南秦岭汉阴北部金斗坡矿区S2面理和黑云母—石榴石变斑晶矿物温压条件与控矿关系
高雅宁 杨兴科 韩珂 吴旭 樊培贺
摘 要：南秦岭汉阴北部金斗坡矿区志留系梅子垭组面理以 S2 面理为主。大比例尺构造-岩相填图和剖面实测所获得的大量 S2 面理产状数据显示，S2 面理倾向305°～355°，倾角为25°～50°，为稳定北倾的平直面理。通过 S2 面理产状数据连图和综合分析，S2 面理与金矿化具有相同的展布特征及变化规律，对成矿具有制约作用。此外，选取梅子垭组含石榴石黑云母变斑晶绢云母石英片岩中的共生矿物石榴石-黑云母进行电子探针测试，运用Holdaway石榴石-黑云母地质温度计方法，估算出该区热蚀变温度为590 ℃～670 ℃。综合研究表明，印支晚期—燕山早期为金矿的成矿期，在此期间岩浆热液的强烈活动引起热蚀变作用的发生，生成石榴石与黑云母变斑晶；热变质作用促使Au元素发生活化，有利于后期Au元素富集成矿。
关键词：S2 面理；控矿要素；金矿；梅子垭组；石榴石-黑云母地质温度计；汉阴地区；南秦岭
中图分类号：P612 文献标志码：A
Abstract： The foliation of Silurian Meiziya Group in Jindoupo ore area of the northern Hanyin， South Qinling is mostly S2 foliation. The massive occurrence data from mapping as well as section plane based on large measuring scale indicate that the tendency of S2 foliation are 305°-355° with the dip angle of 25°-50°； the S2 foliation， which inclines towards the north， is stable as well as placid. After comprehensive mapping and analysis， the distribution direction of S2 foliation is mainly the same as that of gold mineralization， and has obvious constraint on mineralization. In addition， after testing the biotite-garnet paragenetic mineral assemblage from garnet-bearing biotite metacrysta sericite-schist of Meiziya Group by electron probe microanalysis， the thermal alteration temperature （590 ℃-670 ℃） was estimated by the means of Holdaway biotite-garnet geothermometer method. Comprehensive study indicates that Late Indosinian-Early Yanshanian is the metallogenic period of Au deposit， and the intense magmatic hydrothermal activities cause hydrothermal alteration and give birth to biotite metacrysta as well as garnet； the thermometamorphism accelerates the activity of Au， which has the advantage of later mineralization.
