重庆市城口县锰矿整装勘查区构造组合特征及控矿模式*

宁墨奂 陈 龙 李 建 韦 轶 田 孟

(1.重庆市地质调查院;2.重庆市地质矿产勘查开发局205地质队)

锰矿作为国家重要的战略性矿产资源，在国民经济中占有极其重要的地位。重庆市城口锰矿床属沉积型矿床，位于国内著名的陕、川、渝交界的城巴磷锰矿带上。近年来，大量学者分别在锰矿沉积环境[1-3]、成矿物质来源[4]、矿床地质特征[5-9]、矿物特征[1,10]等方面开展了研究工作，并取得大量研究成果。2013年，城口锰矿被列入全国第三批整装勘查区，先后设置了高燕、大渡溪和修齐矿区深部普查项目。自2015年开展锰矿整装勘查工作以来，虽然取得了较大的找矿突破，但是由于其处于大巴山逆冲推覆带与扬子陆块结合带，区内构造复杂，锰矿体受构造破坏严重，严重制约了深部钻孔见矿效果。因此，研究整装勘查区内的构造特征及控矿规律对于实现该区锰矿找矿突破具有重要意义。本研究通过对以往的研究成果及矿区锰矿勘查成果资料进行综合分析，结合构造剖面测量及野外路线地质调查，对研究区的构造特征及组合样式进行研究，并对成矿后期构造对锰矿体的控制规律进行探讨。

1 区域成矿地质背景

城口锰矿整装勘查区(研究区)位于上扬子地块北缘、四川盆地与秦岭造山带的过渡带上，其北东、南西两侧分别受控于城巴断裂和乌坪断裂，城巴断裂以北为大巴山逆冲推覆构造带，以南为大巴山前陆褶皱—冲断带[11-12]。南大巴山前陆褶皱—冲断带具有独特的弧形构造形态，又称为大巴山前陆弧形构造带，该带以乌坪断裂为界，可进一步划分为基底拆离带和盖层滑脱带2个亚带[11]。根据构造走向和变形样式，在走向上可将平面上呈弧形形态展布的南大巴山前陆褶皱—冲断带划分为西段、中段和东段，西段总体走向呈SN向至NNW—SSE向，中段主体呈NW—SE向，与大巴山逆冲推覆带构造线平行，东段主体走向为近EW向。大巴山前陆褶皱—冲断带在倾向上以乌坪断裂和鸡鸣寺断裂为界，可分为叠瓦断层带、滑脱褶皱带和断层—褶皱带[12-13]，城口锰矿整装勘查区即位于大巴山前陆褶皱—冲断带中段的叠瓦断层带内。

图1 研究区位置及区域地质特征[12]

2 研究区构造组合特征

2.1 研究区主要断裂特征

城巴断裂为扬子陆块与秦岭造山带的边界断裂，是北大巴山乃至整个南秦岭推覆构造的南界断裂和主推覆滑脱面，深达15～20 km[14-15]。城口断裂具有3种运动方式，即逆冲、左旋走滑及右旋走滑运动，构造变形以脆韧性为主[12-13]。该断裂呈SSW向突出的弧形构造展布，研究区内其走向NW，修齐坝和高观镇观音寨观察点显示断层倾角为30°～90°，北东盘的南沱组砂砾岩逆冲于南西盘的寒武系泥岩、碳酸盐岩之上[13]。

乌坪断裂在大巴山弧形构造带中段为叠瓦断层带与断层—褶皱带的二级分区断裂，呈NW—SE向展布，断层面倾角为40°～65°，上盘为震旦系—奥陶系，下盘为寒武—志留系。该断层具备逆冲和走滑2种性质。

坪坝—修齐断裂北东盘为南沱组、灯影组及寒武系，南西盘主要为三叠系。该断裂除了具备强烈的压型构造行迹外，还具备扭应力特征，如石溪河口处断层破碎带中含研磨极细碎的糜棱岩存在，并且在高燕—大渡溪一带的断层两侧发育大量雁列式排列的近EW向走滑逆冲断层，与修齐—坪坝断裂呈锐角相交。修齐—坪坝断裂也显示为2期活动，在断裂下盘，晚三叠世—早中侏罗世过渡沉积明显呈角度不整合覆盖于已发生抻断变形的中下三叠统之上，而自身又被晚期坪坝断裂的重新活动所冲断掩覆，表明其在印支期便已形成并活动，但坪坝断裂与城口断裂的平行延伸表明更强烈的活动可能发生在燕山期[13]。

