第三章褶皺控礦

1、第三章 褶皺構造的控礦作用一、 研究褶皺構造的意義和作用研究褶皺構造的意義和作用 褶皺構造是一種常見的構造型式。各種層狀巖石受力后形成不同形態(tài)、產狀、規(guī)模的褶曲，從單斜構造到復雜的背向斜褶皺構造，常常背向斜相間成群，或不同級別期次重疊出現。由于褶皺各部分受力狀態(tài)不同，其伴生和派生構造也復雜多樣。 主要褶皺軸線方向，往往反映了一個地區(qū)的主要構造線方向，與之垂直者即為主要應力方向。 褶皺構造對巖漿侵入和礦床分布有著直接或間接的控制作用。 各種褶皺構造對礦床的形成都可以有明顯的控制作用。各種褶皺構造對礦床的形成都可以有明顯的控制作用。 成礦前和成礦期的褶皺成礦前和成礦期的褶皺及其有關的伴生構造，可以

2、成為及其有關的伴生構造，可以成為內生及外生礦床的有利成礦空間。如背斜軸部，特別是有不內生及外生礦床的有利成礦空間。如背斜軸部，特別是有不透水層作隔擋層的軸部，往往是油氣和各種內生礦床聚集場透水層作隔擋層的軸部，往往是油氣和各種內生礦床聚集場所。所。 成礦后的褶皺成礦后的褶皺對各種內、外生礦床起改造作用。特別是對各種內、外生礦床起改造作用。特別是一些層狀礦體褶皺之后，在褶皺的不同部位，礦層的產狀、一些層狀礦體褶皺之后，在褶皺的不同部位，礦層的產狀、厚度均可產生變化。有些礦床的礦體在褶皺過程中可以產生厚度均可產生變化。有些礦床的礦體在褶皺過程中可以產生流動，先成礦體可能發(fā)生明顯地改造。有時在褶皺過

3、程中，流動，先成礦體可能發(fā)生明顯地改造。有時在褶皺過程中，可能伴隨變質作用，使礦化局部變富或變貧。受褶皺控制的可能伴隨變質作用，使礦化局部變富或變貧。受褶皺控制的礦體產狀和形態(tài)，往往隨褶皺的產狀、形態(tài)和不同構造部位礦體產狀和形態(tài)，往往隨褶皺的產狀、形態(tài)和不同構造部位而變化。而變化。 因此深入研究褶皺構造，對預測找礦有重要意義。研究因此深入研究褶皺構造，對預測找礦有重要意義。研究成礦前和成礦期褶皺，可了解它們對成礦的直接、間接控制，成礦前和成礦期褶皺，可了解它們對成礦的直接、間接控制，從而找出成礦規(guī)律；研究成礦后褶皺，可了解礦床的改造、從而找出成礦規(guī)律；研究成礦后褶皺，可了解礦床的改造、加富或破

4、壞，以及多階段成礦的疊加和富集規(guī)律。加富或破壞，以及多階段成礦的疊加和富集規(guī)律。 褶皺構造對內生礦化的控制褶皺構造對內生礦化的控制，首先是控制了與礦化，首先是控制了與礦化有關的巖漿活動。從我國已知的生產礦山資料統(tǒng)計，有關的巖漿活動。從我國已知的生產礦山資料統(tǒng)計，8585以上的有色和稀有金屬礦化，與中酸性小巖體以上的有色和稀有金屬礦化，與中酸性小巖體有關，而這些中酸性小侵入體常常受背斜軸部及斷有關，而這些中酸性小侵入體常常受背斜軸部及斷裂的控制。裂的控制。 褶皺對外生礦床的控制褶皺對外生礦床的控制，首先是控制了沉積盆地的，首先是控制了沉積盆地的形成。每個盆地的特點都與大地構造背景有關，如形成。每

5、個盆地的特點都與大地構造背景有關，如地臺區(qū)的盆地多寬闊而平緩，地槽區(qū)的及活化區(qū)則地臺區(qū)的盆地多寬闊而平緩，地槽區(qū)的及活化區(qū)則相反。后期褶皺構造，可以對礦層產狀和厚度產生相反。后期褶皺構造，可以對礦層產狀和厚度產生較大的改造，在背斜的軸部或向斜槽部使礦層加厚較大的改造，在背斜的軸部或向斜槽部使礦層加厚或變富。或變富。二、褶皺構造中有利成礦部位二、褶皺構造中有利成礦部位 對內生和外生礦床而言，背斜對內生和外生礦床而言，背斜構造較向斜構造更有利成礦。構造較向斜構造更有利成礦。在在背斜的轉折端背斜的轉折端往往形成鞍狀往往形成鞍狀礦體。與背斜同時存在的往往礦體。與背斜同時存在的往往有一套伴生構造，當褶皺

