皖南地区大型韧性剪切带及其与金成矿作用关系研究

来源 :中国地质大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:jcmmdq
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本文以皖南地区大型韧性剪切带为对象,以大型韧性剪切带与金成矿作用关系研究为主线,通过对白石坑、田子坑、韩家等6条重要构造路线剖面实测、天井山矿区17条坑道的大比例尺地质编录及地质填图和大量室内显微构造的专题研究,从构造形变学、构造岩石学、构造地球化学等方面进行了璜茅-五城-屯溪韧性剪切带的的构造变形特征的精确厘定;结合“汪村—流口—鹤城—瑶里—鹅湖—大背坞”区域构造剖面的测制,完成了皖南地区大型韧性剪切带分布略图(1:25万)的编制;通过对区内天井山、小贺、白石坑、田子坑、韩家、九亩丘、璜尖、小连口金矿和邻区的金山、大背坞金矿的系统调查和对比研究,重点对大型韧性剪切带与金成矿作用关系进行了精细分析和大型韧性剪切带的含金性评价,揭示了大型韧性剪切带与金成矿作用之间的时间、空间和成因关系,建立了适合于皖南地区的金矿地质找矿模型。本文取得了以下主要研究进展:(1)以璜茅—五城—屯溪剪切带为对象,准确厘定了皖南地区大型韧性剪切带的存在。并从构造形变学、构造岩石学、构造地球化学等三大路径,进行了大型韧性剪切带地质特征的精细研究:1)璜茅—五城—屯溪剪切带为大型韧性剪切带,在研究区内总体呈喇叭状展布,宽约2-5km,向NE发散,向SW收敛。宏观上强弱分带明显,以元古代地层和晋宁期岩体的接触带为最强应变带,发育超糜棱岩,应变强度向两侧逐渐减弱,在弱应变带发育糜棱岩化千枚岩和初糜岩。在元古代糜棱岩地层中可见A型褶皱,S-C组构,透镜状石英发育。在长英质糜棱岩中可见长石石英斑晶形成的旋转碎斑,且面理线理均较为发育,面理线理产状显示韧性剪切带总体呈NE-NNE走向,且以水平位移为主;同期的次级剪切系变形强度显著低于主剪切带,以脆韧性或脆性剪切特征控矿;2)璜茅-五城-屯溪韧性剪切带微观特征与宏观特征相符,初糜岩-超糜岩均有分布,宏观上S-C组构和透镜状石英以及微观上的旋转碎斑和书斜构造显示璜茅-五城-屯溪韧性剪切带兼具左行和右行剪切的特征,而EBSD石英组构特征显示石英为中低温变形和低温变形的叠加,同样指示韧性剪切带具有多期活动特征,通过宏观上岩脉的变形判断韧性剪切带为先右行剪切,后左行剪切。结合本地区大地构造演化,初步推断为在印支-早燕山期的陆内造山形成了右行剪切韧性剪切带,而在晚燕山期则形成了左行的韧性剪切带;微观上,在韧性剪切带内的石英普遍具有波状消光、拔丝状拉长、亚颗粒化等膨凸和亚颗粒旋转动态重结晶,部分石英颗粒显微破裂作用形成布丁构造,书斜构造,局部可见压溶作用形成的压力影、对向不对称生长石英脉等,以及晶质塑性变形形成的旋转碎斑等,动态重结晶主要为膨突重结晶以及少量的亚颗粒旋转动态重结晶;长石无显著变形,仅少量双晶弯曲,指示主剪切带韧性变形温度不超过400℃。