李瑞紅 劉育 李海林 鄭小禮 趙海 孫政

LI RuiHong1，LIU Yu1，LI HaiLin1，ZHENG XiaoLi2，ZHAO Hai3 and SUN Zheng3

1. 中國地質大學地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083

2. 山東黃金礦業(yè)股份有限公司，萊州 261400

3. 山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦，萊州 261441

1. State Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2. Shandong Gold Mining Stock Co. ，Ltd. ，Laizhou 261400，China

3. Jiaojia Gold Company，Shandong Gold Mining Co. ，Ltd. ，Laizhou 261441，China

2014-01-10 收稿，2014-03-25 改回.

1 引言

構造-流體耦合成礦系統(tǒng)是當前礦床學研究的重要領域(翟裕生等，2002;鄧軍等，2000;楊立強等，2000，2010，2014a;Yang and Badal，2013;Deng et al.，2014)。膠東是我國最重要的金礦集中區(qū)，大地構造位置特殊，成礦環(huán)境復雜，是研究構造-流體耦合成礦系統(tǒng)的理想選區(qū)(鄧軍等，2004，2010;楊立強等，1999，2006;Yang et al.，2004，2006，2007b;Charles et al.，2013;圖1a)。新城金礦床是典型的“焦家式”破碎帶蝕變巖型金礦，礦體形態(tài)和規(guī)模都嚴格受到構造控制。研究構造-流體耦合作用的產(chǎn)物——構造破碎帶蝕變巖和脈巖，是分析膠東復雜成礦系統(tǒng)構造變形的優(yōu)選方法(Yang et al.，2008，2009)。顯微構造變形既是區(qū)內(nèi)構造活動事件響應，也是到區(qū)內(nèi)重大成礦事件流體行為的表現(xiàn)(鄧軍等，2004)。構造蝕變帶大規(guī)模流體活動的存在，使巖石非常容易發(fā)生類似于超高壓變質帶的變形行為(許志琴等，2003)。構造巖是顯微構造變形特征變形行為的載體，也是相應變形環(huán)境的受體。因此，研究膠東新城金礦床蝕變帶構造巖顯微構造和EBSD 組構，對控礦構造變形環(huán)境約束具有重要意義。近年來電子背散射衍射(EBSD)技術的發(fā)展快速(曹淑云和劉俊來，2006)，使巖組分析廣泛應用于構造巖變形環(huán)境等方面的研究(劉俊來等，2008;徐海軍等，2007)。

顯微構造研究巖石內(nèi)部幾何要素或礦物(集合體)組構越來越受到重視(陳國達，1985;劉瑞珣，1988;胡玲等，1998，2009)，并且已經(jīng)發(fā)揮出微觀尺度構造研究的獨特優(yōu)勢。在斷裂控制金礦床研究中顯微構造與野外宏觀控礦構造幾何學、運動學匹配，對揭示控礦斷裂動力學機制和礦體分布規(guī)律非常重要。另外，顯微構造分析手段對顯微-超顯微尺度的巖石組構進行構造變形類型、變形期次、應變量和差應力測算，可以推測成礦事件控礦構造變形環(huán)境(Passchier and Trouw，2005;Blenkinsop，2000)。本文通過詳細的野外地質調(diào)查，系統(tǒng)采集新城金城床構造破碎帶定向構造樣品，進行顯微構造和EBSD 組構分析，不僅分析構造巖簡單組分，還討論變形巖石組分變化，組構特征，變形歷史及與成礦關系等，進而恢復新城金礦床各構造期構造變形環(huán)境。

