Question

控矿构造及其控矿规律分析

Answer 1

4.5.1 主要容矿断裂简介

矿区主要容矿断裂为NWW向、S倾和N倾组，NE向、SE陡倾和NW缓倾组。

NWW向、S倾组是矿区的最主要的含矿断裂，主要有Q8、Q14、Q8501号脉，而以Q8号脉规模最大，在工作区长1900m，全长达6000m以上。Q8501(Q10)、Q14号脉，延伸多在1000m以上，分布在Q8号脉上盘，Q12号脉的东侧，等间距分布，间距约300m。

NE向组断裂是矿区另一组重要含矿断裂，以SE陡倾组为主。以Q12号脉为代表，工作区长1600m，往南延伸稳定，Q161、Q185是Q12号脉系同一组断裂，初步推测，该组断裂系规模延长在5000m以上。NE向、NW缓倾组规模较小，长多在数十米至数百米，延深数十米。以Q971、Q121、Q904号脉为代表。

Q8和Q12号脉是矿区主脉，矿区内最大的容矿断裂，也是小秦岭金矿田内几个规模最大的容矿断裂之一。目前工程已控制斜深1000余米。断裂发育在本区第二期韧脆性剪切带之上，断面受韧性剪切带控制，无论在走向上还是剖面上均呈舒缓波状，局部地段出现分支复合。断裂的长期演化和多次活动，形成了复杂的断裂带结构。由碎裂、蚀变的糜棱岩构成，有时在中部发育含金石英脉，局部地段沿断裂破碎带边部发育断层泥带。破碎带通常发育在糜棱岩带的中部或一侧，糜棱岩带一般由强弱相间的一系列变形带构成，宽几米至十几米，岩石以初糜棱岩为主，部分地段发育糜棱岩、超糜棱岩。

矿区其他含金石英脉。如Q8501、Q14号脉容矿断裂规模较小，结构也较简单，石英脉分支复合特征不明显。而Q971、Q121号脉等呈NE向、向N缓倾组矿脉容矿构造简单，以脆性破裂为主，石英脉上下界面构造岩发育较差。

4.5.2 主要容矿断裂发育古构造应力场分析

根据小秦岭金矿田容矿断裂研究成果，将矿田内的容矿断裂分为2类:一类演化历史较长，早期为韧性剪切带，后期基本上沿原剪切带发育了脆性剪切面。这类断裂一般规模大，切割深，断裂面波状起伏特征显著，是成矿的良好场所，该区的大型矿床均产于这类容矿断裂中。第二类容矿断裂为简单的脆性剪切破裂，演化历史相对简单。无糜棱岩发育，断裂面较平直，其成矿能力取决于与第一类容矿断裂的相对位置和连通情况，一般只形成小规模的矿体或不含矿体。

东桐峪矿区正确区分这两类不同含矿性的断裂有重要意义，一是判定“主矿脉”，二是对发现脉体含矿性进行正确评价，为探矿指明方向。矿区NWW向Q8、Q8501、Q14、Q15、Q18号脉以及NE向Q12号脉容矿断裂均为第一类断裂，而Q971以及其他含矿性差、规模小的断裂多属于第二类容矿断裂。

第一类容矿断裂发育的基础———早期韧性剪切带，是在区域性近SN向挤压构造应力场作用、较高的地热梯度条件下形成的。其中垂直最大主压应力方向———NWW向发育剖面上共轭的“X”型剪切带，但以共轭剪切带中的S倾组发育为特征。该组剪切带无论S倾组或N倾组断裂，早期的韧性变形特征均指示剪切指向为上盘逆冲。据我们在其他矿区的研究成果，本区最大主压应力方向为SSW-NNE且近水平，其中最大主应力轴为NWW-SEE向(σ₁=196°∠10°)，最小主应力方向为近直立(σ₃=58°∠82°)，中间主应力轴NNW向近水平(σ₂=288°∠3°)。在该应力条件下，发育的断裂无疑为逆断层(图4.17b)。

图4.17 形成3类断层的3种应力状态及其表现型式(据Anderson，1951)

