倪永進(jìn) ,單業(yè)華伍式崇,聶冠軍 ,張小瓊 ,朱浩峰,梁新權(quán)

(1.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所,邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510640;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京100049;3.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 四一六隊(duì),湖南 株洲 412007)

在構(gòu)造–巖漿活化過程中,地殼內(nèi)或更深處的成礦物質(zhì)易于發(fā)生遷移,富集成大型或超大型的內(nèi)生金屬礦床。這些礦床的形成、分布和保存直接受到強(qiáng)烈且頻繁的構(gòu)造活動(dòng)的影響甚至控制,因而成為成礦學(xué)的研究?jī)?nèi)容之一(陳國(guó)達(dá),1985,1987)。以斷層為例(曾慶豐,1984;翟裕生和林新多,1993;陳科,2011),相對(duì)于成礦時(shí)代,斷層活動(dòng)可以分為成礦前、成礦期和成礦后三種情形。巖漿、熱液常常沿著成礦前斷層上涌和運(yùn)移,并在其構(gòu)成的空間中淀積;成礦期的斷層活動(dòng)可以驅(qū)動(dòng)礦液呈脈動(dòng)式運(yùn)移,在局部有利的部位(如斷層交叉、斷層產(chǎn)狀變化等)淀積成富礦,同時(shí)造成礦體內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造;成礦后斷層會(huì)不同程度地破壞先存的礦體,將其抬升至地表遭受剝蝕或者深埋地下成為盲礦體。由于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)隨時(shí)變化,自然界中普遍存在著多期斷層活動(dòng)。于是,如何正確識(shí)別斷層與礦床之間的時(shí)空關(guān)系對(duì)指導(dǎo)預(yù)測(cè)找礦工作具有極其重要的意義。

圖1 湘東鎢礦區(qū)構(gòu)造位置(a,b)、礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(c)和典型的勘探剖面圖(d)Fig.1 Location (a,b),simplified geological map (c)and typical exploration profile (d)of the Xiangdong tungsten deposit,southeast Hunan province

湘東鎢礦位于湖南省茶陵縣北東部(圖1),屬于典型的石英脈型鎢礦床(孫振家,1990),迄今已有70多年的工業(yè)開采歷史,目前礦山面臨可采儲(chǔ)量日益減少的困境,迫切需要在礦區(qū)范圍內(nèi)尋找新的資源量。作為礦區(qū)內(nèi)的主干斷層,老山坳斷層呈 NEESWW 向穿過礦區(qū),分隔了最重要的三組礦脈:南組、中組與北組(圖1c)。早期的礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查都認(rèn)為該斷層曾多次活動(dòng),具有逆斷層性質(zhì),起著導(dǎo)巖導(dǎo)礦的作用(湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì),2010;湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2011)。它可能最早出現(xiàn)在印支期,造成燕山期花崗巖沿其斷面侵入,而后發(fā)生一定規(guī)模的逆沖,成礦熱液同時(shí)灌入并在先存的破裂中淀積成礦。對(duì)于所謂的后期逆沖活動(dòng)是否形成了由礦脈充填的破裂,目前有兩種截然不同的看法,一種認(rèn)為礦脈是充填在由老山坳斷層逆沖而形成的兩組共軛裂隙中(王淑軍,2008;馬德成和柳智,2010),而另一種認(rèn)為由礦脈充填的節(jié)理要早于老山坳斷層,二者之間不存在成因聯(lián)系(陳國(guó)達(dá),1985)。但是,在最近開展的成礦預(yù)測(cè)工作中,老山坳斷層卻被認(rèn)為是一條正斷層,屬于茶郴斷裂東北端的分支之一(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2012)。需要指出的是,這些觀點(diǎn)的提出主要基于區(qū)域地質(zhì)分析,缺乏露頭尺度構(gòu)造的證據(jù)。由于該區(qū)植被覆蓋度高,一般只能利用礦山開鑿的巷道進(jìn)行觀察,加上巖體內(nèi)缺乏良好的標(biāo)志物,增加了構(gòu)造觀察的難度。

