矿区构造变形序列
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发布时间：2023-01-12 11:03
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时间：2023-10-31 23:03
根据石碌矿区赋矿构造和赋矿围岩构造形迹特点，结合构造应力分析及区域构造-岩浆活动的分析，初步将矿区构造变形序列划分为两个期次(D1，D2)，其中将第二期又划分为三个连续的变形阶段(D2a，D2b，D2c)。D1变形期是NW—SE向复式向斜构造形成的主要时期;D2变形期是剪切构造变形时期，根据构造样式和运动学标志分析，其中D2a阶段为韧-脆性变形阶段、表现以右旋剪切为主，D2b阶段为脆-韧性变形阶段、表现以左旋剪切为主，而D2c阶段则为脆性变形阶段。
D1构造变形期:主要形成轴向NW—SE或近EW向的褶皱构造，即石碌复式向斜(LF1)及大型褶皱式窗棂构造(b)(图4-31)，反映了NNE—SWW或近SN向的水平挤压特点。从石碌矿区西部横穿北一矿体的近南北向剖面(即图4-31a中的I-I'剖面)可以看到，该复式向斜自北而南由北一向斜、红房山背斜和石灰顶向斜等系列次一级褶皱组成，所形成的片理面S1方向呈NW—SE(图4-31c，d);因强烈构造置换，原始层面(S0)已消失，但通过贫铁矿体内强烈褶皱变形和伸展、并主要顺贫铁矿一组片理面产出的石榴子石条带推测，其原始层理面S0为近SN向。在北一矿体南翼和南六铁矿体还发现由层面圆筒状起伏所形成的大型褶皱式窗棂构造(图4-4d，e、图4-5b和图4-31c)，发育于强烈变形的石碌群第六层二透岩中。这种粗大棱柱状构造由波状起伏的沟、脊相间而且平行排列组成，其近EW向长轴代表了变形的b轴，反映了平行原始层理S0的挤压和缩短。根据这种窗棂构造还发育一组纵张节 理(图4-4d)，我们推测，它是在强硬岩层褶皱式窗棂的基础上，由于褶皱外侧的拉伸形成一系列纵张节 理，以后由于继续受侧压变形，使强硬岩层外侧的软岩层楔入张节 理的开口中，并使节 理间的层面改造成圆弧形而成的较小型窗棱构造。可见，这种褶皱式窗棂构造应形成于构造变形的早期阶段(即D1)。
图4-31 石碌矿区第一构造变形期构造形迹图
D2构造变形期:是矿区强烈剪切构造变形及复式向斜局部倒转的主要时期。本期所产生的剪切褶皱轴向(LF2)呈NE向，并叠加于D1期复式向斜褶皱轴(LF1)之上，主要反映近EW向的顺层剪切、伸展、旋转和高温塑性流动特点。根据伴随该期褶皱构造所形成的其他构造形迹特征，D2变形期又可进一步划分为D2a，D2b，D2c三个连续变形阶段，反映了动力学变形条件具有从高温塑性流动到低温脆性转变的特征。
1)D2a表现中深构造层次韧-脆性顺层剪切伸展变形。这一阶段所产生的主要构造式样有:叠加于早期(D1)形成的NW—SE向褶皱(LF1)之上的NE—SW向剪切褶皱(LF2)(图4-8、图4-32c1，c2)、代表a线理的箭鞘褶皱(图4-32d)、膝褶皱(图4-32e)、无根钩状褶皱(图3-16e、图3-20d、图4-32f)、顺层密集流(滑)劈理(片理)、层间剪切褶皱(图3-16b、图4-32g)、构成S-C组构的NW—SE向和近EW向两组构造面理(图3-16c、图3-20c、图4-32h)、旋转碎斑(图3-8d、图4-32i)和斜列式石英布丁构造(图4-32h)及近EW向伸展线理或矿物生长线理(L)(图3-16a、图3-20e)等。以北一矿段为例，在北一露天采坑+60m标高采面东段(图4-32a)，二透岩中所产生的NE—SW向层间剪切褶皱呈“S”形褶叠层构造特征(单文琅等，1984)，即形成的顺层不对称紧闭平卧褶皱往往造成地层和矿层重复褶叠，地质调查和钻探结果也反映单个的近矿围岩层(即二透岩层)和单个的铁矿层，它们的厚度变化大(从约1.0m到约140m)，且呈连续互层产出，但其片理方向S2均呈NE向，反映了强烈构造置换;在该处脆-韧性剪切断层带内所发生的箭鞘褶皱，是岩石在塑性状态下剪切作用形成的，呈圆筒状，从图4-32d可以看出，在垂直Z轴剖面出现拉伸线理(即近EW向)，垂直Y轴剖面呈不对称的斜卧褶皱，而垂直X轴剖面呈透镜状;所形成的膝折具不对称性，发育于条带状二透岩中，该膝折可看成是一个具有一定宽度的剪切变形带，其中的膝折带(K)宽窄不一、膝折面(S2)共轭相交，构成箱状褶皱或共轭褶皱，是平行面理S1压应力作用结果，与面理在连续剪切下方位发生急剧变化有关。从膝折带K宽度在3cm左右来看，压力应小于2×105Pa(相当于深度10～15km)，但当膝折带宽度较大时，形成尖棱褶皱，如图4-33f所见。膝折一般是一种晚期变形，因此应晚于矿区内D1变形期形成的复式向斜构造。