（构造地质学专业论文）赣东北金家坞金矿的成矿构造类型及其成因机制研究.pdf

摘要 本文在阐述了金家坞矿金矿床的地质特征的基础上，探讨了该矿床的矿床类型、 成矿构造类型、成因机制及其构造演化等，认为金家坞金矿严格受控于一条顺层脆 韧性剪切带。在脆韧性剪切带非共轴递进变形过程中，由于变形分解作用，剪切带 内形成了以砂岩构造透镜体为主的透镜状弱应变域和以构造板岩与千枚岩为主的线 性强变形带。强变形带内岩石均已面理化，且发育肿缩式窗棱构造，砂岩构造透镜体 弱应变域为一周期性的流体泵吸中心。从早至晚，砂岩构造透镜体内产生四期明显的 构造流体事件：无矿雁列石英脉阶段、无矿液压角砾岩阶段、二次变形分解及金的 成矿阶段、成矿后的右旋斜冲挤压阶段，早期处于以流体动力作用为主的脆韧性构 造层次，晚期处于以构造动力作用为主的脆性构造层次。成矿阶段的破裂主要集中在 砂岩构造透镜体中早期形成的石英脉或液压角砾岩上，形成了以碎裂石英脉及液压角 砾岩为主要矿化母岩的透镜状矿体，整个成矿构造的形成是通过变形分解、构造泵吸、 液压致裂、裂开愈合相互有序作用而形成的。基于矿床成因及构造解析，认为金家 坞金矿床属破碎带蚀变岩型金矿床，而非石英脉型金矿床，其成矿构造类型为构造蚀 变岩型成矿构造，且长坞坳矿段中砂岩构造透镜体是成矿流体聚积的中心，也是构造 泵吸作用和矿化中心。 关键词：脆韧性剪切带；成矿构造类型；变形分解；构造泵吸；液压致裂；金 家坞金矿 s t u d yo nm e t a l l o t e c t o n i ct y p ea n dg e n e t i cm e c h a n i s mo f j i n ji a w ug o l dd e p o s i t ，n o r t h e a s t e r nj i a n g x i b a s eo nt h eg e o l o g i c a lf e a t u r eo fj i n j i a w ug o l dd e p o s i t , t h i sp a p e rd i s c u s s e st h e d e p o s i tt y p e ，m e t a l l o t e c t o n i ct y p e ，g e n e t i cm e c h a n i s ma n dm c t o n i ce v o l u t i o no ft h i s d e p o s i t ，a n d i ti s s u g g e s t e dt h a tj i n j i a w ug o l dd e p o s i ti sc o n t r o l l e db yt h eb e d e d b r i t t l e - d u c t i l es h e a rz o n e w i t l lt h en o n c o a x i a lp r o g r e s s i v ed e f o r m a t i o no fb r i t t l e d u c t i l e s h e a rz o n e ，t h et e c t o n i cl e n st y p eo r e f o r m i n gs y s t e m ，i n c l u d i n gt h ew e a k - d e f o r m a t i o n d o m a i no fs a n d yt e c t o n i cl e n sa n dl i n e a rs t r o n g d e f o r m a t i o nz o n eo ft e c t o n i cs l a t ea n d p h y l l i t e ，i sf o r m e db yt h ed e f o r m a t i o np a r t i t i o n i n g t h er o c k sa r ef o l i a t e da n dd e v e l o p e x p a n d c o m p r e s st y p em u l l i o ns t r u c t u r ei nt h es t r o n g d e f o r m a t i o n t h ew e a k d e f o r m a t i o n d o m a i no fs a n d yt e c t o n i cl e n si sa p e r i o d i cf l u i dp u m p i n gc e n t r e f r o me a r l yt ol a t e ，t h e r e a r ef o u ro b v i o u st e c t o n i c s f l u i de v e n t si nt h et e c t o n i cl e n s ：t h eb a r r e ne c h e l o nq u a r t zv e i n s s t a g e ，t h eb a r r e nh y d r o f r a c t u r i n gb r e c c