第1章区域地质概况
1.1区域地质背景
秦岭–大别造山带又称中央造山带,通常包括西秦岭、东秦岭和桐柏–大别山造山带。大别造山带是其东段,西经南阳盆地与秦岭相连,东为郯–庐断裂带所截,南北分别以襄樊–广济断裂、栾川(明港–固始)断裂为界,呈一东宽西窄的楔形地质块体(图1.1),总体构造格局由NE向和NW向断裂带控制。该造山带形成于中生代扬子古板块向华北古板块的俯冲碰撞作用,经历了多次与造山作用有关的聚合–拼贴过程,是一个发生了复杂变形变质作用的构造带(徐树桐等,1992;董树文等,1993;Li et al.,1993,2000;Hacker et al.,1995;Ames et al.,1993;Ernst and Liou,1995;Zheng et al.,2003;王清晨和林伟,2002;张国伟等,2003)。本书综合前人观点,兼顾到区域成矿作用,将大别造山带自北而南划分为以下几个构造单元(图1.1):①北淮阳构造带;②北大别变质杂岩隆起带;③南大别高压–超高压变质带;④随县–宿松变质杂岩带。
本区斑岩钼矿床主要分布在北淮阳构造带,因此,本书着重介绍北淮阳构造带的地质背景,对另外的三个构造带仅简略介绍。
1.1.1北淮阳构造带
北淮阳构造带地跨皖豫两省,大体上分布在晓天–磨子潭断裂以北、栾川(明港–固始)断裂以南地区,西经南阳盆地与东秦岭相连,东止于郯–庐断裂带,构成近东西向长约380km,宽20~50km的狭长地带,属于秦祁昆成矿域秦岭–大别–苏鲁成矿省桐柏–大别多金属成矿带(彭智等,2005)。习惯上以商城–麻城为界将北淮阳构造带分为东段(安徽境内)和西段(河南境内)(杜建国,2000)。
1.1.1.1地层
北淮阳构造带发育了两套前中生代岩石地层单元(图1.1),即震旦纪—泥盆纪裂陷–洋盆阶段火山–碎屑岩组成的类复理石地层单元和石炭纪—二叠纪残余洋盆阶段含煤碎屑岩组成的类磨拉石地层单元。前者主要包括角闪岩相—绿片岩相变质的苏家河岩群—庐镇关岩群—佛子岭岩群—龟山岩群及其相当层系,原岩建造主体代表了震旦纪—泥盆纪秦岭–大别洋盆近邻北淮阳俯冲带前缘的类复理石沉积环境;后者指低绿片岩相轻微变质的梅山群和杨山群及其相当层系(陈刚等,2003)。在北淮阳构造带缺失二叠纪—三叠纪的构造层记录。在早–中侏罗世,区内形成巨厚的粗碎屑沉积建造,其中的中侏罗统凤凰台组具有磨拉石建造性质,这套岩石组合与造山带中南北大别地块的差异隆升有关。至新生代,区内仍处于裂陷环境,接受河湖相沉积(杜建国,2000)。
1.新太古界—古元古界大别杂岩(Ar2–Pt1)
大别杂岩分布于桐柏–桐城断裂以南,在北淮阳造山带较少出露,仅在金寨斑竹园一带有零星露头。
20世纪90年代以来,1∶50000区调和科研成果将其解体为变质表壳岩和变形变质侵入体两部分,其中变质表壳岩主要为磁铁石英岩、磁铁角闪岩、大理岩、部分磁铁变粒岩、斜长角闪(片麻)岩;变形变质侵入体主要由英云闪长质片麻岩、二长花岗质片麻岩组成,是成分相当于TTG①岩套的灰色片麻岩,具岛弧火山岩的特征,属岛弧环境下形成的钙碱性岩石组合(郑祥身等,2000)。
这两套岩石组合都经历了多期变形–变质作用和混合岩化作用的叠加改造,形成不同层次的构造岩,变质作用程度达角闪岩相—麻粒岩相。大别杂岩同位素年龄多在1800~2400Ma之间,未见大于2500Ma的年龄数字。
2.中元古界庐镇关岩群(Pt2l)
分布于晓天–磨子潭断裂带北侧,金寨—舒城一带长约100km,宽约20km的带状范围内,地层走向为北西—北西西—近东西向,向西可与河南境内的苏家河群相对比(包含定远岩组和浒湾岩组),主要岩石类型有黑云变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩、大理岩、云母片岩、石墨片岩等,为一套变中基性火山–沉积岩组合。
3.新元古界—下古生界佛子岭岩群(Pt3–Pz1f)
