含金剪切带特征综述.pdf

年黄 金地 质科技 第期 含金剪切带特征综述 李德威 中 国地质大学武汉 摘要剪切带 与金矿的关系是近年 来 中外金矿 地质学家极为关 注 的课题 本文系统地 介绍了含金 剪切带 的结构 、 组 构 、 变形 、 演化 、 地球 化学和矿物共 生组合等方面 的特征 。 它们是识别含金剪切带和 寻找这类金矿床的 基础 。 关键词金矿剪切带构造特征 自从年加拿大国际金矿讨论 会以 来 , 国内外许 多学 者 认识到某些金矿 床与剪 切带之 间存在着密切的关系 ‘’ ‘‘, 。 它们不 仅在时空上 , 而且 在成因七都受剪切 带的制 约 。 考虑到对金矿床形成起决定性作用的线 性 构造往 往 是不同性 质 的 剪切带 的空 间组 合 , 故适 合于称为 “ 含金剪切带 ’, ’ ‘ 。 把受剪 切带控 制并在剪 切带演化过程 中与剪切作 用相关 的金矿床称为 “ 含 金剪 切带型金 矿 床 ” , 它们主要分布在前寒武纪 变质 岩区 。 根据笔者近年 来在赣北和皖西对 金矿控 矿构造 的初步研究“认 为 含金剪切带是指 形成并控 制金矿 化 的 韧性和脆 一 韧性剪切带 的组合 。 剪切带既控制了金矿床的空 间分布 , 又是含金 流体运移的有利通道 。 此外 , 剪切 作用造成 金的矿化富集 , 是形成金矿 的重要 机制 。 从 含金剪切带 的组成上看 , 既 有韧性 剪 切带 , 又叠 加有 脆 一 韧性剪切带 , 甚至出现 脆性剪切带 。 因而 , 含金剪切带具有复杂的 结构和不同类型的 岩石变形 , 并在演化历 史 、 地球化学和矿物共生组合等方 面具有显著的 特征 。 一 、 结构特征 剪切带包括脆性剪切带 、 脆 一 韧性剪切带 和 韧性剪切带三种基本类型 ’ 一 。 含金 剪切带 往 往 是由韧性 剪切 带及其 内部发育 的脆 一 韧 性剪切带组成 。 因此要研究和识别含金剪 切带 , 首先必须掌握韧性剪切带和脆 一 韧性剪 切带的基本特征 。 韧性剪切带具 有如下主要特征 、 它是高应变的线性地带 , 与围岩相比 , 韧性剪切带内岩石的应变量至少要高出一个 数量级 、 它是狭长的线性变形带 , 一般来说 长度是宽度的数十倍甚至数百倍 、 现今出露地表的韧性剪切带是在地壳 深部构造层次 中产 生的 、 韧性剪切带 也是新生的退变质带 、 在韧性剪切带内普遍发 生构造置换 具有新生的面状和线状构造 、 韧性剪切带 中往往发育鞘褶皱 、 剪切 流动褶皱和顺层掩卧褶皱 、 在韧性 剪切带 中有大量的剪切运动标 志和旋转运动标志 、 广泛发 育糜棱岩 。 韧性 剪切带是含金 剪切带的主体部分 。 在韧性剪切带变形最强烈的中央地段常产生 由雁行脉组成 的脆 一 韧性剪 切带 。 脆 一 韧性 剪 切带中除形雁行 张裂外 , 还发育 ,‘, 和裂隙 ,‘ , 图 。 裂隙为低角度里德尔剪 裂隙 , 与剪切带边界成夹角 。 ‘ 为高角度 里德尔剪裂隙 , 与剪切带边界成 。夹角。 这 一一 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 含金剪切带特征嫦述 总第期 两组剪裂隙出现较早为逆向剪裂 隙 , 或称 压剪 裂 隙 , 一 般与剪 切 带 边 界 成一 , 交 角 。 为主剪切 裂 隙 , 规模较大 , 常产 于剪切 带的 中部 , 平行于剪切带边界分布 , 形成晚 , 是主要的容矿构造之一 。 