薛艳，韩天成，陶威，易志强，马洪勇，黄向东

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，郑州 450001；2.大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安 710069；3.陕西省矿产地质调查中心，西安 710068)

0 引言

商丹断裂带位于秦岭造山带东段，是一条重要的大型断裂带。在其长期、复杂的地质演化过程中，经历了多期、多阶段的造山运动，造就了丰富的矿产资源。该断裂带向西在陕西省境内主要分布有金牛坪-库峪金多金属成矿带、沙梁子-道回峪贵金属成矿带，已发现大、中、小型金矿床20余处[1]。商丹断裂带往东“跨过”南阳盆地后到达桐柏境内，已发现老湾金成矿带，在金矿找矿方面取得了重大突破，相继发现有特大型、大型金矿床3处，中小型矿床(点)30余处[2]；再向东至信阳市境内称为龟山—梅山断裂带，现已发现新县薄刀岭银矿、凉亭金矿等矿床，研究成果较多。相比之下，对于商丹断裂带(河南段)南阳盆地以西部分重视程度不够，以往矿产勘查工作开展较少，研究成果亦更少，特别是对于该地区的构造控矿机理目前尚无系统研究。

本次开展研究的区域为商丹断裂带西峡县西官庄—镇平(县)段。研究区内次级断裂构造发育，岩浆活动频繁，变质变形作用强烈。在该段断裂带区域内已发现有雷子寺沟、寨子沟、重杀沟等多个金(铜)矿点，以及一批贵金属元素地化综合异常；金(铜)等金属矿化的空间分布、产出位置对地层、岩性几乎无选择性，均产出于韧性剪切带附近及其次级构造带中，说明金(铜)等金属成矿与韧性剪切活动关系密切。因此，研究商丹剪切带构造变形特征，对于全面认识商丹断裂带的力学性质与构造演化，以及构造环境与成矿之间的耦合关系[3-4]，具有重要找矿意义。

1 区域地质概况

商丹断裂带(河南段)出露于西峡县西官庄—石龙堰—内乡县夫子岈—马山口一带，区内出露长约100 km，由多条不同时期形成的韧性及脆性断裂构造带共同组成。断裂带主界面位于峡河岩群或秦岭岩群与龟山岩组或白垩系之间，断层波及宽度1～10 km。该断裂带总体走向为NW(约290°)向，倾向不一，北部龟山岩组与峡河岩群界面处及附近以NNE向为主，倾角45°～80°；南侧以SSW向为主，倾角40°～85°①②。

区内地层大致以商丹断裂带为界，断裂以北属北秦岭地层区，断裂以南属南秦岭地层区。断裂带波及到的地层主要有北侧中-新元古界峡河岩群寨根岩组和界牌岩组、古元古界秦岭岩群；南侧出露中-新元古界龟山岩组、泥盆系南湾组、新生界白垩系。区域上岩浆活动频繁，岩浆岩由基性到酸性呈系列产出，以酸性侵入岩为主，岩浆活动从元古代至新生代均较发育，规模上以元古代和加里东期岩体较大。岩浆活动为矿质的迁移富集创造了充分的热动力条件[5]。

2 商丹断裂带构造特征

2.1 宏观构造特征

本次研究工作分别在西峡县西坪和孔沟两个位置布设了2条横切商丹断裂带的构造剖面A—A′和B—B′(图1)，在不同的构造地层单元采集定向构造标本共计9件。

图1 研究区地质构造略图(据狮子坪等幅1∶5万区调报告)Fig.1 The geological structural sketch of the study area1.第四系；2.上白垩统；3.上三叠统；4.泥盆系南湾组；5.二郎坪群；6.龟山岩组；7.峡河岩群；8.陡岭岩群；9.秦岭岩群；10.燕山期花岗岩；11.华力西期花岗岩 ；12.加里东期花岗岩；13.加里东期辉长岩；14.晋宁期石英闪长岩；15.晋宁期闪长岩 ；16.晋宁期超铁镁质岩；17.晋宁期花岗岩；18.地质界线；19.构造边界；20.构造剖面；21.重点研究区范围；22.金矿点；23.铜矿点

