黔西北猪拱塘矿区北西向断裂构造演化与控矿

蔡京辰，吴大文，王军，杨坤光，周丽芳，杨天

（1.贵州省地矿局113地质大队，贵州 六盘水 553000；2.中国地质大学（武汉）地球科学学院，湖北 武汉 430078）

0 引言

猪拱塘矿床位于贵州省西北部赫章县城南西约15 km处，行政区划属赫章县水塘乡。该矿床位于贵州省重要的矿产资源基地——黔西北铅锌矿集区内，矿床类型为受断裂构造控制的中低温热液充填交代型铅锌矿床，富含硫、银、金、铜、锗、镓、镉、硒等元素。区内矿体具有品位富、厚度大、分布广等特征。矿区累计查明铅锌金属资源量327万t（平均品位Pb：2.27%，Zn：6.76%），取得了较好的找矿效果。前人主要对区内铅锌矿的物质成分进行过研究，如铅锌来源、成矿流体、稳定同位素、元素赋存状态等（毛德明，2000；金中国等，2006，2007；顾尚义，2007；周家喜等，2009，2010，2012；熊伟等，2015；朱路艳等，2016；吴大文等，2019a）。综合分析认为，区内铅锌成矿流体主要来源于造山带，部分来自于地壳，属中低温、中高盐度、弱酸—弱碱性、高矿化度的热液；其来源较复杂，以海相封存水为主，有大气降水参与，并混有岩盐溶滤水（金中国，2006；金中国等，2007；顾尚义，2007；周家喜等，2010，2012；熊伟等，2015；朱路艳等，2016）。Pb、Zn等成矿元素主要以Cl络合物等形式搬运，富含Pb、Zn的成矿流体与赋矿地层中富含H2S的还原性流体混合是铅锌富集成矿的重要机制之一（金中国，2006；顾尚义，2007；周家喜等，2010；朱路艳等，2016）。构造控矿是该矿床的重要特点，前人研究主要集中于区域尺度（郑传仑，1992；毛健全，1998；金中国等，2005；金中国，2006；罗卫等，2010；贵州省地质调查院，2017；韩润生等，2020；杨坤光等，2020），但对矿床尺度构造的研究相对较少（韩润生等，2014；何良伦等，2019a,b；吴大文等，2019b），特别是对北西向断裂构造在成矿过程中的作用认识还不够清晰，该问题制约了下一步矿床的勘查开发。因此，本文拟对区内北西向断裂构造的演化过程及其对矿体的控制作用进行阐述，为区内预测和寻找隐伏铅锌矿体提供科学依据。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

猪拱塘矿区位于上扬子地块西南缘特提斯-喜马拉雅构造域与滨太平洋构造域共同控制的区域，地处小江、师宗-盘县、垭都-蟒洞三条深大断裂围限的三角地带北东缘（韩润生等，2014）。

区域出露地层有下奥陶统、下志留统、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和第四系地层，除第四系不整合覆于各地层之上外，其余各地层间接触关系均为整合或假整合接触。区内受广西运动的影响，形成了区域性的北西向垭都-蟒洞断裂带。该断裂带早期具有阶梯状正断层特征，表现为该断裂带北东侧大面积志留系至泥盆系地层的缺失（贵州省地质调查院，2017）。

矿区位于垭都-蟒洞构造带北西段，该构造带是区内构造变形最强烈的地带，由一系列倾向南西的叠瓦状逆冲断层、圆滑背斜及北东向小断层叠加构成。受区域性燕山运动的影响，区内构造运动强烈，深大断裂发育。在多期构造活动作用下，其构造特征复杂，容矿空间发育，对区内成矿物质的迁移、富集、沉淀都具有明显的控制作用。

区内岩浆活动发育，主要为晚二叠世早期基性岩浆喷溢形成的峨眉山玄武岩以及与其时间相近的同源、浅成侵入辉绿岩。峨眉山玄武岩为大陆溢流拉斑玄武岩，分布甚广，除东部少数地段缺失外，其余地区均有出露；辉绿岩体受南北和东西走向断裂构造控制，主要分布在矿区南西侧威宁县境内，按其侵入时代可分为海西期辉绿岩及燕山期辉绿岩，侵入岩层主要为石炭系下统旧司—上司组灰岩及二叠系中统茅口组灰岩。

矿区成矿区带位于上扬子西缘成矿带川-滇-黔铅锌多金属成矿域，区域上属峨眉山大火成岩省的东区东缘部分，具有形成大型矿床的构造“边缘”成矿特征。区域内主要矿产有煤、铁、铅锌、铜、钼、锑、三稀及非金属等，是我省主要的煤、铁、铅锌矿产区和我国南方最重要的煤炭生产基地。目前已发现铅锌矿床（点）60余处，其中超大型1处，中型5处，逐步形成了一个以铅锌为主、共（伴）生钼、铜、铁、银、镓、镉、锗等金属的黔西北铅锌矿集区（图1）。

