小秦嶺鴻鑫金礦區(qū)韌性剪切帶S－C組構(gòu)與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的探討

林銳華，何海坡，王鐵軍，朱 斌

（1．中鋼集團(tuán)天津地質(zhì)研究院，天津300181；2．靈寶黃金股份有限公司，河南 靈寶472500）

0 引言

研究特定地區(qū)某一時(shí)期的局部應(yīng)力場(chǎng)，特別是研究與成礦有關(guān)的某一時(shí)期的應(yīng)力場(chǎng)，有助于對(duì)礦體形態(tài)變化趨勢(shì)的判斷和對(duì)成礦構(gòu)造的研究。本文采用了研究韌性剪切帶中的S－C面理的各個(gè)要素，來(lái)反演該韌性剪切帶形成時(shí)的礦區(qū)應(yīng)力場(chǎng)，從而利用這一結(jié)果對(duì)礦體形態(tài)變化趨勢(shì)作出判斷，指導(dǎo)找礦預(yù)測(cè)工作。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況和構(gòu)造特征

1．1 礦區(qū)地質(zhì)概況

鴻鑫金礦區(qū)位于豫、陜交界靈寶—潼關(guān)一帶的小秦嶺地區(qū)，屬于小秦嶺—熊耳山成礦帶小秦嶺成礦亞帶小秦嶺金礦田。礦區(qū)周圍有文峪、東闖、四范溝、槍馬、楊砦峪、秦嶺、大湖、靈湖等金礦。鴻鑫金礦位于五里村南，松樹凹向斜之北翼，基本為原紅土嶺金礦的位置。所在區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，北有太要斷裂、南有小河斷裂，二者均為區(qū)域性大斷裂，呈近EW走向，與礦區(qū)內(nèi)主要的韌性剪切帶和礦體的走向上基本一致（圖1）。

鴻鑫金礦區(qū)內(nèi)主要出露新太古界太華群渙池峪組、觀音堂組變質(zhì)巖系，主要巖性為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖等。區(qū)域規(guī)模較大的巖體有文峪花崗巖體和娘娘山花崗巖體，均為燕山期產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)金礦類型以蝕變巖型和石英脈型為主，礦體形態(tài)和產(chǎn)狀受EW向的韌性剪切帶控制。

1．2 韌性剪切帶變形特征

研究區(qū)內(nèi)韌性剪切帶規(guī)模較大，以S8201脈為例，沿走向長(zhǎng)＞6km，寬20～60m，總體產(chǎn)狀走向近EW，傾向S，傾角45°～60°［1］。剪切帶由多個(gè)強(qiáng)弱相間且平行的糜棱巖帶組成，一般韌性剪切帶靠近上盤和下盤分別發(fā)育數(shù)米寬較強(qiáng)的韌性變形帶，局部在上、下盤之間也見較強(qiáng)的糜棱巖帶，韌性剪切帶兼具韌脆性變形特征。

S8201脈受近EW向韌性剪切帶控制，其形成時(shí)期較早，為成礦前形成，但其在成礦期又有活動(dòng)，是本區(qū)最重要的成礦構(gòu)造帶。該構(gòu)造帶早期形成時(shí)是以韌性剪切帶發(fā)育為特征。構(gòu)造帶寬度較大，可達(dá)幾十米至上百米。該剪切帶由強(qiáng)變形帶（糜棱巖帶＋片理化帶）和弱變形帶（主要為弱變形塊狀斜長(zhǎng)角閃片麻巖或含石英條帶斜長(zhǎng)角閃巖）組成。強(qiáng)變形帶主要是由以斜長(zhǎng)角閃片麻巖或花崗片麻巖為原巖變形而成的糜棱巖帶或片理化帶。當(dāng)斜長(zhǎng)角閃片麻巖或花崗片麻巖所夾的斜長(zhǎng)角閃巖厚度較小時(shí)，斜長(zhǎng)角閃巖則形成片理化黑云母和綠泥石，甚至為 絹云母，也構(gòu)成強(qiáng)變形帶的一部分。

