矿山地质中的矿床变形特征及成矿控制研究
2021-04-19姜炳田孙建文姜文鹏
姜炳田，孙建文，姜文鹏
（1.山东省核工业二七三地质大队，山东 烟台 264010；2.山东省核工业二四八地质大队，山东 青岛 266000）
八十年代以来，随着对该区基础地质研究的不断深入，矿产勘查取得了很大进展。大型斑岩矿床具有异常的蚀变矿作用，蚀变矿化从中心向外呈明显的分带性，主要受硫化物流体状态和酸碱度控制。断层的形成往往会破坏岩带的完整性，说明该区存在矿体、蚀变带，甚至成矿斑岩[1]。矿山地质断层是矿山多个矿体的复杂叠加，使矿山地质下壁的岩性、蚀变和矿化不再连续。成矿斑岩和热液活动中心是矿床研究和深部资源勘探中遇到的最大难题[2]。所以，研究矿山断裂就成了认识斑岩矿床的一个重要环节。尽管关于断层的研究已经被报道，但是对于断层相关岩体的变形特征还缺乏深入的研究，断层的运动特征仍存在争议。以往使用矿床研究和深部资源勘查方法无法确定活动中心，导致成矿斑岩体探测结果不精准，针对该问题，提出了矿山地质中的矿床变形特征及成矿控制研究。对地质断层条件下的矿体运动特征进行了研究，以恢复矿体原位关系，为今后开采和研究该矿提供思路和科学依据。
1 矿山地质中的矿床变形特征
矿山地质中的矿床变形特征与断层上、下板块的相对运动方向有关，也间接决定了矿山断裂程度，如图1 所示。
图1 矿山断裂运动学示意图
由图1 可知，断层面与断层两侧解理(SX)之间的角度表明了相对板块的运动方向。裂解相交的线(SX)对应着应变S轴，而裂解上方的垂直线对应着划痕。
1.1 宏观变形特征
宏观变形特征主要表现为明显的矿区宏观剪切构造，根据现场和地面观测资料，收集该构造宏观变形运动特征，主要有旋转断裂、S-C 面、非对称褶皱，由此可确定剪切方向。
1.1.1 旋转断裂
旋转断裂的外形为O 型、S 型、复合型，具有相同的旋转方向和剪切方向。研究区韧性剪切带普遍存在旋转破碎现象，可确定碎裂的旋转方向。
1.1.2 S-C 面
S-C 面是研究区中常见的一种小型宏观结构，通过平面S、C 交点可以确定剪切方向。通过实地考察，确定石英骨料为S和C型云母骨料。这两个平面在5度左右呈小角度相交，这是由于S-C 面尖角方向是左旋逆冲剪切造成的[3]。
1.1.3 非对称褶皱
非对称褶皱是沿褶皱中心方向产生的两种翼形褶皱，分别可分为S 型褶皱和Z 型褶皱，前者是倒向褶皱，呈S 型，而后者是正向褶皱，呈Z 型。通过观察发现，研究区的非对称褶皱呈“S”型，呈左向反运动。
1.2 微观变形特征
研究区韧性剪切带通常具有反映运动学特征的微观结构标记，采用显微镜观察，发现显微照片反映其微观构造变形特征[4]。显微镜下的基本结构如下：
1.21 S-C 组构
对微观S-C 组构与宏观S-C 组构判别，S 面为由矿物定向排列而成的挤压构造面，C 面为剪切面。通过平面S 与平面C 之间的角度，可以确定剪切作用方向。从显微镜下观察到，部分石英和暗色矿物呈旋转方向形成S 面，细石、云母等矿物向一个方向聚集形成C 面。利用S、C 两面之间的锐角，可以确定岩石左旋剪切力。
1.2.2 旋转碎斑
矿态和晶态两种模式决定了切向运动的方向，在研究区内发现的矿物呈旋转斑块状，表明岩石左旋剪切，周围石英包裹体呈S 型。
1.2.3 云母鱼
面S 为云母鱼结构的延伸面，面C 为鱼尾的方向。微裂纹平行于S 面，在云母片中发育，微裂纹的形态与鱼相似，因此这种微裂纹也称为鱼型结构，晶尾和C 面间角方向可确定切削方向。
2 成矿控制研究
2.1 面理构造控矿
面理是岩石在变质变形过程中所形成的穿透面结构的统称，主要包括劈理、片理。
劈理构造多为小构造与褶皱或断层有关，因此矿体或矿柱的直接低品位控矿构造为裂缝构造，而间接高品位控矿构造多与褶皱、断层有关。
片理岩石发生塑性变形，通常表现在节理上代表脆性岩石变形，同一种矿物在不同的环境中表现出不同的韧性特征，如石英岩在表层和次表层环境中均表现为脆性变形，易形成节理，而在高温高压下，由于其岩体隐含在地壳深处，易发生片理。
因此，可以根据矿区岩片理发育情况对岩石的物理化学环境进行初步判断。岩石使地壳深处开裂，晚期地质条件改变后，岩体在地表露面，可形成片理，再转化为劈理。所以，劈理和片理研究的重点是控制劈理构造的矿化作用。褶皱构造或断层构造均可形成劈理，但通常伴有褶皱、断层小构造，一般无法单独形成。劈理是其他控矿构造的重要组成部分，它既提供了矿化过程中矿物流动的通道，又为成矿流体沿劈理渗入岩体提供了空间。
A2、B1-1、B1、B2、B3-2、B3 和E3-1 是主要的含矿构造蚀变带，矿区构造呈东西平行，南北向飞行梯队分布形式。按面理控制各矿体规模、长轴方向、品位如表1 所示。
表1 各矿体特征
结合表1 所示的各矿体特征，裂隙可为流体通道，裂缝既是导矿构造，又是分矿构造和容矿构造，它起着促进渗流作用。
2.2 褶皱构造控矿
褶皱构造直接或间接地控制岩浆岩的侵入与沉积分布，褶皱及相关构造是国内外矿床早期和成矿作用的有利空间。皱褶现象是影响矿床成矿后内外转化的重要因素。尤其在某些矿体被褶皱后，不同褶皱类型矿层的产状和厚度可能发生变化。褶皱作用发生时，某些矿床的原矿体发生了明显的变化，有时候矿化因褶皱变质作用而变富或变贫，褶皱控制了矿体的产状和形态，其变化规律与褶皱的产状、形态及转化位置有关。
3 结束语
分析了矿区矿床变形特征，总结成矿控制因素，根据控矿情况推断矿体位置。建议在现有研究结果基础上，重点针对矿区工程进行揭露及进一步控制，有望发现矿山地质上的新矿体。虽然提出的矿山地质中的矿床变形特征及成矿控制研究，解决了以往使用的矿床研究和深部资源勘查方法难以探测成矿斑岩体的问题，但也存在不足之处。在下一步研究进程中，应针对未来成矿方向展开详细分析，才能为提高矿山地质矿床勘测精度提供数据支持。