为张裂隙 与面 理 垂直 。 一 刃习, 二 二, 一 韧性剪切带具有 相同的运动方向 。 如果 总 应力场也发 生变化那么两者的运动方向往 往不同 , 甚至相反 , 构成反向对偶剪切带 。 在不同地质背景上发育的剪切带具有不 同的性质 。 在地慢上隆的 伸展区 , 发育伸展 型剪切带 , 往往产 于剥离断层下盘和变质核 杂岩的变质壳 中 。 造山带广 泛发育逆 冲型剪 切带 。 平移型剪切带 往往与区域性剪切作用 有 关 。 面理注 二 、 组构特征 脆 一韧性剪切带 中裂隙发育情况图 据 ,,。、 ,丁 在含金剪 切带 ‘, , 韧性 剪切带与脆韧性 剪切带 的关系主要表现在三个方面 , 即相互 位置 、 相互转 换和 相关动 向 。 脆 一 韧 性 剪切带一般 产于韧性 剪切带的 中央强变形域 , 这 里是热 液和流体最活跃 的 部位 。 月危 一 韧性 剪切 带的规模比韧性剪 切带 小 得 多前者的厚度 , 般只有后者的数 一 分之 韧性剪切带向脆 一 韧性 剪切带的 转 换 表 现 在时 空两方面 。 两者空间转换和叠加是剪 切带 演化的结果 。 在这 个转换过程中 、 造成 ’ 含金剪切带 的物 质成分变化 、 变形状态改 变和变形机制 转变 , 同时造成了某些化学 元 素淋滤 、 迁移和富 集 。 产于前寒武 系地层中 的剪切带 往往具有 多期次 、 多层次 、 多类型 的活动特 点 。 影响 韧性剪 切 带 向 脆 一 韧性剪切带转换 的素除温 度 、 压力和时 间外还与剪切带 的何特征和作用 方式以及变形 岩 石的应变 速 率 、 初始成分和 含水量等相关 。 既然韧性剪 切 带 与 脆 一 韧性剪切带 是不 同层 次 、 不同 期次 的构造 , 那么它 们之间的 运动方向可以相同 , 也可以不同 。 在 含金剪 切带 的演化过程中 , 如果应 力场保持不变 , 只 是变形 环境发生改 变 , 那么韧性 剪切带与脆 一一 在韧性 剪切带 中变形岩石具有 一 特殊的 面状和线状组构 , 主要是 一 组构和 一 组 构 。 在脆 一 韧性剪切带中 , 以雁列 脉 为特征 。 因 而 , 含金剪切带往往 具有 一 组构 、 一 组构 和雁列脉 、 一 组构 它是在韧性变形 环境 中由剪切作用产生 的面线组 构 。 而理是沿有限应 变椭球体的 面 发育的透入性面理在韧性 剪切带中 一 分发育常呈形 。 在韧性剪 切带的边缘 面理 与剪切带边 界大约呈 。 “ 角相 交在韧 性 剪 切带 的 中心两 者近于 平行 。 面理的表现形式多种多样 , 主要有 如 下类型由矿物定向排列而成的构造 片 理以劈理形式 出现 , 往往是置换早期强 烈 变形 褶皱面的轴面劈理表现为浅色 矿物如长英质与暗色矿物如层状硅酸 岩相间排列而成的变形成分层顺片理 产渗的 小型衫脉体 。 一 线理是发育在面理之七的矿物拉伸 线理 , 表现 为拉长的矿物 定向排列 , 最常见 的是拔 丝 状石英条带 。 在同 一地区 , 拉 伸线 理往往具有相同的倾 伏方 向稳定分 布 。 、一 组构 它是韧性 剪切带中的面状组构 。 面 理 是受韧性剪切带 中连续变化的压扁面控制的 透入性面理 。 面理是沿着与剪切带边界平 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年黄 金地质科技 第期 行的剪切面发育的间隔性 面理 , 在韧性 剪切 带 内稳定分 布 。 