陜西二子夜金礦床地質(zhì)特征及成因分析

二臺(tái)金礦床是秦嶺小煤礦的一個(gè)小型銅金礦床。自1983年銷售以來(lái)，它在分析煤礦的成礦特征、礦床地質(zhì)、礦石類型、成礦時(shí)間、穩(wěn)定同位素和礦床成因方面進(jìn)行了大量研究工作，但對(duì)二臺(tái)金礦區(qū)控制結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)薄弱，尤其是斷裂帶。因此,研究控礦斷裂特別是斷裂的級(jí)別、期次無(wú)論對(duì)進(jìn)一步探討礦床的成礦機(jī)制還是成礦預(yù)測(cè)都是一件既具有理論意義又具有現(xiàn)實(shí)意義的事情。1礦床的地質(zhì)特征(1)泥盆系地層分布本區(qū)地層自太古界-下元古界均有出露,其中以泥盆系地層分布最廣,發(fā)育較全。自太古界-下元古界至泥盆統(tǒng)的沉積建造均以海相沉積為主,第四系為山間盆地或斷陷盆地的陸相沉積。(2)雙向-二紡斷裂礦床在大地構(gòu)造上處于秦嶺-印支褶皺帶鎮(zhèn)安拗陷中。具體構(gòu)造部位為東川-高壩復(fù)式背斜南翼的西干溝-東干溝背斜的南翼。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,近東西向的鳳鎮(zhèn)-二臺(tái)子斷裂從礦區(qū)中部通過(guò),是一系列大致平行的壓扭性斷裂,一般長(zhǎng)幾十米至幾百米,最長(zhǎng)達(dá)1500余米,傾向南,傾角75°～85°,該斷裂面一般都顯波狀彎曲,在走向上常被北東向斷層錯(cuò)斷,其斷距不大。次級(jí)的NE-NNE向斷裂在礦區(qū)中發(fā)育,多傾向南東,有時(shí)傾向北西,傾角60°～85°,甚至直立。長(zhǎng)度一般為100～500m,最大可長(zhǎng)達(dá)1500m,斷層面一般光滑平直,具壓扭性質(zhì)。(3)輝綠巖脈圖16-12區(qū)內(nèi)無(wú)大的侵入體,常見(jiàn)輝綠巖、煌斑巖、鈉長(zhǎng)巖等巖脈?；桶邘r巖脈多充填于北東向斷層中,長(zhǎng)度數(shù)十米至1500余米,寬數(shù)厘米至15m,該巖脈與角礫巖及礦體互為穿切關(guān)系。輝綠巖體分布于礦區(qū)西部和南西部水岔溝-釣魚(yú)溝一帶的星紅鋪早期地層中,呈巖株?duì)罨驇r盆狀產(chǎn)出。巖性呈綠-黑色,主要礦物有斜長(zhǎng)石、輝石。在巖體邊部和中部有10～50m寬的含金角礫巖。(4)礦體規(guī)模小礦床內(nèi)共有礦體11個(gè),礦體形態(tài)復(fù)雜,呈筒狀、板狀、囊狀和脈狀。礦體規(guī)模較小,1、18號(hào)礦體占礦床總儲(chǔ)量的80%以上。在礦石的礦物成分中,金礦物為自然金和含銀自然金,金屬礦物主要為黃鐵礦、砷黝銅礦和黃銅礦,次要礦物為磁鐵礦、白鐵礦和閃鋅礦等。(5)礦床成礦物質(zhì)據(jù)楊志華等(1991)研究結(jié)果表明,二臺(tái)子金礦床成礦物質(zhì)中金來(lái)自于礦區(qū)下伏耀嶺河群;硫來(lái)源于泥盆紀(jì)地層和深部;成礦流體為大氣降水萃取地層與基底和深部熱液。(6)時(shí)線成礦年齡選擇礦區(qū)內(nèi)與成礦作用有密切關(guān)系的煌斑巖脈中黑云母K-Ar年齡測(cè)定,成巖年齡為210.8Ma,由于煌斑巖脈與礦體是互為交切關(guān)系,因此該年齡可以代表礦床形成的初始年齡,據(jù)對(duì)礦區(qū)所在的南秦嶺許多礦床Ar-Ar、Rb-Sr法等時(shí)線成礦測(cè)年統(tǒng)計(jì)為117～197Ma(柳焱,1996;王世忠等,1997;張復(fù)新等,2000;邵世才等,2001),成礦時(shí)代集中印支晚期-燕山期,因此,二臺(tái)子金礦床成礦時(shí)代也為印支晚期-燕山期。