矿区内无根钩状褶皱(LF2)发育，如北一矿段条带状二透岩化白云岩、含石榴子石条带贫铁矿和钴铜矿石中所见，其中早期S1构造面理(片理或流劈理)近EW向、而产生的无根钩状褶皱后的S2构造面理呈NE向。无根钩状褶皱是垂直面理挤压下压扁作用的结果，特别是当岩层由薄层的脆性岩层(如含石榴子石条带贫铁矿中条带状石榴子石层、钴铜矿层中的条带状钴铜矿石层和二透岩化白云岩中条带状白云石层)和韧性岩层(如含石榴子石条带贫铁矿中黑色条带状铁硅酸盐岩层、钴铜矿层中的条带状泥质绢云母岩层和二透岩化白云岩中条带状泥质绢云母岩层)组成时，这些位于北一向斜翼部的脆性薄层往往在垂直压缩方向的拉伸下形成石香肠和构造透镜体，当经受强烈持续压扁作用后，韧性岩层产生了劈理，而脆性岩层则产生无根钩状褶皱。因此，剪切褶皱、膝褶皱或尖棱褶皱和无根钩状褶皱均反映矿区曾经受了近EW向的顺层剪切拉伸作用，是在先期褶皱基础上发展的。矿区S-C组构相当发育，特别是在北一铁矿体及下部的钴铜矿体，明显具有S-L构造岩和S-B构造岩特征，即既发育一组S-C构造面理、又发生显著的旋转变形，同时伴有矿物线理出现，反映岩石变形和变质过程中固态塑性流动和压溶及重结晶特征。这些构造岩普遍具有一组构造面理分别指向近EW向(即Sc)和NW—SE向(即Ss)的S-C组构、指向NW—SE向拉伸和矿物流动的矿物线理(L)及透镜状石英右行斜列特征，主要表现右旋剪切特征(图4-32h)。其中的矿物生长线理以NW—SE向的条带状钴铜矿石为代表，而NW—SE向呈定向排列的透镜状石榴子石、甚至整体上呈NW—SE向排列的透镜状铁矿体和钴铜矿体则均可能代表矿物拉伸线理，后者也是物质塑性流动的结果。
2)D2b主要表现中浅构造层次的脆-韧性剪切伸展变形，以发育大型伸展滑脱剪切断裂系统为特征，叠加于早期褶皱构造之上主要构造形迹有NW(W)—SE(E)向大型拆离断层、各种破劈理、层间劈理和断层劈理、近SN向轴面劈理、一组近EW向和NW—SE向的X共轭剪张节 理等，并显示旋转变形。如以北一露天采场标高60m东段剖面所见，在北一向斜的北翼，发育一NW-SE向的断层(图4-1、图4-2a、图4-32b、图4-33b)，根据断层带内发育的褶叠层构造(图4-32c2)、旋转构造(图4-33c)和不同性质的劈理(图4-33d，e，f，g)，显示该断层在NW-SE向伸展过程中具左旋剪切性质。其内所发育的断层劈理显示两种不同的组构域，即由劈理域和微劈石域组成，劈理域又由具绿色绿帘石组成的条带构成、而微劈石域由咖啡色的富铁矿构成(图4-33e)，根据运动学判别标志，显示自SEE向NWW的左旋剪切。另外，该处所见的呈“S”形的断层劈理(或间隔劈理)(图4-33d)，劈理域则由白色的条带状方解石构成、而微劈石域由黑色-咖啡色的铁氧化物构成，运动学判别也反映自E向W的左旋剪切。正扇形轴面劈理尚发育，如在北一向斜轴部(图4-33g)，这种劈理切过褶皱轴面和早期劈理，呈NNE-SSW走向，因而其形成晚于D1构造变形期，反映垂向或近垂向挤压和左旋特征。在D2b脆-韧性剪切变形过程还发育有一对近EW向和NW-SE向X共轭剪切节 理，如图3-15d所见，在具旋转变形的富铁矿内，发育一对由方解石充填的X剪张节 理，根据方解石脉左行排列，结合应变椭球体分析，大体反映了NW-SE向的水平剪切。另外，该旋转变形的铁矿体还清晰可见早期形成的S1和S2片理，其中S1近EW向、而S2为NW-SE向，可能暗示D2b变形阶段所发育X共轭剪切节 理系追踪早期S-C构造面理而发生。此外，石碌群第五与第六、第六与第七层(即原震旦系石灰顶组)也均以NW(W)-SE(E)大型层间拆离断层相接触(图4-3b、图4-5a、图4-29)。
图4-32 石碌矿区北一矿段石碌群第六层第二变形期第一阶段(D2a)构造变形特征
图4-33 石碌矿区北一矿段石碌群第六层第二变形期第二阶段(D2b)构造变形特征
3)D2c为浅层次脆性变形，主要表现一系列NE—NNE或近SN向的横断层或平移断层和碎裂岩，整体上导致矿体走向滑移或倾伏滑移及自矿区西端向东端的陷落。如北一露天采坑+60m标高采面所见，断层面阶步(图4-2f)和矿物生长线理发育(图4-2b)，其中矿物主要是方解石和绿泥石。根据断层面所发育的阶步，指示在垂向上上盘由SE向NW滑移、而下盘由NW向SE滑移(图4-34a)，而平面上上盘由近S向近N向、下盘由近N向近S滑移(图4-2f)。矿区晚期共轭节 理也发育，使铁矿体和钴铜矿体形成菱块状、镜透状(图3-15g，h、图3-16f，h、图4-34b，c);而在主张节 理一侧则产生一系列羽状裂隙，并为晚期含矿热液充填形成脉状、网脉状和放射状钴铜矿脉和胶状角砾型矿化体或矿体(图3-17)。
图4-34 石碌矿区北一矿段石碌群第六层第二变形期第三阶段(D2c)构造变形特征
