王辰，劉建朝，王浩然，席志軒，馮偉，趙琳潁

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001)

超基性巖中原生礦物及圍巖捕虜體在應(yīng)力作用下定向排列或沿流動(dòng)方向生長(zhǎng)，形成原生流動(dòng)構(gòu)造(李金銘，1992)，這種現(xiàn)象可用來(lái)反映成巖過(guò)程中巖漿的流動(dòng)方向和規(guī)律性(董顯揚(yáng)，1975；柴耀楚，1982)。自然界所形成的任何礦體都與巖石流變行為密不可分(許德如，2015)。橄欖石、長(zhǎng)石、石英等礦物的組構(gòu)特征可反映出一定條件下巖石所遭受的熱動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并通過(guò)礦物結(jié)晶軸的優(yōu)選定向(LPO)表現(xiàn)出來(lái)(許志琴，2006；XU et al., 2012; TAKAYOSHI et al., 2014)。實(shí)驗(yàn)與觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示出，橄欖石A型或E型組構(gòu)最易發(fā)生于地幔淺部低壓、低應(yīng)力、低含水量環(huán)境，C型主要發(fā)生于地幔深部高壓環(huán)境(RATERRON P，2007；MAINPRICE D，2004)，而B(niǎo)型則發(fā)育在大洋俯沖帶(ZHANG S，2000)。

位于中國(guó)甘肅省金昌市的金川礦床是世界第三大銅鎳硫化物礦床，前人對(duì)金川超鎂鐵質(zhì)巖體的成巖成礦年齡、巖漿源區(qū)、礦物成因等做了大量有意義的工作。在成巖成礦年齡方面，楊剛等(2005)對(duì)金川鎳-銅-鉑礦床塊狀硫化物礦石作的Re-Os(ICP-MS)定年等時(shí)線(xiàn)年齡為(833±35)Ma；LI et al.(2004)獲得鋯石SHRIMP U-Pb年齡為827Ma，說(shuō)明金川銅鎳硫化物礦床形成于新元古代。在礦床成因方面，湯中立等創(chuàng)造性的提出了“小巖體成大礦”理論體系(湯中立，2007，2015；李文淵，2012)，證明了金川礦床的深部熔離-多期成礦作用，豐富了銅鎳硫化物礦床的找礦理論與方法。在顯微組構(gòu)方面，李金銘等(1992)認(rèn)為龍首山地區(qū)橄欖巖類(lèi)的變形組構(gòu)多為殼成低溫體系，并發(fā)現(xiàn)了金川巖體橄欖石組構(gòu)由二礦區(qū)向一礦區(qū)做有規(guī)律的變化。但對(duì)金川二礦區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖體中橄欖石組構(gòu)特征的研究仍有欠缺。筆通過(guò)對(duì)橄欖石顯微組構(gòu)特征研究，探討巖漿上升侵位過(guò)程中所受的應(yīng)力方向，以期對(duì)下一階段的找礦工作起到一定的指導(dǎo)作用。

1 巖體地質(zhì)特征

金川銅鎳硫化物礦床所在的龍首山隆起位于華北地臺(tái)阿拉善地塊西南緣，南為祁連早古生代褶皺系，西接塔里木地臺(tái)(李文淵，2006；焦建剛，2007)(圖1A)。

礦區(qū)出露地層為前震旦系中深變質(zhì)巖系(馬佳虹，2012；賀寶林，2014)，巖石類(lèi)型包括角礫狀混合巖-均質(zhì)混合巖，黑云斜長(zhǎng)片麻巖，綠泥石英片巖、含榴二云片麻巖及蛇紋大理巖。超基性巖體由含二輝石橄欖巖、二輝橄欖巖、橄欖輝石巖、斜長(zhǎng)二輝橄欖巖等組成(圖1B)。巖層總走向?yàn)楸蔽?5°，傾向西南，傾角40°～70°。古生代及中生代地層缺失，第四系古河床礫石層分布于礦區(qū)東端將巖體覆蓋。

根據(jù)野外調(diào)查及資料顯示，二礦區(qū)超鎂鐵質(zhì)巖體主體由中粗粒二輝橄欖巖、含二輝石橄欖巖、斜長(zhǎng)二輝橄欖巖組成(湯中立，1990；焦建剛，2006；高亞林，2009；張宗清，2004)，各巖相界限清楚，并可見(jiàn)輝綠巖脈(圖2a、圖2b)。在實(shí)際觀(guān)察中，橄欖石礦物顆粒具有明顯的定向排列現(xiàn)象(圖2c、圖2d)。

