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湖南鏟子坪-大坪金礦區變形序列及控礦構造

2024-01-06 12:00柏道遠曾廣乾董裕軍曹進良
地質力學學報 2023年6期
關鍵詞:北北東產狀北西

柏道遠, 李 彬,2, 曾廣乾,3, 董裕軍, 曹進良

1.湖南省地質調查所,湖南 長沙 410016;

2.東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室,江西 南昌 330013;

3.中國地質科學院地質力學研究所,北京 100081;

4.湖南省自然資源調查所,湖南 懷化 418000

0 引言

江南造山帶湖南段表現為一大型弧形構造帶(以下稱雪峰弧形構造帶),發育大量金(銻鎢)礦床。關于礦床特征、成因等已有大量研究并取得豐碩成果,但關于成礦時代及構造背景尚存在不同認識(Xu et al.,2017;Zhang et al.,2019;黃建中等,2020;柏道遠等,2021a)。此外,盡管對各礦床(區)的導礦和容礦構造已有基本認識,但控礦斷裂的運動學特征、形成時代和動力學機制等方面的研究大多非常薄弱(柏道遠等,2021a)。

鏟子坪-大坪金礦區位于雪峰弧形構造帶西南段,處于多條北北東向深大斷裂與白馬山-中華山花崗巖帶的交匯部位,成礦地質條件良好,發育有鏟子坪、大坪、石榴寨、桐溪、響溪、斷坑、白巖云等金礦床。關于鏟子坪金礦的礦床特征和找礦標志(魏 道 芳,1995;駱 學全,1996a,1996b;趙 建 光,2000)、礦床成因和物質來源(魏道芳,1993;曹亮等,1995a,1995b)已有較多研究,對其控礦構造也已有較多探討,明確北東向斷裂為導礦和容礦構造、北西向斷裂為容礦構造(駱學全,1993;陳明揚,1996;孟憲剛等,2001;符海華等,2011)。但關于控礦斷裂的運動學特征、形成時代和區域構造體制等存在很大爭議,如駱學全(1993)提出北東向導礦斷裂在加里東期發生韌性剪切逆沖作用,印支期轉為脆性,燕山期轉為右行走滑;北西向斷裂在加里東期為斜節理,燕山期轉為左行扭張并成礦;符海華等(2011)認為北西向容礦斷裂形成于加里東期,印支—燕山期再次活動,具張扭性;孟憲剛等(2001)提出北北東向和北東向控礦斷裂主要形成于加里東期,印支—燕山期產生張裂而形成礦體充填。此外,上述有關控礦斷裂運動學特征和形成時代的認識一般缺乏可靠的證據支持。鑒于控礦構造研究方面存在上述問題與不足,作者根據對地表露頭構造和礦化蝕變的觀測、解析,結合區域構造特征、構造演化和成巖成礦的年代學資料等,厘定鏟子坪-大坪金礦區構造變形序列及其時代背景,確定控礦構造類型及其屬性,以深化對構造控礦特征和機制的認識。

1 區域地質背景及礦床地質概況

1.1 區域地質背景

雪峰弧形構造帶中—西南段發育有板溪銻礦、合仁坪金礦、沃溪金銻鎢礦床、大溶溪鎢礦、渣滓溪銻鎢礦、古臺山金礦、龍王江銻金礦、鏟子坪金礦、漠濱金礦等眾多金、銻、鎢礦床,是重要的金-銻-鎢成礦帶。鏟子坪-大坪金礦區位于弧形構造帶西南段,區域內有溆浦-靖州斷裂、通道-江口斷裂以及城步-新化斷裂經過或位于該區旁側,成礦地質條件優越(圖1)。

F1—慈利-保靖斷裂(江南斷裂);F2—保靖-銅仁斷裂;F3—古丈-吉首斷裂;F4—懷化-沃溪斷裂;F5—溆浦-靖州斷裂;F6—通道-江口斷裂;F7—城步-江口斷裂;F8—城步-新化斷裂;F9—公田-灰湯-新寧斷裂圖1 區域地質及銻-鎢-金礦床分布圖(據柏道遠等,2021a修改)Fig.1 Regional geological map and distribution of Sb-W-Au deposits(modified after Bai et al., 2021a)F1–Cili–Baojing fault (Jiangnan fault); F2–Baojing–Tongren fault; F3–Guzhang–Jishou fault; F4–Huaihua–Woxi fault; F5–Xupu–Jingzhou fault;F6–Tongdao–Jiangkou fault; F7–Chengbu–Jiangkou fault; F8–Chengbu–Xinhua fault; F9–Gongtian–Huitang–Xinning fault

鏟子坪-大坪金礦區出露地層主要為新元古代高澗群(板溪群同期異相沉積)和南華系,少量震旦系、寒武系和奧陶系(圖2)。高澗群自下而上依次為石橋鋪組巖屑石英雜砂巖、石英雜巖,黃獅洞組鈣質板巖、大理巖、粉砂質板巖,磚墻灣組含碳泥質板巖、板巖夾粉砂巖,架枧田組長石石英雜砂巖夾粉砂質板巖,巖門寨組沉凝灰巖與粉砂質板巖等。南華系自下而上依次為下統長安組冰磧礫泥巖、絹云母板巖夾巖屑雜砂巖,富祿組長石石英砂巖夾砂質板巖與鐵礦層;中統大塘坡組炭質板狀頁巖與含錳砂巖;上統洪江組冰磧礫泥巖、冰磧礫砂巖等。震旦系自下而上為金家洞組硅質板巖與炭質板巖,留茶坡組硅質巖夾硅質板巖。寒武系下部為炭質板巖夾泥質粉砂巖與硅質巖;上部為灰巖、泥灰巖夾炭泥質板巖。奧陶系為粉砂質板巖夾絹云母板巖。

f1—芙蓉溪向斜;f2—大坪背斜;f3—青山洞向斜;f4—磚墻灣背斜;F1—母溪斷裂;F2—公平斷裂;F3—永勝斷裂;F4—大坪斷裂;F5—楊柳斷裂;F6—花樹腳斷裂;F7—界腳斷裂;F8—大坳斷裂;F9—里木沖斷裂;F10—斷坑斷裂;F11—響溪斷裂;F12—塘灣斷裂(a)鏟子坪-大坪金礦區地質圖;(b)觀察點上構造形跡與應力場方位圖2 鏟子坪-大坪金礦區地質圖及觀察點上構造形跡與應力場方位Fig.2 Regional geological map of the Chanziping–Daping gold mining area and deformations and stress orientations on observation points(a) Regional geological map of the Chanziping–Daping gold mining area (modified from 1∶50 000 Tieposhan Sheet Map, Tangwan Sheet Map and 1∶250000 Huaihua Sheet Map); (b) Deformations and stress orientations on observation pointsf1–Furongxi syncline; f2–Daping anticline; f3–Qingshandong syncline; f4–Zhuanqiangwan anticline; F1–Muxi fault; F2–Gongping fault;F3–Yongsheng fault; F4–Daping fault; F5–Yangliu fault; F6–Huashujiao fault; F7–Jiejiao fault; F8–Da’ao fault; F9–Limuchong fault; F10–Duankeng fault; F11–Xiangxi fault; F12–Tangwan fault

