Question

　成矿期区域构造应力场对金矿化的控制作用——以冀东青龙金矿集中区为例

Answer 1

位于燕山东南部的冀东地区，是燕山陆内造山带及我国最古老陆壳的出露区，也是我国著名的金矿集中区之一。前人对本区的区域地质、地壳运动、构造体系、金矿床地质与矿田构造进行过详细的研究工作，取得了丰硕的研究成果（崔盛芹等，1984；钱祥麟等，1985；河北省地质矿产局，1989；于润林等，1989；余昌涛等，1989；吴珍汉，1991；宋友贵等，1992）。然而，对本区成矿期区域构造应力场及其与金矿成矿作用的关系，尚有待于深入的研究。本节将在野外详细调研与室内计算模拟的基础上，剖析冀东青龙金矿集中区早燕山期（成矿期）区域构造应力场及其对金矿化的控制作用。

一、区域地质与成矿特征

青龙金矿集中区发育作为金矿床矿源层的古、中太古代迁西群中深变质岩系、作为金矿床重要容矿围岩的中新元古代未变质碎屑岩-碳酸盐岩系、侏罗纪陆内河湖相火山-碎屑岩系及早燕山期强烈的地壳运动与构造-岩浆活动。东西向兴隆—喜峰口—青龙压性-压扭性主干断裂、北东向金厂峪—峪耳崖—白庙子压扭性断裂与北西向冷口—小马坪—华尖扭性-张扭性断裂的交叉复合部位（图5-2），具有金矿成矿的有利环境与形成金矿集中区的良好地质构造条件。早燕山期（侏罗纪）形成了金厂峪金矿（155～197.1Ma）、峪耳崖金矿（177Ma）、山家湾子金矿（176.8Ma）、华尖金矿（147Ma）、岔沟金矿（166Ma）、唐杖子金矿、白庙子金矿与小马坪金矿等24个金矿床，其中包括2个大型金矿与5个中型金矿。

早燕山期（侏罗纪）形成的这些金矿床绝大部分矿体以硫化物-石英脉型金矿化为主，少量矿体以蚀变岩型或浸染状金矿化为主。早燕山期断裂构造是金矿化的最重要的控矿与容矿构造，金矿体分布于燕山早期压扭性—扭性—张扭性断层中，大部分矿体分布于平面或剖面分支断层内，少量矿体分布于区域主干断裂带内。矿床的赋矿围岩较多，包括太古宙中深变质岩系、中元古代碎屑岩-碳酸盐岩系、侏罗纪火山-碎屑岩系与中生代中酸性侵入岩体。近矿围岩常伴有硅化、黄铁矿化、绢英岩化、绿泥石化与碳酸盐化等蚀变。大部分矿床的金矿化包括3～4个成矿阶段，其中石英-黄铁矿阶段与硫化物-石英阶段是金的主要富集阶段。矿石常量成分以黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、石英、方解石等为主，金呈裂隙金、包裹体金与晶隙金方式分布于硫化物与石英中；矿石品位一般较高，常出现品位大于20g/t的富矿体，有重要的工业开采价值。

二、早燕山期区域构造应力场

1.研究方法简介

首先在野外通过古构造鉴别工作，筛分出早燕山期（侏罗纪）古构造并分析其结构面力学性质，统计分析若干地点早燕山期主应力方向并确定出本区早燕山期所受到的构造动力为北西-南东向挤压力。室内通过透射电镜观察，统计出山家湾子金矿与华尖金矿矿脉中石英的位错密度（ρ），并应用Mecormic（1977）在实验基础上所得出的经验公式：

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

求得山家湾子与华尖两矿区早燕山期的构造应力值（最大差应力值）分别为144MPa与92MPa。

在以上工作的基础上，应用有限单元方法（徐次达等，1983；陈子光，1986），计算模拟早燕山期区域构造应力场。全区共划分了276个单元（图5-19）。在单元的划分过程中，充分考虑当时区内主干断裂带的分布与岩性差异，在岩性变化部位与断裂带适当增加单元数量，并据文献中的岩石力学实验结果（陈子光，1986）对不同岩性取不同的力学参数。

图5-19　冀东青龙金矿集中区有限元划分简图

Fig.5-19　Division of limit units of Qinglong gold deposit-concentrated region of the eastHebei Province

应用武红岭等1987年提供的《FEAP（IBM-PC）I有限元程序》，在M68000微机上进行早燕山期平面构造应力场的弹性力学计算模拟。对研究区施以北西-南东向的构造挤压力，通过不断调整边界力的大小，使计算结果与山家湾子和华尖等单元的实测构造应力值、主应力方向等已知参数不断接近，直到完全吻合为止。最终得出研究区早燕山期各单元的位移量、主应力方向与主应力大小，进而作出青龙金矿集中区早燕山期平面主应力迹线图（图1-20）与区域构造应力（σ₁—σ₂）等值线图（图5-20）等图件，用以进一步分析早燕山期构造应力场特征及其与金矿成矿作用的关系。