i as t a g e ，t h es e c o n d a r yd e f o r m a t i o np a r t i t i o n i n ga n d m i n e r a l i z a t i o ns t a g e ，a n dt h ep o s t m i n e r a lr i g h t - l a t e r a lo b l i q u e - t h r u s tc o m p r e s s i o ns t a g e t h es a n d yt e c t o n i cl e n so c c u r si nb r i t t l e d u c t i l es t r u c t u r a ll e v e lm a i n l yb yf l u i dd y n a m i c s o ft h ee a r l yp e r i o d ，a n di nb r i t t l es t r u c t u r a ll e v e lm a i n l yb ys t r u c t u r a ld y n a m i c so ft h el a t e p e r i o d f r a c t u r i n go fm i n e r a l i z a t i o ns t a g ei sm a i n l yc o n c e n t r a t e di nt h ee a r l yq u a r t zv e i n s o rt h eh y d r o f r a c t u r i n gb r e c c i ai nt h es a n d yt e c t o n i cl e n s e s ，a n dt h el e n s l i k e o r e b o d y m a i n l yc o n s i s t i n go ft h ec a t a c l a s t i cq u a r t zv e i n sa n dh y d r o f r a c t u r i n gb r e c c i a t h e m e t a l l o t e c t o n i cp r o c e s s e sa r ed e c o u p l e db yi n t e r a c t i o no fd e f o r m a t i o n p a r t i t i o n i n g , t e c t o n i cp u m p i n g ，h y d r o f r a c t u r i n ga n dr u p t u r e - h e a l i n g b a s e d0 1 1t h eg e n e t i ct y p ea n d s t r u c t u r a l a n a l y s i so ft h i sd e p o s i t ，i t i s s u g g e s t e dt h a tj i n j i a w ug o l dd e p o s i ti sa n a l t e r a t i o n - t y p eg o l dd e p o s i t ，r a t h e rt h a naq u a r t zv e i nt y p e ，a n dt h em e t a l l o t e c t o n i ct y p eo f t h i sd e p o s i ti ss t r u c t u r a la l t e r a t i o n - t y p em e t a l l o t e c t o n i c s t h ec h a n g w u a oo r eb l o c ki st h e r e l a t i v ea c c u m u l a t i o nc e n t e ro fm i n e r a l i z i n gf l u i d ，a l s ot h ec e n t e ro ft e c t o n i cp u m p i n ga n d m i n e r a l i z a t i o n k e yw o r d s ：b i t t l e d u c t i l es h e a rz o n e ；m e t a l l o t e c t o n i ct y p e ；d e f o r m a t i o np a r t i t i o n i n g ； t e c t o n i cp u m p i n g ；h y d r o f r a c t u r i n g ；j i n j i a w u g o l dd e p o s i t j l 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 对论文的完成提供过帮助的有关人员己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 ，三 学位论文作者( 签字) ： 垒丑量 