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1、1澳大利亚维多利亚板底戈顺迪宝拉背斜之褶皱与断层对控制金矿化的相对作用Peter M.Schaues Christopher J.L.Wilson摘要 顺迪宝拉背斜的金矿化作用均发生于石英脉之中，可以划分为两大组：伴生于褶皱的和伴生于断层的。构造发育和石英脉侵位在相对时间上的特点是，褶皱的起始发育，接着是顺层面和顺劈理面的脉体的形成。鞍状矿体可于此阶段形成，逆断层和相关的脉体发育于褶皱之后。主控矿构造包括鞍状矿体，逆断层和复合褶皱-断层构造，而逆断层错断鞍状矿体。一些逆断层被认为是沿先存构造，如顺层脉体扩展而成。虽然金受控于与褶皱有关的构造，但大多则发现于与较晚的断层伴生的脉体中。褶皱和与褶皱
2、相关的脉体明显控制着那些后形成的逆断层和与之相关的脉体的位置。基于断层的裂隙系统叠加于先存的扩张部位，如顺层脉体和鞍状矿体，这就可能在断层作用过程中而胜于在褶皱作用过程中，导入大量流体。前言班底戈金矿田是澳大利亚第二大金矿田，约 35%的金是产于西拉齐兰褶皱带的班底戈-巴拉拉特带内（图 1） 。1990 年之前，文献中凡涉及班底戈金矿床都是以形成鞍状矿为其特点，从而导致一种误解，认为这就是其主要含矿构造。在鞍状矿体为主要金矿化的地段，常被后来的断层和块状石英脉的侵位所突破，形成颈状矿体（neck reef） 。除了鞍状矿体，很多金赋存于各种脉体中，断层及相关脉体包含了主要金矿化作用。有些在此工
3、作的地质学家发现，断层是金的重要来源。本文通过野外观测和井下工作，研究了不同的石英脉类型及其与褶皱、变形组构和断层的关系，描述了石英脉体及相关组构、断层和主要石英金构造，以及它们生成的作用和条件和与金矿化作用的关系。建立了包括褶皱、断层、脉体侵位和煌斑岩脉侵入等地质事件的相对年代。2图 1地质背景班底戈金矿田位于拉齐兰褶皱带西部（图 1A） ，拉齐兰褶皱带具有薄皮构造体制，主断层在地表浅处倾斜极陡，向下变缓成铲形，在深部可能转为拆离构造。拉齐兰褶皱带西部位于一增生楔内，为扩展的大洋逆冲系统。区域的变沉积岩类型可以班底戈-巴拉拉特带的岩石为代表，主要为富石英的浊流层，即由下绿片岩相的砂岩、板岩和
4、泥岩组成。班底戈-巴拉拉特带由奥陶系变沉积岩构成（图 2） ，包括非生物扰动现象，但含笔石的页岩和泥岩，以及富石英砂岩与粒状岩。本区的主要岩石单位，即在班底戈主要开采处（包括得宝拉背斜，图 3）为富砂的生物地层单位（特别是 Be3 和 Be2） 。3图 2-图 3班底戈金矿田位于西倾的 Whitelaw 断层的上盘，此断层在德宝拉背斜以东约 5 公里处（图 1,2）Sebastian 断层位于班底戈镇以西约 5 公里。William 和 Wilkinson 将班底戈金矿田划为两个构造域：西部为金矿田构造域，特点是主要露 Bendigonian(Be2-Be4)和Chewtonian 地层单位，
5、发育不对称的尖楞褶皱，其波长 300-400m，翼角 40，组成复向斜。东部构造域的东界为 Whitelaw 断层所限，特点是出露 Bendigonian(Be1)等生物地层单位，形成紧闭不对称褶皱，褶皱包络面向西倾斜。德宝拉背斜本文着重讨论的德宝拉背斜位于班底戈金矿区的金矿田构造域内，包括生物地层单位Be2-Be4（图 3 和 4） 。此为一 NNW 走向，两端倾伏的背斜，长度大于 10 公里，宽度 200-300 米（即从相邻的向斜量起） 。褶轴面向 NEE 陡倾。采矿集中在北部 3-4 公里处，即在背斜穹形顶端，地表出露岩石为生物地层单位 Be3。德宝拉背斜北端与一小向斜相连，两者成为东
