湖南大坳矿区构造演化及其对蚀变岩型钨锡矿的控制作用

唐 艳，熊阜松

(湖南省宁远县自然资源局，湖南 永州 425600)

0 引言

湖南宁远县大坳蚀变岩型钨锡矿床是近年来南岭地区发现的一个大型矿床[1-3]。由于蚀变岩型矿床具有品位中等、规模较大、易采选等特点，成为近年来南岭地区钨锡找矿的主攻类型之一，其地质特征、地球化学特征和成因机理等为许多学者所重视。然而，以往的研究工作着重于成矿岩体演化及其对成矿的控制作用，构造对成矿的控制作用及块状和脉状两种矿化类型的相互关系并未引起重视。大坳矿区勘查和开发成果表明，区内构造控矿作用明显。因此，本文通过对区内构造演化及特征的研究，并进一步探讨构造对蚀变岩型钨锡矿床的控制作用，将具有重要的理论和实践意义。

1 区域地质背景

大坳矿区大地构造位于NE向钦杭成矿带与EW向南岭成矿构造带交汇部位，区域断裂构造主要有NE向炎陵—蓝山壳断裂、NW向新宁—道县基底断裂及EW向铜山岭—九嶷山基底断隆带，岩浆岩为九嶷山复式花岗杂岩带中金鸡岭岩体(图1)。

自震旦纪以来，区内经历了加里东、印支、燕山等多期复杂的构造运动，并伴有强烈的岩浆活动。加里东期，研究区在近SN向不共轴挤压应力作用下，形成了以NE向断褶带为主的基底构造。印支期，研究区在EW向挤压应力场作用下，形成了近SN向断裂与复式褶皱相间的盖层构造；燕山早期在NWW—SEE向挤压应力作用下，深部地壳重熔的岩浆沿张应力迹线侵位，形成NWW—SEE向展布的金鸡岭岩体，构造形迹以NNE向为主，并活化改造早期构造，形成NNE—近SN向断裂构造，控制了区内钨锡多金属矿的展布。

1.1 矿区构造

矿区构造型式多样，主要有断裂、面理构造、弧形裂隙系统[6]等。断裂构造以F1～F4四条NNE—近SN向断裂为主体，自西向东近平行等距分布，纵贯矿区，属早期形成，具多期活动特征，为区内主要控矿构造，并配套发育NE向和NW向等规模较小的次级断裂。

图1 大坳钨锡矿区大地构造位置(a)及地质简图(b)Fig.1 Tectonic position (a)and geological sketch map(b) of Da'ao W-Sn mining area1—凉亭坳单元 2—凉亭坳单元 2—云英岩体及编号 3—花岗岩脉动接触界线 4—硅化破碎带编号及产状 5—性质不明断层及编号 6—壳断层 7—基底断裂 8—断隆带 9—钻孔及编号 10—勘探线及编号

矿区面理构造分布于NNE至近SN向断裂与较晚期凉亭坳单元与早期黄河单元的接触带叠加部位，主要表现为长石斑晶呈定向分布，石英具显著压扁特征的塑性变形。石英波状消光明显，长石斑晶发育与面理平行的剪裂隙，其中充填糖粒状钠长石细晶岩脉，云母常见扭曲膝折和光性异常，显示固态流变成因特点[7]。

弧形裂隙系统分布于矿区中部，主要受到F2与F3断裂控制和限制，呈隐伏—半隐伏产出，沿裂隙充填云英岩、伟晶岩、石英脉多种岩矿脉，构成矿区含矿蚀变体。蚀变型矿体中残留菱块状花岗岩夹石，表明受共轭断裂控制。在充填石英脉的弧形裂隙两壁对称发育S形铁锂云母细晶，显示具明显的剪切作用。经大量钻探及硐探揭露显示，弧形裂隙系统呈走向近SN的似穹状展布。

1.2 岩浆岩

矿区出露的花岗岩，由早至晚为金鸡岭超单元黄河单元(J2H)与凉亭坳(J2L)单元，岩性为粗中粒—微细粒斑状黑(二)云母二长花岗岩，为主要赋矿围岩(图1)。钻探揭露深部见晚期羊角冲单元(J2Y)细粒二云母二长花岗岩，呈隐伏岩株状产出，为区内主要成矿单元[4-5]。

2 矿床地质特征

区内已发现蚀变岩型和石英脉型两种矿化类型，以前者为主，目前已控制的蚀变岩型钨锡矿体共11个，除V1号矿体出露地表外，其余矿体均隐伏于深部。在平面上主要分布于F2与F3断裂之间的断块中，走向呈近SN向展布(图1)。在剖面上，矿体发育于F3与F2为东、西边界的蚀变体内(图2)，在垂向上延深达600 m以上。矿体形态、产状与蚀变体具一致性。矿体矿石类型主要为含浸染状钨锡矿化蚀变岩型，少量石英脉型，其中石英脉型矿体一般分布于矿化蚀变花岗岩体的顶部，常被NE向断裂切错，破坏了其完整性。矿体规模较大者，单条矿体沿走向延长一般600～760 m，最长可达940 m，倾向沿深120～370 m，最长444 m，平均厚2.09～21.01 m；规模较小者走向长仅数十米，倾向延深数米，厚1～2 m。

