桐柏老灣韌性剪切帶與金礦化關(guān)系

史革武

（桐柏興源礦業(yè)有限公司，河南 南陽(yáng) 474700）

桐柏老灣韌性剪切帶與金礦化關(guān)系

史革武

（桐柏興源礦業(yè)有限公司，河南 南陽(yáng) 474700）

桐柏興源礦業(yè)有限公司，前身為老灣金礦，已開采16年，屬于典型的構(gòu)造蝕變巖型金礦床。老灣韌性剪切帶是一個(gè)發(fā)育時(shí)間較長(zhǎng)，活動(dòng)期次頻繁的構(gòu)造。早期以韌性走滑為主，后顯壓扭及張扭性，后期又復(fù)活疊加了脆性斷裂構(gòu)造。金礦化與變形強(qiáng)度具有非線性關(guān)系，脆一韌性變形轉(zhuǎn)換強(qiáng)烈部位有利于成礦，且在顯微裂隙發(fā)育部位最易形成富金礦。經(jīng)坑探在此上上河區(qū)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)新的工業(yè)礦體，對(duì)在一定程度上延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限。

黃金礦山；韌性剪切帶；金礦化（體）；成礦規(guī)律

1 概述

1.1 地質(zhì)背景

老灣礦區(qū)及外圍出露地層主要為中元古界龜山巖組，礦區(qū)外圍出露古生界的二郎坪群和下元古界的秦嶺群。秦嶺群主要分布在松扒與大河之間；二郎坪群分布在大河以北、桃園巖體以南的廣大地區(qū)；龜山巖組分布在本區(qū)南部老灣花崗巖體附近。如圖1所示。

圖1 區(qū)域地質(zhì)略圖

桐柏山—大別山地區(qū)，由北向南分布著龜山—鯰魚山韌性剪切帶,翟家溝—五岳韌性剪切帶和桐柏—商城韌性剪切帶。三條韌性剪切帶近平行展布，構(gòu)成了該區(qū)的構(gòu)造骨架。老灣韌性剪切帶就是龜山—鯰魚山韌性剪切帶的一部分。

龜山巖組位于老灣花崗巖體北側(cè)，北與雁嶺溝巖組、石槽溝巖組為斷層（松扒斷裂）接觸，呈條帶狀分布，主要巖性為二云石英片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖、變質(zhì)石英巖等。上上河金礦床產(chǎn)于此層位中。

老灣韌性剪切帶總體呈近東西向展布，寬1～2km,長(zhǎng)23km。北側(cè)為松扒斷裂，該斷裂位于礦區(qū)北部，基本控制了礦區(qū)北部邊界，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，走向上延伸較大，長(zhǎng)約20余km。主要結(jié)構(gòu)面走向275°～280°，北傾、傾角67°～78°。在主斷面內(nèi)，常被后期相互平行的花崗斑巖脈充填。它是一個(gè)發(fā)育時(shí)間較長(zhǎng)，活動(dòng)期次頻繁的構(gòu)造。早期以韌性走滑為主，后顯壓扭及張扭性，晚期又復(fù)活疊加了脆性斷裂構(gòu)造。

1.2 老灣韌性剪切帶的構(gòu)造變形特征

老灣韌性剪切帶特殊的構(gòu)造背景，形成了復(fù)雜的變形特征。根據(jù)變形變質(zhì)特征，可將老灣韌性剪切帶自北向南劃分為四個(gè)強(qiáng)弱應(yīng)變帶圖 （如圖2所示）。組成強(qiáng)應(yīng)變帶夾弱應(yīng)變域的構(gòu)造變形圖像。