签字日期：丝堑：至：主l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授 权( 学校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所 将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息 服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：乃岛复 导师签字： 签字日期：加明年；月弓f 日 签字吼z 户f 月硼 桂林理工大学硕士学位论文 第一章前言 金家钨金矿是近十年来在江西东北部矿集区发现的、具有一定规模的蚀变岩型金 矿床，矿区从西到东分为腾龙庵、长坞坳和珠尖三个矿段。其中，长坞坳矿段为矿山 主要勘探及生产矿段。经过近十年的详查及生产勘探，长坞坳矿段i i 号矿带5 0 米标 高以上已为钻探、坑探工程所控制。矿山设计日处理矿石量1 0 0 0 吨，经过几年的生 产消耗，长坞坳矿段保有储量不断下降，开采和找矿难度进一步加大，矿石的日平均 开采量已远不能满足矿山生产对矿量的增长要求。因此，矿山急需加大勘探力度，采 用钻探的方法，对长坞坳矿段深、边部进行深部探矿。但是，金家钨金矿矿体形态极 其复杂，具有似层状、透镜状、网脉状等形态，矿体在走向上常呈膨大、缩小、分支 复合或尖灭再现的形态延伸。因此，矿山深、边部勘探难度极大。有鉴于此，矿山十 分重视对金家坞金矿的成矿预测研究，希望在已知矿体研究的基础上，找出该复杂形 态矿体在矿床中的空间分布规律，为矿山深、边部探矿工程的设计和实施提供地质依 据。 1 1 研究内容 l 、金家坞蚀变岩型金矿受顺层脆韧性剪切带控制，成矿i j 至少经历了2 次构造 活动，形成了2 期无矿石英脉，成矿期脆性破裂构造叠加于早期复合构造之上。因此， 研究早期顺层脆韧性剪切带的地质特征，特别是脆韧性剪切带的构造性质及其几何 学、运动学与动力学特征，是研究后期成矿构造的基础与前提； 2 、金家坞蚀变岩型金矿严格受砂岩构造透镜体控制，沿脆韧性剪切带，矿体在 平、剖面上皆呈透镜状，因此，研究透镜状矿体的几何学、运动学与动力学特征，是 研究透镜状矿体群空间分布规律的基础与前提； 3 、含矿顺层脆韧性剪切带受控于近东西向紧闭倒转向斜，研究紧闭倒转向斜的 几何学特征及其与脆韧性剪切带的成生联系，对于确定变形分解构造场中构造透镜 体的空间展布规律，继而进行深部隐伏矿体预测，具有重要的地质意义。 1 2 研究方法 本次工作采用现代成矿构造研究法构造解析，主要思路为：在地质调查过程 中，在不同尺度上把复杂的变形地质体加以分解，然后着重分析各个不同的构造要素 的几何特征、力学性质、变形环境及其受力状况和变形过程，再从构造发生、发展、 复合、转化乃至再造的继续不断的变化中，去认识各个构造要素在时间上和空间上的 相互关系，进而认识它们在地壳构造运动和演化过程中，各起什么作用，各属哪一构 造变形层次和环境，各属哪一变形体制或变形场。同时，还需把构造沉积、构造变 形，构造岩浆、构造成矿联系和统一起来，从而建立起一个地区构造事件发展的序 桂林理工大学硕士学位论文 列和相应的古构造型式，并在地壳运动的巨系统中，建立起一定尺度上的构造模型。 金家坞金矿经过多年开采，特别是长坞坳矿段主矿体从三维空间上已揭露得十分清 晰，而且9 0 米以上中段，主矿体基本上已采空，目前迫切需要向深、边部寻找新的 隐伏矿体。成矿构造研究在危机矿山二轮找矿中占有重要的地位，这是因为危机矿山 经过多年开采后，已知的成矿构造从三维空间非常便于观察与研究，而且成矿构造研 究不受深度与干扰因素的影响，因此，采用成矿构造系列的理论与思路去研究矿床， 是解决当前危机矿山“攻深找盲”难题的一条有效途径。 循着上述思路，本次研究需要解决下列关键地质问题： 1 3 关键技术 1 、构造透镜体的几何学特征、成因机制及其构造演化； 2 、金家坞金矿的矿床类型、成矿构造类型及其与构造透镜体的空间联系； 3 、控制金矿体的构造透镜体与控制构造透镜体的褶皱的几何关系与成因联系； 4 、同斜紧闭倒转向斜的构造特征及其演化规律。 1 4 工作进度与主要成果 本次研究工作共分五个阶段完成： 1 、2 0 0 8 年3 5 月，金家坞金矿第一次野外地质调查，熟悉工作区情况，进行初 步野外工作，并确定工作思路与研究方法； 2 、2 0 0 8 年6 7 月，文献收集，共查阅8 0 多篇中文文献和2 0 多篇英文文献，并 对文献进行综合分析研究，编写文献综述报告； 3 、2 0 0 8 年8 - 9 月，金家坞金矿第二次野外地质调查，包括野外地质踏勘、典型 构造现象的观察、记录、素描与拍照、采集标本和测量构造要素、几何数据等，并初 步探讨其成矿构造类型、矿床类型及其成因机制； 4 、2 0 0 8 年1 0 月2 0 0 9 年1 月，室内资料综合整理、磨片与显微构造研究； 5 、2 0 0 9 年2 月至今，发表期刊文章并撰写硕士论文。 期间完成的工作量：地质勘探路线11 条；地质观测点1 5 2 处；采集岩石、矿石 和构造标本共6 9 块；薄片观察与鉴定共5 6 片；显微照片共3 1 件；地质摄影共1 0 6 张；素描图3 5 张；节理统计共2 1 2 处；线、面理测量数据1 6 5 组；穿脉编录3 条； 钻孔编录1 个。 