含金剪切带的类型划分及成矿机理.pdf

年 矿床 从 卫人 地质 护金 第卷结期 含金剪切带的类型划分及成矿机理 李德威 中国地质大学 , 武汉 提要含金剪切带型金矿床是一种重要的新型矿床类型 。 本文系统地总结了含金剪切带 的特 征 , 提出了含金剪切带的几何学和运动学分类方案 , 并以成矿源 、 成矿场 、 成矿期和成矿相等方 面论述了含金剪切带型金矿床的剪切动力成矿机制 , 建立了过渡型和叠加型两类动力成矿模式 。 主盆词含金剪切带分类成矿机理动力成矿模式 自从博纳梅宗提出含金剪切带以来 , 国内外相继报导了许多大型和超大型含金 剪切带型金矿床妈 “,‘,‘ “,, 并从不同的角度探讨了含金剪切带的特征 、 控矿作用和演化过程 , 取得了一些新认识 。 但是 , 目前缺乏系统的总结和深入的探讨 , 作者在前人大量工作的基础 上 , 通过扬子地台南缘板岩带以及大陆地壳板内变质核杂岩滑脱带中含金剪切带的初步研 究, ,‘,, 提出了含金剪 切带的分类方案 、 成矿机理和 动力成矿模式 。 期望能起到 “ 抛砖引 玉 ”的作用。 含金剪切带的特征 所谓含金剪切带应该是指形成并控制着金矿化的韧性剪切带和脆 一韧性剪切带的组 合 。剪 切带不仅控制 了金矿床的分布 、 产状和规模 , 而且剪切动力作用是矿质迁移 、 富集的主要机 制 。 此外 , 剪切带还是矿质的运移通道和贮集场所 。 含金剪切带在构造 、 演化和矿化等方面 具有如下 显著的特征 。 构造特征 含金剪切带 由韧性剪切带和脆 一韧性剪切带组成。 韧性剪切带和脆 一韧性剪切带有两种组 合方式两者在同一构造变形期中不同构造层次上发生空间上的转换 , 早期形成的 韧性剪切带随地壳抬升之后 , 其内产生脆 一韧性剪切带甚至脆性断层 , 表现为不同性 质的剪 切带在时间上发生演化 , 在空间上叠加 。 含金剪切带以后者居多 。 含金剪切带具有一般剪切带的各种变形现象 , 以塑性变形为主 , 包括鞘褶皱 、 糜棱岩 、 剪切流变褶皱 、 剪切透镜体 、 压溶劈理 、 不对称香肠构造以及微观 的波状消光 、 变形纹 、 扭 折带 、 亚颗粒 、 动态重结晶新颖粒 、 核馒结构 、 一 组构 、 一 组构 、 拨丝构造 、 不对称压 力影 、 云母鱼 、 旋转碎斑 系 、 多米诺骨牌构造 、 雪球状构造等 。 它们在不同程度上反映了剪 切带 的岩石变形状态 , 是剪切带的主要识别标志 。 而且 , 其 中许多变形现象还是剪切带的重 李德威 , 男 , 岁 , 副教授 , 邮政编码 。 。 了 一一 收稿 , , 一一 修改回 第卷 第期 李德威含金剪切带的类型划分及成矿机理 要指向标志 。 在含金剪切 带 的主要含矿地段 , 往往发育不 同方向和不同类型的裂隙 , 即 、 ‘ 、 、 裂 隙 系统自 ’“ 图它们提供了容矿空间 , 形成含金石英脉 。 演化特征 含金剪切带大 多数发育于前寒武纪变质 岩区 , 经历了多期次 的构造变形 , 一般可分 为三个演化阶段早期阶段即韧性剪切 带形成发育阶段 , 也是流体运移 、 矿质准备 阶段 。 以糜棱岩化为特征 , 赋存于硫化物晶 格中的不 可见金分布在糜棱面理上 , 因而称 之为浸染状金矿化成糜棱岩型金矿化 。 中 期阶段表现为脆 一韧性剪切变形。 形成 裂 隙 系统 , 扩宽了扩容带 、 提高了岩 石 渗 透 , 成矿性好 。 