區內巖漿巖主要為中生代花崗巖(圖2)。東北部為黃茅園花崗巖體,巖性為晚三疊世黑云母花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖,少量晚侏羅世二云母二長花崗巖;西南部為中華山巖體,巖性為晚三疊世黑云母二長花崗巖。

區內自早古生代以來經歷了多期擠壓事件,形成了較復雜的構造格架,以及大量不同走向、規模、特征的褶皺、斷裂、劈理、膝折和破裂等構造。研究區自花樹腳斷裂F6以西由北北東向(局部南北向)東傾和西傾逆斷裂以及北北東向褶皺組成主體構造格架;該斷裂以東由北北東向東傾單斜構造以及疊置其上的北東向逆斷裂和走滑斷裂組成主體構造格架,其中單斜構造北部的巖層因位于殘缺背斜傾伏端而呈北西走向(圖2)。規模褶皺主要分布于西部,走向北北東,自西向東有芙蓉溪向斜、大坪背斜、青山洞向斜、磚墻灣背斜等(圖2),卷入地層為高澗群和南華系,形成于志留紀晚期。區內北北東向、北東向、北西西向、北西向—北北西向等不同走向的斷裂構造極為發育,運動學特征存在逆沖、左行走滑、右行走滑、走滑兼逆沖等。

1.2 礦床地質概況

區內金礦床(點)分布廣泛但一般規模不大。金礦床主要分布于高澗群磚墻灣組—巖門寨組以及長安組中,前者發育桐溪金礦和大坪金礦,礦脈賦存于北北東向脆韌性剪切帶和北西向斷裂中;后者發育青山洞金礦、鏟子坪金礦、石榴寨金礦、響溪金礦、斷坑金礦、白巖云金礦等,礦脈主要產于北西向斷裂中(圖2)。礦床特征以鏟子坪和大坪兩個大型金礦床最為典型。

鏟子坪金礦賦礦地層為南華系長安組含礫砂質板巖夾粉砂質板巖和砂礫巖,礦脈產于北西向陡傾斷裂帶和裂隙中;主要為構造破碎蝕變巖型金礦床,另在主礦脈旁側發育與之平行的石英細脈型礦脈(駱學全,1993)。圍巖中板劈理發育,局部形成強劈理化帶;劈理大多走向北北東、傾向北西。礦化蝕變簡單,主要為硅化、絹云母化、黃鐵礦化和毒砂化。礦區共發現3條金礦脈帶,礦脈帶走向300°~320°,斜列于花樹腳斷裂下盤(東盤;圖3a)。單脈寬5~20 m,長數十至數百米,折尾追蹤,尖滅側現或再現,成帶排列,構成了長達數千米的金礦脈帶。礦體走向292°~320°,向南西陡傾斜,南陡北緩,Ⅰ脈 帶 傾 角77°~85°,Ⅱ脈 帶 傾 角67°~70°,Ⅲ脈帶傾角62°。礦體水平長和傾向延深相近,水平面和橫剖面上呈舒緩波狀彎曲;礦體普遍向西側伏,側伏角60°~80°,與劈理化帶傾角一致。礦石的礦物組分較簡單,脈石礦物為石英和絹云母;礦石礦物主要為黃鐵礦、毒砂,其次為黃銅礦、方鉛礦,少量閃鋅礦、黝銅礦、車輪礦、電氣石等。自然金主要賦存形式有石英裂隙金、晶隙金、黃鐵礦和毒砂的裂隙金以及包體金(駱學全,1993)。成礦作用分為早、晚兩期,早期硫化物含量少、礦物共生組合簡單,為石英-黃鐵礦-毒砂組合;晚期分為兩個成礦階段,第一階段硫化物含量多,礦物共生組合復雜,為石英-硫化物-自然金組合,第二階段礦物共生組合簡單,為石英-碳酸鹽組合(符海華等,2011)。

大坪金礦賦存于高澗群粉砂質板巖、絹云母板巖中,包括北北東向礦脈(體)和北西向礦脈(體)(圖3b;李華芹等,2008)。北北東向礦體產于北北東走向脆韌性斷裂帶和片理化蝕變帶中,已發現11條礦脈,多位于北北東向斷裂帶的下盤,以絹云母化、擠壓片理化和局部強烈硅化為特征,蝕變程度總體較弱,但礦體延伸較長且穩定。北西向礦脈近10條,均產于北西向破碎蝕變帶中,成因類型為破碎帶蝕變巖型及石英脈型;礦體延伸較短,橫切北北東向脆韌性剪切帶和片理化帶。按礦物組合,礦石類型為金-石英-黃鐵礦型、金-石英-黃鐵礦-毒砂型和金-石英-絹云母-黃鐵礦型等,礦石結構常見自形—半自形晶結構、交代殘余結構,礦石構造主要為脈狀、浸染狀、眼球狀、千枚狀等。脈石礦物主要為石英和絹云母,礦石礦物主要為黃鐵礦和毒砂。

2 構造變形序列

2.1 研究方法與思路

鑒于區內出露地層高澗群—奧陶系內部無角度不整合面,屬同一構造層,因此變形序列的厘定主要通過恢復構造變形的應力場、綜合厘定不同應力事件的方法來進行:對野外所見各類構造的幾何學、運動學特征及先后關系進行詳細觀測,據此恢復各類構造形成的應力場(主要為最大主壓應力方向);將上述露頭觀測資料進行歸納、總結,結合區域構造事件的應力場特征(柏道遠等,2015,2021b;李彬等,2022a,2022b),厘定出研究區構造應力事件及其相對時序和變形類型,確定各期變形事件的時代背景(柏道遠等,2023a,2023b,2023c)。

相關構造形成的最大主應力確定方法如下:褶皺、逆斷裂和劈理形成的最大主應力分別垂直其走向;根據Anderson斷層模式以及已有研究的實際觀測,脆性剪切破裂(該剪切破裂相當于傳統的剪節理)或斷裂形成的最大主壓應力與裂面和擦痕夾角取30°;膝折帶形成的最大主壓應力與膝折面夾角為55°左右(鄭亞東等,2007)。

此次選擇了10個露頭良好的地表觀察點開展構造觀測和解析(圖2a),對點上不同類型構造的幾何學、運動學特征及切錯、疊加和改造關系等進行了詳細觀測,并恢復了構造形成的應力方位(圖2b)。走滑、斜滑剪切破裂和斷裂所形成的應力方位不易直接確定,通過赤平投影軟件strGraphPrj手工操作求解(圖4)。

發育多個裂面時,產狀取走向和傾向的加權平均值圖4 代表性露頭觀察點走滑、斜滑剪切破裂和斷裂的應力解析Fig.4 Stress analysis for strike-slip and oblique-slip shear fractures and faults at representative outcrop pointsWhen multiple fractures are developed, the structural attitude is determined by the weighted average of dip direction and dip angle.

