湘西金矿床网状裂隙的形态分丰及成因浅析.pdf

， 第 ”卷 第2 期 ／ Ⅷ ． 1 7 No ． 2 冈 霉 { 意 1 藏 舀 。 湖 南 地 质 ／ f 1 9 9 5 g6 月 I Rg O GE OL OGY J u n e．1 9 9 8 ／ 一 湘 金矿床网状裂隙的 形态分布及成因浅析① T HE F ORM ， DI S TRI BUTI ON AND GENET I C ANALYS I S OF Ⅷ瓶c c 罗 ∞功姗 唐 诗 佳陆嘈就枷彭 恩 生P e r l g E n d i e n g 孙 l i t末 Z h e n j ／a 高 光 明 岛叫 一 一一 南工业大 学地 质所-K i , 4 l 0 0 8 3 I n s I t x le d “ G e o l o g y ， C e n t r a l S o ,a h U r d v e f s i t y 0 f d l l 咖y ， c I l 咄4 1 0 3 摘要 湘西叠矿沃溪矿床发育平行 、 辩交层面、 弧形及节理型等4 种网状裂隙， 它们控{ } | 了网状矿体的 形态、 规模及产状 由于受岩石性质及破裂方式等因隶的髟响． 网状裂隙一般发育于浅一中深都 它们是在区 域构造应力 、 屡问剪切滑动爱断层尾端应力 畸变 和} 盘 压歌裂等作用 下形成 的。 美麓词 网状帚} 隙区域应力剪切滑动沃氍矿床 舳 蜘T h e r e 啦 盯印 p 啊 m e s h 啪 x i a n d d e p I ， t I I a r e 血d ， e I d i | lg ． 越 呲、 dj i眦 ． T | o o n t l t I ． e f o r m， e d o o e c me n e n n ． 日 y e执t 邢 p h 珊 md s 、 t b eme s h口 如d e v e l o p s h 0 w d m ld k p o d m ． a r ef c e d 廿 呻 f i e H m雌聃． i 曲． T r 1 日 tj o I 1 日 l s I l 哪t g ti d ． 曲脯 曲m ．m 0 f t h e e o d s ir a e d a i ma l 1 【乜 ● I州h d 丘 t L瑙． 研w M罄I L ∞ ． 唧 m ， S h e a r E i d 1 0 引 言 沃溪矿床为一大型金锑钨矿床 ， 赋存于上古生界板溪群马底驿组中、 上段紫红色绢云母钙 质板岩中。矿体的产出形态可分为层脉和网脉两种类型。其 中层脉储量 约占矿床总储量 的 6 5％； 网脉约 占 3 5％。可见 ， 网脉是矿床的重要矿体形态。研究其形态 、 产状及成因等无 疑 对矿床的预测与成因有着重要意义。 该矿床经过百余年的开采及相关研究 ， 对网脉的形态、 产状及规模 ， 已了解得 比较清楚 ， 但 对网状裂隙的形成机制却未进行深入的研究。本文在简述网状裂 隙的形态后 ， 着重探讨 了它 的几种可能形成机制。 1 网状裂隙的形态 网状裂隙的形成与分布， 由于受岩性、 区域构造应力、 层问滑动及成矿作用等因素的影响 因而其形态也是多种多样的， 归纳起来 ， 主要有以下几种类型[ I l 。 1 平行层面裂隙 即平行于岩层层面的裂隙， 一般较平直 ， 顺层延伸较远 ， 产状与岩层产状一致。裂隙靠近 ①国家教委博士基金赞助项目成果之一 收稿 日期 1 9 9 7 一I 2 1 7 ； 改 回 日期 1 9 9 80 1 2 5 第 1 作者简介 唐诗佳， 男、 1 9 7 2 0 8 生． 