以含金石英脉大量 出现为特 图脆 一韧性剪切带中裂隙类型 一低角度里德尔剪切裂隙 尹一高角度里德尔剪 切裂隙一逆向剪切裂隙或压 剪裂隙一主剪切 裂隙一张裂隙据 , 主 即韶 刀 一 一一 , 一 一 主 一,一 月 。 早期硫化物 中的金通过动力再造以细粒晶体形式赋存于硫化物和微砂糖状石英中 。 晚 性征 期阶段脆性断裂活 动频繁 、 常破坏或切割先存剪切带 。 不断增强的脆性变形使先期阶段形 成的金矿化 发 生 重新分配 , 有时出现块金效应 , 但矿化经济意义不大 。 矿化特征 含金剪切带并非都是成矿地段 , 有利成矿构造部位有四种剪切带弯曲的弧顶部位 剪切带宽窄急剧变化部位剪切带内具强烈应变和叠加变形 的中央部位不 同 方向的剪切带的交切部位 。 如印度科拉尔太古代绿岩带中南北向和北西 向剪切带交汇处形成 大型金矿床如 。 含金剪切带型金矿床可分成糜棱岩型和石英脉型两个亚类 , 以后者为主 。 根据剪切带中 脉体的分布 、 产状 、 形态 、 规模 、 变形程度 、 交切关系 、 含矿性 、 蚀变特征等可划分出不 同 期次 的石英脉 。 早期石英脉为细脉型 , 沿构造面理分布 , 已强烈糜棱岩化 , 为无矿脉 。 含金 石英脉规模较大 , 呈透镜状 , 沿走向和倾向分布不稳定 , 颗粒无定向细粒化 , 杂质成分丰富 , 透明度差 。 在含金石英脉两侧往往有对称的蚀变分带现象 , 金矿化与以黄铁矿为主的硫化物 带关系密切 。 含金剪切带的分类 几何学分类 根据含金剪切带 中韧性剪切带与脆 一韧性剪切带的相关动 向 , 将其划分为 两类三型 表 。 含金剪切带的结构分类反映了下述规律两类三型含金剪切带形成的构造背景和 区 域构造应力场有显著的差别 。 协调类含金剪切带是在稳定的区域构造应力场中随地壳抬升发 生 “ 宏观 ” 递进变形 的结果 , 常见于长期挤压 的造山带和稳定的地盾区 。 不协调类含金剪切 书则反映了地壳运动伸 、 缩 、 剪 、 滑的多次转化和叠加国内外已知的含金剪切带型金 矿床地质年 表含金剪切带的结构类型 从 几叮 了 故叶 一卜 ,型结构型式 ⋯ 相关动向 、、,脆 一韧性剪切带位于韧性剪切地中 央 强 一 。。 。, 翎军二 阳 , ,田二, 一 月习少屯刊 川少 七之已州 一 一‘共三丝一一一一一一一斗高 。,, , 。‘。翎, 。。‘ ,栩,丈晰二 二者异向运动或脆 一韧性剪切带切 割韧 】 刃 呀下曰曰匕侧匕尸。主乡, 甲 二卜以口二三芍岁 币门 、 刀口 不性 剪切带 协 一一一一一一一一一一一一一一一下 呷 二,, , 脆 一韧性剪切带位于韧性剪切带近 中 央 一,二。 , 翎岸、 二二, 奕认 ‘川 土 二。 ,、 一旧认 ‘川另 刃趋叨 ’ 上 乃 曰从 都皿 矿床大 多数属于协调类 , 说明多期递进剪切 动力成矿作用有利于金 的迁移和富集 , 而 频繁的 差异构造活动不利于成矿含金剪切带具有多种构造组合 , 是在多期构造演化中形成的 , 具有动力再造成矿作用的特点 。 根据含金剪切带与围岩之间的产状关 系 , 分为顺层式和切层式两类 。 顺层式含金剪切带边界平行于两壁围岩层理或变形面理 , 剪切带产状一般较缓 。 发育于 变质核杂岩滑脱带中的含金剪切带是典型型式 。 例如 , 洪镇变质核杂岩基底剥离断层下盘董岭 韧性剪切带中发育含金雁列张性石英脉和主剪切石英脉 , 出现含金剪切带边界 、 糜棱面理与 基底剥离断层 面及其上盘寒武 系大理岩片理和下盘元古界董岭群片麻理多面平 ‘ 行一致的现 象切 。 玲珑金矿也有类似现象 。 