6、巖層有一套伴生構造，當褶皺巖層不均一時，在軸部產生不均一時，在軸部產生“剝剝離離”，兩翼產生層間破碎，為，兩翼產生層間破碎，為礦液的充填交代提供有利空間。礦液的充填交代提供有利空間。 如個舊錫礦區(qū)，在軸部主要是如個舊錫礦區(qū)，在軸部主要是伴生斷裂裂隙控礦，而翼部主伴生斷裂裂隙控礦，而翼部主要是層間滑動和層間破碎帶控要是層間滑動和層間破碎帶控礦，在傾伏端為剝離構造控礦。礦，在傾伏端為剝離構造控礦。背斜構造的有利成礦部位 背斜的軸部（包括穹隆構造的軸部）背斜的軸部（包括穹隆構造的軸部） 傾伏背斜的傾伏端，背斜軸面沿走向彎曲轉折處傾伏背斜的傾伏端，背斜軸面沿走向彎曲轉折處 倒轉背斜的翼部倒轉背斜的翼部

7、 與背斜伴生的斷裂和破碎帶與背斜伴生的斷裂和破碎帶 開闊向斜中次一級背斜開闊向斜中次一級背斜 背斜與其他有利構造和巖層交匯處背斜與其他有利構造和巖層交匯處 向斜構造由于在構造變形時所處位置較深，所受圍向斜構造由于在構造變形時所處位置較深，所受圍壓較大，伴生構造不及背斜發(fā)育，不易形成圈閉構造，壓較大，伴生構造不及背斜發(fā)育，不易形成圈閉構造，因此對內生礦床控制作用相對較差。但也有不少礦床，因此對內生礦床控制作用相對較差。但也有不少礦床，如一些鐵、銅礦床的礦體產于向斜構造中。成礦后的向如一些鐵、銅礦床的礦體產于向斜構造中。成礦后的向斜構造，對礦層可以起加厚和保存的良好作用。斜構造，對礦層可以起加厚和

8、保存的良好作用。705.12m705.12mZK1101ZK1101（20072007年）年）ZK1101累計見礦厚度139.37米，TFe53.97%. 以往施工鉆孔以往施工鉆孔以往施工鉆孔以往施工鉆孔 綦村礦田褶皺控礦構造特征1中奧陶世碳酸鹽巖; 2閃長巖; 3矽卡巖; 4鐵礦體; 5第四系黑龍江多寶山銅礦區(qū)地質構造圖黑龍江多寶山銅礦區(qū)地質構造圖在褶皺轉折在褶皺轉折處，侵入有處，侵入有斜長花崗巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖、花崗閃長巖、石英閃長巖石英閃長巖等，在以后等，在以后的構造的構造熱熱液活動中形液活動中形成了斑巖銅成了斑巖銅礦床。礦床。安徽銅官山礦田背斜構造略圖安徽銅官山礦田背斜構造略圖

9、褶皺走向彎褶皺走向彎曲呈曲呈“S”形，形，中段扭力最中段扭力最為集中，剪為集中，剪切面密集，切面密集，斷裂發(fā)育，斷裂發(fā)育，侵入有石英侵入有石英閃長巖，控閃長巖，控制了主要礦制了主要礦體的產出體的產出。熱液礦床中幾種鞍狀礦體熱液礦床中幾種鞍狀礦體1-1-背斜軸部及向斜槽部；背斜軸部及向斜槽部；2-2-平臥背斜軸部；平臥背斜軸部；3-3-屏蔽層下的交代屏蔽層下的交代礦化；礦化；4-4-背斜軸部的細脈浸染型礦化；背斜軸部的細脈浸染型礦化；5-5-細脈、條帶與鞍狀礦細脈、條帶與鞍狀礦體組合；體組合；6-6-常見的鞍狀礦體；常見的鞍狀礦體；7-7-多層鞍狀礦體；多層鞍狀礦體；8-8-斷層拖褶皺斷層拖褶皺

