韌性剪切帶金礦中雁列式構(gòu)造控礦特征分析

彭 瑜，郝亞青，李云平，李積紅

(青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810099)

韌性剪切帶金礦中雁列式構(gòu)造控礦特征分析

彭 瑜，郝亞青，李云平，李積紅

(青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810099)

雁列式構(gòu)造是一種常見的構(gòu)造組合形式。它是以一系列走向大致相互平行而斜列的斷裂或褶皺組合而成，其中還包括平行斜列構(gòu)造之間的橋構(gòu)造(雁列式構(gòu)造中相鄰兩構(gòu)造之間所夾構(gòu)造)。地殼內(nèi)各種規(guī)模的剪切帶常常發(fā)育成雁列式構(gòu)造，表現(xiàn)為雁列式斷裂、雁列式褶皺、或它們所形成的次一級(jí)構(gòu)造。若雁列式斷裂或節(jié)理被巖脈或礦脈所充填，則稱為雁列脈，本文主要講述不同形式的雁列脈和雁列脈所形成的條件，并加以有關(guān)礦床實(shí)例說明。

韌性剪切帶；金礦；雁列式構(gòu)造；控礦特征

雁行式構(gòu)造多指一組平行錯(cuò)列或斜列的產(chǎn)狀及性質(zhì)相同的斷裂。具有以下特征：a此種斷裂總體上呈帶狀或脈狀分布，在空間上斜列或平行錯(cuò)列分布；b單條斷裂長度及性質(zhì)相近，規(guī)模較小，相鄰斷裂端部尖滅側(cè)現(xiàn)依次排列；c各條斷裂在區(qū)域上組合成一定規(guī)模的剪切帶，與單條斷裂的產(chǎn)狀一致。上世紀(jì)80年代以來，隨著韌性剪切帶中金礦重大找礦成果的不斷涌現(xiàn)[1-3]，雁列式斷裂性質(zhì)及控礦特征研究開始受到人們重視，通過對(duì)成礦及其控礦作用研究在礦產(chǎn)勘查中具有較好指導(dǎo)作用。本文在對(duì)雁列式脈的力學(xué)分類、產(chǎn)出形式等進(jìn)行了詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，以東坪金礦、文峪金礦為例，對(duì)雁列式斷裂與金礦的成礦關(guān)系進(jìn)行了初步分析和研究。

1 雁列脈的力學(xué)性質(zhì)類型

雁列構(gòu)造可以呈單脈或單列產(chǎn)出，多為單向剪切作用的結(jié)果；也可以受左型和右型兩組剪切力影響，脈體呈交叉組合而成共軛雁列脈。雁列脈的形成是在一對(duì)剪切力的作用下，經(jīng)熱液充填形成，沒有主裂面出現(xiàn)。雁列式斷裂按其力學(xué)性質(zhì)一般可以分為剪裂型、張裂型和壓裂型。

充填于剪性斷裂的雁列脈比較規(guī)則，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，脈壁平整，脈壁可見殘留的水平或近水平擦痕。斜列特點(diǎn)一般與剪切運(yùn)動(dòng)方向一致，即右旋剪裂，則礦脈作右型雁行排列；左旋剪切，則斜列表現(xiàn)為左型。單脈與剪切帶總走向常有一夾角，但一般較小，約在5(°)～20(°)之間。相鄰斜列的斷裂之間重疊長度較短[4]。重疊長度是指相鄰斜列斷裂沿垂相平移重合，它們之間重疊部分的長度。對(duì)于雁列式斷裂，大多數(shù)相鄰斷裂重疊，只有大約10%的斷裂沒有重疊；在比較大的范圍內(nèi)，重疊量大體上與相鄰斷裂的距離成比例[5]。

充填于張性斷裂的雁列礦脈，礦脈特征是形態(tài)不規(guī)則、粗細(xì)不均勻、脈壁粗糙、缺乏水平或垂直擦痕。這類礦脈也是生成于剪切作用派生的張裂隙中，單脈走向與剪切方向夾角較大，約成45(°)。對(duì)于一些張性小裂隙，由于剪切作用繼續(xù)進(jìn)行，脈體可發(fā)生遞進(jìn)變形作用，形成中段較寬，兩端向相反方向彎曲的“S”型[4]。這一類雁列式脈體的重疊長度較充填于剪性斷裂的雁列脈體要長。壓性斷裂的重疊—相鄰斷層間距比比張性斷裂比值稍小一些[5]。

充填于壓性斷裂的雁列礦脈一般為剖面上的雁列現(xiàn)象，與逆沖性質(zhì)的成礦斷裂相關(guān)，礦脈多數(shù)呈疊瓦狀產(chǎn)出，單礦脈與破裂帶總走向夾角小，彼此靠得較近[4]。