2 地質背景

膠西北成礦帶地處膠東地體膠西北隆起帶，位于華北克拉通東南部，大別-蘇魯超高壓變質帶的北東緣，太平洋板塊與歐亞板塊活動的交匯處(萬天豐，2004;林偉等，2003;Zhai and Santosh，2013;Yang and Badal，2013;Goldfarb et al.，2013;Goldfarb and Santosh，2014;圖1a)。膠西北成礦帶自西向東包括三個構造帶:三山島斷裂帶、焦家斷裂帶和招平斷裂帶(Yang et al.，2003;楊立強等，2003，2014a;圖1b)。膠西北前寒武系結晶基底變質雜巖由膠東群、荊山群、粉子山群和蓬萊群組成(姚鳳良等，1990;李兆龍和楊敏之，1993;呂古賢和孔慶存，1993;陳光遠等，1993，1996;楊敏之和呂古賢，1996)。膠西北地區(qū)巖漿活動頻繁，具有多期多旋回特點(Deng et al.，2010;Yang et al.，2007a)，其中燕山期巖漿活動最為強烈，規(guī)模大，巖石類型復雜(張?zhí)锖蛷堅罉颍?007;邱連貴等，2008)，而白堊紀巖漿活動與膠西北成礦事件時空關系非常密切(Deng et al.，2003;楊立強等，2014b;Yang et al.，2014)。膠西北構造格架主要為前寒武EW 向基底變形構造和中生代以來形成的NE 向斷裂、NNE 向斷裂和NW 向斷裂構造(鄧軍等，1999;Deng et al.，2006，2008，2011;申玉科，2006)。

圖1 新城金礦床地質簡圖(據(jù)Wang et al.，2014)Fig.1 Sketch map of geology of Xincheng gold deposit (modified after Wang et al.，2014)

新城金礦床位于焦家斷裂帶北段，礦區(qū)內(nèi)地層簡單，太古界膠東群變質巖在巖漿巖中呈殘留體出現(xiàn)，主要巖性有斜長角閃巖、長英質變粒巖等(姚鳳良等，1990;陳光遠等，1993;李兆龍和楊敏之，1993;宋明春等，2010)。礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要有玲瓏型黑云母花崗巖、郭家?guī)X型似斑狀花崗閃長巖(Wang et al.，1998，2014;Qiu et al.，2002;Ma et al.，2014;圖1c)，還有少量的煌斑巖、長英質脈等脈巖。礦區(qū)內(nèi)焦家主斷裂破碎帶寬80 ～150m，總體走向NE40°，傾向NW，傾角25° ～35°(趙海等，2004;張潮等，2014)。主斷裂面下盤走向、傾向與主斷裂帶相同傾角不同的次級斷裂、節(jié)理、裂隙密集帶，控制了礦體的分布。主斷裂下盤的構造巖分帶糜棱巖、角礫巖、碎裂巖帶控制了I 號主礦體，之下的花崗質碎裂巖帶控制V 號主礦體(趙海等，2004;陳小龍，2010)。

3 構造解析與取樣

3.1 構造解析

新城金礦床主斷裂下盤還發(fā)育有大量不同級別、不同序次的次級斷裂、節(jié)理、裂隙密集帶構造。次級斷裂構造直接控制了區(qū)內(nèi)的各含礦蝕變帶，在平面和剖面上均呈舒緩波狀延伸(圖2)。新城金礦床-680m 中段次級斷層以走向NE傾向NW 為主，傾角穩(wěn)定40° ～60°，另外有少量走向呈NW、NNW 向(圖3)。NE 向斷層現(xiàn)象豐富，既有壓剪性質的，又有張剪性質的斷層，說明NW-SE 方向既發(fā)生過擠壓又發(fā)生過拉張。通常NE 向成礦前斷層表現(xiàn)為壓剪特征，成礦期以NE 向張剪為主，之間曾有構造體制轉換過程。節(jié)理以走向NNE 傾向NWW 剪節(jié)理為主，傾角變化較大(圖3)。成礦期和成礦后節(jié)理都非常發(fā)育，成礦期節(jié)理常充填有硫化物。石英硫化物脈走向主要為NEE，反映成礦晚階段張性構造環(huán)境。

3.2 樣品采集

構造破碎帶不同構造位置采集具有構造意義的定向樣品對于顯微構造恢復構造變形環(huán)境非常關鍵。因此，在新城金礦床-680m 中段選擇典型勘探線剖面，系統(tǒng)采集用以研究顯微構造變形的定向構造樣品(圖2)。分別在163、169、183 勘探線剖面上采集具有面狀構造的樣品，然后在相應的構造面上畫出走向線、傾向線(短線)，并將對應的傾角標注在 其 旁 邊。樣 品 XC11D20B1、XC11D20B2、XC11D20B3、XC11D20B4 采自163 勘探線剖面;樣品 XC11D21B1、XC11D21B2、XC11D21B3、XC11D21B4、XC11D21B5 采自169勘探線剖面;樣品XC11D23B1、XC11D23B2、XC11D23B3、XC11D23B4 采自183 勘探線剖面。其他樣品在補充剖面進行采集。

