金礦顯微構造特征淺析范文
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《化工礦產地質雜志》2014年第二期
1顯微構造特征及其指示意義
筆者利用偏光顯微鏡對礦區中所采集的32件樣品的光薄片進行觀察，其中20件為鉆孔取樣，12件為地表取樣。通過發現多種顯微構造現象，主要分為顯微破裂和晶質塑性變形。這兩類顯微構造現象分別代表脆性和塑性的構造環境，對本礦區成礦層次具有一定的指示意義。現分述如下：
1.1顯微破裂
顯微破裂主要指由破裂作用產生的顯微裂隙及其相關顯微構造現象。在鏡下多表現為顯微裂隙，其指由破裂作用產生的在光學顯微鏡下可見的微裂隙?；虺雎队诰w內部，或穿過晶體界面，且一般不破壞礦物和巖石的完整性。根據構造作用方式不同又可分為顯微剪裂隙和顯微張裂隙：前者較平直、緊密，較少充填物。如圖2所示，剪裂直，貫穿石英顆粒延伸到相鄰的長石顆粒中，中間無充填物，且邊部伴隨較多更細小裂隙；后者則多呈鋸齒狀，較開放，常含充填物。如圖3所示，張裂隙邊緣參差不齊，中間充填石英微顆粒和碳酸鹽細脈。光薄片中也可見沙鐘構造（圖4）。沙鐘構造指礦物中由于成分或光性的變化而形成的形如古代西方計時沙鐘樣式的一種顯微構造。如圖所示長石顆粒在受力后、沿對角線或其他方向產生一組X型剪切裂隙，并伴隨有一定的旋轉或物質成分的遷移和變化而形成。另外，在應力作用下，顯微破裂進一步擴展，破壞巖石原生結構，變形逐步均勻化，演化為碎裂結構。碎裂結構中，礦物顆粒破碎成外形不規則的帶棱角的碎屑，并常具裂隙、波狀消光等現象（齊金忠等，2006年）。從圖5中可以看到，石英碎塊呈棱角狀、次棱角狀，碎塊之間被更細的碎屑所充填。
1.2晶質塑性變形
晶質塑性變形主要是指在巖石變形過程中，由位錯滑移、位錯攀移、動態恢復和動態重結晶作用等晶質塑性變形機制形成的顯微構造變形現象。在樣品中發現的主要塑性變形現象有波狀消光、帶狀消光、扭折帶、機械雙晶、亞晶粒、動態重結晶、核幔構造等現象。
1.2.1波狀消光在正交偏光顯微鏡下礦物中顯示的一種不均勻消光現象。它是晶內應變的效應，是由于過量的位錯引起晶格扇狀或不規則狀畸變的結果。如圖6，為石英顆粒的波狀消光。
1.2.2帶狀消光帶狀消光指在正交偏光顯微鏡下礦物中顯示的一種不均勻的呈帶狀消光的現象。其成因主要是應力導致晶格位錯的運動形成規則的位錯壁，由位錯壁分割成不同的消光區域。圖7為長石的帶狀消光，轉動載物臺消光帶呈跳躍式過渡。
1.2.3雙晶彎曲和扭折帶扭折是塑性變形的標志之一，是位錯的滑移和攀移構成的位錯排列，扭折帶邊界就是晶格中有規律排列的位錯壁。當晶體在應力場中所處的方位使其不可能發生廣泛的晶內滑移時，晶體會形成晶格彎曲。隨著彎曲作用的加強，晶格中的弧形彎曲轉變為彎折，進而形成扭折帶。如圖8和圖9中的長石顆粒可清晰地反映這一塑性形變過程。
