Question

褶皱构造控矿的一般原理

Answer 1

1)褶皱作用是一种塑性变形，很明显褶皱作用中的物质塑性流动是非常发育的。

图6.6 由切向长度应变引起的岩层递进褶皱发育的构造

2)纵弯褶皱过程中，岩层发生弯曲，其应力场是比较特殊的，即最大压应力集中在褶皱核部中和面内侧，为压力区，而中和面外侧为张力区间(图2.32)。而且随着变形加强，中和面位置向内侧移动(图6.6)，这种应力差别，是驱动元素迁移的动力，促使大离子半径或活动性强的元素由中和面的内部向外迁移。此外，褶皱的两翼，所受的挤压力最大，而核部特别是背斜的鞍部所受压力最小，在这些存在应力差别的不同部位，也会引起元素的分散、迁移和富集。

横弯褶皱最大剪应力分布在褶皱翼部，故翼部剪裂隙密度大。褶皱内最大主压应力轴以陡倾为主，最小主压应力以缓倾斜为主，常伴生正断层和高角度逆断层(图2.34)。

3)褶皱各部位应力状态不同，控制各部位堆积元素不同。纵弯应力场对元素分配的控制：纵弯褶皱发生、发展过程中，由于中和面外侧为拉张应力区，内侧为挤压应力区(见第2章)，因此，背斜中离子半径大的元素和一些离子半径虽小，但不太稳定的元素从核部出发，越过中和面向背斜上部迁移，进入鞍部。一些离子半径中等或离子半径虽较小，但压缩性极大的元素则留在背斜核部。在向斜中，离子半径大或半径虽小但不太稳定的元素往往迁移至向斜槽部，而其他元素则向外侧迁移。

例如，在铁石英岩褶皱中，褶曲核部铁含量比翼部贫，平均贫3%；Al₂O₃、MgO、CaO在褶皱核部要比在翼部高；核部含碳酸盐；核部的磁铁矿比翼部少48%；核部石英含量要多41%；矿层厚度在向斜核部比翼部高；含铁石英岩中磁铁矿和石英的颗粒在褶曲核部要比翼部大(Toxmyeh，1976)。

Donach＆Parker(1964)研究认为，在组成褶皱的石英岩枢纽中相对富集Ti、Fe、Mn、Mg等，翼部相对富集Al、Na、K，而Si、Ca无显著变化。显示出重元素、离子半径小的元素富集在枢纽带，轻元素、离子半径大的元素集中在翼部。

在褶皱形成时，褶曲两翼的岩层所受水平挤压力最大，以致某些岩层或矿层，特别是可塑性较大的岩层(如页岩、泥岩等)或矿层(如煤层、盐岩等)及其中离子半径较大的元素被迫从两翼挤出来，朝背斜鞍部或向斜槽部转移，并在那里富集，形成增厚的岩层、矿层或矿柱。例如，一些鞍状透镜体，如煤层、盐丘等，就是这种构造机制造成的。这种因构造作用使元素发生重新分配的现象，就是构造—化学分异。据前人研究，广西桂平地区由加里东构造层组成的褶皱基底，为古老隆起区，多产生拉张断裂，属拉伸带。所以，在背斜构造轴部，主要出现压缩性较小的亲氧元素，如W、Sn、Nb、Ta等元素，易形成氧化物矿床，如姑婆山、大桂山、花山等钨、锡矿床。在向斜构造槽部及其两翼的挤压断裂中，为压缩性大的亲硫元素Pb、Zn集中区，形成硫化物矿床，例如，老厂背斜西翼和恭城复向斜两翼的铅、锌矿化(图6.7)。

图6.7 恭城向斜微量元素含量变化剖面图

(据广西地质学报)

4)控制与褶皱同步的岩浆岩内的元素分配。上坡扩散原理不但适用于解释沉积岩的褶曲构造的形成机制，而且也适用于伴随褶皱作用的进行而侵入的岩浆岩中元素的分配。

不同化学性质的岩浆岩，在地质空间上的分布往往与褶皱部位有一定的关系。侵入岩体多出现于褶曲核部。在背斜中酸性岩的产出部位比基性岩高；在向斜中酸性岩的产出部位比基性岩低。中性岩分布在中和面附近(图6.8，图6.9)。这就是说，基性岩位于挤压部位，酸性岩位于拉张部位。其原因系在挤压作用上，元素离子半径小的元素向挤压部位迁移，例如：Fe、Mn、Cu、Cr、Ni、Ti、O、Ir、Pt、Re、Co、Ru，以基性岩为主。而元素离子半径大的向拉张区迁移，例如：K、Na、Cs、Ba、Tr、Hg、Ag、W、As、V，以酸性岩为主。

图6.8 阿尔泰山一处深成火成岩体剖面

(据A.H.Чердмчемико，1971)

图6.9 某硫化镍矿床剖面图

(据A.H.Чердмчемико，1971)

所以，不同岩浆岩在褶皱中出露部位不同，其实质是在构造应力场影响控制下发生构造化学分异作用的产物。因此，可以认为，在形成酸性、中性、基性和超基性的母岩浆中，元素的原子分布最初是大致均匀、无序的。在造山作用下，岩层受构造应力作用发生变形，在褶皱过程中，由于每个褶曲内部应力分布不均匀，引起同造山期的侵入岩浆中元素在应力驱动下，发生扩散迁移、分散、集中和重新分配，这种迁移和重新分配，服从上坡扩散原理(杨国清，1990)，最后达到有序的自组织结构——耗散结构(杨国清，1990；於崇文，1987)。