帶內(nèi)變形的巖石以局部應(yīng)變集中與弱應(yīng)變域相間格局和應(yīng)變轉(zhuǎn)換為特征。這與韌性剪切帶較為均一的變形特征是不同的。帶內(nèi)常見由糜棱巖、千糜巖構(gòu)成強(qiáng)應(yīng)變帶，和由糜棱巖化巖石、構(gòu)造透鏡體、弱片理化帶構(gòu)成弱應(yīng)變域，空間上強(qiáng)應(yīng)變帶和弱應(yīng)變域相間分布，交替出現(xiàn)，構(gòu)成強(qiáng)應(yīng)變帶分隔弱應(yīng)變域的平面條帶狀結(jié)構(gòu)。這一變形構(gòu)成主要是由于巖性差異而表現(xiàn)的，并且?guī)r性差異越大，這種特征越顯著。而導(dǎo)致平面上老灣韌性剪切帶在橫向和走向上都呈現(xiàn)分帶性的特征。

1.3 老灣韌性剪切帶的構(gòu)造變形標(biāo)志

前己述及，老灣韌性剪切帶變形巖石主要是中元古界龜山巖組，主要巖性為二云石英片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖、變質(zhì)石英巖等。帶內(nèi)變形以局部應(yīng)變集中與弱應(yīng)變域相間交織格局和應(yīng)變轉(zhuǎn)換為

特征，變形組構(gòu)多樣，不同尺度變形標(biāo)志均較明顯。其中糜棱面理、S-C面理、拉伸線理、分異條帶、旋轉(zhuǎn)碎斑系、脈體剪切變形和形態(tài)多變的緊閉同斜褶皺等變形跡廣泛發(fā)育。按重結(jié)晶程度及變形強(qiáng)度可分出：糜棱巖化巖石、初糜棱巖、糜棱巖、千糜巖等。

圖2 老灣金礦地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

S-C面理是韌性剪切帶的標(biāo)志性組構(gòu)之一，S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，

C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，表現(xiàn)為層狀礦物的定向排列。通常S面理和C面理之間存在一定的夾角，隨著應(yīng)變的增大二者逐漸趨于平行。典型的S-C組構(gòu)發(fā)育在剪切帶中的強(qiáng)應(yīng)變帶內(nèi)，S面理產(chǎn)狀在剪切帶內(nèi)不斷變化，總體呈S或反S形。S面理的中央多趨近于與主剪切面平行，邊緣則與主剪切帶呈近45°斜交。C面理平行于剪切帶的邊界，代表韌性剪切帶的主剪切面（如圖3所示）。在剪切帶內(nèi)C面理將剪切帶分割成許多小的剪切帶。

圖3 斜長(zhǎng)角閃巖中發(fā)育的S-C組構(gòu)

帶內(nèi)礦物的拉長(zhǎng)現(xiàn)象比較普遍，其中長(zhǎng)石呈眼球狀或長(zhǎng)透鏡狀，龜山巖組中的石英被強(qiáng)烈拉長(zhǎng)呈拔絲構(gòu)造，云母、綠泥石等礦物受到剪切作用發(fā)生定向排列構(gòu)成明顯的礦物拉伸線理。在韌性剪切帶強(qiáng)應(yīng)變帶中，可以見到早期長(zhǎng)英質(zhì)脈體經(jīng)強(qiáng)烈的塑性變形而呈腸狀和不規(guī)則狀。還見有一些早期的脈體、地層中的強(qiáng)干層、變質(zhì)巖中的分異層等被壓扁拉長(zhǎng)，甚至拉斷呈石香腸狀構(gòu)造，反映了塑性變形成因的特征。

碎斑系在該剪切帶內(nèi)也較常見，主要發(fā)育在斜長(zhǎng)角閃巖中，主要由長(zhǎng)英質(zhì)礦物構(gòu)成斑晶。常見粗大的鉀長(zhǎng)石斑晶。