根據上述研究思路和方法,對露頭所收集資料和區域構造資料進行歸納、總結,自早至晚厘定出志留紀晚期北西西向擠壓(D1)、中三疊世晚期北北西向擠壓(D2)、晚三疊世早期南北向擠壓(D3)、中侏羅世晚期北西西向—近東西向擠壓(D4)、古近紀中晚期北東向擠壓(D5)、古近紀晚期—新近紀初期北西向擠壓(D6)共6期構造事件。

2.2 露頭點構造特征

露頭點上包括形成期次在內的構造解析,與研究區構造事件的綜合分析和厘定之間為互相約束的關系。因此,文章在前述6期構造應力事件的框架下,介紹露頭所見各類構造特征及其切錯、疊加和改造關系,確定構造形成的應力場和變形期次,其中變形期次以構造事件代碼(D1—D6)直接標示。

2.2.1 D501點

該點處出露南華系長安組的塊狀含礫板巖、板巖,巖層產狀為340°∠20°。發育北西西向剪切破裂L1和南北向剪切破裂L2(圖5a)。L1產狀約為30°∠83°,反階步指示早期右行走滑(D2;圖5b),反映北北西向最大主應力(圖4);正階步指示晚期左行走滑(D4;圖5b),反映東西向最大主應力(圖4)。L2產狀 約 為270°∠80°,正 階 步 指 示 早 期 左 行 走 滑(D2;圖5c),反映北北西向最大主應力(圖4);反階步指示晚期右行走滑(D5;圖5c),反映北東向最大主應力(圖4)。上述兩組破裂早期屬共軛剪切破裂(圖2b),露頭上見L2左行切錯并限制L1(圖5d)。

a—D501點處北西西向剪切破裂L1與南北向剪切破裂L2;b—D501點處反階步及正階步分別顯示北西西向剪切破裂L1早期右行與晚期左行走滑;c—D501點處正階步及反階步分別顯示南北向剪切破裂L2早期左行與晚期右行走滑;d—D501點處共軛剪切破裂L2左行切錯并限制破裂L1;e—D503點處北西西向面理;f—D503點處北北東向面理及變形強弱分帶;g—D504點處層理與劈理;h—D504點處北西向剪切破裂L1及石英脈;i—D504點北西傾剪切破裂L3切入北西向剪切破裂L1中石英脈;j—D504點處正階步指示破裂L2左行走滑;k—D504點處次級羽裂指示北西傾剪切破裂L3逆沖;l—D504點北西西向剪切破裂L4右行切錯北北東向剪切破裂L2;m—D504點處正階步指示北西西向剪切破裂L4右行走滑;n—D504點近南北向剪切破裂L5右行切錯北西向剪切破裂L1;o—D504點北北東向脆韌性剪切帶中剪切面理(俯視);p—D504點處北北東向脆韌性剪切帶中S-C組構顯示西盤上升(垂向剖面)圖5 D501、D503及D504點構造特征Fig.5 Characteristics of structures at D501, D503 and D504(a) NWW-trending shear fracture L1 and SN-trending shear fracture L2 at D501; (b) Antisteps and steps indicate that the NWW-trending shear fracture L1 at D501 dextrally sheared early and sinistrally sheared later respectively; (c) Steps and antisteps indicate that the SN-trending fracture L2 at D501 sinistrally sheared early and dextral sheared later respectively; (d) Conjugate L2 sinistrally cuts and restricts L1 at D501; (e) NWWtrending structural foliation at D503; (f) NNE-trending structural foliation and strong–weak deformation zoning at D503; (g) Stratification and cleavages at D504; (h) NW-trending shear fracture L1 and quartz veins at D504; (i) NW-dipping shear fracture L3 cut the quartz vein in NWtrending shear fracture L1; (j) Steps indicate sinistral slip for L2 at D504; (k) Secondary pinnate fractures indicate the thrust of NW-dipping shear fracture L3 at D504; (l) NWW-trending shear fracture L4 at D504 dextrally cuts NNE-trending shear fracture L2; (m) Steps at D504 indicate dextral slip for NWW-trending fracture L4 ; (n) Nearly SN-trending shear fracture L5 at D504 dextrally cut NW-trending shear fracture L1; (o)The shear foliation at D504 in NNE-trending brittle-ductile shear zone (overlook); (p) S-C fabric in the NNE-trending brittle-ductile shear zone at D504 indicate upward movement of the western wall rises (vertical section)

2.2.2 D503點

該點處為塊狀含礫砂質板巖,發育板劈理和剪切面理(D1)、具共軛關系的北西向剪切破裂L1和北北東向剪切破裂L2(D2)以及北東東向左行膝折構造(D3;圖2b)。板 劈 理 或 剪 切 面 理S1(D1)發 育(圖5e),產狀為30°∠40°(圖6a),往南10 m,S1產狀變為300°∠78°(圖6a);面理具強帶弱帶相間特征(圖5f),強帶應為純剪為主的脆韌性剪切帶(D1),弱帶為一般劈理帶(D1)。上述劈理走向變化與南北向擠壓形成的北東東向左行膝折構造(D3)有關(圖6b)。共軛剪切破裂為北西向破裂L1和北北東向破裂L2(D2),產狀分別為40°∠52°、110°∠88°,反映北北西向最大主壓應力(圖4,圖6c)。

2.2.3 D504點

該點處發育一條北西向含金蝕變斷裂破碎帶(D3),屬大坪金礦的12號礦脈。圍巖地層為高澗群巖門寨組,斷裂兩盤不同期次、不同運動學特征的剪切破裂發育(圖7)。

①—板巖;②—砂巖;Pt3 y —高澗群巖門寨組;L1—剪切破裂編號;S1—劈理; σ 1—最大主應力a—北東向劈理反映北西向最大主壓應力;b—北西向右行剪切破裂反映南北向最大主壓應力;c—北北東向左行剪切破裂反映南北向最大主壓應力;d—北東向逆斷裂和北西西向右行剪切破裂反映北西向最大主壓應力;e—近南北向右行剪切破裂反映北東向最大主壓應力圖7 D504點處斷裂與多期剪切破裂Fig.7 Fault and multiple sets of shear fractures at D504(a) NE-trending cleavages indicate NW compression; (b) NW-trending dextral shear fractures indicate SN compression; (c) NNE-trending sinistral shear fractures indicate SN compression; (d) NE-trending thrust fault and NWW-trending dextral shear fractures indicate NW compression; (e) SN-trending dextral shear fractures indicate NE compression①–slate; ②–sandstone; Pt3 y –Yanmenzhai Formation of Gaojian Group; L1–fractures and their numbers; S1–cleavages; σ 1–maximum principal stress

(1)斷裂帶僅見一條金礦開挖形成的北西向溝槽,溝槽走向及以往地質資料顯示,斷裂產狀直立,走向約320°。據兩側圍巖中同產狀的剪切破裂L1(D3)的運動特征判斷,斷裂具右行走滑性質。

(2)斷裂北東盤下部為砂巖,上部為紋層狀板巖、粉砂質板巖。層面S0產狀為142°∠53°,板劈理S1(D1)產狀約為135°∠65°(圖5g),反映北西向最大主應力(圖7a)。發育以下剪切破裂:①北西向右行剪切破裂L1(D3)與北北東向左行剪切破裂L2(D3)(圖7b、7c),二 者 為 共 軛 關 系;L1產 狀 為235°∠88°,直立,派生羽裂指示右行;沿破裂面可充填厚3 cm左右的石英脈(圖5h),石英脈被后述L3(D6)穿切(圖5i);L2產狀為298°∠85°,正階步指示左行走滑(圖5j);共軛破裂反映南北向最大主應力(圖4);②北東走向、傾向北西的逆沖剪切破裂L3(D6),產狀為325°∠57°,次級羽裂指示逆沖性質(圖5k),反映北西向擠壓(圖7d);③北西西向右行剪切破裂L4(D6),產狀200°∠86°;L4右行切錯L2(圖5l),正階步也指示右行特征(圖5m),反映北東向最大主應力(圖4,圖7d)。

