張 強(qiáng)，郭碧瑩，趙志強(qiáng)，孔 華，周 雄，羅潤(rùn)飛

(1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；2.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083；3.湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 新邵422927)

湖南東安銻礦構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的演化與成礦分析

張 強(qiáng)1,2，郭碧瑩1,2，趙志強(qiáng)1,2，孔 華1,2，周 雄3，羅潤(rùn)飛3

(1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；2.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083；3.湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 新邵422927)

文章通過對(duì)東安銻礦區(qū)的共軛節(jié)理進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征和區(qū)域構(gòu)造演化歷史，確定了礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化和構(gòu)造控礦特征。礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)可以劃分為五期。第一期為加里東期近SN向擠壓，形成牛頭寨NE向基底褶皺和同期NE-NNE向斷裂，以及近SN向F1斷裂的雛形。第二期為印支期近EW向水平擠壓，共軛節(jié)理為NE和NNW向，形成了以近SN向的牛頭寨復(fù)式背斜和區(qū)域性F1斷裂為主體的構(gòu)造格架，以及小牛頭寨NW向斷裂和繼承早期NNE向斷裂發(fā)育的斷裂構(gòu)造。第三期為燕山早期近SN向水平擠壓，共軛節(jié)理為NE和NW向；F1、NNE向斷裂整體處于擠壓狀態(tài)。前述三期構(gòu)造形成了礦區(qū)近SN向構(gòu)造骨架，以及配套的斷裂、節(jié)理等成礦前構(gòu)造。第四期為燕山晚期NW-SE向伸展，共軛節(jié)理為NE和NWW向；NE向組繼承前期節(jié)理；F1、NNE、NNW、NW向斷裂此時(shí)成為礦液運(yùn)移通道和容礦場(chǎng)所。第五期構(gòu)造變形發(fā)生在第四紀(jì)，為NW-SE向水平擠壓，共軛剪節(jié)理為NWW和NNW向；此期斷裂為成礦后斷裂，它們錯(cuò)斷礦脈、礦脈被抬升剝蝕后出露地表。

共軛節(jié)理；構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)；控礦構(gòu)造；東安銻礦；湖南省

0 引言

東安銻礦位于湘中南部的永州牛頭寨隆起區(qū)，處于我國(guó)重要的華南銻礦帶上[1]。礦區(qū)由4個(gè)礦段組成，從東往西分別為線江沖、小牛頭寨、大硐子和大瓜沖礦段；其范圍東部以近SN向F1區(qū)域性大斷裂為界，西部以泥盆系不整合面為界，北至竹子嶺，南至袁家?guī)X。

東安銻礦床受構(gòu)造控制作用十分明顯，但前人對(duì)東安銻礦的研究主要集中于礦床地球化學(xué)特征方面[2-6]，而缺乏對(duì)礦區(qū)的構(gòu)造解析。本文依托于礦區(qū)大量的野外地質(zhì)工作資料，以東部的線江沖礦段為主，結(jié)合礦區(qū)外圍泥盆系地層的構(gòu)造變形特征，以不同規(guī)模構(gòu)造形跡的測(cè)量分析為基礎(chǔ)，通過節(jié)理統(tǒng)計(jì)分析并結(jié)合相關(guān)大型構(gòu)造變形特征來(lái)分析礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的演變及其對(duì)成礦物質(zhì)的運(yùn)移、就位的控制作用。

1 礦床地質(zhì)特征

東安銻礦區(qū)地處牛頭寨復(fù)式背斜的中部。區(qū)內(nèi)出露地層有震旦系、寒武系以及第四系。震旦系位于背斜的核部，寒武系構(gòu)成兩翼。構(gòu)造上主要表現(xiàn)為近SN向、NNE向和NE向褶皺和斷裂，其次為NW向、NNW向和近EW向的斷裂(圖1)。

圖1 東安縣牛頭寨地區(qū)地質(zhì)略圖及節(jié)理測(cè)量點(diǎn)(據(jù)文獻(xiàn)[5]，略有修改)Fig.1 Geological sketch of the Niutouzhai area,Dong’an county showing observation points of joint1.泥盆系；2.寒武系；3.震旦系；4.地層界線；5.不整合界面；6.逆斷層、編號(hào)、產(chǎn)狀；7.正斷層、編號(hào)、產(chǎn)狀；8.性質(zhì)不明斷層；9.斷層破碎帶、傾向；10.礦脈、編號(hào)；11.節(jié)理測(cè)量點(diǎn)；12.疊加褶皺軸向線；13.剪切方向；14.研究區(qū)位置(范圍)

