北京市万庄金矿控矿构造类型及控矿特征.docx

北京市万庄金矿控矿构造类型及控矿特征李碧乐1 ,孙丰月1 ,丁清峰1 ,宫顺平2 ,李瑛2( 1 . 吉林大学 地球科学学院 ,吉林 长春 130026 ;2 . 北京市平谷区黄金公司 ,北京 101200)摘要 :研究表明 ,北京万庄金矿有 3 种类型控矿构造 : ( 1) 层间虚脱构造控矿 ,矿化往往发育在中元古界厚层碳酸盐岩层之间 ,碳酸盐岩为有利的容矿围岩 ,成矿具有明显的层控性 ;其控制的矿体规模大 ,矿体 延深明显大于延长 ,为矿区内最主要的控矿构造 ; (2) 层间破碎带构造控矿 ,矿化不受围岩性质限制 ,为矿 区内分布最广泛的控矿构造 ,一般矿化规模较小 ; (3) 穿层断裂构造控矿 ,矿体品位和厚度变化大 ,安山岩 为围岩时矿脉窄而富金 ,碳酸盐岩为围岩时矿脉宽相对贫金 。n e 走向 f3 断裂中生代强烈活动控制了三百 山岩体的形成及区内金矿化 。另外 ,查明了成矿后破矿的 f18 断裂为一正断层而非前人认为的右旋平移断 层 。该断裂性质的确定为矿区内 f18 南侧找矿提供了新的思路 。关键词 :层间虚脱构造 ;层间破碎带 ;穿层断裂 ;控矿构造中图分类号 : p618 . 51文献标识码 :a文章编号 :1671 5888 (2004) 02 0206 05types an d f eatures of the ore2controll ing structuresin the wanzhuang gol d deposit , beij ingl i bi2le1 , su n feng2yue1 , d in g qing2feng1 , go ng shun2ping2 , l i ying2( 1 . col lege of ea rt h s eiences , j i li n u ni versi t y , cha ngch u n 130061 , chi na ; 2 . pi ngg u gol d co. l t d . , bei ji n g 101200 , chi na)abstract : the research show s t hat t here are t hree types of o re2co nt rolling st ruct ures in wanzhuang goldmine , i . e . (1) interfo r matio nal detachment st ruct ures , (2) interfo r matio nal f ract ured zo nes , (3) st rata2dis2 secting f ault s. the interfo r matio nal detachment st ruct ures are t he mo st impo rtant o re2co nt rolling st ruct ures in t he mining dist rict . wit hin t hem , t he mineralizatio n is usually dist ributed bet ween mid2proterozoic t hick car2 bo nate layers , f avo urable wall rocks fo r gold mineralizatio n , and t he dip extensio n of t he o re bo dies is o bvio us2ly lo nger t han t heir st rike lengt h . the interfo r matio nal f ract ured zo nes are t he mo st co mmo n o re2co nt rolling st ruct ures. however , t he mineralizing intensit y is weaker in t ho se st ruct ures. when st rata2dissecting f ault s were developed in andesite st rata , t he o re bo dies belo ng to auriferro us veins wit h rat her small t hickness but very high gold co ntent . when t he f ault s are developed in carbo nate rocks , t hey ho st quite wide auriferro us veins wit h lower gold co ntent . mesozoic intense activities of n e - st riked f3 f ract ures co nt rolled t he magmatic int rusio n and gold mineralizatio n in t his dist rict . besides , f18 is fo und to be a po st2metallogenic no r mal f ault , not a dext ro rotato ry st rike2slip f ault as fo r merly suggested. based o n such finding , new ideas of p ro specting tot he so ut h of f18 are suggested.key words :interfo r matio nal detachment st ruct ure ;interfo r matio nal f ract ured zo ne ; st rata2dissecting f ault ;o re2co nt rolling st ruct ure收稿日期 :2003 05 12基金项目 :吉林大学创新基金项目 ( cx2001 - 7)作者简介 :李碧乐 (1965 ) ,男 ,湖北武汉人 ,副教授 ,博士 ,主要从事热液矿床及矿田构造研究 , tel : 0431 - 8502356 , e2mail :lbl66 sina . co m ;孙丰月 (1963 ) ,男 ,山东淄博人 ,教授 ,博士生导师 ,从事热液矿床成矿理论及预测研究.第 2 期李碧乐 ,等 :北京市万庄金矿控矿构造类型及控矿特征207向 40左右 ,向 se 倾 ,倾角 8085; 矿区内控制长1 800 m ,宽 1 11 m ; 向北延伸至刘店西山被第四 纪覆盖 ,向南过 f18 工程揭露 150 m ( 132 m 中段西 平巷所见) 。另外矿区广泛发育层间破碎带构造 ,多 含矿 。n w 及 sn 向构造多为成矿后断裂 , 对矿体 进行破坏 , 矿区内规模最大的一条成矿后断裂为n w 向的 f18 正断层 ,其垂直错距 60 m 左右 (图 1) 。1 . 2 矿床地质矿区内共发现金矿体 8 个及众多金矿点 ,累计 探明储量 78 t ;其中 号 、号矿体等受层间虚脱构造控制 ,并大致沿 pt 2 t 、pt 2 d 、pt 2 g 一定层位 分布 。 、号矿体则是受断裂构造控制的穿层 脉状矿体 , 其中 、号矿体分布于 n e 向 f3 断裂 内 , 号系列矿体分布于 f3 断裂的 n n e 向次级断 裂 f14 内 (图 1) 。矿区矿石矿物组合比较简单 ,矿石类型主要为硅化 黄铁矿型和硅化 多金属硫化物1 矿区及矿床地质概述1 . 1 矿区地质北京万庄金矿所处大地构造位置属华北地台燕 山沉降带 ,其次一级构造为轴向 n e 的关上 万庄倾伏背斜 。矿区地层由太古宙的基底和中元古沉积 盖层组成 ,太古宙基底为密云群长英质片麻岩 、斜长 角闪片麻岩 。中元古沉积盖层属长城系 ,由老到新 为常州沟组 ( pt2c) 石英砂岩 ; 串岭沟组 ( pt 2 ch) 硅质 泥质页岩 ,粉砂岩 ; 团山子组 ( pt 2 t ) 厚层白云岩 , 燧石团块白云岩 ,页岩 ,粉砂岩与白云岩互层 ; 大红峪 组( pt 2 d) 燧石条带白云岩 , 凝灰质砂岩 , 厚层白云 岩 ,安山岩及安山质集块岩 ;高于庄组 ( pt 2 g) 燧石条 带白云岩夹页岩或砂岩 。矿区侵入岩为分布于矿区 西南部的燕山期形成的三白山中酸性侵入岩 ,岩株状产出 。