A—A′构造剖面。剖面在孔沟位置横切商丹断裂带龟山岩组，剖面最南段为白垩系寺沟组砂砾岩，主体为龟山岩组构造片岩、糜棱岩、角砾岩、碎裂岩等，北段为峡河岩群寨根岩组大理岩(图2 A-A′)。

图2 研究区构造剖面示意图Fig.2 The schematic structural sectiona.铲式断层，下伏龟山岩组逆冲推覆于白垩系之上；b.石香肠构造，龟山岩组；c.构造角砾岩，龟山岩组；d.X剪节理，龟山岩组；e.韧性剪切带内的糜棱岩，峡河岩群

B—B′构造剖面。剖面在西坪位置横切商丹断裂带，南起商丹带以南的狮子沟，经西坪，北至商丹带以北的寨根。由南至北分别跨越了商丹断裂带南侧的泥盆系南湾组含碎屑白云斜长石英片岩、白垩系寺沟组含砾砂岩(下部为龟山岩组)、商丹断裂带北侧的峡河岩群寨根岩组、界牌岩组、晋宁期二长花岗岩和古元古界秦岭群石槽沟组和零星基性岩块；靠近商丹带主要发育一套以糜棱岩为主，夹少量构造片岩的脆-韧性的构造岩组合(图2 B-B′)。商丹带以南岩石面理倾向为NNE，而商丹带以北面理倾向SSW，且越靠近缝合带倾角越大，总体上构成一种正花状构造[6-8]。说明商丹断裂带整体以挤压为主、兼走滑的性质，记录了扬子板块和华北板块的碰撞特征。

综合2条构造剖面野外观察特征不难发现，商丹断裂带附近岩石构造变形强烈，既可见脆性构造变形现象如规模大小不一的断层(图2a)、角砾岩(图2c)等，伴随各类矿化蚀变发育；又可见韧性构造变形现象，如糜棱岩(图2e)、强片理化、劈理化、石英条带、层间岩石带受强挤压作用发生弯曲、拉断，如石香肠构造(图2b)、X剪节理(图2d)、各类层间小褶皱等。石香肠构造与顺层掩卧褶皱，反映了顺层剪切作用的存在[9]。

2.2 显微构造特征

岩石和矿物在不同的温压条件下，受不同的变形机制控制，会显示出不同的变形行为和变形现象。在多期变形和变质复杂构造区，通过研究显微构造的特征及其形成过程和形成条件，可获取其运动学和动力学参数、变形温度压力环境、变形过程和变形历史[10-11]，从而建立更为精准的构造模型。因此，根据商丹断裂带矿物特定的变形现象特征可推断其变形时的温压条件。

研究区显微变形现象主要有韧性变形和脆性变形。韧性变形现象主要表现为石英波状消光、不均匀消光、亚颗粒(图3a)、石英高温颗粒边界重结晶；石英、斜长石、方解石的机械双晶(图3b)和膨凸重结晶(图3c)。脆性变形主要为石英和斜长石的晶内张裂隙和剪裂隙(图3d)。另外见显微分层、显微褶皱等(图3e)。从分布情况看，采自商丹断裂主界面处的KG01、KG02、KG03、KG05主要表现为韧性变形，主断裂两侧所取显微薄片表现为韧性和脆性变形叠加的特征。

图3 显微构造变形特征Fig.3 Photo showing micro-structure deformation characteristicsa.石英不均匀消光与亚颗粒现象，KG03；b.方解石机械双晶；c.石英膨凸重结晶(BLG)，KG03；d.石英晶内剪裂隙，ZG03；e.显微分层现象，XP01，KG05；f.石英高温颗粒边界迁移重结晶(GBM)，ZG02；g.石英核慢结构，KG03；h.云母扭折，ZG03；Qtz.石英；Cal.方解石；Chl.绿泥石；Bi.黑云母；Mus.白云母

根据构造带中矿物特定的变形现象特征推断变形时的温压条件：

(1)方解石的变形双晶几何学特征是一种公认的温度计[12-13]。显微镜下观察可见孔沟地区方解石机械双晶大部分属于Ⅱ型板状(图3b)，指示岩石变形温度达到300℃。个别属于Ⅰ型细薄双晶，温度低于200℃。即整体处于200～300℃的中低温范围。

