山西中条山胡_篦型铜矿区地层与构造研究_谭少华

第13卷　第1期西南工学院学报Vol.13No.1 1998年3月JOU RNA L OF SOU T HWEST INST IT U T E OF T ECHNO LOGY M ar.1998
山西中条山胡—篦型
铜矿区地层与构造研究
谭少华
(资源工程系　绵阳　621002)
摘要
本文采用构造解析法,查明中条群地层经历了五期构造变形的叠加改造。

重建
了篦子沟组的层序。

认为胡—篦型铜矿床为构造控制的热液矿床。

关键词:山西中条山　篦子沟组　地层　构造　铜矿床
中图法分类号:P548a
中条山位于山西省东南部,是华北地台内部经过裂陷作用而形成的多期活动带[1],为我国主要铜矿区之一。

胡家峪——篦子沟铜矿区位于中条山北段,两矿区相隔15公里,在两矿区之间分布有小东沟、老宝滩、店头、桐木沟矿区,所有这些矿床特征一致[2],其中以胡家峪、篦子沟两矿床规模最大,简称为胡—篦型铜矿床,主要产于中条群地层中。

1　历史沿革
中条山铜矿区以其大型的铜矿床及很有特色的地质条件吸引了众多的学者陆续前来进行研究。

自1952年以来,在王植的带领下,以华北地质研究所及山西省地质局为主体对中条山地区进行了普查勘探,探明了一定数量的铜矿储量,基本确定了胡—篦型铜矿主要产于中条群沉积变质地层中。

自此,人们在地层岩石学方面做了大量的工作,王植等(1956)、马杏垣(1957)、张伯声(1958)、白瑾(1959)、孙大中(1959)等先后提出了中条群地层不同的划分方案。

1959年的全国地层会议总结中,在前人的地层划分意见基础上,确定了中条群地层序列。

此方案较全面地反映了中条群地层特征,但对于含矿地段的篦子沟组地层认识不全面,未建立篦子沟组地层的正常序列,只反映了其中所包括的各种岩石类型,并且其中部分岩层并不是篦子沟组本身的沉积层,而是构造所造成的地层不正常接触,从而导致了认识问题的片面性。

70年代初,中条山铜矿资源开采出现危机。

华北地质研究所、山西地质局214队及中条山有色金属公司联合对胡—篦型铜矿进行了全面系统的岩石、矿床学方面的工作。

认为胡—篦型铜矿的矿质来源于中条群篦子沟组沉积地层中,在相变剧烈的地方成矿,提出了层控的沉积变质再造型成矿模式[2]。

纵观前人工作,人们把中条群地层由下至上划分为界牌梁组石英岩;龙峪组片岩;余元下组大理岩;篦子沟组片岩;余家山组大理岩。

认为篦子沟组为中条群地层中上、下大理岩间
a收稿日期:1997-04-11
40西　南　工　学　院　学　报1998年
的一套岩性组合,此定义在构造相对简单、变形弱的地区(如本区南部的转山一带)还是反映了篦子沟组的本来特征,也符合建组的本身含义。

对于在胡—篦型铜矿区一带,中条群地层经历了多期变形的叠加改造,仍然沿用此篦子沟组定义,则会歪曲篦子沟组本身特征,从而导致篦子沟组地层复杂、相变剧烈,包括了中条群中各种类型岩石的错误结论;导致了相变剧烈处控矿的片面认识。

2　篦子沟组地层的解体与重建
2.1　研究意义
中条山胡—篦型铜矿无一例外地均产在“上、下大理岩及其之间片岩”这套复杂岩系中。

在已发表的各文献中[2]、[3]、[4]、[5]均认为胡—篦型铜矿床与这套岩系—“篦子沟组”有关,此套岩系提供了主要矿质来源。

人们也一直把研究重点及找矿重点放在这套地层中。

但通过我们近几年来在中条山采用新的构造理论与研究方法,对矿区构造进行解析,对真实构造的认识不仅导致重新认识以前的构造概念的必要,而且(也是很自然的)迫使人们回到似乎已经解决的中条群构造演化、地层以及控矿因素等基础问题上来。

2.2　工作方法
笔者在前人工作基础上,运用构造——地层学方法,在中条山选择典型地区进行大比例尺构造测量,结合典型露头上的小型至微构造详细研究;根据小型构造的产状和形态特征,进行几何分析,划分构造样式群落;在此基础上结合典型地段的组构、岩石力学性质等特征,进行变形相的划分;根据变形相、构造群落所反映的运动图象和叠加关系,重建本区构造变形序列。

2.3　中条群多期变形特征
整个中条群在早元古代末期至中元古代经历了多期变形构造叠加改造,现已查明存在五期变形,各期变形构造特征总结如下:
2.3.1　第一期变形形成了层内紧闭褶皱及近水平韧性剪切带、剥离断层。