圖1 小秦嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖Fig．1 Regional geological sketch of Xiaoqinling area

1．3 韌性剪切帶與金礦化的關(guān)系

該期構(gòu)造形成時(shí)，處于深層次構(gòu)造水平，溫壓較高，因而不利于金成礦物質(zhì)的沉淀，金礦化較弱。但由于其生成時(shí)變形較強(qiáng)，規(guī)模較大，因而為后期金礦化提供了熱液運(yùn)移通道和儲(chǔ)礦空間，控制了該區(qū)礦化帶的空間展布。該帶形成發(fā)展演化的時(shí)間較長(zhǎng)，在晚期應(yīng)力場(chǎng)作用下重新活動(dòng)、疊加了不同階段的脆韌性和脆性剪切構(gòu)造，形成復(fù)合型剪切帶，表現(xiàn)為在近EW剪切帶中既可見到石香腸狀構(gòu)造也可見到碎裂巖（圖2），而且常見到多組構(gòu)造面在帶內(nèi)交互出現(xiàn)。在晚期剪切帶疊加時(shí)伴隨有大量含金熱液的活動(dòng)，因而在成礦期剪切帶疊加部位熱液活動(dòng)頻繁，形成含金石英脈型金礦化、細(xì)脈浸染型金礦化和蝕變巖型金礦化［2］。因此近EW向韌性剪切帶是本區(qū)主要金礦脈發(fā)育的控礦構(gòu)造。

1．4 韌性剪切帶內(nèi)的S－C組構(gòu)

韌性剪切帶是高度非均勻的變形地帶，主要由強(qiáng)烈變形巖石—糜棱巖構(gòu)成，韌性剪切帶內(nèi)發(fā)育非共軸持續(xù)變形［3］。由于非共軸變形過(guò)程中巖石各個(gè)部位受壓剪作用力不均勻而產(chǎn)生了強(qiáng)弱不均勻的變形區(qū)域。在韌性剪切帶內(nèi)，強(qiáng)變形帶（Sc帶）和弱變形帶（Ss帶）一般都是相間出現(xiàn)的。在鴻鑫金礦區(qū)S8201脈的一個(gè)完整韌性剪切帶內(nèi)經(jīng)常可以見到多組Sc帶和Ss帶相間產(chǎn)出。其宏觀表現(xiàn)為：在韌性剪切帶內(nèi)的不同位置，巖石所受韌性剪切作用不同，在后期成礦熱液的作用下體現(xiàn)出礦化不均勻的特性（圖3）。

圖2 韌性剪切帶內(nèi)的變形石英脈及碎裂巖Fig．2 The deformed quartz vein and cataclasticrock in ductile shear zone

Ss面理是統(tǒng)計(jì)性的貫穿面理，受應(yīng)變橢球體主軸的控制，在變形巖石表現(xiàn)為重結(jié)晶顆粒的定向排列［4］，在本礦區(qū)體現(xiàn)為石英呈短脈狀、透鏡狀定向排列。Sc面理為非連續(xù)性剪切應(yīng)變面理，由一系列平行于剪切帶邊界的剪切應(yīng)變帶間隔排列而成［5］，在本礦區(qū)表現(xiàn)為層狀礦物的定向排列，如絹云母的定向排列。

圖3 986中段8201脈大巷穿脈剖面圖Fig．3 Ort 8201at level 986m

2 S－C組構(gòu)中各要素與應(yīng)力場(chǎng)之間的關(guān)系

在研究某個(gè)礦區(qū)的礦床成因過(guò)程中，研究礦床的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是一個(gè)較為關(guān)鍵的步驟。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的確立，對(duì)于解釋礦體形態(tài)和預(yù)測(cè)礦體空間變化趨勢(shì)是十分重要的。在研究典型的與韌性剪切帶有關(guān)的礦床中，多采用韌性剪切帶內(nèi)剪應(yīng)變力的方向來(lái)表征構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的方法。一般認(rèn)為，韌性剪切作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)可以分解為壓應(yīng)力作用和剪應(yīng)力作用，當(dāng)剪應(yīng)力方向（σ1）與剪切應(yīng)變的方向無(wú)限接近時(shí)，剪應(yīng)力（σ1）在剪應(yīng)變方向上的分量無(wú)限接近最大，而此時(shí)壓應(yīng)力（σ2）為最?。ń咏?）。而剪應(yīng)變值γ與Ss－Sc面理夾角θ的關(guān)系為［6］：