牛頭寨復(fù)式背斜軸向近SN向，兩翼次級(jí)褶皺發(fā)育，并呈NNE向展布；西翼次級(jí)褶皺以斜歪褶皺為主，東翼為倒轉(zhuǎn)背、向斜。礦區(qū)東部邊界近SN向F1區(qū)域性大斷裂為礦區(qū)的導(dǎo)礦斷裂，其傾向E，上盤下降顯示正斷層性質(zhì)，具有多期活動(dòng)特征。NNE向、NE向、NNW向和NW向次級(jí)斷裂分布在F1斷裂西側(cè)由牛頭寨復(fù)式背斜組成的上升斷塊中，是該區(qū)的主要控礦斷裂，一般走向長(zhǎng)140～4 300 m，地表寬0.15～11.40 m。NW向斷裂位于倒轉(zhuǎn)背斜的傾伏端和走向變化處(小牛頭寨礦段)，EW向斷裂位于斜歪背斜的揚(yáng)起端(大瓜沖礦段)，皆為張性斷裂。NNE、NNW向組為張扭性或壓扭性斷裂，沿走向、傾向呈舒緩波狀(NNE向斷裂與褶皺走向一致，可能是同期形成的縱向斷層)。NE向(F11—F16)及NW向(如F24)組為成礦后斷裂，以扭性為主。

東安銻礦區(qū)依據(jù)礦化特征和集中區(qū)域可以分為4個(gè)脈群，分別對(duì)應(yīng)于線江沖、小牛頭寨、大硐子和大瓜沖4個(gè)礦段。礦脈受構(gòu)造控制明顯，在走向、傾向上具有分支、復(fù)合、尖滅再側(cè)現(xiàn)的特征。線江沖礦段的礦脈以NNW向的2、3號(hào)脈為主，礦體主要是石英-輝銻礦脈；2號(hào)脈全長(zhǎng)2 560 m，走向?yàn)?30°～350°，傾向SW，局部?jī)A向NE，傾角為55°～88°；3號(hào)脈全長(zhǎng)1 740 m，與2號(hào)脈具分支復(fù)合關(guān)系，礦脈走向315°～350°，傾向SW，傾角55°～86°。小牛頭寨礦段的礦脈嚴(yán)格受NW向斷裂控制，且見礦脈斜穿小牛頭寨倒轉(zhuǎn)背斜，礦脈長(zhǎng)度104～570 m，走向?yàn)?00°～320°，傾向NE或SW，傾角為64°～88°。在大硐子礦段，201號(hào)、202號(hào)脈走向10°～35°，傾向W-NW，局部?jī)A向E，傾角35°～88°；204號(hào)脈走向?yàn)镹WW，傾向SSW，傾角45°～75°，全長(zhǎng)175～325 m。大瓜沖礦段的301號(hào)礦脈位于斜歪背斜北東揚(yáng)起端，走向近EW向，傾向N，傾角80°左右，全長(zhǎng)1 350 m。

不同部位礦脈的產(chǎn)狀不同，走向上皆呈舒緩波狀，反映控礦裂隙經(jīng)歷過張性環(huán)境；礦脈展布在F1斷裂西部上升盤的老地層中，東部是泥盆系沉積蓋層，斷裂兩側(cè)的構(gòu)造樣式有顯著差異。

2 應(yīng)力場(chǎng)分析

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)變往往留下不同類型、規(guī)模的構(gòu)造變形形跡，而這些構(gòu)造變形形跡由于保留了當(dāng)時(shí)受力狀態(tài)特征，因而成為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)恢復(fù)、構(gòu)造演化過程分析良好的基礎(chǔ)資料[8]。

2.1 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析原理

使用節(jié)理來(lái)確定主應(yīng)力方向，首先要確定節(jié)理是否是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力下形成的，要剔除非構(gòu)造應(yīng)力成因的節(jié)理。沉積巖成巖裂隙、重力滑動(dòng)裂隙等，不可用于恢復(fù)主應(yīng)力方向。剪節(jié)理、構(gòu)造成因張節(jié)理中熱液礦物結(jié)晶形成的構(gòu)造結(jié)晶脈[9]，以及方位未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的初始張節(jié)理和后生張節(jié)理可用于恢復(fù)主應(yīng)力方向[10]。