圖2 新城金礦床-680m 中段地質平面圖和剖面圖樣品位置(手標本和鏡下構造變形)Fig.2 Sketch map and profile of geology of Xincheng gold deposit in -680m section with sample position (hand specimen and microstructure deformation)

4 顯微構造分析

新城金礦床不同構造位置的定向樣品中各種礦物都有著不同的流變學性質，尤其是蝕變分帶不同部位，因此在特定構造環(huán)境下，巖石中礦物表現(xiàn)出不同的變形行為(周永勝和何昌榮，2000)。蝕變帶構造巖同時受到構造和流體耦合作用，很容易發(fā)生類似于超高壓變質帶的變形行為(許志琴等，2003;林偉等，2003，2005)。通過對新城金礦床定向構造薄片的系統(tǒng)觀察，新城顯微構造變形特征主要表現(xiàn)為韌性和脆性兩種變形。

4.1 韌性變形

圖3 新城金礦床-680 中段野外構造(斷層、節(jié)理、石英硫化物脈)玫瑰花圖Fig.3 Rose diagram of field structure (faults，joints and quartz-sulfide veins)of Xincheng gold deposit in -680m section

新城金礦床蝕變帶定向構造薄片觀察到的變形顯微構造現(xiàn)象主要有:波狀消光、帶狀消光、亞顆粒、動態(tài)重結晶、核幔構造、絲帶構造、碎(殘)斑系、扭折帶、變形紋、機械雙晶、蠕英結構、云母魚構造等。韌性變形主要由于礦物變形過程中位錯滑移、位錯攀移，發(fā)生動態(tài)恢復和動態(tài)重結晶等顯微變形的現(xiàn)象(胡玲等，2009)。另外，構造破碎蝕變帶大規(guī)模流體活動，使得應力莫爾圓左移。

石英是構造破碎蝕變帶最廣泛分布的礦物之一，貫穿成礦前、成礦期和成礦后。石英性質穩(wěn)定，但是也很容易受到構造-流體活動影響，是保存不同變形期構造的天然良好載體。新城金礦床石英韌性變形主要表現(xiàn)為不均勻消光和動態(tài)重結晶(圖4a-f)。石英不均勻消光是礦物晶體韌性變形的重要標志，是應變效應引起晶內(nèi)位錯導致不規(guī)則晶格缺陷的結果，各變形期均有發(fā)育，主要表現(xiàn)為波狀消光等(圖4a，b)。消光區(qū)截然突變形成不同的消光區(qū)(圖4d)，是由石英晶內(nèi)位錯壁分割造成的，表現(xiàn)出成礦前韌性石英帶狀消光的特征。新城石英動態(tài)重結晶發(fā)育廣泛，可以反映出豐富的構造變形溫壓信息。按變形溫度和壓力將石英動態(tài)重結晶分為三種機制:膨凸重結晶、亞顆粒旋轉重結晶、顆粒邊界遷移重結晶(Twiss and Sellare，1978;Blenkinsop，2000;Passchier and Trouw，2005)。石英膨凸重結晶通常是發(fā)生在成礦期或成礦后在較低溫條件下，顆粒邊界活動是局部的(圖4a)，是由兩個相鄰晶體顆粒位錯密度不同造成的。亞顆粒旋轉重結晶常常發(fā)作在成礦期或者成礦前中低溫變形過程中，是由于位錯相對自由并持續(xù)在亞顆粒邊界集結，然后通過亞顆粒方位逐漸發(fā)生偏轉或旋轉產(chǎn)生。常見未重結晶的石英老顆粒被拉長成為絲帶狀，而重結晶新顆粒則分布在殘留老顆粒之間(圖4b)。顆粒邊界遷移重結晶主要是發(fā)生在成礦前相對溫壓較高的高應變帶，位錯密度較大，以凸出成核的方式遷移，形成被拉長的鋸齒狀等不規(guī)則邊界的新晶粒(圖4c，d)。另外，流體作用可以促使膨凸重結晶向顆粒邊界遷移重結晶的轉化(Vernon，2004)。石英集合體或單晶呈條帶狀石英絲帶可以是亞顆粒旋轉，也可以是顆粒邊界遷移變形(圖4d)。壓溶構造也非常普遍，在延長90°的方向發(fā)生重結晶變形，可以指示最大主壓應力方向(圖4b)。

