韌性好如何切割
㈠ M42的特徵
M42高速鋼
M42高速鋼簡介:
M42高碳含鈷超硬型高速鋼,主要用於高硬度、高耐磨、高韌性精密耐磨五金冷沖模,也可用於切割工具。熱處理後硬度高,可達67~70HRC,熱硬性好,高溫硬度高,刀刃鋒利,用該鋼製造的切削工具,可以切削鐵基高溫合金、鑄造高溫合金、鈦合金和超高強度鋼等難加工材料,均可得到良好的效果,但韌性稍差,淬火時溫度應採用下限。由於可磨削性能好,所以可用來製造各種高精度復雜刀具。
M42高速鋼化學成分:
碳 C :1.00~1.15%
硅 Si:≤0.50%
錳 Mn:≤0.40%
硫 S :≤0.030%
磷 P :≤0.030%
鉻 Cr:3.50~4.50%
鉬 Mo:9.00~10.00%
鎢 W :1.20~1.90%
釩 V :0.90~1.40%
鈷 Co:7.50~8.50%
M42高速鋼特性:
M42鋼中釩的質量分數不高(1%)左右,鈷的質量分數高(8%)左右,鈷能促使碳化物在淬火加熱時更多地溶解在基體內,利用高的基體硬度提高耐磨性。該鋼的硬度、熱硬性、耐磨柱及磨削性都很好。熱處理硬度可達67~70HRC,但也有採取特殊熱處理方法,得到硬度67~68HRC,使其切削性能(特別是間斷切削)得到改善,提高沖擊韌度。該鋼可製成各種刀具,切削難加工材料時效果很好,又因其磨削性能好,可製成復雜刀具。
M42高速鋼典型應用舉例:
適於製作各種強力切割用耐磨、耐沖擊工具;
用於製作各種高硬及超高硬鋸條、鑽頭、絲錐、拉刀、滾刀及各種銑刀;
用於高級沖模、螺絲模以及較需韌性及形狀復雜的沖頭等。
用於冷鍛模和拉深模等;
推薦表殼廠、螺絲廠等冷沖壓製品行業使用。
M42高速鋼熱處理:
等溫退火:溫度800~880℃,以10~20℃,dHr爐冷至約600℃,硬度≤269HBS;
預熱溫度:730-845℃;
淬火溫度:1190-1210℃;
回火溫度:540-595℃;
淬火方式:油淬;
供貨狀態
退火態硬度≤269HBS,冷拉態硬度≤285HBS,冷拉後退火態硬度≤277HBS。
㈡ 韌性剪切帶內的構造岩
韌性剪切帶內岩石由於強烈地韌性變形,使原岩的結構、構造和礦物成分發生改變,形成一種與原岩特徵明顯不同的動力變質岩石,稱為變質構造岩(楊振升等,2008)。
對於韌性剪切帶內構造岩的研究起始於糜棱岩,但隨著研究的深入逐漸發現,對於地殼中不同構造層次或不同變形環境下的韌性剪切帶而言,其間構造岩的組構特徵和變質礦物組合差異很大,糜棱岩的定義並不完全適合這些不同類型的變質構造岩。由此出現了變晶糜棱岩、變余糜棱岩、高溫糜棱岩、糜棱片岩、糜棱片麻岩、構造片麻岩和構造片岩等許多不同術語,也出現了一些分類方案。楊振升等(2007)在此研究基礎上,對這些分類方案進行了梳理,並結合多年來的研究成果,將韌性剪切帶中變質構造岩分為構造片麻岩系列、構造片岩系列和糜棱岩系列(表10-2)。
表10-2 變質構造岩分類表
續表
(據楊振升等,2008)
(一)糜棱岩類型及其特徵
Lapworth(1885)最初用糜棱岩來描述蘇格蘭高地莫因斷層中細粒薄紋層岩石——一種細粒的具強烈葉理化的岩石,是在脆性破碎和研磨作用下形成的。後來 Christie(1960)發現了莫因斷層中的糜棱岩普遍發育重結晶現象,但沒有打破糜棱岩為脆性變形產物的觀點,認為是後構造重結晶所致。直到20世紀70年代,各種測試技術(如電子探針、透射電鏡、高溫高壓實驗)的發展,理論研究的深入和模擬試驗研究工作的加強,對糜棱岩的顯微構造、組構等特徵及成因機制等才有了新的認識。1981年在美國加州召開的關於「糜棱狀岩石的意義及成因」的Panrose國際會議,對糜棱岩的顯微構造、變形機制、形成條件及命名原則等進行了廣泛討論,提出確定糜棱岩的三個基本特徵:①粒度減小,盡管在原岩不可能見到的情況下要證明這一點是困難的;②出現在一個相當狹窄的帶內,盡管這個帶有的寬度可達幾萬米;③岩石中出現強烈的葉理構造(流動構造)和線理構造,在大多數情況下這種構造是由於應變集中而形成的。所以,糜棱岩應該指具有上述三種特徵,且具有塑性變形,很少或沒有顯微破裂作用的岩石。
1.糜棱岩中常見的顯微組構
在糜棱岩中,除十分發育的糜棱葉理和拉伸線理外,還有一些典型的顯微組構。
(1)殘斑和基質
殘斑:也稱為碎斑,為糜棱岩化過程中岩石強烈地細粒化後殘留的礦物顆粒。在一些糜棱岩中,呈透鏡狀、扁豆狀乃至絲帶狀,反映了相對塑性變形的特徵,此時可稱之為殘斑(圖10-31B)。而在另外一些糜棱岩中,可以呈不規則粒狀,內部經常出現一些脆性破裂面,如果殘斑內一組顯微剪切破裂發生了滑動,在殘斑顆粒邊界上形成了類似階步形態,稱之為剪切階步結構,可以作為運動方向判別標志,此時可稱之為碎斑(圖10-31A)。
基質:為糜棱岩化過程中細粒化的礦物顆粒,大多數為位錯蠕變和動態重結晶的產物,也有部分礦物為動力變質作用過程中礦物轉變形成的,如角閃石轉變為黑雲母或綠泥石。
在糜棱岩中,殘斑(碎斑)和基質的含量或比例反映了剪切應變的強度,也是進一步劃分糜棱岩類型的重要依據。
(2)核幔結構
大的變形晶體(核)被其重結晶的細小晶粒(幔)所環繞的一種顯微構造,稱之為核幔結構(圖10-32),在糜棱岩中很常見,但發育程度不同。變形晶體核實際上也是殘斑,其內部應變效應通常不均勻,中心部位發育波形消光、變形帶、變形紋等晶內應變組構,在邊緣部位則發育一些細小的、位相差不大的亞晶粒。再向外側,則是通過亞晶聚集而增大位相差和晶界遷移方式逐漸發育而成的動力重結晶小晶粒(新晶粒),這些重結晶的小晶粒表現為大角度晶界(位向差大於12°)分隔開的一些無應變的小晶粒,具等粒結構,其形態為各向等長或微透鏡狀,以集合體的形式圍繞變形晶體發育構成「幔部」。
圖10-31 花崗質糜棱岩中的殘斑(碎斑)和基質特徵
圖10-32 花崗質初糜棱岩中絲帶狀石英殘斑及周圍的動態重結晶顆粒組成的核幔結構
核幔結構是動態重結晶作用的結果。動態重結晶是指在較高溫度下,變形與重結晶同時進行的過程。動態重結晶形成的新晶粒的粒度,只決定於熱變形時的流變應力,而與變形溫度無關。在動態重結晶作用過程中,隨著應變數的增加,幔部也逐漸向核部擴展,直至完全取代整個殘余的變形晶粒。所以,糜棱岩的細粒化主要是通過動態重結晶過程完成的。
(3)拉長顆粒和拔絲結構
礦物顆粒的壓扁拉長是糜棱岩的典型特徵之一。隨著應變的增加,礦物顆粒逐漸壓扁拉長,軸比(X:Z)也隨之增大,當軸比(X:Z)超過10:1時,稱之為拔絲結構。
拔絲結構多出現在長英質糜棱岩中,表現為石英顆粒的強烈壓扁拉長,乃至形成拔絲結構。形成拔絲結構的石英顆粒也稱之為絲帶狀石英,絲帶狀石英內部常常出現各種晶內應變組構,如波狀消光、帶狀消光(變形帶)、變形紋、亞晶粒等,反映了位錯蠕變的結果。
(4)波狀消光、帶狀消光、變形紋、扭折帶、機械雙晶等晶質塑性變形現象
晶質塑性變形:主要指岩石變形過程中,由位錯滑移、位錯攀移、動態恢復和動態重結晶作用等晶質塑性變形機制形成的顯微構造變形現象,發育於變形晶體中。
波狀消光:指在正交偏光顯微鏡下礦物中顯示的一種不均勻消光現象,轉動載物台時,消光影呈扇形或不規則狀連續地掃過礦物顆粒,消光界面不顯著。消光影的連續變化表明,礦物內不同部位的消光方位出現略有規律的偏差,這是由於過量的位錯引起晶格扇狀或不規則狀畸變的結果。
帶狀消光:也稱變形帶,指正交偏光顯微鏡下礦物中顯示的一種帶狀消光現象。與波狀消光不同的是,波狀消光的變化是連續的、漸變的;而帶狀消光的礦物中,不同消光區是截然的、突變的。主要是應力導致的晶格位錯的運動形成有規則的位錯壁,由位錯壁分割成不同的消光區域導致的。
變形紋:指礦物晶體內細窄平直的或狀的薄紋層,厚約0.1~2μm,它一般不切穿礦物晶粒,其折射率和雙折射率與主晶略有不同,消光位與主晶也稍有差異,偏移約1°~3°,在正交偏光下表現為類似聚片雙晶那樣的相間消光的亮線紋,可以與帶狀消光帶呈高角度伴生,有時沿變形紋可以有呈面狀排列的氣泡或小包裹體,這時也叫勃姆紋(Böehm Lamellae)。變形紋在石英中最為常見,有時在斜長石、輝石和橄欖石中也能見到。變形紋可以是有如下形式引起的:①高位錯密度的無氣泡帶之間的低位錯密度高氣泡含量帶;②都不含氣泡高位錯密度與低位錯密度相間的片狀區;③拉長的亞顆粒。總之,變形紋是一種比較復雜的變形現象,但均是由晶內位錯滑移產生的。
扭折帶:指礦物中的標志面(如解理面、雙晶面等)發生尖棱狀彎曲,而彼此間又未失去內聚力的現象,常常出現在雲母、方解石、斜長石等具有解理、雙晶的礦物中,不同的礦物出現扭折現象的溫壓條件不同。扭折帶是由位錯滑移和位錯攀移產生的位錯排列引起的,扭折帶邊界則是晶格中有規律排列的位錯壁。
(5)亞晶粒
在正交偏光顯微鏡下,礦物顆粒內分成許多消光位有微弱差異的、有規則界線的消光區,而在單偏光鏡下仍是一個顆粒,這種現象稱為亞晶粒化,其中具有不同消光位的部分稱為亞晶粒。亞晶粒是由恢復過程中位錯的攀移、交滑移產生的位錯壁多邊形化的結果,在此過程中,位錯壁兩側的晶格發生小角度的偏轉,這樣一個晶體就會分成若干晶格方位不同的區域,這些區域就是亞晶粒。