同时岩体周围有大量中性脉岩产出 ,主要 有闪长玢岩 、石英二长斑岩等 。矿区构造较发育 ,以 n e 向构造为主 ,也发育 n w 及 sn 向构造 。n e 向 构造包括一系列轴向 n e 的层间虚脱构造 ,n e 向断 裂构造 ,其中控矿构造主要为 n e 向 。斜贯本区的f3断裂为区内规模最大的 n e 断裂构造 ,该断裂走型 ,但不同矿体有一定区别 。受层间虚脱构造控制的矿体中 , 号矿体主要为硅化 黄铁矿型 , 、号矿体硅化 黄铁矿型和硅化 多金属硫化物型均发育 ,其中 号矿体含方铅矿高 , 号矿体含黄铜矿高 ;受断裂构造控制的脉状矿体主要为硅化 黄铁矿型 。图 1 万庄金矿地质简图( 据文献 1修改)fig. 1 the geological sketch map ofwanzhuang gol d deposit1 . 第四系 ; 2 . 高于庄组 ; 3 . 大红峪组 ; 4 . 团 山子组 ; 5 . 串岭沟组 ; 6 . 常州沟组 ; 7 . 密云 群 ;8 . 燕山早期第二期石英闪长岩 ; 9 . 燕山 早期一期石英闪长岩 ; 10 . 石英闪长玢岩 脉 ;11 . 矿体水平投影及编号 ; 12 . 含矿断裂 及矿体编号 ; 13 . 石英脉 ; 14 . 不整合面 ; 15 . 岩体岩相界线 ; 16 . 正断层 ; 17 . 逆断层 ; 18 . 居民区208吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版)第 34 卷本矿区由于长期处于风化剥蚀状态 ,埋藏较浅 ,矿体内原生金属矿物多已被氧化 ,仅在部分矿体下 部可见原生金属矿物 ,矿体上部为含金较低的铁锰 帽 ,主要由蜂窝状褐铁矿及软锰矿组成 ;中下部锰含 量减少至消失 ,主要为相对致密坚硬的褐铁矿矿石 ,含金量高 ,矿体下部或尾部为原生的硫化物矿石 ,含 金量一般 。氧化矿石含金量高而原生金属硫化物含 金量偏低 ,反映本区金矿在氧化过程中又经历了一 次富集作用 ,金再次在褐铁矿和残余有机质中得到 富集2 ,而矿体浅部在天水及地下水作用下大部分金向下淋漓使含金量明显降低 。图 2176m 中段层间虚脱构造控制 的 号 矿 体 剖 面 示意图a prof ile sho wing no. 3 orebody controlled by in2terf ormational detachment structures at 176 level控矿构造类型2万庄金矿构造控矿作用十分明显 ,控矿构造对矿(化) 体空间展布 、矿化富集等均有明显的控制作 用 。该区控矿构造主要有 3 种类型 : 层间虚脱构造控矿 ; 层间破碎带构造控矿 ; 穿层断裂构造控矿 。这些不同类型的控矿构造对矿 ( 化) 体形态 、空 间展布 、矿化富集等有着明显差异 。层间虚脱构造控矿层间虚脱构造多分布于关上 万庄倾伏背斜轴部附近 ,轴向 n e ,与关上 万 庄倾伏背斜轴向近一致 。受层间虚脱构造控制的 、号矿体储量占矿区总储量的 85 %以上 ,故 研究层间虚脱构造控矿规律对矿区内找矿具有十分 重要的意义 。赋存于层间虚脱构造中的矿体多呈纺锤状 、筒状 ,延深明显大于延长 ,其延伸方向与虚脱 构造轴向近一致 。由于构造应力持续作用 ,层间虚 脱构造内产生一系列高压区和低压区 ,所以矿体厚 度膨缩和尖灭再现现象常见 。另外在层间虚脱构造 周围常发育一些张性楔状穿层裂隙 ,内含矿 ,起配矿作用 。从围岩性质看 ,一些规模较大的矿体均产于 厚层碳酸盐岩中 。如 、号矿体产于 pt 2 t 第三段 厚层白云岩层间虚脱构造内 , 号矿体则产于 pt 2 d 第三段厚层白云岩层间虚脱构造内 ( 图 2) 。究其原 因 ,一方面 ,厚层白云岩在受到挤压后层间能产生更大的虚脱空间 ,形成宽缓的褶曲构造 ; 另一方面 ,区 内白云岩中含有一定的有机藻类物质 。金主要富集 于黄铁矿和有机质中 ,金浓度值随有机质增加呈增 加的趋势2 。笔者认为白云岩中的有机质 ( c) 被热 液萃取 ,在热液中活化吸附金 ,对金的富集起重要作用 。因此厚层白云岩中的层间虚脱构造成为矿区内 最理想的储矿场所 。