貴州東部地區(qū)脆韌性剪切變形研究

貴州東部地區(qū)脆韌性剪切變形研究

ramsay于20世紀80年代正式提出了這種彈性切割帶，并進行了系統(tǒng)討論。相關研究日益普遍。對彈性切割帶與金成礦關系的研究正在引起一定程度的增加。近年雖不“熱”了,但剪切帶與金成礦關系密切的事實卻沒有任何變化,而且剪切作用的機制與理論研究仍在深化,如“用變形礦物(主要是石英)的重結晶粒度及其邊界的分數(shù)維特征來標定變形強度”等,一般認為韌性剪切帶為金礦床的形成提供了良好的流體通道和(或)成礦場所(主要是空間關系),少數(shù)學者認為除空間關系外,韌性剪切作用本身就是成礦動力,并提出剪切帶型金礦床。但是有關脆性、脆-韌性剪切帶及其與金礦化作用關系的研究很少。丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶位于陜西與四川交界處,是陽平關—勉縣深大斷裂所派生(產(chǎn)于其下盤),屬于揚子地臺、秦嶺及松潘—甘孜褶皺帶結合部的茂縣群地體,其北為魚洞子—碧口地體,南為揚子地臺,西為松潘—甘孜褶皺帶。出露地層主要是志留系黃坪組,從下至上可分3段:下段(S1—2hn1)主要為無斑晶的(石英)絹云母千枚巖;中段(S1—2hn2)為斑狀(石英)絹云母千枚巖及斑狀絹云石英片巖,斑晶主要為菱鎂礦,少部分為菱鐵礦;上段(S1—2hn3)為(石英)絹云母千枚巖或絹云石英片巖,局部含少量斑晶。在茂縣群地體中發(fā)育一系列脆-韌性剪切帶(圖1)。丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶是規(guī)模最大的一條,在礦區(qū)出露的長度大于10km,以石英脈帶和密集小褶曲的組合出現(xiàn)為特征,走向40～50°,總體傾向NW,傾角50～60°,最大寬度可達300m,是丁家林—太陽坪金礦帶的控、容礦構造,二者同位分布。1丁家林—脆-韌性剪切帶的幾何學特征脆-韌性斷層的主要特征是在變形帶內(nèi)發(fā)育劈理、褶皺、透鏡體、石香腸等。它是一種過渡類型的剪切帶,帶內(nèi)既有脆性又有韌性變形,常發(fā)育在地殼淺層與深層的過渡區(qū),可發(fā)育也可缺少分割性不連續(xù)面——斷層面,前者偏脆性,后者則更偏韌性。丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶屬于后者,它基本不發(fā)育斷層面,也不發(fā)育糜棱巖-超糜棱巖的強韌性變形帶,其特征為產(chǎn)出密集的揉皺、褶曲、劈理、透鏡體、石香腸等面狀構造及褶皺(褶曲)、線狀構造。強應變中心(強應變域)以密集的褶曲帶、劈理帶、石英脈帶單獨或組合出現(xiàn)為標志。1.1微第三大巖片巖片劈理基本微觀特征是具有域構造,表現(xiàn)為巖石中劈理域和微劈石相間平行排列。劈理域常見層狀硅酸鹽或不溶殘余富集的平行或交織狀的薄條帶或薄膜;微劈石是夾于劈理域間窄的平板或透鏡狀的巖片,也稱透鏡域。劈理是茂縣群卷入變形的最發(fā)育的變形構造,在黃坪組的各段、各種巖性中都十分普遍,尤其是在千枚巖、斑狀千枚巖中。據(jù)戴維斯(G.H.Davis,1979)的劈理分類,茂縣群劈理分不連續(xù)劈理(劈理域和微劈石可用肉眼鑒別)和連續(xù)劈理(需借助偏光顯微鏡或電子顯微鏡才能鑒別)2種類型。1.1.1微加強理巖中的曝光巖1)千枚理,為介于板劈理與片理間的透露性面狀構造,主要發(fā)育在富泥質(zhì)的千枚巖中,露頭上以柔和絢麗的絲絹光澤為特色,為該剪切帶最主要的連續(xù)劈理。劈理域十分密集,主要由白云母及綠泥石組成,微劈石很小且不易識別;微劈石中的連續(xù)劈理(S1)被密集的劈理域(S2)切割,表明存在2期變形作用。