本次在东桐峪矿区研究表明，第一类容矿断裂根据断裂特征可进一步划分为2个亚类，亦是一种主次关系。在上述应力条件下，首先形成一些主要的剪切断裂，当早期形成的主要的容矿断裂两盘间的相对剪切位移不足以平衡区域构造应力场造成的变形时，就会在这些剪切带附近产生一系列近于平行的剪切带。所以沿早期韧性剪切带发育起来的容矿带属第一类断裂第一亚类;沿稍晚期脆-韧性剪切带发育起来的容矿带属第一类断裂第二亚类;第一亚类容矿断裂发育历史最长，切割较深，据在其他矿区估算，如杨砦峪矿区60号脉容矿断裂切割深度达5.6～6.7km(栾世伟等，1991)。因此，第一类断裂第一亚类容矿断裂深部成矿的构造条件是完全具备的。在东桐峪矿区第一大类容矿断裂中，Q8、Q12号脉容矿断裂属第一大类断裂第一亚类，其他则属第二亚类。第二亚类与第一亚类断裂距离远近也是评价断裂含矿性的指标，一般位于上盘、距离近的断裂含矿性较好。

成矿中晚期，古构造应力场发生转变，最明显的特点是由压性转为张性，反映了局部地壳在水平方向的拉伸，地质体本身的质量是变形的主要外应力，因此最大主应力轴σ1近直立，中间主应力轴和最小主应力轴是水平的，所以从水平应力场考虑时，此期形成张性断层或早期断裂发生张性活动(图4.17a)。

4.5.3 容矿断裂发育历史分析

野外实地考察发现，早期韧性剪切带切过黑云母二长花岗岩床，在二长花岗岩中形成糜棱岩带。该二长花岗岩床在小秦岭文峪至杨砦峪之间连续分布，长达16km以上。在杨砦峪一带，已获得该岩床的K-Ar法年龄数据有:464.3Ma、481.6Ma、506.8Ma(河南省地调一队，1982);在东闯一带，我们曾测得该花岗岩中黑云母的K-Ar法年龄为728Ma。另外，在不同矿区均见到辉绿岩脉(148Ma)穿切该期韧性剪切带。根据上述地质事实和测年数据，判定该期韧性剪切带发育时间在481.6～148Ma范围内。

前已述及，该组构造发育期古应力场特征是:最大主压应力为近水平SSW-NNE向，恰与华北古板块的南缘边界相垂直，而且小秦岭地区距华北古板块的南缘不过40km，因而，有理由认为该应力场与地台边缘的挤压或碰撞作用有关。考查该区构造演化历史，可知为481.6～148Ma，南侧的秦岭古大洋曾两度闭合，一次在泥盆纪之前，一次在三叠纪末(任纪舜等，1991)。此后，在燕山期，东秦岭地区还发生了较大规模的陆内俯冲作用(贾承造等，1986)。上述几次构造事件对大陆板块内的影响是不同的。加里东运动在该区导致地台的沉积盖层普遍发生褶皱，但一般形成较宽缓的褶皱，这和该阶段秦岭洋封闭“碰撞不造山”的特征(孙勇等，1991)是一致的。因而加里东期在地台的基底内不大可能形成一系列逆冲断裂。而印支期、燕山期的造山运动，使大陆边缘内侧的一系列NWW向断裂发生逆冲运动，同时伴有大规模的岩浆活动，有条件在基底内发育韧性断裂。根据上述分析，本区控矿韧性剪切带可能发育于印支期或燕山运动早期。

叠加在韧性剪切带之上的脆性断裂，发育时间略晚于上述韧性剪切带，是温压条件发生变化而在相同的构造应力场下剪切作用继续的结果。对小秦岭南矿带主容矿断裂，如杨砦峪矿区60号脉、东闯507号脉以及文峪505号脉、东桐峪矿区Q8号脉的系统观测结果表明，在断裂陡倾斜地段，糜棱岩带变宽，岩石糜棱岩化程度增高，断裂面与Ms面理产状大体一致，而在断裂的缓倾斜地段，糜棱岩带变窄，糜棱岩化程度降低，而且断裂面倾角明显缓于糜棱岩带，这种不均一性表明脆性断裂的发育与韧性变形带的发育有紧密的联系(图4.18)。在韧性剪切带发育的晚期，首先在缓倾斜处形成一系列R破裂，因此这些地段便不再产生韧性变形，而陡倾斜地段则继续发生韧性变形，使变形强度和变形带的宽度均不断增加。此后在陡倾斜地段，发育出主剪切裂隙D，进一步发育最终使整个剪切带的脆性破裂贯通，形成统一的脆性断裂。野外观察表明，脆性断裂的发育受韧性变形带的控制，仅在少数缓倾斜地段，脆性断裂超出韧性变形带范围延伸。