层间破碎带构造控矿层间破碎带构造是矿区fig. 21 . pt 2d 凝灰质砂岩 ;2 . pt 2d 厚层白云岩 ;3 . 矿体 ;4 . 蚀变破碎带内分布最广泛的控矿构造 ,但其内只发育一些小的矿体或矿化 。其有两种存在形式 ,一种是产于脉状 矿体 (如 号矿体 、号矿体等) 上盘附近 ,与其构成 “入”字形构造 ,这些含矿破碎带常形成金品位高的 小矿体 ,小矿体在空间上呈楔形分布 ,远离主矿脉矿 化减弱至消灭 ( 图 3) 。另一种远离脉状矿体 ,矿化在空间上呈层状 、似层状或透镜状分布 。从围岩性 质看 ,这些含矿的层间破碎带构造主要产于页岩 、粉 砂岩岩层之间 ,其次是页岩 、粉砂岩与白云岩层之间 或白云岩与白云岩层之间 ,也可产于安山岩层之间 。 沿层间破碎带构造分布的矿化弱 ,连续性差 ,偶尔在局部地段形成小矿囊 。这类构造带由于规模小 、岩 石破碎程度低 ,不利于含矿热液的迁移和富集而造 成贫矿 。在同一剖面上最多可见到 4 、5 层这样的矿 化 (图 4) ,矿 (化) 体延长明显大于延深 。穿层断裂构造控矿穿层断裂构造是矿区内另一类重要的控矿构造 ,其控制的矿体规模仅次于层 间虚脱构造 。矿区内主要有 n e 向 f3 断裂带内分布 的 号 、号矿体以及 f3 断裂的次级 n n e 向 f14 断 裂内的 号系列矿体 。其共同特点是 ,这些控矿断 裂产状较陡 , 断裂带内矿化不受围岩性质限制 ( 图3) ,一般矿体延长略大于延深 。在现有的开采深度 上 ,安山岩 、白云岩作为围岩均有较好的矿化显示 , 但矿化特点明显不同 ,安山岩为围岩时矿脉带较窄 , 但金品位较高 ,其旁侧次级含矿层间破碎带构造不 发育 ;白云岩作为围岩时矿脉带相对较宽 ,金品位偏第 2 期李碧乐 ,等 :北京市万庄金矿控矿构造类型及控矿特征209图 4 头道沟东串岭沟组地层中含矿层间破碎带素描fig. 4 a prof ile sho wing the contact zone of mineral izing interf ormational f ractured zones1 . 粉砂岩 ;2 . 页岩 ;3 . 含矿破碎带 ;4 . 风化层明显增高 ,最高达 203 . 41 g/ t 。受穿层断裂构造控制的 号矿体与旁侧一系列层间破碎带构造交汇处 含金量亦明显增高 。(3) 受层间虚脱构造控制的矿体主要受 pt 2 t 、pt 2 d 、pt 2 g 厚层白云岩层间虚脱控制 ,白云岩为有利的容矿围岩 ,成矿具有明显的层控性 。这类矿体规 模大 、产状缓 、埋藏浅 、易开采 ,应重点加强对这类矿 体的寻找 。(4) 关于对成矿后破矿断裂 f18 的认识 ,前人都 认为其为一右旋平移断层 ,经笔者工作发现 , f18 为 一正断层 ,地层的水平错位是由断层上盘上升被剥 蚀而引起的断层效应造成 。笔者在井下 132 m 西平 巷追踪到被 f18 错断的 f3 及 f14 ,经计算 f18 垂直错 距为 60 m 左右 (图 5) 。通过对 f18 断裂性质及错距 的确定 , 查明 f3 及 f14 被 f18 错断后其南西延的位 置 ,在 f3 和 f14两个断裂带内寻找类似于 、号及 受穿层断裂控制的矿体 ,在 f3 断裂上盘寻找类似 于 、号受层间虚脱构造控制的矿体 。图 3 万庄金矿 60 号勘探线地质剖面图 (据脚注 修改)fig. 3 geological section along no. 60 exploration l ine inwanzhuang gol d deposit1 . pt 2g2 粉砂岩 ; 2 . 矿体 ; 3 . 沿脉穿脉 ; 4 . pt 2g2 含燧石结核白云 岩 ;5 . 标高线 ;6 . pt 2d4 安山岩 ;7 . 破碎带 ;8 . 白云岩低 ,其旁侧次级含矿层间破碎带构造发育 。造成以上现象的原因是 ,矿区内安山岩层间构造不发育 ,性 脆 ;而白云岩层间构造发育 ,岩石韧性相对较强 。构造控矿规律及进一步找矿方向(1) 由于矿区内导矿构造 f3 断裂陡倾向 se ,而 与 f3 交切的层间破碎带构造产状缓倾向 n w ( 倾角2030) ,沿 f3 上侵的含矿流体在断裂带流体压力下向定向压力减小方向 (向上) 迁移 ,故 f3 断裂南东 一侧层间破碎带内金矿化发育 ; 而层间虚脱构造主 要发育在 f3 断裂南东一侧的关上 万庄倾伏背斜 轴部附近 , 其枢纽均向 sw 侧伏 , 因此找矿应围绕 f3 南东盘进行 。