以地壳较深层次固态流变变形相、塑性变形机制为特征;为近水平的伸展运动下发生的横向构造置换,形成了一套新的构造地层单元——褶叠层地层系统。

2.3.2　第二期变形形成一系列大型同斜褶皱,翼部伴随着断层。

变形总体处于地下较深层次,以塑性变形为主,属于近水平方向收缩运动,形成纵向构造置换。

2.3.3　第三期变形形成本区的第二期剥离断层。

此断层主要以余家山组底部为滑脱面,断层切割了早期构造线方向,规模较大。

在近水平的伸展运动作用下,使断层带中岩石变形经历了由深层次糜棱岩发展到相对浅层次的微角砾岩的过程;伴随有大量岩浆侵入及热液蚀变。

2.3.4　第四期变形形成本区主褶皱期构造——短轴褶皱(即相当于前人所指的短轴背斜[2]),早期变形一道卷入了此主期褶皱之中,奠定了本区的基本构造格架,形成了北东向稳定的区域性轴面劈理。

2.3.5　第五期变形为主褶皱期后区域性伸展构造,使先存近南北向的断裂复活,形成一系列近南北向的高角度正断层及大型张性角砾岩带。

此期变形伴随有大量岩体侵入,形成高的热流场,产生大量新生热变质矿物及蚀变矿物。

总体表现为浅层次脆性变形,为主要成矿期构造。

2.4　区内中条群构造置换作用强烈,原始层理受到强烈改造
在前人工作中,把分布于短轴背斜翼部的中条群地层看成为一套单斜层,对于野外所见的面理全认为是原始层理。

但中条群地层为经多次强烈变形、构造置换作用叠加改造的产物,研究区域内野外露头上明显而稳定的面理为新生的置换面理。

露头上许多片理非常发育的岩石,当仔细观察,常能在其中发现许多片内小褶皱、无根勾状褶皱、石香肠构造。

当岩层具有不同岩性(韧性差)夹层时,不完全构造置换现象更加明显。

2.5
　原含矿岩系篦子沟组解体
图1　胡—篦型矿区构造解析示意图1.大理岩;2.二云母片岩;3.钠长浅粒岩;4.钙质云母片岩;5.石英岩;6.黑云母片岩;7.余家山组;8.篦子沟组;9.余元下组;10.龙峪组;11.界牌梁组;12.绛县群中条群地层在早元古
代末期至中元古代经历多
期“开”、“合”机制转换,形
成了新的构造地层单元。

主
期褶皱弯曲的并不是原始
层理而是此新的构造地层
综合体。

在中条群多期变形
史认识之前把此构造地层
综合体统认为是篦子沟组,
从而歪曲了构造的真正含
义。

经过作者等近几年工
作,在多期变形叠加改造的
基础上,在本区对此复杂的
构造地层综合体进行了构
造解析(即对原含矿岩系篦
子沟组进行了构造解析),
见图1,从而认清了篦子沟组的本来面貌。

2.6　篦子沟组特征
通过区域构造测量,在弄清地层岩石分布特征及构造特征的基础上,综合区域上各露头、剖面的特征,重新建立了篦子沟组地层的层序。

篦子沟组总体为一套含碳质、钙质的泥质岩系。

下部主要为二云片岩夹不纯大理岩;上部主要为石榴二云片岩夹不纯大理岩,顶部为黑色片岩夹不纯大理岩。

岩石类型相对比较简单,在区域上相变也并不明显。

3　伸展构造与成矿的讨论
对胡—篦型铜矿床的成因一直是众说纷纭,早在五十年代曾流行岩浆热液成矿说,认为是与岩浆侵入相伴随的矿床,由于未找到与成矿有关的岩体活动而使这一学说最终消声匿迹了。

到七十年代后,人们大多围绕着“篦子沟组”这套地层来研究矿床与地层空间上的关系,认为是层控矿床,从而相应提出了高碱质高盐度的蒸发盐环境下形成的区域变质改造的矿床[5]及远火山沉积——变质改造矿床[2]、[3]
等成因,认为“篦子沟组”中钠长石英岩、炭质片岩(黑色片岩)、不纯大理岩为主要含矿母岩,在区域变质作用中改造富集,矿脉在含矿母岩中富集,无迁移现象。

所有这些不同成因观点并没有充分反映胡—篦型铜矿床的本质特征。

3.1　胡—篦型矿床热液活动特征41
第1期谭少华:山西中条山胡—篦型矿区地层与构造研究
胡—篦型矿床矿化主要呈脉状充填于构造裂隙中,体现为脉型矿化。

矿脉的形成反映了明显的多阶段性,根据在胡家峪矿区坑下观察到的不同阶段矿脉的交切关系,可划分出五个矿化阶段:第一阶段为纯石英硫化物脉;第二阶段为石英方解石硫化物脉;第三阶段为纯硫化物脉;第四阶段为方解石硫化物脉;第五阶段为石英硫化物脉。