切层式含金剪切带 的边界切割 围岩层理或变形面理 , 剪切带产状较陡 , 其成因往往 与局 部性或区域性水平剪切作 用有关 。 如广东河台金矿 。 根据含金剪切带的组合形式 , 将其划分为平行状 、 网络状和共辘状三类 。 从 区域上来看 , 含金剪切带通常不是以单一的形式产出 , 往往是 由多条剪切带规律组合 而成 。 例如 , 扬子地台南缘元古界板岩带中发育十余条含金剪切带 , 彼此平行斜列 , ‘ 控制了 瑛山 、 龙泉 、 大背坞 、 金山 、 黄金洞 、 沃溪 、 西冲 、 漠滨等众 多金矿床 。 而在岩性不 均一的 秦巴造山带核部围绕着强岩块形 成一系列网络状含金剪切带 。 小秦岭金矿田中小河剪切带和 太要剪切带属于此类 。 共扼状含金剪切带是区域性挤压作 用和 动力成矿作用在地壳 中 、 深层次的体现 , 其钝角 平分线 与挤压 力方向一致 。 典型实例是加拿大红湖绿岩带中发育的七条共扼含金剪切带 , 目 前已发现的个金矿床大 多分布在含金剪切带的结合部位“ ’ 幻 。 运动学分类 根据含金剪切带的产状及两壁岩石剪切运动方向 , 将其划分为正断式 、 逆冲式和走滑式 三大类表 。 剪切动力成矿机理 含金剪切带型金矿床是指在多旋回构造动力作 用下形成的 、 受剪切带控制的一种新型金 矿床 。 剪切动力成矿机理主要包括成矿源 、 成矿场 、 成矿期和成矿相 。 第卷第 么期 李德威含金剪切带的类型划分及成矿机理 弓 表含金剪切带运动学类型及特征 从 一 明 ‘ 此一 、 类型 正断式逆冲式走滑式 特征 发育背景 发育于地壳多层次 伸展背 景 , 常位于由地慢隆 升或区域 性水平拉伸形成的大陆板内变 质核杂岩滑脱带 发育于造山带核部 , 与区域 性多期 、 多层收缩作用有关 , 常产于隆坳边界逆冲断层的根 带 形成于区域性水 平 剪 切 作 用 , 常与大型走滑 断 昙相 伴 压 几何特征 剪切带边界平行 于围岩 面 理 、 产状平 缓 , 协调发展 剪切带以中等至高 角 度 产 出 , 既可为协调式 , 也可为不 协调式 产状陡倾 , 甚至直立 , 常呈 平行带状组合 , 不协调状产出 含金剪切带顺层面状展布 , 糜棱岩带较薄 , 顶部常被剥离 断层切削 , 发育顺层剪切流变 构造 多产天前寒武变质岩区 , 糜 棱岩系列完整 , 具分带性 , 含 构造特征 大量指示剪切带逆冲运动的剪 切标志 剪切带常切割不同构造单元 和不同类型的岩石组合 。 韧性 剪切带经 长期演化后剥露于地 表 。 具水平剪切特征 演匕特征 早期在中 、 下地壳形成近水 平的韧性剪切带 , 随着地壳抬 升和折离减薄 , 其 内叠 加了 脆 一韧性剪切带 早期形成的韧性剪切带经造 山作用及逆冲断层作用带到地 壳上部 , 叠加了多期 、 多类构 造变形几 统一应力场中形成的韧性剪 切带和脆 一韧性剪切带发 生空 间转换 。 上升之后常被晚期脆 性断层切割 矿化特征 以石英脉型为主既可垂直 分带 、 又可水平分带 主剪切 含 金石英脉产状通常较平缓 以石英脉型为主 , 糜棱岩型 次之 。 矿化常见水平分带现 象 。 含金脉休通常倾伏角较大 一 以糜棱岩型为主 。 矿化具垂 直分带现象 。 主脉体长轴近水 平常常被剥妙 , 出露下部糜 棱右型金矿 成矿源 矿质来源是成矿 的重要因素和先决条件 。 过去往往简单地从这类金矿床产出的围岩条件 出发 , 片面地强调热液来源 , 或变质成矿 , 或矿源层 。 