遼寧清原花崗-綠巖帶太古宙克拉通地體的形成與演化

遼寧省清原花崗-綠巖帶（太古呂克拉通）區(qū)域的沉積發(fā)育和獨特的礦質(zhì)化為特征的礦質(zhì)化學材料，形成了遼北至吉南太古岡-綠巖礦層的成礦地層。例如，遼寧省北部吉南地區(qū)的馬鞍礦、夾皮溝礦、紅透山礦銅、鋅、鉀、紅白松礦等金屬礦區(qū)（華北地臺北緣東段的二級成礦帶）。1區(qū)域地質(zhì)背景大地構(gòu)造部位為華北地臺北緣(東段),遼東臺背斜(Ⅱ級)鐵嶺—靖宇古隆起(Ⅲ級)。清原花崗-綠巖區(qū),為我國早前寒武紀地殼重要發(fā)育區(qū)之一,是經(jīng)國際前寒武紀地殼委員會主席溫哥利先生首肯的中國最典型的花崗-綠巖區(qū)(1982年)。該區(qū)北部以赤峰—開原斷裂為界,南部與新元古—古生代的太子河—渾江坳拉槽相接。西部以依蘭—伊通斷裂為界,與下遼河中—新生代斷陷帶接壤。東部延至吉林夾皮溝花崗綠巖區(qū)。北西部包容著中元古界泛河坳拉槽。花崗綠巖與上述構(gòu)造單元之間呈斷裂接觸,綠巖帶被花崗巖包圍。渾河—輝發(fā)河深斷裂貫穿全區(qū)。區(qū)內(nèi)太古代地體分布有清原—龍崗、轉(zhuǎn)相湖—線金廠兩個高級變質(zhì)-花崗穹窿區(qū)。圍繞高級變質(zhì)區(qū)分布有清原渾北、夾皮溝—金城洞、渾南三個花崗綠巖區(qū)(圖1)?；◢従G巖帶經(jīng)歷了3期變質(zhì)、變形作用和花崗巖漿活動。第一期變質(zhì)、變形作用的同位素年齡相當于29億年,形成緊密褶皺,巖漿作用表現(xiàn)為鈉質(zhì)花崗巖的底辟上侵;第二次變質(zhì)-變形花崗巖漿活動,大致發(fā)生在25～29億年,對原褶皺加強了改造,巖漿作用表現(xiàn)為鉀質(zhì)花崗巖上侵;第三次變質(zhì)作用,相當于18億年,主要表現(xiàn)為韌性剪切帶內(nèi)的退變質(zhì)作用、脆性變形與巖漿活動。太古宙是該區(qū)的第一主要成礦期,元古宙在北西部形成中元古代的泛河坳拉槽,屬燕遼坳拉槽的東部延長。古生代為隆起狀態(tài),沒有沉積記錄。海西期受西伯利亞板塊與華北板塊碰撞聚合。區(qū)內(nèi)有巖漿活動,是與超基性巖有關(guān)的銅鎳硫化物礦床形成時期。印支—燕山期,該區(qū)屬濱太平洋大陸邊緣活動帶,構(gòu)造作用、火山活動和巖漿活動十分強烈,是該區(qū)的第二個主要成礦期。2花崗巖“地球”資源分布特征2.1成礦作用在“地體”形成過程中,伴隨有不同的成礦作用,特別是初始火山作用,提供了豐富的地層及成礦物質(zhì),有的已形成礦床,經(jīng)后期變質(zhì)變形,花崗巖及構(gòu)造活動又提供了成礦富集、定位條件。2.1.1硅鐵礦開采bif多分布于每個構(gòu)造旋回的中上部,從下至上有小萊河等鐵礦多處,已廣為工業(yè)利用。2.1.2成巖帶及構(gòu)造環(huán)境礦床從強烈深熔花崗巖化的麻粒巖相至上部的綠片巖相均有分布,可劃分3個集中區(qū)。(1)夾皮溝式金礦集中區(qū),是“地體”中已發(fā)現(xiàn)和探明獨立礦床的主要集中區(qū),金礦主要受控于花崗巖化和后期剪切帶。分布于構(gòu)造、地體與巖體的邊緣帶。如線金廠穹窿外緣的草市-王小堡-蒿山堡礦帶,渾河斷裂南緣的南口前-北雜木礦帶。累計探明中-小型金礦床30余處。(2)受硅鐵建造控制的沉積變質(zhì)層狀浸染型金礦床集中區(qū),產(chǎn)于紅透山組上部淺變質(zhì)相中,礦化特點為規(guī)模大、品位低,已發(fā)現(xiàn)的有兩個部位。一是南龍王廟-斗虎溝;二是金鳳嶺-甸心子,礦化與變質(zhì)帶關(guān)系密切。(3)角閃巖相帶紅透山式塊狀銅、鋅礦床中的伴生金,金品位低但穩(wěn)定,選冶性能好,累計探明儲量達大型礦床以上。2.1.3樹基溝-紅透山-下窩棚型成礦帶主要發(fā)育于渾河斷裂北部綠巖帶。以紅透山為中心,呈“衛(wèi)星”式分布,可劃分樹基溝-紅透山-下窩棚礦帶、紅旗山-孤家子礦帶、稗子溝-大荒溝3個成礦帶。