图1 黔西北区域地质矿产简图（据何良伦等，2019a修改）

1.2 矿床地质

矿区出露地层较齐全，由老至新有志留系韩家店组（S1h）；泥盆系丹林组（D1dn）、望城坡组（D3w）、尧梭组（D3y）；石炭系祥摆组（C1x）、旧司组（C1j）、上司组（C1s）、摆佐组（C1b）、黄龙组（C2h）、马平组（C2m）；二叠系梁山组（P2l）、栖霞组（P2q）、茅口组（P2m）、龙潭组（P3l）。志留系推覆于边界断层之上，泥盆系假整合覆于志留系之上，其余大部面积发育石炭系及二叠系地层。石炭系和泥盆系地层呈现出北东薄、南西厚的变化趋势，碳酸盐岩成份也由北东向南西逐次增加。岩性以碳酸盐岩为主，次为碎屑岩及玄武岩，主要赋矿层位为泥盆系、石炭系、二叠系的碳酸盐岩。

矿区位于垭都-蟒洞断裂带北西段，区内褶皱构造不发育，断裂构造以北西向为主，北东向及东西向断层次之（图2）。北西向断层由一系列倾向南西的逆冲断层组成，为主要的容矿及控矿构造，对铅锌矿体的形成具有重要意义；北东向及东西向断层多以正断层或走滑断层为主，多为成矿后期构造，对矿体具有破坏作用。

图2 猪拱塘铅锌矿区地质简图（a）及A-B勘探线剖面图（b）（据何良伦等，2019a修改）

矿床矿石矿物种类繁多，主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，次为黝铜矿、赤铁矿、褐铁矿、细硫砷铅矿。脉石矿物主要有白云石、方解石，次为石英、高岭石、重晶石。矿石结构主要有自形—半自形粒状结构、它形粒状结构、交代残余结构、包含结构、不规则条带状、脉状、碎裂岩化结构等。矿石构造主要为块状构造、浸染状构造及条带状构造。围岩蚀变主要沿控矿断裂呈北西向展布，主要表现为白云石化、黄铁矿化、方解石化、硅化等。

2 北西向主要断裂构造特征

2.1 F1断裂

分布于大马槽-陈家寨-爬头寨-猪拱塘一线，走向北西，倾向南西，倾角45°～70°，走向和倾向上波状起伏，在地表多形成高角度逆冲断层，深部渐缓。断层断距大于400 m，断层破碎带宽0.5～25 m，主要由断层角砾岩、碎裂岩及灰岩透镜体组成。浅部具白云石化、方解石化，深部具白云石化、硅化、铅锌矿化。

2.2 F2断裂

大致与F1断层平行，走向北西，倾向南西，倾角40°～75°，断面倾角陡缓起伏。该断层由南东向北西，断距逐渐变小，由2 km变为0.3 km。断层破碎带宽1～60 m，由断层角砾、断层泥、碎裂岩及灰岩透镜体组成，具明显褐铁矿化、方解石化、硅化、白云石化及铁质浸染现象，地表零星见弱铅锌矿化现象。断层旁侧见同向褶曲及次级走滑断层，深部与F20断层形成构造透镜体式的断夹块。

2.3 F20断裂

为区内隐伏断层，分布于矿区中部水槽堡、陈家寨、爬头寨一线，浅部受限于F2断层，深部受限于F1断层，与F2同斜断层组成一个构造透镜体式的双重逆冲构造（图3）。倾向延伸300～420 m,断层破碎带宽1～15 m,主要由断层角砾岩、碎裂岩及灰岩透镜体组成，具白云石化、方解石化、硅化、铅锌矿化。

图3 猪拱塘铅锌矿区联合地质剖面图（据何良伦等，2019a修改）

2.4 F30断裂

为区内隐伏断层，分布于矿区中部水槽堡、陈家寨、爬头寨一线，位于F2断层之上，浅部受限于F4断层。倾向延伸大于500 m，为层间滑脱构造，断层破碎带宽1～12 m，主要由断层角砾岩、碎裂岩、灰岩及白云岩透镜体组成，具白云石化、方解石化、铅锌矿化。

3 北西向断裂构造演化过程

综合研究表明，区内北西向断裂经历了多期的构造活动，矿床的主成矿期为晚印支-燕山期（何良伦等，2019b）。本文按成矿作用的先后顺序，分析了该组断裂自加里东晚期以来的构造演化过程（图4），简述如下。