Key words： S2 foliation； factor of ore-control； gold deposit； Meiziya Group； garnet-biotite geothermometer； Hanyin area； South Qinling
0 引 言
南秦岭汉阴北部金矿田东西长约50 km，南北宽10～20 km，区内自北向南依次分布有金斗坡、黄龙、铁佛寺、长沟、鹿鸣、吴家湾等规模不等的金矿床（点）。前人对南秦岭地区很早就已开展地质研究，从区域构造发展演化、岩石组合特征以及地质构造格局到矿产资源勘查方面积累了丰富的资料并取得了大量成果[1-15]。研究表明，汉阴北部所产出的金矿床均赋存于下志留统梅子垭组的各个岩性段中，其成矿特征又普遍受区域性一系列脆-韧性剪切带控制，因此，矿田内各金矿床（点）在矿化特征、成矿构造及成矿模式上均具有一定的相似性[1-7]。本文通过对金斗坡矿区进行大比例尺构造-岩相填图及剖面实测，查明了该区S2 面理变形特点及展布特征，分析讨论了其对成矿的控制作用；通过对含石榴石黑云母变斑晶绢云母石英片岩的岩相学研究和电子探针测试，依据黑云母与石榴石共生矿物组合电子探针分析结果，估算出热变质温度范围，进而探讨变质作用与金矿化之间关系；在此基础上提出找矿方向建议，为石泉—汉阴—旬阳北部金矿整装勘查区的勘探工作提供参考。
1 区域地质背景
汉阴北部金矿田位于南秦岭牛山穹窿北翼，西邻扬子北缘汉南隆起区，大地构造位置属南秦岭—北大巴山多层次韧性滑脱逆冲推覆褶皱带二级单元、石泉—神河韧性滑脱逆冲推覆带三级构造单元。本区经历了多期次的复杂构造运动，前印支期整体以伸展滑脱构造作用为主，印支期构造运动则呈大规模SN向挤压，主导了区内变形及变质作用的发生；到印支晚期，变形仅发生于长沟金矿以西的局部地区；到燕山早期，区域上变形相对较弱，仅在铁佛寺一带发生强的变形；到燕山晚期，构造运动表现为产生广泛分布的NNE向张裂隙，但其规模较小；新生代以来，区域内发育一系列NW向脆性断裂[6-8，10-12，16-18]。金斗坡矿区位于金矿田北部，隶属汉阴县铁佛寺镇（图1）。
2 地质特征
2.1 矿区地质概况
金斗坡矿区主要出露地层为下志留统梅子垭组，是一套以泥质碎屑岩为主的原岩，经变形及变质作用而形成的中—浅变质岩系，主要岩性有绢云母石英片岩、绢云母石英片岩夹变石英砂岩、变石英砂岩、碳质片岩以及少量硅质细条带等。其中，绢云母石英片岩为该区主要岩石类型，同金矿化关系密切，其新鲜面呈灰黑色，具鳞片变晶结构和片状构造。主要矿物成分有：①绢云母（体积分数为35%），片径多为0.1～20 mm，呈连续的平行状排列；②石英（约为45%），呈半透明他形粒状，粒径多为0.2～0.5 mm；③黑云母（约为5%），呈鳞片状，片径多为1～3 mm；④斜长石（约为5%），呈乳白色他形粒状，粒径多为05～10 mm；⑤绿泥石（约为5%）以及少量黏土矿物等。其中，石英、长石平行排列于云母之间。
矿区内构造变形较强，梅子垭组岩石已发生多期面理置换，可见到至少3期面理置换痕迹。此外，矿区内发育有多处断层破碎带，片岩内可见到大量细小揉皱及石英透镜体。岩浆岩仅在矿区外围局部地方见到极小规模的闪长岩细脉或煌斑岩脉。矿区内所见主要矿化蚀变为黑云母化、硅化、黄铁矿化、褐铁矿化及绿泥石化等，表明金矿化时曾发生过大规模热液流体活动。
2.2 矿床地质特征
金斗坡矿区金矿（化）体赋存于下志留统梅子垭组，主要受脆-韧性剪切带、同期脆性断层、蚀变带等控制，其中黄铁矿化、硅化与金元素的富集密切相关。矿区内主要圈定出3条规模较大的金矿体和4条矿化体，其中矿体分别为K1、K2、K3，矿化体分别为KH1、KH2、KH3、KH4，其具体特征见表1。
2.3 矿石特征
金斗坡矿区根据矿石矿物含量及其共生组合关系可分为4类，即黄铁矿化含黑云母变斑晶绢云母石英片岩型、黄铁矿化含碳绢云母石英片岩型、褐铁矿化含碳绢云母石英片岩型及褐铁矿化含黑云母变斑晶绢云母石英片岩型。矿石与围岩肉眼观察无法区分，需以Au元素化学分析进行圈定。