2.2 构造组合分区

研究区构造变形以平行于城巴断裂展布、主体上呈北倾南倒的不对称线状褶皱和走滑逆(冲)断层组合的断褶构造为特点，其变形强度由北东向南西依次减弱，靠近城巴断裂以断裂为主，向南西过渡为以褶皱构造为主。断层系统主要以走滑—逆(冲)断层、逆断层为主，褶皱构造主要是由复式背(向)斜、次级褶皱及断层相关褶皱构成。邻近主要断裂的背斜构造抬升幅度高，出露地层老，完整性经常受到破坏;远离断裂带的背斜构造褶皱幅度相对减弱，形态也比较完整。根据区内断层性质、断层与褶皱的组合形式及变形程度，按照构造组合特征，将区内划分为右行走滑逆冲叠瓦断层区(Ⅰ)、右行+左行走滑逆冲断层区(Ⅱ)、褶皱—断层区(Ⅲ)等3个构造组合区(图2)。

图2 研究区构造组合分区

2.2.1 右行走滑逆冲叠瓦断层区(Ⅰ区)

Ⅰ区主要由多条走滑逆冲断层呈叠瓦状排列组成，总体由修齐—坪坝断裂和城巴断裂控制，中间发育的叠瓦状断层均为派生断裂，断层沿走向延伸均未贯穿整个构造带。逆冲断层均为NW—SE向展布，与城巴断裂呈小角度斜交，向NE陡倾，也发育部分向SW倾斜的反冲断层。地表断层面倾角多为80°左右，中深层断面变缓，并于深层归于城巴断裂，构成前展式构造组合。城巴断裂及修齐—坪坝断裂均具有右行走滑性质，构造带内的派生次级逆冲断层具备右行走滑特征，总体上推覆挤压作用强于走滑作用，据此表明该构造带是强推覆中走滑作用的结果。研究区内早期发育的褶皱总体上为复式背(向)斜，在后期推覆挤压中两翼被逆冲断层破坏，完整性较差，已无法恢复其原始形态，但其核部保存相对完整。区内主要褶皱枢纽走向约310°，与城巴断裂走向大致平行，平面上枢纽呈弯曲状。靠近修齐—坪坝断裂，城口—修齐复式向斜核部相对保存完整，两翼被断层破坏并产生断层相关褶皱。露头上次级褶皱形态多样，有尖棱褶皱、紧闭褶皱、连续不对称褶皱。研究区内次级褶皱表现出明显的叠加变形特征，如修齐矿区内所见的翻卷褶皱(图3(a))，其早期应为紧闭平卧褶皱，在后期NW—SE向挤压过程中，发生重褶变形，前期褶皱轴面发生弯曲，指示区内发生了2次挤压运动。修齐矿区发育有横跨叠加褶皱(图3(b))，显示早期形成的枢纽走向为NW向，经后期走滑运动发生轴面弯曲，枢纽走向转变为SSE向，该叠加褶皱也反应了挤压和走滑2种构造运动。

图3 次级褶皱特征

2.2.2 右行+左行走滑逆冲断层区(Ⅱ区)

该构造组合亚带分布于城口锰矿整装勘查区中段的高燕—大渡溪一带，东西分布受控于城巴断裂和乌坪断裂，二级分支断裂修齐—坪坝断裂将该带分为大渡溪和高燕2个断块。Ⅱ区以发育大量走滑逆冲断层为主要特征，断层组合形式为右行走滑逆冲断层+左行走滑断层+正断层，为强走滑—中推覆作用的结果。

大渡溪断块受控于城巴断裂和坪坝—修齐断裂，断裂构造总体呈近EW至NEE—SWW向展布，断层组合为右行走滑逆冲断层+右行走滑断层+左行走滑断层+正断层组合(图4)。区内断层按走向可分为3组，第一组断层走向为近EW向，与主控断层走向交角为25°～35°，断层以斜冲断层为主;第二组断层走向为NE—NNE向，与城巴断裂大角度相交，断层以左行走滑断层为主，平面上切断第一组断层，其形成时间晚于第一组断层;第三组断层大致平行于城巴断裂展布，断层性质多为逆冲断层，经后期走滑改造后具备走滑性质。大渡溪断块内主褶皱枢纽走向为NEE—SEE向，与主断裂走向一致，其两翼受断层破坏严重，部分核部保存较完整，但无法恢复其原始形态。

