內(nèi)蒙古兵圖—大泉子金礦區(qū)韌性剪切帶磁組構(gòu)特征及其與金礦的關(guān)系

黃 俊，魯如魁，吳家富，夏立元

（1．安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥230001；2．西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動力學(xué)國家重點實驗室，西安710069）

0 引言

內(nèi)蒙古兵圖—大泉子金礦床位于察哈爾右翼中旗與察哈爾右翼后旗的交界處，現(xiàn)有的幾處金礦（化）點均位于韌性剪切帶內(nèi)（圖1）。

在多數(shù)巖石中都含有一定量的鐵磁性礦物，構(gòu)造應(yīng)力作用會使這些鐵磁性礦物發(fā)生韌性變形和（或）動態(tài)重結(jié)晶并導(dǎo)致定向排列，從而使巖石呈現(xiàn)磁化率各向異性［1］。因此，本文試圖通過變形巖石的磁組構(gòu)特征來分析和探討兵圖—大泉子金礦區(qū)韌性剪切帶的應(yīng)力應(yīng)變特征及與金礦的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)和礦區(qū)地質(zhì)特征

1．1 區(qū)域地質(zhì)背景

兵圖—大泉子金礦區(qū)位于華北地臺北緣，內(nèi)蒙臺隆、涼城斷隆的東段，臨河—集寧深斷裂的南側(cè)；區(qū)域構(gòu)造變動強烈。

區(qū)內(nèi)最基本的構(gòu)造骨架是以烏拉山群為軸部的復(fù)式背斜，呈60°～70°方向展布，以及近EW向的斷層、韌性剪切帶和與這些構(gòu)造相伴生的次級近SN向的張性斷裂。這些構(gòu)造具有多期活動、疊加改造的特征。

區(qū)內(nèi)大面積出露新太古界烏拉山群大理巖、片麻巖及覆蓋其上的新近系漢諾壩組玄武巖。

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要有華力西期的東壕欠閃長巖體，燕山期的烏蘭巴山二長花崗巖體、羊房溝二長花崗巖體和寶石溝牧場二長花崗巖體等，巖體呈NE向展布。

1．2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為新太古界烏拉山群，巖性為黑云（角閃）斜長片麻巖和大理巖，白色大理巖局部具透輝石化、蛇紋石化和鐵錳礦化。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡圖及磁組構(gòu)樣品采樣位置Fig．1 Geological sketch of Bing tu－Daquanzi Au propert y showing locations of Magnetic fabric samples

受區(qū)域基底構(gòu)造的影響，礦區(qū)除生成一系列NE向展布的不規(guī)則緊密線型褶皺外，最主要的構(gòu)造為近EW向斷裂、蝕變破碎帶、韌性剪切帶，以及發(fā)育在破碎帶內(nèi)的次級構(gòu)造和與之相配套的SN向、NE向、NW向斷裂構(gòu)造。這些斷裂蝕變帶與成礦有密切的關(guān)系。

礦區(qū)巖漿巖主要分布有燕山期二長花崗巖、華力西期閃長巖等。脈巖主要有石英斑巖脈、閃長巖脈、黃鐵礦化石英脈等。

華力西期和燕山期巖漿活動形成復(fù)式巖體，并有由中基性向酸性演化的特點，從時間上和空間上對本區(qū)的成礦起到了很重要的作用。礦區(qū)地質(zhì)簡圖見圖1。

2 分析方法及結(jié)果

本次工作垂直于三道溝一帶的韌性剪切帶系統(tǒng)地采集了34塊大樣，制小樣130塊。所有樣品均在野外定向，室內(nèi)切取邊長為1cm的立方體，采用HKB－1數(shù)字化卡帕橋測試，通過旋轉(zhuǎn)巖樣，測5個方向的x，y，z軸的磁化率，1個巖樣共測15個值，通過計算機程序計算，得出3個主磁化率數(shù)值（表1）。理想狀態(tài)下，其靈敏度為2×10－8（SI），精度為0．1%。