2)板劈理,是發(fā)育在細粒的低級變質(zhì)巖中的透露性面狀構造,以板巖中最為典型,礦物粒徑一般小于0.2mm。主要發(fā)育于板狀千枚巖(次要巖石)中,如土黃色薄板狀(斑狀)千枚巖(原巖為泥巖)。3)片理,是發(fā)育在中—高級變質(zhì)巖中的透露性面狀構造,與板劈理、千枚理相比較,結晶程度最高,礦物晶體的粒徑一般在1～10mm之間。主要發(fā)育于片狀千枚巖(次要巖石)中,劈理特征與千枚巖相近,只是由于礦物晶體變大,使劈理域、微劈石更容易區(qū)分。1.1.2框拉結構及顯微構造1)褶劈理,由先存的連續(xù)劈理形成緊密相間、平行排列的微褶皺發(fā)展而來,據(jù)域構造的形態(tài)可分為帶狀褶劈理和分隔褶劈理,以一定可見的間隔劈理切過先存連續(xù)劈理。帶狀褶劈的劈理域較寬,域內(nèi)的每一片層狀硅酸鹽礦物以小角度和劈理域的總方位相交。褶劈理在剪切帶內(nèi)十分發(fā)育,同時,也發(fā)育宏觀的褶劈理(照片1)。2)間隔劈理,由一系列的平面交織線帶、縫合線帶的薄膜與其間的微劈石組成,劈理域一般較窄。主要見于剪切帶南段太陽坪地區(qū)的絹云石英片巖(變余泥質(zhì)砂巖)中。劈理域由絹云母和結晶較好的石英組成,絹云母的定向與劈理域的總方位約呈30°夾角。微劈石較寬(為劈理域的n～n10倍),由斑晶(鐵質(zhì)菱鎂礦)和基質(zhì)(石英和泥質(zhì),少量絹云母)組成。在砂質(zhì)含量較高的變余粉砂巖中,間隔劈理比較發(fā)育,劈理域由絹云母及石英組成(照片2)。1.2露頭微鏡下和野外露頭褶皺構造剪切帶內(nèi)褶皺(褶曲)十分發(fā)育,類型復雜多樣,規(guī)模包括顯微鏡下、手標本和野外露頭褶皺。黃坪組中段地層及其中的石英脈(巖)乃至含Au的黃鐵礦-石英細脈(礦石)都發(fā)育褶皺構造。據(jù)褶皺轉折端的形態(tài)可分為圓弧、尖棱褶皺和膝褶3類。1圓弧彎曲，旋轉末端呈圓拱形彎曲主要發(fā)育在剪切帶內(nèi)的菱鎂礦(赤鐵礦)斑狀千枚巖等能干性較強的巖石中,如毛坪山向形,唐家河、石板溝褶皺(照片3)等。24尖角和褶皺的末端呈尖頂狀，通常由直方針穿過發(fā)育于剪切帶內(nèi)軟硬巖層相間且單層厚度不大的部位。3膝蓋彎曲發(fā)育在切割帶內(nèi)的金礦床巖和斑點金礦床巖等軟巖中，通常成群結隊地出現(xiàn)1.3拉伸、礦物生長、融資放線理,與物質(zhì)運動方向垂直的線理,與物質(zhì)運動方向垂直的線理,以及b線理,或其與表面位置垂直的線理,有以下幾種不同的構造方向的線理,可將其上升為園據(jù)線理與變形過程中物質(zhì)的運動方向及其與應變主軸的關系可分為2類。1)a線理,與物質(zhì)運動方向平行的線理(與最大主應變軸一致),主要有拉伸、礦物生長線理和擦痕(照片4)等。2)b線理,與物質(zhì)運動方向垂直的線理。主要有皺紋線理(由先存面理上微細褶皺的樞紐平行排列而成)、交面線理(照片5)等小型線理和石香腸、窗欞構造(照片6)。另外,經(jīng)常見到2期窗欞構造(皺紋線理)疊加(照片7)。2運動學和石英脈象的變形性質(zhì)2.1構造面理構造與變形特征結合,其又分以下3個月、3、5、5和51)本區(qū)茂縣群至少存在4期面狀構造。S0為原始的沉積層理,不易識別,僅在局部(安樂河、廣坪河水電站)見到,為濁流沉積的粒序?qū)永?經(jīng)歷了后期多次構造作用改造。S1、S2主要為早期構造面理,表現(xiàn)為片理、千枚理。其中S1為先存的千枚理微劈石中的連續(xù)劈理,被密集的劈理域(S2)切割,常發(fā)育小褶曲。S2是區(qū)域上最發(fā)育、最普遍的面狀構造(面理—千枚理),置換S1面理,使S1、S2難于區(qū)分,區(qū)域上看到的常為S2。