(6)動態重結晶顆粒
指變形過程中形成的新顆粒,可以通過不同的機制形成:由膨凸成核或雙晶成核重結晶、亞晶粒旋轉重結晶、顆粒邊界遷移重結晶。動態重結晶顆粒粒度細小,形態不規則,邊界呈鋸齒狀,由於動態重結晶過程是消耗位錯,降低位錯密度的過程,新生成的動態重結晶顆粒內通常無位錯或位錯密度極低,因而沒有波狀消光、帶狀消光、亞晶粒等應變現象。
(7)靜態重結晶新顆粒
動態重結晶新形成的新晶粒邊界不規則,自由能高,不穩定,當應變終止或逐漸減小時,如果岩石仍處於高溫或流體含量較高的環境中,動態重結晶顆粒的彎曲邊界就會逐漸變直,顆粒粒徑也會逐漸增大,使礦物的表面能降低到最少,以達到穩定,這一過程稱之為靜態重結晶作用。其結果是礦物顆粒的截面呈多邊形,多為六邊形。三個礦物邊界交會處形成的三個角近於相等(約120°)的三連點。
(8)晶內顯微破裂
在一些復成分的糜棱岩中,一些剛性礦物內通常發育有晶內顯微破裂,這些破裂僅限於晶體內部。如長英質糜棱岩中,盡管石英顆粒常常表現出晶質塑性變形,但長石內經常發育各種顯微破裂,可以是剪裂隙,也可以是張裂隙,與宏觀裂隙相似,是脆性變形的結果。有些斜長石晶體的裂隙中有時充填了鈉長石和石英的細顆粒集合體,此時稱之為分凝帶,為脆韌性變形的結果。
除此之外,糜棱岩中還有一些晶質塑性變形現象,如機械雙晶、雙晶彎曲、礦物的細頸化及由此形成的石香腸構造等,這些現象都反映了位錯蠕變是糜棱岩形成的主導變形機制。位錯蠕變過程包括位錯滑移、位錯攀移、動態恢復和動態重結晶作用過程,其中,位錯滑移、位錯攀移不僅是導致礦物晶體形態改變而發生塑性變形,也是位錯產生的過程,在此過程中如果晶體中位錯過多並發生位錯纏結的話,進一步變形會導致晶體破裂,形成各種晶內顯微破裂,這也是有些礦物顆粒內既有波狀消光、帶狀消光等晶內應變現象,又發生破裂的原因;而動態恢復和動態重結晶則是消除位錯、規范位錯的過程,由此導致晶質塑性變形和糜棱岩化作用的進一步發生。詳細的顯微組構特徵及變形機制見《變形顯微構造手冊》(胡玲等,2009)。
2.糜棱岩的分類及基本類型
對於糜棱岩的分類,盡管已經有許多劃分方案(Sibson,1977;Wise et al.,1984;宋鴻林,1986;陳曼雲等,1990),但基本依據和基本分類是一致的,即依據岩石中殘斑(碎斑)和基質含量、組構特徵,將糜棱岩系列岩石劃分為糜棱岩化岩石、初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩等基本類型(Sibson,1977),由糜棱岩化岩石到超糜棱岩的演化也正是岩石應變強度逐漸增加的過程。
糜棱岩化××岩:岩石初具糜棱岩結構,基質含量<10%,原岩結構部分保存。可見礦物晶體定向拉長現象,略具定向排列。常見的顯微構造有:波狀消光、雙晶彎曲及扭折、變形條帶和變形紋等,在殘斑邊緣也可見少量重結晶。岩石中有微弱的不連續糜棱葉理形成。
初糜棱岩:岩石具糜棱結構,殘斑佔多數,粒徑較大,多呈不規則狀、眼球狀或透鏡狀,趨於定向排列。基質含量10%~50%,動力重結晶新顆粒增多。殘斑(碎斑)可出現破裂或塑性-半塑性變形特徵的顯微構造,如長石機械雙晶及雙晶彎曲、扭折,雲母褶曲,方解石機械雙晶,石英的波狀消光及帶狀消光、亞顆粒等。石英拉長拔絲形成絲帶狀構造,並常發育核幔結構。岩石中顯示較發育的糜棱葉理,有些眼球狀初糜棱岩中具有S-C組構。
糜棱岩:岩石具典型的糜棱結構,基質為50%~90%,以動態重結晶顆粒為主,殘斑逐漸減少且粒徑變小。流動構造明顯,不僅具有密集平直的透入性糜棱葉理,而且常發育明顯的拉伸線理。殘斑和基質常構成殘斑旋轉結構,並且殘斑和基質中普遍發育晶內應變組構。
超糜棱岩:岩石發生糜棱岩化的高級階段產物。具糜棱結構,基質含量>90%,殘斑少見,岩石中大部分原始礦物已經動態重結晶細粒化,呈紋層狀分布,在手標本上顯示十分密集的糜棱葉理,葉理面十分平直。
就原岩類型而言,長英質糜棱岩在地殼中最普遍,而且形成於綠片岩相條件下的長英質糜棱岩最典型,具有上述各類糜棱岩的特徵。但如果剪切帶形成的溫壓環境較高,動態重結晶的新顆粒就會發生顯著的靜態恢復、靜態重結晶作用,形成多邊形的礦物顆粒,各類晶內應變現象也會逐漸消失,有時可見殘斑與變斑晶共存的現象,此類在露頭或手標本上仍保留著糜棱岩的特徵,但顯微組構大部分消失的構造岩可稱為變余糜棱岩或變晶糜棱岩,此類糜棱岩通常形成於高綠片岩相-低角閃岩相變質環境中。
(二)構造片岩及其特徵
構造片岩也是一種產於韌性剪切帶內以片狀礦物的逐漸發育為特徵的構造岩,片理十分發育。與糜棱岩相比,它不以粒度減小為主要特徵,而是以礦物轉化為特徵,具體表現在粒狀、柱狀礦物或一些泥質碎屑在強烈的韌性剪切變形過程逐漸轉化為片狀礦物,並逐漸生長、強烈定向形成十分發育的片理。盡管有些發育初期的構造片岩中保留有少量殘斑或晶內應變組構,但隨著剪切變形的持續發生,岩石中片狀礦物逐漸形成並生長定向,各種晶內應變組構消失。很顯然,雖然位錯蠕變也在構造片岩形成過程中發揮了一定的作用,但不是主要形成機制。因此,有必要將其劃分出來,建立一個獨立的構造岩類型。
1.構造片岩的地質特徵
構造片岩多產在變質結晶基底和深成侵入岩中,在一些淺變質地層中也有產出。其中在淺變質地層中主要以層間順層韌性剪切帶的形式產出。在變質結晶基底和深成侵入岩中,構造片岩具有下列特徵:
(1)構造片岩在空間上呈線性帶的形式產出,許多構造片岩帶產於一些規模較大的、長期活動的線性構造帶中,疊加在早期構造片麻岩和糜棱岩之上,或者發育在超糜棱岩中,或者產於初糜棱岩中,與早期糜棱岩帶或構造片麻岩帶的變形強度無關。
(2)構造片岩的岩石類型均與其圍岩有關,如果圍岩為花崗質岩石,形成白雲母(絹雲)石英片岩、綠泥白雲(絹雲)石英片岩,如果圍岩為基性岩漿岩或基性變質岩,則形成綠泥陽起片岩、陽起片岩、綠泥片岩。
(3)構造片岩與圍岩呈漸變的構造接觸關系。對於產於花崗質岩石中的構造片岩,這一構造接觸關系表現出兩種形式:①從破裂到構造片岩,從塊狀構造的岩石到構造片岩,從零星的破裂到幾組密集的破裂組成的破裂系統最後過渡為構造片岩,其中在密集的破裂面或破裂帶中,有片狀礦物定向排列(Mancktelow et al.,2005);②從片理化岩石到構造片岩,在構造片岩帶的邊部形成片理化岩石,片理從稀疏的網脈狀,逐漸密集,最後過渡為密集平直的片理。如果構造片岩帶疊加在早期的糜棱岩或構造片麻岩之上,弱片理化的岩石中具雙峰組構(既有新生片理,又有殘余的糜棱葉理)。
(4)在構造片岩帶中,發育極好的構造片岩的片狀礦物往往呈帶狀發育,與粒狀礦物相間產出,不發育顯微應變組構;但發育較差的產於構造片岩帶邊部的構造片岩往往是顯微穿晶裂隙和晶內應變組構(如波狀消光、帶狀消光等)並存,片狀礦物定向成網脈狀;如果片岩疊加在糜棱岩帶之上,則發育有變余糜棱組構。
(5)構造片岩帶內常伴有規模不等的石英脈、方解石脈、偉晶岩脈等,有些構造片岩帶有含金礦脈形成。
2.構造片岩形成的構造環境及形成機制
在構造片岩發育初期,岩石中首先形成穿晶微裂隙和粒間微裂隙,其呈透鏡狀,並在兩端出現分叉(圖10-33A),微裂隙中,有細粒不規則石英和纖細的片狀絹雲母和綠泥石形成,細粒不規則石英中應變強度較大,可出現波狀消光和變形帶,顯示了強烈變形。隨著變形程度的增加,穿晶微裂隙和粒間微裂隙發育,在岩石中呈網狀形態,裂隙中綠泥石、絹雲母和石英大量形成,並顯示明顯定向,此時,薄片中表現為新生礦物網帶和網帶之間的透鏡狀原岩殘塊(圖10-33B)。之後,網狀粒間微裂隙兩側擴張,新生片狀礦物和石英不斷形成,透鏡狀原岩殘塊逐漸減少或消失,新生的綠泥石、絹雲母和石英遍及整個岩石(圖10-33C)。如果變形作用繼續進行,岩石中的片狀礦物和粒狀礦物則發生明顯的分異和定向,從而出現片狀礦物條帶和粒狀礦物條帶(圖10-33D),整個過程是一個粒狀、柱狀礦物向片狀、纖狀礦物轉化的過程,原岩中的斜長石、正長石、角閃石、黑雲母逐漸消失,新生絹雲母、綠泥石逐漸生成。
圖10-33 構造片岩形成演化過程示意圖
Q—石英;Pl—斜長石;Ab—鈉長石;Chl—綠泥石;Ser—絹雲母;Cc—方解石
在構造片岩中,顯微裂隙和新生礦物並存,微觀上顯微破裂和宏觀上韌性變形共存,明顯反映出岩石脆-韌性變形的特徵。縱觀其形成過程,顯微不穩定破裂作用、擴散物質遷移、顆粒邊界滑移是其形成的基本機制。而在其中,流體對以上變形機制有著至關重要的影響。
顯微穿晶裂隙和顯微粒間裂隙是構造片岩帶邊部岩石中的主要構造特徵,這些裂隙明顯切割不同類型和方位的礦物,破裂開始都屬於剪切和張性破裂,隨著應變增強,它們不斷聚合、增大,在剖面上和平面上形成網狀圖案,並被新生的綠泥石、絹雲母和石英充填。實際上,這些顯微裂隙完全是由穿過不同礦物顆粒或顆粒之間的新生礦物帶反映出來的,顯微鏡下觀察表明,顯微裂隙與新生礦物幾乎同時形成。之外,在一些初始的顯微裂隙中,新生成的石英錶現出強烈的應變組構,反映出新生礦物形成的同構造性,這種特徵與脆性斷裂中的碎裂岩系和韌性剪切帶中的糜棱岩系有明顯的差異。