(2)用矿物的动态重结晶判断变形温度。由于不同矿物出现不同方式重结晶所需的温度不同，研究区显微特征基本以石英、方解石膨凸重结晶作用(图3c)为主，仅在ZG02DX1中出现石英高温颗粒边界迁移重结晶(GBM)(图3f)，反映了成矿前相对温压较高的高应变带。结合不同矿物变形机制与温度关系图[14]，可判断商丹断裂带的变形温度大部分处于250～400℃之间，仅寨根地区的二云石英片岩处于500～600℃之间。

(3)矿物的变形现象组合显示研究区变形温度处于绿片岩相。绿片岩相的变形温度为300～500℃。在低绿片岩相条件下(300～400℃)，石英主要表现为韧性变形、局部叠加脆性变形。温度逐渐升高时，石英因出现恢复作用而可形成核慢结构(图3g)，新晶以膨凸重结晶作用为主。此条件下长石的变形机制以内部的显微破裂为主，晶内出现了机械双晶。黑云母以韧性变形为主，出现不均匀消光。仅寨根地区ZG01、ZG05温度可达到高绿片岩相(400～500℃)。

综上，断裂带岩石主要矿物长石、石英和方解石的显微构造具有脆-韧性变形共存的特点。其中，孔沟地区龟山岩组靠近主断裂以韧性变形最为常见，主断裂两侧地层(包括西坪和寨根地区)内则以韧性和脆性变形叠加为特征。通过方解石的变形双晶几何学特征、矿物脆-塑性变形转换温度、矿物变形现象组合、动态重结晶石英颗粒分形统计等方法，估算出断裂带变形温度大部分处于250～400℃之间，处于绿片岩相。仅在寨根地区靠近寨根韧性剪切带及花岗岩附近的显微特征(SR & GBM)显示变形温度处于400～600℃之间，达到低角闪岩相，推测寨根韧性剪切带相比商丹断裂带主剪切带更靠近中元古代侵位的晋宁期二长花岗岩体，受构造热事件影响，因而变形温度更高。

3 构造控矿响应

3.1 研究区构造条件分析

商丹断裂带作为一条影响巨大的区域性大型断裂，其带内发育宽百余米至千余米由糜棱岩、构造片岩组成的动力变质带。商丹断裂带的演化，至少经历洋壳俯冲消减、陆内板块碰撞、陆壳俯冲造山和地壳伸展断陷的复杂演化过程[15-17]。该断裂带至少形成于中元古代末—新元古代早期，并可识别出至少3个不同阶段的构造变形活动。第一阶段，构造变形发生于中元古代末—新元古代早期，为主韧性剪切带形成时期；受扬子板块与秦岭板块间的俯冲碰撞作用，总体上表现为一期由右行走滑递进变形至自北向南推覆的韧性剪切活动。第二阶段，主要表现为主韧性剪切带两侧的次级韧性剪切作用，形成一系列规模不等的次级韧性剪切带，平行或斜交主韧性剪切带呈向北西撒开、向南东收敛的帚状展布，并明显切错、改造主韧性剪切带或受其限制；这些特征反映了该期剪切作用是由左行走滑递进变形为自南向北逆冲推覆剪切作用。第三阶段，发生于中新生代晚期，主要为沿断裂带及南北两侧分布的多次浅表层次的脆性断裂活动，叠加于韧性或脆韧性构造之上，形成了一定宽度的破碎带；工作区内近年新发现的金矿脉均受本期次脆性构造控制[5]。

受多期次构造活动影响，在断裂带两侧峡河岩群和龟山岩组中广泛发育着次-级脆性构造破碎带，比如孔沟—重杀沟地区的F1和F2断层，且前人工作沿该类次级脆性构造断裂带发现了一系列金(铜)矿点或矿脉，该类矿脉均赋存于碎裂岩—碎裂岩化带中，并明显受次级构造控制，呈NWW向带状产出。因此，孔沟—寨根地区是本次研究控矿构造和机理重点研究区(图4)。