(3)斷裂南西盤為板巖,板劈理S1(D1)產狀為300°∠87°。發育以下剪切破裂:①北西向右行剪切破裂L1(D3),產狀235°∠88°,切割板劈理;②近南北向右行剪切破裂L5(D5;圖7e),產狀為100°∠86°,直立;反階步顯示右行,且右行切錯L1(D3)(圖5n),反映北東向最大主應力(圖4)。

于D504點西約60 m,見北北東向含金脆韌性剪切帶(D1),剪切面理產狀為292°∠84°,近直立。水平面上見平行的C面理(圖5o),垂向剖面上見C面理與S面理組成S-C組構(圖5p),指示剪切帶西盤上升。

2.2.4 D505點

該點處為高澗群磚墻灣組板巖,見北北西向—北西向板劈理和脆韌性剪切面理(D1)、南北向和北西向破劈理(D4)、南北向—北北東向逆斷裂(D4)、北西向逆斷裂(D5)、北東向左行剪切破裂(D3)、小型南北向劈理褶皺(D4)等構造(圖8)。自西向東剖面上所見主要構造現象依次如下。

(1)近南北向西傾逆斷裂F1(D4):斷裂上盤圍巖 層 面S0產 狀 為340°∠65°;板 劈 理(D1)S1產狀為60°∠74°,呈北北西走向;主斷裂面平直(圖9a),產狀280°∠38°,主斷面下面發育寬約10 cm的斷層泥;斷裂下盤發育南北向剪切褶皺(圖8,圖9b),指示斷裂具逆沖性質,反映北西西向—近東西向擠壓(圖8e)。

(2)北北東向東傾逆斷裂F2(D4):斷裂下盤早期板劈理或剪切面理S1極為發育(D1),且沿面理發育密集的石英細脈(圖9c),面理產狀為245°∠68°,呈北北西走向;斷裂上盤劈理發育,但不發育石英脈;斷裂帶寬約40 cm,產狀115°∠45°;帶內劈理變為近直立(圖9d),顯示斷裂具逆沖性質,反映北西西向擠壓(圖8d)。

(3)北西向的早期板劈理(D1)與晚期北西向破劈理(D5;圖9e):早期板劈理S1產狀為230°∠65°,應為志留紀晚期區域北北西向劈理經后期構造變位產物;晚期破劈理S2產狀為240°∠85°,反映北東向擠壓(圖8c)。

(4)北西向逆斷裂F3(D5):產狀235°∠50°,上盤發育以劈理為變形面的剪切褶皺,指示斷裂逆沖性質(圖9f),反映北東向擠壓(圖8b)。

(5)南北向破劈理(D4)和北東向左行剪切破裂(D3):南 北 向 破 劈 理 切 割 板 劈 理,產 狀 為265°∠85°(圖9g),反映東西向擠壓;北東向剪切破裂產狀315°∠78°,正階步和反階步指示左行(圖9h),反映近南北向最大主應力(圖4,圖8a)。

(6)近南北向劈理褶皺(D4)、近南北向破劈理(D4):發育由劈理變形而成的波長3~10 cm、樞紐產狀為190°∠30°~10°∠20°的不對稱南北向小褶皺(D4;圖9i),反映沿板劈理的剪切;板劈理(D1)被南北向破劈理(D4)所切(圖9j)。

值得指出的是,D505點處板劈理呈北西走向,有別于區域北北東向,其成因與中三疊世疊加褶皺(D2)有關:自桃李沖往東沿公路經磚墻灣至該點(D505點)進行連續路線觀察,路線西段、中段板劈理走向北北東、傾向北西西;路線東段劈理走向逐漸發生逆時針偏轉,相繼為南北向、北北西向至北西向,傾向西至西南。上述產狀變化反映出中三疊世晚期北東東走向、樞紐向西傾伏的疊加褶皺(背斜)的發育(圖2a)。

2.2.5 D506點

該點位于響溪金礦1號附井東側,出露長安組灰色塊狀含礫砂質板巖,巖層S0產狀為95°∠50°~60°。發育北北東向劈理和脆韌性剪切帶(D1)、北西向右行剪切破裂L1(D2)、北北西向右行剪切破裂L2(D3)、北北東向右行平移逆沖斷裂(D5)等。

自東向西見強劈理化帶與弱劈理帶相間分布(圖10),劈 理(D1)直 立(圖9k),產 狀 為110°∠88°,反映北西西向擠壓。剖面東端強劈理化帶西側發育1條北北東向小斷裂(D5;圖9k),產狀為104°∠54°;斷面上擦痕側伏向為47°N,正階步指示右行平移逆沖(圖9l),反映北東向最大主應力(圖4,圖10a)。北西向右行剪切破裂L1(D2)和北北西向右行剪切破 裂L2(D3)位 于 剖 面 西 端,L1產 狀 為212°∠72°,正階步及水平擦痕指示右行剪切(圖9m),反映北北西向最大主壓應力(圖4,圖10b);L2產狀為240°∠72°,正階步指示右行剪切(圖9n),反映南北向最大主應力(圖4,圖10c)。見L2右行切錯L1,錯距約1 cm(圖9o)。

①—強劈理化帶;②—弱劈理化帶;Nh1c—南華系長安組;L1—剪切破裂編號;S1—劈理及編號;F—斷裂;σ1—最大主應力a—北北東向右行平移逆斷裂反映北東向最大主壓應力;b—北西向右行剪切破裂反映北北西向最大主壓應力;c—北北西向右行剪切破裂反映南北向最大主壓應力圖10 D506點處構造特征Fig.10 Characteristics of deformation at D506(a) NNE-trending dextral strike-slip thrust fault indicate NE compression; (b) NW-trending dextral shear fractures indicate NNW compression;(c) NNW-trending dextra shear fractures indicate SN compression①–strong silicified zone; ②–weak silicified zone; Nh1c–Nanhuan Chang’an Formation; L1–fractures and their number; S1–cleavages;σ1–maximum principal stress

值得注意的是,北北東向右行平移斷裂(D5)可成為破礦構造。響溪金礦呈北西走向的主礦脈V2脈被多條北北東向小斷裂右行切錯,錯距可達1~2 m。

2.2.6 D507點

該點位于小路旁見鏟子坪金礦北西向Ⅰ脈組的硅化斷裂帶出露,但由于滑坡體和浮土掩蓋,僅見硅化帶及南西盤圍巖,且其接觸界面被掩蓋;見北東向板劈理(D1)、北西向右行斷裂帶和剪切破裂L1(D2;11b)、北西向左行剪切破裂L2(D4;圖11a)等發育(圖2b,圖12)。