2 雁列脈產(chǎn)出形式和應(yīng)力特征

2.1雁列脈產(chǎn)出形式

雁列脈的產(chǎn)出形式多樣，既可以發(fā)育于水平面內(nèi)，也可以產(chǎn)出于垂向上(圖1、2)[6]，或者是斜向發(fā)育。

在垂直平面內(nèi)，雁列脈的側(cè)列方式可以分為前側(cè)型和后側(cè)型兩種。前側(cè)型是指深部脈體產(chǎn)出于淺部脈體的上盤；相反，后側(cè)型是指深部脈體產(chǎn)出于淺部脈體的下盤(圖1a、b、c、d均屬于這種類型)。另外，在側(cè)列脈體之間的巖橋區(qū)，也可以有雁列脈出現(xiàn)。

巖橋區(qū)是指一組雁列脈中相鄰脈體可以重疊部分，它們之間的所夾的部位。

平面上雁列脈的分布形式有左型和右型之分。左型是指順一條脈體走向，其余脈體依次向左錯(cuò)列(圖2e、h)；右型是指順一條脈體走向，其余脈體依次向右錯(cuò)列(圖2f、g)。另外，由于不同巖石力學(xué)性質(zhì)的不同，在平面和垂向上，還可以形成兩組共軛的雁列脈。

剖面上雁列脈

平面上雁列脈

2.2雁列脈的應(yīng)力特征

雖然有時(shí)候不同的應(yīng)力狀態(tài)可以產(chǎn)生相同形式的雁列脈，但是賦存雁列脈的斷裂性質(zhì)是不一樣的。例如，圖1a形式的雁列脈可以由逆時(shí)針方向剪切作用形成，也可以由順時(shí)針方向剪切形成，但逆時(shí)針方向剪切形成的脈體賦存于張(剪)性空間，相反則形成壓(剪)性空間。

有時(shí)相同的剪切作用所形成的雁列脈體形式不一樣，斷裂性質(zhì)也不一樣。如左型剪切作用所形成的雁列脈，有的為左型，斷裂性質(zhì)為壓(剪)性(圖2e)；有的為右型，斷裂性質(zhì)為張(剪)性(圖2f)。

對(duì)于雁列脈中某條單脈體，它的端部前方最大剪應(yīng)力最高，兩端應(yīng)力狀態(tài)也不一樣。剪切過程中，在向前錯(cuò)動(dòng)一端(靠近巖橋區(qū)的一端，圖2e)處于壓性狀態(tài)，在另外一端，則處于張性狀態(tài)。對(duì)于部分雁列脈中巖橋區(qū)存在次一級(jí)雁列式張性裂隙這一點(diǎn)，是因?yàn)閹r橋區(qū)應(yīng)力最集中，巖石容易破裂，由于兩側(cè)的持續(xù)剪切作用，就相對(duì)容易形成張性破裂[7]。在巖石變形引起熱場變化的實(shí)驗(yàn)研究中，巖橋區(qū)測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)為伴隨粘滑過程的升溫速率高。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，該部位的破裂摩擦也成為升溫的一個(gè)原因。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣說明，雁列脈巖橋區(qū)應(yīng)力大，比其它部位更容易破裂[8]。由于巖橋區(qū)處于一個(gè)連通位置，該部位的貫通對(duì)于流體的運(yùn)移起著重要作用。

3 礦床實(shí)例分析

3.1東坪金礦

東坪金礦地處張家口市崇禮縣的東榆樹坪村，大地構(gòu)造位置屬華北板塊的燕遼沉降帶北緣。區(qū)域上主要地層為太古宙、元古宙中、淺變質(zhì)巖系和侏羅紀(jì)酸性、中酸性火山巖。向崇禮—赤城深大斷裂為本區(qū)主干斷裂，走向近東西，與其平行展布的次一級(jí)斷裂為楊木洼—馬丈子—金家莊斷裂，三級(jí)斷裂規(guī)模中等，以后中山—紅花背—上水泉斷裂為主。賦礦巖性為二長巖，屬水泉溝堿性雜巖體；主要礦石類型有黃鐵礦石英脈型、多金屬硫化物石英脈型和黃鐵礦鉀長石型[9]。

受NNE和NW向斷裂聯(lián)合控制，礦脈呈單脈和復(fù)脈形式分布剪切帶內(nèi)，該兩組斷裂是主要的容礦構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)1、2、3號(hào)礦脈都形成于主要成礦階段，其中1、2號(hào)礦脈斷裂控礦特征一致(圖3、4)[10]，現(xiàn)詳述2號(hào)礦脈的地質(zhì)特征。