2 分析方法

本次野外樣品采集工作主要以中粗粒二輝橄欖巖、含二輝石橄欖巖、斜長(zhǎng)二輝橄欖巖為主，采樣點(diǎn)見(jiàn)圖1。

本次研究樣品處理及測(cè)試在長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)與地質(zhì)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室顯微鏡實(shí)驗(yàn)室完成，使用費(fèi)氏臺(tái)對(duì)定向樣品中礦物XZ面(X軸為拉伸線(xiàn)理方向，XY面為面理，Z軸垂直面理方向)(唐哲民，2005；韓國(guó)卿，2009)進(jìn)行測(cè)試。筆者采用四軸臺(tái)法進(jìn)行光率體主對(duì)稱(chēng)軸的測(cè)定，詳細(xì)方法見(jiàn)構(gòu)造巖石學(xué)基礎(chǔ)(何永年，1988)。

3 橄欖石流變構(gòu)造研究

3.1 二輝橄欖巖中橄欖石組構(gòu)特征

橄欖石有明顯的組構(gòu)優(yōu)選方位，其N(xiāo)g[100]，Np[010]和Nm[001]組構(gòu)特征(陳柏林，2003；陳柏林，2013)見(jiàn)圖3。

圖1 (A)金川銅鎳硫化物礦床大地構(gòu)造位置示意圖；(B)金川二礦區(qū)巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 (A)Sketch map of the geotectonic location of Jinchuan copper nickel sulfide deposit； (B)Geological map of Jinchuan mining area II

Ng[100]組構(gòu)：JC-1為大圓環(huán)帶型，環(huán)帶平面與XZ面相平行，其背景上出現(xiàn)近平于行X軸和XY面的主極密，Ng[100]組構(gòu)整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。JC-2號(hào)樣品為點(diǎn)極密型，主極密與X軸及XY面近乎平行，整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。

Np[010]組構(gòu)：JC-1號(hào)Np[010]組構(gòu)為大圓環(huán)帶型，環(huán)帶面平行于XZ面。在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)近垂直于面理(XY面)的主極密。Np[010]組構(gòu)整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。JC-2號(hào)為點(diǎn)極密部型，主極密軸與X軸相平行。

Nm[001]組構(gòu)：JC-1、2均為點(diǎn)極密型，平行或近于平行Y軸。

3.2 含二輝石橄欖巖中橄欖石組構(gòu)特征

橄欖石的Ng[100]、Np[010]和Nm[001]組構(gòu)特征見(jiàn)圖4。

Ng[100]組構(gòu)：JC-3號(hào)樣品為點(diǎn)極密型，主極密與X軸及XY面近乎平行，整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。JC-4為大圓環(huán)帶型，環(huán)帶平面與XZ面相平行，其背景上出現(xiàn)近平于行X軸和XY面的主極密，Ng[100]組構(gòu)整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。

a.巖相界線(xiàn)；b.輝綠巖脈；c-f.巖體中橄欖石定向排列現(xiàn)象圖2 金川二礦區(qū)橄欖石流動(dòng)構(gòu)造野外照片F(xiàn)ig.2 Jinchuan mining area II olivine flow structure field and the microscopic photographs

圖3 二輝橄欖巖中橄欖石顯微組構(gòu)圖Fig.3 Lherzolite microstructure

Np[010]組構(gòu)：JC-3、4號(hào)Np[010]組構(gòu)為大圓環(huán)帶型，環(huán)帶面平行于XZ面。在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)近垂直于面理(XY面)的主極密。Np[010]組構(gòu)整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。

Nm[001]組構(gòu)：JC-3、4均為點(diǎn)極密型，平行或近于平行Y軸。

3.3 斜長(zhǎng)二輝橄欖巖中橄欖石組構(gòu)特征

橄欖石的Ng[100]、Np[010]和Nm[001]組構(gòu)特征(金振民，1989；董云鵬，1996；許志琴，2005)見(jiàn)圖5。

圖4 含二輝石橄欖巖中橄欖石顯微組構(gòu)圖Fig.4 Pyroxene dunite microstructure

Ng[100]組構(gòu)：JC-5號(hào)為點(diǎn)極密部型，組構(gòu)要素投影點(diǎn)聚集在一個(gè)小區(qū)域中，形成一個(gè)明顯的點(diǎn)極密；JC-6、7號(hào)為較完整的大圓環(huán)帶型，XZ面與環(huán)帶面相平行，主極密在其背景上近平于行X軸和XY面，Ng[100]組構(gòu)整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型，特征是只有一個(gè)對(duì)稱(chēng)面和垂直于對(duì)稱(chēng)面的二次軸。

Np[010]組構(gòu)：JC-5 Np[010]組構(gòu)為大圓環(huán)帶型，環(huán)帶面平行于XZ面。在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)近垂直于面理(XY面)的主極密。Np[010]組構(gòu)整體呈單斜對(duì)稱(chēng)型。JC-6為點(diǎn)極密部型，而JC-7極密不明顯。