(2) 两类不同性质的含矿构造交汇处 ,金明显富 集 ,如受层间虚脱构造控制的 号矿体和受穿层断 裂构造控制的 号矿体在 147 m 中段交汇处含金量3控矿机制国内一些研究者对包括万庄金矿在内的区内金 矿进行过研究 ,续颜等3 认为万庄金矿与冀东地区 青龙 、迁安 、迁西 、宽城等县境内发现的金矿极其相 似 ;李俊建等4 将产于冀东地区的此类金矿称为以 中元古碳酸盐岩为容矿围岩的浸染型金矿简称为 m pcd 型金矿 ;王郁等5 将冀东地区产于碳酸盐岩4 中国人民武装警察部队黄金第八支队. 北京市平谷县刘店乡万庄金矿 、号脉勘探地质报告 ,1991 .210吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版)第 34 卷f18 断裂前人认为的平移断层( a) 及本次研究查证结果( b) 示意图3图 5fig. 5the constructed plan of f18 ,a normal fault( b) not a dextrorotatory strike2sl ip f lault( a)1 . 平移断层 ;2 . 逆断层 ;3 . 正断层 ;4 . 产状 ;5 . pt 2g1燧石条带白云岩夹砂岩 ;6 . pt 2g2灰黑色页岩 ;7 . pt 2g3燧石条带白云岩夹页岩及碎屑岩的此类金矿称为“长城式”金矿 ; 熊群尧矿区外围西南部岩株状产出的三白山中酸性岩体 ,其侵位明显受 f3断裂控制 。与中国东部其它地 区类似 ,小岩基或岩株状产出的中酸性岩体对成矿 最有利 ,矿区内与该岩体同源的中酸性脉岩发育 ,且 主要沿 n e 向断裂分布 ,而脉岩又常与矿脉伴生 ,近 矿脉岩本身亦发生和蚀变矿化 ,为成矿前脉岩 ,岩体脉岩 金矿化构成统一的演化系列 。等2、续颜等3 认为万庄金矿为“长城式”金矿 ; 而汪劲草等称之为岩溶型金矿 。笔者赞同万庄金矿类似于“长城式”金矿的观点 。该金矿受中生代构造岩浆活动控制明显 ,主要矿体受厚层碳酸盐岩层间构造控制 ,碳酸盐岩为有利的容矿围岩 ,成矿又具有 明显的层控性 ;同时太古界密云群高丰度值变质基 底提供部分矿源2 。具体控矿机制如下 :中生代由于太平洋板块向欧亚大陆强烈俯冲 ,导致中国东部形成一系列 n e 、n n e 向压 压扭性构参考文献 ( ref erences) :汪劲草 ,陈大经 ,徐振操. 北京万庄岩溶型金矿的构造特征与隐伏矿床预测 j . 桂林工学院学报 , 1995 , 15(2) :142 148 .1造 ,并使原已形成的一些基底构造重新复活 。本区关上 万庄倾伏背斜 、f3 断裂等规模较大的中生代 前已形成的构造此时亦发生强烈活动 ,并在关上 万庄倾伏背斜倾没端与 f3 复合部位导致燕山期中 酸性岩体的侵入 。n e 向 f3 断裂构造 , 其走向与关上 万庄倾伏 背斜轴向一致 。区内金矿绝大部分分布于 f3 断裂 上盘 ( se 盘) ,且 f3 本身亦含矿 ,从目前开拓工程可 见一系列容矿的层间虚脱构造 、层间破碎带构造在 深部均直接或间接与 f3 断裂相连 , 号系列矿体亦受控于其次级 n n e 向 f14 断裂 , f3 断裂为本区金矿 的导矿构造 。wan g j in2cao , chen da2jing , xu zhen2cao . the tec2 to nic feat ure and hidden ore p redictio n of wanzhuang karst2t ype au mineralizatio n in beijing cit yj . journal ofguilin instit ute of technology ,1995 ,15 (2) :142 148 .熊群尧 ,裴荣富 ,梅燕雄. 冀东长城系金矿成矿中一些2问题的初步探讨 j .194 .