然而 , 从含金剪切带产出的构造背景 以及矿床地质特征来看 , 作为一级构造的韧性剪圾带具有规模大 、 应变强 、 “ 切割 ” 深 、 多 期活 动等特点 , 能够汇集多源含矿流体 , 从而控制了金矿床的区域分布和规模 。 从另一个角 度上来看 , 尽管含金剪切带大多数产于前寒武变质岩区 , 但是 , 剪切带型金矿床与原岩无明 显的亲缘关系 , 在岩浆岩区甚至沉积岩区也有很多含金剪切带 。 例如 , 著名的玲珑金矿是受 花岗岩 中含金剪切带控制 的 。 它们 一致反映了矿质的多源性 。 含金剪切带型 金矿床 的多源含矿流体主要包括热液流体 、 变质流体 、 慢源流体 、 壳慢混 合流体 、 动力流体和天然水 。 尽管不 同背景上发育的含金剪切带中起主导作用的矿质来源可 能有所差异 , 但是 , 深源流体和动力流体 自始至终参与了成矿作用 。 早期发生于地壳深部的 固态流变作用 、 动 力变质作用和部分熔融作用在韧性剪切带形成过程中提供了大量的深源流 体 , 它们是形成糜棱岩型金矿化的主要条件 。 例如金山金矿床中矿石铅同位素研究表明矿质 主要来自岩石圈深部 〔,〕 。 晚期在地壳较浅层次形成脆 一韧性剪切带的过程 中 , 动力分异作 用 、 压溶作用 、 构造侧分泌作用 、 动力热驱动作用和动力再变质作用为构造裂隙系统提供丰富的 含金流体 , 它们是形成石英脉型金矿床的重要条件 ‘ 决定成矿作 用不仅仅是矿质来源 , 更重要的是使分散的多种含矿流体富集的机制 , 即动 矿末地质年 力作用 , 包括应力 、 热动力 、 重力等等 。 剪切动力作用是含金流体运移的主要边界条件 , 它 使矿质从高应力区流向低应力区 , 从深部向浅部迁移 。 更具体地说 , 造成矿质从韧性剪切带叶 脆 一韧性剪切带 、裂隙迁移 , 富集成矿 。 成矿场 这里所指的成矿场 , 是动应力作用造成的矿质迁移 、 富集规律以及矿床体空间 分布规律 。 它与构造应 力场 、 地球化学场 、 地球物理场以及物质组合密切相关 。 应该作为构 造地球化学研究的重要内容 。 构造应力场分析是探索不 同成矿阶段矿质迁移途径和富集规律的主要方法之一 。 在成矿 期或成矿前不同应力状态下形成的构造形迹及其组合型式往往是矿质运移的有利通道和贮集 场所 。 在含金剪切带 中 , 韧性剪切带是最佳的导矿构造 , 汇集了多源成矿系统脆 一韧性剪切 带为配矿构造糜棱面理以及 、、、 裂隙是容矿构造 , 它们在非共轴 构 造 应 力场中 呈规律组合图 , 并以硫化物和石英作为容矿物质 。 一 由此可见 , 多期矿化系统 和多级构 造系统是含金剪切带成矿场的主导 因素 。 成矿期 含金剪切带一般具有多期次构造活动 , 而且 , 剪切带演化越久长 , 矿化作用越好 , 所以 太古宙绿岩带中含金剪切带常产出大型甚至超大型金矿床 。 在成矿期研究中 , 要注意多阶段成矿 与主期成矿的关系 , 同时 , 还要重视构造演化 、 变 形序列 、 成岩序列 、 成矿序列以及成矿阶段的有机联系表 。 表含金剪切带构造成矿序列 目 印 护 一 妞 一 卜 盯‘ 明。 