剪節(jié)理恢復(fù)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)通常采用共軛的兩組剪節(jié)理(共軛剪節(jié)理的配套需要遵循一定原則[9])，運(yùn)用應(yīng)變橢球體理論確定最大、最小和中間主應(yīng)力軸。

(1)剪節(jié)理相當(dāng)于應(yīng)變橢球體中的一對(duì)剪切面，通常采用銳角等分線法(剪切面夾角定律)來(lái)確定應(yīng)力方向，共軛節(jié)理面的銳夾角平分線代表σ1，交線代表σ2；與共軛節(jié)理配套發(fā)育的追蹤張節(jié)理形成于統(tǒng)一的應(yīng)力場(chǎng)[11]。

(2)張節(jié)理相對(duì)于應(yīng)變橢球體的張性破裂面，平行于最大主壓應(yīng)力軸σ1和中間主應(yīng)力軸σ2，而垂直于最小主壓應(yīng)力軸σ3。

(3)對(duì)于在地殼較深層次發(fā)生的塑性變形，“X”型剪節(jié)理的銳角平分線與σ3方向一致，服從最大有效力矩準(zhǔn)則[12]。

構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)恢復(fù)需要結(jié)合剪節(jié)理的剪切錯(cuò)動(dòng)方向來(lái)判斷應(yīng)力方位。例如單剪作用下的雁列節(jié)理可以指示剪切帶的剪切方向；共軛節(jié)理σ1方向總是代表兩組剪破裂面剪切收斂的方向，即最大擠壓方向。還可以依據(jù)兩組節(jié)理之間共同巖塊的運(yùn)動(dòng)方向一致來(lái)確定另一組錯(cuò)動(dòng)不明顯或發(fā)育不明顯的節(jié)理[13]。節(jié)理面上的擦痕也可以作為判斷主應(yīng)力軸的依據(jù)[14-19]。

2.2 節(jié)理統(tǒng)計(jì)與應(yīng)力場(chǎng)恢復(fù)

東安銻礦區(qū)的構(gòu)造變形相對(duì)較弱，地表和蒼道中出露地層中的共軛節(jié)理普遍發(fā)育且被熱液石英充填愈合，構(gòu)造特征保存完好。節(jié)理產(chǎn)出的巖性主要為寒武系碳硅質(zhì)板巖和硅質(zhì)板巖，其能干性強(qiáng)，表現(xiàn)為明顯的脆性破裂。由于地層較單一，很難運(yùn)用不同時(shí)代地層對(duì)共軛節(jié)理進(jìn)行分期[9,11]。本次研究對(duì)象為礦區(qū)地表露頭和巷道中揭露出的陡傾角共軛節(jié)理，兼顧礦區(qū)外圍泥盆系中的變形特征，共布置測(cè)點(diǎn)25個(gè)(D1—D25)，通過節(jié)理玫瑰圖、等密圖確定各測(cè)點(diǎn)節(jié)理的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀，分析不同時(shí)期的點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)，恢復(fù)礦區(qū)不同時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景闡述演化歷史。

圖2 礦區(qū)共軛節(jié)理照片F(xiàn)ig.2 Photos of the conjugate joints(a)觀測(cè)點(diǎn)D4，寒武系中下統(tǒng)硅質(zhì)板巖中兩組節(jié)理；(b)觀測(cè)點(diǎn)D8，寒武系中下統(tǒng)千枚巖中兩組節(jié)理；(c)觀測(cè)點(diǎn)D11，寒武系中下統(tǒng)硅質(zhì)板巖中兩組共軛節(jié)理和追蹤張節(jié)理；(d)觀測(cè)點(diǎn)D1，寒武系中下統(tǒng)硅質(zhì)板巖中兩組共軛節(jié)理；(e)觀測(cè)點(diǎn)D2，寒武系中下統(tǒng)硅質(zhì)板巖中兩組節(jié)理；(f)觀測(cè)點(diǎn)D17，寒武系中下統(tǒng)千枚巖中兩組節(jié)理注：照片中紅色線條示節(jié)理跡線，小方框中為該點(diǎn)共軛節(jié)理的赤平投影。