分布于晓天–磨子潭断裂带北侧的霍山—金寨一带,为一套中浅变质岩系,原岩为类复理石建造,为一套砂–砂泥–泥质沉积,属大陆边缘半深海–深海槽盆相类复理石建造。
北淮阳东段的佛子岭岩群从下而上划分为:祥云寨组(主要为石英岩)、黄龙岗岩组、潘家岭岩组(主要为绢云石英片岩,以含石榴子石、绿泥石为特征)、诸佛庵岩组(主要为云母片岩)。
佛子岭岩群向西至河南境内称信阳群,属海相火山岩–杂砂岩建造,具稳定陆缘的半深海–深海相沉积特点。
4.上古生界泥盆系—石炭系(Pz2D–C)
上古生界包括泥盆系花园墙组和石炭系杨山群,属一套残海或湖泊相沉积,经历了海西—印支期和燕山期构造改造,具有轻微变质,但原岩特征清晰,相对其下各构造层,属原地系统。
构造带内仅出露杨山群胡油坊组、杨山组,分布于金寨皂河—银水寺一带,总体呈北西向展布。胡油坊组岩性主要为长石石英砂岩、泥质粉砂岩、泥灰岩等,含丰富的植物化石,在金寨全军、沙河店粉砂质泥岩和粉砂岩中所产植物化石时代为中–晚石炭世;杨山组仅见于金寨龚店柿树园钻孔中,为一套含煤的石英砾岩、变质含铝石英砂岩等,其岩性与河南固始一带的杨山组相似。
5.中侏罗统三尖铺组、凤凰台组
分布于响洪甸—龙河口一线以北、防虎山以南的霍山、六安一带的中生代“红盆”中,为一套陆相红色岩系,属山麓洪积相、湖相、河流相沉积,是在干燥气候条件下形成的类磨拉石建造。
三尖铺组分布于金寨江店、六安独山、霍山三尖铺、但家店一带,为一套巨厚层砾岩、砂砾岩,具有自下而上为底砾岩→砂岩→砾岩夹砂岩的沉积特征,自东向西粒度变粗、厚度变小,多不整合于前侏罗纪变质地层之上。
凤凰台组由一套红色厚层–巨厚层砾岩、砂砾岩组成,分布于金寨江店、龚店,三尖铺组和凤凰台组呈渐变过渡关系。
6.上侏罗统毛坦厂组、黑石渡组
毛坦厂组是金寨、霍山、晓天三个火山构造单元中火山地层的主体,黑石渡组仅分布于霍山和晓天地区。
毛坦厂组在金寨、霍山、晓天三个地区有一定的差异,在金寨地区被命名为金刚台组,为一套安山质、英安质、流纹质火山熔岩及火山碎屑岩,其岩性组合为安山岩–英安岩–流纹岩;霍山–舒城和晓天地区称为毛坦厂组(J3m),以安山质、粗安质、粗面质熔岩、碎屑岩为主,夹多层碎屑沉积岩,岩性组合为安山岩–粗安岩–粗面岩;晓天地区为一套安山岩–粗面岩组合。
7.下白垩统晓天组、望母山组和响洪甸组
晓天组分布于晓天火山沉积洼地中,该组分为上、下两段。下段为碱性橄榄玄武岩、粗面质熔结凝灰岩、熔岩,夹有凝灰质砂岩、砾岩;上段为形成于火口湖的正常湖相沉积岩,主要为青灰色页岩、泥灰岩,顶部为粗面质砾岩。晓天组含大量的动植物化石。
望母山组产于晓天火山沉积洼地中,主要岩性为粗面质熔岩、碎屑岩,其与晓天组无直接接触关系。
响洪甸组是产于霍山火山沉积洼地中的一套与晓天组、望母山组相当的火山岩,其下部为一套砂砾岩、碱性玄武岩,向上为粗面质、响岩质熔岩和碎屑岩,底部砂砾岩与毛坦厂组呈不整合接触。
8.新生界古近系—第四系
分布于霍山火山沉积洼地北部的古近系戚家桥组为一套山麓河湖相、河流相的粗碎屑沉积岩,岩性主要为砂砾岩,其与下伏地层呈不整合接触。
第四系主要为松散的砂、砾、黏土堆积,受地貌控制。
1.1.1.2构造
北淮阳构造带虽遭受了晚白垩世以来走滑断陷作用的叠加改造,但其主导构造仍主要表现为逆冲推覆的构造特征,庐镇关岩群和佛子岭岩群为主体的前泥盆纪构造岩片逆冲推覆在梅山岩群、杨山岩群等晚古生代构造岩片之上,这两套前中生代构造岩片向北在不同区段分别逆冲推覆于合肥盆地南缘侏罗系粗碎屑沉积岩系之上(陈刚等,2003)。
1.褶皱构造
北淮阳构造带内发育基底褶皱,主要包括诸佛庵复向斜,其为佛子岭岩群内的大型复式褶皱构造,属北淮阳构造带的主干构造,其核部为潘家岭组,走向为NWW—EW向。
2.断裂构造
北淮阳构造带断裂构造主要分为两组,即NWW向和NE向。
1)NWW向断裂