图4 大渡溪矿区构造纲要

高燕断块主要受控于修齐—坪坝断裂和乌坪断裂，断裂构造组合与大渡溪断块基本相同，也是右行走滑逆冲断层+左行走滑断层构成的逆冲走滑断层构造系。其构造组合与大渡溪断块存在一定的差异性，主要表现在：高燕断块的右行走滑逆冲断层系走向为NW—SE向，左行走滑断层相对较发育，左行走滑断层走向以NE—SW向为主，局部走向为NW—SE至近SN向(图5)。断块内的右行走滑逆冲断层与大渡溪断块内的走行走滑逆冲断层一并呈构造雁列式排列，并分布于修齐—坪坝断裂两侧，与其呈锐角相交，锐角指示方向为修齐—坪坝断裂对盘走滑方向，是修齐—坪坝断裂具备走滑性质的重要标志。高燕断块内断层期次划分也与大渡溪断块基本一致。

图5 高燕矿区构造纲要

2.2.3 褶皱—断层区(Ⅲ区)

该构造带内以发育复式背(向)斜为主，其次发育逆冲断层，总体上褶皱较断层发育。靠近乌坪断裂的地层界线在平面上呈“Z”字型弯曲，形成复式背(向)斜，呈雁列式分布于乌坪断裂北东侧，其枢纽与乌坪断裂呈锐角相交，交角方向指示了对盘运动反向，指示乌坪断裂发生了右行走滑运动。褶皱—断层区受逆冲推覆作用相对较弱，走滑作用较明显，总体上为中走滑中推覆作用区。

3 构造演化特征

研究区内的构造演化可以划分为3个主要阶段，即：晚侏罗世—早白垩世褶皱变形阶段(初期)，早白垩世—晚白垩世逆冲推覆、走滑变形阶段(主变形阶段)以及燕山末期—燕山期构造定型阶段。

3.1 晚侏罗世—早白垩世褶皱变形期(中燕山期)

晚侏罗世时期，大陆构造演化由碰撞造山转化为陆内造山阶段，北大巴山开始向南大巴山推覆挤压，此时的城巴断裂作为推覆带前锋的主滑脱面，进入强烈活动区，与此同时，南大巴山开始进入主构造变形期，南大巴山两端开始发生强烈变形。研究区处于城巴断裂中段，在推覆挤压作用下，开始发生地层缩短的褶皱变形，这是区内复式背(向)斜的最初形态，研究区南西边界断裂——乌坪断裂在该时期开始形成。

3.2 早白垩世—晚白垩世逆冲推覆、走滑变形期

(1)逆冲推覆变形期。北大巴山大规模的逆冲推覆运动使得城巴断裂进入强烈活动期，乌坪断裂也在此时形成。研究区受强烈的推覆挤压作用，变形初期形成的褶皱被强烈挤压形成紧闭褶皱，地层强烈缩短，同时发育平行于城巴断裂的高角度逆冲断层，褶皱被该类逆冲断层强烈破坏。越靠近城巴断裂褶皱破坏越严重，往南西侧，褶皱破坏相对较轻。

(2)走滑变形期。随着北大巴山逆冲推覆的继续推进，受汉南古陆和神龙架隆起阻挡，大巴山弧形构造带形成，北大巴山逆冲推覆体以城巴断裂的主滑脱面为界发生了走滑运动，城巴断裂西段和中段发生了右行走滑，东段发生了左行走滑，并掩盖了前期右行走滑痕迹。受右行走滑运动影响，逆冲推覆变形期形成的平行于城巴断裂展布的逆冲断层发生了走滑改造，使其具备了逆冲和走滑双重性质，同时在高燕—大渡溪一带形成了一系列走滑断层系统，包括斜冲断层、左行走滑断层和正断层等，同时发育了褶皱枢纽与主断层平行的复式褶皱。

3.3 隆升改造期(燕山末期—喜山期)

