重慶市城口縣錳礦整裝勘查區構造組合特征及控礦模式*

寧墨奐 陳 龍 李 建 韋 軼 田 孟

(1.重慶市地質調查院;2.重慶市地質礦產勘查開發局205地質隊)

錳礦作為國家重要的戰略性礦產資源，在國民經濟中占有極其重要的地位。重慶市城口錳礦床屬沉積型礦床，位于國內著名的陜、川、渝交界的城巴磷錳礦帶上。近年來，大量學者分別在錳礦沉積環境[1-3]、成礦物質來源[4]、礦床地質特征[5-9]、礦物特征[1,10]等方面開展了研究工作，并取得大量研究成果。2013年，城口錳礦被列入全國第三批整裝勘查區，先后設置了高燕、大渡溪和修齊礦區深部普查項目。自2015年開展錳礦整裝勘查工作以來，雖然取得了較大的找礦突破，但是由于其處于大巴山逆沖推覆帶與揚子陸塊結合帶，區內構造復雜，錳礦體受構造破壞嚴重，嚴重制約了深部鉆孔見礦效果。因此，研究整裝勘查區內的構造特征及控礦規律對于實現該區錳礦找礦突破具有重要意義。本研究通過對以往的研究成果及礦區錳礦勘查成果資料進行綜合分析，結合構造剖面測量及野外路線地質調查，對研究區的構造特征及組合樣式進行研究，并對成礦后期構造對錳礦體的控制規律進行探討。

1 區域成礦地質背景

城口錳礦整裝勘查區(研究區)位于上揚子地塊北緣、四川盆地與秦嶺造山帶的過渡帶上，其北東、南西兩側分別受控于城巴斷裂和烏坪斷裂，城巴斷裂以北為大巴山逆沖推覆構造帶，以南為大巴山前陸褶皺—沖斷帶[11-12]。南大巴山前陸褶皺—沖斷帶具有獨特的弧形構造形態，又稱為大巴山前陸弧形構造帶，該帶以烏坪斷裂為界，可進一步劃分為基底拆離帶和蓋層滑脫帶2個亞帶[11]。根據構造走向和變形樣式，在走向上可將平面上呈弧形形態展布的南大巴山前陸褶皺—沖斷帶劃分為西段、中段和東段，西段總體走向呈SN向至NNW—SSE向，中段主體呈NW—SE向，與大巴山逆沖推覆帶構造線平行，東段主體走向為近EW向。大巴山前陸褶皺—沖斷帶在傾向上以烏坪斷裂和雞鳴寺斷裂為界，可分為疊瓦斷層帶、滑脫褶皺帶和斷層—褶皺帶[12-13]，城口錳礦整裝勘查區即位于大巴山前陸褶皺—沖斷帶中段的疊瓦斷層帶內。

圖1 研究區位置及區域地質特征[12]

2 研究區構造組合特征

2.1 研究區主要斷裂特征

城巴斷裂為揚子陸塊與秦嶺造山帶的邊界斷裂，是北大巴山乃至整個南秦嶺推覆構造的南界斷裂和主推覆滑脫面，深達15～20 km[14-15]。城口斷裂具有3種運動方式，即逆沖、左旋走滑及右旋走滑運動，構造變形以脆韌性為主[12-13]。該斷裂呈SSW向突出的弧形構造展布，研究區內其走向NW，修齊壩和高觀鎮觀音寨觀察點顯示斷層傾角為30°～90°，北東盤的南沱組砂礫巖逆沖于南西盤的寒武系泥巖、碳酸鹽巖之上[13]。

烏坪斷裂在大巴山弧形構造帶中段為疊瓦斷層帶與斷層—褶皺帶的二級分區斷裂，呈NW—SE向展布，斷層面傾角為40°～65°，上盤為震旦系—奧陶系，下盤為寒武—志留系。該斷層具備逆沖和走滑2種性質。

坪壩—修齊斷裂北東盤為南沱組、燈影組及寒武系，南西盤主要為三疊系。該斷裂除了具備強烈的壓型構造行跡外，還具備扭應力特征，如石溪河口處斷層破碎帶中含研磨極細碎的糜棱巖存在，并且在高燕—大渡溪一帶的斷層兩側發育大量雁列式排列的近EW向走滑逆沖斷層，與修齊—坪壩斷裂呈銳角相交。修齊—坪壩斷裂也顯示為2期活動，在斷裂下盤，晚三疊世—早中侏羅世過渡沉積明顯呈角度不整合覆蓋于已發生抻斷變形的中下三疊統之上，而自身又被晚期坪壩斷裂的重新活動所沖斷掩覆，表明其在印支期便已形成并活動，但坪壩斷裂與城口斷裂的平行延伸表明更強烈的活動可能發生在燕山期[13]。

