内蒙古兵图—大泉子金矿区韧性剪切带磁组构特征及其与金矿的关系

2012-10-19鲁如魁吴家富夏立元

地质找矿论丛 2012年1期

黄俊，鲁如魁，吴家富，夏立元

（1．安徽省地质调查院，合肥230001；2．西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室，西安710069）

0 引言

内蒙古兵图—大泉子金矿床位于察哈尔右翼中旗与察哈尔右翼后旗的交界处，现有的几处金矿（化）点均位于韧性剪切带内（图1）。

在多数岩石中都含有一定量的铁磁性矿物，构造应力作用会使这些铁磁性矿物发生韧性变形和（或）动态重结晶并导致定向排列，从而使岩石呈现磁化率各向异性［1］。因此，本文试图通过变形岩石的磁组构特征来分析和探讨兵图—大泉子金矿区韧性剪切带的应力应变特征及与金矿的关系。

1 区域地质和矿区地质特征

1．1 区域地质背景

兵图—大泉子金矿区位于华北地台北缘，内蒙台隆、凉城断隆的东段，临河—集宁深断裂的南侧；区域构造变动强烈。

区内最基本的构造骨架是以乌拉山群为轴部的复式背斜，呈60°～70°方向展布，以及近EW向的断层、韧性剪切带和与这些构造相伴生的次级近SN向的张性断裂。这些构造具有多期活动、叠加改造的特征。

区内大面积出露新太古界乌拉山群大理岩、片麻岩及覆盖其上的新近系汉诺坝组玄武岩。

区内岩浆岩发育，主要有华力西期的东壕欠闪长岩体，燕山期的乌兰巴山二长花岗岩体、羊房沟二长花岗岩体和宝石沟牧场二长花岗岩体等，岩体呈NE向展布。

1．2 矿区地质特征

矿区出露地层为新太古界乌拉山群，岩性为黑云（角闪）斜长片麻岩和大理岩，白色大理岩局部具透辉石化、蛇纹石化和铁锰矿化。

图1 矿区地质简图及磁组构样品采样位置Fig．1 Geological sketch of Bing tu－Daquanzi Au propert y showing locations of Magnetic fabric samples

受区域基底构造的影响，矿区除生成一系列NE向展布的不规则紧密线型褶皱外，最主要的构造为近EW向断裂、蚀变破碎带、韧性剪切带，以及发育在破碎带内的次级构造和与之相配套的SN向、NE向、NW向断裂构造。这些断裂蚀变带与成矿有密切的关系。

矿区岩浆岩主要分布有燕山期二长花岗岩、华力西期闪长岩等。脉岩主要有石英斑岩脉、闪长岩脉、黄铁矿化石英脉等。

华力西期和燕山期岩浆活动形成复式岩体，并有由中基性向酸性演化的特点，从时间上和空间上对本区的成矿起到了很重要的作用。矿区地质简图见图1。

2 分析方法及结果

本次工作垂直于三道沟一带的韧性剪切带系统地采集了34块大样，制小样130块。所有样品均在野外定向，室内切取边长为1cm的立方体，采用HKB－1数字化卡帕桥测试，通过旋转岩样，测5个方向的x，y，z轴的磁化率，1个岩样共测15个值，通过计算机程序计算，得出3个主磁化率数值（表1）。理想状态下，其灵敏度为2×10－8（SI），精度为0．1%。

3 磁组构特征

3．1 韧性剪切带应力应变特征的磁组构反映

有关研究表明，磁化率椭球体的扁率（E）、各向异性度（P）和形状因素（T）能够定量反映构造带应力应变特征［2－3］。当磁化率各向异性度P≥1．10，为强韧性剪切变形；P＝1．00～1．09，为弱韧性剪切变形；P＜1．00，表明岩石变形较弱，属于脆－韧性变形或脆性变形；当磁化率椭球体的扁率E＞1时，椭球体为扁球型，变形岩石中面理较线理发育；当E＜1时，椭球体为长球型，变形岩石中线理较面理发育。磁化率椭球体形状因素T包含了磁线理和磁面理参数，它更能表征磁化率椭球体的形状：0＜T＜1，以磁面理发育为主，椭球体属扁平型；－1＜T＜0，以磁线理发育为主，椭球体为伸长型；当T＝0时，磁面理和磁线理同等发育；T＝1时，仅有磁线理发育。

由表1可见，三道沟构造岩的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的明显多于小于0的；P值均大于1，其中样品4252－17达1．495（图2）。上述测试结果表明磁化率椭球体主要表现为面理较线理发育的扁球型椭球体，反映出三道沟韧性剪切带的构造岩经历了力学机制为挤压剪切的强烈活动。

以磁性面理（F）和磁性线理（L）的对数值为轴所作的变形弗林图解可以确定变形类型。该图以lgL＝lgF（K＝1）为界，在其下方的压扁区内，磁面理比磁线理发育，构造岩石属平面应变；在其上方的拉伸区内，磁线理较为发育，构造岩石属线性应变；而沿lgL＝lgF线分布的点所代表的岩石则以剪切应变为主。本次工作测试的数据主要集中在剪切区和压扁区（图3），表明三道沟韧性剪切带内的构造岩石经历了挤压剪切的应力作用。

