小秦岭鸿鑫金矿区韧性剪切带S－C组构与构造应力场的探讨

2011-10-19林锐华何海坡王铁军

地质找矿论丛 2011年4期

林锐华，何海坡，王铁军，朱斌

（1．中钢集团天津地质研究院，天津300181；2．灵宝黄金股份有限公司，河南灵宝472500）

0 引言

研究特定地区某一时期的局部应力场，特别是研究与成矿有关的某一时期的应力场，有助于对矿体形态变化趋势的判断和对成矿构造的研究。本文采用了研究韧性剪切带中的S－C面理的各个要素，来反演该韧性剪切带形成时的矿区应力场，从而利用这一结果对矿体形态变化趋势作出判断，指导找矿预测工作。

1 矿区地质概况和构造特征

1．1 矿区地质概况

鸿鑫金矿区位于豫、陕交界灵宝—潼关一带的小秦岭地区，属于小秦岭—熊耳山成矿带小秦岭成矿亚带小秦岭金矿田。矿区周围有文峪、东闯、四范沟、枪马、杨砦峪、秦岭、大湖、灵湖等金矿。鸿鑫金矿位于五里村南，松树凹向斜之北翼，基本为原红土岭金矿的位置。所在区域构造发育，北有太要断裂、南有小河断裂，二者均为区域性大断裂，呈近EW走向，与矿区内主要的韧性剪切带和矿体的走向上基本一致（图1）。

鸿鑫金矿区内主要出露新太古界太华群涣池峪组、观音堂组变质岩系，主要岩性为黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩等。区域规模较大的岩体有文峪花岗岩体和娘娘山花岗岩体，均为燕山期产物。区内金矿类型以蚀变岩型和石英脉型为主，矿体形态和产状受EW向的韧性剪切带控制。

1．2 韧性剪切带变形特征

研究区内韧性剪切带规模较大，以S8201脉为例，沿走向长＞6km，宽20～60m，总体产状走向近EW，倾向S，倾角45°～60°［1］。剪切带由多个强弱相间且平行的糜棱岩带组成，一般韧性剪切带靠近上盘和下盘分别发育数米宽较强的韧性变形带，局部在上、下盘之间也见较强的糜棱岩带，韧性剪切带兼具韧脆性变形特征。

S8201脉受近EW向韧性剪切带控制，其形成时期较早，为成矿前形成，但其在成矿期又有活动，是本区最重要的成矿构造带。该构造带早期形成时是以韧性剪切带发育为特征。构造带宽度较大，可达几十米至上百米。该剪切带由强变形带（糜棱岩带＋片理化带）和弱变形带（主要为弱变形块状斜长角闪片麻岩或含石英条带斜长角闪岩）组成。强变形带主要是由以斜长角闪片麻岩或花岗片麻岩为原岩变形而成的糜棱岩带或片理化带。当斜长角闪片麻岩或花岗片麻岩所夹的斜长角闪岩厚度较小时，斜长角闪岩则形成片理化黑云母和绿泥石，甚至为绢云母，也构成强变形带的一部分。

图1 小秦岭地区区域地质略图Fig．1 Regional geological sketch of Xiaoqinling area

1．3 韧性剪切带与金矿化的关系

该期构造形成时，处于深层次构造水平，温压较高，因而不利于金成矿物质的沉淀，金矿化较弱。但由于其生成时变形较强，规模较大，因而为后期金矿化提供了热液运移通道和储矿空间，控制了该区矿化带的空间展布。该带形成发展演化的时间较长，在晚期应力场作用下重新活动、叠加了不同阶段的脆韧性和脆性剪切构造，形成复合型剪切带，表现为在近EW剪切带中既可见到石香肠状构造也可见到碎裂岩（图2），而且常见到多组构造面在带内交互出现。在晚期剪切带叠加时伴随有大量含金热液的活动，因而在成矿期剪切带叠加部位热液活动频繁，形成含金石英脉型金矿化、细脉浸染型金矿化和蚀变岩型金矿化［2］。因此近EW向韧性剪切带是本区主要金矿脉发育的控矿构造。