2.2 構造組合分區

研究區構造變形以平行于城巴斷裂展布、主體上呈北傾南倒的不對稱線狀褶皺和走滑逆(沖)斷層組合的斷褶構造為特點，其變形強度由北東向南西依次減弱，靠近城巴斷裂以斷裂為主，向南西過渡為以褶皺構造為主。斷層系統主要以走滑—逆(沖)斷層、逆斷層為主，褶皺構造主要是由復式背(向)斜、次級褶皺及斷層相關褶皺構成。鄰近主要斷裂的背斜構造抬升幅度高，出露地層老，完整性經常受到破壞;遠離斷裂帶的背斜構造褶皺幅度相對減弱，形態也比較完整。根據區內斷層性質、斷層與褶皺的組合形式及變形程度，按照構造組合特征，將區內劃分為右行走滑逆沖疊瓦斷層區(Ⅰ)、右行+左行走滑逆沖斷層區(Ⅱ)、褶皺—斷層區(Ⅲ)等3個構造組合區(圖2)。

圖2 研究區構造組合分區

2.2.1 右行走滑逆沖疊瓦斷層區(Ⅰ區)

Ⅰ區主要由多條走滑逆沖斷層呈疊瓦狀排列組成，總體由修齊—坪壩斷裂和城巴斷裂控制，中間發育的疊瓦狀斷層均為派生斷裂，斷層沿走向延伸均未貫穿整個構造帶。逆沖斷層均為NW—SE向展布，與城巴斷裂呈小角度斜交，向NE陡傾，也發育部分向SW傾斜的反沖斷層。地表斷層面傾角多為80°左右，中深層斷面變緩，并于深層歸于城巴斷裂，構成前展式構造組合。城巴斷裂及修齊—坪壩斷裂均具有右行走滑性質，構造帶內的派生次級逆沖斷層具備右行走滑特征，總體上推覆擠壓作用強于走滑作用，據此表明該構造帶是強推覆中走滑作用的結果。研究區內早期發育的褶皺總體上為復式背(向)斜，在后期推覆擠壓中兩翼被逆沖斷層破壞，完整性較差，已無法恢復其原始形態，但其核部保存相對完整。區內主要褶皺樞紐走向約310°，與城巴斷裂走向大致平行，平面上樞紐呈彎曲狀。靠近修齊—坪壩斷裂，城口—修齊復式向斜核部相對保存完整，兩翼被斷層破壞并產生斷層相關褶皺。露頭上次級褶皺形態多樣，有尖棱褶皺、緊閉褶皺、連續不對稱褶皺。研究區內次級褶皺表現出明顯的疊加變形特征，如修齊礦區內所見的翻卷褶皺(圖3(a))，其早期應為緊閉平臥褶皺，在后期NW—SE向擠壓過程中，發生重褶變形，前期褶皺軸面發生彎曲，指示區內發生了2次擠壓運動。修齊礦區發育有橫跨疊加褶皺(圖3(b))，顯示早期形成的樞紐走向為NW向，經后期走滑運動發生軸面彎曲，樞紐走向轉變為SSE向，該疊加褶皺也反應了擠壓和走滑2種構造運動。

圖3 次級褶皺特征

2.2.2 右行+左行走滑逆沖斷層區(Ⅱ區)

該構造組合亞帶分布于城口錳礦整裝勘查區中段的高燕—大渡溪一帶，東西分布受控于城巴斷裂和烏坪斷裂，二級分支斷裂修齊—坪壩斷裂將該帶分為大渡溪和高燕2個斷塊。Ⅱ區以發育大量走滑逆沖斷層為主要特征，斷層組合形式為右行走滑逆沖斷層+左行走滑斷層+正斷層，為強走滑—中推覆作用的結果。

大渡溪斷塊受控于城巴斷裂和坪壩—修齊斷裂，斷裂構造總體呈近EW至NEE—SWW向展布，斷層組合為右行走滑逆沖斷層+右行走滑斷層+左行走滑斷層+正斷層組合(圖4)。區內斷層按走向可分為3組，第一組斷層走向為近EW向，與主控斷層走向交角為25°～35°，斷層以斜沖斷層為主;第二組斷層走向為NE—NNE向，與城巴斷裂大角度相交，斷層以左行走滑斷層為主，平面上切斷第一組斷層，其形成時間晚于第一組斷層;第三組斷層大致平行于城巴斷裂展布，斷層性質多為逆沖斷層，經后期走滑改造后具備走滑性質。大渡溪斷塊內主褶皺樞紐走向為NEE—SEE向，與主斷裂走向一致，其兩翼受斷層破壞嚴重，部分核部保存較完整，但無法恢復其原始形態。