矿脉为明显的充填型,脉体与围岩边界明显,未见渐变过渡现象。

表明具有明显的热液活动特征。

3.2　胡—篦型铜矿床并非单一层控成因
经过对篦子沟组地层的重新认识之后就可发现,矿床并不都产于篦子沟组地层中,其分布是受构造控制的,但有利的围岩对矿脉的充填也有一定的影响。

钠长石岩是一种交代蚀变岩¹,从而也谈不上远火山沉积变质的特征。

中条地区普遍出现铜异常,在变基性侵入岩、基底变基性火山岩中均可见到许多浸染型铜矿化。

这些浸染型矿化一般均保存在变形相对弱的岩石中,同类岩石变形强烈时未见浸染型铜矿化。

由此可见,本区的基性岩体及基底岩石可能提供了部分成矿物质的来源。

据本区硫化物的微量元素分析结果表明,Co /Ni 值一般都远大于1,S /Se 值一般都小于10000[2],这样高的Co 、Se 含量说明硫化物的富集主要为内生来源的。

从硫同位素组成的特征看来,D S 34%一般在11.8～21.4‰之间,D S 34%值与陨石型有较大的偏离,比典型的岩浆热液矿床为大,然而与典型的与生物成因有关的沉积矿床相比,仍然是相当小的。

这说明硫同位素组成具有内生与外生作用之间的过渡型特征。

就是说,硫的部分来源和岩浆作用有关,即部分硫为内生来源;部分为沉积型的,可能来自于篦子沟组含炭质黑色片岩中。

胡—篦型矿床为形成于中元古代末期区域伸展作用期间,此期区域变质作用影响已较小,主要受热变质的改造。

矿脉只是充填在构造裂隙、断裂带中,矿脉及矿石矿物本身并没有发生强烈变形。

据矿脉中石英及方解石中包体氢—氧稳定同位素测定结果可知,胡—篦型矿床的含矿热液包括了改造的大气水、岩浆水及变质水,说明含矿热液为三种类型的混合型热液,
变质水为热变质改造而成。

图2　热液循环模式
3.3　胡—篦型铜矿床形成
机制
中条地区普遍显示铜
异常。

由于伸展作用造成大
量构造扩容空间,岩石相对
破碎,渗透性好,区内形成
异常高的热流场,在构造—
热驱动下,使区内不同性质的流体迁移、循环,在循环过程中,逐步淋滤出含矿岩石中的矿质(铜),形成含矿溶液。

这些含矿溶液在含有黑色片岩的构造破碎带中形成规模较大的矿体。

一方面黑色片岩提供了部分硫的来源,另一方面提供了矿液沉淀的有利物化条件,从而形成大型矿体。

因此,我们今后的矿区外围找矿方向应为沿着切割黑色片岩的再度活动的大型构造破碎带进行,综合考虑构造及有利围岩对成矿的控制作用,而不是依靠沉积相变特征。

42西　南　工　学　院　学　报1998年¹谭少华,山西中条山胡家山谷矿区中条群的构造研究,中国地质大学(武汉)硕士论文,1988年。

本文是在导师宋鸿林教授悉心指导下完成的,工作中得到了傅昭仁教授等的帮助,田煦教授提出了许多有意的启示,谨此致谢。

参　考　文　献
1　任纪舜等,1980,中国大地构造及其演化,科学出版社。

2　《中条山铜矿地质》编写组,1978,中条山铜矿地质,地质出版社。

3　桂林冶金研究院,1974,山西某变质岩铜矿的岩石特征及其与成矿的关系,地质与勘探,第6期。

4　胡维兴,1980,从硫同位素特征探讨中条山前寒武纪B 铜矿床的成因,天津地矿所分刊,第1卷,第2期。

5　魏东岩等,1984,试论中条山胡篦型铜矿床之成因,河北地质学院学报,第1期。

STRATIGRAPHIC AND STRUCTURAL STUDY
OF THE HU -BI COPPER DEPOSIT ,
ZHONGTIAO MOUNTAINS ,SHANXI
T an Shaohua
(Southw est Institute o f Technology )
Abstract
Based on the method o f tectonic analysis,fiv e structural defor matio n episo des and stro ng ly fo liational tr ansposition hav e been discovered.T he stratigraphic sequence of Bizig ou form ation is reconstructed.Hu-Bi co pper deposit is a tectono -hydrother mal de-posit .
Key Words :Zhongtiao Mo untains;Shanx i;Bizig ou form ation;Stratum ;Structure;Copper deposit 43第1期谭少华:山西中条山胡—篦型矿区地层与构造研究 。