2號(hào)礦脈剪切帶主要由3條走向20(°)～30(°)，傾向NW，傾角40(°)的左型雁列礦脈和一組走向325(°)～335(°)，傾向SW，傾角40(°)～45(°)的右型雁列礦脈帶組成(圖4)。

a 1號(hào)礦脈；1 剪性斷裂；2 張性斷裂；3 剪切帶；4 剪切方向

b 2號(hào)礦脈；1 剪性斷裂；2 張性斷裂；3 成礦后斷裂；4 剪切方向

NNE向雁列礦脈走向延長大，單脈兩壁平直，脈間隔距一般20～50 m，構(gòu)成寬約50～100 m，總體走向NNE的雁列帶，顯示韌性剪切特征。NW向雁列礦脈位于NNE向雁列礦脈巖橋區(qū)，并嚴(yán)格受其控制。雁列單脈中部膨大，在傾向上延深不超過100 m，構(gòu)成寬約15～20 m的雁列帶，按雁列礦脈地質(zhì)特征屬于張性裂隙[10]。

東坪金礦所處的大地構(gòu)造位置為華北板塊北緣，另外區(qū)域主干斷裂都是近EW向展布。這個(gè)時(shí)期，太平洋板塊向我國東部俯沖，該區(qū)早期不同級(jí)別斷裂構(gòu)造(尤以近EW向)多數(shù)處于松弛狀態(tài)，而剛性的堿性雜巖體受北西向作用力，使得東坪礦區(qū)成礦時(shí)期最大主壓應(yīng)力方向?yàn)镹NW向，從而使礦區(qū)形成NNE向壓剪性斷裂構(gòu)造，正是在這種應(yīng)力狀態(tài)下形成了東坪金礦區(qū)的礦脈展布形式。東坪金礦1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)構(gòu)造剪切帶是延NNE向斷裂呈左型近等距分布的，單個(gè)剪切帶形成NNE向壓剪性左型雁列礦脈，在構(gòu)造橋區(qū)形成NW向張性右型雁列礦脈(圖5)，與此時(shí)區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)相一致[10]。礦區(qū)鋯石U-Pb及鉀長石40Ar/39Ar測(cè)年數(shù)據(jù)分別為140.3±1.4 Ma和156.7±0.88 Ma，據(jù)此初步判斷礦床主要成礦時(shí)期為侏羅世—早白堊世[11]。

圖5 東坪金礦控礦構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)示意

3.2文峪金礦

文峪金礦床地處華北地塊南緣小秦嶺金成礦帶中亞帶，燕山期文峪花崗質(zhì)巖基之南側(cè)，為該區(qū)一重要大型石英脈型金礦床。

礦區(qū)出露一套中深變質(zhì)巖，主要巖性混合巖及斜長角閃巖，為區(qū)內(nèi)主要賦礦巖石。礦區(qū)構(gòu)造以斷裂發(fā)育為主，以走向分為近東西向270(°)～310(°)、近南北向170(°)左右、北東20(°)～40(°)及北西向330(°)左右等4組；其中近東西向斷裂為區(qū)內(nèi)最主要控礦構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育不同方向的脈巖，主要以輝綠玢巖脈及輝綠巖脈等為主。區(qū)內(nèi)主要金礦脈多產(chǎn)于混合巖及斜長角閃巖中。

礦脈的空間展布與產(chǎn)出嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，以近東西向?yàn)橹?，且平、剖面上具近平行等距產(chǎn)出及分布規(guī)律。金礦化以石英多金屬硫化物和石英黃鐵礦型為主，具熱液成礦作用特點(diǎn)，可劃分也四個(gè)階段，其中Ⅰ階段構(gòu)成含金石英脈主體，Ⅱ、Ⅲ階段為金的主要淀積成礦階段。下面主要介紹530號(hào)礦脈斷裂控礦特征。

1)530號(hào)礦脈斷裂控礦特征

530號(hào)礦脈控礦總體產(chǎn)狀290(°)∠40(°)～65(°)。該斷裂早期韌性變形特征明顯；成礦期疊加脆性斷裂，切割并使早期糜棱巖帶破碎，成礦期斷裂以左行斜沖運(yùn)動(dòng)為特點(diǎn)。

該含金石英脈空間形態(tài)主要受走向近東西向斷裂的剪切作用控制。平面上，含金石英脈體主要產(chǎn)于控礦斷裂帶走向?yàn)?50(°)～270(°)方向區(qū)段，構(gòu)造巖類并不發(fā)育；而斷裂帶走向270(°)～290(°)區(qū)段主要為擠壓性質(zhì)的構(gòu)造巖類發(fā)育部位，含金石英脈體不發(fā)育(圖7a)。剖面上含金石英脈體主要產(chǎn)于斷裂構(gòu)造中斷面舒緩的區(qū)段，傾角一般為40(°)～50(°)較緩區(qū)段，而傾角為50(°)～65(°)較陡部位主要發(fā)育擠壓性質(zhì)的構(gòu)造巖類(圖7b)。一般而言，在左行逆沖運(yùn)動(dòng)方式下，斷裂走向250(°)～270(°)方向段及傾角40(°)～50(°)較緩區(qū)段均處于局部張(剪)應(yīng)力狀態(tài)之下，易于形成容礦空間。