2.早燕山期区域构造应力场特征

有限元计算模拟结果良好地反映了青龙金矿集中区早燕山期区域构造应力场的主应力方向与构造应力大小及其空间展布规律（图1-20、5—20）。

早燕山期，区域最大主压应力方向以北西-南东向为主，仅少数单元最大主压应力方向略有偏转，变为北西西或北北西向；区域最小主压应力方向以北东-南西向为主，少数单元最小主压应力方向偏转为北东东或北北东向。大部分北东向压性-压扭性主干断裂走向近似平行于区域最小主压应力方向，北西向扭性-张扭性主干断裂走向近似平行于区域最大主压应力方向。

图5-20　冀东青龙金矿集中区早燕山期构造应力（σ₁—σ₂）等值线与金矿分布图

Fig.5-20　Diagram of the early Yanshanian tectonic stress isoline and the gold deposit distri-bution of Qinglong gold deposit-concentrated region of the east Hebei Province

早燕山期区域构造应力值变化于2.5～220MPa。在都山岩体与五指山岩体及其邻区，构造应力值较小，一般为2.5～60MPa；而在远离这两个岩体的地区，构造应力值较大，一般为60～220MPa。区域构造应力梯度带走向以北西向与北东向为主，较大规模的北西向构造应力梯度带有华尖—小马坪梯度带，较大规模的北东向构造应力梯度带有山家湾子—白庙子梯度带与唐杖子梯度带等，这些应力梯度带均沿早燕山期区域主干断裂带发育。另外，顺早燕山期的东西向兴隆—青龙主干断裂，也断续分布有一些近东西向的构造应力梯度带。

三、区域构造应力场对金矿化的控制作用

冀东青龙金矿集中区早燕山期构造应力场对金矿化具有明显的控制作用，主要表现在区域主应力方向对金矿体走向的制约作用、构造应力值与金矿化的密切关系与应力梯度带对金矿床空间展布的控制作用等方面。

早燕山期区域主应力方向通过控制断裂构造的展布（图1-20），进而制约着金矿体的走向。区内大部分矿体赋存于早燕山期北东向主干或分支断层中，走向近似平行于早燕山期区域最小主压应力方向，如金厂峪金矿、峪耳崖金矿、山家湾子金矿、唐杖子金矿、白庙子金矿、三家金矿、高家店金矿等矿床的大部分矿体与华尖金矿田牛心山矿区的部分金矿脉；部分矿体赋存于北西向断裂及其分支断层中，走向近似平行于早燕山期区域最大主压应力方向，如二拨子—小马坪金矿带的部分矿体；还有一些矿体赋存于近东西向断裂及其分支断层中，走向近似平行于早燕山期区域最大剪应力方向，如岔沟金矿、小马坪金矿与华尖金矿田的大部分矿体。

早燕山期构造应力值与金矿化存在明显的统计相关关系（图5-21）。最有利于金矿化的区域构造应力值为90～110MPa；如金厂峪金矿对应的构造应力值为90MPa，华尖金矿对应的构造应力值为90～94MPa，小马坪金矿对应的构造应力值为85～95MPa，唐杖子金矿对应的构造应力值为90～102MPa，峪耳崖金矿对应的构造应力值为96～105MPa，岔沟金矿对应的构造应力值为100～110MPa（图5-20）。

图5-21　青龙金矿集中区构造应力值与金矿化关系统计图

Fig.5-21　Diagram illustrating the relationship between tectonic stress and gold mineraliza-tion of Qinglong gold deposit-concentrated region

σ₁—σ₂—早燕山期构造应力；N—矿床数

早燕山期最大差应力（或构造应力）梯度带通过制约区域主干断裂构造－岩浆带的展布，进而控制区域金矿带及其中主要矿床的空间分布（图5-20）。主要金矿带均分布于早燕山期区域构造应力梯度带内，如由华尖金矿、小马坪金矿、二拨子金矿等矿床构成的北西向华尖—小马坪金矿带主要分布于对应的早燕山期北西向构造应力梯度内；由峪耳崖金矿、山家湾子金矿、白庙子金矿等矿床构成的山家湾子—白庙子金矿带主要分布于对应的早燕山期北东向区域构造应力梯度带及其附近；金厂峪金矿、岔沟金矿与栗树湾金矿等矿床分布于早燕山期近东西向区域性构造应力梯度带及其附近；华尖金矿与金厂峪金矿以及山家湾子金矿与峪耳崖金矿等许多金矿床都处于不同方向应力梯度带的交叉复合部位（图5-20），这一点很可能是本区构造应力场控矿的主要特征，在进一步找矿方向上，其重要意义是不容忽视的。

四、结论与讨论

通过以上分析，得出下列主要认识：

（1）冀东宽城—青龙—金厂峪金矿集中区早燕山期区域最大主压应力方向以北西-南东向为主，最小主压应力方向以北东-南西向为主；区域构造应力值变化于2.5～220MPa；早燕山期区域构造应力方向和应力梯度带空间展布均与同期区域主干断裂构造存在显著相关关系。

（2）宽城—青龙—金厂峪早燕山期区域构造应力场对金矿化具有明显的控制作用。区域主应力方向制约金矿体的走向；最有利于金矿化的区域构造应力值为90～110MPa；区域构造应力梯度带，特别是不同梯度带的交叉部位，控制了主要金矿成矿带与金矿床空间展布。

对区域构造应力场控制金矿成矿作用的机理，尚存在不同的认识，有待于进一步的研究；另外，控制冀东金矿时-空展布规律的因素很多，区域构造应力场仅仅是其中的控矿因素之一。