殘斑系通常表現(xiàn)出成礦前或成礦期的變形特征。蝕變帶中未蝕變的能干性較強的長石常常構成殘斑，石英動態(tài)重結晶細小晶粒組成結晶拖尾(圖2B3、圖4e，f)。由長石碎斑和石英結晶拖尾共同形成殘斑尾部幾何形態(tài)可分為σ 型和δ 型。新城金礦成礦期右行的σ 型殘斑系拖尾含有大量絹云母(圖4e)、成礦前左行的δ 型殘斑系石英拖尾發(fā)生顆粒邊界遷移動態(tài)重結晶(圖4f)。斜長石聚片雙晶發(fā)生尖棱狀轉折形成的扭折帶也是常見的韌性變形標志之一(圖4g)。斜長石扭折帶有明顯的消光差異，是由于變形作用在晶格中有形成規(guī)律排列的位錯壁，但是互相沒有失去內(nèi)聚力的現(xiàn)象，常發(fā)生在中高溫壓變形環(huán)境。鉀長石中變形紋很發(fā)育，是一些有規(guī)律排列的平直薄紋層(圖4h)。變形紋一般不會切穿晶粒，晶內(nèi)位錯滑移量小，反映中低溫環(huán)境。新城金礦床中鉀長石發(fā)育的應力條紋結構和蠕英結構是典型的出溶現(xiàn)象，發(fā)生在中高溫環(huán)境下。通常是受到溫度、壓力、應力、應變及化學成分等因素影響，發(fā)生相分離的現(xiàn)象。鉀長石在應力作用下析出鈉長石形成應力條紋結構，析出的條紋呈雁列狀、火焰狀在鉀長石晶體內(nèi)不均勻分布(圖4i)，條紋一般平行最大主應力方向，垂直于最小主應力方向。鉀長石在一定的壓應力作用下，摩爾體積縮小，還可以導致SiO2從晶格內(nèi)出溶或析出，形成一種蠕英結構(圖4j)。由云母魚的不對稱性，可知成礦前處于在高應變狀態(tài)下，云母魚的尾部和頭部平行剪切方向，由此判斷運動方向為右行剪切(圖4k)。方解石是成礦晚期標志性礦物，受到后期構造影響機械雙晶紋變寬，表明成礦后變形是在較低的溫度150 ～300℃(Ferrill，1991)及較高應變速率環(huán)境下由晶內(nèi)滑移所形成的(圖4l)。

4.2 脆性變形

圖4 顯微構造韌性變形現(xiàn)象(a)-波狀和帶狀消光;(b)-石英亞晶粒;(c)-石英亞顆粒旋轉動態(tài)重結晶;(d)-顆粒邊界遷移動態(tài)重結晶形成的石英條帶;(e)-σ 型殘斑系;(f)-δ 型殘斑系;(g)-扭折帶;(h)-變形紋;(i)-應力條紋;(j)-蠕英結構;(k)-云母魚;(l)-機械雙晶Fig.4 Ductile deformation of microstructures(a)-undulatrory extinction and banded extinction;(b)-quartz subgrain;(c)-quartz subgrain rotation;(d)-quartz bands result from boundary migration recrystallization;(e)-σ type porphyroclast system;(f)-δ type porphyroclast system;(g)-bink bands;(h)-deformation lamella;(i)-stressinduced lamellae;(j)-myrmekite texture;(k)-mica fish;(l)-mechanical twinning