1 5 国内外研究现状及趋势 成矿预测一直是地学研究领域的重大课题，而生产矿山深部及周边部无疑是成矿 预测的重要靶区。生产矿山的二轮找矿既有巨大的机遇，又存在很大的风险，如何规 避风险、提高预测的准确率，一直是找矿工作者关注的焦点。目前国内外生产矿山的 2 桂林理工大学硕士学位论文 二轮找矿主要有三种工作思路，一是方法预测，用物、化探方法直接在指定的地区进 行探测，根据异常圈定隐伏矿体，但此方法盲目性较大，而且异常难以与地质相互匹 配解释；二是地质预测，通过总结矿区成矿特征，特别是成矿构造规律，从而预测隐 伏矿体，但此方法要求研究者具有较高的理论素养与找矿经验；三是综合预测，首先 通过地质工作圈定有利靶区，然后选择可行的物化探方法在靶区探测，最后综合地质 模型与异常模式后预测隐伏矿体，此方法虽克服了上述两种方法的不足，但成本较高。 众所周知，绝大多数矿床都是隐伏的，其出露地表的部分或仅为“冰山一角 ， 因此，进一步评价与勘查既需要在成矿理论上高度综合，又需要在方法技术上实现突 破。近十多年来的危机矿山二轮找矿实例研究表明，解决生产矿山的成矿构造问题是 解决成矿预测的一条有效捷径。成矿构造【2 1o 】是指控制矿体几何形态、为矿质直接充 填或交代的具有独立自然边界的地质构造单元，而成矿构造系列【l 卜1 2 】是指同一构造体 制下或某一特殊地质作用过程中形成的具有成因联系的一套成矿构造单元的集合，其 具有几何结构、物化结构、分形结构。因此，只要已知矿体与未知矿体形成于同一构 造体制或同一特殊地质作用过程中，控制所有矿体的成矿构造必然具有成因联系，不 仅在矿床类型、矿化类型、成矿构造上具有相似性，而且一系列成矿构造在空间上也 组合成一个有机的整体，其控制的矿体在空间上具有一定的几何结构，形成的异常在 空间上也具有一定的物化结构，因此，通过已知成矿构造的构造解析，完全可以建立 包括已知与未知矿体在内的成矿构造系列结构【1 3 。5 1 ，据此可预测生产矿山深部及周边 部的隐伏矿体。 1 6 前人工作及存在问题 矿区内以往地质工作程度较低，安徽省区调队作过l ：2 0 万祁门幅地质调查；江 西省地勘局9 1 6 队作过一些中、小比例尺的地质调查，并完成了1 ：5 万旧城幅区域地 质调查工作； 1 9 7 5 年江西省地质矿产开发局物探大队( 简称江西物化探大队) 在区内开展了 l ：2 0 万区域化探工作，圈定金的综合异常面积达3 2 k m 2 ； 1 9 9 4 年江西物化探大队开展了1 ：5 万水系沉积物测量，详细圈定了1 1 处局部 异常，并在异常地段发现了部分矿化线索，证实为矿致异常； 1 9 9 7 年江西物化探大队在区内开展1 ：2 万土壤测量，圈出了金的土壤异常，并 在异常地段发现了金矿化体的存在； 19 9 8 年江西物化探大队采用1 ：1 万地质草测，l ：5 千地质草测及地表探槽揭露 等勘查技术手段开展地质评价工作，发现3 条具有较大规模的含a u 挤压蚀变变形带 ( 挤压破碎带) ，初步圈出7 个金矿( 化) 体，为后期金矿地质普查工作打下了良好 的基础； 3 桂林理工大学硕士学位论文 1 9 9 9 , - - - , 2 0 0 2 年江西物化探大队在区内二号矿带长坞坳矿段( 2 6 5 3 1 0 线) 开展地 质详查工作，提交了c 级储量7 2 5 2 3 公斤，d 级储量1 5 1 8 9 8 公斤： 1 9 9 9 - - - - 2 0 0 5 年江西物化探大队在区内开展了金矿普查工作，基本上查明矿区内 矿化带及部分矿体的地质和矿化规律。 综合以上基础地质研究与期刊文章，现存在的关键构造地质问题可归结为：矿 床矿化类型；矿床的成矿构造类型：金家坞金矿的构造演化及其成因机制；成 矿规律与成矿预测。 4 桂林理工大学硕士学位论文 第二章几个现代构造地质理论综述 本文通过对金家坞金矿的构造解析研究，认为控制矿体的砂岩构造透镜体内的破 裂构造，早期以流体动力破裂为主，变形机制为液压致裂，晚期以构造动力破裂为主， 变形机制为构造致裂，而液压致裂作用之前，因岩性的不均一性引起的变形分解和驱 动流体大规模渗流的构造泵吸，是成矿作用发生与持续进行的前提。因此，在探讨脆 韧性剪切带中构造透镜体的控矿机理前，了解变形分解、构造泵吸、液压致裂与周 期性裂开愈合等几个现代构造地质理论是非常必要的【1 6 。1 引。 2 1 变形分解 变形分解概念是澳洲学者t h b e l l l l 9 】在8 0 年代初研究微观领域变形变质作用机 理时提出的，意指在递进变形过程中，地质体结构原生的或变形过程中新生的不均一 性导致岩石变形的不均一性，而由变形分解作用形成的构造叫分解变形构造。王春增 等【2 0 j 将其用于构造变形及变质作用的研究，认为变形分解作用是指在递进变形过程 中，由于地质体结构的不均一导致应变的不均一，将岩石任何一点的变形分解为递进 剪切变形分量与递进缩短变形分量，并将不均一地质体的变形分成四种情况：无变 形；以递进缩短变形为主导( 即递进共轴变形) ，见图2 1 a ；既有递进缩短变 形又有递进剪切变形( 即非共轴递进变形) ，见图2 1 b ；只有递进剪切变形( 即 非共轴递进变形) 。 