由此我們得出，當(dāng)Ss－Sc面理夾角θ為45°時(shí)，剪應(yīng)變值γ等于0。也就是在Ss的中點(diǎn)位置（圖4中A點(diǎn)）剪應(yīng)變值為0。而A點(diǎn)所在的平行于上下2個(gè)Sc面的虛線上的所有點(diǎn)在平行于Sc面的方向所受的剪應(yīng)變值也均為0。

圖4 韌性剪切帶內(nèi)剪應(yīng)變值最小位置示意圖Fig．4 Sketch showing position of minimum strain in ductile shear zone

表1 剪應(yīng)變值與面理夾角測(cè)定值Table 1 Shear strain and Ss－Sc included angle measurements

我們?cè)谛∏貛X鴻鑫金礦區(qū)井下工作過(guò)程中在1350中段、986中段、848中段及650中段分別選出韌性剪切變形特征明顯的韌性剪切帶，在帶內(nèi)量取變質(zhì)巖韌性剪切帶內(nèi)某點(diǎn)韌性剪切作用的形變方向與Sc面夾角θ、該點(diǎn)到同側(cè)Sc面的垂直距離，根據(jù)θ角求出該點(diǎn)形變值γ，綜合整理的結(jié)果見表1。利用這些點(diǎn)到同側(cè)Sc面的垂直距離與剪應(yīng)變值γ建立直方圖（圖5）。

圖5 各點(diǎn)剪應(yīng)變值與該點(diǎn)離Sc面距離關(guān)系圖Fig．5 Plot showing shear strain value for each points and distance of the point to Sc

由圖5可以看出，γ值在離開Sc面超過(guò)60cm后小于2，且其曲線趨于平緩，曲線所代表的γ值接近最小，換言之，當(dāng)受力點(diǎn)遠(yuǎn)離Sc面時(shí)，其受剪切力作用在平行Sc面的方向上的分量最小，而在垂直Sc面方向上的分量最大，垂直Sc面方向的分量接近壓應(yīng)力σ2的方向。因此在研究礦區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)候，礦區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的大小和方向均可以近似地以韌性剪切帶中A點(diǎn)所處平面的垂直于Sc面方向的分量來(lái)代替。

圖6 Ss面理法線產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)（下半球投影）Fig．6 Occurrence statistics of normal of Ss

根據(jù)S8201脈穩(wěn)定的Ss面理產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)，求得構(gòu)造主壓應(yīng)力場(chǎng)大致產(chǎn)狀σ1為355°～5°∠20°～25°（圖6）。

3 討論

從礦脈的產(chǎn)狀（走向近EW，傾角中等偏陡）反推成礦期的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)該為SN向緩傾擠壓或相對(duì)擠壓環(huán)境，這與采用求應(yīng)力方法所求出的應(yīng)力場(chǎng)σ1：355°～5°∠20°～25°基本一致。

由此，我們得出結(jié)論：在研究一個(gè)韌性剪切型礦區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)候，除了采用常規(guī)手段外，我們也可以通過(guò)該礦區(qū)的一些典型韌性剪切現(xiàn)象來(lái)判斷該礦區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。該礦區(qū)內(nèi)韌性剪切作用期的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的大小和方向可以認(rèn)為與韌性剪切帶內(nèi)Ss面理區(qū)域的中點(diǎn)位置所受的力近似一致。

［1］王鐵軍，林銳華，朱斌，等．河南省靈寶市小秦嶺地區(qū)鴻鑫金礦區(qū)成礦規(guī)律及深部成礦預(yù)測(cè)［R］．天津：中鋼集團(tuán)天津地質(zhì)研究院，2010．

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