由长石、石英变质变形特征可以得出,韧性剪切带变形变质机制主要是在中低温条件下的位错滑移、显微-超显微破裂以及压溶作用;重结晶石英新晶粒粒径在镜下的测量结果显示,具有一定蚀变的糜棱岩与没有蚀变的糜棱岩的重结晶石英颗粒粒径无明显差别,均在0.015-0.025mm之间,利用石英动态重结晶新晶粒大小法对韧性剪切带差异应力进行计算,得到皖南地区璜茅-五城-屯溪韧性剪切带差应力值变化范围为74.97-106.08MPa;3)EBSD对韧性剪切带的石英组构分析显示,韧性剪切带中石英以中低温菱面滑移和低温底面滑移为主,说明韧性剪切带主要为中低温、低温变质环境;石英光轴表现为平行于b轴和c轴的点极密,叠加ac环带极密,即说明石英以柱面{10-10}<a>滑移和菱面{10-11)<a>叠加底面{0001}<a>滑移为主,变形温度为中温、中低温(400~550℃)和低温(<400℃)。塑性变形机制和EBSD石英组构特征均显示韧性剪切带为中低温条件下的变质变形;4)宏微观运动学特征及EBSD石英组构特征显示璜茅-五城-屯溪韧性剪切带至少发生了两次韧性剪切活动,且先为右行韧性剪切,后为左行韧性剪切;5)石英、长石变形机制及EBSD石英组构指示的变质温度环境说明皖南地区璜茅-五城-屯溪韧性剪切带变质相主要为低绿片岩相-高绿片岩相,局部可达低-中角闪岩相。(2)系统研究了皖南地区璜茅—五城—屯溪韧性剪切带与金成矿关系,获得了皖南地区存在大型韧性剪切带及韧性剪切带型金矿的充分证据。1)重点厘定了皖南地区璜茅—五城—屯溪大型韧性剪切带及其几何学、运动学和动力学特征,进行了韧性剪切带的含金性评价;2)综合研究显示,璜茅-五城-屯溪剪切带为区内最主要控矿构造。区内金矿化可划分为糜棱岩型矿化、蚀变岩型矿化和石英脉型矿化,三种矿化类型空间上均产于韧性剪切带中,均与韧性剪切带有密切的成因联系,其中糜棱岩型矿化为同韧性剪切带矿化,其矿体产出直接受控于韧性剪切带;而蚀变岩型矿化和石英脉型矿化受叠加在韧性剪切带上的脆性破裂控制,时间上属后韧性剪切成矿,但其空间产出亦受韧性剪切带控制,特别是石英脉型矿体,其总体产状与韧性剪切带一致;3)将璜茅地区未受韧性剪切带作用的灵山花岗岩与韧性剪切带内长英质糜棱岩做金等相关元素含量对比,结果显示韧性剪切带对金等相关元素有明显的汇聚作用;将研究区内井潭组地层和晋宁期岩体进行金及相关元素含量进行对比,结果显示井潭组地层中与金相关的元素绝大部分含量高于灵山岩体,相对晋宁期岩体,井潭组地层可能为金矿成矿提供更充分的成矿元素;4)稀土元素分析显示井潭组地层与晋宁期灵山岩体配分模式一致,指示了两者可能为同源,而燕山期花岗岩稀土元素配分模式与井潭组地层和晋宁期花岗岩具有明显的差别,显示出明显的富集轻稀土特征和不明显的负铕异常;而对金矿体的稀土元素分析显示其稀土配分模式与井潭组地层和晋宁期花岗岩相似而与燕山期岩体相差较大,指示成矿元素更可能来自于井潭组地层和灵山岩体,而与燕山期花岗岩关系较小;5)天井山金矿的黄铁矿和毒砂硫同位素δ34S值集中于两个区间:8‰~10‰和1‰~3‰,指示硫同位素组成具有深源和浅源混合的特征,且以浅源为主,三种矿化类型中黄铁矿、毒砂的634S值接近也可以说明其矿化过程具有一定连续性或继承性;6)热液成矿期流体包裹体具有3种类型:气液两相包裹体、纯气相包裹体和含CO2的三相包裹体,其中以气液两相包裹体为主。包裹体测温显示,在第Ⅰ、Ⅱ成矿阶段,均一温度呈现明显的两个最佳均一温度区间,分别集中于125~150℃之间和225~275℃之间,说明成矿流体可能为两种流体的混合;随着成矿作用进行,从矿化阶段早期到晚期,流体的温度、盐度和压力总体均显示出由高到低的变化趋势,特别是温度和压力变化明显,流体密度则在较小范围内波动,略微显示出由低到高的变化趋势。