金礦顯微構(gòu)造特征淺析范文

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《化工礦產(chǎn)地質(zhì)雜志》2014年第二期

1顯微構(gòu)造特征及其指示意義

筆者利用偏光顯微鏡對礦區(qū)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(fā)現(xiàn)多種顯微構(gòu)造現(xiàn)象，主要分為顯微破裂和晶質(zhì)塑性變形。這兩類顯微構(gòu)造現(xiàn)象分別代表脆性和塑性的構(gòu)造環(huán)境，對本礦區(qū)成礦層次具有一定的指示意義?，F(xiàn)分述如下：

1.1顯微破裂

顯微破裂主要指由破裂作用產(chǎn)生的顯微裂隙及其相關(guān)顯微構(gòu)造現(xiàn)象。在鏡下多表現(xiàn)為顯微裂隙，其指由破裂作用產(chǎn)生的在光學(xué)顯微鏡下可見的微裂隙?；虺雎队诰w內(nèi)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(jù)構(gòu)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(xì)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(xì)脈。光薄片中也可見沙鐘構(gòu)造（圖4）。沙鐘構(gòu)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(gòu)造。如圖所示長石顆粒在受力后、沿對角線或其他方向產(chǎn)生一組X型剪切裂隙，并伴隨有一定的旋轉(zhuǎn)或物質(zhì)成分的遷移和變化而形成。另外，在應(yīng)力作用下，顯微破裂進一步擴展，破壞巖石原生結(jié)構(gòu)，變形逐步均勻化，演化為碎裂結(jié)構(gòu)。碎裂結(jié)構(gòu)中，礦物顆粒破碎成外形不規(guī)則的帶棱角的碎屑，并常具裂隙、波狀消光等現(xiàn)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(xì)的碎屑所充填。

1.2晶質(zhì)塑性變形

晶質(zhì)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(tài)恢復(fù)和動態(tài)重結(jié)晶作用等晶質(zhì)塑性變形機制形成的顯微構(gòu)造變形現(xiàn)象。在樣品中發(fā)現(xiàn)的主要塑性變形現(xiàn)象有波狀消光、帶狀消光、扭折帶、機械雙晶、亞晶粒、動態(tài)重結(jié)晶、核幔構(gòu)造等現(xiàn)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(xiàn)象。它是晶內(nèi)應(yīng)變的效應(yīng)，是由于過量的位錯引起晶格扇狀或不規(guī)則狀畸變的結(jié)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(xiàn)象。其成因主要是應(yīng)力導(dǎo)致晶格位錯的運動形成規(guī)則的位錯壁，由位錯壁分割成不同的消光區(qū)域。圖7為長石的帶狀消光，轉(zhuǎn)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(biāo)志之一，是位錯的滑移和攀移構(gòu)成的位錯排列，扭折帶邊界就是晶格中有規(guī)律排列的位錯壁。當(dāng)晶體在應(yīng)力場中所處的方位使其不可能發(fā)生廣泛的晶內(nèi)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(zhuǎn)變?yōu)閺澱郏M而形成扭折帶。如圖8和圖9中的長石顆?？汕逦胤从尺@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(nèi)分成許多消光位有微弱差異的、有規(guī)則界限的消光區(qū)，而在單偏光鏡下卻仍然為一個顆粒，這種現(xiàn)象稱為亞顆?；?。它是在塑性變形過程中，顆粒在恢復(fù)過程中由位錯的攀移、交滑移而形成位錯壁構(gòu)成多邊形化的結(jié)果，位錯壁兩側(cè)的晶格方位發(fā)生了小角度的偏轉(zhuǎn)，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(qū)域，這些小區(qū)域就是“亞顆?！?。在普通的光學(xué)顯微鏡下看不到位錯壁構(gòu)造，只能看見由位錯壁分隔的不同小區(qū)域具不同的消光位（圖10）。

1.2.5動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象動態(tài)重結(jié)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(gòu)造，消耗了高位錯密度，致使位錯消失，并發(fā)育和生長了新的無應(yīng)變顆?；蚨嗑Ъ象w，即新晶粒內(nèi)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(xiàn)象。同時由于礦物結(jié)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(guī)則的港灣狀顆粒邊界。礦物顆粒的動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象在臺吉營子礦區(qū)石英顆粒中較為普遍（圖11）。

1.2.6核幔構(gòu)造核幔構(gòu)造是指應(yīng)變礦物顆粒及環(huán)繞其外緣的、由細(xì)粒化而形成的細(xì)小亞晶粒和重結(jié)晶晶粒組合而形成的顯微構(gòu)造現(xiàn)象。核幔構(gòu)造的核部晶體常發(fā)育有波狀消光、變形帶及變形紋等變形現(xiàn)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(gòu)造特征，可以發(fā)現(xiàn)本礦區(qū)兼具脆性和韌性變形，反映了不同的構(gòu)造層次。