矿床地质 , 1999 , 18 ( 2 ) : 189xion g qun2yao , p ei ro ng2f u , m ei yan2xio ng. a p re2 liminary discussio n o n so me p roblems co ncerning metal2 logeny of t he changcheng t ype gold deposit s in easternhebei j . mineral de posit s , 1999 ,18 (2) :189 194 .( 下转 221 页 )第 2 期郭 巍 ,等 :松辽盆地层序地层特征及油气聚集规律221坳陷盆地油气藏分布规律如图 5 。在斜坡带的边缘部位 ,l s t 和 ts t 的底部砂岩体 ,直接超覆在 不整合面上 ,形成地层超覆型油气藏 ;l s t 、ts t 和 rs t 在较深水和深水环境中 ,重力流形成的湖底扇 砂体分布于半深湖 - 深湖相泥岩中 ,形成砂岩透镜状岩性油气藏 ; ts t 在斜坡带上 , 砂体向上倾方向 尖灭形成上倾尖灭型油气藏 ; rs t 在水下局部隆起 靠近湖岸一侧可形成上倾尖灭型油气藏 ; hs t 在三 角洲前缘远端部位常形成孤立砂体形成透镜状岩性 油气藏 。在 rs t 和 hs t 顶部 ,连续沉积的砂体常需要构造配置 ,形成岩性 - 断层油气藏 ,岩性 - 背斜 油气藏及构造油气藏 。通过对松辽盆地层序地层不同体系域内含油气 层统计 , rs t 是层序中储集砂岩体最为发育 、储集 物性最好 、油气资源量最多的层段 ,其次为 l s t 和ts t , hs t 则含油气较差 。不同体系内油气聚集部 位和油气藏类型存在一定差异 。ts t 油气主要富 集于该体系域底部 ; hs t 油气主要富集于该体系域 顶部 ; rs t 顶部 ,特别是在 型层序中 ,因上部盖层 条件好 ,是油气富集的有利部位 。参考文献 ( ref erences) :tio n correlatio n of time and facies m . oklaho ma : theamerican associatio n of prot roleum geologist s , 1990 .2 vail p r. seismic st ratigrap hy interpertatio n using se2quence st ratigrap hy , part l a . in : bll y , ed. seismicst ratigrap hy interp retatio n precedwre ; am assoc pet rol geol atlas of sequence srratigrap hyc . 1987 .刘招君 ,董清水 ,王嗣敏. 陆相层序地层学导论与应用3北京 :石油工业出版社 ,2003 .m .l iu zhao2jun , don g qing2shui . int roductio n to co nti2 nental sequence st ratigrap hy and applicatio n m . bei jing : pet roleum indust ry press ,2003 .郭巍 ,刘招君 ,崔宝琛. 松辽盆地西部斜坡区坳陷期层序地层发育控制因素分析 j . 长春地质学院学报 ,1997 ,27 (3) :327 332 .4guo wei ,l iu zhao2jun ,cu i bao2chen. analysis of t he co nt rolling factors o n sequence st ratigrap hy develop ment in dep ressio n period in western slope of so ngliao basinj . journal of chan gchun u niversity of eart h sciences ,1997 ,27 (3) : 327332 .郭巍 ,刘招君 ,董清水. 断陷湖盆层序地层格架中的油5气聚集规律以松辽盆地为例 j . 吉林大学学报(地球科学版) ,2002 ,32 (3) : 233 237 .guo wei ,l iu zhao2jun ,don g qin