孔沟—寨根地区次级断层F1主要分布于主断裂带北侧峡河岩群内(图4)，断续出露长度6.8 km，向东延伸出区，宽1～10 m，最宽40 m，产状0°～30°∠60°～90°，总体走向293°，与主剪切带在走向方向上有3°～5°的夹角；其构造岩主体表现为构造碎裂岩，局部为构造角砾岩，原岩为黑云斜长片岩、黑云石英片岩；热液蚀变从中心向两侧具硅化、黄铁矿化→高岭土化、绿泥石化→碳酸盐化的分带特征。F2断层横贯整个研究区，断续出露长度22 km，并向东西两侧均延伸出区，波及宽度30～230 m，产状10°～30°∠65°～80°，总体走向290°，与商丹断裂带平行；构造岩原岩为绢云石英糜棱岩、铁白云石绢云千糜岩；热液蚀变自中心向上盘具面状碳酸盐化、褐铁矿化→细脉状硅化、黄铁矿化、黄铜矿化→细脉状碳酸盐化、高岭土化的分带特征。

图4 孔沟—寨根地区地质简图Fig.4 eological sketch of Konggou-Zhaigen area1.第四系；2.白垩系寺沟组；3.龟山岩组；4.峡河岩群界牌组；5.峡河岩群寨根组；6.秦岭岩群；7.商丹断裂主带；8.地质界线；9.次级断裂；10.河流边界；11.金矿脉；12.铜金矿脉；13.金矿点

孔沟—寨根地区的K1—K9矿脉(图4)受控于主断裂北侧次级断裂F1，产出于峡河岩群地层中(个别位于峡河岩群与龟山岩组接触带)，主要为弱碎裂岩化岩石，发育弱高岭土化、弱碳酸盐化蚀变，局部破碎、蚀变不发育，部分破碎及蚀变较强；沿构造带断续充填含金石英脉，呈NWW向脉状、透镜状、豆荚状，顺层产出，具尖灭再现现象；石英脉发育黄铁矿化、黄铜矿化、孔雀石化及不均匀金矿化，局部可见自然金。矿脉围岩为峡河岩群黑云斜长片岩、黑云石英片岩，围岩破碎及蚀变均主体不发育。

矿脉长度一般为270～650 m，最长1450 m，厚度一般0.5～3.7 m，最厚6.6 m。金品位w(Au)=0.21×10-6～6.77×10-6，最高33.14 ×10-6。K10—K13矿脉受控于主断裂南侧次级断裂F2，产出龟山岩组中，矿脉均赋存于构造碎粒岩北侧的碎裂岩—碎裂岩化带中，发育黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化蚀变，金属矿化主要为黄铜矿化、孔雀石化；矿脉围岩主要为碎粒岩、构造角砾岩、构造碎裂岩，发育褐铁矿化、碳酸盐化蚀变；矿脉长度200～460 m，最长840 m，厚0.78～7.53 m；金品位为w(Au)=0.4×10-6～2.26×10-6，最高5.01×10-6[5,18]。

3.2 区域构造成矿响应

前人研究认为，金矿化带的形成受特定的韧性剪切变质带类型的控制[19]。构造变形活动在矿化作用中发挥着关键作用。在断裂带构造变形早期韧性剪切带活动阶段，构造变形所形成的在空间上影响较深的韧性剪切带一方面为含金流体的上升运移提供了良好的通道，另一方面为含金流体与围岩相互作用提供了理想场所，创造了矿化所必需的物理化学条件和关键的应力机制，为矿质的沉淀富集提供了理想场所。在后期的韧性构造活动中，形成的剪切变形导致了中低温矿化作用的叠加，进一步有利于金铜等金属元素的活化和形成。含矿流体作为矿化的诱因,起着促进变形、裂隙扩容、富集和输送矿质的重要作用。而矿质的沉淀富集主要形成于最后的脆性变形活动阶段。受晚期构造活动影响，叠加于韧性断裂之上的脆性断裂活动为矿质的运移、沉淀提供了良好环境条件。尤其是韧-脆性断裂带本身、次级断裂及褶皱两翼或转折端为矿产的形成提供了重要的导矿和容矿空间，含矿构造热液沿构造裂隙灌入，局部富集成矿，即：韧性剪切变质带主断裂两侧的中低温韧-脆性变质带是成矿的理想场所。