考慮老山坳斷層的重要性,以上對(duì)其性質(zhì)的不同認(rèn)識(shí)必然會(huì)影響到礦區(qū)找礦工作的合理部署,因此有必要深入研究該斷層,確定其運(yùn)動(dòng)方向和位移大小,這正是本文研究的出發(fā)點(diǎn)。目前礦山內(nèi)穿過老山坳斷層的中段包括老山里7和9中段與7、10、13、15和16中段(圖1d),給我們開展構(gòu)造觀察提供了十分難得的場(chǎng)所。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

湘東鎢礦位于揚(yáng)子地塊與華夏地塊交界處(圖1a),屬于南嶺多金屬成礦帶中段(蔡楊等,2012)。整個(gè)礦床賦存在鄧阜仙中生代復(fù)式花崗巖體的東南角。該巖體由界線分明的三期花崗巖構(gòu)成(宋新華等,1988;蔡楊等,2011;黃卉等,2011),即主體的印支期灰白色粗粒似斑狀黑云母花崗巖(鋯石 U-Pb年齡230～218 Ma;黃卉等,2011;蔡楊等,2013)、燕山早期灰白色中粒二云母花崗巖(鋯石 U-Pb年齡 154.4±2.2 Ma;黃卉等,2011)和燕山晚期灰白色細(xì)粒白云母花崗巖(白云母K-Ar年齡136～110 Ma;宋新華等,1988)。后兩者在礦區(qū)內(nèi)主要出露于老山坳斷層上盤。

湘東鎢礦床由上百條平行或近平行的含礦石英脈構(gòu)成,其中具有工業(yè)開采價(jià)值的礦脈十余條(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2011)。這些石英脈總體平直穩(wěn)定,主要呈透鏡狀、平板狀或串珠狀,走向 NEE 至 EW,傾角主要在 65°～80°(圖4c-d)。它們長(zhǎng)3～400 m,以10～100 m居多;寬0.07～3.1 m,主要集中在1 m以內(nèi)。礦脈在空間上分布不均勻,數(shù)條相鄰、平行的礦脈可以組成更大規(guī)模的礦脈帶,即所謂的北組脈、中組脈、南組脈和南南組脈(圖1c),其中前三組是礦山最重要的開采對(duì)象。中組脈普遍含有高品位的鎢,早已被采空;南組脈正在開采,僅在深部還剩有少量資源;北組脈是目前正準(zhǔn)備全面開采的對(duì)象。通過對(duì)10和13中段南、北組脈形態(tài)統(tǒng)計(jì)測(cè)量(表1、圖2),我們發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)礦脈中單一脈數(shù)少見,常見的是由其連接成的脈,即連接脈。前者呈透鏡狀,長(zhǎng)度小于 20 m,最大寬度與長(zhǎng)度的比值(寬長(zhǎng)比)在 1.5×10–2以上,而后者主要呈串珠狀,少數(shù)具有透鏡狀或平板狀的平面形態(tài),長(zhǎng)度大于10 m,寬長(zhǎng)比小于 1.8×10–2,平均值可達(dá) 1.1×10–2。

礦脈內(nèi)礦石礦物主要為黑鎢礦和黃銅礦,還有少量白鎢礦、錫石、方鉛礦、閃鋅礦等。石英占脈石礦物90%以上,另有少量螢石、方解石等(馬德成和柳智,2010)。與成礦有關(guān)的圍巖蝕變以云英巖化、硅化和絹云母化為主,局部有葉臘石化和高嶺土化,一般發(fā)育于較細(xì)小礦脈的周圍,而在粗大和大脈的側(cè)旁往往較弱甚至不明顯。

礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有兩條較大規(guī)模的斷層,即老山坳斷層和其東北側(cè)的金竹籠斷層。老山坳斷層走向呈NE-SW向,縱貫礦區(qū)長(zhǎng)達(dá)10 km以上,向東穿過巖體邊界進(jìn)入泥盆紀(jì)變質(zhì)砂巖中,向西可能連接到控制白堊紀(jì)紅層盆地的茶郴斷裂(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2012)。斷層傾向SE,總體上傾角上陡下緩(圖1c、2a),介于 26°～45°之間。除茶園里 9中段外,其余中段(10、13、15、16中段)揭露的斷層面上均發(fā)育5～20 cm厚的灰白色、黃褐色斷層泥(圖3a)。在斷層泥中偶見有斷層角礫,呈不等軸狀,長(zhǎng)軸接近平行于斷層面,粒徑數(shù)厘米至十余厘米,成分為硅質(zhì)巖或硅化花崗巖。老山坳斷層明顯截?cái)嗔说V脈(圖1c),說明相對(duì)于后者,斷層的形成時(shí)代要晚。在茶園里 9中段,老山坳斷層切斷了其下盤屬于北組脈的一條陡立礦脈(圖3b)。

