林銳華，何海坡，王鐵軍，朱 斌

（1．中鋼集團(tuán)天津地質(zhì)研究院，天津300181；2．靈寶黃金股份有限公司，河南 靈寶472500）

0 引言

研究特定地區(qū)某一時期的局部應(yīng)力場，特別是研究與成礦有關(guān)的某一時期的應(yīng)力場，有助于對礦體形態(tài)變化趨勢的判斷和對成礦構(gòu)造的研究。本文采用了研究韌性剪切帶中的S－C面理的各個要素，來反演該韌性剪切帶形成時的礦區(qū)應(yīng)力場，從而利用這一結(jié)果對礦體形態(tài)變化趨勢作出判斷，指導(dǎo)找礦預(yù)測工作。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況和構(gòu)造特征

1．1 礦區(qū)地質(zhì)概況

鴻鑫金礦區(qū)位于豫、陜交界靈寶—潼關(guān)一帶的小秦嶺地區(qū)，屬于小秦嶺—熊耳山成礦帶小秦嶺成礦亞帶小秦嶺金礦田。礦區(qū)周圍有文峪、東闖、四范溝、槍馬、楊砦峪、秦嶺、大湖、靈湖等金礦。鴻鑫金礦位于五里村南，松樹凹向斜之北翼，基本為原紅土嶺金礦的位置。所在區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，北有太要斷裂、南有小河斷裂，二者均為區(qū)域性大斷裂，呈近EW走向，與礦區(qū)內(nèi)主要的韌性剪切帶和礦體的走向上基本一致（圖1）。

鴻鑫金礦區(qū)內(nèi)主要出露新太古界太華群渙池峪組、觀音堂組變質(zhì)巖系，主要巖性為黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖等。區(qū)域規(guī)模較大的巖體有文峪花崗巖體和娘娘山花崗巖體，均為燕山期產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)金礦類型以蝕變巖型和石英脈型為主，礦體形態(tài)和產(chǎn)狀受EW向的韌性剪切帶控制。

1．2 韌性剪切帶變形特征

研究區(qū)內(nèi)韌性剪切帶規(guī)模較大，以S8201脈為例，沿走向長＞6km，寬20～60m，總體產(chǎn)狀走向近EW，傾向S，傾角45°～60°［1］。剪切帶由多個強弱相間且平行的糜棱巖帶組成，一般韌性剪切帶靠近上盤和下盤分別發(fā)育數(shù)米寬較強的韌性變形帶，局部在上、下盤之間也見較強的糜棱巖帶，韌性剪切帶兼具韌脆性變形特征。

S8201脈受近EW向韌性剪切帶控制，其形成時期較早，為成礦前形成，但其在成礦期又有活動，是本區(qū)最重要的成礦構(gòu)造帶。該構(gòu)造帶早期形成時是以韌性剪切帶發(fā)育為特征。構(gòu)造帶寬度較大，可達(dá)幾十米至上百米。該剪切帶由強變形帶（糜棱巖帶＋片理化帶）和弱變形帶（主要為弱變形塊狀斜長角閃片麻巖或含石英條帶斜長角閃巖）組成。強變形帶主要是由以斜長角閃片麻巖或花崗片麻巖為原巖變形而成的糜棱巖帶或片理化帶。當(dāng)斜長角閃片麻巖或花崗片麻巖所夾的斜長角閃巖厚度較小時，斜長角閃巖則形成片理化黑云母和綠泥石，甚至為 絹云母，也構(gòu)成強變形帶的一部分。

圖1 小秦嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖Fig．1 Regional geological sketch of Xiaoqinling area

1．3 韌性剪切帶與金礦化的關(guān)系

該期構(gòu)造形成時，處于深層次構(gòu)造水平，溫壓較高，因而不利于金成礦物質(zhì)的沉淀，金礦化較弱。但由于其生成時變形較強，規(guī)模較大，因而為后期金礦化提供了熱液運移通道和儲礦空間，控制了該區(qū)礦化帶的空間展布。該帶形成發(fā)展演化的時間較長，在晚期應(yīng)力場作用下重新活動、疊加了不同階段的脆韌性和脆性剪切構(gòu)造，形成復(fù)合型剪切帶，表現(xiàn)為在近EW剪切帶中既可見到石香腸狀構(gòu)造也可見到碎裂巖（圖2），而且常見到多組構(gòu)造面在帶內(nèi)交互出現(xiàn)。在晚期剪切帶疊加時伴隨有大量含金熱液的活動，因而在成礦期剪切帶疊加部位熱液活動頻繁，形成含金石英脈型金礦化、細(xì)脈浸染型金礦化和蝕變巖型金礦化［2］。因此近EW向韌性剪切帶是本區(qū)主要金礦脈發(fā)育的控礦構(gòu)造。