下 a b 图2 1 变形分解作用图解 a - 共轴递进总的非均匀缩短作用应变模式；b 非共轴递进总的非均匀缩短作用引起的应变场中变 形分解作用图解( 虚线内部无应变，虚线与点线之间为共轴递进缩短应变，点线之问既有递进剪 切应变又有递进缩短应变) ； 众所周知，地质体结构具有不均一性，并可划分为由岩性或沉积构造的差异性所 引起的原生不均一性和由成岩后的变形变质作用所引起的次生不均一性( 褶皱转折 端、断层、面理、变斑晶和劈理域等) 两种类型。地质体结构的原生不均一性使其在 递进变形过程中，不均一的各个不同部分变形机制与变形量不同，从而产生应变的不 5 桂林理工大学硕士学位论文 均一性；而成岩后的变形变质作用，即次生不均一性可使地质体结构不均一性进一步 增强，从而使应变不均一性更容易发生。分析岩石任何一点的变形，变形分解又可理 解为，该点的变形可分解为递进剪切变形分量与递进缩短变形分量，当递进剪切变形 分量大于递进缩短变形分量时，变形以非共轴剪切变形作用为主，形成内部变形无或 弱、边缘变形强的透镜状膨胀区域；当递进缩短变形分量大于递进剪切变形分量时， 变形以共轴压缩变形作用为主，形成变形强烈的条带状压缩区域，膨胀区与压缩区的 相间排列形成透镜状弱应变域与线性强变形带组合。 变形分解作用不仅使人们从新的角度研究微观领域问题，如b e l l 等1 1 9 - 2 i j 运用该 理论很好地解释了变质岩中变斑晶成核生长的位置、溶解及旋转发生的原因：而且其 形成的分解变形构造广泛分布于不同尺度的地质体中，如单文琅等1 2 2 j 将变质岩中块状 岩石变形分解为交织的菱形状或透镜状线性网络构造；宋鸿林等【2 2 j 将层状岩石变形分 解成强应变带与弱应变带成层问列的平行构造；王春增等在总结分解变形构造的几何 型式后，将分解变形构造分为透镜体型、平行间隔型及不规则型三种构造型式，并认 为造山带核部与变质基底中普遍发育有线性强变形带与透镜状弱变形域组合型式；汪 劲草【2 3 - 27 j 等将变形分解理论用于陕西双王金矿和广西龙水金矿的成矿构造研究、构造 透镜体的控矿研究和柴达木盆地北缘油气运聚的研究，认为构造透镜体可由线性强变 形带与包绕其中的透镜状弱应变域组成。 2 2 液压致裂 液压致裂作用，又称水力压裂作用。长期以来，人们一般多注意到区域应力场中 干岩石的构造变形机制，最近的研究表明，地壳内各种流体的活动对构造的形成和演 化产生了很大的影响，流体渗滤与构造变形在动力学、化学、热学和水力学等方面存 在着复杂的耦合关系，这种耦合关系使流体对岩石的矿物相、变质相、结构构造和变 形习性产生了深刻的影响，从而控制着岩石的构造变形，液压致裂作用是流体影响和 控制岩石变形的重要方面之一【2 8 。2 9 1 。 早在2 0 世纪2 0 年代，就有一些学者r u b e y 等注意到流体压力对岩石机械性能和 变形行为的影响。经过4 0 年的发展，孔隙压力对岩石强度的影响和水力破裂已成为 岩石力学基础理论的一部分，1 9 5 1 年构造地质学家安德森在研究岩浆侵入时，提到 了流体压力的劈裂作用【3 2 1 。1 9 5 7 年h u b b e r t 和w i l l i 首次提出了液压致裂作用的概念， 随着成矿构造研究的深入，液压致裂现象的研究受到越来越多的地质学家的重视，认 为液压致裂作用可能是整个岩石圈内的又一重要的变形破裂方式，而且从微观中观 宏观尺度上都有所表现。下面对液压致裂作用的力学机制简单加以讨论； 设地壳中的岩石块体( 假定为均质的，各向同性) 受到q 和啦方向的应力作用 时，其应力状态可用莫尔圆表示，其方程为 6 桂林理工大学硕士学位论文 ( 口一半) 2 = ( 孚) 2 眨。， 在无流体存在的情况下，地壳浅部一般形成张破裂，深部形成剪破裂，且张破裂 的形成条件为： 万3 一r( 2 2 ) o 1 0 3 4 r ( 2 3 ) 当有流体存在时，由于流体压力p ，的存在可降低有效主应力d r 。，即 d r ：= 仃。一p 厂，此时的莫尔圆方程则为： ( 仃一下o l + o r 3 + 弓2 = ( 孚) 2 眩4 ， 有流体参与的莫尔圆与无流体参与的莫尔圆的唯一差别就是莫尔圆向左平移了 只个单位( 图2 2 ) 。在不同的围压和差异应力条件下可形成剪切破裂和张性破裂。 如果始态的差异应力( 莫尔圆的半径) 大，流体压力稍微提高就足以产生破裂，导致 莫尔圆在小斜率的区域里和包络线相切( 图2 2 a ) ，q 角大，形成剪切破裂；如果 始态的差异应力小，流体压力必须很高才能与岩体压力一起产生破裂，这时相应的莫 尔圆平移较远，即莫尔圆跑到大斜率的区域里和包络线相切( 图2 2 b ) ，圆心靠近 原点q 角小，形成张性破裂。 士 吲 厂。 a 0 态l a z o ab 图2 2 流体压力p ，对岩石断裂的影响 a - 高应力( 大圆半径) 和低p ，的情形：剪切破裂 b 抵应力( 小圆半径) 和高p ，的情形：张性破裂 因此，流体驱动裂隙形成和扩展的必要条件是： o r 3 一只一t 仃l 一盯3 o3 + t 时，累积的剪应力 将导致陡直剪切破裂的产生。