圖2是礦區(qū)地表和巷道中典型的節(jié)理照片。根據(jù)圖2中共軛剪節(jié)理的點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)分析，結(jié)合湘南區(qū)域構(gòu)造演化史，可將東安銻礦區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)可劃分為五期(表1，圖3)。最早一期為加里東運(yùn)動(dòng)在區(qū)域上形成NE向基底褶皺，是由SN向擠壓應(yīng)力的分力作用所致[20]，不過本期構(gòu)造被后期構(gòu)造覆蓋、利用和改造。第二期為印支期的近EW向水平擠壓，σ1=56°～122°及250°～288°，平均為91°及271°，σ2近直立，形成NE和NNW向共軛節(jié)理。第三期為燕山早期近SN向水平擠壓，σ1=157°～190°及320°～41°，平均為174°及354°，σ2近直立，形成NE和NW向共軛節(jié)理。第四期為燕山晚期的NW-SE向伸展，σ3=111°～192°及315°～355°，平均為155°及335°，σ1近直立，形成NE和NWW向共軛節(jié)理。第五期為第四紀(jì)NW-SE向水平擠壓，σ1=135°及292°～331°，平均為135°及315°，σ2近直立，形成NWW和NNW向共軛節(jié)理。

3 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化與成礦

3.1 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化

利用節(jié)理的變形特征進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)反演，首要任務(wù)是對(duì)共軛節(jié)理進(jìn)行分期和配套。一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中的變形只會(huì)影響到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之前已形成地層，而后形成的新地層中表現(xiàn)的是新一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變形形跡[9,11]。小牛頭寨地區(qū)為區(qū)域上的隆起區(qū)，區(qū)內(nèi)地層除第四系沉積外，主要出露震旦系和寒武系。本區(qū)經(jīng)歷了多期應(yīng)力場(chǎng)的作用[20]，早期形成的節(jié)理多被晚期利用和改造，因而運(yùn)用不同時(shí)期構(gòu)造成因節(jié)理與新老構(gòu)造層的關(guān)系對(duì)節(jié)理進(jìn)行分期和配套有一定的困難；外圍凹陷區(qū)沉積的泥盆系不整合于寒武系之上，印支期變形特征保留完好，因此需要結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征及研究區(qū)內(nèi)的其他構(gòu)造形跡進(jìn)行綜合分析。

湘南地區(qū)震旦紀(jì)—奧陶紀(jì)為地槽發(fā)展階段，中志留世末的加里東運(yùn)動(dòng)期間，湘南地區(qū)與雪峰-江南陸塊聯(lián)合成整體，地槽封閉造山，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)為SN向強(qiáng)烈擠壓作用，這是第一期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。在這期擠壓應(yīng)力場(chǎng)的作用下，以茶陵—永興斷裂為界，其西側(cè)地槽構(gòu)造層中發(fā)育的緊閉線性褶皺軸向以NE-SW向?yàn)橹?，?gòu)成礦區(qū)加里東期變形基底[20]，與褶皺同時(shí)代形成的還有NE-NNE向斷層[2]。此時(shí)，礦區(qū)東部的F1斷裂在南北向擠壓下可能已具雛形，逐漸控制隆起區(qū)與周圍沉降區(qū)的沉積作用，隆起區(qū)沉積間斷并遭受剝蝕，隆起帶外圍繼續(xù)接受沉積且在其西部和北部為沉積不整合接觸，其延至南部江田附近呈“入”字形與SN向F1相交后呈斷層不整合接觸(圖4)。這期構(gòu)造變形特征受到后期的改造和疊加。

第二期構(gòu)造應(yīng)力為中三疊世末的印支運(yùn)動(dòng)，以EW向擠壓應(yīng)力占主導(dǎo)，并伴有SN向的擠壓作用。早三疊世末期(240 Ma)由于臨滄地體與揚(yáng)子板塊拼合，產(chǎn)生近EW向的擠壓應(yīng)力場(chǎng)；中三疊世末期(230 Ma)南華、湘桂板塊與揚(yáng)子板塊拼合導(dǎo)致較弱的SN向擠壓應(yīng)力。這一階段湘南地區(qū)地臺(tái)期形成的泥盆系—中三疊統(tǒng)普遍發(fā)生軸向近南北的侏羅山式褶皺作用[20]。即這期變形造成礦區(qū)外圍的泥盆