6、面较大的 Garden Gully 背斜的附属褶皱（图 3） 。德宝拉背斜东面与 Sheephead背斜相邻，并且位于班底戈区域主金矿生产背斜的中心。背斜本身又被一系列东倾和西倾的的逆断层截割，其中包括上德宝拉和德宝拉断层。4图 4含金构造和石英脉沿德宝拉背斜有 3 种主要石英与含金构造，即如班底戈金矿田順沿大多数其他背斜的情况那样：（1）平行层理的脉和伴生的鞍状矿体；（2）逆断层和（3）断层改造的鞍状矿体（或称颈矿体） 。沿德宝拉背斜这些含石英构造被划分为两大组，第一组（Q1）包括内矿脉和外矿脉（鞍状矿体）以及上德宝拉断层；第二组（Q2）有 Kingsley 矿脉、Rowe 脉（逆断层改造的
7、鞍状矿体） 、德宝拉断层（逆断层和伴生的石英脉）和德宝拉后（一东倾的复活的顺层石英脉） 。一系列不同类型的脉体构成这些矿区尺度的构造（图 6） ，包括顺层脉、鞍状矿体、陡倾的张性脉顺劈理脉、断层脉、极缓倾的张性脉和雁行状脉。此等脉体后面将于详细讨论，本文重点放到第二组（Q2） 。文和图中使用了井下工作中地点和水平的缩写字（即 L13ND=北德宝拉矿 13 水平，5CD=中部德宝拉矿，D=德宝拉矿） 。野外工作是在中部德宝拉，北德宝拉和德宝拉竖井之间约 800 米走向长度进行的（图 3,5） ，集中在近背斜枢纽处之主含金构造。德宝拉矿以南的构造资料则取自于钻孔岩芯。图 5图 6断层拉齐兰褶皱带内
8、至少有三级断层，构造带的边缘断层如 Heathcote 断层和 Avoca 断层（图 1）属于第一级。带内断层，如 Whitelaw 断层和 Sebastian 断层（图 2）属于第二级。单个背斜内的断层，如德宝拉断层属于第三级，为班底戈金矿田矿化作用主体。沿德宝拉背斜的矿区尺度的断层可归并为 3 个部分：（1）平行于顺层石英脉的断层；（2）通6常与层理平行，但比较稀疏，不与顺层脉体相伴，且常常位于易剥裂的板岩层与粘合的砂岩之间界面的断层；（3）截割层理的断层。沿德宝拉背斜的主断层是德宝拉断层，其局部与改造的鞍状矿体，即 Kingsley 矿脉相伴生（图 4） 。上德宝拉断层与德宝拉断层规模同
9、等，位于外矿脉之上（图 4） 。沿得宝拉背斜的断层，或向东倾，或向西倾，都具有逆断层动向，这些断层使 S1 劈理变形，又错动了张性石英脉，但很少错动煌斑岩脉。向西倾的断层及有关构造通常被东倾断层错动呈阶梯状。角砾岩及碎裂岩带多在一些层状石英脉和煌斑岩脉的边缘，角砾岩带中有板岩、砂岩、变形石英和碳酸盐脉的粗碎块（0.5mm） 。基质为碳酸盐岩。未变形石英和碳酸盐岩沿边缘的存在，表明有开放空间存在着。断层面上的擦痕与面的最大倾斜近乎平行，表明倾向滑动为主运动方向。同一层状石英脉中不同石墨层，具不同方位的擦痕，表明其滑动历史中断层位移方向略有变化。西倾的断层面上至少有三组方向的擦痕：北、南及西倾伏。
10、在非顺层断层面上很少有这些不同方位的擦痕，仅见于三处。断层面上擦痕的不同方向的倾伏，表明一些断层在倾向滑动运动期间或其后受到走向滑动运动的影响（图 7） 。缓倾擦痕被认为代表斜-逆运动，因为顺得宝拉背斜的断层都没有正断层滑动迹象。如果如此，这种近乎水平的线理，应当记录了右行和左行两者的动向。在中部维多利亚，Gay 和 Willman (1991)报道过，在主断层带中及其附近，从叠复的折劈理确定有右行走向滑动和左行走向滑动。7图 7-图 8-图 9母岩组构的发育班底戈地区浊流沉积的特征为发育紧闭直立尖楞褶皱和轴面劈理。地层具南北走向，倾角 18至 88，通常为 60（图 8A） 。得宝拉背斜中最
11、早的构造组构（S0）早于为折劈构造主轴面组构（S1） （图 9A） 。很多情况下，大白云母颗粒近乎与层理平行排列，而与S1 之间呈一定角度（图 9B） 。主要透入性构造 S1 虽为主褶皱的轴面构造，但在本区两种主要岩石之中，其形态有所不同。板岩和泥岩中，S1 为紧密的透入性劈理，由白云母、石墨和碳酸盐矿物表现出来，这组劈理的倾斜在砂岩和板岩中有很大变化，倾角 45到 90不等（图 8B） 。砂岩中的劈理通常不太明显，面的间距大，常常不连续。板岩与砂岩之间劈理折射现象显著（可达40） 。邻近于逆断层和煌斑岩脉的板岩中，有发育一种密集劈理（S2）的迹象，其形态和方位均有明显变化，这表明非区域性变形