破裂过程首先是在地震带的底部发生地震成核作用，然 后形成直达地表的地震破裂，同时产生大量的渗透性裂隙，破裂过程使累积的剪应力 得以释放； ( 3 ) 流体充填( 地震泵吸) ：破裂的发生使流体压力降低，成矿流体被 扩容抽吸到剪裂隙及其次生裂隙系统中，流体中的成矿物质则产生沉淀作用； ( 4 ) 裂开愈合：流体充填和矿物的沉淀作用使剪裂隙逐渐愈合，导致渗透率逐渐降低； ( 5 ) 再循环：破裂愈合之后，流体压力和剪应力将再次发生积聚，重新开始上述过 程而进入下一个循环。成矿流体如此反复多次的运移聚集，在剪切带中将导致广泛的 蚀变与矿化，从而形成各类矿床。后期的多位学者【5 6 - 5 7 】深入地阐述了在构造泵吸机制 驱动下，地壳深部流体因受地下深部静岩压力作用向宽阔的剪切带和次级构造张裂带 上侵，以及沿地壳高渗透带发生大规模流动的机制。而绝大多数有工业价值的热液矿 床都是前期在构造运动形成的较深断裂中聚集了成矿热液，或者深部岩浆冷却结晶分 异出含矿热液，统称为矿液房或矿液源，后期再发生地壳较浅部位的张剪性构造活动， 特别是产生在主断裂旁侧的新生次级断裂，因构造张裂扩容产生构造负压的驱动“泵 吸 深部承压流体上侵而形成的。因此构造泵吸理论能够很好地解释地壳深部流体在 构造泵吸机制驱动下，沿高渗透带发生大规模流动的机s u l s s - 6 0 l 。 r a m s a y 6 1 j 在描述深部成矿热液在构造活动中上侵的地质现象时提出了“裂开愈 合 作用，即裂隙的形成和脉的就位是一个统一过程的两个方面：裂隙使岩石裂开而 成脉使裂隙愈合。 9 桂林理工大学硕士学位论文 综上，变形分解作用是成矿构造演化的前提条件，液压致裂和构造泵吸作用是裂 隙形成与扩展的直接原因，裂开愈合作用是物质与能量不断达到动态平衡的必然要 求，四者缺一不可，是成矿作用发生与持续进行的前提。 l o 桂林理工大学硕士学位论文 第三章矿区地质特征 3 1 大地构造位置 金家坞矿床位于景德镇市北西3 0 k m ，地处扬子板块南缘之九岭一鄣公山隆起带东 段，位于鄣公山巨型复背斜构造西端与景德镇深大断裂的交接部位。九岭一鄣公山隆 起带属江南地块东段，是赣北相对稳定的一条构造带，以星子岩群为结晶基底，双桥 山群和修水群组成的褶皱基底和九岭花岗岩大面积裸露，由南华系下统磨拉石一火山 建造为过渡构造层，以南华纪晚世古生代地层为盖层，隆起带中部为赣江断裂带切 割并被鄱阳断陷盆地所掩，被分划为九岭和鄣公山两个块体。该隆起带呈东西向，最 早褶皱基底变形却是近南北向，区调资料表明，江南地区中晚元古代晋宁期褶皱基底 中通常发育两期近于直立的褶皱，在湘北益阳、赣北修水、波阳、景德镇、万年地区 均为近南北至北北西向，主期褶皱为近东西至北东东向，为造山带主体构造，褶皱为 紧闭线状，属江南反s 系统的最早形迹，奠定了区内构造格架，该期褶皱伴生的区域 片理亦主要呈近东西、北东东向，十分发育，韧性剪切带和含金挤压带往往迁就这类 片理发育，第三期褶皱，规模小而零散，以北东、北北东向居多，为以片理为变形面 的褶皱。 区内构造、岩浆活动频繁，自中元古代以来，经历了地壳沉降、海底火山喷发， 沉积了一套巨厚复理石含铜、金建造，后经晋宁期褶皱造山运动，岩层普遍遭受区域 变质作用，形成一系列北东、北东东向紧闭线形褶皱和北东向、近东西向断裂构造。 至印支燕山期，地壳的进一步运动对前期构造强化改造，伴随花岗闪长岩、花岗岩 岩浆沿复式背斜核部和断裂构造上升侵入，形成了与钨、锡、金等成矿作用有关的东 西向岩浆岩带。这种独特的地质现象和自然景观，决定了该区成矿作用的多样性( 多 来源、多成因、多矿种) ，在漫长的地质历史发展过程中，构造、岩浆岩的多期活动， 为成矿物质的活化、运移、沉淀成矿提供了良好的地质条件，形成了诸如大背坞金矿、 藏湾砂金矿、八字脑钨锡矿等大中型矿床( 图3 1 ) 1 6 2 7 川。 区内大面积出露中元古界双桥山群地层，从西往东，地层走向从北西向逐渐转为 近东西向，倾向北东或北北东，倾角3 5 。 - 8 0 。，局部反倾( 图3 - 1 ) 。各时代地层 岩性由老至新为： 1 、中元古界双桥山群上亚群( p t 2 s h ) 中元古界双桥山群上亚群共分四个岩组，分别为第一、二、三、四岩组，为一套 广海相浊流沉积火山碎屑类复理石建造，变质程度属低绿片岩相。各岩组之间呈整 合接触关系，岩性差异较小，不易区分，其具体岩性如下： 第一岩组( p t 2 s h 2 1 ) 为粉砂质板岩、板岩央变余凝灰质粉砂岩，中下部夹凝灰质 细砂岩及变沉凝灰岩； 桂林理工大学硕士学位论文 第二岩组下段( p t 2 s h 2 2 。1 ) 为变余凝灰质粉砂岩夹板岩及少量粉砂质板岩、变余 凝灰质细砂岩，顶部偶见含钙粉砂岩夹含钙板岩；上段( p t 2 s h 2 2 之) 为板岩夹粉砂岩 及少量变余凝灰质板岩，上部见变余凝灰质钙质细砂岩； 第三岩组下段( p t 2 s h 2 3 。1 ) 为变余凝灰质粉砂岩、变余凝灰质细砂岩与板岩互层， 偶央粉砂质板岩；上段( p t 2 s h 2 妣) 为板岩、粉砂质板岩、绢云母千枚岩夹变余凝灰 质细砂岩、变余凝灰质粉砂岩，为金家坞金矿床赋矿地层： 第四岩组下段( p 啦向2 4 ) 为变余凝灰质细砂岩、变余凝灰质粉砂岩夹板岩、粉 砂质板岩；上段( p t 2 s h 2 4 乏) 为板岩夹粉砂质板岩、变余凝灰质粉砂岩及少量变余凝 灰质细砂岩。 