表1 觀測(cè)點(diǎn)共軛節(jié)理及應(yīng)力狀態(tài)表

注：D2t為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組；σ1、σ2、σ3分別為最大、中間和最小主應(yīng)力；az/pl表示傾伏向/傾伏角； 由于部分位置測(cè)量點(diǎn)過于密集，D5、D7和D21、D22、D25在礦區(qū)地質(zhì)圖中未標(biāo)出。

圖3 研究區(qū)共軛節(jié)理反演的四期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)(施密特網(wǎng)下半球投影)Fig.3 The four phase stress field according to joint inversion 注：共軛節(jié)理反演古應(yīng)力場(chǎng)使用的是Dips軟件，實(shí)線大圓弧代表節(jié)理面的產(chǎn)狀，虛線大圓弧代表包含σ1和σ3的平面投影，箭頭指示各主應(yīng)力方向，黑點(diǎn)表示主應(yīng)力投影點(diǎn)。

系和石炭系廣泛發(fā)育寬緩褶皺。圖5a為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組(D2t)紫紅色砂巖中的寬緩褶皺，兩翼產(chǎn)狀分別為260°∠15°和75°∠20°，持平投影顯示軸面走向NNW，近直立；測(cè)點(diǎn)(D24)的節(jié)理數(shù)據(jù)也顯示出最大主壓應(yīng)力方向近EW向。此期構(gòu)造作用還造成礦區(qū)內(nèi)Z—∈地層和泥盆系共同變形；圖5b為大硐子中下寒武統(tǒng)下組下段硅質(zhì)板巖中的斜歪褶皺，兩翼產(chǎn)狀分別為160°∠20°和95°∠40°，樞紐向南傾伏，褶皺軸向在中部由NE向轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃N向(見圖4)，顯示近SN向構(gòu)造線形成晚于NE向構(gòu)造線，屬Simon[21]分類中的2a型。NNE向斷層(F6和F2)繼承了早期斷層，與褶皺構(gòu)造線的彎曲變化一致。在中三疊世末期SN向擠壓應(yīng)力場(chǎng)下，NNE向和近SN向F1斷裂進(jìn)一步擴(kuò)展，由于EW向擠壓占主導(dǎo)，早期F1斷裂具壓性特征，擠壓構(gòu)造透鏡體和片理化明顯。至此，礦區(qū)近SN向的牛頭寨復(fù)式背斜和F1區(qū)域性大斷裂的構(gòu)造格架基本定型，印支運(yùn)動(dòng)以后的構(gòu)造型式以斷裂作用為主。小牛頭寨101—110號(hào)橫斷層位于疊加褶皺的傾伏端和走向變化處，是在局部的拉張環(huán)境下形成的橫張斷裂(節(jié)理)[11，22]，礦區(qū)現(xiàn)有采礦工程可以驗(yàn)證斷裂的垂向延深較小。玫瑰花圖顯示，這一期共軛節(jié)理的優(yōu)勢(shì)方位為NNW和NE向。

第三期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向以近SN向?yàn)橹?，并伴隨NWW-SEE向擠壓；對(duì)應(yīng)湘南地區(qū)燕山早期變形，有大規(guī)模中酸性巖漿發(fā)生強(qiáng)烈侵入活動(dòng)[20]。近南北向擠壓應(yīng)力來(lái)源于晚三疊世末期(200 Ma)揚(yáng)子板塊及其以南的各板塊與中朝板塊拼合[23]。侏羅紀(jì)時(shí)期，東亞大陸邊緣從特提斯構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換，伊佐奈岐板塊向西俯沖、擠壓形成NWW-SEE向擠壓應(yīng)力，這一期控礦斷裂的延伸方向以近NWW向占優(yōu)勢(shì)[24]。萬(wàn)天豐等認(rèn)為燕山早期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的近水平的最大主應(yīng)力方向隨時(shí)間作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，早期NNW向，中期NW向，晚期為NWW向，因此后期變形強(qiáng)烈時(shí)，最終褶皺以NNE向定型，這在華南地區(qū)十分普遍，與褶皺相伴的還有NE-NNE向逆斷層[25-26]，這與研究區(qū)的構(gòu)造型式一致。這一時(shí)期的F1被遷就、利用。礦區(qū)主要控礦斷裂為SN向和NNE向，在NWW-SEE向擠壓應(yīng)力下，整體上處于擠壓狀態(tài)，不利于成礦熱液進(jìn)入容礦斷裂中。因此，前人研究成果顯示湘南地區(qū)鉛鋅鎢錫鉬鉍等有色金屬成礦集中在燕山早期150～160 Ma[27-28]，而大規(guī)模銻礦成礦時(shí)代較晚為燕山晚期，約100 Ma[7]，成礦年代上的差別反映了構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制下成礦流體的運(yùn)移和演化過程，進(jìn)而造就了獨(dú)特的湘中銻礦帶。這一期共軛節(jié)理的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀為NE和NW向，前期形成的NNW向節(jié)理可能得到進(jìn)一步擴(kuò)展。