由于这种脆性断裂受先存的韧性变形带控制，断裂面的波状起伏特性显著，因而对断裂的进一步逆冲剪切运动产生限制，所以这类容矿断裂两盘间的相对剪切位移量一般不会很大。当该组断裂的剪切位移不足以平衡区域构造应力场造成的变形时，就会在这些断裂的附近产生一系列近于平行的剪裂面，这就是前述的第二类容矿断裂中的一部分，这些容矿断裂一般断面平直，分布于第一类容矿断裂的上盘或下盘，它们的产状直接受当时当地的构造应力场和岩石力学性质控制，因而有时可与第一类容矿断裂在剖面上斜交。总体上，这些脆性剪切断裂的规模一般较小，但有的延长可达数千米。

上面对两类容矿断裂发育历史的分析表明，第一类容矿断裂发育历史较长，规模大，切割较深，贯通性好，加之断裂面波状起伏特征显著，在剪切活动中易于形成多处容矿空间，因而有利于其中形成多处富大矿体。因此，“主矿脉”深部成矿的构造条件是完全具备的。

图4.18 容矿断裂的韧-脆性转化示意剖面图

4.5.4 主要容矿断裂成矿期的活动特征及其控矿作用

小秦岭金矿田金矿成矿可明显划分为4个阶段，总体上，4个阶段矿化的影响范围和强度呈递减趋势。若不考虑对金成矿影响不大的第四阶段，前3个阶段的不同叠加组合类型决定了各矿床的矿石特征。根据野外观察和前人勘探成果资料，对于一条矿脉而言，可以有以下几种叠加形式:①Ⅰ，单阶段产物，简单的乳白色石英脉，无明显金矿化，如东墁一带的555号脉。②Ⅰ+Ⅱ，这种类型较多见，杨砦峪60号脉，文峪512号脉，东闯501、502号脉，初岔各矿脉、灵湖5号脉等，基本上都属于这种类型，但这并不排除在局部有第三阶段叠加，但总体上第三阶段叠加非常微弱。③Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ或Ⅰ+(Ⅱ)+Ⅲ，以第二阶段局部发育为特征，这种类型的矿脉主要分布于中矿带，一般品位较高，如文峪505、530号脉、东闯507、504号脉、金硐岔9号脉、四范沟203号脉，以及本区的Q8、Q12号脉等。

研究表明，一条容矿断裂内具有某个矿化阶段的产物，就意味着该断裂在该阶段发生了某种活动，其中成矿热液和构造活动两者缺一不可(曾庆丰，1986)。空间上相邻的几条断裂，有的受到某个阶段矿化的强烈叠加，有的则矿化微弱或根本无该阶段的矿化作用，这种现象主要是构造活动强度和方式不同的结果。对于小秦岭地区不同矿床矿石类型的差别，以往一些学者(栾世伟等，1991)试图用矿床分带规律予以解释，认为以燕山期岩体为中心，距岩体较近的矿床以多金属硫化物型矿化为特征，距岩体较远的矿床则以黄铁矿型矿化为特征。但这种分带模式难于解释同一矿床范围内不同矿脉在矿化类型上的差异。如文峪矿区505、530和512号脉就分属不同类型，东闯矿区507、504号脉和501、502号脉等也属不同类型，与杨砦峪60号脉一岭之隔的203号脉等同杨砦峪60号脉也分属不同类型。有时甚至在同一条矿脉上，不同标高、不同地段矿石的矿化类型也不一致。从矿床产出位置看，初岔矿区距文峪岩体比金硐岔、四范沟矿区都近，但矿化类型主要为黄铁矿型。相反，距文峪岩体较远的金硐岔矿区矿化类型则主要为多金属硫化物型。如果运用成矿作用与构造活动相联系的观点，上述问题便迎刃而解。小秦岭地区第一矿化阶段形成的石英脉分布广泛，第二矿化阶段产物分布范围和规模明显减小，而第三矿化阶段分布范围就更小，只在少数容矿断裂中发育。这清楚地表明了在成矿期内，构造活动的强度不断衰减，这和实际观察到的矿脉及围岩中各阶段的构造形迹也是吻合的。