图2 大坳矿区104线剖面图Fig.2 Sectional map of prospecting line No.104 in Da'ao mining area1—羊角冲单元 2—凉亭坳单元 3—黄河单元 4—断层 5—钨锡矿体 6—云英岩化 7—钠化/钾化 8—钻孔位置 9—矿体编号

矿体成带、等间距分布，剖面上自上而下可分为3个矿带，矿带间距为50～60 m，上带(V1号矿体)呈巨厚板状—凸透镜体状，矿化以钨为主；中带(V2～V4号矿体)为厚板状，钨锡共生；下带(Ⅴ5～V11号矿体)为薄—厚板状，以锡为主。由此呈现出上富钨、下富锡的分带现象。

围岩蚀变类型主要有云英岩化、钾长石化、钠长石化、黄玉化、硅化、绢云母化、绿泥石化。云英岩化与钨锡矿化关系最为密切。

3 节理统计及构造演化

区内节理十分发育，其中多充填细粒花岗岩脉、伟晶岩脉、石英脉、云英岩脉及钨锡矿脉等岩、矿脉。据矿区及外围露头、槽、坑道工程等56处1000余条节理的统计，在节理观察点上，利用节理切割、限制等关系，对共轭节理组进行现场分期配套，经统计分析，在区内确定了早晚期各两套共轭节理组(Ⅰ与Ⅱ、Ⅲ，Ⅳ与Ⅴ、Ⅵ组)(表1)，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组较发育，且切错Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组。因此，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组共轭节理组的形成应晚于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组，分别代表了多次不同的构造应力场。

根据区内总体构造特征，得出由早至晚主要有三期构造应力场：第Ⅰ期发生在燕山早期金鸡岭岩体侵位早期(成矿前)，第Ⅱ期发生在金鸡岭岩体侵位晚期(成矿期)，第Ⅲ期发生在燕山晚期(成矿后)。各期构造应力场主要特征如下。

表1 大坳钨锡矿区节理统计Table 1 Statistical table of joints in Da'ao W-Sn mining area

3.1 成矿前构造应力场

该期构造活动与金鸡岭岩体侵位基本同期，主压应力(δ1)方位与金鸡岭岩体长轴基本一致，在该应力作用下，形成了一组NE向的面理构造，走向40°～60°。垂直该组面理构造走向即为主压应力(σ1)方位，方位为NNW—SSE向，代表了成矿前构造应力场方向。

NE向组断裂带主要分布于凉亭坳、黄河两单元接触带处，早期具明显的韧性变形特征，长石斑晶发生定向，石英具压扁现象。由此可见，该组断裂的形成与岩浆侵位的动力及区域应力场的演化密切相关。其形成过程：燕山早期由于SSE—NNW挤压场的作用，岩浆沿其张应力迹线发生脉动侵位，随着岩浆的逐渐冷凝结晶而具宾汉体性质时[8]，由于NNW—SSE挤压应力的作用，形成NE向具韧性特征的面理构造，并控制了后来的破裂方向[9](图3a)。

图3 大坳矿区构造形成机制图Fig.3 Structural formation mechanism chart of Da'ao mining area1—断裂及运动方向 2—面理构造 3—弧形裂隙系统 4—共轭剪断裂 5—云英岩体 6—主压应力 7—主张应力

3.2 成矿期构造应力场

该期构造活动发生于金鸡岭岩体侵位晚期、早期岩体冷凝固结之后。据节理测量统计分析认为构造应力场可分为性质各异的两次。

第1次(即Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ节理组)：区内各处主应力方向基本一致，最大主应力(主压应力)σ1总体方位为280°～100°，最小主应力(主张应力)σ3总体方位为10°～190°。在该应力作用下，形成少数成组发育的NEE—近EW向、NWW向及近EW向断裂构造，其优势方向节理为NEE—近EW向、NWW向及近EW向陡倾节理。由于Ⅴ、Ⅵ节理组倾向相反，说明主应力轴在不同时期发生了旋转，在该压应力作用下，产生了剖面上的产状平缓的弧形裂隙，其优势方向与陡倾节理基本一致，以NEE、NWW向为主。由于NEE—SWW向挤压应力的作用，在花岗岩体中产生了一组共轭剪节理，因花岗岩体为各向均质体，共轭剪节理相互迁就利用，形成一组近平行产出呈背形的弧形裂隙，并呈等间距分布，构成了弧形裂隙系统(图3)。该组弧形裂隙背形顶部形态宽阔、平缓，倾角一般为5°～15°，往两侧则变陡。走向呈近SN向展布。在后期构造活动中，得到进一步切割改造。