第四期應(yīng)力場(chǎng)為NW-SE向伸展，NNE-NE向的擠壓作用；對(duì)應(yīng)湘南地區(qū)燕山晚期變形，構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍍?nèi)拉張，形成大量盆嶺式斷陷盆地[20，29]，同時(shí)伴有NE-NNE向的左旋走滑[30]。這一期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與侏羅紀(jì)截然不同，形成機(jī)制是印度—澳大利亞板塊強(qiáng)烈的向北推擠[26]；左旋走滑的動(dòng)力來(lái)源于太平洋板塊在135 Ma±由于俯沖方向改變，由斜向俯沖調(diào)整到幾乎平行大陸邊緣沿NE方向走滑，造成大陸巖石圈大面積伸展[28]。線江沖礦段走向NNW-NW向的1—5號(hào)斷裂(礦脈)和北部小牛頭寨NW向101—110號(hào)斷裂(礦脈)，構(gòu)成緊鄰F1斷裂的次級(jí)斷裂，單個(gè)礦脈上下盤較平直，沿傾向和走向皆波狀彎曲，具剪張性質(zhì)；斷裂整體呈左行右列的雁行排列，顯然是受左行剪切應(yīng)力場(chǎng)的控制，剪切邊界近SN向，這與F1大斷裂受到區(qū)域性左旋走滑作用相一致(參見圖1)。這一時(shí)期，礦區(qū)SN向、NNE向斷裂和NNW向斷裂的性質(zhì)為正斷層和走滑-正斷層，成為良好的礦液運(yùn)移通道和容礦場(chǎng)所；本期節(jié)理的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀為NE和NWW向，NE向組繼承了前兩期的節(jié)理，在本期應(yīng)力場(chǎng)下有利于張開，而NWW向緊閉，在礦區(qū)基本未發(fā)育或延伸差，不利于成礦，只有在疊加褶皺的傾伏端(或揚(yáng)起端)和走向變化處的局部拉張應(yīng)力作用下成礦較好。因此，NE向節(jié)理和斷層是主要的控礦裂隙。燕山晚期伴隨有少量基性-超基性巖漿淺成侵入活動(dòng)[20]，礦區(qū)零星出露的煌斑巖脈可能形成于這個(gè)時(shí)期。線江沖一帶可見煌斑巖脈被礦體切割，彭建堂等[7]認(rèn)為華南銻礦的成礦作用晚于超基性巖脈的侵入，形成時(shí)代大約在100 Ma，即燕山晚期(?)。據(jù)重磁資料并結(jié)合地質(zhì)特征分析[5]，牛頭寨復(fù)式背斜的深部有隱伏花崗巖體；根據(jù)礦脈密度、規(guī)模以及品位，從礦區(qū)南東的線江沖到北西的大瓜沖蝕變礦化強(qiáng)度逐漸減弱，推測(cè)隱伏巖體可能位于線江沖南東的江田深部，為成礦提供了礦源和驅(qū)動(dòng)熱能。

圖4 牛頭寨區(qū)域構(gòu)造綱要圖(據(jù)注釋①，略有修改)Fig.4 Tectonic outline map of the Niutouzhai area1.第四系；2.白堊系；3.二疊系；4.石炭系；5.泥盆系；6.奧陶系；7.寒武系；8.震旦系；9.加里東中期侵入花崗巖；10.花崗斑巖；11.地質(zhì)界線；12.角度不整合地質(zhì)界線；13.區(qū)域性斷裂；14.次級(jí)斷裂；15.加里東背斜；16.加里東向斜；17.印支期復(fù)式背斜；18.印支期復(fù)式向斜