a—D507點處北西向斷裂南西盤北東向剪切破裂及北東向劈理;b—D507點處北西向剪切破裂派生羽裂示右行走滑(斜俯視);c—D508點處強硅化帶Ⅰ帶順層石英脈因擠壓形成石香腸;d—D508點處強硅化帶1帶中羽裂指示北東東向剪切破裂左行(斜俯視);e—D508點處無硅化帶Ⅱ帶特征;f—D508點處強硅化帶Ⅲ帶中面理及順層脈背斜;g—D508點處強硅化帶Ⅴ帶中背斜及核部石英脈;h—D508點處強硅化帶Ⅴ帶中板劈理S1與破劈理S2;i—D508點處弱硅化帶Ⅵ帶中劈理;j—D509點處強劈理化帶中所夾脆韌性剪切帶;k—D510點處北東向斷裂及北西向剪切破裂L1、北東向剪切破裂L2;l—D510點處正階步示北西向剪切破裂L1右行;m—D510點處正階步及擦痕指示NW向斷裂左行逆平移;n—D510點處后期NE向SE傾斜剪切破裂L2切割NE向次級斷裂面;羽裂示L2右行逆沖;o—D511點處北北東向剪切破裂L2右行錯移北西向剪切破裂L1圖11 D507—D511點處構造特征Fig.11 Characteristics of structures at D507—D511(a) NW-trending shear fracture and NE-trending cleavages in the southwestern wall of the NW-trending fault at D507; (b) Secondary pinnate fractures indicate that NW-trending fracture at D507 dextrally shear (oblique overlook); (c) Bedding quartz veins in the strong silicified zone Ⅰat D508 forms boudins under compression; (d) Pinnate fractures indicate that NEE-trending fractures in the strong silicified zone Ⅰat D508 sinistrally shear (oblique overlook); (e) Characteristics of the non-silicified zone Ⅱ at D508; (f) Structural foliation and bedding quartz vein anticline in the strong silicified zone Ⅲ at D508; (g) Anticline and quartz vein in the strong silicified zone Ⅴ at D508; (h) Slate cleavages S1 and fracture cleavages S2 in the strong silicified zone Ⅴ at D508; (i) Cleavages in the weak silicified zone Ⅵ at D508; (j) Brittle–ductile shear zone in the strong cleavage at D509; (k) NE-trending fault, NW-trending shear fractures L1 and NE-trending shear fractures L2 at D510; (l) Steps indicate that the NW-trending fractures L1 at D510 dextrally shear; (m) Steps and striations indicate that the NW-trending fault sinistrally thruststrike-slip at D510; (n) Later NE-trending SE-dipping shear fracture L2 cut NE-trending secondary fracture at D510; Pinnate fractures indicate that L2 dextrally strike-slip thrust; (o) NNE-trending shear fracture L2 dextrally move NW-trending shear fracture L1 at D511

西南盤圍巖為長安組塊狀板巖,具絹云母化蝕變,其 板 劈 理S1(D1)呈 北 東 向,產 狀 為320°∠60°(圖11a)。圍巖中北西向直立剪切破裂L1(D2)切割板劈理,產狀225°~230°∠86°,次級羽裂指示L1右行走滑(圖11b),反映北北西向最大主壓應力(圖4,圖12b)。沿部分剪切破裂充填有含金石英細脈。硅化斷裂帶寬約3 m,走向北西,產狀與圍巖中北西向剪切破裂L1一致,也應為右行走滑性質;斷裂帶主要為硅化交代成因的含金石英脈充填,邊部發育硅化斷層角礫巖。北西向左行剪切破裂L2(D4)發育于石英脈中,產狀為240°∠85°,反映北西西向最大主應力(圖4,圖12a)。上述構造與蝕變礦化體的關系,反映金成礦作用可能發生于晚三疊世中晚期。

2.2.7 D508點

該點位于北西向公路的北東側,見良好露頭剖面。發育一條斜寬約50 m、走向北北東、傾向東的脆韌性剪切帶(斷裂帶;圖13)。斷裂下盤(西盤)粉砂質板巖中板劈理發育(D1),層面S0與劈理S1產狀近一致,為115°∠85°;斷裂上盤(東盤)為板巖,層面與劈理產狀近一致,為110°∠75°。

①—砂質板巖;②—板巖;Pt3z—高澗群磚墻灣組;L—剪切破裂;S1—劈理;β—褶皺樞紐;q—石英脈;Ⅰ—強硅化帶;Ⅱ—弱硅化帶;Ⅲ—強硅化帶;Ⅳ—弱硅化帶;Ⅴ—強硅化帶;Ⅵ—弱硅化帶圖13 D508點構造特征Fig.13 Characteristics of deformation at D508①–sandy slate; ②–slate; Pt3z–Zhuanqiangwan Formation of Gaojian Group; L–shear fractures; S1–cleavages; β–hinge of fold; q–quartz vein;Ⅰ–strong silicified zone; Ⅱ–weak silicified zone; Ⅲ–strong silicified zone; Ⅳ–weak silicified zone; Ⅴ–strong silicified zone; Ⅵ–weak silicified zone

脆韌性剪切帶內強硅化帶和弱硅化帶相間(圖13),前者剪切面理發育(D1),且順面理發育大量石英脈;后者主要發育劈理且少見石英脈,屬脆韌性剪切斷裂帶內斷夾塊。剪切面理與板劈理產狀總體相近,多在105°~120°∠50°~80°之間,表明剪切機制以純剪為主。自北西往南東各帶特征如下:①強硅化帶Ⅰ帶,寬約10 m,順剪切面發育大量石英脈(圖11c);局部巖石破碎處發育大量不規則石英脈或石英團塊;石英脈中發育走向約70°的北東東向左行剪切破裂(D5),羽裂指示左行特征(圖11d),反映北東向擠壓;局部順層石英寬脈因擠壓而形成長軸近水平的石香腸(D4;圖11c),反映北西西向擠壓;②弱硅化帶Ⅱ帶,寬約6 m,基本無石英脈發育(圖11e);具強劈理化帶特征(D1),面理產狀為105°∠75°;③強硅化帶Ⅲ帶,寬約7 m,其南東段發育一條以剪切面理及石英脈為變形面的北北東向倒轉背斜(D4;圖11f),樞紐產狀為20°∠5°,反映北西西向擠壓;④弱硅化帶Ⅳ帶,寬約2 m,特征同Ⅱ帶;⑤強硅化帶Ⅴ帶,寬約7 m,順面理石英脈大量發育,發育一條以剪切面理為變形面的北北東向小倒轉背斜(D5;圖11g),樞紐產狀為184°∠15°,反映近東西向擠壓;背斜核部發育石英脈,背斜轉折端因此呈寬圓形態,表明褶皺形成于脈體形成之后;局 部 片 狀 巖 塊 中 見 細 密 板 劈 理S1(95°∠68°)(D1)和破劈理S2(110°∠78°)(D4;圖11h),后者切割前者;⑥弱硅化帶Ⅵ帶,寬約18.5 m,板巖中板劈理極為發育(D1;圖11i);見多條順面理石英脈,面理和脈體產狀為105°∠85°。

根據上述構造特征并結合區域構造背景,推斷順志留紀晚期剪切面發育的硅化石英脈形成于晚三疊世,與同期花崗質巖漿活動有關??辈楣ぷ鞅砻?,石英脈具有金礦化,但金品位低,未能形成工業礦體。

2.2.8 D509點

該點處發育磚墻灣組板巖、粉砂質板巖,層面S0產 狀 為120°∠78°;板 劈 理 極 為 發 育(D1),劈 理S1產狀為120°∠85°。見一條走向北北東、傾向南南東的脆韌性剪切帶(D1;圖11j),寬約3 m,帶內剪切面理發育,并具硅化;剪切面理產狀與兩盤圍巖板劈理一致,為120°∠85°,表明剪切帶變形機制以純剪為主。自D509點往西約150 m范圍內,主要為磚墻灣組強劈理化板巖,間夾多條寬1.5~2.5 m的脆韌性剪切帶(D1);劈理與剪切面理產狀基本一致,為120°∠80°~85°。上述北北東向板劈理及脆韌性剪切帶反映北西西向擠壓(圖2b)。