1．4 韧性剪切带内的S－C组构

韧性剪切带是高度非均匀的变形地带，主要由强烈变形岩石—糜棱岩构成，韧性剪切带内发育非共轴持续变形［3］。由于非共轴变形过程中岩石各个部位受压剪作用力不均匀而产生了强弱不均匀的变形区域。在韧性剪切带内，强变形带（Sc带）和弱变形带（Ss带）一般都是相间出现的。在鸿鑫金矿区S8201脉的一个完整韧性剪切带内经常可以见到多组Sc带和Ss带相间产出。其宏观表现为：在韧性剪切带内的不同位置，岩石所受韧性剪切作用不同，在后期成矿热液的作用下体现出矿化不均匀的特性（图3）。

图2 韧性剪切带内的变形石英脉及碎裂岩Fig．2 The deformed quartz vein and cataclasticrock in ductile shear zone

Ss面理是统计性的贯穿面理，受应变椭球体主轴的控制，在变形岩石表现为重结晶颗粒的定向排列［4］，在本矿区体现为石英呈短脉状、透镜状定向排列。Sc面理为非连续性剪切应变面理，由一系列平行于剪切带边界的剪切应变带间隔排列而成［5］，在本矿区表现为层状矿物的定向排列，如绢云母的定向排列。

图3 986中段8201脉大巷穿脉剖面图Fig．3 Ort 8201at level 986m

2 S－C组构中各要素与应力场之间的关系

在研究某个矿区的矿床成因过程中，研究矿床的构造应力场是一个较为关键的步骤。构造应力场的确立，对于解释矿体形态和预测矿体空间变化趋势是十分重要的。在研究典型的与韧性剪切带有关的矿床中，多采用韧性剪切带内剪应变力的方向来表征构造应力场的方法。一般认为，韧性剪切作用产生的物理效应可以分解为压应力作用和剪应力作用，当剪应力方向（σ1）与剪切应变的方向无限接近时，剪应力（σ1）在剪应变方向上的分量无限接近最大，而此时压应力（σ2）为最小（接近于0）。而剪应变值γ与Ss－Sc面理夹角θ的关系为［6］：

由此我们得出，当Ss－Sc面理夹角θ为45°时，剪应变值γ等于0。也就是在Ss的中点位置（图4中A点）剪应变值为0。而A点所在的平行于上下2个Sc面的虚线上的所有点在平行于Sc面的方向所受的剪应变值也均为0。

图4 韧性剪切带内剪应变值最小位置示意图Fig．4 Sketch showing position of minimum strain in ductile shear zone

表1 剪应变值与面理夹角测定值Table 1 Shear strain and Ss－Sc included angle measurements

我们在小秦岭鸿鑫金矿区井下工作过程中在1350中段、986中段、848中段及650中段分别选出韧性剪切变形特征明显的韧性剪切带，在带内量取变质岩韧性剪切带内某点韧性剪切作用的形变方向与Sc面夹角θ、该点到同侧Sc面的垂直距离，根据θ角求出该点形变值γ，综合整理的结果见表1。利用这些点到同侧Sc面的垂直距离与剪应变值γ建立直方图（图5）。

图5 各点剪应变值与该点离Sc面距离关系图Fig．5 Plot showing shear strain value for each points and distance of the point to Sc

由图5可以看出，γ值在离开Sc面超过60cm后小于2，且其曲线趋于平缓，曲线所代表的γ值接近最小，换言之，当受力点远离Sc面时，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面方向的分量接近压应力σ2的方向。因此在研究矿区应力场的时候，矿区应力场的大小和方向均可以近似地以韧性剪切带中A点所处平面的垂直于Sc面方向的分量来代替。