商丹断裂带是一条规模巨大、多层次、长期活动的构造边界。商丹断裂带矿物变形显微特征分析表明，该断裂带主断裂带以韧性变形为主，两侧地层以韧性和脆性变形叠加作用为特征。在空间上由韧性剪切应变带、逆冲推覆构造带、伸展型地堑断陷带组成巨大的断裂构造。从正花状构造样式及盆地内部发育NW向斜列宽缓褶皱的特征判断，该断裂带主要为挤压活动兼具有左行走滑性质，因而形成了多条对本区金矿的形成具有控制作用的颇具规模的韧-脆韧性断裂带。同时在构造体制由挤压向走滑的转换阶段，构造应力得到释放，区内深部含金变质流体沿着NW至近EW向的走滑剪切断裂向地壳浅部集中流动，在脆-韧性变形带次级断裂中形成含石英脉及蚀变岩型金矿石。故笔者认为，早期(燕山期以前)的推覆走滑活动形成的韧性剪切带控制本区金矿的总体控矿界面，晚期拉张活动形成的韧-脆性破碎带对先期形成的矿床进行改造、富集，使之最后定位[20-21]。研究区金矿成矿模式如图5所示。

图5 研究区金矿成矿模式图Fig.5 The ore-forming model of Au deposits in the study area

可见，金成矿与构造变形温度、韧性和脆性的叠加构造变形活动均密切相关。相比以韧性变形为主的主断裂带，两侧韧-脆性变形叠加的次级断裂带具备更好的成矿条件。该类构造具寻找蚀变岩型金矿和构造蚀变岩型金矿的良好前景。因此，笔者建议在后续工作中进一步对区内脆韧性构造带进行详细解剖分析，将对该区取得找矿突破具有重要的指导意义。

4 结论

通过商丹断裂带孔沟至寨根一带构造剖面的宏观特征和显微构造特征研究，可以得出以下结论：

(1)研究区宏观构造地质特征及断裂带岩石主要矿物长石、石英和方解石的显微构造特征显示，断裂带具有韧性和脆性变形共存的特点。商丹断裂带(河南段)主断裂附近以韧性变形为主，断裂带两侧则多为韧性变形叠加脆性变形。主断裂带两侧韧-脆性构造带具备更佳的成矿条件。

(2)商丹断裂带整体构造样式为正花状，即整体呈现以挤压为主、兼走滑性质的特征，该类构造样式所派生的次级构造又成为后期控制金矿脉分布的重要构造。构造体制由挤压向走滑转换，使得区内深部的含金变质流体向浅部流动，最终在近地表脆韧性过渡部位形成矿体。

(3)商丹断裂带沿断裂带及其两侧形成韧性剪切带，具多期活动特征，早期为韧性活动，晚期韧-脆性。早期的韧性剪切活动控制了本区金矿的控矿界面，晚期拉张活动形成的脆性破碎带对先期形成的矿床进行改造、富集，使之最后定位。故商丹断裂带南北两侧的次级韧-脆性断裂带是研究区的主控矿构造，该类部位是未来寻找构造蚀变岩型金矿的有利部位。

致谢：本次研究的野外工作得到中国地质大学刘德民教授、李文昊博士等同志的指导和帮助，成文过程得到李铭高级工程师、郭贤培工程师的指导，笔者在此一并致谢。

注释：

① 易志强, 赖群生, 郭贤培,等. 河南省西峡县西官庄—镇平县金多金属矿预查报告[R]. 郑州:河南省地矿局第一地质勘查院,2018.

② 付少英, 廖诗进, 黄俊亚, 等. 狮子坪幅、朱阳关幅、寨根幅、西坪幅、丁河幅1∶5万地质矿产调查报告[R]. 郑州:河南省地矿局地质调查院, 2015.