面理 与面理 的夹角随 着 应 变量的增加而逐渐减 小 , 甚至平行 , 反映 了从韧性剪切带的边缘至中央 , 构造置换作 用逐渐加强糜棱 岩化趋于强烈 。 在花 岗质 岩石 和绿 片岩相变质岩 中形成 的韧性剪切带 , 面理往往是由动态重结 晶 的 条带状石英 、 拔丝状云母和细粒 长石组成 的窄带 。 面理中呈形的班晶或透镜体的 细 长拖尾 收敛于面理 、 面理 与面理之 间的锐夹角指示韧 性 剪 切带对盘 的 运 动方 向 。一 组构在确定韧性 剪切带的存 在 、 指示 韧性剪切带的运动方 向和估算韧性 剪切带的 位移量等方面具有重要的意义 。 、 雁列脉 雁列脉 是 指在 脆 一 韧性 剪 切带 中充填 于 一 组平行斜列的裂 隙而 形成 的 岩 脉或 矿脉 带 。 它在含金剪切带 中广泛发 育 , 规 模不等 , 大 者 构成 长 达数 百甚至数 千米 的构 造 含矿 带 , 小者可见于手 标本甚至显微镜下雁列 脉是金的主要赋 存体之 一 。 雁 列脉是脆 一 韧性剪切带的重要 标志 , 由 单 剪作用或纯 剪 作用的 派 生剪 切分 量产生 。 几乎所有的雁列 脉都分布在一个相对较窄的 变形 带 内 , 单脉 与雁 列带之间存 在 一定的方 位关系 。 一般来说单脉彼此平行 、 代表了 张裂面的方位 , 雁列带 则反映了脆 一 韧性 剪切 带 。 在含金剪切带中 , 除发育充填张 裂隙而 成的雁列脉外 , 还普遍 发育由剪切脉组成的 雁 列脉 。 三 、 变形特征 含金剪切带 具有一般剪切带的各种变形 现象 , 包括宏观的鞘褶 皱 、 剪切褶皱 、 顺层 掩 卧褶皱 、 剪切透镜体 、 不对称香肠构造 、 形 雁列脉和微 观的波状 消光 、 变形纹 、 变形 带 、 机械双晶 、 亚颗粒 、 新颗粒 、 拔丝构造 、 核 慢构造 、 不对称压力影 、 云母鱼 、 旋转碎 斑 系 、 多米诺式构造和雪 球状构造等 。 这些 变形现象在不同程度上反映 了剪切带的岩石 变形状态 , 其中许 多变形 现象还 是剪切带重 要的指向标志 。 含金剪切带具有多期次 、 多层次 、 多类 型的构造变形 , 显示 出韧性变形至脆性变形 的特征 。 以韧性变形为主 , 往往具有糜棱岩 和 固态流变褶皱及其 微观上的新颗粒 、 亚颗 粒 、 位错攀 移 、 变形带 、 机械双 晶 , 它们构 成一个韧性 变形强度递减序列 。 在 含金剪切 带的成矿阶段 , 发育不同方位和不同 类型的 岩脉 , 局部 出现碎裂岩和断层泥 。 由于韧性剪切带 内没有明显的破裂面和 位移标志 , 因而 比脆性剪切带更难识别 。 在 上述大量变形现象中 , 糜棱岩是韧性剪切带 最重要的标志 。 因而要识别韧性 剪切带 , 首 先必须识别糜棱岩 。 不论是石英糜棱岩 , 还是 长英质糜棱 岩 或碳酸 盐糜棱 岩 , 一般具 有如下 主要 特征 产于狭长的强烈面状变形带 内具 有显著 的 形态优 选 方 位和结晶优 选 方位 矿物颗粒普遍细粒化 , 自糜棱岩带 外侧 向中心 , 矿物颗粒逐渐变细出现分带现象 糜棱岩中残斑显著拉长具拔丝结构 , 斑 晶内具有变形纹 、 波状消光 、 变形带和 亚颗 粒等塑性变形 现象 。 