金矿石多呈黑—灰黑色，矿石矿物为自然金、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿及褐铁矿等。金属矿物不超过矿物总量的5%；脉石矿物包括石英、绢云母、黑云母、石榴石等，还有少量绿泥石及方解石等。矿石多为鳞片变晶结构、他形—半自形粒状变晶结构以及少量变斑状结构等，且主要以块状构造和浸染状构造为主。矿体及围岩的主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O，而MnO、V2O5、P2O5、TiO2含量较低。
3 矿区面理特征
3.1 面理基本特征
劈理与片理、片麻理等合称面理。面理是岩石在应力作用下变形产生的一种新的小尺度、透入性的面状构造[19]。一般来说，岩石每经历一次较强烈的构造运动均会形成一期面理。通常可将岩石原生层理视为一种面理，常以S0来表示，以后各期构造运动形成的面理则分别以S1、S2、S3等表示。通过典型矿区构造-岩相填图与大比例尺剖面测量，将区内构造变形序列划分为3期，面理置换现象清晰可见。具体划分为：第一期伸展体制下的塑性固态流变变形，使得原生面理（S0）被置换为S1 面理；第二期挤压环境下的韧性推覆变形，主要形成大规模的韧性剪切带，并促使S1 面理置换形成S2 面理，矿区内清晰可见石英、绢云母、黑云母（变斑晶）等主要矿物沿S2 面理定向排列；第三期变形则是以S2 面理被置换形成宽缓褶皱及劈理（S3）。S2 面理在本区内最为发育，占绝对主导地位，原生面理由于被S1 面理所取代而基本未出现，S1、S3 面理则仅在局部可见。面理置换现象见图2。
通过对金斗坡矿区123处S2 面理进行测量，统计得出面理产状数据，然后绘制面理走向玫瑰花图与极点等密度图等（图3）。由图3可以看出，金斗坡矿区S2 面理产状整体较为稳定，倾向大体介于305°～355°，倾角主要介于25°～50°，极个别部位较陡（可达80°）。这表明S2 面理宏观上为稳定北倾的透入性平直面理。
3.2 S2 面理与金矿化关系
将野外构造-岩相填图与实测剖面工作中所测得的大量S2 面理产状数据进行综合连图，发现S2 面理走向优势方向的连线基本与矿体和矿化蚀变带的分布方向吻合（图4）。此外，通过对邻近的黄龙金矿465中段（图5）研究发现，从勘探线16向勘探线30方向，S2 面理产状的变化为：25°∠59°→0°∠65°→348°∠28°→333°∠46°→265°∠26°。这种变化规律与金矿体（坑探工程追索）的变化完全一致。由此可见，该区S2 面理与金矿化具有相同的展布特征和变化规律，对成矿具有制约作用。
4 变质矿物黑云母特征
汉阴北部金矿的成矿过程伴随着整个秦岭造山带的发展与演化，同时与区域性构造变形、变质矿物生长、岩石面理置换以及岩浆热液活动等密切相关[3，6-8]。不同类型变质作用阶段划分、片理形成期次与矿物生长序列见表2。区域变质作用分3个阶段，M1阶段共生矿物为石英+白云母+钠长石，M2阶段共生矿物为石英+白云母+钠长石±黑云母，M3阶段主要矿物为绢（白）云母。热液变质叠加作用发生于区域变质晚期（M2阶段），主要形成了黑云母变斑晶和石榴石+黑云母[3]。
4.1 宏观特征
金斗坡矿区梅子垭组（S1m）变质矿物黑云母主要赋存于含黑云母变斑晶绢云母石英片岩、含石榴石黑云母变斑晶绢云母石英片岩、二云母石英片岩等。岩石颜色为灰色、灰黑色—黑色，通常为鳞片变晶结构、细粒结构和片状构造。黑云母为该期岩体主要的暗色造岩矿物，体积分数为5%～30% ，粒径为005～300 mm，呈片状、长条状等，大致呈定向性排列。
4.2 微观特征
金斗坡矿区的矿石中普遍含有黑云母，体积分数为5%～30%，颜色呈褐红色—浅褐色—暗绿色，通常具一组极完全解理。黑云母矿物以两种形态产出：一种是长条状、叶片状或针柱状呈基质分布的较细粒黑云母，大多粒度为005×0.10～1.00×300 mm，与绢云母一起沿长轴方向定向分布，表明其为区域变质作用的产物；另一种为粗粒黑云母变斑晶，粒度变化较大，多呈云母鱼沿S2 面理排列，为后期热蚀变作用生成。随着挤压程度的增强，黑云母变斑晶发生拉长，与 S2 面理近平行，其解理与 S2 面理有一定的夹角，形状规则，可见聚片双晶，表明其结晶结束较早，是在S2 面理形成过程中完成的。