大学， 博士生， 构造地质专业 } f 维普资讯 l 0 6 湖 南 地 质 第 1 7卷 层问断层处密集 ， 远离则逐渐变稀而消失 图 l a ； 2 斜交裂隙 该类裂隙层面呈大角度相交， 常发育于层问断层旁， 这类裂隙在矿床中延伸短， 分布广 图1 a ； 3 弧形裂隙 在层脉的旁侧常发育有少量中间大 ， 两端小， 呈“ S ” 形的弧状裂隙； 4 节理裂隙 常发育于层间断层的尾端， 平直而稳定， 延伸不远， 倾角陡， 尾端常呈树根状分枝 图 l b 。 不同产状、 形态、 规模的裂隙相互组合， 在空问上成群成组密集分布， 在矿床特定的有利地 段， 构成了复杂的网状裂隙。平行与斜交裂隙在层间断层旁侧， 相互交切而构成菱形网状裂隙 图 l a ； 发育于层脉旁侧和尾端 的斜交裂 隙、 节理裂隙及弧形裂 晾， 构成 树根状、 扫帚状 网状 裂隙 图 l b _ c l d 。此外 ， 矿区还发育有少量楔状、 扁豆状 、 似层状等组合形式的网状裂隙。 -R． 围 1 沃溪矿区各种类莹的网状裂隙 n 平行层面袭隙与斜交袭晾组成的菱形阿状裂隙b 帚状节理裂晾c ． d 树根状网状裂琼 2 网状裂隙的分布 由于剪切强度较大 ， 在板岩发生剪切变形后 ， 其它部位的形变较小， 其中的应力的集 中解 除而产生少数集中的剪性层间断层 ， 且每个断层 的错距也较 大。同时 ， 产生大的剪切 断裂 ， 其 剪切部位的岩体较宽而使剪应力在此范围内分散作用， 为网状裂隙的形戒提供了有利条件[ 。 但并不是在层间断层 的每个部位都能形成网状裂 晾， 因为裂 隙的形成受区域应力、 岩石围压、 岩石的物理性质及成矿期液压致裂作用等 因素影响， 所以网状裂隙具有一定分布规律。 沃溪矿床中的网状裂隙主要发育于浅一中深部， 而在深部较少； 在层问断层附近发育， 远 离此带则逐渐变稀疏而消失。究其原因， 可能是与围压有关。已有的研究表明， 由岩石产生破 裂的方式可知， 网状裂晾的形成与铅直压力密切有关。铅直压力越大， 则不利于网状裂嗽的形 成。而铅 直压力又是 由岩石所处 的深度来决定的， 可见 网状裂 晾的分 布与岩石所处的深度有 关。深度越大， 产生的围压也越大。虽然围压非构造应力， 并不能造成岩石的变形和破裂， 但 它改变了岩石的体积和力学性质， 因而对岩石的变形产生了影响。高围压使岩石变得更紧密． 阻碍了岩石的破裂； 同时深部岩石所受的剪应力也相应减小。岩石在受剪应力作用形成层间 断层后， 促使其中的剩余剪应力解除、 分散， 以致不能使层问断层带旁侧的岩石产生破裂， 显然 不利于网状裂隙的形成。这就造成 了深部 网状裂隙不发育， 仅 出现 由于层问剪切滑动而形成 的与围压关系不大的平行层 面裂隙、 节理裂隙、 斜交裂隙及 由液压致裂作用 产生 的裂隙 ， 坦由 于数量较少 ， 难 以形成 网状矿体。 维普资讯 第 2期 唐诗佳等 湘西金矿床网状裂辣的形态分布及成因浅析 l O 7 3 网状裂隙的形成机制浅析 网状 裂隙的多形态、 多类型、 多产状等特征 ， 说明其形成不是单一机制， 而是多成因的。 3 ． 1 区域构造应力作用与网状裂隙的形成 雪峰运动晚期， 南北向挤压作用形成古佛山背斜 的过程中， 在层 间滑动之前 ， 在构造 的薄 弱部位 ， 可出现局部应力集中区， 这里的应力大于岩石的强度和微层 间的粘结 力， 就会出现顺 层微裂晾和与层理斜交的裂隙。 地层发生摺皱以前， 当构造应力太于岩石强度 时， 在岩石的断层上可能 出现如图 2 A上部 的裂隙。即与层面平行的张裂隙 T 和一对层面斜交的共轭剪裂踪 R ， R 。在地层褶皱过程 中， 随着顺层滑动的发生 ， T 、 R裂隙可继续发育 ， 形成图 2 A下部的网状裂晾。R裂隙发育， R 裂隙不发育， 是根据 同名节理在后续的剪切过程 中受递进变形的影响， R逐渐偏向张裂的方向 易发育； R 节理逐渐偏向挤压方向， 不发育L 】 j 。 地层摺皱过程中， 岩层 已倾斜 ， 但 尚未发生明显的层间滑动， 此时， 若构造应力太于岩石强 度， 则会出现如图2 B 上部的裂踪， 它们是近水平张裂踪 T 和一对共轭剪切裂隙。