擴散物質遷移是構造片岩形成的另一種主要變形機制,擴散物質遷移導致的岩石變形是通過高應力部位物質的溶解和低應力部位物質的沉澱而進行的。在構造片岩形成的過程中,物質擴散遷移是在流體的參加下進行的。在此情況下,物質的擴散沿著顯微裂隙中的流體薄膜產生,它不僅表現為晶體內部物質的遷出,而且也是流體中某些物質向晶體遷入,由此導致晶體結構發生變化,形成新的礦物相。晶內遷出的物質被流動的流體攜帶,產生物質的滲透,並在一些擴容帶發生沉澱。構造片岩中新生礦物網帶不斷擴大、合並,透鏡狀原岩殘塊不斷減小並消失,以及構造片岩帶中某些石英脈、鈉長石脈和方解石脈的形成即是物質擴散遷移的產物。
構造片岩中的主要礦物有絹雲母、綠泥石、綠簾石、石英、方解石、陽起石、黃鐵礦等,主要岩石類型有絹雲綠泥構造片岩、白雲(絹雲母)石英構造片岩、綠泥石構造片岩、綠泥陽起石構造片岩等,從其礦物組合來看,構造片岩帶的變質作用處於綠片岩相到葡萄石-綠纖石相條件下,變形作用發生在淺部構造層次之中。
(三)構造片麻岩及其特徵
與糜棱岩和構造片岩不同的是,構造片麻岩是形成於地殼深部層次韌性剪切帶內的構造岩。這類形成於高角閃岩相-麻粒岩相環境下的構造岩通常不具備糜棱岩那樣的粒度減小的特徵,或者在某些情況下,反而會使變形岩石的粒度變粗。這些特徵已被大多數地質學家所發現,所以有些學者將地殼深部剪切帶中的構造岩稱為糜棱片麻岩(劉喜山,1994)、高溫糜棱岩(李樹勛等,1996)或強直片麻岩(苗培森,2003)。以楊振升為首的科研團隊(1986~1990)在冀東太古宙高級區進行1:5萬區域地質調查方法研究時,對不同構造層次或不同變質相的韌形變形帶進行了深入研究,將韌性變形帶內的構造岩分為兩大系列,即糜棱岩系列和構造片麻岩系列,認為構造片麻岩是地殼深部構造層次韌性剪切帶變形產物,依據片麻理或片理或條帶密度的變化、形態的改變以及礦物的分異程度等可在高級變質岩中識別出構造片麻岩,同時將這種地殼深部變形帶填繪在地質圖上。近年來,越來越多的學者在應用構造片麻岩的概念。
1.構造片麻岩的定義和產出特徵
構造片麻岩是地殼深部構造層次由強烈塑性流變、變質作用和部分熔融作用共同作用形成的動力變質構造岩,是一種宏觀上具有明顯的強塑性變形流變特徵而沒有明顯粒徑減小的產於線形構造帶內的構造岩。構造片麻岩是經過高溫變質變形作用、部分熔融作用改造的岩石,構造片麻岩具有如下的產出特徵:
(1)構造片麻岩在空間上呈線狀或網狀分布,與圍岩是漸變過渡關系(圍岩為變質深成岩)或呈層狀產出,與圍岩突變關系(圍岩為變質表殼岩)。
(2)岩石中葉理構造(片麻狀構造或條紋、條帶狀構造)十分發育,其中片麻狀構造是同構造新生礦物定向生長和定向拉長構成的,而條帶狀構造主要由變質、變形分異條帶、構造置換條帶和部分熔融淺色條帶構成,對一些葉理密集平直,而無單礦物拔絲的構造岩又可稱之為強直片麻岩(苗培森,2003)。
(3)發育大量的剪切變形組構,如S-C組構、A型生長線理、葉理魚、包體旋轉及不對稱塑性流動褶皺等,這些特殊的組構要素不僅使之與常見變質岩相區別,而且可以作為判別構造運動方向的標志。
(4)岩石粒度相對比較粗,粒度相對均勻,沒有殘斑和基質之分,除了同構造貫入的單礦物復晶條帶外,多數淺色礦物呈三邊平衡結構。少數淺色礦物和部分暗色鎂鐵質礦物表現出塑性變形、被拉長定向排列、晶內變形組構發育等特徵。
(5)構造片麻岩具有花崗變晶結構、旋轉組構,變質反應結構及部分熔融結構也常見,顯示了變形作用發生地殼深部高溫環境中。
(6)部分熔融作用形成的淺色長英質脈體部分約占岩石的5%~50%,沿剪切葉理面整合貫入,同時又捲入了韌性剪切變形。
2.構造片麻岩組成及其結構
構造片麻岩形成於地殼深部構造層次,在岩石塑性流動變形過程中伴隨有強烈的變質作用和部分熔融作用,其礦物組成十分復雜。根據組成礦物變形特徵和相互關系,構造片麻岩由早期殘留礦物、同構造新生礦物和熔體三部分組成。①殘留礦物,在構造片麻岩中占很少一部分,是變形前原岩組成礦物,多為暗色輝石類和角閃石類,呈被動變形,定向排列,構成典型輝石鏈結構。②同構造新生礦物主要沿著葉理面定向生長,其組合不僅與原岩成分有關,同時還受變形時的溫、壓條件控制,記錄了變形環境和形成時代等重要的信息。③熔體是構造片麻岩中重要組成部分,由於變形時的溫、壓相對較高,加上變形時的差應力作用,在構造片麻岩形成過程中岩石發生部分熔融,其熔融組分佔構造片麻岩的5%~50%,部分岩石中甚至超過了50%。如熔體組分小於10%時,主要分布在三連點上或礦物邊界上,有時形成小的孤立的囊狀或管道。如果熔體含量超過10% 時,熔體沿著岩石剪切葉理分布,相互連接最終形成淺色的熔融條帶,部分熔融條帶在岩石中呈透入性分布。如果熔體組分超過50%,形成典型深熔構造片麻岩,其內懸浮流動組構極為發育,形成典型的L型構造岩。
構造片麻岩具有花崗變晶結構、旋轉組構,以及變質反應結構和部分重熔結構,顯示了高溫條件下部分熔融流動變形特徵。最突出的組構特點是大部分構造片麻岩都含有一組極發育的葉理構造,在某些地段,強烈的剪切作用使之表現為明暗相間的條帶或條痕狀結構。這種特殊組構,在露頭或手標本上易與常見的區域變質岩區分。在另一方面,高溫的變質結晶作用和重結晶作用,反而使這類岩石在顯微鏡下,其微觀組構特徵與區域變質岩幾乎沒有區別。另外,由於強烈的改造、置換及分異作用,岩石在個別露頭上,呈現出層狀變質岩系的外貌——假層理構造。但輝石、定向生長的普通角閃石、淺色長英質集合體呈透鏡體狀平行產出組成的剪切葉理構造,均可證明其具有非層狀變質岩系的性質。
3.構造片麻岩、糜棱岩、區域變質片麻岩的區別
(1)構造片麻岩和糜棱岩都是經過強變形作用形成的構造岩,表現出強烈應變,但二者的顯微組構和變形方式明顯不同(表10-2),造成這種差別的主要原因是構造片麻岩和糜棱岩形成的環境和變形機制的差異。糜棱岩具有典型糜棱結構,岩石粒度變細,礦物晶體表現出明顯塑性變形的特徵,主要的變形機制是位錯蠕變。而構造片麻岩在宏觀上表現出強烈塑性流動變形特徵,在微觀上岩石粒度相對均勻,沒有明顯細粒化現象,晶內變形組構不發育,三邊平衡結構發育,主要變形機制是顆粒流動和擴散蠕變。
(2)構造片麻岩與普通的區域變質片麻岩的區別標志主要是:應變強弱的差異,並導致岩石組構的不同。區域變質片麻岩呈面狀分布,盡管在形成過程中存在應力作用,發育片麻理,但是應變不強烈,旋轉應變組構、S-C組構和塑性流動組構不發育。而構造片麻岩是高應變產物,在空間上呈線性、層狀分布。岩石以發育條紋條帶狀構造為特徵,旋轉應變組構、S-C組構和不規則塑性流動褶皺極為發育。
㈢ 韌性剪切帶的運動學特徵
1.判別剪切運動方向的標志
簡單剪切是一種旋轉變形,屬於非共軸變形,在遞進過程中,其應變橢球體發生旋轉,長軸漸偏向於剪切方向。理論和實際研究表明,變形中不管代表體系的大小如何,構造型式的對稱程度都反應了應變的對稱程度,無論變形機制如何,非共軸變形都導致非對稱組構且在所有尺度上都如此。由簡單剪切變形所產生的顯微構造,必然是非對稱的,這些是顯微構造可用來作判別剪切運動方向的標志。許多學者提出了許多作為判定方向的標志,這些主要的標志是:旋轉碎斑系、S-C組構、不對稱壓力影、雲母魚、旋轉石香腸、剪切褶皺、結晶優選方位等。
2.剪切運動方向的判定
康定雜岩內及周邊韌性剪切帶形成許多不對稱組構,反映了它們都是簡單剪切。各種不對稱組構的綜合分析,將康定雜岩內及周邊的韌性剪切帶劃分為擠壓逆沖型、引張伸展型和平移走滑型。各韌性剪切帶的運動學解譯如下。
(1)康定雜岩周邊的韌性剪切帶有三種類型:雜岩的西南邊界是鮮水河平移走滑剪切帶;雜岩東界具有逆沖推覆性質剪切帶;而雜岩其它邊界均為伸展型剪切帶,即以上盤下滑為特徵。其中西界剪切帶向西或北西方向滑移,西北邊界的韌性剪切帶以上盤向北西方向滑移,因局部產狀的變化出現上盤向北西逆沖,雜岩的東北邊界韌性剪切帶以上盤向北東滑移為特徵。
(2)康定雜岩內北北東向的韌性剪切帶中發育一組北西-南東向的拉伸線理和兩組S-C組構,因此具有兩次剪切運動:第一次以上盤向南東逆沖為特徵,表現為擠壓性質;第二次以上盤向北西滑移,具有伸展性質。
(3)近南北向韌性剪切帶發育近南北向的水平拉伸線理,組構指示西盤向北移動而東盤向南移動,為右型平移走滑,略具有北北東的斜向逆沖。
(4)大渡河剪切帶是區內最大的剪切帶,正如許多學者認為該剪切帶是多期活動的剪切帶,在瀘定紅軍橋一帶形成寬約1km的糜棱岩帶,發育北西向的拉伸線理La(NW30°/45°),糜棱岩的組構指示上盤向南東逆沖推覆,與雜岩內及圍岩的逆沖方向一致,它們可能是同一應力場的產物。糜棱岩的面理受後期變形影響發生彎曲褶皺,該期變形為韌-脆性的右型走滑,它切割康定雜岩。
(5)在一些糜棱岩化岩石的組構中,存在著上盤向北東逆沖的標志。但這些標志是零星分布,延伸不遠,可能是早期剪切帶形成的組構殘余。