表1 三道沟韧性剪切带岩石磁组构要素测定及参数计算结果Table 1 Measurements and calculation of the rock magnetic fabric elements of the Sandaogou ductile shear zone

续表1

图2 磁化率各向异性度与形状因素关系Fig．2 Shape of suseptibility ellipsoid vs anisotropy of suseptibility plot

图3 磁组构参数弗林图解Fig．3 Flinn diagram of magnetic fabric

图4 K3反映的主压应力（б1）玫瑰花图Fig．4 Rose diagram of principal stress（б1）reflected by K3

3．2 韧性剪切带走滑运动的磁组构反映

在断裂面附近，绿泥石和磁铁矿等铁磁性矿物因剪切变形而产生各向异性，磁化率椭球体主轴方向对围岩错动做出调整，能够准确地反映出剪切运动方向［4－5］。三道沟韧性剪切带所采集样品的K3投影点多位于第二和第四象限内（图4）。由于最小磁化率主轴（K3）方位与构造面理垂直，代表了最大主压应力方向，说明该构造带所受到的主压应力呈NWW－SEE向，此主应力沿NEE向韧性剪切带走向分解，将在断裂面两侧形成一对顺时针方向力偶，促使三道沟韧性剪切带呈右行走滑运动。

此外，韧性剪切带内发育超糜棱岩－糜棱岩－初糜棱岩等系列构造岩，区内糜棱面理产状多与片麻理一致，局部较陡，切割片麻理。沿糜棱面理有石英脉、煌斑岩脉侵入，并具一定程度的破碎。带内矿物细粒化现象明显，石英颗粒拉长，多呈拔丝状，长石呈细小碎斑包裹于片状矿物中。露头可见旋转碎斑系和Ss－Sc组构等指向构造，反映该组断裂具有明显的NEE向韧性右行走滑（图5）。

图5 旋转碎斑指示右行走滑（大泉子）Fig．5 Dextral stricke slip of Daquanzi shear refrected by porphyroclast

NEE向右行韧性走滑断裂切割最新地质体为印支期二长花岗岩，又常被区内其他方向断裂切割，是区内形成时代较早的断层。兵图—大泉子金矿区即位于该变形带中，变形带的构造活动无疑为成矿元素的迁移和富集提供了条件。

4 金矿床地质特征及成因

4．1 金矿地质特征

区内与韧性剪切带有关的金矿点4处，矿体厚0．4～0．6m不等，长近百米，矿体沿倾向呈舒缓波状，沿走向有膨大和尖灭再现现象。多呈脉状、囊状产出。矿体走向不稳定，有NW向、NE向和近EW向。

矿体主要产于大理岩中的破碎带、韧性剪切带内。硅化、铁锰矿化大理岩是主要的赋矿岩层。

矿石结构为自形－半自形粒状结构、变晶结构和隐晶质结构。矿石构造有蜂窝状构造和块状、角砾状构造等。

4．2 矿床成因

通常认为，金矿床或者金矿化带的形成要有一个矿源层。但对这种矿源层的性质及特点有不同的认识，就该区而言，金是来自于乌拉山群变质岩系（据1∶5万袁家房子等4幅矿调资料）和华力西、印支－燕山期的闪长岩、二长花岗岩体的岩浆流体［7－9］。

矿区早期受华北地台演化影响，新太古界绿岩地体于古生代开始活化解体。华力西期伴随着北部地槽的褶皱回返，西伯利亚板块由北向南俯冲，地幔物质沿区内深大断裂上涌，并交代－重熔乌拉山群矿源层，形成一套碱性－偏碱性岩浆流体。同时使乌拉山群成矿物质转移到岩浆中与地幔物质混合［10－11］。这种熔浆侵入到地壳深部形成侵入体或随着火山作用形成超浅成相次火山岩。在成岩过程晚期，由于剪切生热和上地幔物质的上涌，在中下地壳发生高温高压变质作用，韧性剪切带将热烘烤作用中形成的富含CO2等偏碱性流体以及高结晶度的石墨微粒带入中上地壳（大泉子南约3km处有一个石墨矿点），在剪切作用的脆性阶段，温压下降和沸腾作用导致矿质沉淀，形成长英质韧性剪切带型金矿。

在韧性剪切带内形成金矿需要有一种含金流体，这种流体的性质、来源则一直是讨论的热点。根据本区地质事件的演化特征认为：早期的韧性剪切变形变质作用过程中形成含金变质流体，集中在该带中形成金矿化带；后期多次构造变形作用的叠加及岩浆流体叠加改造导致金的进一步富集，使得本区的金矿具有多阶段、多成因的特点。

综上所述，兵图—大泉子金矿床的产出受韧性剪切带控制，其成矿是在区域变质、混合岩化、糜棱岩化、岩浆热液（流体）等因素作用下，成矿物质经过多阶段迁移沉淀而富集成矿的［6］。

致谢：本文是安徽省地质调查院和内蒙古自治区有色地质矿产勘查局609队1∶5万袁家房子等4幅矿调项目组全体成员共同劳动的结晶。感谢黄琳总工程师在成文过程中的热情帮助和指导！

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