其中 R 为 同名剪裂隙， 与层面小角度相交 ， 易发育； R为异名剪裂晾 ， 在后续的构造活动中受抑制， 不发 育。张裂隙 T在后续的层 间滑动过程中， 与地层滑动时产生 的后应力方 向相近 ， 继续拉张 ， 而 不能形成图 2 B下部的网状裂隙。 3 ． 2 层间剪切滑动与伴生网状裂隙的形成 当礅弱的层间滑动形成较太断距的断层时， 在没有先成 网状裂隙的情况下 ， 可以伴生节理 形成网状裂晾； 在有先成网状裂隙的情况下 ， 可 以使 其中某两组裂晾更加发育而形成 网状裂 隙。由褶皱作用形成的顺层剪切 滑动带 ， 在滑动过程中， 其旁侧 可伴生如图 2 C上部 的节理。 它们是一组与剪切滑动带大致星 4 5 。 夹角的张裂晾。即与剪 切滑动带呈较小夹角 的剪切裂隙 R 同名剪切 和呈较大夹角的剪切裂隙 R 异名剪切 ， 剪切滑动的继续 ， 可在其旁侧形成如 图 2 C下部的网状裂隙。 对比图 2 A 、 B 、 C可发现 ， 在第 1 种情况下形成 的顺层裂 隙具有明显的张裂特征， 或先张后 剪的特征； 而第 2 、 3 种情况下形成的顺层裂隙， 却具有剪裂特征或先剪后张的特征。在第 1 种 情况下形成的斜交层面裂晾， 具有剪裂特征或先剪后张的特征； 在第 2 、 3 种情况下形成的斜交 层面裂隙， 具有 张裂特征或先张后剪的特征。 一 在地层受挤压和剪切过程 中， 均可形成如图 2 D中的各组裂隙， 究竟是哪一组或哪几组裂 隙发育， 这取决于地层所处的环境和应力的状况。沃溪矿 区网状裂隙的形成 ， 主要与以上三种 情况有关 。 3 ． 3 断裂扩展尾端形成的网状裂隙 在顺层剪切滑动时， 由于受构造环境的影响， 断裂尖端 的剪应力常产生畸变， 为抵偿断裂 两侧相互错动造成的位移， 常在断裂尾端产 生分枝裂隙 ， 构成如图 2 E所示 的网状裂晾 ， 即由节 理裂隙、 斜交裂隙构成 的扫帚状 、 树根状 网状裂隙。同时 ， 在剪切滑动的过程中， 由于受递进变 形作用的影响， 断层尾端的微裂隙为抵偿这种变形产生的位移错动而形成“ s ” 形的裂隙， 即弧 形裂隙[ 。 此外 ， 在成矿过程 中， 矿液充填层间断裂对断层旁侧 围岩 中的徽裂隙产生压裂作用而形成 网状裂隙。由液压致裂理论可知 ， 当液压大于最小主应力与岩石的抗张强度之和时， 围岩中的 维普资讯 l 0 8 湖 南地质 第 l 7卷 A D 围 2 嘲状囊隙成因示意图 褶皱前水平岩中网状裂辣的形成B 错皱过程中倾斜岩层中网状 裂肺的形成C 层间剪切伴生网状裂醇 c 的形成D 在挤压和剪切过 程中可能形成的各种裂醇 c E 断层尾端扩展形成的网状裂隙 微裂隙就会产生破裂作用而形成网 状裂隙 图 3 。舍矿流体充填其 中 则形成网状矿脉。 4 结论 1 沃溪矿床 中发育有平 行层 面裂隙、 斜交裂隙、 弧形裂 隙、 节理 裂隙及菱形 、 扫帚状 、 树根状等网状 裂隙。 围3 液压作用形成的嘲状裂隙 2 网状裂隙的形成与区域构造应力作用、 层间剪切滑动作用密切有关。同时 ， 层间断层 尾端的应力畸变、 成矿过程中的液压致裂作用， 也能产生少量的网状裂昧。 3 网状裂隙的分布， 与岩石所处的深度有关， 具有在浅一 中深部发育 ， 深部不发育的分布 规律 。 致谢 本文的晚成得到了湘西金矿地测处罗禄锦副处长 ， 沃溪坑 口雷明波工程师的大力帮 助 ， 在此表示感谢。 ， 参考 文 献 l 张振壹 lI ． 蝴南桃探祆氍金锑钨矿床细脉带研究， 金银矿产选集． 1 9 8 5 ． M P 2 壹欧． 构造应力场 ， 北京 地震出版社， 1 9 9 2 P 3 彭恩生， 孙振隶 脉状矿床成矿构造研究 ， 长沙． 中南工业大学出版杜， 1 P 崎 ． tl 维普资讯