3.1 成矿前

加里东晚期—印支早期：受广西运动的持续影响，北西向断裂开始活动，其南西侧强烈断陷，形成沉降中心，接受泥盆系、石炭系地层的沉降，而北东侧则缺失泥盆系、石炭系地层，形成了大量的同沉积活动断层，使垭都-蟒洞断裂带两侧具有截然不同的地层层序和岩性组合。在此过程中，成矿元素活化，盆地中的高浓度卤水萃取了基底和盖层中的Pb、Zn、S等成矿元素，形成了初始的成矿流体，并沿北西向断裂开始向上迁移（图4a）。

图4 猪拱塘矿区北西向断裂构造演化过程简图（据杨坤光等，2020修改）

3.2 成矿期

印支晚期-燕山期：随着水城断陷的逐渐闭合，区内开始接受岩石地层的均匀沉降，前陆盆地内流体压力升高，在重力和密度差的驱动下，在泥页岩等隔挡层的遮挡作用下，成矿流体沿断层和不整合面向盆地边缘运移，并在泥盆系碳酸盐形成大规模的白云石化（图4b）。受燕山运动的影响，区内发生了南西至北东方向的大规模推覆作用，北西向断裂再次活动，处于推覆体前缘的晚古生代地层经历变形叠加，形成前展式叠瓦状逆冲推覆构造带（图4c，d）。含矿热液沿断裂构造运移至氧化还原界面附近，同时在主断裂、次级断裂以及旁侧的碳酸盐岩构造虚脱空间中富集成矿（图4d）。同时，少量正断层的发育，形成了局部减压扩容空间，为成矿流体的富集沉淀创造有利条件（图4e）。

3.3 成矿后

喜山期：受喜马拉雅运动的影响，区内整体地层开始抬升，褶皱变形加剧，北东向及东西向断层大量发育，对北西向断裂构造和原有矿体形态具有不同程度的破坏作用。同时，部分矿体遭受表生氧化剥蚀，形成铅锌氧化矿体或砂矿体。

4 北西向断裂构造的控矿意义

4.1 含矿热液的运移通道

通过近几年的矿产勘查工作，笔者认为猪拱塘矿区的F1、F2以及隐伏F20、F30为主的北西向断裂，为区内主要的控矿断裂构造。该组断裂均为逆冲滑脱断层，以次级断层及层间破碎带为特征。元素地球化学异常研究成果显示，区内北西向断裂明显富集Zn、Pb、Ag等中低温成矿元素，且多呈北西-南东向带状展布，靠近断裂部位Pb、Zn异常趋势值逐渐增高，表明北西向断裂是区内含矿热液的主要运移通道。

4.2 含矿热液的沉淀场所

含矿热液沿北西向断裂、北西向次级断裂以及旁侧的碳酸盐岩构造虚脱空间往上迁移，在产状变化部位，与围岩有利岩性（碳酸盐岩）交代、充填，富集成矿。矿体主要呈似层状、透镜状、脉状产出，其形态、产状、规模等受断层破碎带制约明显，局部出现膨大收缩现象，部分矿体呈分枝复合产出，矿体产状与断层破碎带大致吻合。区内大多数已知矿体均沿该组断裂及附近分布，在该组断裂外侧，矿化迅速减弱。北西向与近东西向构造交汇处，多为大规模富矿体的赋存部位。因此该组断裂不仅是含矿热液的运移通道，也是含矿热液交代、沉淀的场所。

4.3 找矿研究意义

猪拱塘矿区从北西往南东由水潮堡、陈家寨、猪拱塘等多个矿段组成，F1、F2及隐伏F20、F30等4条断裂斜贯矿区，该组断裂严格控制区内大部分矿体的产出。综合研究表明，北西向断裂、北西向次级断裂以及层间断裂是区内有利的成矿构造系统。矿体沿北西向断裂呈串珠状或带状展布，北西向次级断裂为矿液沉淀提供了有利的容矿空间，北西向层间断裂则直接控制了矿体的分布。截止目前，矿区中部已开展了大量的勘查工作，但部分矿体仍未圈边控制，矿区深部尚显示出充足的热源活动以及矿化蚀变特征，且具有有利的构造条件，矿产资源潜力较大。水槽堡以北地区以及爬头寨以南地区勘查程度相对较低，其构造环境相似，也是寻找铅、锌、银等多金属矿的有利靶区。

5 结论

（1）猪拱塘矿区具有明显的断裂构造控矿特征，北西向断裂构造是加里东晚期以来长时间、多期次、多性质的区域构造活动长期作用、叠加复合的结果；印支晚期—燕山期经历了大规模推覆作用，产生了大量的叠加变形，含矿热液沿断裂构造往上迁移，于有利部位沉淀富集成矿；喜山期北东向及东西向断层大量发育，对原有矿体的保存具有不同程度的破坏。

（2）区内矿体形态、产状、规模等受北西向断裂制约明显，该组断裂不仅是含矿热液的运移通道，也是含矿热液交代、沉淀的场所。

（3）矿区北西向断裂走向及倾向延伸区域，是寻找铅、锌、银等多金属矿的有利靶区。