广西老厂矿田同生断层的特征及意义

中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）题目：广西老厂矿田同生断层的特征及意义学习中心： 内蒙古学习中心 学 号： 090F29133050 姓 名： 张凯玲 专 业： 资源勘查工程 指导教师： 冯 欢 2015 年 09 月 24 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名： 张凯玲 学号： 090F29133050 专业： 资源勘查工程 毕业设计（论文）题目： 广西老厂矿田同生断层的特征及意义 指导教师意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）填写要求：1.请指导教师按以上要求填写意见，2.学生在上传论文时不得将以上括号内的内容删除。3.当学生论文评阅成绩不及格重写时，指导教师要重新填写意见及新的指导日期。（指导教师填写指导意见时请将填写要求删除）指导教师结论： （合格、不合格）指导教师姓名所在单位指导时间中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓名： 张凯玲 学号： 090F29133050 专业： 资源勘查工程 毕业设计（论文）题目： 广西老厂矿田同生断层的特征及意义 评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）填写要求：1.请评阅教师按以上要求填写意见，2.上传论文时不得将以上括号内的内容删除。3.当学生论文评阅成绩不及格重写时，评阅教师要重新填写意见及新的评阅日期。 （评阅教师填写指导意见时请将填写要求删除）修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。）毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）： 评阅结论： （同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）评阅人姓名所在单位评阅时间论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文广西老厂矿田同生断层的特征及意义，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）： 日期：2015年09月24日中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）摘 要本文介绍了广西老厂矿田区域地质概况，总结出同生断层的野外标志性地质特征及其与成矿的关系，而该区旺塘村兴坪断层、思的龙门界断层、全会凉伞顶断层及老厂-宝塔龙断层所具有的地质特征与同生断层的一般地质特征相符，由此推断该四条断层为一个同生断层系统；而且该区岩相古地理、构造、矿床、岩矿等的特征与标准的喷流沉积型铅锌矿床极为吻合，表明该区特别是老厂矿田西部的思的以西地段以及潮田一带的坳陷区极有可能存在由该同生断层系统所控制的喷流沉积叠加改造型的层状、似层状铅锌矿化体。关键词：1、老厂 2、同生断层 3、喷流沉积型目 录一、引言1二、区域地质概况及前人研究成果2（一）区域地质概况2（二）前人研究成果4三、同生断层的地质特征5（一）同生断层对地层有控制作用5（二）地层厚度的突变5（三）同生断层角砾5（四）逆牵引构造5（五）岩相突变6（六）地堑特征6四、同生断层与成矿的关系7（一）同生断层在盆地流体迁移和聚集过程中的作用7（二）同生断层在叠加成矿中的作用8（三）同生断层对盆地中层控矿床的控制8五、老厂地区同生断层的特征9（一）断层对地层有明显的控制作用9（二）同生断层角砾9（三）逆牵引构造10（四）岩相突变11六、结论13致 谢14参考文献15附图1617一、引言广西老厂矿田是近南北向的断层比较发育的地区，从以往研究资料来看，这些断层大多为正断层，个别为多期活动断层，整体构成一个地堑系统，而且这些断层具有一些特性，比如对地层有明显的控制和限制、发育同生断层角砾和逆牵引褶皱、断层两侧岩相发生突变等，这些特点与同生断层的特点相符；而多个同生断层所形成的系统（同生断裂系统）与喷流沉积-叠加改造型矿床有密切关系，其所形成的低洼盆地控制着这类矿床的形成与赋存。