徐宿弧形构造外缘矿产资源赋存状态及强变形区应力场分析

2019-12-27刘玉娟

世界有色金属 2019年19期

陈俊，刘玉娟

（1.安徽省地质测绘技术院，安徽合肥 230022；2.安徽工业经济职业技术学院，安徽合肥 230009）

徐宿弧形构造表现为向北西西凸出的弧形，因其特殊的平面展布，关于它的研究一直不断。国内外学者们从构造解析，矿化情况测试，遥感解译等方面都进行过研究，在徐宿弧的构造变形样式，构造发展演化等方面取得诸多研究成果。然而，对徐宿弧形构造形成的应力场分析研究不足，制约下一步对其资源勘探与开发。文章以前人基础地质资料为依托，运用构造解析的思路与方法，对徐宿弧形构造东部九顶山组地层的强变形进行详细观察，通过构造应力反演分析。以此揭示徐宿弧形构造形成的大地构造动力学背景，也为区域进一步找矿勘探提供参考。

1 地质概况

徐宿弧形构造属于华北板块东南缘，东缘以郯庐断裂带与扬子板块相接，构造区发育的褶皱和逆冲断层带使得区域形成一个向北西西凸出的弧形构造带。研究区主要出露地层以海相碎屑岩系沉积为主，第四纪广泛分布。矿体侵位于元古界和古生界的地层中。锆石U-Pb年龄显示矿体形成于中生代区域伸展背景下。

2 徐宿弧形构造外缘矿产资源赋存特征

徐宿弧形构造外缘矿产资源赋在萧县、宿州、淮北、利国一线的半隐蔽式含矿段及其以西的全隐伏含矿段内，包括闸河复向斜、大吴集向斜、百善向斜、宿南向斜、拾屯向斜、南坪向斜、任楼向斜等等，构成徐宿弧形构造带外缘下伏系统。

3 徐宿弧形构造东部强变形状态

野外地质调查发现徐宿弧形构造东部元古界九顶山组地层产状明显变陡，产状为122°～138°∠67°～79°，发育有斜歪、倒转褶皱。褶皱两翼倾向一致，倾向为南东向，南东翼倾角相对较缓（33°～42°）、北西翼倾角较陡（62°～79°）；褶皱枢纽走向北东-南西，轴面亦倾向南东。综合分析得出，褶皱指示来自南东向挤压应力的作用。断层密集，野外测得断层产状为：走向北东-南西，断面产状139°∠75°。断层面上阶步清晰。多组逆冲断层构成逆冲断层束，矿石破碎强烈（图1）。同时在观察中还发现九顶山组及其以下地层构造变形也较强烈。剖面图中显示上元古界岠山组（Zz j）石英砂岩也发生强烈变形。

4 徐宿弧形构造东部强变形区应力分析

构造应力分析是通过分析断面产状，倾向，倾角，包括断面擦痕等数值来恢复断层形成时的构造应力状态。本次工作对徐宿弧形构造东部强变形区的断层进行野外地质调查，查找断层中的共轭剪节理、断面中的擦痕、阶步、地层错断等构造运动学现象，包括主断面倾向和倾角、擦痕侧伏向和侧伏角。

文章中应力场反演方法是采用Jacques and Pierre所研制的反演软件来反演应力场。本次工作实测了徐宿弧形构造东部强变形区中的50处断层数据。最大主应力（挤压）方向σ1变化于南东-北西至南南东-北北西向，但主要优势方向为南东-北西。同时通过对最大主应力方向进行加权平均，得到徐宿弧形构造东部强变形区主应力优势方位约141°，为南东向主压应力。根据构造地质学中安德森理论，逆断层为σ1与σ2近水平，σ3近直立，徐宿弧形构造东部强变形区主干断层应力场显示，它们的σ1与σ2方向近水平，而σ3近直立，指示为逆冲断层应力状态，这与野外观察断层活动方式相一致。同时本区南东-北西向的挤压应力还使得区域出现了北东-南西走向的褶皱，最终形成了现今断裂与褶皱呈弧形展布的徐宿弧形构造。

图1 徐宿弧东部九顶山组强变形剖面图

表1 徐宿弧东部九顶山组强变形正断层擦痕反演应力场数据表

图2 徐宿弧东部九顶山组强变形晚期正断层擦痕反演应力场图

此外在野外地质现象中还发现有顺层滑动的正断层发育，或者是逆冲断层面有两期擦痕发育，综合断层信息判断早期是逆冲断层，晚期正断层。于是文章对野外测得的五组正断层数据也进行应力场反演与成图（图2、表1）。结果表明，其σ3与σ2近水平，而σ1近直立。根据安德森理论，该断层为张性正断层，其中σ3走向为北西-南东向，指示在北西-南东向拉张应力下发生断层活动。

结合徐宿弧形成的大地构造背景，中三叠世至早白垩世早期（T2-K1期间），华北板块与扬子板块碰撞造山，郯庐断裂带发生了同造山左行转换走滑，研究区内盖层受到强烈的挤压应力作用，主压应力方向为南东-北西向。早白垩世晚期至古新世末期（K1-E1期间），太平洋板块朝北西方向高角度俯冲于东亚大陆之下，中国东部大陆下的软流圈上涌及岩石圈拆沉，中国东部处于区域伸展背景下，拉张应力方向亦为南东-北西向。