3.康定雜岩韌性剪切帶的發育序列
根據康定雜岩內及周邊韌性剪切帶的相互關系、同位素測齡資料,大致確定其發育序列為逆沖—伸展—走滑,其時代為中—新生代。
第一期剪切變形以上盤向北東逆沖,但該期變形形成的組構受後期改造,僅局部殘留。
第二期剪切變形為擠壓性質,以上盤向南東逆沖為特徵。康定雜岩以趕羊溝斷層為逆沖前鋒,向東逆沖在S—D地層之上,S—D地層又往東逆沖在T3須家河組煤系之上(許志琴等,1992)。康定雜岩西緣,Z、S、D等地層以郭達山斷層為前鋒,逆沖在T。寒風埡組或康定雜岩之上。康定雜岩內,NNE向的逆沖韌性剪切帶是該時期的產物。三碉、白金檯子、巴溝均存在該期形成的NNE向的逆沖韌性剪切帶。
第三期剪切變形以伸展為特徵,雜岩內形成NNE向的伸展型剪切帶,可在NNE向逆沖剪切帶上疊加發展(如三碉、巴溝礦區)或者在雜岩內單獨形成(如宋家溝礦點)。雜岩的西界、東北邊界、西北邊界發育了伸展型的韌性剪切帶,並切割早期變形形成的構造。
同位素測齡結果限制第三期大約在48~20Ma(表3-1),依據有:該期剪切變形形成的糜棱岩中,角閃石定向顯示拉伸線理的K/Ar測齡值為26.8Ma±0.4Ma;在下索子-中牛場,被含礦石英脈切割的輝綠岩脈群的K/Ar年齡為47.9Ma。從第三期剪切變形疊加了第二期剪切變形,第二期變形涉及的最新地層為三疊系寒風組地層,因此第二期剪切變形發生於三疊紀末以後,即三疊紀末至老第三紀。推測第二期剪切變形發生在50Ma之前,而因第三期發生在50Ma以後,20Ma之前。
第四期韌性變形是右型水平平移走滑,根據康定雜岩和大渡河剪切帶均被鮮水河平移剪切帶切割的關系,指示發生於20Ma士。鮮水河剪切帶被認是在20Ma以來具有強烈多期活動,由韌性向脆性應變轉化的大型左行平移剪切帶(許志琴等,1992)。
表3-1康定雜岩內新作的K-Ar年齡值
㈣ 韌性剪切金成礦組合(寒山—鷹嘴山)
一、成礦組合的時空分布
北祁連山西段自1994年發現寒山金礦以來,又陸續發現了鷹嘴山金礦和金灣子等多處金礦和金礦化點,這些金礦床和金礦點構成了「甘肅西部的金三角」。
「甘肅西部金三角」是指石油河腦—昌馬—石包城一線以北的北祁連西段與阿爾金斷裂相交的地區(圖7-1,圖6-1)。阿爾金左行走滑斷裂呈NE75°~80°方向延展,它切斷了北祁連褶皺帶向北西的展布,該三角地區屬北祁連褶皺帶,由寒武紀碎屑岩夾火山岩和碳酸鹽岩,奧陶紀海相火山岩、火山碎屑岩、碳酸鹽岩及志留紀海相碎屑岩、石炭系、二疊系、侏羅系、第三系等地層組成。加里東期花崗岩分布在鷹嘴山和寒山之間,基性-超基性岩沿鷹嘴山北坡長幾十千米,海西期的花崗閃長岩、加里東期英安斑岩沿阿爾金斷裂附近分布。
該三角地區是華北地台、塔里木地台、祁連褶皺帶3大構造交匯部位,在受擠壓隆升的同時,發生大規模的NWW及NW向的推覆走滑,韌性及韌脆性剪切帶非常發育,為熱液的運移和金礦的形成提供了良好的場所。縱觀本區的金礦床和金礦點,它們的賦存部位都在北祁連褶皺帶的次級斷裂與阿爾金走滑斷裂相交的銳角部位,具體到每個礦區內的礦帶、礦體,又都是受韌性及韌脆性剪切帶控制,金礦的產出不受地層、時代、岩性的控制。如鷹嘴山金礦賦存在寒武系硅質岩、火山碎屑岩和超基性岩中;寒山金礦產在奧陶紀陰溝群的安山質凝灰岩、絹雲石英片岩、英安凝灰岩中;車路溝金礦產在石英脈中,冰大坂金礦產在奧陶紀陰溝群和志留紀泉腦溝山組,為含金石英脈;金灣子金礦和大風溝金礦產在志留紀下統骯臟溝組中,含金岩石為粉砂質板岩、變砂岩。礦體的賦存部位是在兩組斷裂交匯或平行斷裂派生的次級剪性、張性雁行裂隙中。
二、寒山金礦床
(一)含礦圍岩
寒山金礦床位於北祁連褶皺帶的西段,奧陶紀中酸性火山岩中。奧陶紀下統陰溝群呈NWW向展布,寬500m,南以F2為界與石英閃長岩體接觸,北為奧陶紀上統妖魔山組灰岩,呈推覆體推在陰溝群之上。陰溝群在礦區內主要為一套海岸-陸棚碎屑岩、火山岩、碳酸鹽岩建造,是金的賦礦層位,由下而上(由南而北)劃分為中亞組和上亞組(圖11-1)。
圖11-1寒山金礦地質圖
1—妖魔山組灰岩;2—陰溝群上組下部;3—陰溝群上組上部;4—陰溝群中組;5—加里東石英閃長岩;6—金礦體及編號;7—蝕變帶;8—實測逆斷層;9—實測平移斷層;10—推覆面斷裂;11—性質不明斷層
中亞組:出露在Au12以南,東寬西窄至尖滅,南與加里東石英閃長岩以斷層接觸,北與上亞組也是斷層接觸。主要岩石有凝灰質板岩、凝灰質千枚岩、變細砂岩、變含礫砂岩,有少量安山質角礫岩。褐鐵礦化明顯,地層變形強烈,原生層理(S0)在Au12南板岩中為90°~160°∠20°~35°,而後期的面理(S1)為340°~360°∠40°~60°;砂岩中見斜層理,板岩、變砂岩中見同沉積形成的變形層理。
上亞組:是主要的含金層,上奧陶統妖魔山組推覆其上。
下部為火山角礫岩和片理化凝灰岩,寬約410m,主要岩性為安山岩、安山質角礫凝灰熔岩、安山質晶屑凝灰岩、英安質凝灰岩、含礫安山質凝灰岩、安山質凝灰熔岩、凝灰質砂岩、板岩,各岩石之間為相變關系,具有脆性、韌性變形特徵,發育石香腸、構造礫石、拉伸線理、糜棱岩化等。多數金礦化帶賦存其中。
上部寬230m左右,為熔結角礫岩、角礫凝灰熔岩、安山岩、安山質凝灰岩夾砂岩、泥灰岩及硅質岩。分布在礦區的西北角。
妖魔山組:在礦區北部出露,岩性單一,底部為薄層灰岩,向上為中—厚層塊狀灰岩,不含礦。
(二)控礦構造
北西向的逆沖斷裂(F1、F2)與北東向脆韌性剪切帶控制著礦區,F1、F2限定了礦區的南北邊界並控制著剪切帶,剪切帶與阿爾金大斷裂交匯的銳角部位是控制礦區定位的良好部位,礦體分布在剪切帶內的小斷層中。賦礦斷層組有近東西向、北西西向、北東向3組,近東西向含礦最好,北西西向次之。3組斷層均具壓扭性特徵。近東西向應為主剪裂隙,北西西向應為逆向剪切裂隙。整個礦帶中含礦層及礦體具有韌脆性特徵。韌脆性變形帶長4km,寬50~300m,走向東西。韌脆性變形表現在糜棱岩化,鏡下斜長石斑晶定向排列,呈碎裂狀(碎斑),被絹雲母交代,絹雲母沿糜棱面理定向分布;磁鐵礦空洞兩邊石英呈梳狀定向生成壓力影;鐵礦物的晶面有硅質壓力影垂直生長;英安岩屑具壓扁拉長;石英呈波狀消光;見石香腸及明顯的拉伸線理等。
(三)礦體特徵
寒山金礦帶東西長6km,南北寬0.55km,礦帶由60多條含金蝕變帶組成。含金蝕變帶的蝕變主要有綠簾石化、綠泥石化、鈉黝簾石化、絹雲母化、硅化、雲英岩化、黃鐵絹英岩化、高嶺土化、碳酸鹽化等。蝕變不僅具有明顯的分帶性、相關性、對稱性,且不同的蝕變對金礦石的質量產生不同的影響。在礦體兩側,岩石十分破碎,蝕變十分強烈,從蝕變帶中心向兩側依次為硅化帶—黃鐵絹英岩化、絹英岩化帶—紅化(鐵染帶)—高嶺土化、碳酸鹽化帶。礦體中金的品位由中心向外變貧(圖11-2)。
圖11-2135線礦體剖面圖
1—凝灰質角礫岩;2—黃鐵礦化高嶺土化絹英化金礦體;3—硅化毒砂化黃鐵礦化絹英岩化金礦體;4—富金礦脈
硅化帶:含有較多的細粒硫化物、不均勻分布,有的呈團塊。硫化物有黃鐵礦、毒砂(臭蔥石)、在硅化蝕變岩中有石英脈穿插時,金變富;石英脈破碎、黃鐵礦流失後的空洞多或硫化物多,礦石質量好。
黃鐵絹英岩化帶:地表呈黃白相間的土狀物,疏鬆,主要有高嶺土、絹雲母化、褐鐵礦化組成,蝕變帶就是金礦體;絹雲母化強烈,黃鐵礦多,礦石破碎,礦石的質量就好。
紅化帶(鐵染帶):為黃鐵礦經氧化呈褐鐵礦化,標志很明顯,但含礦性差。
高嶺土化、碳酸鹽化帶:主要是高嶺土、碳酸鹽呈條帶、細脈分布在未經全部蝕變的原岩中。
總之,多種熱液蝕變疊加,礦石品位高;具備黃鐵礦化、毒砂(臭蔥石)化、硅化、褐鐵礦化的蝕變,金才有希望,這「四化」越強,金礦越富。
在上述蝕變帶中,目前共圈出20個金礦體,礦體一般長90~300m,最長960m;厚度一般2~4m,最厚7.03m;延深50~100m。單個礦體在蝕變帶中呈透鏡狀、脈狀、扁豆狀,呈左行雁列。產狀與蝕變帶一致,為70°~85°∠50°~70°,唯獨Au11向南西傾。區內Au4、Au6、Au8、Au11、Au12為主礦體,其長度都在400m以上。
(四)礦石成分
1.礦物成分
根據岩礦鑒定和人工重砂結果,有以下礦物:
自然元素:自然金、銀金礦、自然鉛、自然銅。
硫化物:有黃鐵礦、方鉛礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、銅藍、斑銅礦、輝銅礦、輝鉬礦。
硅酸鹽:絹雲母、高嶺土、長石、透閃石、陽起石、直閃石、綠泥石。
氧化物及氫氧化物:石英、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、鈮鈦礦、金紅石、針鐵礦、纖鐵礦。
硫酸鹽:黃鉀鐵礬、鉛礬、膽礬、重晶石等。
碳酸鹽:白雲石、方解石、孔雀石、藍銅礦、菱鐵礦。
其他:毒砂、鉬鉛礦、磷灰石。