所以要具体分析容矿断裂的活动方式及其对赋矿部位在水平和垂直方向的控制作用。下面对东桐峪矿区几个主要矿化阶段容矿断裂的活动特点予以说明。

4.5.4.1 第一矿化阶段

第一矿化阶段发育的直接标志是形成了致密块状乳白色的石英脉。该阶段矿区内NWW向S倾组容矿断裂活动以逆冲为主，在主矿脉一侧常见发育“入”字型白色石英小支脉，一般很快就尖灭，它们无例外地指示断裂上盘为逆冲。据主矿脉及小支脉露头产状进行古构造应力解析情况恢复出的古应力场，最大主压应力σ₁方向为SSW缓倾伏，σ₂为NWW向近水平，σ₃近于直立。这种应力场特征与前述区域容矿断裂发育阶段的古应力场一致。在该应力状态下，NWW向容矿断裂发生左行逆冲(图4.19至图4.23)，因而在断裂面产状变缓处易形成虚脱空间，发育较厚的石英脉。左行逆冲形成的容矿空间是贫金黄铁矿石英脉的主要容矿空间。因此，大的缓倾斜部位是该类型石英脉的主要就位空间，若单以该阶段脉为主，没有晚阶段矿化叠加，则金矿化弱，构成石英脉厚大、但贫金矿(化)体。

与该应力场配套的NE—NNE向剪裂发育，发生左行剪切活动。而与NE—NNE向剪裂呈共轭产出的NNW—SN向陡倾断裂则可能发生右行剪切滑动，石英脉发育部位受断裂走向变化控制明显，即走向近SN地段石英脉较厚，走向偏NW地段石英脉尖灭。东桐峪矿区NNW向矿脉不发育，以Q25、Q32号脉为代表，仅形成薄的矿化石英脉。如Q32号脉，石英脉沿辉绿岩一侧发育，厚度仅0.1～0.3m。

图4.19 Q8号脉Ⅱ号矿体以西1016中段左行剪切特征

图4.20 Q8号脉600中段左行剪切特征

图4.21 Q8号脉1056中段左行剪切特征

4.5.4.2 第二矿化阶段

该阶段在东桐峪矿区活动较局限。根据区域资料，该阶段发育一般是以黄铁矿-石英脉型矿体为主的矿脉，典型的是秦岭金矿杨砦峪矿区S60号脉。研究表明，该阶段断裂活动以第一阶段继承性活动为主，NWW和NE向断裂以左行为主、略有下滑的趋势，NNW向断裂则以右行下滑为主。该阶段石英-细粒黄铁矿细脉多分布在第Ⅰ阶段黄铁矿-石英脉破碎裂隙及与围岩接触带的两侧，若该阶段发育，与第一阶段叠加，则构成金-黄铁矿-石英脉型为主的金矿体。该类型金矿体多分布在断裂缓倾斜部位。石英脉地段的局部扩容部位，也可形成细脉浸染状矿化的构造蚀变岩型矿化体。

4.5.4.3 第三矿化阶段

本阶段该区容矿断裂的活动比较强烈，是东桐峪矿区金矿化的关键。以矿脉发育多金属硫化物矿化为特征，多叠加在第一、二阶段矿化体之上，少数情况下也见其单独发育。由于该阶段断裂活动以引张为主，露头上可以用来指示断裂运动方向的标志并不多见(图4.24)。但在该阶段矿化强烈的地段，矿石中常见晶形粗大、完好的石英单晶和晶簇、晶洞等，体现了矿化作用发生在断裂稳定张开、剪切活动微弱的构造背景下。这种活动方式决定了容矿空间主要发育在易发生脆性破裂的石英脉中，或者在断裂倾角变陡的部位。