Nm[001]組構(gòu)：JC-5、6、7為點(diǎn)極密型，平行或近于平行Y軸，呈軸對(duì)稱(chēng)型式。

4 討論

4.1 橄欖石組構(gòu)類(lèi)型

從圖3、圖4、圖5中可以看出，Ng[100]形成一個(gè)在面理(XY面)上的極密部，表明[100]是滑移方向。Np[010]出現(xiàn)與面理成高角度的極密，表明滑移面是(010)面，反映組構(gòu)滑移系為(010)[100](許志琴，2009)。Nm[001]亦表現(xiàn)為在面理上的點(diǎn)極密，表明其滑移方向?yàn)閇001]。結(jié)合Ng[100]、Np[010]組構(gòu)特征，其滑移面應(yīng)為(100)和(010)，反映低溫組構(gòu)滑移系為(100)[001]或(010)[001]。

圖5 斜長(zhǎng)二輝橄欖巖中橄欖石顯微組構(gòu)圖Fig.5 Plagioclase lherzolite microstructure

從二礦區(qū)巖體組構(gòu)測(cè)量結(jié)果中可以看出，橄欖石具有一定的結(jié)晶優(yōu)選方位(CPO)，其滑移面為(010)，滑移方向[100]。徐夢(mèng)倩等(2010)對(duì)西藏羅布莎地區(qū)地幔橄欖巖中橄欖石通過(guò)EBSD研究，發(fā)現(xiàn)其滑移方向[100]，滑移面為(010)，屬“A”型組構(gòu)；干微等(2011)通過(guò)華北克拉通東北部邊緣吉林輝南地區(qū)幔源橄欖巖流變學(xué)與組構(gòu)特征研究發(fā)現(xiàn)，其橄欖石總體具有A型組構(gòu)，均類(lèi)似于本區(qū)橄欖石組構(gòu)類(lèi)型特征。由此可知，本區(qū)橄欖石均發(fā)育“A”型組構(gòu)，表明二礦區(qū)巖體橄欖石形成于地殼淺部低壓、低應(yīng)力狀態(tài)下。

4.2 橄欖石組構(gòu)成因研究

金川含礦巖體為至少經(jīng)歷了3期巖漿上升侵位所形成的復(fù)式侵入體。第一期巖漿產(chǎn)物為中細(xì)粒巖石；中粗粒巖石則代表了第二期巖漿侵位產(chǎn)物，組成了二礦區(qū)巖體主體；第三期巖漿產(chǎn)物主要以純橄欖巖為主，各巖相間界限清楚，突變接觸(湯中立，1990)。本次研究以二礦區(qū)中粗粒二輝橄欖巖、含二輝石橄欖巖、斜長(zhǎng)二輝橄欖巖為主，均屬于第二期巖漿侵位產(chǎn)物(喬富貴，2005)。前人研究表明，金川地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主應(yīng)力方向應(yīng)分為3期6個(gè)階段，經(jīng)歷了由南北至北東—南西到南北的方向轉(zhuǎn)變。成礦前應(yīng)力場(chǎng)早期以南北向壓性應(yīng)力場(chǎng)為主，晚期以東西向擠壓活動(dòng)為主，產(chǎn)生塑性流動(dòng)褶曲、壓扭斷裂及褶皺構(gòu)造；成礦期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)則由早期的北東—南西向漸變?yōu)槟媳毕颍a(chǎn)生近東西向斷裂、韌性剪切變形等，多斷裂切割超基性巖(湯中立，1995；劉高，2002；廖文建，2016)。從圖6中可以看到，JC-4、JC-5、JC-6號(hào)樣品的光軸極密分布于北東—南西向，而JC-1、2、3、7號(hào)樣品中橄欖石光軸Ng[100]極密則偏向于北西—南東向。結(jié)合巖體所受的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化特征，可初步認(rèn)定二礦區(qū)巖體中橄欖石定向排列的現(xiàn)象為成礦期構(gòu)造的反映，且橄欖石光軸發(fā)生了自西向東的旋轉(zhuǎn)，這也與李金銘等(1992)對(duì)阿拉善地區(qū)組構(gòu)特征的研究結(jié)果相一致。由于二礦區(qū)含礦巖體為金川礦床第二期含礦巖漿上侵產(chǎn)物(湯中立，1990)，橄欖石的定向排列現(xiàn)象可作為成礦期巖體的找礦標(biāo)志。

圖6 金川二礦區(qū)超基性巖體流動(dòng)構(gòu)造略圖Fig.6 Jinchuan No.2 mine area ultrabasic rock mass flow structure sketch

5 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)金川地區(qū)二輝橄欖巖、斜長(zhǎng)二輝橄欖巖及含二輝橄欖巖中橄欖石組構(gòu)特征研究，可知橄欖石均具有“A”型組構(gòu)特征，表明巖體形成于地殼淺部低壓、低應(yīng)力的環(huán)境中。

(2)由于二礦區(qū)巖體為金川礦床第二期含礦巖漿上侵產(chǎn)物(湯中立，1990)，結(jié)合巖體所受的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化特征及橄欖石光軸極密分布于北東—南西、北西—南東向，可初步認(rèn)定二礦區(qū)巖體中橄欖石定向排列的現(xiàn)象為成礦期構(gòu)造的反映，且橄欖石光軸發(fā)生了自西向東的旋轉(zhuǎn)。

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