本區金以自然金、銀金礦的形成存在於泥質膠結物、礦物裂隙及礦物顆粒間,有包裹金、晶隙金、裂隙金。包裹金主要包裹於黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦之中,約佔10%;晶隙金主要在泥質、石英與泥質接觸處;裂隙金主要在石英裂隙和硫化物裂隙中,晶隙金和裂隙金約佔90%。
自然金、銀金礦呈自形、多為粒狀、片狀、板狀、鱗片狀、彎勾狀、樹枝狀、蜂窩狀、孤島狀等,粒徑0.005~0.003mm,個別0.05mm,屬微粒—中粒金。雖然粒細,但包裹金少,故易選易浸。銀金礦電子探針分析,含Au79.74%、Ag20.19%、Cu0.03%、Fe為0。金的成色785‰。
黃鐵礦是金的共生伴生礦物和金的載體,呈浸染狀、細脈狀,常以立方體和五角十二面體出現,分為兩期,第一期呈浸染狀產出,金呈包裹金,第二期呈細脈、團塊狀產出,金呈裂隙金、包裹金、晶隙金。
方鉛礦呈細脈或團塊,形態不規則,被鉛礬包圍,金在鉛礬中呈片狀。
硅酸鹽礦物:絹雲母是礦石的基本脈石礦物,在礦體邊部呈鱗片狀、集合體、發育一組極完全解理,其粒間或解理縫中,有黃鐵礦產出。
石英:在礦石中含3%~95%,一般大於30%,主要在礦體中,呈團塊浸染、脈狀產出。
2.礦石化學成分
本區礦石以低品位金為主,礦體平均品位(wB/10-6)Au1.4×10-6~24.15×10-6。單樣一般Au0.8×10-6~8.5×10-6,個別Au可達50×10-6以上,最高547×10-6。
礦石多元素分析如表11-1,微量元素見表11-2。
表11-1礦石多元素分析表(wB/10-6)
表11-2礦石微量元素分析表(wB/10-6)
(五)礦石類型
本區礦石的自然類型有:①黃鐵絹雲片岩型金礦石,含金0.5×10-6~2×10-6;②黃鐵石英絹雲片岩型金礦石,含金1×10-6~10×10-6;③石英岩(脈)金礦石,含金3×10-6~20×10-6;④多金屬石英脈型金礦石,含金3×10-6~50×10-6,最高547×10-6。從地表向下15m,為氧化礦石。
礦石主要構造為脈狀構造和浸染狀構造。
礦石主要結構有:
自形半自形結構:黃鐵礦呈自形、五角十二面體、立方體;毒砂呈菱面體、紡錘體自形晶存在;方鉛礦呈立方體。
放射狀結構:黃鐵礦中心由呈粒狀或在立方體周圍呈密集的放射狀、針狀黃鐵礦構成。
他形粒狀結構:黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦及閃鋅礦呈他形粒狀結構。
交代結構:毒砂交代黃鐵礦。
次生加大邊結構:自形黃鐵礦周邊有次生加大邊,邊寬1~5μm。
包含結構:有部分毒砂被黃鐵礦包含。
鑲嵌結構:方鉛礦呈不規則他形與黃鐵礦和黃銅礦緊密鑲嵌。
(六)礦床地球化學
1.成礦主岩地球化學
成礦主岩岩石分析結構列於表11-3,稀土分析結果列於表11-4。
表11-3寒山金礦區岩石分析結果表
表11-4寒山金礦區各類岩(礦)石REE分析表(wB/10-6)
據毛景文等(1998)資料。
從表11-4看熔岩Eu相對富集,球粒隕石標准化圖形表現為平緩右傾斜,為比較典型的島弧型玄武岩類(圖11-3)。蝕變後的熔岩較之原岩REE總量增加,輕稀土增加明顯,中、重稀土降低,Eu略有虧損(圖11-4)。
圖11-3寒山金礦床玄武安山質火山岩(1~5)REE球粒隕石標准化型式圖(據毛景文等,1998)
圖11-4寒山金礦蝕變岩(1~4)REE球粒隕石標准化型式圖(據毛景文等,1998)
寒山金礦區各類岩石微量元素含量列於表11-5,微量元素相關系數矩陣列於表11-6。從相關性分析,Au與As、Sb、Pb、Ag、B、Mo正相關,並以Au-As、Au-Pb、Au-Sb、Au-Ag、As-Sb、As-Mo、As-Ag、Ag-Pb、Ag-Mo元素對相關程度高,Co、Ni與As、B、Sb、Pb、Ag為負相關。
表11-5寒山金礦區各類岩石微量元素含量(wB/10-6)
該區的地球化學模式基本上為:從成礦背景、礦化蝕變、金礦體,大致呈幾何級數遞變,尤以Au、As、Pb、Ag、Sb、B變化最大。
元素組合:Au、Ag、As、Sb、Pb、B、Mo、Ba、Li,從金礦化向外,組分依次為:
表11-6寒山金礦區微量元素相關系數矩陣表
Ni(Co)-Cu(Zn)-Mo-Au(Ag)-Pb(As)-Sb-B(Li、Ba)
礦化中心→外圍蝕變帶
中心為Ni(Co)-Cu(Zn)-Mo系列,外圍蝕變帶為Pb(As)-Sb-B系列;高強異常分布在礦化體及破碎帶的近礦圍岩中。B-(Li、Ba)系列,分布在礦體外圍破碎帶或圍岩中。
垂直方向:礦上暈:Ba(Li)-B-Sb-As(Pb);礦中暈:Pb-Ag-Au(Ag)-Mo-Zn(Cu);礦尾暈:Cu-Co(Ni)。
該區Mo、Cu、Co、Ni和Li、Ba、B、Sb、Ag異常強度均偏低,說明頭暈Li、Ba、B、Sb、Ag嚴重剝蝕,尾暈尚未完全暴露地表。
2.流體包裹體地球化學
該區流體包裹體不發育,而且細小。已測到的包體形態多樣,少數呈圓形、菱形、橢圓形,大多數為不規則的三角形長管狀、紡錘狀及不規則多邊形,一般為2~10μm。氣液比5%~15%,少數35%~50%。部分無色透明、相間界線清楚,有些顏色暗灰及褐色。
按相態礦床中包裹體主要為氣液兩相包裹體及單相包裹體,按成因分為原生和次生。
成礦流體以NaCl-H2O體系為主,鹽度值變化在5.4%~10.5%,多數集中於6.0%~8.0%。
用均一法測得包裹體的溫度為72~374℃,但成礦的主要溫度為100~160℃。
3.穩定同位素地球化學
(1)硫同位素:原生成礦期黃鐵礦的δ34S為-1.9‰~1.7‰,平均0.48‰,格式效應清楚,與隕石硫基本吻合,表明硫主要來自地幔。
(2)氧同位素:石英金礦石中δ18O從13.7‰~16.7‰,平均15.3‰。
(3)碳同位素:δ13C為-2.5‰~-1‰。
(七)礦床成因
寒山金礦區,絹雲母化硅化岩石的K-Ar法年齡測試結果表明:成礦作用發生在213.95~224.44Ma,相當於印支期或三疊世晚期。
礦區圍岩蝕變以絹雲母化、硅化、綠泥石化為主,顯示形成礦床的流體介質為弱酸性;Rb-Sr等時線測定,鍶初始同位素比值(87Sr/86Sr)i為0.71469±0.00208,大於0.710,說明成礦物質來自地殼本身;寒山金礦成礦流體具有低鹽度[一般為5.4%~10.5%(wNaCl),平均7.95%]、低密度(0.69~0.98g/cm3)、低溫度(均一溫度為72~374℃,主要溫度為100~160℃)的特點,與世界上大多數脈狀淺成低溫熱液金、銀多金屬礦床很相似。
三、鷹嘴山金礦床
(一)含礦圍岩
鷹嘴山金礦床賦存於寒武系中統黑茨溝組的中、酸性火山岩-碎屑岩建造中(圖11-5)。據岩性組合及岩石特徵,自下而上可分為3段:
圖11-5鷹嘴山礦區地質圖
1—第四系;2—黑茨溝組第三岩性段;3—黑茨溝組第二岩性段;4—黑茨溝組第一岩性段;5—金礦體及編號;6—蛇紋岩;7—輝長岩;8—實測逆斷層
一段(
二段(
三段(
含礦帶位於二岩段火山岩破碎帶的頂部與板岩接觸部位。
除此而外,超基性岩也是含礦圍岩之一,超基性岩從西到東,沿礦帶北側斷續分布,呈岩牆狀,由於強烈蝕變,岩石已蝕變為蛇紋岩和滑石片岩。
(二)控礦構造
礦區為一向南傾的單斜構造,斷裂構造十分發育,沿
(三)礦體特徵
鷹嘴山金礦區,礦化主要沿NWW向斷裂帶分布,礦化蝕變帶總長約5km,寬約30m,走向270°~290°,與地層展布方向一致,傾向南,傾角60°左右。礦帶頂板為粉砂質板岩,底板有硅質岩、凝灰岩、英安岩、安山岩、安山質凝灰岩、安山質角礫凝灰熔岩、硅化蛇紋岩及滑石片岩等。⑨號金礦體一帶從頂板向底板依次為:粉砂質板岩→礦體(硅質岩、石英岩)→硅化蛇紋岩(貧礦)→滑石片岩(深部為蛇紋岩)。
礦化帶是由金礦體、石英脈、硅化板岩和硅化碎裂火山碎屑岩、褐鐵礦化粉砂質板岩及蛇紋岩、滑石片岩、碳酸鹽化岩石等組成。
上述礦化帶中,共圈定金礦體6個,金礦化體6個,單個礦體一般長36~265m,最長770m,礦體平均厚0.38~1.57m,最厚2.18m,延深大於200m,尤以⑨號金礦體連續性好,是本礦區的主要礦體,現鑽探控制長770m,厚0.48~5.38m,延深50~240m。礦體形態受構造控制,呈似層狀、透鏡狀、沿走向、傾向具波狀彎曲、膨脹收縮,分枝復合等特點。礦體產狀174°~208°∠44°~54°(圖11-6),向西側伏,側伏角30°。
圖11-6鷹嘴山金礦區100線剖面圖
(四)礦石成分
1.礦物成分
主要金屬礦物有鉛礬、孔雀石、菱鐵礦、方鉛礦、硫銻鉛礦、銅藍、毒砂、輝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦、鉬鉛礦、白鉛礦、磷釔礦、黃鉀鐵礬。脈石礦物有石英、白雲石、長石、白雲母、鋯石、綠泥石、榍石、方解石、石榴子石、蛇紋石等。
貴金屬有自然金、自然銀、金銀礦、銀金礦、角銀礦。電子探針結果列於表11-7。
表11-7電子探針結果