在走滑剪切間段也常常有 “Z”型剪切褶皺出現(xiàn)，一般形成于剪切帶內(nèi)的強(qiáng)應(yīng)變帶內(nèi)。另外剪切帶強(qiáng)應(yīng)變帶內(nèi)巖石中發(fā)育有緊閉同斜的片內(nèi)褶皺。野外關(guān)系表明，這些片內(nèi)褶皺應(yīng)是走滑剪切帶變形之前構(gòu)造變形的產(chǎn)物，其現(xiàn)今產(chǎn)狀受到走滑剪切變形改造所致。說(shuō)明在走滑剪切帶變形之前區(qū)內(nèi)曾遭受過(guò)近南北向擠壓應(yīng)力的作用，發(fā)生褶皺和逆沖推覆剪切。

1.4 韌性剪切帶演化期次劃分

綜合野外觀察與室內(nèi)分析，結(jié)合豐富的基礎(chǔ)地質(zhì)資料，根據(jù)各類變形組構(gòu)的穿插、交切、疊加復(fù)合關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征，進(jìn)行了綜合對(duì)比分析認(rèn)為老灣韌性剪切帶構(gòu)造變形大致可劃分為三個(gè)變形期次：

第一期變形：早期擠壓韌性剪切變形。

該期變形與區(qū)域性擠壓剪切有關(guān)，出現(xiàn)的構(gòu)造類型有以透入性軸面劈理為主的面理、線理、一系列樞紐近東西向的緊閉同斜褶皺。拉伸線理近直立、褶皺樞紐呈東西向延伸等都是在近南北向的擠壓力系作用下的構(gòu)造變形形跡。由于后期構(gòu)造疊加和改造，所見這類褶皺均不完整，部分地段較難識(shí)別和恢復(fù)。強(qiáng)變形帶內(nèi)常發(fā)育糜棱巖，形成了類似于韌性剪切帶內(nèi)的強(qiáng)變形組構(gòu)。此外，形成于不均勻擠壓與剪切共同作用的動(dòng)力學(xué)環(huán)境中的不對(duì)稱或不協(xié)調(diào)褶皺在韌性剪切帶內(nèi)也可見到，同時(shí)寬緩的糜棱面理褶皺也有發(fā)現(xiàn)，其軸線方向與主體構(gòu)造線一致，顯示有多期疊加現(xiàn)象。也說(shuō)明動(dòng)力環(huán)境由韌性向脆-韌性轉(zhuǎn)換變形形成了褶皺由緊閉同斜向不協(xié)調(diào)乃至疏緩褶皺的逐漸過(guò)渡，動(dòng)力環(huán)境由強(qiáng)烈擠壓向剪切-擠壓、擠壓-剪切變化。變形時(shí)期為加

里東晚期。

第二期變形：中期中淺部構(gòu)造層的走滑脆－韌性剪切變形。

由于南北向的俯沖碰撞之后動(dòng)力學(xué)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域性的走滑剪切，這期變形以發(fā)育北西向脆－韌性剪切帶為特征。變形廣泛，全區(qū)均可見到。所見構(gòu)造類型有劈理、線理、節(jié)理、裂隙、S-C面理、碎斑系等。

典型的S-C組構(gòu)發(fā)育在剪切帶中的強(qiáng)應(yīng)變部位，是在簡(jiǎn)單剪切作用下，礦物發(fā)生旋轉(zhuǎn)、重新定向排列、新生礦物定向或重結(jié)晶礦物定向生長(zhǎng)作用等形成。一般來(lái)說(shuō)，S面理與C面理不是同時(shí)發(fā)育的，生成時(shí)間是先出現(xiàn)S面理，到一定的時(shí)間再出現(xiàn)C面理。S面理產(chǎn)狀在剪切帶內(nèi)不斷變化，總體呈S或反S形。S面理的中央多趨近于與主剪切面平行，邊緣則與主剪切帶呈近45°斜交。C面理平行于剪切帶的邊界，一般可以代表韌性剪切帶的主剪切面(圖6)。由于沿C面理發(fā)生過(guò)剪切 滑動(dòng)，所以C面理表現(xiàn)為分劃性的不連續(xù)面，其上常有與剪切方向一致的滑動(dòng)線理。在剪切帶內(nèi)，C面理將剪切帶分割成許多小的剪切帶。