巖石脆性變形主要指由破裂作用產(chǎn)生的顯微構造變形(劉瑞珣，1988;胡玲等，2009)。統(tǒng)計結果表明，單礦物中的顯微裂隙與整個巖石宏觀破裂作用是相關的(鐘增球和郭寶羅，1991)。因而，本文通過統(tǒng)計和分析定向構造樣品顯微破裂的方位來判斷變形時巖石所處的應力狀態(tài)。

新城金礦床主要發(fā)育的顯微構造變形有書斜構造和顯微裂隙等。斜長石書斜構造(圖5a)，指示為右行剪切滑動。新城金礦床定向樣品中發(fā)育的顯微裂隙可分為張裂隙和剪裂隙(圖2B1，B2，B4、圖5b，c)，前者多呈不規(guī)則狀，比較開放，常據(jù)裂隙充填物來判斷裂隙的遞進變形、主應變方向的變化等(圖5f);后者較平直、緊閉，較少充填(圖5b，d)。因此根據(jù)微裂隙有無填充物的特征就可以來判斷張剪(圖5e)還是壓剪(圖5b)。巖石中顯微裂隙發(fā)育具體又可分為晶內(nèi)裂隙、晶間裂隙、穿晶裂隙。平直規(guī)整的剪裂隙通常形成于較低的溫度和壓力條件(圖5b)，而不規(guī)則狀顯微裂隙常常是晶體顆粒在脆-韌轉變條件下變形的結果(劉俊來和島田充彥，1999)。

新城金礦的脆性破裂主要為晶內(nèi)裂隙和穿晶裂隙(圖5c，d)。晶內(nèi)共軛剪裂隙比較平直緊閉，幾乎沒有充填物(圖5b)，兩組共軛剪裂隙的交線代表σ2，剪裂隙的銳夾角和鈍夾角平分線分別代表σ1(NEE 擠壓)和σ3(NNW 伸展)方向。

圖5 顯微構造脆性變形現(xiàn)象(a)-書斜構造;(b)-剪裂隙被張裂隙切割;(c)-張裂隙;(d)-右行剪裂隙;(e)-張剪裂隙;(f)-絹云母細脈充填張裂隙Fig.5 Brittle deformation of microstructures(a)-bookshelf structure;(b)-shear fracture was cut by tension crack;(c)-tension crack;(d)-dextral pressed shear fracture;(e)-tension-shear fracture;(f)-tension crack was filled by sericite

綜上，成礦前顯微構造以韌性變形特征為主，表現(xiàn)為石英不均勻消光，顆粒邊界遷移和亞顆粒旋轉動態(tài)重結晶，條帶構造，斜長石扭折帶，旋轉碎斑系，云母魚等;脆性變形表現(xiàn)為穿晶裂隙主要發(fā)育在石英和長石礦物中，均指示中高溫壓左行韌-脆性剪切。成礦期的韌性變形表現(xiàn)為石英膨凸重結晶，壓溶，出溶，變形紋等，反映中低溫壓環(huán)境;脆性變形主要為右行張剪顯微裂隙，如斜長石聚片雙晶紋發(fā)生右行錯斷，X 型共軛剪裂隙反映NEE 擠壓，NWW 伸展，并伴隨有強烈的絹云母化蝕變。張裂隙中可見絹云母、黃鐵礦、方解石等充填物，由此判斷張裂隙可能同時為容礦和賦礦構造。方解石脈被明顯左行錯斷，并且機械雙晶紋變寬，以及顯微裂隙均表明成礦后為低溫壓左行壓剪變形。

4.3 分形特征

構造變形的大量信息都存儲在發(fā)生顯微變形豐富的礦物中，因此對變形礦物顆粒邊界的分形研究可以間接反映不同構造變形期的特征。雖然目前對動態(tài)重結晶石英顆粒具分形邊界的機理仍在探索之中，但是這種方法仍然被廣泛應用。

