礦山地質(zhì)中的礦床變形特征及成礦控制研究

姜炳田，孫建文，姜文鵬

（1.山東省核工業(yè)二七三地質(zhì)大隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264010；2.山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊(duì)，山東 青島 266000）

八十年代以來(lái)，隨著對(duì)該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究的不斷深入，礦產(chǎn)勘查取得了很大進(jìn)展。大型斑巖礦床具有異常的蝕變礦作用，蝕變礦化從中心向外呈明顯的分帶性，主要受硫化物流體狀態(tài)和酸堿度控制。斷層的形成往往會(huì)破壞巖帶的完整性，說(shuō)明該區(qū)存在礦體、蝕變帶，甚至成礦斑巖[1]。礦山地質(zhì)斷層是礦山多個(gè)礦體的復(fù)雜疊加，使礦山地質(zhì)下壁的巖性、蝕變和礦化不再連續(xù)。成礦斑巖和熱液活動(dòng)中心是礦床研究和深部資源勘探中遇到的最大難題[2]。所以，研究礦山斷裂就成了認(rèn)識(shí)斑巖礦床的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。盡管關(guān)于斷層的研究已經(jīng)被報(bào)道，但是對(duì)于斷層相關(guān)巖體的變形特征還缺乏深入的研究，斷層的運(yùn)動(dòng)特征仍存在爭(zhēng)議。以往使用礦床研究和深部資源勘查方法無(wú)法確定活動(dòng)中心，導(dǎo)致成礦斑巖體探測(cè)結(jié)果不精準(zhǔn)，針對(duì)該問(wèn)題，提出了礦山地質(zhì)中的礦床變形特征及成礦控制研究。對(duì)地質(zhì)斷層條件下的礦體運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行了研究，以恢復(fù)礦體原位關(guān)系，為今后開(kāi)采和研究該礦提供思路和科學(xué)依據(jù)。

1 礦山地質(zhì)中的礦床變形特征

礦山地質(zhì)中的礦床變形特征與斷層上、下板塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，也間接決定了礦山斷裂程度，如圖1 所示。

圖1 礦山斷裂運(yùn)動(dòng)學(xué)示意圖

由圖1 可知，斷層面與斷層兩側(cè)解理(SX)之間的角度表明了相對(duì)板塊的運(yùn)動(dòng)方向。裂解相交的線(SX)對(duì)應(yīng)著應(yīng)變S軸，而裂解上方的垂直線對(duì)應(yīng)著劃痕。

1.1 宏觀變形特征

宏觀變形特征主要表現(xiàn)為明顯的礦區(qū)宏觀剪切構(gòu)造，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和地面觀測(cè)資料，收集該構(gòu)造宏觀變形運(yùn)動(dòng)特征，主要有旋轉(zhuǎn)斷裂、S-C 面、非對(duì)稱褶皺，由此可確定剪切方向。

1.1.1 旋轉(zhuǎn)斷裂

旋轉(zhuǎn)斷裂的外形為O 型、S 型、復(fù)合型，具有相同的旋轉(zhuǎn)方向和剪切方向。研究區(qū)韌性剪切帶普遍存在旋轉(zhuǎn)破碎現(xiàn)象，可確定碎裂的旋轉(zhuǎn)方向。

1.1.2 S-C 面

S-C 面是研究區(qū)中常見(jiàn)的一種小型宏觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)平面S、C 交點(diǎn)可以確定剪切方向。通過(guò)實(shí)地考察，確定石英骨料為S和C型云母骨料。這兩個(gè)平面在5度左右呈小角度相交，這是由于S-C 面尖角方向是左旋逆沖剪切造成的[3]。

1.1.3 非對(duì)稱褶皺

非對(duì)稱褶皺是沿褶皺中心方向產(chǎn)生的兩種翼形褶皺，分別可分為S 型褶皺和Z 型褶皺，前者是倒向褶皺，呈S 型，而后者是正向褶皺，呈Z 型。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的非對(duì)稱褶皺呈“S”型，呈左向反運(yùn)動(dòng)。

1.2 微觀變形特征

研究區(qū)韌性剪切帶通常具有反映運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的微觀結(jié)構(gòu)標(biāo)記，采用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)顯微照片反映其微觀構(gòu)造變形特征[4]。顯微鏡下的基本結(jié)構(gòu)如下：

1.21 S-C 組構(gòu)

對(duì)微觀S-C 組構(gòu)與宏觀S-C 組構(gòu)判別，S 面為由礦物定向排列而成的擠壓構(gòu)造面，C 面為剪切面。通過(guò)平面S 與平面C 之間的角度，可以確定剪切作用方向。從顯微鏡下觀察到，部分石英和暗色礦物呈旋轉(zhuǎn)方向形成S 面，細(xì)石、云母等礦物向一個(gè)方向聚集形成C 面。利用S、C 兩面之間的銳角，可以確定巖石左旋剪切力。