表1 湘東鎢礦石英脈形態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table1 Statistics of shape parameters for quartz veins in the Xiangdong tungsten deposit,Southeast Hunan province

圖2 礦脈最大脈寬–長(zhǎng)度關(guān)系圖Fig.2 Length (L)–maximum aperture (A)plots for ore veins in the Xiangdong tungsten deposit

2 老山坳斷層性質(zhì)

盡管在礦區(qū)范圍內(nèi)可以通過 7個(gè)中段直接觀察到老山坳斷層,但是由于花崗巖中缺乏良好的標(biāo)識(shí)物,且斷層帶內(nèi)反映運(yùn)動(dòng)學(xué)指向的構(gòu)造現(xiàn)象少見,我們僅在15和16中段內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一些諸如葉理構(gòu)造和堆垛構(gòu)造的現(xiàn)象,它們均指示出老山坳斷層的正斷性質(zhì)。此外,斷層兩盤在礦脈結(jié)構(gòu)和成分以及圍巖變形的差異也佐證了這一判斷。

2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)識(shí)

老山坳斷層的斷層泥中經(jīng)常可見一種由微破裂密集排列而成的細(xì)微結(jié)構(gòu),呈薄片狀或鱗片狀,因而可以利用二者的銳角來指示上盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。這種結(jié)構(gòu)一般總體上與斷層帶平行,不具有明顯的運(yùn)動(dòng)學(xué)指示意義。但是在15中段,這種薄片狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)狀(189°∠26°)明顯比斷層的產(chǎn)狀(150°∠31°)緩(圖3c),說明老山坳斷層具有右行的正斷性質(zhì)。

在16中段,數(shù)條長(zhǎng)15～20 cm、寬2～5 cm的暗灰色硅質(zhì)條帶出現(xiàn)在老山坳斷層帶中、上部,它們疊置在一起,并同時(shí)彎曲成開闊的背形構(gòu)造(圖3d)。這種現(xiàn)象被解釋為堆垛(duplex)構(gòu)造:沿著與斷層平行的硅質(zhì)條帶上、下兩側(cè)分別為頂、底板斷層,其間發(fā)育著一系列相互平行、傾角較緩的小尺度斷層,它們以逆斷層形式依次錯(cuò)開硅質(zhì)條帶。依據(jù)硅質(zhì)條帶的疊置方向可以推測(cè)老山坳斷層上盤相對(duì)下盤向下滑動(dòng),具有正斷性質(zhì)。

圖3 老山坳斷層及其附近礦脈的野外照片F(xiàn)ig.3 Photographs showing the Laoshan’ao fault and ore veins in the vicinity

除此之外,老山坳斷層兩盤還發(fā)育了大量與其平行或大致平行的小尺度斷層(圖4b),斷距一般在0.3～1.5 m之間,最大可達(dá)3 m左右。這些斷層幾乎不發(fā)育斷層泥,其上經(jīng)常有一薄層的方解石膜,有時(shí)在斷層面上可見清晰的擦痕。根據(jù)斷層階步、兩盤錯(cuò)開的石英細(xì)脈等現(xiàn)象,判斷這些斷層具有正斷或右行正斷性質(zhì)。

2.2 兩盤礦脈差異

南組脈和北組脈分別處于老山坳斷層上盤和下盤,在礦物組成、礦脈結(jié)構(gòu)、圍巖變形等方面均存在顯著差異。

2.2.1 組成和結(jié)構(gòu)

北組脈往往發(fā)育有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),表現(xiàn)為平行脈壁的條帶構(gòu)造。條帶構(gòu)造分布在脈體兩側(cè)(圖3e)或全部,由白色和(或)黑色條帶交替排列而成,條帶等厚或不等厚,寬度1～5 cm。黑色條帶富含毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦等硫化物,石英呈灰白色或煙灰色。白色條帶主要由灰白色石英組成,石英晶體的延長(zhǎng)方向大致與脈壁垂直,說明形成時(shí)的破裂位移基本上垂直脈壁,意味著脈體經(jīng)歷了多期破裂-愈合作用(Cervantes,2007)。