2.2.9 D510點

該點位于響溪金礦區,出露南華系長安組塊狀粗粒巖屑砂巖,發育北北東向板劈理(產狀300°∠72°;D1)、北東向左行逆平移斷裂(D3)、北西向右行剪切破裂L1(D2)、北東向右行逆沖剪切破裂L2(D4)等構造(圖11k,圖14)。

①—巖屑砂巖;Nh1 c —南華系長安組;L1—剪切破裂及編號;S1—劈理;q—石英脈; σ 1—最大主應力a—北西向右行剪切破裂反映北北西向最大主壓應力;b—北東向左行逆平移斷裂反映南北向最大主壓應力;c—北東向右行逆沖剪切破裂反映北西西向最大主應力圖14 D510點NE向斷裂與剪切破裂特征Fig.14 NE-trending fault and shear fractures at D510(a) NW-trending dextral shear fractures indicate NNW compression;(b) NE-trending sinistral thrust strike-slip fault indicate SN compression; (c) NE-trending dextral thrust shear fractures indicate NWW compression①–litharenite; Nh1 c –Nanhuan Chang’an Formation; L1–fractures and their numbers; S1–cleavages; q–quartz vein; σ 1–maximum principal stress

北東向斷裂為斷坑斷裂(圖2a),斷裂帶寬約2 m,傾向北西,產狀為310°∠50°,帶內與斷裂產狀一致的次級裂面發育(圖11k),裂面上發育擦痕與正階步,指示斷裂具左行逆平移性質(圖11m),反映近南北向最大主應力(D3)(圖4,圖14b)。北西向剪切破裂L1切割斷裂下盤圍巖(圖11k),產狀220°∠75°,正階步指示右行(圖11l),反映北北西向最大主應力(D2)(圖4,圖14a)。北東向剪切破裂L2(D4)位于斷裂帶中,產狀140°∠32°,切割北東向次級裂面(圖11k);其派生羽裂(R)產狀約為180°∠20°,指示L2右行逆沖(圖11n),反映北西西向最大主應力(圖4,圖14c)。

2.2.10 D511點

該點處為南華系洪江組塊狀含礫砂質板巖,發育北西向左行剪切破裂L1(D4)和北北東向右行剪切破裂L2(D5;圖11o)。L1產狀為225°∠75°,派生羽裂產狀為212°∠75°,指示左行,反映北西西向最大主 應 力(圖4)。L2產 狀 為295°∠85°,右 行 錯 移L1(圖11o),反映北東向最大主應力(圖4)。

2.3 構造變形序列及其區域構造背景

將區域內主要構造事件的主應力場與規模褶皺、斷裂和野外露頭所見各類構造反映的應力場比較,結合構造卷入地層時代、不同構造的切錯、疊加、改造關系以及區域構造演化背景(湖南省地質調查院,2017),系統厘定了研究區構造變形序列,確定自早至晚經歷了6期主要變形事件(D1—D6),各期事件的變形類型及動力背景見表1和圖15。

表1 鏟子坪—大坪金礦區構造變形序列Table 1 Deformation sequences in Chanziping–Daping Au deposit area

圖15 鏟子坪-大坪金礦區主要構造與成礦事件Fig.15 Major tectonic and metallogenic events in the Chanziping–Daping Au deposit area

2.3.1 志留紀晚期構造變形(D1)

該期變形的區域應力場為北西西向擠壓,形成北北東向褶皺、北東向—北北東向板劈理和北北東向脆韌性剪切帶(表1)。北北東向褶皺有芙蓉溪向斜f1、大坪背斜f2、青山洞向斜f3、磚墻灣背斜f4等(圖2a),為受北北東向逆斷裂(脆韌性剪切帶)控制的斷裂相關褶皺。北東向—北北東向板劈理普遍發育,各露頭點均有見及。北北東向脆韌性剪切帶有公平斷裂F2、永勝斷裂F3、楊柳斷裂F5和花樹腳斷裂F6等,露頭上多點見及(表1)。其中北東向—北北東向板劈理和脆韌性剪切帶局部因晚三疊世膝折(如D503點)和中三疊世晚期北東東向褶皺疊加(如D505點)而變位為北北西向—北西向。區域上新元古界高澗群—志留系內無角度不整合發育,泥盆系與志留系之間為角度不整合接觸(湖南省地質調查院,2017);上文露頭構造調查表明,該期構造受其他各期構造的疊加和改造,據此,可確定其變形時代為志留紀晚期。

該期變形由華夏古陸向北西運移和擴展引發(陳旭和戎嘉余,1999),區域主體構造體制主要為南北向擠壓(丘元禧等,1998;郝義等,2010;王建等,2010;柏道遠等,2021b;李彬等,2022a),但受新元古代中期欽杭結合帶與揚子陸塊間弧形邊界的控制(柏道遠等,2012a),研究區所在的雪峰構造帶中段擠壓應力主要為北西西向。

2.3.2 中三疊世晚期構造變形(D2)

該期變形的區域應力場為北北西向擠壓,形成北西西向—北西向右行走滑斷裂(D507點)和剪切破裂(D501、D506、D510點)、南北向左行剪切破裂(D501點)、北西向和北北東向共軛剪切破裂(D503點)、北東東向逆斷裂、北東東向疊加褶皺(D505點)等(表1)。北西西向—北西向右行走滑斷裂發育廣泛,以鏟子坪—石牛寨一帶的含礦斷裂(礦脈)為代表(圖2a),為區內主要含礦斷裂。北東東向逆斷裂以大坪斷裂F4為代表,該斷裂使北盤大坪背斜的走向轉為北東東向(圖2a)。大量證據表明該期變形晚于志留紀晚期變形,如D503點北西向和北北東向共軛剪切破裂(D2)切割北北東向板劈理(D1),D505點北東東向規模褶皺(D2)卷入板劈理(D1),D506點北西向右行剪切破裂(D2)切割北北東向板劈理(D1)等。

區域上該期變形的動力背景為揚子陸塊與華夏古陸的繼發性陸內匯聚(張國偉等,2011)以及秦嶺-大別-蘇魯構造帶的碰撞造山(張岳橋等,2009;徐先兵等,2009),前者的構造體制為北西西向—北西向擠壓,形成了湘東南地區北北東向(柏道遠等,2012b)、湘中地區北東向(張國偉等,2011;柏道遠等,2021b,2023b)為主的褶皺;后者的構造體制為南北向擠壓,其形成了湘北慈利—石門地區的東西向褶皺(楊俊等,2021)。研究區位于湘東南—湘中地區與湘北慈利—石門地區之間的過渡帶,受兩種構造體制共同影響,擠壓方向表現為過渡性的北北西向。

2.3.3 晚三疊世早期構造變形(D3)