前人对该区进行找矿工作的重点大多围绕新寨岩体的东北部和南部有关矿床（矿点）进行成矿规律和成矿预测展开，却没有从整体上考虑和把握同生断裂系统对成矿的意义。本文在厘定该区同生断裂系统的基础上，综合同生断层与成矿的关系，对该区尤其是老厂矿田西部的思的以西地段以及潮田一带的坳陷区的成矿潜力进行预测和评价。二、区域地质概况及前人研究成果（一）区域地质概况1、地层区内地层以古生界为主，中生界有少量分布。下古生界主要为寒武系结晶基底，缺失奥陶系和志留系，主要分布于褶皱隆起区，如庙厂、宝塔龙、毛家岭、老厂、架桥岭以及高山顶和马鹿鞍一带。下寒武统为灰黑色砂页岩，下部夹硅质岩，富含黄铁矿、磷结核、V、U、Mo等元素，反应闭塞的还原环境，往上出现石英砂岩，并与页岩组成复理石建造，夹灰岩，含漂游的球结子和三叶虫化石，显示海盆已渐趋开放1。上古生界角度不整合于下古生界之上，主要是泥盆系和石炭系，呈条带状分布于古陆和褶皱隆起区的外围，分布广泛。泥盆系是该区加里东地槽沉积经加里东运动褶皱、隆起后形成的第一个地台盖层沉积1。石炭系更明显地分布于凹陷区，主要是海相碳酸盐岩，其次是海陆交互相碎屑岩，局部发育硅质岩1。中生界（主要为下侏罗统）只分布于该区高桥以北及恭城盆地一带，不整合于石炭系灰岩之上，分布面积很小，为陆相断陷盆地沉积。第四系亦比较零星地分布于东南部的西岭及西北部的大圩镇和潮田一带。2、构造本区构造以南北向构造带为主体，中西部有背斜和向斜，东部和西部均发育与褶皱近于平行的正、逆断层。老厂铅锌矿田在区域构造上位于南岭纬向构造带中南部与湘桂经向构造带的叠加符合部位（图1），受控于近南北向的桂北老厂短轴背斜。（1）褶皱：区内褶皱主要有中部的老厂短轴背斜、西部的兴坪-潮田向斜，后者的中部突起，南部和北部发育成凹陷，总体呈鞍状。老厂铅锌矿田受控于近南北向的桂北老厂短轴背斜。（2）断裂：本区断裂以南北向和北东向断裂为主，发育于老厂短轴背斜的两翼，其中西翼有旺塘村兴坪断层（多期活动断层）、思的龙门界正断层、东翼有全会凉伞顶正断层。此外，另据物探资料并结合该区地质特征（如岩体的发育和铅锌异常等）分析，本区老厂短轴背斜核部发育有老厂-宝塔龙断层1。这些断裂为本区提供了良好的控矿和容矿构造，构造背景十分有利。3、岩浆岩区内出露有加里东期新寨花岗岩体，位于老厂背斜北部，出露面积约16Km2，与泥盆系呈沉积接触关系，并侵入寒武系，其长轴近南北向，与背斜轴向一致，岩性由北至南变化为：中细粒花岗闪长岩、细粒黑云母花岗岩、中细粒斑状角闪石黑云母花岗岩，具有由北部的中酸性向南变为酸性的趋势1。4、区域矿产在矿田范围内矿产较丰富，有些矿床早在清朝即已发现并开采（如劳江铜矿），到目前为止，已发现铅锌铜多金属矿床（点）25个（附录1），主要含矿脉20余条，经前人研究发现，它们均属多期多阶段成矿作用的产物，且均为受构造破碎（裂）带控制的中温热液充填型脉状矿床，典型代表有劳江铜矿、宝塔窿多金属矿、新寨铜矿、千里源铜矿、燕子窿铅锌矿和老厂铅锌矿等，其中，宝塔龙多金属矿和老厂铅锌矿达到大型规模。从矿田内已有的矿床（点）矿化类型看，老厂短轴背斜北部形成铜铅锌多金属矿化，南部则产出铅锌矿化，围绕新寨花岗岩体大致呈带状分布，即在岩体内部或靠近岩体处多以铜为主，离岩体较远处以铅锌为主，远离岩体则以汞矿为主。显示区内成矿物质分异较好，矿化具有明显的分带性。（二）前人研究成果前人对该区进行的找矿勘查，具体如下：1、在20世纪50年代，原广西冶金局204、207、271等队，广西地质局1队等单位先后在矿田范围进行过点上和面上的地质测量、普查找矿、勘探及专题研究工作。2、1967年4月-1969年9月，地质部广西区地质局开展了1：20万区域地质矿产调查工作。