NWW向断裂主要有栾川(明港–固始)断裂、桐柏–桐城断裂、金寨断裂。
(1)栾川(明港–固始)断裂
栾川断裂是华北板块与北淮阳构造带的分界断裂,沿断裂带重磁异常特征明显,向西在河南境内为栾川岩群与宽坪岩群的分界线,向东于商城一带隐伏于新生代地层下,经防虎山终止于郯–庐断裂。
该断裂带控制了北淮阳燕山期火山岩带的北部边界,在该断裂带中自西向东分布老湾金矿、皇城山银矿、白石坡银多金属矿、马畈金矿、银水寺铅锌矿等一系列矿床,表明该断裂带是北淮阳的一条重要的控岩控矿断裂。
(2)桐柏–桐城断裂
桐柏–桐城断裂是北大别变质杂岩带与北淮阳构造带的分界断裂,也是合肥后陆盆地和北淮阳中生代火山岩带的南部边界。西起河南桐柏,向东经磨子潭到桐城被郯–庐断裂所截,全长约500km。该断裂在地表表现为向NE陡倾的正断层,向下逐渐表现为向南缓倾的逆冲断裂,北边的龟山–梅山断裂向南逆冲,最后回到晓天–磨子潭断裂的下方,这种构造组合反映了后碰撞期板块继续汇聚的态势。该断裂在重磁异常图上为十分明显的梯度带,具有清晰的线状遥感影像,断裂带以发育宽数百米到数千米的强烈变形的糜棱岩为特征,并混杂有不同期次的构造岩片、构造角砾岩等构造岩,反映其经历了多期次构造变形。在断裂带南侧的青山—桐城一带断续分布有大小不一的镁铁质–超镁铁质岩块(体),徐树桐等(1994)认为其具“蛇绿混杂岩”性质,是扬子陆块与华北陆块印支期缝合带位置。
北淮阳东段的晓天–磨子潭火山沉积盆地的形成明显受该断裂的控制,中生代岩浆活动频繁,显示该断裂对区内成岩成矿具有重要的控制作用。
(3)金寨断裂
金寨断裂带是北淮阳褶皱带内的一条大断裂,它向西在河南商城附近与信阳–防虎山断裂汇合,向东至舒城南港被郯–庐断裂所截。该断裂带由数条近于平行的断裂组成,主断面倾向南西,倾角45°~70°,上陡下缓,总体走向300°左右,出露宽度100~1000m。地貌上表现为一条直线型的脆性破碎带,在航卫片上呈清晰的线性构造特征,航磁异常图上表现为NWW向负异常陡变带。
断裂带中构造岩发育,主要有构造片岩、糜棱岩、碎裂岩、构造角砾岩等,两侧构造片岩、板状叶理发育,为早期滑覆作用的产物;后期碎裂岩化作用强,显示较浅层次的构造变形特征。
该断裂带活动期次可分为三期:早期(海西期—印支期)伴随北淮阳褶皱带的大规模韧性拆离滑覆运动,表现为一种低角度的顺层韧性滑断带,形成一系列构造片岩和糜棱岩;中期(燕山期)表现为一种高角度的韧脆性向北逆冲推覆运动,碎裂作用发育,形成平直的线形破碎带;晚期(喜马拉雅期)表现为近直立的脆性剪切破碎作用,是一种地表浅层次的断裂活动。
实践证实金寨断裂两侧是北淮阳重要的多金属矿分布区,因此该断裂是本区重要的控
岩控矿断裂。2)NE向断裂NE向断裂主要有商城–麻城断裂、银沙–泗河断裂、郯–庐断裂等。
(1)商城–麻城断裂
商城–麻城断裂是一条重要的北东向区域性断裂,倾向西,将大别造山带分割为东、西两段,对大别造山带东、西两段的地质构造格局具明显的控制作用,东段山脉隆升幅度大,西段相对较弱。在航磁图上,东侧为一面形重低磁高区,西侧为一线形重高磁高区;遥感影像图上线性特征清晰,地表有温泉分布。在地球化学图上,断裂带东、西两侧Sr、Ba、P、Cu、Fe背景场不同;在沉积建造、成矿背景和成矿方式上亦有明显差异。
沿断裂带以出露一套韧性–韧脆性构造岩为特征,据构造岩的运动学标志,早期为左行走滑,中生代再次活动,此时表现为右行走滑兼滑脱剪切特征,可能与郯–庐断裂活动有关。据1991年湖北省鄂东北地质大队研究,初步估算商城–麻城断裂总位移量约53km,水平位移量为50km,造成西段重力显著升高。
(2)银沙–泗河断裂
银沙–泗河断裂是一条与商城–麻城断裂近平行的分支断裂,航卫片上线性影像特征清晰,地貌上断层陡崖发育。其由湖北张广河经药铺、金寨银沙、泗河到全军,全长约35km,断层走向为北东向,倾向为南东或北西向,倾角60°~8