圖4 大渡溪礦區構造綱要

高燕斷塊主要受控于修齊—坪壩斷裂和烏坪斷裂，斷裂構造組合與大渡溪斷塊基本相同，也是右行走滑逆沖斷層+左行走滑斷層構成的逆沖走滑斷層構造系。其構造組合與大渡溪斷塊存在一定的差異性，主要表現在：高燕斷塊的右行走滑逆沖斷層系走向為NW—SE向，左行走滑斷層相對較發育，左行走滑斷層走向以NE—SW向為主，局部走向為NW—SE至近SN向(圖5)。斷塊內的右行走滑逆沖斷層與大渡溪斷塊內的走行走滑逆沖斷層一并呈構造雁列式排列，并分布于修齊—坪壩斷裂兩側，與其呈銳角相交，銳角指示方向為修齊—坪壩斷裂對盤走滑方向，是修齊—坪壩斷裂具備走滑性質的重要標志。高燕斷塊內斷層期次劃分也與大渡溪斷塊基本一致。

圖5 高燕礦區構造綱要

2.2.3 褶皺—斷層區(Ⅲ區)

該構造帶內以發育復式背(向)斜為主，其次發育逆沖斷層，總體上褶皺較斷層發育。靠近烏坪斷裂的地層界線在平面上呈“Z”字型彎曲，形成復式背(向)斜，呈雁列式分布于烏坪斷裂北東側，其樞紐與烏坪斷裂呈銳角相交，交角方向指示了對盤運動反向，指示烏坪斷裂發生了右行走滑運動。褶皺—斷層區受逆沖推覆作用相對較弱，走滑作用較明顯，總體上為中走滑中推覆作用區。

3 構造演化特征

研究區內的構造演化可以劃分為3個主要階段，即：晚侏羅世—早白堊世褶皺變形階段(初期)，早白堊世—晚白堊世逆沖推覆、走滑變形階段(主變形階段)以及燕山末期—燕山期構造定型階段。

3.1 晚侏羅世—早白堊世褶皺變形期(中燕山期)

晚侏羅世時期，大陸構造演化由碰撞造山轉化為陸內造山階段，北大巴山開始向南大巴山推覆擠壓，此時的城巴斷裂作為推覆帶前鋒的主滑脫面，進入強烈活動區，與此同時，南大巴山開始進入主構造變形期，南大巴山兩端開始發生強烈變形。研究區處于城巴斷裂中段，在推覆擠壓作用下，開始發生地層縮短的褶皺變形，這是區內復式背(向)斜的最初形態，研究區南西邊界斷裂——烏坪斷裂在該時期開始形成。

3.2 早白堊世—晚白堊世逆沖推覆、走滑變形期

(1)逆沖推覆變形期。北大巴山大規模的逆沖推覆運動使得城巴斷裂進入強烈活動期，烏坪斷裂也在此時形成。研究區受強烈的推覆擠壓作用，變形初期形成的褶皺被強烈擠壓形成緊閉褶皺，地層強烈縮短，同時發育平行于城巴斷裂的高角度逆沖斷層，褶皺被該類逆沖斷層強烈破壞。越靠近城巴斷裂褶皺破壞越嚴重，往南西側，褶皺破壞相對較輕。

(2)走滑變形期。隨著北大巴山逆沖推覆的繼續推進，受漢南古陸和神龍架隆起阻擋，大巴山弧形構造帶形成，北大巴山逆沖推覆體以城巴斷裂的主滑脫面為界發生了走滑運動，城巴斷裂西段和中段發生了右行走滑，東段發生了左行走滑，并掩蓋了前期右行走滑痕跡。受右行走滑運動影響，逆沖推覆變形期形成的平行于城巴斷裂展布的逆沖斷層發生了走滑改造，使其具備了逆沖和走滑雙重性質，同時在高燕—大渡溪一帶形成了一系列走滑斷層系統，包括斜沖斷層、左行走滑斷層和正斷層等，同時發育了褶皺樞紐與主斷層平行的復式褶皺。

3.3 隆升改造期(燕山末期—喜山期)