3、1969年以后-80年代，广西第一地质队和广西有色地质勘探公司先后进行了地质勘探工作，查明了区内一些主要矿产和矿脉，如老厂铅锌矿寒武纪地层中的1、11、16、21、31、41和51号矿脉带等。4、1989年12月-1990年4月，桂林冶金地质学院对阳朔铅锌矿16号脉西南端延伸情况进行了专题研究工作。5、1991-1993年广西地质一队开展了“广西老厂-海洋山地区铅锌成矿规律及找矿方向的研究”的专题研究。三、同生断层的地质特征同生断层又称为同沉积断层或生长断层，是指与沉积作用同时且连续活动的断层，主要发育于沉积盆地边缘2。其地质特征主要表现在：（一）同生断层对地层有控制作用同生断层是沉积作用、埋藏作用和压实作用期间地壳运动的结果，作为沉积盆地最基本的结构要素和构造型式，控制着盆地空间展布、几何形态及内部沉积作用和火山作用的进行。在沉积盆地形成发育的过程中，断层的活动控制和限制盆地的边缘，盆地不断沉降，沉积不断进行，断层作用和沉积作用的同时发育往往导致断层面即成为相应地层的分界面，而很少存在断层切割地层的现象。（二）地层厚度的突变同沉积构造的发育模式是断层活动与沉积作用共同控制的，边沉积边有同生断层活动这一漫长的动态地质过程的结果，使下降盘的沉积速率远大于上升盘，因而在断面上沉积物大量堆积，使下降盘能接受更多的沉积而导致其相应岩层的厚度明显大于上升盘，同时使在断层带处接受的沉积相沿断层走向呈线状展布，断层的断距也随深度增加而增加。（三）同生断层角砾同生断层角砾是在断陷盆地中，由于盆地中心的下降或盆地两侧的抬升造成了较大的地形差异，使已成层的半固结沉积物在重力作用下，整体沿斜坡慢慢潜移的过程中所形成的3。其特点有：（1）角砾的时代不同；（2）绝大多数的角砾与胶结物成分一致；（3）角砾大小相差悬殊，杂乱无章(局部见不明显的定向排列)；（4）角砾棱角比较鲜明；（5）角砾中还有角砾；（6）角砾岩中发现有珊瑚、层孔虫及贝类等化石。（四）逆牵引构造逆牵引构造是同生断层的伴生构造，常发育在上盘，牵引一般构成背斜，与断层走向一致，这些构造是在断层上盘与下盘拉开时，断层上盘沿断层面下滑而形成的。由于向下倾角变小而在上部出现裂口，为了弥合裂口，上盘下降的拖力使非刚性的上盘地层向下崩塌或发生塑性变形来充填这个空隙（图2）。随着同生断层的持续活动以及沉积物的不断充填，断层下降盘逐渐形成了同沉积背斜（逆牵引褶皱）和同沉积鼻状构造（牵引褶皱）等褶曲型同沉积构造。图2 逆牵引褶皱的形成过程（五）岩相突变伴生同生断层的形成在区域构造背景上必定有一个总的沉降趋势，断层将伴以沉积补偿。如果沉积区物源丰富，沉积补偿速度与沉积速度基本一致，两盘虽然仍在不断变位，但其地形都通过沉积补偿保持平衡，不至于发生显著变化，岩相更不会发生变化，这时仅两盘地层增厚。但假若下降盘运动速度明显超过了沉积补偿速度，则下降盘的地层厚度增长量将小于断层的活动量，地形的平衡随之破坏，于是下降盘将出现一个深水环境。在沉积分异的作用下，两盘将相应地出现岩相变化5。（六）地堑特征沉积盆地中同生断层一般为走向正断层，剖面上常呈铲状或犁状和坐椅状。正断层及被其切割的断块可组合成不同样式的伸展构造，如地堑、地垒、半地堑和半地垒等6。另外，生长断层，尤其是铲式伸展正断的下降盘还容易产生大量次级断层，这些次级断层有与生长断层向相同，有的与生长断层倾向相反，它们将早期形成的褶曲地层横向切割，形成了同向“多”形、同向“Y”形、反向“Y”形及复合“Y”形的同沉积构造组合形式7（图3）。图3 同沉积构造组合形式四、同生断层与成矿的关系同生断层是裂谷、塌陷、助拉槽、弧后盆地和拉分盆地等伸展构造环境中一种基本的结构要素和构造型式。它在沉积盆地发展演化过程中产生，又控制盆地的空间展布、几何形态及盆地内部沉积作用和火山作用的进行，亦与盆地中沉积型(铅、锌、铜、银、铀、钡、锰、铁、盐类、煤等)矿床关系密切，且断层作用与沉积作用、火山作用、流体活动和成矿作用持续地同时进行，是一种重要且特殊的控矿构造类型，对某些类型的超大型矿床，有重要控制作用。（一）同生断层在盆地流体迁移和聚集过程中的作用发育完好的同生断层不是单一构造形迹，它由不同尺度、不同序次的断层群所组成。