2中段節(jié)理產(chǎn)狀及數(shù)量分析二臺(tái)子金礦床中節(jié)理大量發(fā)育,且大部分以剪節(jié)理為主,由節(jié)理密集發(fā)育而成的斷層對(duì)礦體的控制作用也比較明顯,因此,系統(tǒng)測(cè)量各個(gè)中段內(nèi)與成礦有關(guān)的節(jié)理的產(chǎn)狀與數(shù)量對(duì)于探討礦床的成礦規(guī)律進(jìn)而進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)尤為重要。基于此,系統(tǒng)測(cè)量了788m、747m兩個(gè)中段與成礦關(guān)系密切的剪節(jié)理產(chǎn)狀與數(shù)量。二臺(tái)子金礦地質(zhì)略圖見(jiàn)圖1。用數(shù)據(jù)繪制各中段的節(jié)理走向玫瑰花圖和等密圖見(jiàn)圖2、圖3、圖4、圖5)。綜合分析788m、747m中段節(jié)理走向玫瑰花圖與節(jié)理等密圖,可將788m、747m中段節(jié)理分別分為四組(表1),這些節(jié)理產(chǎn)狀在等密圖上展布模擬為一個(gè)小圓,小圓中心的產(chǎn)狀分別為傾向150°、傾角72°和傾向110°、傾角84°。利用表1的數(shù)據(jù)做788m中段與747m中段節(jié)理分組后共軛節(jié)理組主應(yīng)力赤平投影圖如圖6所示。由主應(yīng)力圖分析可知,礦區(qū)成礦過(guò)程中受近南北向擠壓力的影響,最大主應(yīng)力δ1方向?yàn)镹NW-SSE,δ3為近東西向。共軛節(jié)理組交線的傾伏向?yàn)镹NE或SSW,再結(jié)合前文分析得兩小圓中心的產(chǎn)狀為傾向150°、傾角72°和傾向110°、傾角84°可得出礦區(qū)成礦以礦柱為主,位于兩組節(jié)理或斷層交線附近。3錯(cuò)誤等級(jí)和期限段劃分3.12.00金礦床的主要缺陷統(tǒng)計(jì)結(jié)果表23.2級(jí)斷裂類依據(jù)斷裂對(duì)成礦的貢獻(xiàn),把它們劃分為兩個(gè)級(jí)別,對(duì)成礦貢獻(xiàn)大的劃分為一級(jí)斷裂如F1331、F1441;對(duì)成礦貢獻(xiàn)小的劃歸為二級(jí)斷裂如F1?1331-1、F1?2331-2、F4444、F5445、F2442、F3443等。3.3成礦斷裂fps根據(jù)斷裂野外產(chǎn)出的地質(zhì)特征以及斷裂與成礦的關(guān)系,把表2的斷裂劃分為成礦前、成礦期和成礦后三組。成礦前的斷裂為F1331和F1441;成礦期的斷裂為F1?1331-1、F1?2331-2、F4444、F5445;成礦后的斷裂為F2442、F3443,劃分的依據(jù)如下:斷裂F1441為煌斑巖呈巖墻狀充填,礦化與斷裂一致,該斷裂在成礦期仍有活動(dòng)。F1331為鳳鎮(zhèn)-二臺(tái)子斷裂,是秦嶺微板塊北界商丹斷裂的次級(jí)斷裂,斷裂兩側(cè)的含金角礫巖嚴(yán)格受該斷裂控制,角礫成分與圍巖一致,含金角礫巖是斷裂在成礦期重新活化后又被礦液膠結(jié)而成,是二臺(tái)子金礦床的主要的控礦斷裂,具同生斷裂性質(zhì)。成礦期的斷裂對(duì)成礦和礦體的展布有重要意義。依據(jù)前述節(jié)理主應(yīng)力分析得出在二臺(tái)子金礦床成礦以礦柱為主,再結(jié)合野外的實(shí)際觀察研究,發(fā)現(xiàn)兩組斷裂交匯部位往往是礦體就位的良好場(chǎng)所,如F1331和F4444控制著3號(hào)礦體、F1331和F5445控制著2號(hào)礦體、F1331和F1?2331-2控制著5和7號(hào)礦體、F1331和F1?1331-1控制著1和18號(hào)礦體,其中1和18號(hào)礦體占整個(gè)礦山儲(chǔ)量的80%以上。在上述的幾組斷裂中F1?1331-1、F1?2331-2為F1331在成礦期重新活化產(chǎn)生的次級(jí)斷裂。F4444和F5445是伴隨著秦嶺板塊印支-燕山期強(qiáng)烈的巖漿-斷塊活動(dòng)和南北向擠壓而形成的北東、北西向的斷裂。