該期變形的區域應力場為南北向擠壓,形成北西向—北北西向右行走滑斷裂和剪切破裂(D504、D506點)、北北東向—北東向左行剪切破裂(D504、D505點)和斷裂、北東東向左行膝折構造(D503點)等(表1)。北西向—北北西向右行走滑斷裂有界腳斷裂F7等(圖2a),該組斷裂在大坪礦區可充填金礦脈(D504點)。代表性北東向左行走滑斷裂有斷坑斷裂F10(圖2a),露頭上見于D510點。D506點北北西向右行剪切破裂(D3)切錯北西向右行剪切破裂(D2),表明該期變形晚于中三疊世晚期變形。結合北西向—北北西向右行走滑斷裂為晚三疊世中晚期金礦的含礦構造(見下文),進一步確定該期變形的時代為晚三疊世早期。

該期變形屬晚三疊世特提斯構造域(Shu et al.,2009,2021;張岳橋等,2009),可能與揚子及其以南各地塊向北運移與中朝板塊碰撞有關(萬天豐和朱鴻,2002)。區域上,湘中地區上古生界中形成了顯著的東西向褶皺(柏道遠等,2023b)。

2.3.4 中侏羅世晚期構造變形(D4)

該期變形的區域應力場為北西西—近東西向擠壓,形成南北向—北北東向逆斷裂(D505點)、北西向—北西西向左行剪切破裂(D501、D507、D511點)、北東向右行逆沖剪切破裂(D510點)、北北東向—近南北向的破劈理和劈理褶皺或剪切面理褶皺(D505、D508點)、北北東向石英脈石香腸(D508點)等(表1)。研究區東部的里木沖斷裂F9、響溪斷裂F11和塘灣斷裂F12等北北東向斷裂切割印支期花崗巖(圖2),推測也為該期逆斷裂。D507點北西向左行剪切破裂(D4)切割北西斷裂(D2)中石英脈體,D510點北東向右行逆沖剪切破裂(D4)切割北東向左行逆沖斷裂(D3),表明該期變形晚于晚三疊世變形。

該期變形與古太平洋板塊或伊澤奈崎板塊俯沖影響有關(舒良樹和周新民,2002;舒良樹等,2004;Li and Li,2007;徐 先 兵 等,2009;張 岳 橋 等,2009;Chu et al.,2019),湖南全境受其影響,如湘東北幕阜山地區(柏道遠等,2023d)和萬古地區(吳能杰等,2023)、湘北桑植—石門地區(楊俊等,2021)、湘中寧鄉—邵陽地區(李彬等,2022a;柏道遠等,2023b)、湘西懷化—靖州地區(柏道遠等,2015)等均受到強烈北西西向擠壓而形成北北東向褶皺和逆斷裂、北西向左行走滑斷裂等構造形跡。

2.3.5 古近紀中晚期構造變形(D5)

該期變形的區域應力場為北東向擠壓,形成北北東向—南北向右行剪切破裂和斷裂(D501、D504、D506、D510點,D506點逆沖兼右行)、北東東向左行剪切破裂(D508點)、北西向逆斷裂(D505點)、北 西 向 破 劈 理(D505點)等(表1)。D501點南北向剪切破裂早期左行走滑(D2)而晚期右行走滑(D5),D504點近南北向右行剪切破裂(D5)切錯北西向右行剪切破裂(D3),為改期變形時代提供了一定支持。

該期變形與印度板塊與亞洲大陸碰撞有關(Yin and Harrison,2000;張 進 等,2010;張 岳 橋 等,2012)。已有研究揭示中新世之前印度-歐亞板塊的碰撞使亞洲東部形成一系列的右行走滑斷裂(Gilder et al.,1999),雪峰構造帶內的溆浦-靖州斷裂、通道-安化斷裂等北北東向斷裂即產生右行走滑(張進等,2010;柏道遠等,2015)并派生北東向擠壓,自湘西沅麻盆地(柏道遠等,2015)往東至湘中婁底—邵陽地區(柏道遠等,2023b,2023c)、湘東北萬古地區(吳能杰等,2023)和幕阜山地區(柏道遠等,2023d)均發育該期北東向擠壓構造變形。

2.3.6 古近紀晚期—新近紀初構造變形(D6)

該期變形的區域應力場為北西向擠壓,形成北東向逆沖剪切破裂和北西西向右行剪切破裂(D504點;表1)。D504點北東向逆沖剪切破裂(D6)切割北西向右行剪切破裂(D3)中脈體、北西西向右行剪切破裂(D6)右行切錯北北東向左行剪切破裂(D3),為該期變形時代提供了一定約束。

該期變形的動力背景可能和菲律賓海板塊向北運移并與華南塊體東部斜向碰撞有關(Allen et al.,1997;Hall,2002;張進等,2010)。研究區西側的沅麻盆地形成了卷入白堊系的北東向褶皺和北東向—北北東向逆斷裂(柏道遠等,2015),華南的其他一些中、新生代盆地邊緣發育同期的逆沖變形,造成中國東部普遍存在中新統與漸新統之間的角度不整合(Allen et al.,1997;徐政語等,2004)。

上述不同應力場特征的6期構造事件,與鄰區研究結論(柏道遠等,2015,2023a,2023b、2023c;李彬等,2022a)相吻合,進一步佐證了作者厘定的變形序列。此外,盡管區內D5與D4、D6與D5之間先后關系缺乏露頭證據,但鄰區沅麻盆地顯示出D5晚于D4、D6晚于D5的明確證據(柏道遠等,2015),湘東北萬古地區和幕阜山地區變形地質體時代(白堊系和晚燕山期花崗巖)均明確反映D5晚于D4(吳能杰等,2023;柏道遠等,2023d)。此外,區域上存在白堊紀伸展事件,形成了大量以北北東向為主的斷陷盆地(柏道遠等,2015,2023b),研究區很可能存在該期張性斷裂活動,但受工作程度所限,此次未能觀察到地質表現。

3 討論

3.1 成礦時代及其構造背景

鏟子坪金礦位于黃茅園巖體(白馬山巖體西體)南西側,礦脈產于北西向陡傾斷裂帶和裂隙中,含金石英脈Rb-Sr等時線年齡為206±9 Ma,而緊鄰的黃茅園巖體黑云母花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為222.3±1.7 Ma(李華芹等,2008),二者在誤差范圍內相近,結合流體包裹體揭示礦床成因類型為中高溫巖漿熱液型(曹亮等,2015a),可確定鏟子坪金礦形成于晚三疊世中晚期,成礦與同期巖漿活動密切相關。

大坪金礦緊鄰鏟子坪金礦西側,含金石英脈產于早期北北東向脆韌性斷裂帶和片理化蝕變帶以及晚期北西向破碎蝕變帶中。北西向斷裂中的含金石英脈Rb-Sr等時線年齡為205±6 Ma(李華芹等,2008),與鏟子坪金礦完全一致,屬晚三疊世。北北東向脆韌性剪切帶中金礦脈目前缺少測年數據,有跡象表明存在早古生代晚期和晚三疊世2期成礦作用:①研究區西側同樣產于北北東向剪切帶的字溪金礦的毒砂Re-Os等時線年齡為425±28 Ma(Wang et al.,2020);礦區勘探資料揭示兩溪口一帶的北北東向礦脈被北西向礦脈切割(圖3b),且北西向礦脈在交會處更為富集,暗示大坪地區北北東向金礦脈存在早古生代晚期的成礦作用。②D509點上北北東向脆韌性剪切帶中順面理發育的石英脈形成于晚三疊世,并具同期金礦化。此外,產于北北東向脆韌性剪切帶中的21號金礦脈的鉆孔巖芯中,見后期脆性破裂斜切早期脆韌性剪切面理,并沿脆性破裂帶形成深色金屬礦化(毒砂化、黃鐵礦化等)體。以上表明,北北東向金礦脈疊加了晚三疊世金成礦作用,且晚三疊世成礦可能是形成北北東向工業礦體的關鍵。