3 磁組構(gòu)特征

3．1 韌性剪切帶應(yīng)力應(yīng)變特征的磁組構(gòu)反映

有關(guān)研究表明，磁化率橢球體的扁率（E）、各向異性度（P）和形狀因素（T）能夠定量反映構(gòu)造帶應(yīng)力應(yīng)變特征［2－3］。當(dāng)磁化率各向異性度P≥1．10，為強韌性剪切變形；P＝1．00～1．09，為弱韌性剪切變形；P＜1．00，表明巖石變形較弱，屬于脆－韌性變形或脆性變形；當(dāng)磁化率橢球體的扁率E＞1時，橢球體為扁球型，變形巖石中面理較線理發(fā)育；當(dāng)E＜1時，橢球體為長球型，變形巖石中線理較面理發(fā)育。磁化率橢球體形狀因素T包含了磁線理和磁面理參數(shù)，它更能表征磁化率橢球體的形狀：0＜T＜1，以磁面理發(fā)育為主，橢球體屬扁平型；－1＜T＜0，以磁線理發(fā)育為主，橢球體為伸長型；當(dāng)T＝0時，磁面理和磁線理同等發(fā)育；T＝1時，僅有磁線理發(fā)育。

由表1可見，三道溝構(gòu)造巖的E值多大于1，或接近于1；T值有的大于0，有的小于0，但大于0的明顯多于小于0的；P值均大于1，其中樣品4252－17達(dá)1．495（圖2）。上述測試結(jié)果表明磁化率橢球體主要表現(xiàn)為面理較線理發(fā)育的扁球型橢球體，反映出三道溝韌性剪切帶的構(gòu)造巖經(jīng)歷了力學(xué)機制為擠壓剪切的強烈活動。

以磁性面理（F）和磁性線理（L）的對數(shù)值為軸 所作的變形弗林圖解可以確定變形類型。該圖以lgL＝lgF（K＝1）為界，在其下方的壓扁區(qū)內(nèi)，磁面理比磁線理發(fā)育，構(gòu)造巖石屬平面應(yīng)變；在其上方的拉伸區(qū)內(nèi)，磁線理較為發(fā)育，構(gòu)造巖石屬線性應(yīng)變；而沿lgL＝lgF線分布的點所代表的巖石則以剪切應(yīng)變?yōu)橹?。本次工作測試的數(shù)據(jù)主要集中在剪切區(qū)和壓扁區(qū)（圖3），表明三道溝韌性剪切帶內(nèi)的構(gòu)造巖石經(jīng)歷了擠壓剪切的應(yīng)力作用。

表1 三道溝韌性剪切帶巖石磁組構(gòu)要素測定及參數(shù)計算結(jié)果Table 1 Measurements and calculation of the rock magnetic fabric elements of the Sandaogou ductile shear zone

續(xù)表1

圖2 磁化率各向異性度與形狀因素關(guān)系Fig．2 Shape of suseptibility ellipsoid vs anisotropy of suseptibility plot

圖3 磁組構(gòu)參數(shù)弗林圖解Fig．3 Flinn diagram of magnetic fabric

圖4 K3反映的主壓應(yīng)力（б1）玫瑰花圖Fig．4 Rose diagram of principal stress（б1）reflected by K3

3．2 韌性剪切帶走滑運動的磁組構(gòu)反映

在斷裂面附近，綠泥石和磁鐵礦等鐵磁性礦物因剪切變形而產(chǎn)生各向異性，磁化率橢球體主軸方向?qū)鷰r錯動做出調(diào)整，能夠準(zhǔn)確地反映出剪切運動方向［4－5］。三道溝韌性剪切帶所采集樣品的K3投影點多位于第二和第四象限內(nèi)（圖4）。由于最小磁化率主軸（K3）方位與構(gòu)造面理垂直，代表了最大主壓應(yīng)力方向，說明該構(gòu)造帶所受到的主壓應(yīng)力呈NWW－SEE向，此主應(yīng)力沿NEE向韌性剪切帶走向分解，將在斷裂面兩側(cè)形成一對順時針方向力偶，促使三道溝韌性剪切帶呈右行走滑運動。

此外，韌性剪切帶內(nèi)發(fā)育超糜棱巖－糜棱巖－初糜棱巖等系列構(gòu)造巖，區(qū)內(nèi)糜棱面理產(chǎn)狀多與片麻理一致，局部較陡，切割片麻理。沿糜棱面理有石英脈、煌斑巖脈侵入，并具一定程度的破碎。帶內(nèi)礦物細(xì)?；F(xiàn)象明顯，石英顆粒拉長，多呈拔絲狀，長石呈細(xì)小碎斑包裹于片狀礦物中。露頭可見旋轉(zhuǎn)碎斑系和Ss－Sc組構(gòu)等指向構(gòu)造，反映該組斷裂具有明顯的NEE向韌性右行走滑（圖5）。