一‘ 变变形序列列变形相相动力作用用成岩序列列成矿序列列 成成矿前构造造韧韧变质固态流流动力变质作用 、 固固糜棱岩岩含矿流体动动早期矿质准准 性性性性变变形相相态流变作用 、 部分溶溶溶移作用用备阶段段 剪剪剪剪剪蔽作用 , 动态重结晶晶晶晶晶 切切切切切作用用用用用 带带带带带带带带带 成成矿期构造造脆脆 脆 一韧 性剪剪动力分异作用 、 压压蚀变岩 、 脉脉剪切动力复复主期成矿阶阶 切变形相相溶作用 、 动力侧分泌泌石英 、 脉岩岩合成犷作用用段段 初初初初初作用 、 动力热驱动作作作作作 性性性性性用用用用用 剪剪剪剪剪剪剪剪剪 切切切切切切切切切 带带带带带带带带带 成成矿后构造造脆脆 脆性断裂变变断裂作用 、 碎裂作作角砾岩 、 碎碎矿化再造及及晚期调整阶阶 性性性性形相相用用裂岩 、 碎裂糜糜成矿改造作用用段段 断断断断断断梭岩岩岩岩 裂裂裂裂裂裂裂裂裂 含金剪切带的形成演化过程可以概括为在早期韧性剪切变形期间 , 整个剪切带中出现 连续的应变 , 这种超壳型线性变形带是高度流体活动区 。 由于组成韧性剪切带的糜棱岩是均 一的 , 尽管含有大量含矿流体 , 但是不易富集 , 表现为分散的糜棱岩型矿化 。 随着地壳抬升 , 第卷第期李德威含金剪切带的类型划分及成矿机理 后期构造运动 导致剪切带重新活动 , 产生脆 一韧性剪切带, 常伴有岩浆活动 。 脆 一韧性剪切带 不连续的周期性活动产生大量裂隙 , 裂 隙中应 力集中和释放过程相应地伴随着流体压 力和孔 隙度的变化 , 造成流体循环 。 最终 由于韧性剪切带与脆 一韧性剪切带之间存在着明显 的 温压 梯度 、 浓 度梯度和物化梯度 , 含矿流体进入裂隙系统富集形成石英脉型金矿床 。 成矿相 成矿相是指成矿的地质和物化环境 。 动力成矿作用是一个复杂的过程 , 涉及 的参量很多 , 主要包括差异应力 、 温度 、 压 力 、 应变速率 、 粘度 、 盐度等 。 与岩相 、 变形相变质相等密 切相关 , 受剪切动力作用及其相关 的热 力学和流变学的制约 。 不管产于哪种岩类 的含金剪切带 , 尽管它们一般延深很深 , 但是矿化作用往往与剪切带 的时空转化状态关 系密切 , 成矿温度和压 力也略低于长英质糜棱岩形成条件 , 应变速率相应 地有所增加 。 因而脆 一韧性剪切变形相最有利于成矿。 在动态地质条件下 , 金 的迁移和沉淀往往受含矿流体的流体压力 、 氧化 电位 、 酸碱度 、 盐度等因素的影响 。 一般来说 , 高流体压 力 、 强氧化 、 高氧逸度和强酸性环境有利于金的活 化迁移在弱酸 、 弱碱 、 低氧化 一还原态 、 低盐度并伴有硫化物和氏的条件下有利 于金的 沉淀 。 剪切动力成矿模式 目前国内外矿床模式种 类繁多 , 但是普遍忽视动力成矿作用 。 关于动力成矿模式 , 作者 认为是在构造动力作 用下矿质迁移和 赋存规律的理想地质模型 。 它反映了成矿的本质特征 , 也是指导找矿勘探的关键 。 一 一 ‘,月,叫,门,,‘ 一一一竺一一一一一一 竺 之 、 , 、、 匿国 王 区习区三区习 一 匹习〔巫」三」 巨 二〕巨 习 。 圣」 , 图剪切带型金矿动力成矿模式 一过渡式一叠加式 一上地壳 , 一中地壳 , 一下地壳一上地慢 , 一岩浆岩一糜棱岩 , 一石英脉 , 一韧性剪切带 边界 , 一脆 一韧性剪切带边界多 一流动体系 卫扣班功 施脚 加 一 , 一 , 一 , 一 三 , 一一 , 一砚一 。 一 , 一 卜 盯 一 一 , 矿床地质牟 表 曰 。 一 两种成矿模式的对比 姆记 森邺⋯ 结构特征 ⋯ 演化, 征矿化 分带性成矿规 , 上部为脆性断层 , 中 部为脆 一韧性断 层。下部 为韧性剪切带 含金剪切带形成于同 一构造变形期 , 常被后 期构造改造 垂 向分带 。 上部为破 碎带独变型 、 中部为石 英脉型 , 下部为糜棱岩 型 含矿混台流体沿压力 降方向垂 向运移 。 