴州全境,長約380余千米。該斷裂帶性質復雜并有多期的活動歷史,主要具有擠壓―走滑的雙重性,但各區段的性質和強度有所差別,在西南段的盤州—關嶺以壓性為主,是滇黔桂金三角的界線;安順—貴陽則以走滑為主,而在石阡—江口則是擠壓和伸展兼具。該斷層至今仍在活動,它不僅是貴州地下熱水導熱構造,而且沿其兩側是熱液型金、汞、鉛鋅等成礦的重要控制因素。

6 淺層構造與低溫成礦

從上述貴州省淺層構造變形與成礦關系的敘述可知,不論盆-山構造、褶皺構造樣式和區域性斷裂均與淺成低溫熱液成礦有密切的聯系。貴州作為我國南方淺成低溫成礦集中區,與整個淺層構造變形關系更加緊密,在此簡要討論。

6.1 淺層構造與低溫成礦組合分布

根據成礦時代和成礦元素共伴生關系,貴州省淺成低溫成礦域可劃分為以下5個組合,淺層構造與低溫成礦組合分布如圖1。

6.1.1 鉛鋅鐵(銀、鎘)組合

分布在貴州省西北部與川滇兩省相鄰的地區,容礦巖石主要是石炭紀至二疊紀的石灰巖,以碳酸鹽型鉛鋅礦為主。以赫章縣豬拱塘鉛鋅(鎘、銀)礦床和赫章縣菜園子鐵礦床為代表。

6.1.2 金銻汞砷鉈組合

主要分布在黔西南地區,容礦巖石為石灰巖、砂巖及玄武巖,以卡林型金礦為主。分別以灰家堡金礦田、貞豐縣爛泥溝金礦床和盤州市架底金礦床為代表。

6.1.3 汞鉛鋅銻組合

容礦巖石主要是寒武系碳酸鹽巖(除銻外),分布在黔東至黔南三都等地,汞礦帶靠江南造山帶一側,而鉛鋅礦帶則在其西側。分別以萬山礦田和三丹礦田為代表。

6.1.4 銻金組合

容礦巖石主要為淺變質硅質陸源碎屑巖,以脈型銻礦和金礦為主,主要分布在黔東南地區。分別以榕江縣八蒙銻礦床和錦屏銅鼓金礦床為代表。

6.1.5 汞螢石組合

容礦巖石為寒武紀—奧陶紀碳酸鹽巖,汞礦以單汞為主,而螢石礦以重晶石為主,分布于黔東北務川、沿河等地。分別以務川自治縣木油廠汞礦田和沿河自治縣豐水嶺螢石礦為代表。

6.2 低溫熱液礦集區構造條件

根據前述低溫成礦元素共生組合特點及其分布受淺層構造變形控制的規律,將其劃分為下文所列5個礦集區(圖1)。各礦集區均受淺層構造變形樣式及其組合的控制,其中斷裂型控礦構造最為重要,在此分別簡要敘述其控礦構造條件。

6.2.1 黔東北汞螢石礦集區

位于貴州省東北部的務川—德江—沿河一帶,為侏羅山式褶皺發育區,汞礦和螢石礦受瀕北北東向隔槽式褶皺背斜軸部或翼部斷裂控制,其容礦構造主要是順層和切層的張性斷裂或層間破碎帶。

6.2.2 川滇黔毗鄰鉛鋅(鍺鎘銀)礦集區(貴州部分)

位于貴州省西北部的赫威水地區,為褶皺斷裂復雜變形區,鉛鋅礦主要受北西西向斷裂帶及其旁側的次級斷層和褶皺控制。其中,以紫云―水城和水東―埡都兩斷裂帶礦床較為密集。紫云―水城斷裂帶為走滑兼擠壓性質,威水背斜南西翼倒轉,并連起交界的南盤江―右江盆地褶皺帶,鉛鋅礦富集;水東―埡都斷裂帶則以擠壓逆沖為主,并形成疊瓦式沖斷,其下盤往往是鉛鋅礦就位的主要場所,如豬拱塘鉛鋅礦床。