流体包裹体氢氧同位素测试结果显示δ180H20值为-8.93~1.5%o,δD值为-76.4~-62.8%o,三个主要成矿阶段的氢氧同位素值均落入岩浆水、变质水与大气降水线之间的位置,显示成矿流体为岩浆水或变质水与大气降水的混合特征,并且伴随矿化过程大气降水的比例不断升高,最后以大气降水为主;7)韧性剪切带与金矿的空间关系显示,韧性剪切带控制了金矿在区域内的分布,也控制了不同矿化类型的空间展布,其中小贺为强应变带发育区,以糜棱岩型和蚀变岩型矿化为主;产于主剪切带中的金矿体主要呈透镜状,似脉状,产于强烈韧性变形的剪切蚀变带中,产状与糜棱面理一致,而且矿脉倾伏方向和倾伏角也与糜棱面理上线理一致,显示主剪切带对金矿体的三维空间控制;而产于其上盘次级剪切带中的天井山、田子坑、白石坑、金背坞、捉马矿段则以弱应变域的脆性破裂为主,形成含金石英脉型矿化;7)深入探讨了韧性剪切带结构与金矿化富集、金矿体定位的对应匹配关系,重点查明了皖南地区韧性剪切带与金成矿作用的时空关系和成生联系,建立了皖南地区韧性剪切带控矿模式。认为本区金成矿过程与陈柏林等(1999)提出的长期活动韧性剪切带多种金矿化类型叠加模式一致,所以皖南地区金矿应属于韧性剪切带型金矿。(3)天井山金矿是一个发育石英脉型矿化、蚀变岩型矿化和糜棱岩型矿化的多矿化类型复合金矿化体系,各矿化类型之间的时空配置具有密切的内在成生联系,组合产出特征明显。成矿演化宏观结构划分为初始沉积期、构造-岩浆作用预富集期和内生热液富集期,主成矿期成矿演化的微观结构划分为Ⅰ.微量金-石英阶段;Ⅱ.金-单一硫化物-石英阶段;Ⅲ.金-多金属硫化物-石英阶段;Ⅳ.微量金-萤石-方解石-石英阶段。天井山金矿为典型的韧性剪切带型金矿,但其主成矿阶段表现为晚期脆性破裂控矿;从控矿构造、矿物标型、矿床地球化学特征的系统分析表明,天井山金矿的矿床规模应与大背坞金矿相当,后者之所以成为大型金矿,主要是充分开发利用了糜棱岩型和蚀变岩型低品位矿石,而天井山金矿目前则仅限于开采浅部的石英脉型矿石。(4)突破前人只在外接触带浅变质碎屑岩中找含金石英脉型矿的禁区,明确提出应关注和重视内接触带的花岗岩型糜棱岩带的找矿工作。因为野外工作发现在同一条韧性剪切带中,外接触带的构造变形主要表现为劈理化带、片理化带和千枚岩带;而内接触带的花岗质岩石则以糜棱岩带和碎粒岩带为特征,提出了沿袭内接触带发育的含金韧性剪切带(岩体内接触带300米范围内),有可能发现规模型花岗糜棱岩型和蚀变岩型金矿体的新认识。目前已在天井山XJ9的106米中段进入岩体80多米处见0.6—1.46米厚的花岗糜棱岩型矿体,以毒砂、黄铁矿为主,含金品位O.n—n克吨,延长已工程控制>80米。其可能为皖南金矿的勘查提供新对象,并孕育新突破;发现并评价了二种新的金矿化类型:即花岗糜棱岩型(200中段、XJ6等)和含金蚀变岩型。其中后者已成为矿山的主要开采对象和地勘单位的主要勘查对象,但前者尚未得到应有重视;大力倡导重视和加强低品位矿石的开发利用,并取得了极为显著的社会、经济效益。具体表现为:天井山金矿成为皖南地区首个储量过吨的成型金矿床,并被国家授予“矿产资源节约与综合利用示范企业”。
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