摘 要：南秦岭汉阴北部金斗坡矿区志留系梅子垭组面理以 S2 面理为主。大比例尺构造-岩相填图和剖面实测所获得的大量 S2 面理产状数据显示，S2 面理倾向305°～355°，倾角为25°～50°，为稳定北倾的平直面理。通过 S2 面理产状数据连图和综合分析，S2 面理与金矿化具有相同的展布特征及变化规律，对成矿具有制约作用。此外，选取梅子垭组含石榴石黑云母变斑晶绢云母石英片岩中的共生矿物石榴石-黑云母进行电子探针测试，运用Holdaway石榴石-黑云母地质温度计方法，估算出该区热蚀变温度为590 ℃～670 ℃。综合研究表明，印支晚期—燕山早期为金矿的成矿期，在此期间岩浆热液的强烈活动引起热蚀变作用的发生，生成石榴石与黑云母变斑晶；热变质作用促使Au元素发生活化，有利于后期Au元素富集成矿。
关键词：S2 面理；控矿要素；金矿；梅子垭组；石榴石-黑云母地质温度计；汉阴地区；南秦岭
中图分类号：P612 文献标志码：A
Abstract： The foliation of Silurian Meiziya Group in Jindoupo ore area of the northern Hanyin， South Qinling is mostly S2 foliation. The massive occurrence data from mapping as well as section plane based on large measuring scale indicate that the tendency of S2 foliation are 305°-355° with the dip angle of 25°-50°； the S2 foliation， which inclines towards the north， is stable as well as placid. After comprehensive mapping and analysis， the distribution direction of S2 foliation is mainly the same as that of gold mineralization， and has obvious constraint on mineralization. In addition， after testing the biotite-garnet paragenetic mineral assemblage from garnet-bearing biotite metacrysta sericite-schist of Meiziya Group by electron probe microanalysis， the thermal alteration temperature （590 ℃-670 ℃） was estimated by the means of Holdaway biotite-garnet geothermometer method. Comprehensive study indicates that Late Indosinian-Early Yanshanian is the metallogenic period of Au deposit， and the intense magmatic hydrothermal activities cause hydrothermal alteration and give birth to biotite metacrysta as well as garnet； the thermometamorphism accelerates the activity of Au， which has the advantage of later mineralization.