2 、白垩系上统赣州组( k e g ) 白垩系上统赣州组为一套陆相沉积红层碎屑建造，岩性为泥岩、粉砂质泥岩、粉 砂质砾岩夹石英砂岩及少量变余凝灰质细砂岩。分布于矿段南缘东西北东向断陷盆 地，面积较小。 3 、第四系( q ) 第四系为含砾淤泥、砂砾石层冲积物，主要沿现代河谷、沟谷呈带状分布。 区域构造线方向总体呈北东东向或近东西向，为一巨型东西向复背斜构造( 鄣公 山复背斜) ，其核部为双桥山群第三岩组地层( 图3 1 ) 。基底褶皱强烈，紧闭线型 背、向斜交替出现，地表浅部一般发育近东西向的紧闭型褶皱。受南北向挤压力作用 的影响，区域内发育北东向斜冲断裂和脆韧性剪切带，同时还发育部分北西向、近 东西向、北东向次级断裂。与金矿化关系最密切的主要为近东西向、北北东向脆韧 性剪切带。受基底构造的控制，潘村鄣公山段莘中生代构造岩浆岩带呈近东西向展 布。 区内出露的岩浆岩为潘村鄣公山段莘东西向岩浆岩带的一部分，主要以鹅湖、 潘村花岗岩岩基出露面积较大，其中潘村岩体位于矿区之北1 0 k m 处，其岩性为黑云 母花岗岩、斑状黑云母花岗岩、二云母花岗岩及白云母花岗岩；岩石化学成分具有富 硅、富铝、高碱、低铁镁等特点。岩体上部见有钠化、硅化、云英岩化、电气石化、 萤石化等蚀变。其同位素年龄1 3 4 , - - 9 3 m a t 7 4 1 ，为燕山晚期成岩。 3 2 矿区地质概况 3 2 1 地层 矿区内出露的地层主要为中元古界双桥山群上亚群第三岩组与白垩系赣州组，其 详细岩性特征如下： 1 2 嘧崞霉蚵四世尊赫审一田 耐术堪廿二f臀特h尉砖樊 桂林理工大学硕士学位论文 双桥山群上亚群第三岩组下段( p t 2 s h 2 3 。1 ) ：黄绿、青灰、灰绿色变沉凝灰岩， 灰黑色至黑色( 绢云、绿泥) 千枚岩，上部微细层理发育，底部出现千枚岩与变沉凝 灰岩组成的微层条带； 双桥山群上亚群第三岩组上段( p t 2 s h 2 弛) ：紫红、灰绿、黄绿色绢云母千枚岩 夹变沉凝灰岩、千枚岩，下部见有千枚岩与凝灰质千枚岩组成的微层条带，微细层理 发育，层内含碳质、有机质，金的含量较高，可达4 - - 8 1 0 。9 ，是金家坞矿床的主要 矿源层； 白垩系赣州组( k 2 9 ) ：紫红色粉砂质砂岩夹石英砂岩，零星分布于矿区东南边 缘【7 5 - 7 7 1 。 3 2 2 构造 矿区内构造活动频繁，形迹多样，表现出多期次活动的特点，根据区域地层的接 触关系、岩浆活动及构造配套等，大致可分为四期明显的构造运动，即晋宁早晚期、 加里东期、印支期和燕山期。晋宁早期为中元古界火山碎屑沉积建造，即金矿源层的 沉积，晚期，区域内形成一系列北东东近东西向紧闭线形褶皱、北东向深大断裂， 为金矿的主成矿期；加里东期主要为邻区花岗岩( 灵山岩体) 的侵入；印支期主要为 邻区花岗闪长岩( 鹅湖岩体) 的侵入；燕山期为白垩系上统陆相碎屑沉积建造，矿区 外围花岗岩岩基、岩株、岩脉发育，主要表现为白垩纪红盆与北东、北西、南北向破 坏矿体的横向断层的形成。 矿区位于鄣公山巨型复式背斜南东翼的北西西近东西向次级顺层同斜紧闭线形 向斜的核部，由双桥山群上亚群第三岩组上段( p t 2 s h 2 3 2 ) 组成，南北两翼分布第三 岩组下段( p t 2 s h 2 3 1 ) 及第二岩组( p t z s h 2 2 ) 组成，轴向与脆韧性剪切带的走向一致， 向斜两翼紧闭，南翼正常，北翼倒转，枢纽分别向东仰起、向西倾伏，褶皱形态似豆 荚状。主要地质证据如下： ( 1 ) 基于矿床的大地构造位置与区域地质特征研究，认为矿区地层转入了区域 大型复背斜，即障公山巨型复背斜，而大型复背斜的次级褶皱皆为紧闭线性褶皱，并 且两翼同斜。据矿区l ：5 0 0 0 地质图，矿区处于一紧闭向斜的核部，地层均向北倾， 结合向斜两翼的岩层产状及发育的劈理推断，长坞坳矿段的i 号矿化带位于该向斜的 北翼，即倒转翼；i i 号矿化带位于该向斜的南翼，即正常翼。根据矿区外围发育的 2 1 2 组共轭剪节理的倾向与倾角玫瑰花图( 图3 2 ) ，可推算出当时主应力的方向约 为西南2 0 0 。； ( 2 ) 1 7 0 、1 3 0 与9 0 中段连通的采空区斜井里，随着标高的逐渐减小，地层产 状由向北倾过渡到向西倾伏，且沿1 3 0 中段主巷道向北，地层产状也由向北倾迅速过 渡为西倾，过渡部位岩层产状为2 7 5 。z 2 5 。，据此可推测，该向斜南翼正常，北翼 倒转，且均倾向北； 1 4 桂林理工大学硕士学位论文 w nn 图3 - 2 共轭剪节理倾向与倾角玫瑰花图 ( 3 ) 长坞坳矿段各中段绢云千枚岩层中发育大量b 线理窗棱构造，粉砂质板岩 中常见层间斜歪小褶曲，其枢纽产状与绢云千枚岩中窗棂构造一致，皆向东仰起，向 西倾伏，倾伏角3 0 0 左右，表明长坞坳矿段近于豆荚状倒转向斜的东部仰起端： ( 4 ) 结合层间劈理与层理的关系( 图版1 3 ) 、层间斜歪小褶曲产状、勘探线剖 面图( 图3 3 ) 等推断，长坞坳矿段的i i 号矿体位于倒转向斜的南翼，为正常翼，i 号矿体位于向斜北翼，为倒转翼，根据已开采矿段的实测层理产状极密图( 图4 4 b ) 知，倒转紧闭向斜的南翼产状为3 5 0 。