晚白垩世晚期，北大巴山发生了最后一次快速短期的逆冲运动，南大巴山受影响也发生了一次相对弱的逆冲运动，在研究区内主要发育部分反冲断层，在高燕—大渡溪一带发育一系列左行走滑断层，该类断层切断了前期形成的右行走滑逆冲断层。经过此次快速短期的逆冲运动，大巴山弧形构造带正式定型，研究区的构造形态也基本定型。

4 构造控矿规律

城口锰矿床为沉积型矿床，区内发育的构造均为成矿后期的破矿构造，控制了矿体在空间上的形态，矿体的空间形态与构造形态基本一致。构造破矿形式主要表现在褶皱构造使得矿体在倾向、走向上发生同褶皱弯曲，断层破矿形式有2种，一种是在褶皱两翼及近核部位置纵向切断矿体，使其沿断层面发生位移，部分被推至地表，另一种是后期发生的走滑断层沿走滑方向切断矿体使其发生平移。根据南大巴山的构造演化特征，可知锰矿体同样经历了4期变形，即：沉寂期、褶皱弯曲期、断层破坏期(同时发生叠加褶皱变形)和隆升改造期(图6)，最终形成了如今的矿体剖面形态。

图6 城口锰矿构造破矿模式示意

(1)沉积期——加里东期。该时期的伸展构造形成泛扬子海盆，沉积了陡山沱组碳质陆源碎屑岩、碳酸盐岩，同时形成了锰矿层(图6(a));同时期的城巴断裂处于伸展阶段，为锰矿体沉积的北侧边界。

(2)褶皱期——燕山中期。由于北大巴山开始发生逆冲推覆运动，南大巴山受挤压作用，地层缩短，形成了一系列走向NW—SE向的复式背(向)斜，锰矿层随之发生褶皱变形(图6(b));城巴断裂开始活动，同时乌坪断裂开始形成。

(3)断层破坏期——燕山晚期。北大巴山发生大规模的逆冲推覆运动，南大巴山受强烈挤压作用，前期形成的复式背(向)斜进一步挤压缩短形成紧闭褶皱，并同时在褶皱两翼及核部产生逆冲断层，锰矿层被断层破坏，挤压持续作用，区内发生右行走滑，锰矿层同时发生平面上的右行错动，燕山运动末期的一次快速短时逆冲推覆，在高燕—大渡溪一带产生左行走滑断层，在平面上切断前期右行走滑逆冲断层，锰矿层再次发生错位(图6(c))。

(4)隆升改造期。喜山期的新构造运动发生构造抬升、夷平、切蚀，最终形成了目前锰矿体在地表的出露特征和剖面上的基本形态(图6(d))。

5 结 论

(1)研究区受大巴山陆内造山运动影响，发育了逆冲断层和走滑断层2套断层系统，逆冲断层系统平行于城巴断裂展布，后期受走滑运动影响发生改造;走滑断层系统形成时间晚于逆冲断层系统，其走向与城巴断裂走向斜交。

(2)根据断层与褶皱的组合形式，研究区可划分为右行走滑逆冲叠瓦断层区(Ⅰ区)、左行+右行走滑逆冲断层区(Ⅱ区)和褶皱—断层区(Ⅲ区)等3个构造组合区。右行走滑逆冲叠瓦断层区显示强推覆中走滑作用，发育一系列受走滑作用改造的逆冲叠瓦断层，断层走向与城巴断裂小角度相交，褶皱被断层破坏严重，已无法恢复原始形态;左行+右行走滑逆冲断层区显示强走滑中推覆作用，发育一套走滑断层系统，主断层为近EW向的斜冲断层，其次发育左行走滑断层和正断层;褶皱—断层区显示中推覆中走滑作用，褶皱和断层同等发育。

(3)研究区经历了3个构造演化期，分别为晚侏罗世—早白垩世褶皱变形期，早白垩世—晚白垩世逆冲推覆、走滑变形期以及燕山末期—喜山期隆升改造期。

(4)研究区内发育的褶皱和断层均为锰矿成矿后期的破矿构造，控矿模式是褶皱使得矿体在倾向上发生弯曲，断层使得矿体发生断裂并在纵向和平面上发生位移。根据矿区构造演化特征，可将矿体的形态演化划分为沉积阶段、褶皱弯曲阶段、断层破坏阶段和隆升改造阶段。