斑晶边 界呈锯齿状 , 周 围分 布着动态重结晶新颗粒 , 构成核慢构造 在透 射 电子显微镜下 , 变形矿物 表现出 较低的 自由位错密度 , 没有缠结状位错 , 发 育位错网络和位错攀移 , 位错壁普遍 , 形态 多样 , 水泡气泡很多 ” 。 除了定性地描述含金剪切带 的变形特征 外 , 还可以定量地估算韧性剪切带和脆 一 韧性 剪切带形成时的差异应 力 , 进而估算岩石变 形时的应变速率 。 岩石变形时的差异应 力可 以通过以下方法求得 ,’ 。 利用光学显微 镜下测得的变形矿物如石英 、 方解石 、 橄 榄石 、 辉石的亚颗粒大小和新颗粒粒度 , 通 过适 合于各种矿物的理论和实验公式求得 一一 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 含金剪 切带特征绘述 总第期 根据显微镜 下测得 的方 解石和白云石 的 双晶指数求得 通过透射 电子显微镜下 测得的变形矿物的位错 密度和亚颗粒大小求 得 。 四 、 演化特征 含金剪切 带 一般由韧 性剪切带和脆 一 韧 性剪 切带组 成 。 一种情况是韧性 剪切带和 脆韧性 剪切带可以在同一构 造 变形期 中的 不同构 造层次上反映出来 , 造成空间上的转 换由这 种剪切带控 制的金矿床具有垂向分 带性 , 部以石英脉型金 矿床为主 、 向下逐 渐过渡 到 沿糜棱面理产 生的 浸 染状金矿化 。 另 一 种情 况是 , 不同性 质的剪切带叠加在一 起 , 表 现 为时间上的转换 。 含金剪切带以第 二 种类型为主它是在韧性 剪切带形成 并上 升到地壳 中浅层次叠加脆 韧性甚至脆性 剪 切带的二者之间往 往存在较大的时 差 。 动 勺成矿 作用具有 多期性 。 成矿作用与含金剪切带的发展演化存在 着密切的关 系 。 根据剪切带的性质 、 规模和 金在剪 切带 中的产出方式和 富集程 度将含 金剪 切带划分为三个阶段 、 即早期奠基阶段 、 中期成 矿 阶段 和晚期块 金 阶段 。 、 早 期奠 塞阶段 该阶段相当 于韧性剪切带 形成期 。 这一 阶段 具有如 下特征岩石总体七表现为 韧性 变形 , 形成糜 棱岩化岩石并产生大量 的七,运动 标志 ‘ 绿 泥石化 、 硅化和碳酸盐 化较 强 ‘ 开始产生多 源流体 、 主 要是 沿 韧性 剪切带活动的慢源 流体 , 此 外 , 还有由 变 质作 用和岩浆活动产生的流体砷在 剪切带中以毒砂的形式出现在 片理面 上伴生有 含金磁黄铁矿的结晶作用 , 但含金 磁黄铁矿 在糜棱岩相 内数 量很少不能形成 具有经济 意义的矿床金通过置换铁呈 固溶体的形式存 在于毒砂 的 晶体中 ‘ , 即金 分布于毒砂的晶格内 , 在光学显 微镜甚至电 一一 子显微镜下都见 不到金有任何矿物 反映 , 为 不可见金 。 由于这一阶段金是以极细的 、 分 散的形式存在 , 所以也称为暗金阶段 ” 。 、 中期成矿阶段 进入中期阶段 , 岩石的脆性 变形程度增 强 , 开始形成脆 一韧性 剪切带。 由于两种剪切 带之间存在温压梯度 、 应变梯度 、 物 化梯度 和浓度梯度易于在剪切带的裂隙中形成含 金石英脉 。 含金脉体的 出现标志着 含金剪切 带进入了 中期阶段 。 