石英是最常見的造巖礦物，性質比較穩(wěn)定，不易發(fā)生反應，分布貫穿各個構造變形期，存儲了大量的構造期變形信息。在不同溫度、應變速率下會產(chǎn)生不同的顯微構造變形。動態(tài)重結晶石英顆粒邊界一般具呈鋸齒狀、港灣狀等形態(tài)，顆粒較小。但是動態(tài)重結晶石英顆粒邊界形態(tài)在統(tǒng)計學上的自相似性具有普遍意義，所以它成為具有分形特征的變形標志體(王新社等，2001)。不同類型動態(tài)重結晶顆粒溫度、應力、應變條件不同，分維值也會出現(xiàn)差異(圖6)。動態(tài)重結晶石英顆粒邊界幾何形態(tài)具有統(tǒng)計學上的自相似性和標度不變性，不同邊界形態(tài)具有特定的分形維數(shù)(Kruhl and Nega，1996)。分維值隨溫度，應變速率的增加而增大，可以間接反映重結晶程度及應變的強度，因此可作為韌性變形溫度及應變速率的標度計(Takahashi et al.，1998)。本文選擇新城金礦床不同構造變形期具有代表性樣品，使用面積周長法計算得到分維值(圖6、表1)。面積周長法是用構造變形巖中石英顆粒的真實周長的對數(shù)logP 為縱軸，等面積圓的粒徑的對數(shù)logd 為橫軸，用最小二乘法擬合線的斜率即為分維值D。

測算表明新城金礦床不同巖性中動態(tài)重結晶石英顆粒邊界分維值不同(表1)，分維值范圍是1.254 ～1.599，相關系數(shù)(R2)僅有2 個小于0.9，反映了石英變形溫度、壓強、應力狀態(tài)等條件不同。成礦前定向構造樣品石英動態(tài)重結晶顆粒邊界分維值較大為1.466 ～1.59 反映溫度壓力較高，礦物應變速率較大;成礦期分維值比前者低為1.321 ～1.378，反映中低溫環(huán)境，變形速率比前者小。大規(guī)模的鉀化蝕變帶，分維值較小，反映礦物反應速率較小。

4.4 變形測量

4.4.1 應力測量

圖6 動態(tài)重結晶石英顆粒邊界分維值(P 為周長，d 為粒徑)Fig.6 Fractal dimension value of the quartz boundary of dynamic recrystallization (P，perimeter and d，diameter)

表1 動態(tài)重結晶石英顆粒邊界分維值Table 1 Fractal dimension value of the quartz boundary of dynamic recrystallization

顯微構造測量差應力方法包括礦物自由位錯密度統(tǒng)計法、亞顆粒大小法、機械雙晶法及動態(tài)重結晶顆粒大小法等(胡玲等，2009;劉瑞珣，1988)。古應力值的估算對恢復變形構造層次，成礦深度測算等方面具有參考價值(呂承訓等，2011)。本文采用石英動態(tài)重結晶亞顆粒大小法對新城金礦床蝕變帶差應力值進行計算。金屬和礦物的實驗研究均表明，動態(tài)重結晶顆粒的大小與形變達到穩(wěn)態(tài)時的差應力大小有關:差應力越大，顆粒越細(Passchier and Trouw，2005)。本文采用線截法，在AutoCAD 2013 中對新城金礦床不同構造變形期樣品動態(tài)重結晶顆粒的大小完成統(tǒng)計(表2)。利用關系式:σ1-σ3=AD-m(D 為動態(tài)重結晶顆粒大小(μm)，A 為6.1，其中m 為0.68)進行測算。一般動態(tài)重結晶顆粒的大小在幾微米至幾十微米范圍。關系式計算得到新城金礦床成礦前差應力值變化范圍為85.63 ～106.85MPa，成礦期差應力變化范圍為65.91 ～76.77MPa(表2)。

4.4.2 應變測量

選取新城定向構造樣品上近平行于主應變面的切面進行觀測和計算應變量。定量計算應變需要識別和測量石英顆粒等標志物最大應變方向的變形前和變形后的長度，然后計算不同視域下的變形量并找出最大應變量(王世鋒和劉瑞珣，2002)。因此，對不同構造期樣品顯微鏡下采集動態(tài)重結晶石英照片，運用staindesk1.1 軟件人機交互統(tǒng)計出顯微鏡下照片中動態(tài)重結晶石英長短軸數(shù)據(jù)。然后利用不同構造期樣品的長短軸之比變化規(guī)律來反映顯微構造變形應變量(表3)。由此得出，成礦前變形石英顆粒a/c 軸比介于2.295 ～3.978 之間，應變量較大;成礦期變形石英a/c 軸比介于1.403 ～2.204 之間，應變量較小。