已發(fā)現(xiàn)同類礦床(點)30余處,具有工業(yè)意義的八處。累計探明銅、鋅儲量超過百萬噸。3地質(zhì)勘探的新階段1978年至今清原地區(qū)地質(zhì)勘查工作,可追溯至清初(1620年前),清太祖努爾哈赤號召民眾“開采金銀礦”,八家子(今清原)和興京(今新賓)農(nóng)民組織的探寶者開始尋找金礦和淘洗砂金。清光緒年間在“八家子”(今清原)北部五狗頭、狗奶甸子(今構(gòu)乃甸)相繼發(fā)現(xiàn)了“山金”。礦業(yè)活動從此開始興旺。1949年至今可劃分3個階段:(1)紅透山銅礦發(fā)現(xiàn)階段(1956～1985年)1957年對物化探綜合異常查證,發(fā)現(xiàn)了紅透山銅礦。為該區(qū)找礦打響了第一炮,開創(chuàng)了找礦的新紀元。30年間,在“保礦山,保生產(chǎn),保建設”方針指引下,開展了1∶5萬、1∶2千地、物、化三結(jié)合地表找礦工作,取得了卓越的地質(zhì)效果,先后勘查了樹基溝等一批老礦山,繼之又發(fā)現(xiàn)了東南山、紅旗山等一大批銅、鋅礦床,總結(jié)出“理層序、找構(gòu)造,綜合異常加鐵帽”的初步評價準則,此時期搞“單打一”,專找銅、鋅,忽視金礦的找礦;(2)探深找盲階段(1985年后)隨著地表、近地表露頭礦找礦難度增加,繼續(xù)使用第一階段的“準則”找礦,其效果甚微。隨著礦山現(xiàn)代化設備改造,采選能力的提高,選廠“吃不飽”的矛盾更為突出,促使地質(zhì)工作者一方面仍然開展就礦找礦,擴大找礦礦種,力圖使一礦變多礦,另一方面由地表找露頭轉(zhuǎn)入到深部找盲礦,進入了深部找礦評價階段;(3)綜合找礦階段(1986年開始至今)隨著國內(nèi)外地質(zhì)專家對華北地臺北緣有色金屬及貴金屬成礦區(qū)劃研究及找金熱潮興起,在國家計委“七五”攻關(guān)項目帶動下,開展了花崗綠巖帶中金礦找礦。勘查工作進入了以礦床系列為目標的全面綜合評價階段,增大了評價標志的信息量。3個階段勘查認識的不斷更新與近年工作取得的新成果,進行了清原地區(qū)紅透山式銅鋅礦與夾皮溝式金礦一系列對比研究,肯定了“地體”內(nèi)的綜合找礦意義。(1)紅透山式礦床的三個集中區(qū),已發(fā)現(xiàn)礦床點30余處,只發(fā)現(xiàn)一個大型礦床,滿天星星只有一個“月亮”,紅透山礦成了多年的“獨生子”。能否在該區(qū)再發(fā)現(xiàn)一批礦床,搞清該區(qū)的銅金資源量,是新階段的主要任務。地質(zhì)勘查工作不能只停留在早期的成果和總結(jié)出來的成礦規(guī)律及找礦標志上,應開辟新的找礦思路;(2)第一與第二階段的工作思路和方法受時代限制,只重視點,而忽視面(帶),體現(xiàn)點上工作“轟炸”式,面上工作“蜻蜓點水”式,單一找有色,忽視找金、銀。在夾皮溝式金礦床找礦模式的指導下,經(jīng)近年研究,發(fā)現(xiàn)了一批與區(qū)域韌性剪切、深熔花崗巖侵入作用有關(guān)的金礦成礦區(qū)帶;(3)近年據(jù)二伙洛、王家大溝、線金廠、拐磨溝、景家溝、金雞背、斷山子中小型金礦床邊探邊采資料表明,鉆孔中金品位好于地表,坑道中的品位又好于鉆孔,深部發(fā)現(xiàn)的盲礦及復脈又優(yōu)于已知脈。許多金礦地表顯脆性,深部卻顯韌性,地表是含金石英脈型礦床,深部變成蝕變巖型金礦,發(fā)現(xiàn)長城系推覆巖片內(nèi)的東廟嶺層狀浸染型金礦帶等,從單一找銅鋅礦,拓寬到金、銀找礦。4夾皮溝—“地體”內(nèi)資源潛力與前景分析清原花崗—綠巖區(qū),已發(fā)現(xiàn)紅透山銅鋅礦床,為火山島弧環(huán)境的太古宙海底火山噴發(fā)塊狀硫化物礦床,夾皮溝—金成洞花崗綠巖區(qū),形成夾皮溝式金礦床集中區(qū)。兩花崗綠巖區(qū)為北東東向渾河—輝發(fā)河斷裂左行錯開,水平錯距約150km。按成礦系列理論,在紅透山地區(qū)尋找獨立金礦床或其伴生金礦床,在夾皮溝區(qū)開展銅礦找礦,其潛力是非常大的。