1.2.2 旋轉(zhuǎn)碎斑

礦態(tài)和晶態(tài)兩種模式?jīng)Q定了切向運(yùn)動(dòng)的方向，在研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦物呈旋轉(zhuǎn)斑塊狀，表明巖石左旋剪切，周圍石英包裹體呈S 型。

1.2.3 云母魚(yú)

面S 為云母魚(yú)結(jié)構(gòu)的延伸面，面C 為魚(yú)尾的方向。微裂紋平行于S 面，在云母片中發(fā)育，微裂紋的形態(tài)與魚(yú)相似，因此這種微裂紋也稱為魚(yú)型結(jié)構(gòu)，晶尾和C 面間角方向可確定切削方向。

2 成礦控制研究

2.1 面理構(gòu)造控礦

面理是巖石在變質(zhì)變形過(guò)程中所形成的穿透面結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱，主要包括劈理、片理。

劈理構(gòu)造多為小構(gòu)造與褶皺或斷層有關(guān)，因此礦體或礦柱的直接低品位控礦構(gòu)造為裂縫構(gòu)造，而間接高品位控礦構(gòu)造多與褶皺、斷層有關(guān)。

片理巖石發(fā)生塑性變形，通常表現(xiàn)在節(jié)理上代表脆性巖石變形，同一種礦物在不同的環(huán)境中表現(xiàn)出不同的韌性特征，如石英巖在表層和次表層環(huán)境中均表現(xiàn)為脆性變形，易形成節(jié)理，而在高溫高壓下，由于其巖體隱含在地殼深處，易發(fā)生片理。

因此，可以根據(jù)礦區(qū)巖片理發(fā)育情況對(duì)巖石的物理化學(xué)環(huán)境進(jìn)行初步判斷。巖石使地殼深處開(kāi)裂，晚期地質(zhì)條件改變后，巖體在地表露面，可形成片理，再轉(zhuǎn)化為劈理。所以，劈理和片理研究的重點(diǎn)是控制劈理構(gòu)造的礦化作用。褶皺構(gòu)造或斷層構(gòu)造均可形成劈理，但通常伴有褶皺、斷層小構(gòu)造，一般無(wú)法單獨(dú)形成。劈理是其他控礦構(gòu)造的重要組成部分，它既提供了礦化過(guò)程中礦物流動(dòng)的通道，又為成礦流體沿劈理滲入巖體提供了空間。

A2、B1-1、B1、B2、B3-2、B3 和E3-1 是主要的含礦構(gòu)造蝕變帶，礦區(qū)構(gòu)造呈東西平行，南北向飛行梯隊(duì)分布形式。按面理控制各礦體規(guī)模、長(zhǎng)軸方向、品位如表1 所示。

表1 各礦體特征

結(jié)合表1 所示的各礦體特征，裂隙可為流體通道，裂縫既是導(dǎo)礦構(gòu)造，又是分礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造，它起著促進(jìn)滲流作用。

2.2 褶皺構(gòu)造控礦

褶皺構(gòu)造直接或間接地控制巖漿巖的侵入與沉積分布，褶皺及相關(guān)構(gòu)造是國(guó)內(nèi)外礦床早期和成礦作用的有利空間。皺褶現(xiàn)象是影響礦床成礦后內(nèi)外轉(zhuǎn)化的重要因素。尤其在某些礦體被褶皺后，不同褶皺類型礦層的產(chǎn)狀和厚度可能發(fā)生變化。褶皺作用發(fā)生時(shí)，某些礦床的原礦體發(fā)生了明顯的變化，有時(shí)候礦化因褶皺變質(zhì)作用而變富或變貧，褶皺控制了礦體的產(chǎn)狀和形態(tài)，其變化規(guī)律與褶皺的產(chǎn)狀、形態(tài)及轉(zhuǎn)化位置有關(guān)。

3 結(jié)束語(yǔ)

分析了礦區(qū)礦床變形特征，總結(jié)成礦控制因素，根據(jù)控礦情況推斷礦體位置。建議在現(xiàn)有研究結(jié)果基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對(duì)礦區(qū)工程進(jìn)行揭露及進(jìn)一步控制，有望發(fā)現(xiàn)礦山地質(zhì)上的新礦體。雖然提出的礦山地質(zhì)中的礦床變形特征及成礦控制研究，解決了以往使用的礦床研究和深部資源勘查方法難以探測(cè)成礦斑巖體的問(wèn)題，但也存在不足之處。在下一步研究進(jìn)程中，應(yīng)針對(duì)未來(lái)成礦方向展開(kāi)詳細(xì)分析，才能為提高礦山地質(zhì)礦床勘測(cè)精度提供數(shù)據(jù)支持。