Key words： S2 foliation； factor of ore-control； gold deposit； Meiziya Group； garnet-biotite geothermometer； Hanyin area； South Qinling
0 引 言
南秦岭汉阴北部金矿田东西长约50 km，南北宽10～20 km，区内自北向南依次分布有金斗坡、黄龙、铁佛寺、长沟、鹿鸣、吴家湾等规模不等的金矿床（点）。前人对南秦岭地区很早就已开展地质研究，从区域构造发展演化、岩石组合特征以及地质构造格局到矿产资源勘查方面积累了丰富的资料并取得了大量成果[1-15]。研究表明，汉阴北部所产出的金矿床均赋存于下志留统梅子垭组的各个岩性段中，其成矿特征又普遍受区域性一系列脆-韧性剪切带控制，因此，矿田内各金矿床（点）在矿化特征、成矿构造及成矿模式上均具有一定的相似性[1-7]。本文通过对金斗坡矿区进行大比例尺构造-岩相填图及剖面实测，查明了该区S2 面理变形特点及展布特征，分析讨论了其对成矿的控制作用；通过对含石榴石黑云母变斑晶绢云母石英片岩的岩相学研究和电子探针测试，依据黑云母与石榴石共生矿物组合电子探针分析结果，估算出热变质温度范围，进而探讨变质作用与金矿化之间关系；在此基础上提出找矿方向建议，为石泉—汉阴—旬阳北部金矿整装勘查区的勘探工作提供参考。
1 区域地质背景
汉阴北部金矿田位于南秦岭牛山穹窿北翼，西邻扬子北缘汉南隆起区，大地构造位置属南秦岭—北大巴山多层次韧性滑脱逆冲推覆褶皱带二级单元、石泉—神河韧性滑脱逆冲推覆带三级构造单元。本区经历了多期次的复杂构造运动，前印支期整体以伸展滑脱构造作用为主，印支期构造运动则呈大规模SN向挤压，主导了区内变形及变质作用的发生；到印支晚期，变形仅发生于长沟金矿以西的局部地区；到燕山早期，区域上变形相对较弱，仅在铁佛寺一带发生强的变形；到燕山晚期，构造运动表现为产生广泛分布的NNE向张裂隙，但其规模较小；新生代以来，区域内发育一系列NW向脆性断裂[6-8，10-12，16-18]。金斗坡矿区位于金矿田北部，隶属汉阴县铁佛寺镇（图1）。
2 地质特征
2.1 矿区地质概况
金斗坡矿区主要出露地层为下志留统梅子垭组，是一套以泥质碎屑岩为主的原岩，经变形及变质作用而形成的中—浅变质岩系，主要岩性有绢云母石英片岩、绢云母石英片岩夹变石英砂岩、变石英砂岩、碳质片岩以及少量硅质细条带等。其中，绢云母石英片岩为该区主要岩石类型，同金矿化关系密切，其新鲜面呈灰黑色，具鳞片变晶结构和片状构造。主要矿物成分有：①绢云母（体积分数为35%），片径多为0.1～20 mm，呈连续的平行状排列；②石英（约为45%），呈半透明他形粒状，粒径多为0.2～0.5 mm；③黑云母（约为5%），呈鳞片状，片径多为1～3 mm；④斜长石（约为5%），呈乳白色他形粒状，粒径多为05～10 mm；⑤绿泥石（约为5%）以及少量黏土矿物等。其中，石英、长石平行排列于云母之间。
矿区内构造变形较强，梅子垭组岩石已发生多期面理置换，可见到至少3期面理置换痕迹。此外，矿区内发育有多处断层破碎带，片岩内可见到大量细小揉皱及石英透镜体。岩浆岩仅在矿区外围局部地方见到极小规模的闪长岩细脉或煌斑岩脉。矿区内所见主要矿化蚀变为黑云母化、硅化、黄铁矿化、褐铁矿化及绿泥石化等，表明金矿化时曾发生过大规模热液流体活动。
2.2 矿床地质特征
金斗坡矿区金矿（化）体赋存于下志留统梅子垭组，主要受脆-韧性剪切带、同期脆性断层、蚀变带等控制，其中黄铁矿化、硅化与金元素的富集密切相关。矿区内主要圈定出3条规模较大的金矿体和4条矿化体，其中矿体分别为K1、K2、K3，矿化体分别为KH1、KH2、KH3、KH4，其具体特征见表1。
2.3 矿石特征
金斗坡矿区根据矿石矿物含量及其共生组合关系可分为4类，即黄铁矿化含黑云母变斑晶绢云母石英片岩型、黄铁矿化含碳绢云母石英片岩型、褐铁矿化含碳绢云母石英片岩型及褐铁矿化含黑云母变斑晶绢云母石英片岩型。矿石与围岩肉眼观察无法区分，需以Au元素化学分析进行圈定。