說明金銀元素均以礦物形式存在。金礦物存在的形式:①金礦物嵌布於次生鉛礦物粒間及裂隙中;②金礦物包於次生鉛礦物中;③金礦物嵌布於石英裂隙中;④金礦物包於脈石礦物中;⑤自然金包有銀金礦或金銀礦;⑥角銀礦與自然銀相嵌同時又包自然銀、自然金。
金的粒度大於0.074mm的佔4.18%,0.074~>0.03mm的佔5.5%,小於0.03mm的佔90.32%,說明以細粒—微粒金為主。包裹金佔6.61%,粒間金及裂隙金佔94.3%。
2.化學成分
礦區化學樣分析(w(Au)/10-6),Au1×10-6~77.9×10-6,個別達幾百萬分之一,單個礦體Au平均在1.5×10-6~9.16×10-6,Ag6×10-6~92×10-6。⑨號礦體,Au平均6.34×10-6。各類金礦石的氧化物分析、多元素分析、微量元素分析分別列於表11-8~11-10中。
表11-8金礦石氧化物分析表
表11-9金礦石多元素分析表(wB/10-6)
表11-10金礦石微量元素分析表(wB/10-6)
(五)圍岩蝕變
礦區的圍岩蝕變主要為硅化、絹雲母化、褐鐵礦化、碳酸鹽化、滑石化等。
硅化:表現為微晶石英礦物的生成和石英脈沿裂隙充填,與金礦化關系非常密切。硅化越強,金礦化越強。
絹雲母化:在粉砂質板岩和凝灰岩中,出現鱗片狀絹雲母。
褐鐵礦化:在礦區普遍可見,尤其在礦體與頂板粉砂質板岩的接觸帶更為顯著。
碳酸鹽化:表現為方解石脈沿岩石破碎裂隙充填。
滑石化:在礦帶北側,有滑石片岩及滑石脈沿裂隙充填,向深部變為超基性岩。
(六)礦床地球化學
1.成礦主岩地球化學
成礦主岩岩石分析列於表11-11,稀土分析列於表11-12。
表11-11鷹嘴山金礦區岩石分析
表11-12鷹嘴山金礦區各類岩(礦)石REE分析(wB/10-6)
板岩是礦體的主要圍岩,礦物成分以綠泥石、石英、絹雲母為主,化學成分表現為高鋁富鎂和鉀。超基性岩也是主要的礦體圍岩,含金硅質岩型礦石,富Sr(達185×10-6),貧Li、Rb、Be、Ga等酸性不相容元素,礦體圍岩可能是蝕變超基性。
板岩球粒隕石標准化圖形表現出緩右傾斜形,銪微弱虧損(圖11-7)。礦石稀土配分型式見圖11-8。
圖11-7鷹嘴山金礦床板岩REE球粒隕石標准化型式圖
圖11-8鷹嘴山金礦床礦石REE球粒隕石標准化型式圖
2.流體包裹體地球化學
流體包裹體有圓形、橢圓形、三角形、水滴狀、多邊形、樹葉狀等。氣液包裹體大小為2~15μm,原生的大,次生及單相的個體小,大多為2.5μm。氣液比5%±,僅小部分達10%。包裹體有氣相、液相、氣液兩相及含CO2(Liq.)相等,最多的是氣液兩相。
成礦均一溫度為358~170℃,主要成礦溫度為320~200℃。
主要成礦流體屬NaCl-H2O體系,鹽度為3.8%~9.3%。
3.穩定同位素地球化學
氧同位素:石英δ18O值為10.7‰~15.0‰,平均13.1‰。
(七)成礦時代
本次測得鷹嘴山金礦石英脈Rb-Sr等時年齡為(483±12)Ma(宜昌地質礦產研究所,1999),西安所李智佩取得石英脈的Rb-Sr同位素年齡為413.5Ma,前者是超基性岩蝕變作用的時代,後者可能是阿爾金斷裂作用的成礦時代,可見,成礦是多期次的。
(八)礦床成因
鷹嘴山金礦區NWW向擠壓破碎帶長幾十千米,切割較深,超基性岩自深部沿斷裂侵位,地層、岩石發生蝕變和破碎,該斷裂破碎帶控制了本區礦體的分布。
礦床成礦流體的鹽度很低,w(NaCl)=3.8%~9.3%,平均6.5%。這種低鹽度特徵說明不是地下熱鹵水或海水;成礦流體中CO2含量較高,表明流體具有深部來源的特徵;根據包裹體均一溫度和鹽度計算的流體密度介於0.65~0.93g/cm3之間,均小於1.0g/cm3,與大多數岩漿熱液的流體具有一定的相似性;本區在超基性岩中賦存有金礦化體,有的礦體原岩就是超基性岩,在礦區南部的超基性岩中所取人工重砂,見有千粒自然金,表明超基性岩是金的主要來源之一。約在(483±12)Ma超基性岩由於發生了強烈的蛇紋岩化蝕變作用,本來是貧硅的岩漿岩,由於在蝕變過程中釋放出大量硅質,大量的硅質伴隨著活化金,在岩體邊部形成含金硅質岩,並有大量含金熱液進入成礦構造,形成含金石英脈,約在(413±5)Ma,在阿爾金斷裂構造動力作用下,大量的熱液流體使金活化遷移。
據此認為,礦床成因屬與超基性岩及構造動力作用有關的中、低溫熱液礦床。
㈤ 韌性剪切帶及其控礦實例
韌性剪切帶對金礦的控製作用已經得到越來越多的找礦實踐證明,受到了礦床地質學家的廣泛重視。在河北省,一方面幾乎所有的金礦床均位於古老的變質岩區,另一方面大量的韌性剪切帶發育在古老的變質岩區,這是不容懷疑的基本事實。實際上,在基底形成時期,大量的韌性剪切帶是地殼中的強變形帶,是地殼中的軟弱帶,在後期構造活動過程中這些軟弱帶便容易成為深部物質上升運移的通道,成為金礦床的成礦控礦構造。大量的金礦與變質老基底密切相關,傳統上認為與金元素的萃取有關;同時韌性剪切帶成為地球淺部與深部的通道,表明金礦物質可能大部分來源於地球深部。河北省韌性剪切帶對金礦的控礦實例很多,現擇典型控礦實例簡述如下:
4.3.1 金廠峪金礦
冀東地區在黃崖關—沙坡峪—金廠峪—肖營子一帶發育了一條呈東西向展布的韌性剪切帶,該韌性剪切帶在遷西運動時形成了一系列近東西向的寬緩褶皺和韌性剪切帶,阜平運動的疊加改造則形成一系列北北東向緊閉同斜褶皺構造和多條韌性剪切帶。金廠峪金礦成礦物質來源明顯受該韌性剪切帶的控制(圖4-4)。
圖4-4 金廠峪礦區地質圖
金廠峪金礦位於河北省遷西縣城北東30 km的金廠峪鎮。經過多年普查勘探由河北省地勘局第五地質大隊累計探明黃金儲量63.38 t,是冀東著名特大型金礦。礦床的主要礦化類型有細脈浸染型和石英脈型兩種,前者金礦石品位一般較低,但規模大,尤其在103中段以上的礦石佔有較大的比例,後者礦化由大小不一的硫化石英脈組成,礦脈大者長數百米,寬數米至20餘米,小者長僅數米,寬數厘米。石英礦脈在空間上常與細脈浸染狀礦化相伴出現,形成更大規模和更加富集的工業礦體。礦床的礦石礦物主要為黃鐵礦,其次為方鉛礦、輝銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦以及自然金、碲金礦、輝銀礦等。金的賦存狀態主要為包體金、裂隙金、晶隙金和薄膜金。金的粒度較細,可見金粒度多在0.005~0.05 mm之間,屬顯微金,僅在氧化帶褐鐵礦中可見少量次生加大的明金,粒度可達0.2~2 mm。成礦階段可分為4個階段,即早期石英脈階段、石英-鈉長石脈階段、石英-硫化物階段和石英-碳酸鹽岩階段,其中第三階段的石英-硫化物階段是金礦的主要成礦階段,由煙灰色石英脈與細粒狀、粉末狀黃鐵礦及其他金屬硫化物組成細脈,充填於早期石英脈和蝕變片糜岩之中。礦區圍岩蝕變強烈,早期有絹雲母化、綠泥石化、硅化等,中期蝕變減弱,晚期具有較強的碳酸鹽岩化及弱的硅化、鈉長石化,圍岩蝕變具有比較明顯的分帶現象。礦化富集規律是:構造疊加部位和構造越復雜成礦越有利,一般是構造交叉部位成富礦,石英脈-絹雲母片糜岩含金較富,稠密浸染狀礦石含金富,黃鐵礦顆粒越細、自形程度越差含金越富等。含礦熱液由脆性裂隙向石英顆粒內部進行貫入交代,並向圍岩分泌交代,產生蝕變礦物的分帶現象,在岩石礦化蝕變過程中,存在著富鹼質含硫鐵的鋁硅酸鹽水流體(CO2流體),在取代岩石Si質的同時向岩石滲入了流體所含的元素,可以看出,岩石礦化的過程實際是一種岩石水化、硫化和K+、Na+化的交代與置換的過程。
區域上看金廠峪金礦自北而南分為黑石峪、金廠峪、桑家峪3個礦段(圖4-4),由西向東分布著6個礦帶,17個礦體。礦體沿走向和傾向均有分枝復合、膨大收縮現象。單個礦體一般長50~150 m,最長可達890 m,厚度1~6 m不等,最厚可達85 m。區內發育了東西和北北東兩組韌性剪切帶,燕山期強烈構造活動使上述兩組構造帶重新復活,沿東西向韌性剪切帶形成了青山口花崗閃長岩和賈家山花崗岩以及眾多中基性、酸性岩脈。北北東向韌性剪切帶形成強烈的糜棱岩化,發生明顯的退變質作用,並形成主要的儲礦構造。礦體主要產於走向為25°的糜棱岩帶中,整個礦帶長約6000 m,寬約1000 m,礦體受構造控制,總體成為首尾相連構成的礦體群。從礦區大量深源流體伴隨著花崗岩侵入來看,成礦物質來源於深部,韌性剪切帶及其交匯部位成為深部礦源的導礦構造,脆性斷裂構造是導礦、儲礦的主要場所和有利部位。綜上所述,有理由認為金廠峪金礦主要受到韌性剪切帶的控制。
4.3.2 黃土梁金礦
黃土梁金礦位於張家口市赤城縣境內,金礦床與水泉溝—大南山鹼性雜岩體密切相關,在雜岩體附近發育了東坪、後溝、趙家溝、中山溝、黃土梁、金家莊、小營盤等一系列大中型金礦,素有「金三角」之美譽。金礦成礦作用與深源鹼-鈉交代作用有關,金礦床明顯受到尚義—赤城韌性剪切帶和崇禮—鎮寧堡韌性剪切帶之南側的趙家溝—二堡子次級韌性剪切帶控制。