中 期阶段的主要特征是具有大量 的同构造脉体多为雁列脉出现含硫化 物的乳白色石英脉 , 硫 化物的含量可多可少 产生 微砂糖状 石英往 往是 由乳 白色石 英脉碎裂而成 , 它是金 的主要赋存体之一 ” 金往 往赋存于硫 化物或 微砂 糖 状石英 中大部分 金以微米级金晶体形式出现 , 矿 石品位高金的纯度也很高常出现 巧 等新元素 “创 在含 金脉 中再次 出现毒砂但 金不再以分散的形式进入毒砂 晶格中 , 而是以细 小金颗粒产 出 ’‘ ‘ 常 伴有中酸性 岩浆活 动 。 、 晚期块金阶段 在此阶段脆性 变形进 一 步增强 、 含 金 剪切带 中出现一系列张裂隙石英脉内形成 大量的小晶洞 , 先存 的微砂糖状石英经静态 重结晶 , 形成 自形石英 。 总体表现为脆 一 韧性 至脆性 变形 。 晚期阶段的典型特征是不断增强的脆性 变形使前两 个阶段 形成的金矿化 发生重新分 配出现强 烈的块金效应 , 形成毫 米级的金 颗 粒 。 金往 往伴生有大量的银 ” 。 这一阶段的 矿 化经济意义不大 。 五 、 地球化学特征 元素的迁移和富集 , 既受到 元 素本身性 质的影响 , 又受到构造因素的控制 。 含金剪 切带是一个化学成分 发生重要变化的面状变 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年 黄 金地质科 技 第急期 形带 根据 含金剪切带中各 种化学 元素的性 质 及其 与金矿化的关系 , 可划分 出两类地球化 学标 志 , 即半战略地球化学标 志和战术地球 化学 标志 。 它 们是找矿勘 探 、 圈定靶区的重 要依据 。 、 半战略地球化学标志 是指 体现 含金剪切带 本身特征的 化学元 素 。 这类元素 往往 由成矿作用带入反映了 含矿构造 的矿化特征 。 含金剪切带中常 出现 大量的硫 化物和碳 酸盐 , 往往呈斑 点状 、 浸 染状分布在 变形岩 石的片理面上 。 硫化物往往与石英结晶尾构 成不对称压力影 “ ‘ 越是 靠近含金剪切带中 心的强应变域 , 硫化物越 集中 。 在化学元 素变 化上含金剪切带 表现 为 , ,, ,, , 】等 相对富集含量减少 ” ’‘ 。 从糜 棱岩化 岩石到超糜棱岩 , 这 种元 素变 化规律越来越 明显 , 直接受剪切带 的控 制 。 此外 , 可作 为与火山 一 沉积 岩系有关的 含 金剪切 带的半 战略地球化学 标 志 ’ 。 、 战术地球化学标志 是 指体现含金剪切带 中富金带特征的元 素 。 这 类元素主要是 与金矿化关 系极为密切 的和 。 在含金 剪 切带中以方铅矿或 硫盐的 形式出现 , 一般与剪切带 中的岩石类型无关 。 当金与伴生的硫化物没有 特 定的关系时 , 可能是 含金剪切带最主要 的战术地球 化学标 」 心 、 主要 集 中在含金 剪 切 带 的容矿构造 中 , 一般以辉锑 矿的形式存在 。 利用可以 在 较大 范围内的 , 异常 带 中圈 定 富 矿 带 。 但是 , 只适 合于早 期阶段的含金剪切 带 , 而在 中期和晚期含金剪切带中 , 的分 布与富矿带无关‘ ’口。 一般 作为半 战略地球化学标志 , 但在 金与毒砂伴生的情况下也可以作 为战术 地球化学标志 , 指示矿体的存在 。 六 、 矿物组合特征 韧性剪切带既是强应变带 , 又是退变 质 带 。 剪切带 内化学元 素发生一定的变化 , 矿 物组合也发 生改变 。 在含金剪切带 中 , 还伴 有成矿物质的迁移 , 矿物成分的变化更 为显 著 。 、 韧性剪切带 中的矿物组 合 韧性剪切带 内的变形作用与变质 作用密 切相关 。 