與北組脈不同的是,南組脈結(jié)構(gòu)單一,以塊狀構(gòu)造為特征。黑鎢礦晶體自形粗大,常聚集一起,呈柱狀或放射狀,與脈壁垂直或斜交,可以占據(jù)著脈體的大部分寬度(圖3f)。其周圍為灰白色石英以及少量硫化物。

根據(jù)前人的研究成果(湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì),2010),該礦床由早至晚劃分三個(gè)主要的成礦階段,即高溫氧化物(黑鎢礦和錫石)階段、中溫硫化物階段和低溫碳酸鹽階段(Lehmann,1990)。于是,考慮到灌入的礦液都來自深處,一種對(duì)兩組脈上述差別的合理解釋是,南組脈和北組脈的形成深度不同:南組脈形成在淺處,只經(jīng)歷一次的拉開和充填,以高溫礦化為主,而北組脈形成在深處,經(jīng)歷了多次破裂-愈合,以高溫和中溫礦化為主。目前,在同一中段(如10和13中段)形成在深處的北組脈出現(xiàn)在斷層下盤,形成在淺處的南組脈出現(xiàn)在斷層上盤。這表明相對(duì)上盤,下盤經(jīng)歷過大幅度的抬升,也就是說,老山坳斷層具有正斷層性質(zhì)。

2.2.2 圍巖變形

北組脈圍巖廣泛遭受了以硅化和絹云母化為主的強(qiáng)烈蝕變(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2012)。在接觸帶附近的圍巖中密集發(fā)育有多方向、被黑色硅質(zhì)充填的破裂,構(gòu)成網(wǎng)脈或細(xì)脈帶;局部甚至出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象(圖3g),其中的角礫多呈次棱角狀,少部分呈次圓狀或次棱角狀。硅質(zhì)充填物由石英微晶組成,石英呈等軸粒狀,粒徑50 μm左右,具有典型的三連邊結(jié)構(gòu)。相比而言,南組脈整體上不僅具有輕微的圍巖蝕變,而且具有微弱且沒有被充填的破裂。

在地殼淺處,巖石變形是局限性的,表現(xiàn)為脆性的破裂,隨著深度增加通常會(huì)轉(zhuǎn)變成半脆性的碎裂(Sibson,1977;Strehlau,1986;Evans et al.,1990)。按此理解,北組脈應(yīng)要比南組脈形成得更深。同樣地,它們分別出現(xiàn)在同一中段(如10和13中段)斷層下盤和上盤,說明老山坳斷層具有正斷性質(zhì)。

3 討 論

老山坳斷層作為湘東鎢礦區(qū)的主要斷層,其性質(zhì)的確定必然會(huì)關(guān)系到礦區(qū)找礦工作的部署。在上述觀察的基礎(chǔ)上,本節(jié)將探討老山坳斷層的位移量、斷層與成礦之間的關(guān)系和礦脈連接方式。

3.1 成礦后斷層

考慮到在湘東鎢礦區(qū)內(nèi),只有老山坳斷層上盤存在燕山期花崗巖,同時(shí)礦脈的形成可能需要大尺度的導(dǎo)礦構(gòu)造來運(yùn)移成礦熱液,過去的地質(zhì)勘查和科研工作都認(rèn)為老山坳斷層形成于成礦之前,并在之后多次活動(dòng),燕山期巖漿和后續(xù)的成礦熱液沿?cái)鄬忧治换蛏嫌?孫振家,1990;馬德成和柳智,2010;湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì),2010;湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2011)。事實(shí)上,在湘東鎢礦北西方向2.5 km處是一個(gè)出露面積達(dá)30 km2以上的燕山期花崗巖株(圖1b),老山坳斷層帶及其附近沒有明顯地反映含礦熱液沿其運(yùn)移的蝕變分帶現(xiàn)象。與此觀點(diǎn)相反,我們認(rèn)為老山坳斷層形成于成礦之后,理由如下:

(1)該斷層明顯截?cái)嗔吮苯M脈中的部分礦脈(圖1c),說明斷層是在高溫礦脈形成之后形成的。

(2)該斷層內(nèi)普遍發(fā)育著斷層泥(圖3a),至少表明斷層曾在低溫環(huán)境強(qiáng)烈活動(dòng)過。

(3)斷層兩盤的礦脈(即北組脈和南組脈)在礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和圍巖變形甚至圍巖蝕變上存在著系統(tǒng)性的差異,不太支持同成礦期斷層活動(dòng)的觀點(diǎn)。

3.2 斷層位移量

如前所述,老山坳斷層是形成于成礦后的一條正斷層,明顯斷開了下盤的北組脈。這樣被斷開的北組脈會(huì)在斷層上盤何處出現(xiàn)？這是我們關(guān)心的問題。在斷層上盤的三組脈(即中組脈、南組脈和南南組脈)中,中組脈和南組脈擁有類似的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造(圖3e)和圍巖變形(圖3g),與北組脈的特征相去甚遠(yuǎn),因而無法匹配。南南組脈較窄小,在地表斷續(xù)出現(xiàn),以微脈帶、細(xì)脈帶或?qū)捗}帶形式出現(xiàn),脈體內(nèi)同樣發(fā)育與北組脈具有極其相似的結(jié)構(gòu)。即由灰白色和黑色石英平行脈壁交替排列構(gòu)成的條帶構(gòu)造(圖3h);圍巖發(fā)生硅化和少量的綠簾石化,但并未發(fā)生碎裂。因此,我們認(rèn)為南南組脈與北組脈很可能為被老山坳斷層錯(cuò)斷的同一組脈。

于是,地質(zhì)圖上沿老山坳斷層傾向,南南組脈至北組脈范圍的距離即可以視作老山坳斷層的水平斷距,約1.5～2.0 km。取各中段測(cè)得的斷層傾角的平均值 35°,加上 15中段斷層泥中葉理與斷層面之間的夾角指示出斷層的右行正斷性質(zhì),進(jìn)一步計(jì)算出垂直斷距約為1.1～1.4 km,總斷距約為2.4～3.1 km?？紤]到老山坳斷層本身的產(chǎn)狀在深度上存在一些變化(圖4a),且僅局部可見反映斷層滑動(dòng)的構(gòu)造現(xiàn)象(圖3c),該總斷距值目前只能是一個(gè)粗略的近似值。

區(qū)域上,老山坳斷層向西延至區(qū)域性的茶郴斷裂,被認(rèn)為是該斷裂的一個(gè)分支(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2012)。在茶郴斷裂控制的白堊紀(jì)紅層盆地中,沉積厚度在該斷層附近達(dá)到最大,約1.5 km (湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2011),可以作為茶郴斷裂垂直斷距的下限。有趣的是,這一數(shù)值竟然與前面得到的老山坳斷層垂直斷距相當(dāng),意味著沿著盆地的邊界斷層至基巖山區(qū)的斷層,所接受的區(qū)域伸展位移量卻沒有明顯變化。

3.3 礦脈的連接

圖4 老山坳斷層(a)及鄰近斷層(b)吳氏網(wǎng)投影圖和南(c)、北(d)組礦脈的下半球等面積投影圖Fig.4 Low-hemisphere,equal-area projection of the Laoshan’ao fault (a),its secondary faults (b),and the south (c)and north (d)ore vein sets,respectively

前述的觀察表明,礦脈具有張裂成因,形成在燕山期巖體侵位之后的NW-SE向或NNW-SSE向區(qū)域性伸展體制下。從10和13中段南、北組脈統(tǒng)計(jì)結(jié)果(圖2,表1)上看,單一脈呈透鏡狀,長(zhǎng)不超過20.2 m,寬最大0.4 m,寬長(zhǎng)比在1.7×10–2以上;連接脈主要呈串珠狀,脈長(zhǎng)均大于 10 m,寬不小于 0.1 m,寬長(zhǎng)比小于 2.0×10–2,平均可達(dá) 1.1×10–2。但是,在13中段南組脈還發(fā)育有類似于單一脈的透鏡狀或薄板狀脈體,其長(zhǎng)度可達(dá)41 m以上,遠(yuǎn)超出了單一脈的長(zhǎng)度范圍,但其寬長(zhǎng)比遠(yuǎn)小于單一脈甚至相應(yīng)位置的連接脈(圖2d),我們認(rèn)為這類脈體是發(fā)育程度更高的連接脈。從單一脈到連接脈反映出礦脈的不同演化階段(圖5)。當(dāng)相鄰的單一脈連接成更長(zhǎng)的脈時(shí),礦脈的寬長(zhǎng)比明顯減小,表明隨著礦脈尺度加大,礦脈急劇變長(zhǎng),意味著這些破裂的發(fā)育程度尚未達(dá)到飽和狀態(tài)。類似的現(xiàn)象也見于謝焱石等(2004)對(duì)沃溪金礦石英脈的觀測(cè)。