1．4 韌性剪切帶內(nèi)的S－C組構(gòu)

韌性剪切帶是高度非均勻的變形地帶，主要由強烈變形巖石—糜棱巖構(gòu)成，韌性剪切帶內(nèi)發(fā)育非共軸持續(xù)變形［3］。由于非共軸變形過程中巖石各個部位受壓剪作用力不均勻而產(chǎn)生了強弱不均勻的變形區(qū)域。在韌性剪切帶內(nèi)，強變形帶（Sc帶）和弱變形帶（Ss帶）一般都是相間出現(xiàn)的。在鴻鑫金礦區(qū)S8201脈的一個完整韌性剪切帶內(nèi)經(jīng)?？梢砸姷蕉嘟MSc帶和Ss帶相間產(chǎn)出。其宏觀表現(xiàn)為：在韌性剪切帶內(nèi)的不同位置，巖石所受韌性剪切作用不同，在后期成礦熱液的作用下體現(xiàn)出礦化不均勻的特性（圖3）。

圖2 韌性剪切帶內(nèi)的變形石英脈及碎裂巖Fig．2 The deformed quartz vein and cataclasticrock in ductile shear zone

Ss面理是統(tǒng)計性的貫穿面理，受應(yīng)變橢球體主軸的控制，在變形巖石表現(xiàn)為重結(jié)晶顆粒的定向排列［4］，在本礦區(qū)體現(xiàn)為石英呈短脈狀、透鏡狀定向排列。Sc面理為非連續(xù)性剪切應(yīng)變面理，由一系列平行于剪切帶邊界的剪切應(yīng)變帶間隔排列而成［5］，在本礦區(qū)表現(xiàn)為層狀礦物的定向排列，如絹云母的定向排列。

圖3 986中段8201脈大巷穿脈剖面圖Fig．3 Ort 8201at level 986m

2 S－C組構(gòu)中各要素與應(yīng)力場之間的關(guān)系

在研究某個礦區(qū)的礦床成因過程中，研究礦床的構(gòu)造應(yīng)力場是一個較為關(guān)鍵的步驟。構(gòu)造應(yīng)力場的確立，對于解釋礦體形態(tài)和預(yù)測礦體空間變化趨勢是十分重要的。在研究典型的與韌性剪切帶有關(guān)的礦床中，多采用韌性剪切帶內(nèi)剪應(yīng)變力的方向來表征構(gòu)造應(yīng)力場的方法。一般認(rèn)為，韌性剪切作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)可以分解為壓應(yīng)力作用和剪應(yīng)力作用，當(dāng)剪應(yīng)力方向（σ1）與剪切應(yīng)變的方向無限接近時，剪應(yīng)力（σ1）在剪應(yīng)變方向上的分量無限接近最大，而此時壓應(yīng)力（σ2）為最?。ń咏?）。而剪應(yīng)變值γ與Ss－Sc面理夾角θ的關(guān)系為［6］：

由此我們得出，當(dāng)Ss－Sc面理夾角θ為45°時，剪應(yīng)變值γ等于0。也就是在Ss的中點位置（圖4中A點）剪應(yīng)變值為0。而A點所在的平行于上下2個Sc面的虛線上的所有點在平行于Sc面的方向所受的剪應(yīng)變值也均為0。

圖4 韌性剪切帶內(nèi)剪應(yīng)變值最小位置示意圖Fig．4 Sketch showing position of minimum strain in ductile shear zone