圖5 礦區(qū)及外圍不同時(shí)代巖層中褶皺型式Fig.5 Photos showing the folding style in different layers of different time(a)礦區(qū)外圍中泥盆統(tǒng)跳馬澗組(D2t)紫紅色砂巖中的印支期寬緩褶皺；(b)大硐子中下寒武統(tǒng)硅質(zhì)板巖中的疊加褶皺。

最后一期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為NW-SE向的擠壓，對(duì)應(yīng)湘南地區(qū)第四紀(jì)構(gòu)造變形，其強(qiáng)度較弱，總體以區(qū)域性抬升和掀斜為主，礦區(qū)進(jìn)一步遭受剝蝕[20]，礦脈呈星散狀出露地表。此期配套共軛節(jié)理為NWW向和NNW向裂理，地表露頭良好，節(jié)理未被充填(圖2b、圖2f)。在線江沖礦段，F(xiàn)10—F16為成礦后走滑斷裂，錯(cuò)開礦脈。

3.2 構(gòu)造控礦規(guī)律

東安銻礦礦床類型屬于巖漿期后熱液脈狀交代-充填礦床，據(jù)彭建堂等研究成果[7]推測(cè)成礦時(shí)間為燕山晚期。硫同位素特征顯示礦床中的硫組成主要來(lái)自巖漿，在成礦過程中混入了圍巖中的沉積硫；氫氧同位素特征顯示成礦流體主要來(lái)自巖漿熱液并混有變質(zhì)水熱液和晚期大氣降水[5]。劉建明等[5,31-32]認(rèn)為華南巨型銻礦帶的形成是揚(yáng)子陸塊南緣沉積盆地長(zhǎng)期演化的結(jié)果，可能與此地巖石圈塊段長(zhǎng)期以來(lái)強(qiáng)烈的物質(zhì)分異和再循環(huán)有關(guān)，前寒武系含礦地層中銻的豐度值比地殼的克拉克值高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，為成礦提供了礦源；線江沖江田一帶深部的燕山早期隱伏花崗巖體為成礦提供了巖漿熱液和熱驅(qū)動(dòng)力。此外，加里東運(yùn)動(dòng)使區(qū)內(nèi)賦礦地層發(fā)生區(qū)域變質(zhì)，也能為礦源層中成礦物質(zhì)活化、浸出、遷移提供動(dòng)力和變質(zhì)流體。

成礦前的加里東期和印支期形成了區(qū)內(nèi)SN向F1大斷裂和牛頭寨復(fù)式背斜的構(gòu)造格局，為燕山早期花崗巖的侵位提供了負(fù)壓空間，巖漿演化后期的熱液進(jìn)一步活化并萃取地層中異常的銻，在熱動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下沿著區(qū)域性F1導(dǎo)礦斷裂運(yùn)移。褶皺的核部及轉(zhuǎn)折端附近向下延伸的縱張裂隙(主要為NE向)為深部成礦熱液溝通淺部斷裂提供了良好的通道[2]；寒武系碳質(zhì)板巖和泥質(zhì)巖的透水性差，其作為隔擋層導(dǎo)致流體異常高壓不斷積累，并在下覆脆性的硅質(zhì)巖和硅質(zhì)板巖中擴(kuò)展斷裂，流體在向淺部運(yùn)移過程中不斷降溫、減壓[33]；NNE向和NNW向斷裂以及疊加褶皺局部張性環(huán)境下形成的次級(jí)斷裂在燕山晚期NW-SE向拉張作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榧魪埿再|(zhì)，為礦質(zhì)的充填和沉淀提供了良好的空間。

4 結(jié)語(yǔ)

通過以上對(duì)東安銻礦構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化和控礦地質(zhì)要素的綜合分析，其顯示出典型的構(gòu)造控礦特征。F1大斷裂作為區(qū)域?qū)УV構(gòu)造，可能連通了牛頭寨復(fù)式背斜核部的隱伏巖體與淺部斷裂和節(jié)理，成為流體運(yùn)移的通道，并在后續(xù)的降溫、減壓和張性環(huán)境下成為礦質(zhì)沉淀的場(chǎng)所。本區(qū)與銻礦化有關(guān)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化可分為五期。