该期构造应力场对本区影响程度较大，其构造应力场形成的构造形迹均见矿化，充填云英岩脉。

第2次：构造应力场由第1次的NEE—SWW向压扭转化为近SN向挤压。最大主应力(主压应力)σ1总体方位为190°～10°，最小主应力(主张应力)σ3总体方位为240°～60°。该期构造应力场对本区影响较大，迁就利用或切错早期NE向面理构造和第1次构造应力场形成的NEE、NWW向断裂，形成了本区最醒目的NE向断裂构造，同时，稀疏发育NW向、近SN向断裂构造。

NE向剪应力进一步改造和利用了第一期NE向构造面，形成了较发育的NE向的剪断裂，相应地形成了与NE向剪断裂共轭的NW向断裂，NE向剪断裂带为区内脉状钨锡矿脉的形成提供了重要的淀积场所(图3)。该期构造应力场形成的断裂、节理均见矿化，除形成NE向含矿云英岩—石英脉外，其次见NW向、近SN向脉状矿化体。

3.3 成矿后构造应力场

该期构造发生于燕山晚期，构造应力场基本继承了成矿期第2次应力作用方式和方向，即构造应力场为近SN向的挤压，在该期构造应力场作用下，早期构造重新活动或受到改造，并生成了新的构造形迹。NNE—近SN向断裂破碎带早期产物2次破碎，NE、NW向剪断裂重新活动，并产生了一组新的NE向剪断裂，左行切错了岩体型矿体及NNE—近SN向断裂。

在成矿后期，近SN向挤压应力继续作用，形成了一组新的NE向剪断裂，左行切错了云英岩体，破坏了其完整性；同时，切割了早期区域性NNE—近SN向断裂(图3)。

4 构造演化对成矿作用的控制

区内构造体系的性质与强度至少经历了三期不同阶段的演化，形成了一系列的不同性质、方向和规模的构造形迹。断裂构造活动和成矿作用显示了周期性脉动和长期发育的特点：

1)第一阶段：为区域性断裂形成和岩浆脉动侵位阶段。在区域性SSE—NNW向挤压应力作用下，引起NNW向金鸡岭岩体的侵位和早期NNE—近SN向断裂重新活化，沿走向切割了金鸡岭岩体和加里东—印支构造层，为区内W、Sn成矿提供了初始的成矿物源、热源和含矿热液的运移通道。该阶段未见矿化。

2)第二阶段：为容矿构造脉动式活动和多阶段矿化阶段。在金鸡岭岩体侵入后期，当岩浆逐渐冷凝成半塑性体时，在构造应力作用下，位于NNE—近SN向断裂间的花岗岩断块内形成了一组呈近SN走向的弧形裂隙，并使裂隙间的上、下岩块发生相对滑动，在弧形裂隙顶部形成鞍状虚脱空间(图4)，在弧形裂隙之间的岩块产生一组羽状剪裂隙和共轭X节理，使岩块进一步发生破碎，为含矿热液的充填交代提供了有利场所。当富含Sn、W、Li、Rb、F等高温成矿气热液沿断裂向上运移至弧形裂隙系统时，与破碎的花岗岩发生强烈的交代作用，在破碎花岗岩中形成云英岩化矿化体，构成钨锡矿体，在弧形裂隙顶部的虚脱空间形成厚大的透镜状云英岩型钨锡矿体，破碎弱的花岗岩大岩块形成呈菱块状的夹石。

随着应力场的转变，由NEE—SWW向转化为近SN向，形成了一组具左行扭动性质的NE向剪断裂，并切割岩体型矿体。晚期富含成矿元素W、Sn及挥发分和SiO2的熔浆—溶液充填于NE向剪断裂带中，形成云英岩型矿化体及石英脉型钨锡矿脉。

3)第三阶段：为破矿阶段。该期未见矿化，仅见沿早期构造叠加低温硅化蚀变。新生构造不发育，主要见小规模的NE向断裂。

图4 弧形裂隙系统控矿机制示意图Fig.4 Schematic diagram of ore controlling mechanism of arc fracture system1—羊角冲单元细粒二云母二长花岗岩 2—弧形裂隙系统 3—共轭X节理 4—蚀变岩型矿体 5—蚀变岩型矿化体 6—断层编号 7—含矿气热液运移方向 8—应力椭球体

5 结论与讨论

1)构造作用对蚀变岩型锡矿的形成有着重要的作用，一方面在构造作用下，岩浆上侵，为成矿提供了W、Sn成矿元素及矿化剂和热源；另一方面构造控制含矿蚀变体产状，其内部由含矿石英脉、云英岩型矿体、含浸染状钨锡矿化的蚀变变花岗岩组成，并在剖面上和平面上呈有规律的变化，矿体在剖面上呈等间距性，而构造是控制矿体等间距分布的重要因素。

2)区内蚀变岩型矿化体受具多期活动特点的断裂带控制，是区内多期次构造应力场作用的结果。

3)蚀变岩型钨锡矿不仅与燕山期花岗质岩浆活动有关，更重要的是受构造的控制。因此，在找矿方面必须将岩浆侵位特点与构造演化相结合，构造与晚期成矿岩体叠加部位为蚀变岩型矿体较发育的部位。