不同尺度，不同方位的同生断层的交切可起到分割盆地、产生次级小型盆地的作用，是造成盆地中水底地形、水动力学、水文地球化学和物理化学差异性的重要因素4。不同方向、不同级次的同生断层及其交汇部位，有很高的岩石渗透性，是深部热流体的良好通道，而这些断层所造成的局部洼地(一般产在同生断层下降盘8)，在整个海域中处于局部的封闭宁静状态，是成矿物质堆积的有利场所。同生断层的垂向发育使它们成为沟通地壳浅部与深部的渠道，是沟通矿源场、中介场和储矿场的纽带，是收集、汇总含矿流体向上运移的通路。同生断层在水底出露地段，又是矿液上涌的喷口(排泄口) 和矿石堆积场所。同生断层对于热液的驱动作用、输导作用、排泄作用和矿质堆积作用，都说明同生断层是形成热水沉积矿床的必要因素。另外，同生断层多具有幕式脉动特征8。深沉降盆地中处于高压状态的热流体不断地携带成矿物质，以同生断层为通道，并在海底喷口，尤其是控矿同生断层系统中多组、多向的深切断裂所控制的小型洼地卸载堆积成矿。当矿源充分时，由于同生断层的脉动活动而发生间歇式的多次急剧喷涌，多次沉淀堆积，就能够形成足够大的多层矿体组成的矿床。在内蒙古东升庙铅锌硫矿床，在含矿的狼山群第二组地层中，就有56层矿体产出，下部以Pb、Zn、Cu 矿石为主，上部以Zn、S 矿石为主，都伴有同沉积角砾和滑塌构造，说明沿同生断层的多次喷溢和堆积作用是造成矿质大量聚集，形成超大型矿床的一个原因8。凡口铅锌矿床是古陆边缘滨、浅海盆地发展演变过程的产物，其中的同生断层以多次活动为特点，尤其是在成岩期后盆地隆升阶段的再活动，为混合热流体的环流、水水岩反应和充填、交代成矿作用提供了通道和堆积空间9。（二）同生断层在叠加成矿中的作用当伴有喷流沉积矿层的同生断层，在后期的构造、热事件中，因其作为地壳中先存的软弱面，常可复活而成为后期岩浆或热流体的通道，使原来的同生矿化层受后期热液作用而变成工业矿层，或使原有层状矿床又叠加有后期的热液矿床(矽卡岩型、斑岩型等)或受到后期热液“改造”而加富，从而构成复合型矿床。由于矿化多重叠加，矿体富厚，常达到大型及超大型的规模8。长江中下游的复合成矿系列较为典型11、在广西大厂12等矿床中，都发现有叠加成矿现象。它们是在早期喷流沉积成矿的基础上又经历了沿复活的同生断裂的燕山期的中酸性岩浆热液活动的叠加形成的。（三）同生断层对盆地中层控矿床的控制沉积盆地中层控矿床的空间展布和矿体几何形态受聚矿洼地的几何形态、水文状态、沉积作用和含矿热液排泄途径、方式、喷流速率、流体交代作用以及同生断层等因素控制。这些因素中同生断层是控制矿床空间展布和定位的主导因素4，是形成超大型层控矿床的基本因素之一。白云鄂博13、东升庙8、大厂12、凡口4等超大型层控矿床就是就是最好的例证。McClay1991年据矿床和同生矿床关系总结出加拿大Cordillera地区Selwyn盆地SEDEX型Pb-Zn（-Ba）矿床产出部位是同生断层上部喷口系统、近喷口卤水池、远离喷口卤水池和断层带及地层间扩容带4。五、老厂地区同生断层的特征结合区域矿产地质图（附图1）发现该区断层有如下特点：（一）断层对地层有明显的控制作用该区除了东部的全会-凉伞顶断层错断寒武系基底，其它断层对地层都有明显的控制作用。旺塘村-兴坪断层明显控制着石炭系，与石炭系只存在限制关系而没有切割现象，断层以西为泥盆系上统，断层以东为石炭系。这种空间关系表明断层与石炭系同时形成。思的-龙门界断层对地层的控制亦极明显，该断层南北延伸较长，至中部发育成分叉的两条断层。断层南部庄头-坪山一段明显控制着中泥盆统郁江组的沉积，以西为郁江组，以东为下泥盆统莲花山组；断层以北分叉的两条断层同样对中泥盆统郁江组有控制作用，正好把郁江组限制在断层之间，郁江组以西为上泥盆统，部分地区为中泥盆统东岗岭组，郁江组以东为下泥盆统莲花山组。这种控制关系表明思的-龙门界断层与中泥盆统郁江组是同时形成的。（二）同生断层角砾在兴坪镇地水村以西200m公路旁可见不同时代的角砾混合在一起，既有上泥盆统（D3）颗粒比较粗大的浅灰白色，又有下石炭统大塘阶组（C1d）颗粒比较破碎的深灰黑色角砾，两时代的角砾棱角比较鲜明（图4）。