綜上所述,鏟子坪-大坪金礦區存在早古生代晚期和晚三疊世中晚期2期成礦作用(圖15),并以晚三疊世中晚期成礦為主。從區域構造背景來看,早古生代晚期成礦可能與北東向逆沖斷裂導致的構造活化作用有關(柏道遠等,2021a)。晚三疊世中晚期成礦應與同期花崗質巖漿活動提供流體和能量有關(柏道遠等,2020,2021a,2022),大量年齡數據和地質證據表明鏟子坪及周鄰地區的晚三疊世花崗質巖漿活動和成礦作用強烈:白馬山巖體(羅志高等,2010;李建華等,2014)、黃茅園巖體(李華芹等,2008)、大神山巖體(張龍升等,2012)、崇陽坪巖體(蘇康明等,2016)、瓦屋塘巖體(蘇康明等,2016)等花崗巖時代介于204~225 Ma;古臺山金礦脈 的 白 云 母Ar-Ar坪 年 齡 為223.6±5.3 Ma(Li et al.,2018),白馬山巖體南緣杏楓山鎢礦的熱液樨石UPb年齡為215.2±2.7 Ma(呂沅峻等,2021)、大溶溪鎢礦的輝鉬礦Re-Os等時線年齡為223.3±3.9 Ma(張龍升等,2014)、渣滓溪銻鎢礦的白鎢礦Sm-Nd等時線年齡為227.3±6.2 Ma(王永磊等,2012);茶山鎢礦和牛角界鎢礦受晚三疊世崇陽坪巖體和瓦屋塘巖體同侵位斷裂控制(蘇康明等,2016)。

3.2 控礦構造類型與屬性

根據上文各露頭點觀察、解析資料及在此基礎上厘定的構造變形序列、控礦構造類型和成礦時代,結合區域構造和巖漿特征,就鏟子坪-大坪金礦區礦床定位的構造條件以及控礦構造類型等總結如下。

(1)鏟子坪-大坪金礦區位于溆浦-靖州、通道-江口和城步-江口3條北北東向深大斷裂與白馬山-黃茅園-中華山花崗巖漿帶的交匯部位(圖1)。北北東向深大斷裂和同走向次級斷裂以及北西西向—北北西向的走滑斷裂和剪切破裂等組成網狀斷裂系統,為含礦流體的運移、巖石的蝕變交代以及礦質的沉淀等提供了通道和空間;晚三疊世的大規?;◢徺|巖漿活動為成礦提供了熱液和能量,使得本區具備良好的成礦構造條件(圖15)。

(2)導礦構造主要為區內大量發育的北北東向大斷裂即脆韌性剪切帶,其為形成于志留紀晚期北西西向擠壓的逆斷裂。以鏟子坪金礦I礦脈帶為例,該礦帶西段礦物組合比東段復雜、深部比淺部復雜,表明成礦熱液來自西部的北北東向花樹腳斷裂(圖3)和深部(駱學全,1993)。此外,北北東向逆斷裂是研究區內的主干構造,是橫向和垂向延伸規模最大的一類斷裂,理論上北北東向大斷裂與深部變質巖、巖漿巖、剪切帶和滑脫帶相連,橫向上也可與花崗巖體相接(圖2a),從而成為深部流體和礦質運移至含礦斷裂的主要通道。由于北北東向—北東向導礦斷裂向深部傾斜,可從側面(水平方向)和下部(垂向)向北西向斷裂輸送成礦流體和礦質(圖16),因此北西向礦脈在地表與北北東向—北東向斷裂既可相接,也可保持一定距離(圖2)。此外,延深規模較大的北西向斷裂既可為容礦構造,也可兼具導礦構造性質。

(3)主要容礦構造為北西西向—北西向右行走滑斷裂和北西向—北北西向右行走滑斷裂,其次為北北東向脆韌性剪切帶(圖16)。其中,北北東向脆韌性剪切帶形成于志留紀晚期北西西向擠壓,以大坪金礦Ⅰ17、Ⅰ21、Ⅰ20等北北東向礦脈為代表(圖3b);北西西向—北西向右行走滑斷裂形成于中三疊世晚期北北西向擠壓,以鏟子坪金礦北西西向—北西向礦脈為代表(如上文D707點);北西向—北北西向右行走滑斷裂形成于晚三疊世早期南北向擠壓,以大平金礦Ⅰ12礦脈為代表(如下文D504點)。

(4)破礦構造:對早古生代晚期北北東向礦脈而言,中三疊世晚期以來的5期變形事件(D2—D6)中形成的不同類型斷裂均可能成為破礦構造;對晚三疊世北西向礦脈而言,中侏羅世以來的3期變形事件(D4—D6)中形成的不同類型斷裂均可能成為破礦構造(表1,圖15),其中古近紀形成的北北東向右行走滑斷裂(D5)即切錯北西向金礦脈(響溪金礦D506點)。

4 結論

(1)研究區自早至晚經歷了6期主要變形事件:①志留紀晚期受到北西西向擠壓,形成北北東走向的褶皺、板劈理和脆韌性剪切帶;②中三疊世晚期受到北北西向擠壓,形成北西西向—北西向右行走滑斷裂和剪切破裂、南北向左行剪切破裂、北西向和北北東向共軛剪切破裂、北東東向的逆斷裂和疊加褶皺;③晚三疊世早期受到南北向擠壓,形成北西向—北北西向右行走滑斷裂和剪切破裂、北北東向—北東向左行剪切破裂和斷裂、北東東向左行膝折構造;④中侏羅世晚期受到北西西向—近東西向擠壓,形成南北向—北北東向逆斷裂、北西向—北西西向左行剪切破裂、北東向右行逆沖剪切破裂、北北東向—近南北向的破劈理、面理褶皺和石香腸;⑤古近紀中晚期受到北東向擠壓,形成北北東向—南北向右行剪切破裂和斷裂、北東東向左行剪切破裂、北東向的逆斷裂、破劈理和石香腸;⑥古近紀晚期—新近紀初期受到北西向擠壓,形成北東向逆沖剪切破裂、北西西向右行剪切破裂。

(2)北北東向礦脈形成于志留紀晚期和晚三疊世,北西西向—北北西向礦脈形成晚三疊世晚期。志留紀晚期成礦與斷裂運動導致的構造活化作用有關,晚三疊世晚期成礦與同期大規?;◢徺|巖漿活動有關。

(3)主要導礦構造為志留紀晚期北西西向擠壓形成的北北東向大斷裂即脆韌性剪切帶。主要容礦構造為中三疊世晚期北北西向擠壓形成的北西西向—北西向右行走滑斷裂、晚三疊世早期南北向擠壓形成的北西向—北北西向右行走滑斷裂,其次為志留紀晚期北西西向擠壓形成的北北東向脆韌性剪切帶。晚于礦脈形成的不同類型斷裂均可能成為破礦構造。

致謝:審稿專家對論文進行了仔細審查并提出寶貴修改建議,在此表示衷心感謝。

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