2運動學(xué)分析

宏觀的剪切運動會在礦物顆粒中有直接的體現(xiàn)，本礦區(qū)中多見長石聚片雙晶紋在剪切作用的影響下發(fā)生明顯錯動現(xiàn)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(jù)雙晶錯動可以判斷構(gòu)造運動的剪切方向，根據(jù)薄片觀察顯示圖13為右行剪切，而圖14主要表現(xiàn)為左行剪切。以上結(jié)果表明，礦區(qū)斷裂帶構(gòu)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(jù)北票地區(qū)構(gòu)造地震和礦震資料和北票地區(qū)演化歷史，朝陽-北票斷裂自中生代以來，出現(xiàn)兩次明顯的構(gòu)造運動：中生代斷層性質(zhì)為逆掩斷層，構(gòu)造應(yīng)力場為北西—南東的水平擠壓應(yīng)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(gòu)造影響侏羅系、白堊系及其以下地層。新生代轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬?，錯斷更新統(tǒng)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(qū)在新生代時應(yīng)力場已轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽鳌蠔|向拉張。顯微構(gòu)造剪切方向的變化說明礦區(qū)在白堊世也應(yīng)經(jīng)歷了此構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用。

3動態(tài)重結(jié)晶法估計古應(yīng)力值

礦物在較高溫度和較強應(yīng)變條件發(fā)生錯位蠕變，在動態(tài)恢復(fù)作用下產(chǎn)生動態(tài)重結(jié)晶顆粒。金屬和實驗礦物學(xué)研究表明，差應(yīng)力與動態(tài)重結(jié)晶顆粒大小的指數(shù)呈反比，即應(yīng)變越強烈，重結(jié)晶粒度越小。根據(jù)本礦區(qū)構(gòu)造特點，本文選擇動態(tài)重結(jié)晶法對剪切帶古應(yīng)力值進行估算，表達(dá)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(tài)重結(jié)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(jīng)測算，共計測量94個動態(tài)重結(jié)晶顆粒，平均粒徑為22.6×10-3mm，經(jīng)過計算該組古應(yīng)力差值為60MPa左右，屬于中—淺構(gòu)造層次。

4構(gòu)造運動期次劃分

構(gòu)造期次可根據(jù)細(xì)脈穿插錯斷關(guān)系作簡單的劃分，如圖3和圖15。圖3中碳酸鹽細(xì)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(gòu)造運動；從圖15中可以推測其構(gòu)造演化過程：先期為石英顆粒的張裂隙形成的動態(tài)重結(jié)晶細(xì)脈，之后被褐鐵礦細(xì)脈所切穿，最后褐鐵礦細(xì)脈被碳酸鹽脈錯斷。所以由此判斷出樣品至少經(jīng)歷了3期構(gòu)造運動。這與北票盆地經(jīng)歷多次擠壓-伸展-擠壓的構(gòu)造演化的過程基本一致，對礦區(qū)成礦期次具有一定的指導(dǎo)意義。

5討論

5.1結(jié)論

（1）通過對臺吉營子金礦斷裂帶顯微構(gòu)造特征的觀察研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域兼具有大量的脆性與塑性顯微構(gòu)造，由此判斷研究區(qū)域構(gòu)造為脆-韌性變化，屬于中-淺構(gòu)造層次。（2）通過對顯微構(gòu)造運動學(xué)分析發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域左行剪切與右行剪切均有發(fā)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(qū)構(gòu)造反轉(zhuǎn)的構(gòu)造演化歷史相一致。（3）通過動態(tài)重結(jié)晶法計算古應(yīng)力差值為60MPa左右，說明研究區(qū)礦體成礦時屬于中-淺構(gòu)造層次。（4）通過對細(xì)脈穿插錯斷、變形疊加，判斷研究區(qū)域構(gòu)造期次至少可以分為3期。

5.2成礦演化推測

5.2.1構(gòu)造類型與金礦化類型關(guān)系韌性剪切帶和韌性剪切帶型金礦床在20世紀(jì)70年代至80年代初被提出以后得到了學(xué)者們的關(guān)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(yīng)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(rèn)為含金構(gòu)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(qū)，一般不利于金礦化；②韌性-韌脆性變形為主的含金構(gòu)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(gòu)造所控制的金礦化一般為構(gòu)造蝕變巖型、細(xì)網(wǎng)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(gòu)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(fā)育于造山帶內(nèi)，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(dāng)上升超過韌脆性轉(zhuǎn)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(xù)發(fā)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(xù)多階段的，金礦化和富集成礦過程也將發(fā)生多階段疊加，并構(gòu)成復(fù)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(qū)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(xiàn)礦石類型疊加特點，結(jié)合本礦區(qū)脆性和塑性變形的顯微構(gòu)造現(xiàn)象，本文認(rèn)為控制礦石類型的構(gòu)造形變類型主要為中-淺部韌-脆性變形和淺部裂隙帶。據(jù)此推測本礦區(qū)成礦過程大致為：太古宙形成的片麻巖為礦區(qū)礦源層，在朝陽-北票斷裂的構(gòu)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(dǎo)致礦區(qū)礦石類型復(fù)雜化。根據(jù)劃分的構(gòu)造期次，這種由構(gòu)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(yán)啟平王偉鄭厚義單位：中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院中國冶金地質(zhì)總局中南局湖南地質(zhì)勘查院