金矿石多呈黑—灰黑色，矿石矿物为自然金、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿及褐铁矿等。金属矿物不超过矿物总量的5%；脉石矿物包括石英、绢云母、黑云母、石榴石等，还有少量绿泥石及方解石等。矿石多为鳞片变晶结构、他形—半自形粒状变晶结构以及少量变斑状结构等，且主要以块状构造和浸染状构造为主。矿体及围岩的主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O，而MnO、V2O5、P2O5、TiO2含量较低。
3 矿区面理特征
3.1 面理基本特征
劈理与片理、片麻理等合称面理。面理是岩石在应力作用下变形产生的一种新的小尺度、透入性的面状构造[19]。一般来说，岩石每经历一次较强烈的构造运动均会形成一期面理。通常可将岩石原生层理视为一种面理，常以S0来表示，以后各期构造运动形成的面理则分别以S1、S2、S3等表示。通过典型矿区构造-岩相填图与大比例尺剖面测量，将区内构造变形序列划分为3期，面理置换现象清晰可见。具体划分为：第一期伸展体制下的塑性固态流变变形，使得原生面理（S0）被置换为S1 面理；第二期挤压环境下的韧性推覆变形，主要形成大规模的韧性剪切带，并促使S1 面理置换形成S2 面理，矿区内清晰可见石英、绢云母、黑云母（变斑晶）等主要矿物沿S2 面理定向排列；第三期变形则是以S2 面理被置换形成宽缓褶皱及劈理（S3）。S2 面理在本区内最为发育，占绝对主导地位，原生面理由于被S1 面理所取代而基本未出现，S1、S3 面理则仅在局部可见。面理置换现象见图2。
通过对金斗坡矿区123处S2 面理进行测量，统计得出面理产状数据，然后绘制面理走向玫瑰花图与极点等密度图等（图3）。由图3可以看出，金斗坡矿区S2 面理产状整体较为稳定，倾向大体介于305°～355°，倾角主要介于25°～50°，极个别部位较陡（可达80°）。这表明S2 面理宏观上为稳定北倾的透入性平直面理。
3.2 S2 面理与金矿化关系
将野外构造-岩相填图与实测剖面工作中所测得的大量S2 面理产状数据进行综合连图，发现S2 面理走向优势方向的连线基本与矿体和矿化蚀变带的分布方向吻合（图4）。此外，通过对邻近的黄龙金矿465中段（图5）研究发现，从勘探线16向勘探线30方向，S2 面理产状的变化为：25°∠59°→0°∠65°→348°∠28°→333°∠46°→265°∠26°。这种变化规律与金矿体（坑探工程追索）的变化完全一致。由此可见，该区S2 面理与金矿化具有相同的展布特征和变化规律，对成矿具有制约作用。
4 变质矿物黑云母特征
汉阴北部金矿的成矿过程伴随着整个秦岭造山带的发展与演化，同时与区域性构造变形、变质矿物生长、岩石面理置换以及岩浆热液活动等密切相关[3，6-8]。不同类型变质作用阶段划分、片理形成期次与矿物生长序列见表2。区域变质作用分3个阶段，M1阶段共生矿物为石英+白云母+钠长石，M2阶段共生矿物为石英+白云母+钠长石±黑云母，M3阶段主要矿物为绢（白）云母。热液变质叠加作用发生于区域变质晚期（M2阶段），主要形成了黑云母变斑晶和石榴石+黑云母[3]。
4.1 宏观特征
金斗坡矿区梅子垭组（S1m）变质矿物黑云母主要赋存于含黑云母变斑晶绢云母石英片岩、含石榴石黑云母变斑晶绢云母石英片岩、二云母石英片岩等。岩石颜色为灰色、灰黑色—黑色，通常为鳞片变晶结构、细粒结构和片状构造。黑云母为该期岩体主要的暗色造岩矿物，体积分数为5%～30% ，粒径为005～300 mm，呈片状、长条状等，大致呈定向性排列。
4.2 微观特征
金斗坡矿区的矿石中普遍含有黑云母，体积分数为5%～30%，颜色呈褐红色—浅褐色—暗绿色，通常具一组极完全解理。黑云母矿物以两种形态产出：一种是长条状、叶片状或针柱状呈基质分布的较细粒黑云母，大多粒度为005×0.10～1.00×300 mm，与绢云母一起沿长轴方向定向分布，表明其为区域变质作用的产物；另一种为粗粒黑云母变斑晶，粒度变化较大，多呈云母鱼沿S2 面理排列，为后期热蚀变作用生成。随着挤压程度的增强，黑云母变斑晶发生拉长，与 S2 面理近平行，其解理与 S2 面理有一定的夹角，形状规则，可见聚片双晶，表明其结晶结束较早，是在S2 面理形成过程中完成的。