碎斑系的變形特征，在一定程度上也反映了不同變形帶應(yīng)力環(huán)境的差異。韌性剪切帶強(qiáng)應(yīng)變部位內(nèi)，變形碎斑細(xì)小、密集，旋度大，具強(qiáng)烈擠壓研磨的特征。多由硬度大的粗粒狀礦物發(fā)生旋轉(zhuǎn)拖曳而形成“ó”型碎斑。在龜山組地層的斜長(zhǎng)角閃巖中，發(fā)育變形碎斑粗大、疏散，旋度小，一般這也常發(fā)生于強(qiáng)弱相間的巖性段內(nèi)，受巖性制約明顯，是在強(qiáng)烈剪切力偶作用下的構(gòu)造變形。如圖4所示。

圖4 發(fā)育于斜長(zhǎng)角閃巖中的旋轉(zhuǎn)碎斑構(gòu)造特征素描

變形的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析表明，本期變形和第一期韌性變形是韌性剪切帶變形演化的主體。隨著構(gòu)造層次由中深部向中部、中淺部逐漸轉(zhuǎn)化，其構(gòu)造變形也發(fā)生著由韌性—脆－韌性—韌－脆性剪切變形的連續(xù)演化，構(gòu)成了本區(qū)韌性剪切帶變形系統(tǒng)較完整的形變組合。該期變形與板塊俯沖碰撞之后過(guò)程中的區(qū)域性走滑作用有關(guān)，因而具有一定的區(qū)域構(gòu)造意義。

第三期變形：后期脆性變形作用。

燕山晚期，在南北向壓應(yīng)力及推覆作用下，南北邊界產(chǎn)生拉伸及張性扭裂面，花崗巖、花崗斑巖相繼侵位。燕山末期以張扭、壓扭作用為主，在張扭作用下，老灣斷裂形成，成礦期后熱液沿?cái)嗔焉锨郑纬山堑[巖。在壓扭作用下，脆韌性構(gòu)造復(fù)活并追蹤金礦脈形成以壓扭性構(gòu)造為主的破礦構(gòu)造，使礦石產(chǎn)生碎裂或形成斷層泥。

老灣韌性剪切帶經(jīng)歷了早期擠壓剪切變形、中期中淺部構(gòu)造層的走滑脆－韌性剪切變形和后期脆性疊加變形多期次活動(dòng)作用，對(duì)金礦床(點(diǎn))、礦脈、金礦(化)體及其礦化現(xiàn)象的分布產(chǎn)出與剪切組構(gòu)的關(guān)系觀察研究發(fā)現(xiàn)，從宏觀到微觀金礦化現(xiàn)象主要發(fā)生在走滑脆－韌性剪切變形階段或稍晚，產(chǎn)于脆－韌性變形轉(zhuǎn)過(guò)程中形成的各類張性、張剪性裂隙中。所以該地區(qū)金礦床的時(shí)空分布規(guī)律受到了脆－韌形變形轉(zhuǎn)換控制。事實(shí)上對(duì)研究區(qū)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)金礦體的控礦構(gòu)造以及礦化等都與脆－韌性變形轉(zhuǎn)換有關(guān)，因?yàn)榻鸬V體或金礦體(化)產(chǎn)出的部位往往是脆－韌性變形轉(zhuǎn)換過(guò)程中形成的各類張性、張剪性裂隙或強(qiáng)弱變形過(guò)渡地帶的擴(kuò)容空間，下文就此進(jìn)行了詳細(xì)剖析。