图4.22 Q8号脉主矿脉旁侧的“入”字型支脉

图4.23 Q14号脉显示逆冲活动构造现象

图4.24 Q121号脉显示张性活动构造现象

4.5.4.4 第四矿化阶段

第四矿化阶段无论矿化情况以及石英脉发育情况均较弱，不做讨论。

通过上述关于容矿断裂在3个主要矿化阶段运动学特征的分析，可以获得以下几点认识:①整个成矿过程中，容矿断裂的运动是复杂的，由此导致各阶段矿化的产物在空间分布上的不一致;②第一矿化阶段形成的乳白色石英脉虽然含金甚微，却是第二、三阶段矿化叠加的良好场所，因而研究乳白色石英脉在以后两矿化阶段构造、热液改造特征，对找矿评价意义重大;③石英脉的分布受断裂面波状形态和断裂剪切运动方向两者联合控制，金矿化除受控于石英脉分布之外，还受断裂面形态和第二、三阶段断裂运动方向联合控制。因而研究断裂面形态控矿规律，是小秦岭地区石英脉型金矿体定位预测的关键。

4.5.5 容矿断裂系统配套及控矿规律分析

上述的研究表明，形成本区主构造应力场稍早期为SSW-NNE向挤压作用，稍晚期为在挤压消失后的伸展作用。

在近水平SSW-NNE向挤压、反扭(左行)应力作用下(图4.25)，在NWW-SEE方向形成一系列左行压剪性逆断层(以Q8号脉为代表)，该组断裂发育规模大，无论延长亦或延深均最大，其找矿意义最大。而在NE—NNE和NNW—近SN方向形成两组陡倾逆冲剪裂，其中NE(NNE)向剪裂其扭动方向与主断层一致，以左行为主(以Q12号脉为代表)，最为发育;其次发育另一组NNW(SN)方向剪裂，为反向(右行)剪断层(以Q25号脉为代表)。该2组剪裂走滑特征明显，石英脉发育部位受断裂走向变化控制明显。其中NE向组偏N方向石英脉厚大，走向偏E向地段石英脉尖灭;NNW向组由于断裂可能发生右行剪切滑动，走向近SN地段石英脉厚大，走向偏NW地段石英脉尖灭。

图4.25 在NNE-SSW方向压应力兼左行剪切应力条件下断裂表现型式

在剖面上，NWW向和NE向逆断层均形成同一走向而倾向相反的共轭断层，但一般只发育一组，反倾组规模较小，如与Q12号脉形成共轭的Q971、Q121、Q904等号脉，以及Q97等号脉体均属这种情况。

在剖面上还有一种情况，由于主断裂逆冲，在主断裂下盘形成一些张性“入”字形解理，充填石英脉，形成支脉，一般很快尖灭，找矿意义不大。

另外在NNW向主断裂中，由于断裂的左行活动，在断裂包容带(一般局限在糜棱岩带)范围出现石英脉的规则排列。左行走滑剪切有关的各种断裂分析(图4.26)，容矿断裂由主压剪裂面P(是由羽状微裂面组成)和雁列里德剪裂R和R'组成，两者的倾向相反。一般R和R'剪裂短，为一系列P型剪裂的连通构造。

图4.26 与走滑剪切有关的各种断裂(据Jean-LouisBles等，1986)

因此，根据该规律分析，在容矿断裂带内，沿主压剪裂面充填的含金石英脉空间分布规律上，沿断裂走向向NWW方向，若石英脉向西尖灭，一般在南侧、西部(上盘西侧)发现的可能性较大(图4.27，图4.28)。

图4.27 Q8号脉容矿构造带中石英脉的关系

图4.28 Q8号脉容矿构造带中石英脉的关系(916中段)

成矿中晚期，主要是第三成矿阶段，应力为伸展作用，本区断裂均以张性正断下滑为特征。剖面上，在断裂由陡倾变缓部位形成张性扩容空间。

可见，矿区容矿断裂经历了较复杂的构造活动，不同阶段活动其控矿意义不同，要具体分析各矿脉不同阶段活动强度对成矿的贡献，在此基础上开展成矿预测才可能达到满意的效果。