表1 剪應(yīng)變值與面理夾角測定值Table 1 Shear strain and Ss－Sc included angle measurements

我們在小秦嶺鴻鑫金礦區(qū)井下工作過程中在1350中段、986中段、848中段及650中段分別選出韌性剪切變形特征明顯的韌性剪切帶，在帶內(nèi)量取變質(zhì)巖韌性剪切帶內(nèi)某點韌性剪切作用的形變方向與Sc面夾角θ、該點到同側(cè)Sc面的垂直距離，根據(jù)θ角求出該點形變值γ，綜合整理的結(jié)果見表1。利用這些點到同側(cè)Sc面的垂直距離與剪應(yīng)變值γ建立直方圖（圖5）。

圖5 各點剪應(yīng)變值與該點離Sc面距離關(guān)系圖Fig．5 Plot showing shear strain value for each points and distance of the point to Sc

由圖5可以看出，γ值在離開Sc面超過60cm后小于2，且其曲線趨于平緩，曲線所代表的γ值接近最小，換言之，當(dāng)受力點遠(yuǎn)離Sc面時，其受剪切力作用在平行Sc面的方向上的分量最小，而在垂直Sc面方向上的分量最大，垂直Sc面方向的分量接近壓應(yīng)力σ2的方向。因此在研究礦區(qū)應(yīng)力場的時候，礦區(qū)應(yīng)力場的大小和方向均可以近似地以韌性剪切帶中A點所處平面的垂直于Sc面方向的分量來代替。

圖6 Ss面理法線產(chǎn)狀統(tǒng)計（下半球投影）Fig．6 Occurrence statistics of normal of Ss

根據(jù)S8201脈穩(wěn)定的Ss面理產(chǎn)狀統(tǒng)計，求得構(gòu)造主壓應(yīng)力場大致產(chǎn)狀σ1為355°～5°∠20°～25°（圖6）。

3 討論

從礦脈的產(chǎn)狀（走向近EW，傾角中等偏陡）反推成礦期的構(gòu)造應(yīng)力場應(yīng)該為SN向緩傾擠壓或相對擠壓環(huán)境，這與采用求應(yīng)力方法所求出的應(yīng)力場σ1：355°～5°∠20°～25°基本一致。

由此，我們得出結(jié)論：在研究一個韌性剪切型礦區(qū)應(yīng)力場的時候，除了采用常規(guī)手段外，我們也可以通過該礦區(qū)的一些典型韌性剪切現(xiàn)象來判斷該礦區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場。該礦區(qū)內(nèi)韌性剪切作用期的構(gòu)造應(yīng)力場的大小和方向可以認(rèn)為與韌性剪切帶內(nèi)Ss面理區(qū)域的中點位置所受的力近似一致。

［1］王鐵軍，林銳華，朱斌，等．河南省靈寶市小秦嶺地區(qū)鴻鑫金礦區(qū)成礦規(guī)律及深部成礦預(yù)測［R］．天津：中鋼集團(tuán)天津地質(zhì)研究院，2010．

［2］林銳華，王鐵軍，史革武，等．河南老灣金礦的構(gòu)造控礦特征及礦床成因［J］．地質(zhì)找礦論叢，2010，25（4）：342－346．

［3］劉如琦，戴立軍，王鐵軍，等．總體非共軸持續(xù)變形產(chǎn)生的構(gòu)造及其運動學(xué)意義——以金州韌性剪切帶為例［J］．地質(zhì)科學(xué)，2009，44（3）：825－835．

［4］劉如琦，戴立軍，商木元，等．遼東的主要剪切帶及其金礦化特征［J］．地質(zhì)科學(xué)，2006，41（2）：181－194．

［5］劉如琦，戴立軍，王鐵軍，等．韌性剪切帶的變形分域現(xiàn)象——以遼東的丹東韌性剪切帶為例［J］．地質(zhì)科學(xué)，2007，42（2）：223－233．

［6］劉繼順．韌性剪切帶中金成礦研究的若干問題［J］．地質(zhì)論評，1996，42（2）：493－500．

［7］曲亞軍．韌性剪切帶內(nèi)金礦床類型及找礦標(biāo)志［J］．遼寧地質(zhì)，1991，（2）：139－147．

［8］馮建之．河南小秦嶺金礦構(gòu)造控礦規(guī)律及控礦模式［J］．礦產(chǎn)與地質(zhì)，2009，23（4）：302－307．