么5 5 。； 图3 3 金家坞金矿2 6 0 3 6 0 勘探线剖面图 ( 5 ) 长坞坳矿段1 7 0 以上中段，地层均向北陡倾斜，倾角约8 0 。，i 、i i 号矿 化带顺层产出，且两侧围岩岩性具对称性，往深部( 1 7 0 、1 3 0 和9 0 中段) 靠核部的 桂林理工大学硕士学位论文 地层产状往下己出现明显变化，有逐渐变缓趋势，局部岩层倾向发生向西偏转，而且 向深部局部岩层产状变缓，倾向也发生向西偏转，9 0 中段尤为突出，这种趋势越往 东越明显，反映受倒转向斜转折端及东部枢纽仰起的影响十分明显；2 6 0 - - 3 6 0 勘探 线剖面图中褶皱枢纽的标高变化规律也可表明，该向斜向西侧伏的特点； ( 6 ) 在长坞坳矿段1 7 0 、1 3 0 和9 0 中段的穿脉巷道中，b 、c 岩系中经常出现大 量无矿穿层石英脉( 图3 4 ) ，其形态完整，破坏程度小，且愈往深部、东部愈发育， 表明深部已近倒转向斜转折端的扇形拉张区，而在2 1 2 、2 4 3 和2 7 5 中段对应的层位 中则没有出现此类构造现象。 图3 - 4 倒转向斜内张裂隙的发育情况示意图 ( a ) 层序正常；( b ) 层序倒转 矿区内主构造线方向为北西西近东西向，由紧闭线形向斜和脆韧性剪切带组 成。主要分布晋宁期北东向深大断裂及燕山期北西、北东和南北向小型张性断裂( f i 、 f 2 、f 3 、f 4 、f 6 、f 7 ) ，北东向深大断裂分布于矿区东南和西北部，其中金家坞断裂 控制了近东西北东向白垩纪红盆的形成；北西、北东和南北向断裂为成矿后断裂， 规模较小，一般延长数百米且断距小，对矿体起破坏作用。 3 2 3 岩浆岩 区内岩浆岩不发育，仅在东部地表见有两条花岗斑岩脉产出，出露长度约l o o m 、 宽l o , - 2 0 m ，呈北北西和北西西向展布。岩石呈灰白色，斑状结构，块状构造，岩石 中斑晶约占1 8 ，由斜长石、钾长石、石英等组成，基质主要由钾长石、石英、斜长 石、白云母等组成，副矿物有磷灰石等，但与矿化关系不大。 3 3 矿化带地质特征 矿区内主要发育北西近东西向剪切带，控制金矿化体的产出，现已查明三条规 模较大的顺层脆韧性剪切带，自北向南为i 、i i 、i 号矿化带，自西向东为腾龙庵、 长坞坳和珠尖3 个矿段。矿带整体长约6 7 0 0 m ，单条矿带长2 0 0 0 3 5 0 0 m 、宽2 0 - 8 0 m ，走向北西西- 近东西向，主倾向3 4 5 。 - 2 0 。，倾角3 5 。 - - 7 5 。，平面形态呈舒 缓波状( 图3 5 ) 。各矿化带详细特征如下： 1 6 桂林理工大学硕士学位论文 i 号金矿化带：东起陈家水库，横贯腾龙庵、长坞坳、珠尖三个矿段，往西延伸 出腾龙庵矿段外未封闭，长度达6 0 0 0 m ，宽度一般6 1 4 8 m ，最宽可达7 0 m ，金品 位平均o 7 2 卧，最高品位达5 8 1 卧。总体走向为北西西近东西向，至腾龙庵一带转 为北西走向，倾向北或北东，局部地段南倾，倾角4 0 - - - 7 0 。，局部有8 0 。以上的陡 倾角。总体形态为似层状、透镜状，呈膨大、缩小，局部尖灭再现的态势延伸。金矿 化带与围岩呈渐变关系，围岩主要为浅灰一浅灰绿色绢云母千枚岩间夹变沉凝灰岩， 带中网脉状、不规则团块状石英脉与蚀变围岩发生充填、交代作用，矿化蚀变主要有 黄铁矿化、硅化、绿泥石化、绢云母化、高岭土化等。矿化特点为两端富集中间弱， 即西部腾龙庵矿段和东部珠尖矿段矿化富集强，中部长坞坳矿段矿化相对较弱； 图3 5 金家坞金矿床矿带分布及地质简图 1 一金家坞金矿床；2 破裂带及编号；3 深大断裂；k 2 9 - 1 = 白垩统赣州组；p t 2 s h 3 - 2 中元古界双桥群 上亚群第三岩组上段；p t 2 s h 3 l 中元古界双桥山群上亚群第三岩组下段 i i 号金矿化带：主体分布在长坞坳矿段，长度达2 8 0 0 m ，宽度一般3 - 3 0 m ，最 宽3 0 m ，金品位平均1 4 3 卧，最高品位达2 2 3 鲈。总体走向北西西近东西向，倾向 北、局部地段南倾，倾角4 0 , - - , 5 0 。，局部也有8 0 。以上的陡倾角。总体形态特征为 似层状、透镜状，呈膨大、缩小分枝复合态势延伸，较i 号矿化带相对稳定。金矿化 带与围岩呈渐变关系，围岩主要为浅灰色浅变质凝灰质砂岩，与金矿化关系最为密切 的网脉状、不规则团块状石英脉与黄铁矿化、硅化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化 1 7 桂林理工大学硕士学位论文 等组成矿化蚀变体。矿化特点为中间富集两端弱，即中部长坞坳矿段矿化富集，西部 腾龙庵矿段和东部珠尖矿段矿化相对较弱。此矿化带为金家坞矿床勘探与开采的主要 矿化带； i i i 号金矿化带：位于i i 号矿化带的东南部，与1 l 号带平行，仅相隔间距数十米， 长度约1 2 0 0 m ，宽度一般2 2 1 7 6 m ，最宽1 7 6 m ，金品位平均o 6 2 鲈，最高品位 8 7 6 趴。总体走向呈东西向，倾向北，局