6.2.3 滇黔桂毗鄰地帶金銻汞鉈砷礦集區(貴州部分)

主要位于貴州省西部的南北盤江區域,為“滇黔桂金三角”的北緣,是卡林型金礦最集中分布區?？氐V構造主要是北西西向的背斜或與之交截的沖斷層和正斷層控制。以石灰巖容礦的似層狀-透鏡狀金礦體,多受層間斷層控制;而砂巖容礦的脈狀礦體則受沿板劈理發育的斷層控制。

6.2.4 黔東―黔南汞鉛鋅銻礦集區

位于銅仁—凱里—都勻—三都一帶,為Ⅲ級構造單元結合部,該區的礦產受“軸緣斷裂帶”及其旁側的次級斷層和褶皺控制。其中,以施洞口逆沖斷層帶和銅仁疊瓦狀斷裂帶的構造控礦最為明顯。

6.2.5 湘西―黔東金鎢銻礦集區(貴州部分)

主要包括黔東南的天錦黎地區,為新元古界淺變質褶皺基底,以“江南式”褶皺為其特征。該區金銻主要受北東向復式背斜及其過渡性剪切斷裂控制。有順層石英脈型和切層脈型兩種金礦。銻礦則受北北東和北東剪切作用形成的“網結狀”構造控制,多呈脈狀產出。

7 結論

貴州有地質記錄的870 Ma(新元古代至今)以來,地質歷史時期經歷了多期次造山作用,形成盆-山構造、褶皺構造樣式和區域性斷裂等淺層構造變形,其類型的發展演化是一些礦產的有利產出空間和重要控制因素,尤其是淺成中低溫熱液礦產成礦條件之一。

(1)作為貴州省淺層構造基本格局的盆(中生代大型陸相坳陷沉降盆地)―山(褶皺沖斷山系和復式褶皺山系)構造,盆地是古生代寒武紀、志留紀的黑色巖系(烴源巖)成生頁巖氣的主要場所;褶皺沖斷系是淺成低溫汞、金、鉛鋅、銻等為淺成低溫礦床成礦的重要因素之一;復式褶皺山系是石英脈型和熱液型銻、鉛鋅重要構造成礦的條件。

(2)發育的淺層褶皺樣式中,侏羅山式褶皺帶的構造變形是汞、金、銻、砷、鉛鋅等礦產形成不可或缺的重要條件,尤其是隔槽式背斜軸部、箱狀褶皺軸部和穹狀背斜軸部是低溫熱液礦床最有利的出礦空間;江南褶皺式復式褶皺的背斜軸部或脆韌性剪切變形帶是石英脈型金礦產出的有利部位;“西康式”的褶皺背斜交接部位是以硅質陸源碎屑復理石容礦的卡林型金礦成礦十分重要的條件。類日耳曼式構造變形樣式利于頁巖氣的成生與保存。

(3)貴州淺層構造變形圖像之一的斷裂構造,其不僅是區域構造格架中十分重要的構造形跡,而且是汞、鉛鋅、金、螢石、重晶石等礦產產出的有利部位和重要控制因素,也是貴州地下熱水導熱構造。

(4)貴州淺成低溫成礦集中區低溫成礦元素共生組合特點及其分布均受淺層構造變形樣式及其組合的控制,其中以斷裂型控礦構造最為重要。

(5)以上研究成果是編制《中國礦產地質志·貴州卷》志書的基礎,也是編制1∶50萬貴州省礦產圖、貴州省成礦規律圖的基礎,同時對將來貴州省礦床地質研究與區域找礦、地質礦產勘查及研究都具有重要指導意義。

[編者注]本文為王硯耕先生生前研編貴州礦產地質志的研究成果,由貴州礦產地質志研編團隊、貴州省地質調查院高級工程師白培榮整理(文字、插圖)完成。