4.1紅透山銅鋅礦床層控沉積機理清原綠巖區(qū)被花崗巖或花崗片麻巖包圍,紅透山銅鋅礦是區(qū)內(nèi)保存較好的綠巖盆地。紅透山銅鋅礦床賦存在距底部厚層拉斑玄武巖界面上10～150m范圍內(nèi),礦床直接賦存層位為沉積旋回上部的薄層互層帶之中,礦床表現(xiàn)為受固定層位控制,具層控性質(zhì)。諸多礦點、礦床均出現(xiàn)在這套地層之中。說明綠巖帶是重要的礦源層。4.2改造的必要性銅金礦床的形成與多期次的變形、變質(zhì)作用和巖漿活動密切相關(guān),即對礦源層的重新改造、物質(zhì)再就位分不開。海西期西伯利亞板塊與華北板塊碰撞聚合時期,在區(qū)內(nèi)形成一期強烈的巖漿活動,形成復雜韌性剪切帶,許多金礦床、點沿韌性剪切帶分布,這是一次重要的成金時期,形成獨立的金礦床。4.3礦床形成時期及構(gòu)造方向太古代早、中、晚期3個階段的地質(zhì)演化,火山沉積作用及花崗巖的侵入活動,形成花崗綠巖帶,是塊狀硫化物銅鋅礦床形成時期(伴生金),同時形成含鐵建造(BIF)鐵礦床,后期地質(zhì)作用疊加再造形成了不同階段、不同類型、不同方向的金礦床。海西期由于兩板塊碰撞聚合,形成韌性剪切帶,是區(qū)內(nèi)夾皮溝式獨立金礦床的形成時期,在大陸邊緣形成與超基性巖有關(guān)的銅鎳礦床,鉑族元素礦床均可綜合利用。4.4銅、金礦資源分析已完成1∶2.5萬航磁測量5000km2,1∶20萬水系底沉積物測量,分析元素40個。1∶5萬水系底沉積物測量2300km2,分析17個元素。80年代末,對紅透山礦區(qū)及外圍開展瞬變電磁法測量,共獲果園等五個較好異常,找礦信息有:(1)清原渾北地區(qū)是遼寧省內(nèi)面積最大的銅異常區(qū),濃集中心明顯,元素分帶清晰。據(jù)異常推測,區(qū)內(nèi)銅金金屬供給量可達3.8億噸,鋅5.7億噸,伴生金20357t。(2)1∶5萬水系底沉積物測量,發(fā)現(xiàn)銅異常20處,金異常89處,可劃分出4個地球化學分區(qū),即:(1)樹基溝—紅透山—下窩棚銅金異常區(qū),異常面積約400km2,異常組合為Cu、Zn、Ag、As、Hg?？蓜澐謨蓚€銅鋅成礦帶,內(nèi)有7個銅鋅工業(yè)礦床,6個金礦床,表現(xiàn)內(nèi)環(huán)為銅礦床,外環(huán)為金礦床;(2)稗子溝—南龍王廟—大荒溝銅金異常區(qū),異常面積約200km2,有銅異常10處,金異常9處。已發(fā)現(xiàn)銅、鋅、硫等工業(yè)礦床4處,層狀浸染狀金礦床2處;(3)南口前—南雜木金異常區(qū),異常面積約300km2,濃集中心面積90km2,異常圍繞南口前花崗巖體呈環(huán)狀分布,已發(fā)現(xiàn)金異常23處,異常區(qū)的西、東部已發(fā)現(xiàn)中、小型金礦床10多處,礦化受北東向渾河斷裂與北西向暖泉子—南雜木大型韌性剪切帶控制;(4)草市—東廟嶺—金雞背金異常區(qū),異常面積約400km2,有金異常29處,已發(fā)現(xiàn)線金廠、東廟嶺、王小卜、金雞背等金礦床(點)20余處。礦化受韌性剪切帶控制。(3)瞬變電磁法(TEM)初步測量發(fā)現(xiàn)有5個異常。1988年對紅透山銅礦床,用瞬變電磁法進行找礦試驗,發(fā)現(xiàn)了5個異常,對果園異常進行驗證,發(fā)現(xiàn)了水平厚度160m的銅鋅礦床,證明紅透山銅礦深部側(cè)伏方向改變,使紅透山銅礦的儲量翻了二番。預計其余4個異常的驗證,是搞清該區(qū)銅礦資源的關(guān)鍵。(4)通過5000km2,1:2.5萬高精度航磁測量成果解釋,提出了完整的間接找礦依據(jù),是其它方法起不到的作用。(1)已知銅礦床(點)80%和被工業(yè)利用礦床的100%,都位于正磁場梯度帶上和垂直二導的0值線上,如紅透山、紅旗山、樹基溝等位于紅透山正磁場周邊部、正負磁場1～2km的范圍內(nèi);(2)銅金礦床位于上延不同高度垂直二導0值線交匯部或凸凹部位;(3)礦床多位于渾河主斷裂與次一級構(gòu)造的交匯