水泉溝—大南山鹼性雜岩體呈東西向展布,東西延長約55 km,南北寬約5~8 km,出露面積280 km2。岩體邊界總體向外側傾斜,北緣傾角陡,約70°~80°,南緣傾角較緩,約40°~50°,具有總體向南傾伏的趨勢。岩體時代為海西期,岩體與圍岩一般無截然界線,常常出現逐漸過渡帶,在西部一般形成數十米至數百米的混合岩化帶,東部往往與圍岩呈斷層接觸或被後期岩體侵入。黃土梁金礦位於水泉溝—大南山二長雜岩體東北邊部的內接觸帶之中,雜岩體的北東緣還發育了正長岩岩體,正長岩岩體總體為矩形,出露面積近2 km2。正長岩體發育碎裂結構和糜棱結構,塊狀構造,其北側為二長花崗岩,岩石糜棱岩化明顯,其南側為斑狀花崗岩。各類岩漿雜岩岩石化學成分中的K2O+Na2O平均值為8.7%~12.3%,鹼度率AR為2.6~5.4,表明本區以鉀質較高的鹼性岩漿活動為主。
金礦脈呈脈狀、大脈狀、透鏡狀賦存於鹼性正長岩體中,礦體形態不規則,沿走向及傾向多有分枝復合、尖滅再現、膨脹收縮等現象。主要礦石礦物為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦,黃鐵礦是主要載金礦物,金多呈細粒浸染狀賦存在礦石裂隙、孔洞、礦物間或被其他礦物包裹。礦體工業平均品位4.83g/t,礦帶及礦化帶長約2000 m(這還不包括西部礦帶),傾斜延深由原來的1180水平,向下延伸到了1020水平,礦床規模由中型極有可能擴大為大型金礦。找礦前景十分誘人,宏觀上礦帶走向近東西,傾角陡,傾向有所變化,總體向北陡傾,局部有向南陡傾現象,總起來看,礦化帶產狀與鹼性雜岩體的產狀比較一致。
從成礦、控礦和導礦構造分析來看,礦區的F1 斷層產狀走向近東西,向北傾斜,傾角70 °左右;而F4 斷層位於礦體南側,走向東西,向南傾斜,傾角60 °~80 °,研究認為,礦帶兩側的斷層(F1 和 F4)相對礦體而言均向外傾斜,空間上看,礦帶完全處於兩斷層的下盤,越向深部越遠離礦帶,顯然不是控礦構造(圖4-5)。誰是控礦構造呢?詳細的構造分析發現,在礦區第8勘探線礦帶南側發現了向北陡傾的糜棱岩帶,該帶寬約6 m以上,總體走向近東西,傾向北,傾角80 °~85°。糜棱岩帶中石英被明顯拉長定向,XZ軸比為6~30,甚至形成拔絲構造(強直糜棱岩),是一種構造形跡十分清楚的韌性剪切帶。F4 斷層在淺部與之疊加,斷層中殘留有糜棱岩構造角礫。根據變形特徵及切割關系分析認為,韌性剪切帶形成在前,是張宣幔枝構造形成期間的構造產物,而F4 斷層為脆性斷裂,是幔枝構造隆升後期產物。早期韌性剪切帶中糜棱岩被改造成為F4 斷裂的構造角礫岩。地面追索和鑽探驗證以及坑探施工均表明,韌性剪切帶走向和傾向基本穩定,韌性剪切帶的下盤沒有任何礦化顯示,已發現的幾條礦體全部位於韌性剪切帶的上盤(圖4-5),如ZK8-1孔位於礦帶北側,以59 °的斜孔鑽探,在標高1038 m處穿過糜棱岩帶後沒有發現礦化顯示,見礦部位在韌性剪切帶的上盤;ZK8-2孔在1110 m處穿過糜棱岩帶後也未發現礦化,同樣見礦部位也位於韌性剪切帶的上盤;而在礦帶南側布置的ZK8-4 鑽孔,鑽孔為斜孔向北鑽進,由於鑽孔打在韌性剪切帶的下盤,自然不會見到礦體。很顯然,韌性剪切帶應是礦區的成礦控礦構造,在該韌性剪切帶的上盤可能由於正向拆離形成一系列「之」字形呈舒緩波狀的陡傾次級斷裂,礦體就是在這些次級斷裂中形成富集,成為儲礦構造。可以推論,該韌性剪切帶是主導成礦控礦構造,含礦流體沿韌性剪切帶向上遷移,在溫度、壓力等物理、化學條件的控制下,向上運移的礦液等流體達到上盤次級斷裂之中沉澱、聚集形成礦體。這是由於上盤斷裂是韌性剪切帶的次級構造,並發育於韌性剪切帶之上,故礦體只出現在韌性剪切帶的上盤,不會延伸到下盤圍岩。
圖4-5 黃土梁金礦床礦體預測剖面圖
問題的關鍵是黃土梁金礦的深部和外圍是否還有找礦潛力?是否還有礦體存在?在東西向的韌性剪切帶的走向上,以及韌性剪切帶的上盤是否如構造分析的那樣存在金礦體。在深部找礦方面,分析認為ZK8-2孔的上部見到的礦化只是深部礦體的頭暈,在沿韌性剪切帶傾向斜深300~400 m的范圍仍有很大找礦潛力,經過深部沿傾向的穿脈坑探工程揭露,發現了寬30 m的礦脈,預計往北還會有2~3條礦脈存在。在外圍找礦方面,河北省地質勘查局地質三大隊在東部的32線—88線施工了9個鑽孔,其中控制標高在1020水平以上的8個鑽孔基本上全部見礦,一個深部遠景孔也見有邊界品位礦體,預計黃土梁金礦的黃金儲量有望翻番。
關於成礦作用與成礦模式,牛樹銀教授(2002)認為,成礦作用以深部礦源為主,以圍岩萃取為輔。我們基本贊同深部礦源為主的觀點,能否形成工業礦體的關鍵是深部礦源的供給,而深部礦源供給的必要條件是深部通道的溝通。黃土梁金礦基本具備了上述條件。首先,張家口地區是強烈上隆地區,具備深部熱流體攜帶重金屬物質基礎;其次,尚義—赤城韌性剪切帶的深切和長期活動性,使本具有一定熔融性質的地幔岩減壓釋荷,形成深熔岩漿,在其上侵過程中,由於遇到中地殼的拆離剪切,可沿中地殼形成底板墊托式侵入,地球物理的地震測深和大地電磁測深反映構成中地殼低速高導層。同時,可沿中上地殼韌性剪切帶形成一系列大小不等的基性—超基性侵入岩體。表明深部遷移通道已經打通,只是區域地質作用時強時弱,而深源通道必然也時斷時續,以至形成構造岩漿活動,甚至成礦作用的多期次性。深部韌性剪切帶成為控岩控礦的通道,而淺部的脆韌性剪切帶及其上部派生的一系列次級斷裂,成為很好的成礦擴容帶。高異常地熱梯度為含礦流體循環提供了熱源,使深部幔源上涌含礦流體、岩漿熱液、變質作用及岩漿岩化提供的流體構成深部還原環境的熱上涌系統,攜帶來自深部的成礦元素為主以及萃取部分分散在圍岩中的成礦元素,在韌脆性轉換帶的上部與地殼向下滲濾的氧化環境的大氣降水相遇,形成氧化-還原環境,促使成礦元素在構造擴容帶中沉澱、聚集成礦。與此同時,由於含礦流體的溫度下降,流速降低,必然導致流體壓力的下降。而壓力的下降,絡合物陰離子的釋放,也可以促使金發生沉澱。斷裂蝕變帶中破碎的構造岩也會導致單位體積內比表面積增大,使得含礦流體與岩石間的熱交換加強,因此,韌性剪切帶上盤斷裂有利於溫度的急劇降低。溫度的降低也會促使金發生沉澱。此外,斷裂蝕變帶中某些硫化物的混入,也會使含礦流體中雜質元素增多,從而有利於金的沉澱析出。特別是Fe2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+等離子的加入,它們與含金流體反應,在形成硫化物的同時,引起金的析出,如2[AuS3]3-+3Fe2+→2Au0+3FeS2。流體中硫化物的析出,導致硫離子濃度降低,造成絡合物的離解,從而形成自然金。
韌性剪切帶及其控制的次級斷裂是研究黃土梁金礦的重要成礦控礦構造,認真研究韌性剪切帶對於黃土梁金礦實現找礦突破有著重要意義,有理由相信在水泉溝—大南山鹼性雜岩體的「金三角」地帶發現超大型金礦床是完全有可能的。
㈥ 韌性剪切帶概念
韌性剪切帶又稱韌性斷層,是指岩石中由強烈韌性剪切變形和塑性流動而形成回的線形構造帶答,沒有明顯破裂面,但兩側岩石發生了明顯位移。剪切帶與圍岩之間無明顯界線,圍岩中的標志層可以連續地穿過剪切帶,它們可以發生偏轉或改變厚度,但仍然保持其連續性。其小者可見於薄片中,大者寬幾千米,延展可達數千千米。韌性剪切帶在造山帶、裂谷帶的形成中起著重要作用,並且與成礦作用關系密切。韌性剪切帶中、下部是地殼構造變形的產物,由於地殼隆起抬升和剝蝕作用而出露於地表(圖7-6)。因此,它是研究和認識地殼深部構造變形作用的重要窗口之一。
圖7-6 韌性剪切帶從地殼深部到淺部的演化過程
(據Passchier et al.,1992)
a—地殼深部變形前均質體;b—形成韌性變形帶;c—剪切帶抬升期間再次活動變形,形成假玄武玻璃切割糜棱岩;d—最終抬升到地表
㈦ 韌性剪切帶分區
近年來,對韌性剪切帶的不斷深入研究,使許多變質岩區組成與構造發生了重大變化,如冀東地區的「八道河群」或「遵化群」實際是一個多相韌性剪切帶和多期岩漿雜岩侵入體組成的構造-變質-岩漿雜岩帶;我國著名的鞍山式鐵礦也不是一個簡單的變質岩中的層位,它實際上由以磁鐵石英質糜棱岩帶和退變質的綠片岩組成的構造岩片的疊置。麻粒岩相的條帶狀片麻岩可能是深部構造韌性剪切帶的產物,中淺變質層狀岩系發育的擠壓型及拉伸型順層韌性剪切帶的研究,揭示了早期變質岩區變形構造是相當復雜的。韌性剪切帶是深部地殼中一個構造薄弱帶,它通常構成地殼一個線型的熱液蝕變帶、退變質帶、線形構造岩漿岩帶,更重要的是韌性剪切帶是某些礦產,特別是金礦礦床成礦集中區的普遍性控礦構造,是成礦物質的運移通道,研究意義十分重大。
根據河北省變質岩區域分布特點,結合變質岩變質程度和韌性剪切帶的發育特點,將河北省的韌性剪切帶劃分為3個區域加以敘述。
4.2.1 冀東地區韌性剪切帶
冀東地區的韌性剪切帶極為發育,不同變質構造相和不同時期韌性剪切帶的疊加復合關系十分明顯。一般來說,綠片岩相韌性剪切帶疊加在麻粒岩相和角閃岩相韌性剪切帶上,角閃岩相韌性剪切帶往往切割麻粒岩相韌性剪切帶。構成了高級變質岩區十分特徵的構造式樣(表4-1)。