表2 石英動態(tài)重結晶差應力值測算Table 2 Calculate the differential stress by quartz dynamic recrystallization

5 EBSD 組構測試

5.1 測試方法

圖7 EBSD 測量的石英結晶學優(yōu)選方位極點密度圖等面積下半球投影Fig.7 Stereographic projections (lower hemisphere equal area)of crystal preferred orientations of quartz determined by EBSD

表3 巖石構造變形應變測量Table 3 Measurement of the strain of rock structure deformation

在中國地質大學(北京)巖石組構實驗室的電子背散射衍射儀(EBSD)上對新城金礦床-680m 中段不同蝕變分帶和勘探線采集定向構造樣品中的5 件進行巖石組構測試。EBSD 技術原理與工作方法詳見(劉俊來等，2008)，流程如下:樣品沿垂直于面理和平行線理方向分別磨制定向薄片;先使用硅膠和磨拋機對樣品進行拋光，然后在連接有Nordlys EBSDModel NL-II 探頭的Hitachi S-3400N-II 掃描電鏡(15kV加速電壓)上采用交互模式來獲取晶格優(yōu)選方位數(shù)據(jù);將獲取的數(shù)據(jù)導入HKL CHANNEL5 軟件上統(tǒng)計優(yōu)選方位，采用下半球投影。

5.2 測試結果

新城金礦床定向構造樣品石英c 軸組構圖表現(xiàn)為簡單的點極密(圖7a，e)和環(huán)帶極密(Schmid and Casey，1986;曹淑云和劉俊來，2006;王中亮，2012;圖7b-d)。平行于Z 軸的簡單的點極密(圖7a)為底面＜a ＞滑移，代表的變形溫度為300℃左右;平行于Y 軸的簡單的點極密(圖7e)為柱面＜a ＞滑移，代表相對高溫的變形環(huán)境，約450 ～600℃。平行于與X 軸的環(huán)帶極密(圖7b-d)為柱面＜c ＞滑移，代表600～700℃高溫的變形環(huán)境。

綜上所述，新城金礦床經(jīng)歷了3 期構造變形:成礦晚期平行于Z 軸的簡單點極密代表的低溫底面＜a ＞滑移變形、成礦早期平行于Y 軸的簡單點極密代表的較高溫柱面＜a ＞滑移變形、成礦前平行于與X 軸的環(huán)帶極密代表的高溫柱面＜c ＞滑移變形。

6 討論

6.1 構造期變形環(huán)境

鏡下顯微構造變形，EBSD 組構與宏觀控礦構造相結合對新城金礦床控礦構造變形環(huán)境進行綜合約束(圖3、圖4、圖5、圖7、表4)。成礦前基底發(fā)生韌性剪切變形，在新城-焦家成礦帶上發(fā)現(xiàn)基底殘留體分布在片理化帶中，在區(qū)域SN向擠壓應力下形成東西向褶皺構造。然后區(qū)域應力由SN 向擠壓變?yōu)镹W-SE 向韌-脆性擠壓，表現(xiàn)為左行剪切，變形顯微構造特征有石英不均勻消光，條帶構造，斜長石扭折帶，旋轉碎斑系，云母魚等。石英c 軸組構中平行于X 軸的環(huán)帶狀點極密為柱面＜c ＞滑移，代表600 ～700℃高溫的擠壓變形環(huán)境，差應力61.37 ～111.09MPa。成礦早期主應力方向由NW-SE 向逐漸轉變?yōu)镹NE-SSW 向，發(fā)生壓剪性脆性變形，顯微特征表現(xiàn)為石英動態(tài)重結晶，斜長石聚片雙晶紋發(fā)生右行錯斷，X 共軛剪裂隙等。石英c 軸組構中平行于Y 軸的簡單點極密為柱面＜a ＞滑移，反映了擠壓構造環(huán)境，并發(fā)生了右行剪切活動，變形溫度為400 ～500℃。成礦晚期主壓應力變?yōu)镹EE 向擠壓，NNW 向拉張，表現(xiàn)為右行張性剪切，顯微變形特征為出現(xiàn)石英、方解石細脈充填的穿晶裂隙。石英c 軸組構中平行于Z 軸的簡單點極密為底面＜a ＞滑移，反映了張性構造環(huán)境，脆性變形階段溫度主要在200 ～300℃，差應力65.91 ～135.68MPa。成礦后最大主應力為NWW-SEE 向，變形為壓剪性脆性變形，顯微構造表現(xiàn)為方解石機械雙晶變寬(150 ～300℃)，斷層面發(fā)育有活動斷層泥，擦痕與階步。