12、事件，而是局部断层活动的结果。班底戈-巴拉拉特带经受了一个主变形期，而组构形成与金矿化相对时间关系尚不清楚。Forde（1991） Forde and Bell（1994）在班底戈与巴拉拉特之间鉴定出 4 个组构，并将金矿化与东-西走向且近直立的劈理（他们称 S4）的生成相联系。我们对此不予支持，我们鉴定出一个主变形组构（S1）和两个不占主要的组构。得宝拉背斜的 S0 与层理近乎平行，并非透入性的，表明其与局部的冲断或主褶皱事件起始时的弯曲（buckling）有关（e.g.,Fowler 1996） 。主含金构造的特征下面部分涉及得宝拉背斜第 2 组含石英构造（Q2）以内的构造（图 4,5）
13、，这些构造，或者是褶皱控制的，或者是断层为主的，但大多是二者的结合。许多情况下，石英矿脉是由一列构造组成，且顺走向又有变化。与断层伴生的石英，其体积要比与褶皱伴生者大。以下将讨论关于脉的生成以及金的淀积等问题。Kingsley 矿脉Kingsley 矿脉为一复式构造，是由鞍状脉、复活的顺层脉、平行劈理脉以及陡倾张性脉组成。一些部分，德宝拉断层强烈控制着 Kingsley 矿脉。组成 Kingsley 矿脉的构造从南德宝拉竖井至北德宝拉竖井以北约 300 米处，延伸达 1200 米（图 5） 。南德宝拉竖井附近的钻孔 DFDDH02 处，Kingsley 矿脉是由两新月形顺层石英脉构成，与断层无
14、关。钻孔 BD4 处（图 10） ，一西倾断层起于上脉（upper lode）之西翼，其于钻孔 DFDDH01（图810）处变为非常显著，被起于东翼的东倾断层截割。Kingsley 矿脉在北德宝拉矿之 14a和 13b 水平以及德宝拉矿的 12 和 13 水平出露，并被德宝拉断层截割。主构造为Kingsley 西腿（West leg） （复活之顺层脉）和伴生的东倾张性脉，以及厚达 40cm 之近直立平行劈理脉。至少有 3 条东倾的断层错动了 Kingsley 西腿，使这一小区复杂化。图 10Rowe 矿脉9Rowe 矿脉出露于北和中德宝拉矿的较低水平。在北德宝拉矿 14 水平，一西倾的层状石英
15、脉部分的受一东倾断层的“牵引”而破碎成块状石英（达 30mm） ，此断层顺 Rowe 东腿（ Rowes East leg）复活（图 6B） 。原来西倾的顺层脉（达 30cm 厚） ，然后又被小的东倾逆断层（达 1m 长）截错。主东倾断层在进入枢纽带时分散为许多缓倾断层，金则集中分布于东倾的层状石英脉和断层之中。德宝拉后脉（Deborah Back vein）德宝拉后为一断层复活的顺层脉，出露于北和中德宝拉矿区的中到下水平（图 10） 。中德宝拉矿区之 15 水平之上，枢纽部位有块状石英脉，此处主构造为较薄的东倾顺层脉。北德宝拉矿的 13 水平，陡倾的张性脉位于德宝拉后（Deborah Bac
16、k）之内侧。大面积被采掉这一事实表明，这些张性脉还有顺层脉本身必定含金很富。德宝拉背斜范围的德宝拉后与其他主含金构造不同，在枢纽部位没有伴生的鞍状矿脉，也不与斜交的逆断层伴生。德宝拉断层德宝拉断层为逆断层，在顺其走向 800 米长度，成为 Kingsley 建造（板岩）和德宝拉后砂岩中的主要构造。不同于 Rowe 矿脉和 Kingsley 矿脉，伴随德宝拉断层的石英脉化是一个斜切的西倾断层的结果。Rowe 矿脉和 Kingsley 矿脉两者均为鞍状脉，被东倾和西倾断层截割。在南德宝拉竖井（图 10A） ，钻孔资料表明，在这一范围，德宝拉断层不是以断层形式存在，而是一顺层石英脉(-30cm)与伴生的张性脉，并为一东倾断层截错。更向北，钻孔BD4（图 10）打到此构造，德宝拉断层在得宝拉背斜东翼变为不连续的斜切断层。在其上盘有许多新月形顺层石英脉，被东倾断层的分支阻断。DFDDH01 处（德宝拉竖井之北） ，德宝拉断层至少由 2 个分支构成（图 10C） ，上分支陡（倾角-70） ，其下盘含有极大量的石英（4-5 米厚） ，而在背斜东翼的下分支则倾角平缓，无大量石英