1.2.4亞晶粒亞晶粒在正交偏光顯微鏡下，礦物顆粒內分成許多消光位有微弱差異的、有規則界限的消光區，而在單偏光鏡下卻仍然為一個顆粒，這種現象稱為亞顆粒化。它是在塑性變形過程中，顆粒在恢復過程中由位錯的攀移、交滑移而形成位錯壁構成多邊形化的結果，位錯壁兩側的晶格方位發生了小角度的偏轉，就會將一個晶體通過位錯壁分割為多個晶格方位不同的區域，這些小區域就是“亞顆粒”。在普通的光學顯微鏡下看不到位錯壁構造，只能看見由位錯壁分隔的不同小區域具不同的消光位（圖10）。
1.2.5動態重結晶現象動態重結晶即在變形過程中形成的新晶粒。該過程往往消除了原來的顯微構造，消耗了高位錯密度，致使位錯消失，并發育和生長了新的無應變顆?；蚨嗑Ъ象w，即新晶粒內無位錯或位錯密度極低，因而沒有波狀消光、消光帶及亞晶?；茸冃维F象。同時由于礦物結晶是在受力的情況下進行的，故礦物顆粒都有壓扁或拉長，粒度減小，一般是他形，具鋸齒狀縫合線邊界或者不規則的港灣狀顆粒邊界。礦物顆粒的動態重結晶現象在臺吉營子礦區石英顆粒中較為普遍（圖11）。
1.2.6核幔構造核幔構造是指應變礦物顆粒及環繞其外緣的、由細?；纬傻募毿喚Я：椭亟Y晶晶粒組合而形成的顯微構造現象。核幔構造的核部晶體常發育有波狀消光、變形帶及變形紋等變形現象，甚至可以全部亞晶?；?，但在偏光鏡下，仍為一個較大的顆粒（圖12）。綜合以上顯微構造特征，可以發現本礦區兼具脆性和韌性變形，反映了不同的構造層次。
2運動學分析
宏觀的剪切運動會在礦物顆粒中有直接的體現，本礦區中多見長石聚片雙晶紋在剪切作用的影響下發生明顯錯動現象。圖13和圖14中為斜長石聚片雙晶沿剪裂隙相對移動。根據雙晶錯動可以判斷構造運動的剪切方向，根據薄片觀察顯示圖13為右行剪切，而圖14主要表現為左行剪切。以上結果表明，礦區斷裂帶構造運動剪切方向為左行與右行并存。剪切運動方向的不一致反映了斷裂活動方式的變化。根據北票地區構造地震和礦震資料和北票地區演化歷史，朝陽-北票斷裂自中生代以來，出現兩次明顯的構造運動：中生代斷層性質為逆掩斷層，構造應力場為北西—南東的水平擠壓應力。從而在朝陽-北票斷裂附近形成許多小型逆沖斷層。這些構造影響侏羅系、白堊系及其以下地層。新生代轉變為正斷層，錯斷更新統地層，并沿斷層形成一系列北東向半地塹型盆地，沉積了更新世和全新世沉積物，說明本區在新生代時應力場已轉變為北西—南東向拉張。顯微構造剪切方向的變化說明礦區在白堊世也應經歷了此構造反轉作用。
3動態重結晶法估計古應力值
礦物在較高溫度和較強應變條件發生錯位蠕變，在動態恢復作用下產生動態重結晶顆粒。金屬和實驗礦物學研究表明，差應力與動態重結晶顆粒大小的指數呈反比，即應變越強烈，重結晶粒度越小。根據本礦區構造特點，本文選擇動態重結晶法對剪切帶古應力值進行估算，表達式如下。對于石英礦物來說，A值為6.1，m值為0.68。D為動態重結晶顆粒大小。本次估算所采用的樣品有D910-B01（圖11）、D903-B01、D905-B01等3件樣品薄片。估算采用線截法測量，平均粒徑計算公式為。經測算，共計測量94個動態重結晶顆粒，平均粒徑為22.6×10-3mm，經過計算該組古應力差值為60MPa左右，屬于中—淺構造層次。
4構造運動期次劃分