表4 新城金礦床控礦構造變形Table 4 Ore-controlling structure deformation in Xincheng gold deposit

6.2 構造期變形機制

新城金礦床控制礦體形成的礦構造主要是成礦前的構造和成礦期構造，前者主要是通過控制流體運移通道而控制礦體產(chǎn)出位置，而后者則是以構造-流體耦合作用控制礦體分布規(guī)律。成礦后構造控制礦體的變化與保存。野外地質地質調(diào)查表明，礦區(qū)構造破碎帶總體呈NE 向。成礦前NE向構造非常發(fā)育，甚至膠西北巖體總體也呈NE 向分布。因此，成礦前NE 向構造同時作為導礦、配礦構造、賦礦構造，通過控制流體運移而控制NE 向礦體。成礦期，即同成礦構造主要以水力致裂和水巖反應耦合控制NW、NWW 向礦體產(chǎn)出，為賦礦構造。成礦后主要表現(xiàn)為破礦構造。不同構造期變形環(huán)境對控礦構造的變形影響不同。研究表明成礦前構造巖顯微構造變形受到區(qū)域構造控制明顯，流體作用不明顯;成礦期顯微構造變形除了受到重大構造事件影響以外，還明顯受到流體作用影響，是構造-流體耦合成礦作用的有力證據(jù)。上升流體壓力遠大于圍巖壓力，阻滯流體運移的方向壓力增大最終形成破裂并伴隨強烈的水巖反應，然后流體在開放空間減壓形成脈巖或蝕變巖。因此破碎帶構造變形既受到成礦前構造擠壓碎裂作用，又受到成礦期構造-流體耦合水力致裂作用影響。

7 結論

新城金礦床控礦構造變形環(huán)境可以分為3 個構造期:成礦前在NW-SE 向擠壓作用下發(fā)生韌-脆性左行剪切變形，600～700℃，差應力61.37 ～111.09MPa，應變測量軸比a/c 為2.295 ～3.978，動態(tài)重結晶石英顆粒邊界分維值為1.254 ～1.599，反映礦區(qū)為高溫中高壓高應變帶變形環(huán)境，應變速率較大;成礦期為NW-SE 向逐漸NEE-SWW 向轉變的擠壓作用，發(fā)生壓剪性脆性變形，200 ～500℃，差應力65.91 ～135.68MPa，應變測量軸比a/c 為1.403 ～2.204，動態(tài)重結晶石英顆粒邊界分維值為1.378 ～1.466，反映礦區(qū)成礦期為中低溫中高壓低應變帶變形環(huán)境，反應速率較小;成礦后在NWW-SEE 向擠壓作用下發(fā)生壓剪變形，150 ～300℃，反映低溫低壓脆性變形環(huán)境。由控礦構造變形環(huán)境可推測，成礦前NE 向構造作為導礦、配礦構造，控制流體運移。成礦期，即同成礦構造主要以水力致裂和水巖反應耦合控制礦體產(chǎn)出，為賦礦構造。成礦后主要表現(xiàn)為破礦構造。

致謝 山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦領導和地質工程師們在野外工作中給予了大力支持和幫助;中國地質大學(北京)科學研究院巖石組構實驗室劉俊來老師和高鑫磊碩士、顯微鏡實驗室李楠老師和王中亮博士后提供了大量幫助;研究生張潮、劉躍、劉向東參與了部分研究工作;在此一并表示誠摯的感謝。

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