冀東地區在中深構造層次的韌性剪切帶是以片麻岩為代表的面狀構造和條帶狀構造極為發育為特色,總的規律是隨變形強度的增加,岩石內部片麻理及條帶狀構造的發育程度也隨之加強。礦物拉伸線理的統計學表明,麻粒岩相條件下的韌性剪切帶,其拉伸線理較陡(60°~90°),而角閃岩相條件下的韌性剪切帶的拉伸線理則較緩(0°~30°)。流褶皺十分發育,礦物粒度變化的總趨勢是隨著變形強度的增加逐漸變細。微觀組構中,石英單晶拉長拔絲現象明顯,大顆粒輝石由於受到強大的應力作用,以位錯滑移的方式發生塑性變形,顆粒沿[100]面滑移而被拉長或拉開,成為首尾相接的小顆粒輝石,形成輝石鏈構造。麻粒岩相的韌性變形作用發生於較高的溫度條件下,在變形作用過程中,易熔組分和難熔組分在應力作用下發生分異,長英質礦物的淺色條帶不是機械作用的產物,而是化學分異作用的結果。強大的韌性剪切應力使紫蘇輝石變得不穩定,有時會少量退變為紅色黑雲母,構成暗色條帶的一部分。
表4-1 冀東地區韌性變形帶簡表
續表
續表
冀東地區綠片岩相條件下的韌性剪切帶是以廣泛發育糜棱岩類變質構造岩為特徵,總的來看,面狀構造中拉伸葉理平行應變橢球體XY面、a型褶皺和鞘褶皺均發育,包體發生細頸化現象。綠片岩相韌性剪切帶與其圍岩相比,最顯著的特徵是糜棱岩中礦物粒徑變細。粒度變化最明顯的礦物是石英,粒度減小的主要原因是在應力狀態下重結晶作用造成的。顯微組構中,石英條帶、變形紋、機械雙晶、核幔構造、旋轉結構等均常見,矩形邊結構和亞顆粒結構在條帶狀糜棱岩中也多有發育。在綠片岩相韌性剪切帶內常常發育有條帶構造,一般由單礦物相對聚集構成,其糜棱岩有幾個明顯的特點:①在變形程度較低的糜棱岩中條帶狀構造呈斷續分布,顯示出流動特徵;②在變形程度較強的糜棱岩中條帶分布連續,並且邊界平直;③超糜棱岩中條帶變窄,成為條紋。
4.2.2 太行山地區韌性剪切帶
太行山地區的變質岩系主要發育在阜平和贊皇兩個變質核雜岩穹窿之中,主要韌性剪切帶形成於阜平期、五台期和呂梁期,規模不等,方向各異,韌性剪切帶的性質可分為順層推覆型、剪切推覆型、拆離滑脫型和疊加改造型等(表4-2)。
表4-2 太行山地區韌性剪切帶簡表
續表
阜平期韌性剪切帶被認為形成於地殼較深層次,主要為順層推覆型,其變形面的平面組合特點為向北西撕開,向南東收斂的扇形展布,其規模一般影響范圍較大,長數十千米至上百千米,寬幾百米至幾千米。強烈的剪切褶皺變形,往往使岩石地層單元發生重復或缺失,在龍泉關—阜平—平陽一線形成強烈的柔流變形帶,褶皺強烈向南倒轉,甚至接近平卧褶皺。褶皺流變特徵明顯,其間所夾的角閃質岩層形成藕節狀石香腸構造。韌性剪切帶往往由強變形帶與弱變形域相間分布,強變形帶附近小構造極發育,露頭尺度的剪切揉褶帶、鞘褶皺、魚群狀石香腸構造、旋轉殘塊、S-C組構、眼球狀旋轉體、「σ」型拖尾構造等均十分常見。線性混合岩化帶,特別是矽線石帶是阜平群阜平地區韌性剪切帶存在的重要標志。如橫山嶺水庫南韌性剪切帶,在美國陸地資源衛星TM圖像的假彩色合成影像圖上表現為密集的細紋帶,帶寬2~5 km,細紋形態筆直,主要由微地貌溝脊構成,細紋帶平行等距分布,且與實測片麻理方向一致,反映了岩石的構造變形特點。
五台期為推覆型韌性剪切變形帶的形成期,韌性剪切帶位於阜平變質核雜岩的西部神堂堡—長城嶺—灣子—活川口一線,總體呈北北東向帶狀分布,北西向緩傾。特別是阜平西部的龍泉關—建屏一帶的原龍泉關群,據李江海和錢祥麟(1991)對其變形變質特徵詳細研究後認為,原龍泉關群不是地層單位,而是阜平群經過構造改造疊加而形成的韌性剪切型構造岩。事實上楊傑(1937)即注意到該套地層是以眼球狀片麻岩為主的岩系,是擠壓變形的結果。經牛樹銀(1994)進一步研究,證明原龍泉關群為一套典型的韌性剪切變形帶。五台期韌性剪切變形帶的岩石都被構造平行化,其中揉流褶皺、構造透鏡體、強干岩層形成的石香腸構造和糜棱岩都非常發育。糜棱岩中石英顆粒強烈拉長定向,多呈拔絲狀,鏡下見有石英核幔構造。構造岩中S-C組構、「σ」型糜棱岩、「δ」型糜棱岩均很普遍。五台期面理、線理組構在赤平投影圖上反映的主要剪切方向為295°,傾角24°。總體構造形態呈正扇形擠出狀,規模巨大的五台期北北東向延展的韌性剪切帶,疊加在阜平群近東西向剪切變形帶之上,形成構造的橫跨疊加現象。
呂梁期韌性剪切變形帶主要形成在早元古代裂陷槽擠壓閉合的呂梁運動主旋迴時期,其形成規模一般較小,往往沿古元古界與太古宇之間的不整合面發育,以逆沖推覆型為主。在韌性剪切帶的強烈部位,可以使地層大幅度減薄,甚至斷失某些層位。其中拉伸線理剪切揉皺、礫石的拉長均很發育。
應當指出,在阜平、贊皇兩變質核雜岩的周緣,發育了穹狀分布的糜棱面理構造,該構造面應屬於中生代至新生代變質核雜岩隆升階段的產物,與區域新元古代和太古宙形成的韌性剪切帶有重大區別。
4.2.3 冀北冀西北地區韌性剪切變形帶
冀北冀西北地區出露的元古宙和太古宙變質岩系比較復雜,韌性剪切帶主要發育在變質岩區。韌性剪切帶以各類糜棱岩的廣泛出露為特徵,糜棱岩的主要種類有碳酸鹽岩質糜棱岩類、長英質糜棱岩類、斜長角閃岩質糜棱岩類和雲母石英質糜棱岩類(表4-3)。
表4-3 冀北冀西北地區韌性剪切帶簡表
續表
韌性剪切帶在衛星遙感圖像中以湯河口—古北口韌性剪切帶影像特徵表現最為清楚,具有典型意義。在美國陸地資源衛星(TM123波段)032景假彩色合成圖像上,表現為一條密集的細密影紋帶,實地最寬處達10 km,狹窄處約3 km,細密影紋主要是由近東西向的小溝或山脊構成的微地貌,這些小溝和山脊多數筆直,或長或短,斷續相連,其細密影紋方向和宏觀山體走向不一致,而與韌性剪切帶走向完全一致。韌性剪切帶中礦物發生壓扁和拉長而發生定向排列,由於礦物成分和結構構造的差異,在地表風化作用下,便形成了沿韌性剪切帶優勢方向的定向微地貌景觀。這樣就為韌性剪切帶在遙感圖像識別上提供了影像基礎。
冀北冀西北地區韌性剪切帶總的特徵是以發育各類糜棱岩、糜棱岩化變質岩和變晶糜棱岩為變形標志,在過去地質工作中已經釐定的幾條重要深斷裂之內均有韌性剪切帶存在,是斷裂構造在地殼較深部位存在的重要證據之一。這些深斷裂有尚義—平泉、豐寧—隆化、大廟—娘娘廟、康保—圍場、上黃旗—烏龍溝等深斷裂。韌性剪切帶長數千米至上百千米,寬從數百米至十餘千米不等,多數呈不規則帶狀延展,往往是強變形帶與弱變形域相間分布,垂直韌性剪切帶的走向變形岩石一般在剖面上表現為:初糜棱岩—糜棱岩—超糜棱岩變化,變形岩石的退變質現象常見。韌性剪切帶中糜棱面理(Sa)和剪切面理(Sa)、拉伸線理、「a」型褶皺、鞘褶皺、無根鉤狀褶皺均十分發育。韌性剪切帶的形成時代主要為地殼演化早期的基底形成時期,地殼處於高度塑性狀態下的產物,一般經過了板塊內剛性狀態下的脆性變形的疊加過程。
值得一提的是,在冀北地區豐寧、承德南部翻字牌—北道毛子一帶存在一套長期認為時代不明的所謂「M地層」。經1∶20萬比例尺豐寧幅區域地質調查(修編修測)和王建民(1991)研究認為,冀北地區的「M地層」實屬一套強烈韌性剪切變形的區域動力變質岩系,不具有地層意義,是中元古代以來規模巨大的北西向韌性剪切帶,是一套復雜的高應變帶。
㈧ 買什麼材質的砧板好
砧板又叫菜板,是在廚房中重要的其中一部位。當我們切菜、切肉的時候都會需要用到砧板。所以在選擇砧板時應該注意砧板的,下面小編為大家介紹砧板的材質,以及優缺點,以便大家參考。
砧板一般分為木質砧板、竹子砧板、塑料砧板、玻璃砧板等。
㈨ 毛邊與卡片材料的特性(如韌性或脆性,塑性)還有切割沖壓速度有什麼關系
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㈩ DC53是什麼材料
DC53的用途:
1.沖栽模具、冷作成型模具、冷拉模具
2.成型軋輥、沖頭
3.線切割加工的精密沖裁及各種用途沖壓模
4.難加工材料的塑性變形用具
DC53與SKD11的性能對比:
1. DC53在SKD11基礎上改良,熱處理後硬度高於SKD11,高溫回火後可達62-63HRC高硬度,在強度方面超過SKD11。.
2. 韌性度是SKD11的兩倍。DC53的韌性在冷作模具鋼中較為突出, 用DC53製造的很少出現裂紋和崩裂,大大提高了使用壽命。
3. 線切割加工後的殘余應力,經高溫回火減少了殘余應力。 大型模具和要求精密之模具在線切割加工後的裂紋和變形得到抑制。
4. 切削性超過SDK11,DC53的切削性優於SDK11。 因此,使用DC53可增加模具壽命和減少加工工序。
DC53的使用特性:
1. 被切削性,被研磨性良好:
被切削性,被研磨性皆比SKD11優秀,所以加工工具壽命較長,加工工時數較省。
2. 在熱處理上之優點:
淬火硬化能比SKD11高,所以可改善真空熱處理時硬度不足之缺陷。
3. 在線切割加工上之優點:
藉高溫回火可減輕殘留應力及消除殘留沃斯田鐵,能防止線切割加工產生龜裂、變形之困擾。
4. 在表面硬化處理上之優點:
表面硬化處理後表面硬度比SKD11高,因此可提高模具性能。
5. 在修補焊接作業上之優點:
由於預熱及後熱溫度均比SKD11低,所以修補焊接作業較簡便。