S3基本為C面理,與S2組成S-C組構。主要表現(xiàn)為剪切面理和劈理(照片1),常為脆性破裂面(脆性斷層面、褶劈等),十分發(fā)育且普遍存在。上述表明,S1、S2為第1期構造面理,S1為第1階段,S2為第2階段,其中S2最發(fā)育,形成S2的變形為脆-韌性,大量的揉皺、褶曲、劈理、透鏡體、石香腸均為本階段構造變形形成;形成S1的變形也為脆-韌性(可能更偏韌性),同樣形成了劈理(S1)和褶曲、石英脈,并遭受S2階段脆-韌性變形的改造。窗欞構造和大量的面交線理是這2階段脆-韌性變形的疊加產(chǎn)物。S3為第3期,形成S3的第2期構造變形更偏脆性,除部分石英脈(可能還有少量的黃鐵礦細脈)發(fā)生褶曲外,更多的是形成脆性斷裂面和褶劈。2)面交線理,指示2階段面狀構造的疊加,主要是S1、S2的面交線理。3)棋盤格狀的窗欞構造,為2階段窗欞構造的疊加(L1、L2),L1、L2基本與S1、S2相對應。4)拉伸線理,指示第1期脆-韌性變形的運動方向。5)擦痕,指示第2期更偏脆性變形的運動方向。2.2石英脈的變形特征2.2.1丁家林—石英脈類型丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶中石英脈集中成帶分布,走向40～60°。按形態(tài)可以簡單地分為褶曲(鉤、δ、蝌蚪、褶疊加厚狀,石香腸,串珠、透鏡狀,M、S、Z型,照片8)和未褶曲(線、透鏡狀,石香腸、團塊狀)的;按分布特征又可分為石英復脈和單脈。復脈主要為褶曲的石英脈,單脈主要為未褶曲的石英脈。前者形成時間較早并產(chǎn)于特定的構造部位(脆-韌性剪切帶中的強應變域),具早期韌性變形特征,在丁家林—太陽坪脆-韌性斷層中大量存在。后者比較復雜,形成有早有晚。不僅存在于脆-韌性斷層內(nèi)(強應變域),而且廣泛分布于丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶中(弱應變域也廣泛存在)。其產(chǎn)生和形成時間可能覆蓋了丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶活動的整個時間域,甚至遠遠大于該時間域。未褶曲的石英脈可進一步分為1)順層分布的石英脈,廣泛分布于志留系黃坪組地層中,為較早變質(zhì)分異的石英脈;2)產(chǎn)于核部虛脫部位的大石英脈,為褶皺基本形成時所分異,是較晚期產(chǎn)物;3)充填于褶劈中的石英脈,于褶皺基本形成時的脆性破裂階段形成,與核部石英脈基本同時或稍后;4)剪裂中的石英脈,切過片理,形成于剪切作用后期脆性階段,可能與褶劈同時;5)剪切過程中形成的張裂中充填的石英脈,與剪裂石英脈同時或稍后;6)后期節(jié)理中的石英脈,切過層理、片理、劈理等,是最晚期的石英脈,于變形結束時的冷卻脆性階段形成。2.2.2成礦期石英脈1)石英脈是在變形-變質(zhì)過程中形成的,只是形成階段有先有后,因此是同構造分異的,SiO2來源于變質(zhì)的巖石本身。2)石英脈的變形主要是壓—剪作用,其變形作用獨具特色,并受圍巖影響。①產(chǎn)于斑狀巖石(能干層)中的石英脈與圍巖一起發(fā)生強烈的揉皺、緊閉褶曲、褶疊加厚、筆桿等。同時存在透鏡化、石香腸化。②產(chǎn)于無斑晶及強烈片理化巖石(能干性較差)中的石英脈被透鏡化、石香腸化,同時形成強烈的揉皺、緊閉褶曲、褶疊加厚、筆桿等。3)石英脈密集分布的地帶與強烈的剪切變形帶同位分布,構造樣式多種多樣(緊閉褶皺,褶疊加厚、筆桿構造等,透鏡體、石香腸、團塊,新月形,S、Z、M型褶曲等)。另外還有一些變形弱或未變形的石英脈,其分布有2種情況,①與強應變帶同位分布的剪裂石英單脈,為與強應變構造配套形成的較晚期產(chǎn)物,是成礦期石英脈。