C1d灰黑色角砾D3灰白色角砾D3灰白色角砾C1d灰黑色角砾D3灰白色角砾C1d灰黑色角砾 图4 不同时代的角砾地水洞简易公路旁见下石炭统大塘阶组（C1d）的深黑色灰岩角砾（图5）为方解石脉所胶结，棱角鲜明，杂乱无章；上泥盆统（D3）浅灰白色灰岩角砾亦为方解石胶结，角砾大小悬殊，角砾中包含角砾（图6）。另见下石炭统大塘阶组（C1d）角砾和上泥盆统（D3）角砾混合在一起，其中可见密集的层孔虫和贝类化石（图7）。 图5 杂乱无章的角砾 图6 颗粒大小悬殊的角砾香粉厂桥边两河交界处可见下泥盆统莲花山组（D3l）黄灰色砂岩中含有自身角砾(图8a、8b)。 图7 富含化石的角砾 图8 a) 含自身角砾的砂岩图 8b) 含自身角砾的砂岩图断层中角砾的这些特征表明它们是经过多期的活动使不同时代的岩石破碎，并形成低洼的地貌聚集各种生物化石而形成的；而且角砾大多棱角鲜明、断层面陡立等特征表征了张性构造特征。另外，据前人研究成果1，老厂铅锌矿、宝塔龙多金属矿、燕子龙铅锌矿等的断层带内，矿脉沿走向延伸很远，脉体倾角陡立（一般为40-90），在这些脉带中普遍含有围岩角砾，角砾形状甚不规则，大小不一，棱角鲜明，杂乱无章地散布在裂隙中，无定向排列，胶结物为含矿的石英、方解石、白云石、重晶石，显示了典型的同生断层角砾特征。（三）逆牵引构造兴坪镇地水洞简易公路旁的断层上盘破碎带中可见逆牵引褶皱，表现为断层面以东的下石炭统大唐阶(C1d)灰黑色灰岩在靠近断层面处向下挤压牵引，往东远离断层面处呈放射状，牵引现象逐渐变弱，而在断层面以西的泥盆系上统(D3)细晶灰岩却没发育牵引构造（图9），而且断层面呈陡产状，这些构造是在断层上盘与下盘拉开时，在上部出现裂口，为了弥合裂口，上盘下降的拖力使非刚性的上盘地层向下挤压崩塌或发生塑性变形来充填这个空隙而形成，与同生断层发育逆牵引构造的机理相吻合。图9 逆牵引褶皱（四）岩相突变旺塘村-兴坪断层和思的-龙门界断层的断层面即为泥盆系与石炭系的分界面（图10），而旺塘村-兴坪断层以西为上泥盆统(D3)浅灰色至灰白色细晶灰岩，质纯性脆，致密厚层块状，中夹少量白云岩，化石稀少；以东为下石炭统大唐阶(C1d)灰黑色灰岩、泥质灰岩夹燧石及白云质条带，珊瑚、贝类化石比较丰富。 图10 岩相突变思的-龙门界断层南段以西及北段两条分叉断层之间为中泥盆统郁江组（D2y）紫红色粉砂岩，中厚层状，夹赤铁矿，具有鲕状构造，产裂线贝及较多的瓣鳃类化石；该断层南段以东及北段分叉断层之外为下泥盆统莲花山组（D1l）浅黄色砂岩，少见化石14。（五）地堑特征据矿产地质图（附图1），该区的旺塘村兴坪断层为逆断层，思的龙门界断层和全会凉伞顶为正断层，老厂-宝塔龙存在一隐伏断层。然而，同生断层角砾，棱角棱角，颗粒大小不等，说明其曾经为正断层性质，局部地区（兴坪镇滨江桥北35约300m处）可观察到断层阶步，表征该断层为多期活动的断层；老厂-宝塔龙断层发育加里东期花岗岩体，且发育较多的铅锌矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等矿点，由此可推断该隐伏断层为正断层，这样才能为岩浆和矿液提供张性空间。另外，该区的旺塘村-兴坪断层与思的-龙门界正断层之间为一低洼的凹陷区，全会-凉伞顶正断层以及老厂-宝塔龙断层位于褶皱隆起的较高部位。这些特征表明，该四条断层发育成具有三个台阶的典型的地堑，这与陈景发关于盆地中同生断层发育的模型一致（图11）。图11 与同生断层系统有关的喷流沉积型铅锌矿的成矿模型（After Jurner，1989）六、结论（一）区域内总体为一套完整的同生断裂系统根据广西老厂地区的旺塘村兴坪断层、思的龙门界正断层、全会凉伞顶正断层以及老厂-宝塔龙断层对地层有明显的控制和限制作用、发育有同生断层角砾和逆牵引构造、断层两侧岩相发生突变及整体上形成了地堑体系等特点，推断该区四条断层为一套较完整的同生断裂系统。（二）构造带内热液活动形成复合型矿床区内断层带附近可见到矿化热液活动迹象，表明矿床形成以后，有