这种 变质作用往往是伴 随着剪切作 用发生的退变质作用 。 产生的矿物组 合主要 是流体与原岩在变形变质过 程中相互作用和 化学反应的产物 , 是通过渗透交代变质作用 产生的一些富含水和挥发分的矿物 。 原岩的岩性影响韧性剪切带 中的新 生矿 物组 合 。 例如 , 在区域角闪岩相变质岩 中发 育的韧性剪切带 , 出现绿片岩相矿物组 合角 闪石转变成黑云母 、 绿泥石和石英 。 麻粒 岩 相片麻岩 中的单斜辉石和斜长石在韧性剪切 带中通过与活动组分反应 , 形成角闪石 、 钠 长石和 石英 , 角闪石还可以继续发生退 变质 。 在穿过花 岗质岩石的韧性剪切带 中 , 出现由 斜长石和钾长石退变质而成的白云母 、 黑云 母和石英 。 在这些原岩中形成的韧性剪切带 都富含 , 有利于形成含金石英脉 。 在有些岩石中 , 特别是当岩性单一时 , 韧 性剪切带内矿物成分变化不明显 , 表现 出强 烈的糜棱岩化例如 , 产于碳酸盐岩和 石英 岩 中的韧性 剪切带 , 往往形成碳酸盐糜棱 岩 和石英糜棱岩 。 在 由橄榄岩转变而成的糜棱 岩中 , 表现 为粗粒 的橄榄石和斜方辉 石转变 成细粒 定向的橄榄石和斜方辉石 。 这 些韧性 剪切带一般不利于形成含金剪切带 。 、 含金剪切带中的矿物共生组合 矿物共生组 合是 指同一成因 、 同 一 成矿 期的矿物组 合〔 ” 含金剪切带的三个演化阶 段各具有特征的矿物共生组合 。 一一 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 含金剪切带特征晾述 总第期 早期阶段的矿物共生组合主要是含金毒 砂 、 辉锑矿 、 磁黄铁矿等 。 在这个阶段 中 , 锑 是富金带的特征元素 , 常与毒砂伴生 「’ 。 中期阶段的矿物共生组合以自然金 、 黄 铁矿 、 不含金毒砂 、 黄铜 矿 、 闪锌矿和方铅 矿为主 〔’〕 此外 , 还有大量的石英 , 尤其是与 金矿关系密切的微砂糖状 石英 在含金剪切带的三个演化阶段中 , 蚀变 带也具有其矿物共生组合 。 早期阶段产生绢 云母 、 绿泥石和石英等绿片岩相矿物组合 。 中 期阶段蚀变作用最强烈 , 形成硅化带和硫化 物化带晚期阶段变形变质很弱 , 往往沿裂 隙或 晶洞生成一些 自形的绿 泥石 、 石英 、 方 解石和黄铁矿等 。 本文不 足之处 , 恳请读者批评指正 。 主要参考文献 「 」博纳梅宗 , 法国海西期羞底的含金剪切 带 , 国外地质科技 , 年 , 第期 【 〕 李培铮等 , 珑山金矿带韧性剪切构造控矿特 征分析 , 矿产与地质 , 年 , 第期 【〕王鹤年等 , 广东河台糜棱岩带蚀变岩型金矿 床的地球化学研究 , 矿床地质 年第期 〕 , 二 , , , 。 〔〕勘 , 二 , , 卜 ,, , 。 【 〕 李德威等 , 江西大背坞含金剪切带的构造特 征 , 江西地质 , 年第期 〕 , 二 ,,, 。 〔〕 ,, 、 , , 二 , 】 , , 。 【李德威 , 九岭南缘逆冲推渡体根带糜棱岩研 究 地球科学 , 年第期 【 。〕 万天丰 , 关于古构造应力大小的估算 , 地 质科技情报 , 年 , 第期 【 门陈光远等 ,成因矿物学 与找矿矿物学 重 庆出版社 , 年 。 一 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.