②與強應變帶不同位分布的石英單脈,大部分零星分布,均勻分布于地層之中,也可能存在其他成因的石英單脈。3第2期變質(zhì)巖石形貌變形作用的性質(zhì)及其所形成的面狀構造表明,丁家林—太陽坪脆-韌性剪切帶存在脆-韌性和韌-脆性2期剪切變形。前者又分為S1和S2階段。沉積成巖期S0(濁積粒序?qū)永?形成,可能存在小的斷裂(裂隙)活動(非區(qū)域),形成近SN向的細小石英脈(q0)。之后,在一定的地殼深度和地質(zhì)時期開始了脆-韌性剪切變形作用。第1期脆-韌性剪切變形,也可稱第1期脆-韌性剪切變形-變質(zhì)期。S1階段為區(qū)域性大規(guī)模的脆-韌性剪切變形-變質(zhì),茂縣群地體發(fā)生低級變質(zhì),并分異出石英脈(q1),形成了不高于綠片巖相的變質(zhì)巖和千枚理S1(產(chǎn)狀310～320°∠40～60°)。q0產(chǎn)生開闊的褶曲(M、S、Z型褶曲),有的被q1截斷。隨著變形-變質(zhì)的進行,順著千枚理S1發(fā)生剪切或滑動,石英脈褶曲形成窗欞構造(傾伏向305°,傾伏角85°)。S2階段仍為區(qū)域性大規(guī)模的脆-韌性剪切變形-變質(zhì),但以變形為主,變形方向可能為NE向,剪應力為81～84°(左行),并伴隨石英脈分異(q2,其中部分是含Au石英脈)。茂縣群地體的千枚理S1被改造,產(chǎn)生褶曲,形成區(qū)域性的千枚理(劈理域)S2(345～355°∠70～80°),S1已成為微劈石中先存的千枚理。隨著變形-變質(zhì)的繼續(xù),沿千枚理S2發(fā)生剪切或滑動,石英脈也發(fā)生褶曲形成窗欞構造(傾伏向244°,傾伏角20°,側伏角20°)。早先形成的窗欞構造被疊加改造,形成棋盤格狀的窗欞構造。在S1遭受改造的同時,石英脈(q1)產(chǎn)生變形,形成鉤、δ、蝌蚪狀,褶疊加厚狀等褶曲。隨著S2對S1置換,石英脈(q1)的褶曲變形也加強。同時石英脈(q2)產(chǎn)生透鏡化、石香腸化,部分也發(fā)生褶曲。第2期韌-脆性剪切變形,主要發(fā)育一系列的韌-脆性斷層(S3),產(chǎn)狀170～180°∠60～70°,有時反傾為345～355°∠60～70°,并發(fā)育擦痕和階步。斷層規(guī)模不大,沿斷層分布的石英單脈(q3)厚度一般在ncm,最厚不超過1m。N傾時表現(xiàn)為正斷層,S傾時為逆斷層,總體為逆斷層。斷層沿走向322°,傾角60°向上逆沖(右行)。q3切割了S1、S2、S0和q1、q2,也使q1、q2發(fā)生較開闊的褶曲。該期韌-脆性剪切作用以垂直運動為主,強度與規(guī)模遠不及早期,金礦成礦主要發(fā)生在本期,從而指示成礦作用可能有限?？傮w而言,晚期的韌-脆性剪切作用疊加在早期的脆-韌性變形之上,早期變形在丁家林更發(fā)育,晚期太陽坪更顯著,金礦成礦作用與之對應,而且同樣存在疊加。4金礦床的作用和結論4.1家林金礦床內(nèi)生成礦作用丁家林—太陽坪金礦帶是脆-韌性剪切作用形成的石英脈型金礦床,成礦物質(zhì)來源于志留系黃坪組,分為太陽坪和丁家林金礦床。礦脈(體)主要是含Au石英脈,據(jù)石英脈的分布及組合形態(tài)可分為含Au石英單脈和含Au石英復脈。太陽坪金礦床以含Au石英單脈為主,丁家林金礦床以含Au石英復脈為主。脆-韌性剪切變形是區(qū)內(nèi)的成礦營力,為典型的動力成巖成礦。內(nèi)生成礦作用存在2期6個階段。第1期(與第1期脆-韌性剪切變形同構造)脆-韌性剪切變形-構造分異熱液期,不存在大的脈狀礦體(只是礦化),黃鐵礦細脈(黃鐵礦呈細粉末狀)和均勻混合的黃鐵礦-石英細脈沿層理面形成的S-C組構、劈理面等分布,