依據(jù)上述事實(shí),把F1?1331-1、F1?2331-2、F4444、F5445劃歸為成礦期斷裂。斷裂F2442、F3443對(duì)成礦沒(méi)有直接的控制作用,在其斷裂帶中主要為含礦角礫和碳酸巖鹽角礫,與成礦前斷裂不同的是角礫的膠結(jié)物不是礦液而是其他的熱液,據(jù)此把該組斷裂劃歸為成礦后斷裂。4分析和準(zhǔn)備預(yù)防工程中的礦床設(shè)計(jì)4.1構(gòu)造交織階段泥盆紀(jì)時(shí),秦嶺地區(qū)形成了三個(gè)板塊即華北板塊、秦嶺板塊、揚(yáng)子板塊和兩個(gè)帶即商丹縫合帶、勉略縫合帶,伴隨著這一構(gòu)造格局的形成,發(fā)生了一系列的構(gòu)造古地理、沉積、巖漿的變動(dòng)調(diào)整,使秦嶺泥盆紀(jì)具有了許多特異的特點(diǎn)和有利的成礦背景條件。此時(shí),礦區(qū)內(nèi)F1331、F1441率先形成,這為后來(lái)成礦作用的發(fā)生奠定了物質(zhì)和能量基礎(chǔ),這一階段礦化、蝕變較弱,對(duì)應(yīng)于成礦早期即黃鐵礦-石英-納長(zhǎng)石階段。依據(jù)前述分析得出的成礦期礦區(qū)的主應(yīng)力方向再結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料表明,三疊紀(jì)以后,由于強(qiáng)大的南北向擠壓作用,秦嶺板塊內(nèi)的幾條大的斷裂如商丹、勉略斷裂發(fā)生左行走滑,中生代晚期,燕山運(yùn)動(dòng)繼承了印支期的左行走滑,并與南北向的擠壓應(yīng)力復(fù)合,造就了一系列有利于控礦的構(gòu)造交匯結(jié)點(diǎn),F1331在這一時(shí)期重新活化并通過(guò)分支、復(fù)合使F1?1331-1、F1?2331-2產(chǎn)生,伴隨著燕山期強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng),成礦流體在構(gòu)造梯度壓力作用下沿?cái)嗔褞仙?大氣降水通過(guò)地表的斷裂帶下滲并在下滲的過(guò)程中被加熱,這樣大氣降水與深部流體在斷裂帶內(nèi)循環(huán)活動(dòng),使基底中大量的成礦物質(zhì)通過(guò)成礦流體(大氣降水和深部熱液)的溶解、萃取并在F1331和F1?1331-1、F1?2331-2交匯處形成的擴(kuò)容減壓空間就位;而F4444、F5445是燕山期強(qiáng)烈的南北向擠壓而形成的張性擴(kuò)容空間,它們與F1331以同樣的方式使礦體在構(gòu)造交匯的擴(kuò)容減壓空間就位。這一過(guò)程對(duì)應(yīng)于成礦主期的黃鐵礦-石英-含鐵白云石階段,成礦主期是對(duì)成礦早期的繼承和疊加,它使礦體的規(guī)模變大、品位升高。在大規(guī)模的成礦期結(jié)束后,斷裂的活動(dòng)僅限于破壞礦體,對(duì)成礦意義不大,但對(duì)采礦和成礦預(yù)測(cè)卻有著重要意義,如它使礦體破碎、錯(cuò)斷等,對(duì)應(yīng)于成礦晚期的方解石-重晶石階段。4.2地表內(nèi)纖維與其它斷裂交織的部位綜上所述,礦區(qū)的成礦預(yù)測(cè)應(yīng)該以尋找與斷裂F1331相交或其產(chǎn)生的次級(jí)斷裂的部位為主,在深部預(yù)測(cè)中,則應(yīng)力求找到F1331延伸到地表以下的部位,再尋找其與其它斷裂交匯復(fù)合部位。利用這種思路,經(jīng)過(guò)野外實(shí)際的工作取得了良好的找礦效果。5成礦期次構(gòu)造或斷裂交接(1)礦床的成礦物質(zhì)為基底礦源層,成礦流體為大氣降水與深部熱液的混合流體。(2)成礦期礦區(qū)的主應(yīng)力δ1方向?yàn)镹NW-SSE,礦區(qū)成礦以礦柱為主,位于兩組節(jié)理或斷層交線附近。(3)綜合以上的討論我們得