構造期次可根據細脈穿插錯斷關系作簡單的劃分，如圖3和圖15。圖3中碳酸鹽細脈穿插之前形成的張裂隙，因此可以判斷出該樣品具有2期構造運動；從圖15中可以推測其構造演化過程：先期為石英顆粒的張裂隙形成的動態重結晶細脈，之后被褐鐵礦細脈所切穿，最后褐鐵礦細脈被碳酸鹽脈錯斷。所以由此判斷出樣品至少經歷了3期構造運動。這與北票盆地經歷多次擠壓-伸展-擠壓的構造演化的過程基本一致，對礦區成礦期次具有一定的指導意義。
5討論
5.1結論
（1）通過對臺吉營子金礦斷裂帶顯微構造特征的觀察研究，發現該區域兼具有大量的脆性與塑性顯微構造，由此判斷研究區域構造為脆-韌性變化，屬于中-淺構造層次。（2）通過對顯微構造運動學分析發現研究區域左行剪切與右行剪切均有發育。剪切運動方向的改變反映了斷裂活動方式的變化，與北票地區構造反轉的構造演化歷史相一致。（3）通過動態重結晶法計算古應力差值為60MPa左右，說明研究區礦體成礦時屬于中-淺構造層次。（4）通過對細脈穿插錯斷、變形疊加，判斷研究區域構造期次至少可以分為3期。
5.2成礦演化推測
5.2.1構造類型與金礦化類型關系韌性剪切帶和韌性剪切帶型金礦床在20世紀70年代至80年代初被提出以后得到了學者們的關注和重視。在隨后的20~30年中逐漸展開了韌性剪切帶的理論、應用和剪切帶型金礦床的研究并取得了重大進展。韌性剪切帶型金礦床理論認為含金構造形變類型決定或控制金礦化類型，具體可分為：①韌性-超韌性變形為元素遷出區，一般不利于金礦化；②韌性-韌脆性變形為主的含金構造所控制的是蝕變糜棱巖型金礦化；③脆性變形為主的含金構造所控制的金礦化一般為構造蝕變巖型、細網脈型或者蝕變糜棱巖與變形石英脈的過渡類型金礦化；④淺部裂隙帶為代表的含金構造所控制的金礦化大多為石英脈型。同時，韌性剪切帶大多發育于造山帶內，在造山帶演化過程中，韌性剪切帶將被不斷抬升剝蝕，相對于先期韌性剪切帶來說，較早的深層次韌性剪切變形糜棱巖將上升，當上升超過韌脆性轉換帶時，則后期韌脆性和脆性剪切變形將與之疊加。因此，在這種演化過程中，隨著抬升、剝蝕和礦化的持續發育，會造成不同類型金礦化的疊加。造山運動、地殼隆升和韌性剪切變形是持續多階段的，金礦化和富集成礦過程也將發生多階段疊加，并構成復雜的礦化類型疊加組合型式(圖16)。
5.2.2成礦過程推測前述本礦區主要礦石類型為“含金碎裂蝕變巖型”和“含金石英脈型”，并呈現礦石類型疊加特點，結合本礦區脆性和塑性變形的顯微構造現象，本文認為控制礦石類型的構造形變類型主要為中-淺部韌-脆性變形和淺部裂隙帶。據此推測本礦區成礦過程大致為：太古宙形成的片麻巖為礦區礦源層，在朝陽-北票斷裂的構造作用下形成次級斷裂，即北東—南西向和北西—南東向韌性剪切帶，其為含金熱液富集提供有利的成礦空間，隨后抬升剝蝕并為其南部的金陵寺-羊山盆地提供物源。中生代以后斷裂帶強烈活動形成新的含金熱液與原韌性剪切帶金礦石相互疊加，最終導致礦區礦石類型復雜化。根據劃分的構造期次，這種由構造引起的礦石類型疊加作用可能不少于3期。
作者：袁建國嚴啟平王偉鄭厚義單位：中化地質礦山總局化工地質調查總院中國冶金地質總局中南局湖南地質勘查院