2 韌性剪切帶對(duì)金礦體的控制

脆－韌性變形轉(zhuǎn)換宏觀上以強(qiáng)應(yīng)變集中帶和弱應(yīng)變域相間交織格局為特征;微觀上以脆性位錯(cuò)、破碎和塑性滑移的共存為特征。脆－韌性變形轉(zhuǎn)換明顯控制著該區(qū)礦床、礦體的分布，由于巖性和變形程度的差異性，韌性剪切帶內(nèi)部橫向上表現(xiàn)為強(qiáng)應(yīng)變帶與弱應(yīng)變域的組合特點(diǎn)，可分出強(qiáng)應(yīng)變帶、弱應(yīng)變域及二者的過(guò)渡帶，而強(qiáng)應(yīng)變帶和弱應(yīng)變域的脆－韌性轉(zhuǎn)換過(guò)渡帶就是金沉淀成礦的最有利場(chǎng)所。所以礦化蝕變帶和礦脈多呈條帶狀、似層狀和透鏡體狀沿脆－韌性轉(zhuǎn)換域(帶)展布，例如上上河礦區(qū)67號(hào)脈就是沿脆－韌性轉(zhuǎn)換域形成的一個(gè)大的礦化蝕變帶，并且其內(nèi)形成了多群組的次級(jí)破裂或構(gòu)造透鏡體，成礦流體多沿著這些破裂或構(gòu)造透鏡體的包絡(luò)線貫入和礦化形成很多礦化透鏡體。

脆－韌性變形的強(qiáng)烈轉(zhuǎn)換在微觀領(lǐng)域則表現(xiàn)為形變相應(yīng)在壓性與張性響應(yīng)之間反復(fù)。

張性動(dòng)力響應(yīng)的擴(kuò)容作用抽吸流體和礦質(zhì)進(jìn)入變形體系，而壓性響應(yīng)的緊縮作用又?jǐn)D壓流體和礦質(zhì)遷出變形體系，張、壓動(dòng)力響應(yīng)構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的動(dòng)力作用過(guò)程。這種“心臟脈動(dòng)式抽吸－擠出”機(jī)制在脆－韌性變形轉(zhuǎn)換過(guò)程的微觀領(lǐng)域內(nèi)普遍存在，是動(dòng)力成礦的一種重要機(jī)制，該機(jī)制正是流體運(yùn)動(dòng)、遷移、沉淀乃至富集的誘因，它加速了流體在巖石、礦物體系內(nèi)的循環(huán)，促進(jìn)了水巖反應(yīng)和物質(zhì)及能量的交換。

本區(qū)金礦體或金礦(化)點(diǎn)產(chǎn)出于脆－韌性變形轉(zhuǎn)換過(guò)程中形成的各類張性、張剪性裂隙或強(qiáng)應(yīng)變帶和弱應(yīng)變域的變形轉(zhuǎn)換過(guò)渡部位的擴(kuò)容空間，嚴(yán)格受脆－韌形變形轉(zhuǎn)換控制。金礦化與變形強(qiáng)度具有非線性關(guān)系，脆-韌性變形轉(zhuǎn)換強(qiáng)烈部位有利于成礦，且在顯微裂隙發(fā)育部位最易形成富金礦。另一方面金的礦化發(fā)生時(shí)期晚于韌性變形發(fā)生時(shí)期，金礦化主要發(fā)生在中期中淺部構(gòu)造層的走滑脆－韌性剪切變形階段或稍晚。

3 結(jié)束語(yǔ)

老灣韌性剪切帶南北寬1～2km，東西長(zhǎng)23km，目前利用坑探手段對(duì)構(gòu)造控礦規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，僅限于剪切帶東部上上河礦區(qū)，因此，今后應(yīng)進(jìn)一步向中部、西部開展韌性剪切帶成礦規(guī)律的研究，由點(diǎn)到線到面，利用新技術(shù)、新方法，不斷完善老灣韌性剪切帶成礦模式，開展綜合技術(shù)信息資源預(yù)測(cè)，為礦山遠(yuǎn)期探礦規(guī)劃提供找礦方向。

[1] 欒世偉.金礦床地質(zhì)及找礦方法[J].1987.

[2] sibon.斷層閥成礦模式[J].1990.

TD-05