本區(qū)熱液金礦化作用四個(gè)成礦階段中，Ⅰ階段形成較大石英脈透鏡體形式充填于近EW向控礦斷裂帶內(nèi)局部張(剪)性空間；Ⅱ階段礦脈多沿Ⅰ階段石英脈內(nèi)一組剪性裂隙分布；Ⅲ階段礦脈主要充填于Ⅰ階段石英脈體內(nèi)一組張性裂隙內(nèi)，并切斷錯(cuò)動(dòng)Ⅱ階段石英—黃鐵礦細(xì)脈，局部地段見Ⅲ階段礦脈沿Ⅱ階段裂隙呈充填追蹤張性裂隙方式產(chǎn)出(圖6)[12]。

2)530號(hào)礦脈不同成礦階段構(gòu)造特征分析

由于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在控礦斷裂走向SW方向及剖面上傾角較緩部位產(chǎn)生局部擴(kuò)張空間，形成Ⅰ階段石英脈透鏡體；第2次構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度減弱，在Ⅰ階段石英脈體內(nèi)優(yōu)先發(fā)育一組雁列式剪裂隙，熱液沿其活動(dòng)形成Ⅱ階段石英—黃鐵礦細(xì)脈；第3次構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，結(jié)果在Ⅰ石英脈體內(nèi)形成一組羽狀張裂隙，Ⅲ階段石英—多金屬硫化物礦脈主要沿這組張裂隙分布(圖6、7)[12]。

Ⅰ Ⅰ階段黃鐵礦—石英脈體；Ⅱ Ⅱ階段剪性石英—黃鐵礦細(xì)脈；Ⅲ Ⅲ階段階段石英脈體內(nèi)形成一組張性石英—多金屬硫化物脈

圖6530號(hào)礦脈1524m中段礦化素面圖

a 平面上；b 剖面上；Ⅰ Ⅰ階段張(剪)性裂隙；Ⅱ Ⅱ階段剪性雁列式裂隙；Ⅲ Ⅲ階段羽狀張裂隙；①壓性結(jié)構(gòu)面；②剪性結(jié)構(gòu)面；③張性結(jié)構(gòu)面

4 結(jié) 論

不同形式的斷裂構(gòu)造對(duì)金礦床的形成、規(guī)模、特點(diǎn)及賦存狀態(tài)有著較為顯著的影響，其中以韌性剪切帶控礦作用較為突出，以本文討論的韌性剪切帶中普遍發(fā)育的雁列式次級(jí)構(gòu)造為特征，礦化形成于該類型構(gòu)造的近東西次級(jí)斷裂帶內(nèi)，在傾向上產(chǎn)狀變緩的部位具有較好賦礦能力；同時(shí)，礦化受多其次構(gòu)造疊加特征明顯，在單一的脆性構(gòu)造區(qū)段，礦化作用較弱，而在多期復(fù)合且以韌性活動(dòng)為主的構(gòu)造帶內(nèi)，礦化相對(duì)較強(qiáng)，熱液活動(dòng)及金屬礦化物發(fā)育，為金礦的主要成礦區(qū)間及成礦階段。

因此，加強(qiáng)區(qū)域韌性剪切帶的研究，尤其對(duì)帶內(nèi)發(fā)育的雁列式構(gòu)造的不同產(chǎn)出形式、規(guī)模、賦礦特征等的規(guī)律研究，對(duì)礦產(chǎn)勘查和礦區(qū)礦體定位預(yù)測(cè)有著積極的作用。

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OreContorllingCharacteristicsofEchelonStructureinDuctileShearBeltofGoldDeposit

PENG Yu, HAO Yaqing, LI Yunping, LI Jihong

>(The5thGeologicalandMineralSurveyInstituteofQinghaiProvince,Xining,Qinghai810099,China)

Echelon structure is one of familiar structural associations styles. It is composed by a series of paralleled diagonal and distributed fractures and folds, including the middle formation between two adjacent echelon structures. It usually exists in all kinds of scale sheared zones, which appears as echelon fracture, echelon fold, or their secondary structure. If the echelon fractures or joints are filled by the rock or ore veins, it is called echelon vein. This study mainly gives out the classifications of the echelon veins and their forming conditions to combine with some ore deposit examples.

Ductile shear belt; Gold ore; Echelon structure; Ore controlling characteristics

2017-07-20

彭瑜(1970-)，女，四川威遠(yuǎn)人，工程師，研究方向：地質(zhì)礦產(chǎn)勘查，手機(jī)：13997206636，E-mail：978162504@qq.com.

P548

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.012