第一期變形為加里東期近南北向水平擠壓；形成了牛頭寨NE向基底褶皺和同期的NE-NNE向斷裂，以及F1斷裂的雛形。

第二期變形時(shí)間為印支期，最大主應(yīng)力σ1方向?yàn)?1°(271°)，配套共軛節(jié)理為NE向和NNW向；形成走向近SN的牛頭寨復(fù)式背斜和區(qū)域性F1斷裂的構(gòu)造格架。NNE向斷裂繼承早期斷裂并隨褶皺構(gòu)造線同步彎曲，小牛頭寨疊加褶皺傾伏端局部拉張產(chǎn)生NW向斷裂。

第三期變形時(shí)間為燕山早期，σ1方向?yàn)?74°(354°)，配套共軛節(jié)理為NE向和NW向；F1斷裂、NNE向斷裂處于擠壓狀態(tài)。

第四期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用時(shí)間為燕山晚期，沿NW-SE向伸展，σ3方向?yàn)?55°(335°)，形成NE向和NWW向共軛節(jié)理，NE向組繼承了前期節(jié)理。F1斷裂、NNE向和NNW向斷裂此時(shí)處于拉張環(huán)境，成為良好的礦液運(yùn)移通道和容礦場(chǎng)所；NE向節(jié)理溝通深部礦液，NW向斷裂在褶皺局部的拉張環(huán)境下充填礦體。

第五期應(yīng)力場(chǎng)作用時(shí)間為第四紀(jì)，σ1方向?yàn)?35°(315°)，共軛剪節(jié)理方向?yàn)镹NW和NWW；F10—F16屬成礦后斷裂，它們錯(cuò)斷礦脈、抬升礦脈遭剝蝕后出露地表。

致謝：野外工作得到湖南新邵新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司東安銻礦領(lǐng)導(dǎo)和員工的熱情幫助，在此一并表示感謝。

注釋：

① 湖南省東安縣牛頭寨地區(qū)銻礦普查地質(zhì)報(bào)告. 郴州: 湖南省湘南地質(zhì)勘察院, 2000.

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Relation of tectonic stress field evolution to mineralization of Dong’an antimony deposit, Hunan province

ZHANG Qiang1，2，GUO Biying1，2，ZHAO Zhiqiang1，2，KONG Hua1，2，ZHOU Xiong3and LUO Runfei3

(1.SchoolofGeoscincesandInfo-Physics,CentralSouthUniversity,ChangSha410083,Hunan,China; 2.KeyLaboratoryofMetallogenicPredictionofNonferrousMetals,MinistryofEducation,CentralSouthUniversity,Changsha410083,Hunan,China； 3.XinlongMiningCo.Ltd,Xinshao422927,Hunan,China)

Based on statistical analysis of conjugate joints and geological characteristics and regional tectonic evolution history of the deposit are conformed characteristics of the tectonic stress field evolution and the structure control on ore. The evolution of tectonic stress field can be divided into period (1)the nearly SN compression during Caledonian epoch which led to Niutouzhai NE basement folds and the contemporary NE-NNE faults and rudiment of SN F1;(2)the nearly horizontal compression during Indo-Chinese epoch to NE and NW joints, the tectonic frame of the nearly SN anticlinorium and regional fault F1and NW Xiaoniutouzhai fault and NNE succeeding fault of former fault; (3) the nearly SN Yanshanian horizontal compression to NE, NW joint and the compressional F1、NNE faults; during the above mentioned epochs were formed the SN fault and sub-fault and joint which are the pre-ore structure; (4) the late Yanshanian NW-SE extensional movement to the NE-NWW conjugate joint (the NE joint, succeeding the former joint), F1、NNE、NNW、NW faults which together are the feeder of ore fluid and host structure of the ore; (5) NW-SE compression during Quaternary to NWW-NNW conjugate joint and the post-ore faults which displace ore veins and the uplifted segment was exposed to erosion and outcropped at surface.

conjugate joint; tectonic stress field；ore-controlling structure；Dong’an antimony deposit; Hunan province

2014-11-11； 責(zé)任編輯： 王傳泰

張強(qiáng)(1990—)，男，碩士研究生，研究方向地質(zhì)構(gòu)造與成礦。通信地址：湖南省長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)中南大學(xué)校本部，地球科學(xué)與信息物理學(xué)院423室；郵政編碼：410083；E-mail：zhangqiang2943@163.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2015.04.007

P542，P618.66

A