以糜 棱岩型为主 , 沿糜棱面 理呈浸染状分布 , 硫化 物是金的主要载体 ︵ 或多层式 ︶ 过渡式 脆 一韧性剪切带 位 于 韧性剪切带中央强应变 域 , 韧性断层切割含金 剪切带 多期构造活动和 多阶 段动力成矿作用 。 主期 成矿以脆 一韧性剪 切 带 形成为特 征 水平分带 。 中央为石 英脉型 、 两侧为糜棱岩 型 。 以前者为主 含矿流体多向循环 , 既有垂向运动 , 又有水 平运动 , 脉型金矿产于 脆 一韧性剪切带的 裂 隙 系统 。 微砂糖状石英是 俘获金最有利的矿物 ︵ 或多期式 叠加式 含金剪切带型金矿床的动力成矿模式包括过渡式和叠加式或称多层式和 多期式两种 图 。 它们具有不同的矿床地质特征表 。 前者表现为不 同性质的剪切带垂向转换 , 下部的韧性剪切带较宽 , 热动力作用显著 , 上部为线性的脆性断层 , 发育碎裂岩 、 断层泥等 构造岩 , 形成地球化学障 。 因而位于中部的脆 一韧性剪切带最有利于成矿。 矿化出现垂 直分 带现象 , 下部主要是糜棱岩型金矿 , 中部主要是石英脉型金矿 , 上部还可 出现破碎带蚀变型 金矿化 。 排山楼 、 玲珑 、 焦家 、 河 台可能属于这一类 。 后者是多期构造作 用形成的多类型剪 切带的空间组合 , 是主要的成矿形式 。 矿质的动 一定转化 、 散 一集规律主要受剪切动力和构造 演化的控制 , 造成金矿化的水平分带现象 , 含金剪切带中部为石英脉型金矿 , 两侧为糜棱岩 型 金矿 。 目前发现的大多数剪切带型金矿 床属于此类 , 如磺山 、 沃溪 、 小秦岭 、 夹皮沟 、 金 山 、 黄金洞等 。 结语 含金剪切带型金矿床是一种重要 的新型矿床类型 , 近年来 , 虽然引起了矿床地质学家们 的广泛关注 , 但是 , 目前仍处于探索阶段 。 对成矿构造类型 、 成矿机理和成矿模式的研究 , 无疑将有助于认识这类矿床 的成矿规律 。 剪切动力成矿模式表明剪切带型金矿床形成于中 、 下地壳 , 含金剪切带还可延深到岩石圈深部 , 具有极为优越的成矿条件 。 然而 , 我国目前的 金矿勘查只限于表壳勘探水平 , 应该说 , 在深部寻找大型和超大型剪切带型金矿床 的前景乐 观 。 由于作者水平有限 , 加之内容繁杂 , 实际资料不足 , 恳请读者批评指正 。 参考文献 博纳梅宗 “ 含金石英脉 ” 是含金剪切带的一种特殊情况国外地质科技 ,, 王吉用 , 余和勇玲珑金矿田花岗岩中韧性剪切带与成矿的关系矿床地质 , 。, 张伯友等浙江磺山韧性剪切带退变质作用与金矿化关系的讨论地质找矿论丛 , , 第卷第期李德威含金剪切带的类型划分及成矿机理 王鹤午等广乐河台糜棱岩带蚀变型金矿床的地球化学研究矿床地质 ,, 李德威九岭南缘逆冲推覆体根带糜棱岩研究二地球科学 , ’ 李德威等 。 江西大背坞含金剪切带初探 。 江西地质 ,, 傅昭 仁等 。 变质核杂岩及剥离断层的控矿构造解析武汉中国地质大学出版社 , 汉密尔顿等印度科拉尔金矿田的矿化与构造国外前寒武纪地质 ,, 黄宏立 , 杨文思赣东北金山金矿床的地质特征及矿床成因地质找矿论丛 ,, 。 即 , ,、。 了 。 一, , 丑 ,、 一 , 幻 , 丁 一, , , , ,二邝目 目︸, 八 魂刀该。。,,万厂夕 万 , “ , 子犷。入。 , “加万 尸 , 刀 一 , ,。 鱿 也 , 至 , , 那 , 一 , , 一 , 刀 , , 北 。 舜 。 吧 。 伍二 全 勺 甘 宝 时王 七毛