圖5 旋轉(zhuǎn)碎斑指示右行走滑（大泉子）Fig．5 Dextral stricke slip of Daquanzi shear refrected by porphyroclast

NEE向右行韌性走滑斷裂切割最新地質(zhì)體為印支期二長花崗巖，又常被區(qū)內(nèi)其他方向斷裂切割，是區(qū)內(nèi)形成時代較早的斷層。兵圖—大泉子金礦區(qū)即位于該變形帶中，變形帶的構(gòu)造活動無疑為成礦元素的遷移和富集提供了條件。

4 金礦床地質(zhì)特征及成因

4．1 金礦地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)與韌性剪切帶有關(guān)的金礦點4處，礦體厚0．4～0．6m不等，長近百米，礦體沿傾向呈舒緩波狀，沿走向有膨大和尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。多呈脈狀、囊狀產(chǎn)出。礦體走向不穩(wěn)定，有NW向、NE向和近EW向。

礦體主要產(chǎn)于大理巖中的破碎帶、韌性剪切帶內(nèi)。硅化、鐵錳礦化大理巖是主要的賦礦巖層。

礦石結(jié)構(gòu)為自形－半自形粒狀結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造有蜂窩狀構(gòu)造和塊狀、角礫狀構(gòu)造等。

4．2 礦床成因

通常認(rèn)為，金礦床或者金礦化帶的形成要有一個礦源層。但對這種礦源層的性質(zhì)及特點有不同的認(rèn)識，就該區(qū)而言，金是來自于烏拉山群變質(zhì)巖系（據(jù)1∶5萬袁家房子等4幅礦調(diào)資料）和華力西、印支－燕山期的閃長巖、二長花崗巖體的巖漿流體［7－9］。

礦區(qū)早期受華北地臺演化影響，新太古界綠巖地體于古生代開始活化解體。華力西期伴隨著北部地槽的褶皺回返，西伯利亞板塊由北向南俯沖，地幔物質(zhì)沿區(qū)內(nèi)深大斷裂上涌，并交代－重熔烏拉山群礦源層，形成一套堿性－偏堿性巖漿流體。同時使烏拉山群成礦物質(zhì)轉(zhuǎn)移到巖漿中與地幔物質(zhì)混合［10－11］。這種熔漿侵入到地殼深部形成侵入體或隨著火山作用形成超淺成相次火山巖。在成巖過程晚期，由于剪切生熱和上地幔物質(zhì)的上涌，在中下地殼發(fā)生高溫高壓變質(zhì)作用，韌性剪切帶將熱烘烤作用中形成的富含CO2等偏堿性流體以及高結(jié)晶度的石墨微粒帶入中上地殼（大泉子南約3km處有一個石墨礦點），在剪切作用的脆性階段，溫壓下降和沸騰作用導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀，形成長英質(zhì)韌性剪切帶型金礦。

在韌性剪切帶內(nèi)形成金礦需要有一種含金流體，這種流體的性質(zhì)、來源則一直是討論的熱點。根據(jù)本區(qū)地質(zhì)事件的演化特征認(rèn)為：早期的韌性剪切變形變質(zhì)作用過程中形成含金變質(zhì)流體，集中在該帶中形成金礦化帶；后期多次構(gòu)造變形作用的疊加及巖漿流體疊加改造導(dǎo)致金的進一步富集，使得本區(qū)的金礦具有多階段、多成因的特點。

綜上所述，兵圖—大泉子金礦床的產(chǎn)出受韌性剪切帶控制，其成礦是在區(qū)域變質(zhì)、混合巖化、糜棱巖化、巖漿熱液（流體）等因素作用下，成礦物質(zhì)經(jīng)過多階段遷移沉淀而富集成礦的［6］。

致謝：本文是安徽省地質(zhì)調(diào)查院和內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局609隊1∶5萬袁家房子等4幅礦調(diào)項目組全體成員共同勞動的結(jié)晶。感謝黃琳總工程師在成文過程中的熱情幫助和指導(dǎo)！

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