晚白堊世晚期，北大巴山發生了最后一次快速短期的逆沖運動，南大巴山受影響也發生了一次相對弱的逆沖運動，在研究區內主要發育部分反沖斷層，在高燕—大渡溪一帶發育一系列左行走滑斷層，該類斷層切斷了前期形成的右行走滑逆沖斷層。經過此次快速短期的逆沖運動，大巴山弧形構造帶正式定型，研究區的構造形態也基本定型。

4 構造控礦規律

城口錳礦床為沉積型礦床，區內發育的構造均為成礦后期的破礦構造，控制了礦體在空間上的形態，礦體的空間形態與構造形態基本一致。構造破礦形式主要表現在褶皺構造使得礦體在傾向、走向上發生同褶皺彎曲，斷層破礦形式有2種，一種是在褶皺兩翼及近核部位置縱向切斷礦體，使其沿斷層面發生位移，部分被推至地表，另一種是后期發生的走滑斷層沿走滑方向切斷礦體使其發生平移。根據南大巴山的構造演化特征，可知錳礦體同樣經歷了4期變形，即：沉寂期、褶皺彎曲期、斷層破壞期(同時發生疊加褶皺變形)和隆升改造期(圖6)，最終形成了如今的礦體剖面形態。

圖6 城口錳礦構造破礦模式示意

(1)沉積期——加里東期。該時期的伸展構造形成泛揚子海盆，沉積了陡山沱組碳質陸源碎屑巖、碳酸鹽巖，同時形成了錳礦層(圖6(a));同時期的城巴斷裂處于伸展階段，為錳礦體沉積的北側邊界。

(2)褶皺期——燕山中期。由于北大巴山開始發生逆沖推覆運動，南大巴山受擠壓作用，地層縮短，形成了一系列走向NW—SE向的復式背(向)斜，錳礦層隨之發生褶皺變形(圖6(b));城巴斷裂開始活動，同時烏坪斷裂開始形成。

(3)斷層破壞期——燕山晚期。北大巴山發生大規模的逆沖推覆運動，南大巴山受強烈擠壓作用，前期形成的復式背(向)斜進一步擠壓縮短形成緊閉褶皺，并同時在褶皺兩翼及核部產生逆沖斷層，錳礦層被斷層破壞，擠壓持續作用，區內發生右行走滑，錳礦層同時發生平面上的右行錯動，燕山運動末期的一次快速短時逆沖推覆，在高燕—大渡溪一帶產生左行走滑斷層，在平面上切斷前期右行走滑逆沖斷層，錳礦層再次發生錯位(圖6(c))。

(4)隆升改造期。喜山期的新構造運動發生構造抬升、夷平、切蝕，最終形成了目前錳礦體在地表的出露特征和剖面上的基本形態(圖6(d))。

5 結 論

(1)研究區受大巴山陸內造山運動影響，發育了逆沖斷層和走滑斷層2套斷層系統，逆沖斷層系統平行于城巴斷裂展布，后期受走滑運動影響發生改造;走滑斷層系統形成時間晚于逆沖斷層系統，其走向與城巴斷裂走向斜交。

(2)根據斷層與褶皺的組合形式，研究區可劃分為右行走滑逆沖疊瓦斷層區(Ⅰ區)、左行+右行走滑逆沖斷層區(Ⅱ區)和褶皺—斷層區(Ⅲ區)等3個構造組合區。右行走滑逆沖疊瓦斷層區顯示強推覆中走滑作用，發育一系列受走滑作用改造的逆沖疊瓦斷層，斷層走向與城巴斷裂小角度相交，褶皺被斷層破壞嚴重，已無法恢復原始形態;左行+右行走滑逆沖斷層區顯示強走滑中推覆作用，發育一套走滑斷層系統，主斷層為近EW向的斜沖斷層，其次發育左行走滑斷層和正斷層;褶皺—斷層區顯示中推覆中走滑作用，褶皺和斷層同等發育。

(3)研究區經歷了3個構造演化期，分別為晚侏羅世—早白堊世褶皺變形期，早白堊世—晚白堊世逆沖推覆、走滑變形期以及燕山末期—喜山期隆升改造期。

(4)研究區內發育的褶皺和斷層均為錳礦成礦后期的破礦構造，控礦模式是褶皺使得礦體在傾向上發生彎曲，斷層使得礦體發生斷裂并在縱向和平面上發生位移。根據礦區構造演化特征，可將礦體的形態演化劃分為沉積階段、褶皺彎曲階段、斷層破壞階段和隆升改造階段。