對(duì)比其他石英脈的測(cè)量結(jié)果(表2),我們注意到無論單一脈還是連接脈,湘東鎢礦區(qū)石英脈的寬長(zhǎng)比都要大近一個(gè)數(shù)量級(jí)。表2中,前人測(cè)量的脈體都是在露頭范圍內(nèi)的,長(zhǎng)度為數(shù)厘米至數(shù)米,普遍遠(yuǎn)小于湘東鎢礦區(qū)礦脈長(zhǎng)度。本文礦脈參數(shù)的獲得是在礦區(qū)中段試料圖上進(jìn)行的。盡管礦脈尾部尖滅部分可能因?yàn)樵嚵蠄D的精度而沒有被標(biāo)識(shí)出,會(huì)導(dǎo)致目前得到的脈體寬長(zhǎng)比偏大,但是考慮到其值比其他石英脈的測(cè)量值大了一個(gè)數(shù)量級(jí),我們認(rèn)為忽略末端長(zhǎng)度顯然不是造成這種不同長(zhǎng)度脈體寬長(zhǎng)比相差懸殊的原因。一種可能的解釋是石英脈的寬長(zhǎng)比與觀察的脈體尺度有關(guān),即隨著脈長(zhǎng)的增大,脈體寬長(zhǎng)比會(huì)相應(yīng)增大。根據(jù)Dugdale脆–韌性破裂模型,在連續(xù)介質(zhì)中,脈體的寬長(zhǎng)比取決于圍巖的泊松比、屈服強(qiáng)度和剪切模量等巖石力學(xué)參數(shù)(Dugdale,1960;Vermilye and Scholz,1995)。實(shí)驗(yàn)研究(Jaeger and Cook,1976;Paterson,1978;Bandis,1980;Heuze,1980;馬瑾,1987)表明,隨著樣品尺度的增大,含裂隙巖石的力學(xué)參數(shù)(如剪切模量和屈服強(qiáng)度)會(huì)顯著降低。于是,隨著脈體尺度的增大,觀測(cè)到的長(zhǎng)寬比會(huì)減小。

圖5 礦脈可能經(jīng)歷了獨(dú)立擴(kuò)展(a)、不完全連接(b)和完全連接(c)三個(gè)生長(zhǎng)階段Fig.5 An imaginary growth scenario of an ore vein

3.4 找礦意義

如前所述,過去普遍認(rèn)為老山坳斷層形成于印支期花崗巖侵位之后,是一條曾多次活動(dòng)、導(dǎo)巖導(dǎo)礦的逆斷層,但并沒有確定出該斷層在各期次(成礦前、成礦期和成礦后)的活動(dòng)性質(zhì)和位移量。在此認(rèn)識(shí)下,已開展的找礦工作部署都強(qiáng)調(diào)四組礦脈(北組脈、中組脈、南組脈和南南組脈)在空間上呈等距性分布,且礦脈沿著該斷層兩側(cè)對(duì)稱分布(湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì),2010;湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),2011),暗示著老山坳斷層在成礦后期活動(dòng)不是主要的。

然而,本文研究表明老山坳斷層是一條成礦后的正斷層。這樣,位于斷層下盤的礦脈(北組脈)與上盤礦脈(中組脈、南組脈和南南組脈)之間就不存在必然的等距分布關(guān)系。如果有的話,那么應(yīng)純屬巧合?？紤]到北組脈(圖3e)和南南組脈(圖3h)具有相似的礦脈結(jié)構(gòu),我們認(rèn)為二者在斷層形成前是同一組脈(圖6)。如果這種認(rèn)識(shí)是正確的,那么不難得出以下的推斷:

(1)在老山坳斷層下盤,與上盤中組脈和南組脈對(duì)應(yīng)的組脈不會(huì)像原有認(rèn)識(shí)的那樣出現(xiàn)在北組脈以南,而應(yīng)當(dāng)在北組脈以北出現(xiàn)。事實(shí)上,在礦區(qū)北緣,轎頂山一帶發(fā)育大量含礦石英脈,它們是否與中、南兩組脈存在對(duì)應(yīng)關(guān)系尚需進(jìn)一步確認(rèn)。

(2)盡管在地表延伸不穩(wěn)定,南南組脈在深處會(huì)變得像北組脈那樣寬大且延伸穩(wěn)定。這是今后找礦勘探應(yīng)該關(guān)注的有利靶區(qū)。

于是,我們提出在斷層下盤北組脈的北邊尋找與中組脈和南組脈對(duì)應(yīng)的礦脈、在斷層上盤南南組脈的深部尋找北組脈的新找礦思路。

表2 不同圍巖中石英脈形態(tài)參數(shù)一覽表Table2 Shape parameters for quartz veins in various country rocks

圖6 老山坳斷層形成前(a)和形成后(b)的示意剖面圖Fig.6 Diagrams showing profiles before (a)and after (b)the formation the Laoshan’ao fault

4 結(jié) 論

(1)湘東鎢礦區(qū)老山坳斷層具有正斷層性質(zhì),其依據(jù)來自宏觀變形構(gòu)造和兩盤附近的礦脈兩方面。前者包括斷層帶內(nèi)緩于斷面的葉理構(gòu)造和指示上盤相對(duì)向下運(yùn)動(dòng)的堆垛構(gòu)造以及其附近平行或近平行該斷層的次級(jí)正斷層;后者包括上、下兩盤礦脈在礦脈結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和圍巖變形存在明顯的差異,表明上盤礦脈(南組脈)在形成深度和變形深度上都比下盤礦脈(北組脈)淺,意味著該斷層有正斷層性質(zhì)。

(2)諸多地質(zhì)現(xiàn)象表明老山坳斷層形成于成礦之后,例如該斷層明顯截?cái)啾苯M脈;沿著斷層帶未出現(xiàn)反映含礦熱液沿其運(yùn)移的蝕變分帶現(xiàn)象;斷層帶內(nèi)普遍發(fā)育斷層泥。這與以往的認(rèn)識(shí)不同。

(3)礦區(qū)礦脈可分為單一脈和連接脈兩類。根據(jù)礦區(qū)中段試料圖所獲得的礦脈形態(tài)參數(shù),前者的平均寬長(zhǎng)比明顯大于后者,分別為 4.0×10–2和 1.1×10–2。該值要比前人在露頭上測(cè)量得到的石英脈寬長(zhǎng)比大近一個(gè)數(shù)量級(jí),可能說明脈體寬長(zhǎng)比與觀察的脈體尺度有關(guān)。

(4)考慮到南南組脈與北組脈具有平行脈壁、黑白相間的條帶構(gòu)造,我們認(rèn)為二者在老山坳斷層形成前是同一組脈,由此推斷該斷層的水平斷距可達(dá)1.5～2 km,總斷距約2.4～3.1 km。進(jìn)一步可以重建出老山坳斷層兩盤礦脈之間的聯(lián)系:在斷層下盤與中組脈和南組脈對(duì)應(yīng)的礦脈應(yīng)出現(xiàn)在北組脈以北,被斷層錯(cuò)掉的北組脈會(huì)在上盤南南組脈的深部再現(xiàn)。根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系,今后礦區(qū)找礦勘應(yīng)該重點(diǎn)放在尋找斷層兩盤對(duì)應(yīng)的礦脈。

致謝:在坑道觀察和資料收集過程中,得到了湖南有色集團(tuán)湘東鎢業(yè)有限公司王超、王文龍、羅航、張?zhí)靿鄣群秃鲜〉刭|(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì)劉金云的熱情幫助。謹(jǐn)以此文紀(jì)念已故的大地構(gòu)造學(xué)家和成礦構(gòu)造學(xué)家陳國(guó)達(dá)院士。

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