10、形成的鞍狀與倒鞍狀礦體形成的鞍狀與倒鞍狀礦體橫剖面上多個層間剝離賦礦空間的展布特征三、褶皺構造控礦的機制三、褶皺構造控礦的機制 應力集中部位應變較強，構造空間大，是礦化富集有應力集中部位應變較強，構造空間大，是礦化富集有利部位。利部位。由于背斜軸和傾伏端等部位應力集中，應變由于背斜軸和傾伏端等部位應力集中，應變強度大，可有多種伴生構造產生，故易為成礦流體的強度大，可有多種伴生構造產生，故易為成礦流體的集中提供有利空間。集中提供有利空間。 在背斜軸部，圍壓小在背斜軸部，圍壓小，常見的伴生裂隙有橫張裂隙、，常見的伴生裂隙有橫張裂隙、縱張裂隙和縱張裂隙和X X型剪切裂隙，它們進一步發(fā)展可形成斷型剪切

11、裂隙，它們進一步發(fā)展可形成斷裂。裂。 當褶皺的巖層巖性不均一時，易產生當褶皺的巖層巖性不均一時，易產生層間滑動、羽狀層間滑動、羽狀張性裂隙和扭性裂隙。張性裂隙和扭性裂隙。 因此，當成礦流體由下向上運移時，易因此，當成礦流體由下向上運移時，易向背斜軸部、向背斜軸部、伴生裂隙多的部位集中。伴生裂隙多的部位集中。而遇到向斜時則向兩翼分散。而遇到向斜時則向兩翼分散。當在背斜軸部有不透水層作為隔擋層時，更利于成礦當在背斜軸部有不透水層作為隔擋層時，更利于成礦流體的聚積。流體的聚積。 由于褶皺各部位應力由于褶皺各部位應力應變特征方面的差異，應變特征方面的差異，可影響化學元可影響化學元素的遷移、分配、分散、

12、富集規(guī)律，素的遷移、分配、分散、富集規(guī)律，并相應決定著成巖成礦并相應決定著成巖成礦的組分分異和空間定位規(guī)律。的組分分異和空間定位規(guī)律。 構造部位及其構造部位及其應力應變特征與成礦環(huán)境應力應變特征與成礦環(huán)境方面的差異性：轉折方面的差異性：轉折端端- -兩翼、仰起端兩翼、仰起端- -傾伏端、隆起傾伏端、隆起- -拗曲拗曲通常，前者為相對通常，前者為相對低壓應力應變區(qū)，張裂、虛脫空間相對發(fā)育，成礦環(huán)境相對低壓應力應變區(qū)，張裂、虛脫空間相對發(fā)育，成礦環(huán)境相對為開放、氧化特征；而后者為相對高壓應力應變、相對封閉為開放、氧化特征；而后者為相對高壓應力應變、相對封閉的還原環(huán)境。的還原環(huán)境。 成巖成礦元素成巖

13、成礦元素組分的地球化學活動性組分的地球化學活動性差異：通常離子半徑較差異：通常離子半徑較大、密度較小、活動性較強的元素組分在低壓應力區(qū)相對富大、密度較小、活動性較強的元素組分在低壓應力區(qū)相對富集：而離子半徑較小、密度較大、化學活動性穩(wěn)定集：而離子半徑較小、密度較大、化學活動性穩(wěn)定( (或相對惰或相對惰性性) )的元素組分，在壓縮區(qū)相對富集。并且，前者常表現為親的元素組分，在壓縮區(qū)相對富集。并且，前者常表現為親石、親氧性，后者多為親硫、親銅性質。石、親氧性，后者多為親硫、親銅性質。 化學性質不同的元素在褶皺過程中，有不同的遷移富集規(guī)律?；瘜W性質不同的元素在褶皺過程中，有不同的遷移富集規(guī)律。 四、

14、褶皺構造類型及其控礦作用四、褶皺構造類型及其控礦作用 褶皺構造按其成因，可分為： 縱彎褶皺水平應力作用 橫彎褶皺構造巖塊或侵入體上隆作用 壓柔褶皺水平擠壓作用下有限層間滑動 底辟褶皺橫彎條件下的刺穿作用 流褶皺（剪切褶皺） 塑性巖層流動 熱流變褶皺巖漿侵入的接觸熱動力變質1、縱彎褶皺 是指巖層受到順層擠壓力的作用而形成的褶皺。一般假定巖是指巖層受到順層擠壓力的作用而形成的褶皺。一般假定巖層在褶皺前處于原始的水平狀態(tài)，所以，縱彎褶皺是地殼水層在褶皺前處于原始的水平狀態(tài)，所以，縱彎褶皺是地殼水平擠壓的結果。是造山帶中最為常見的褶皺。平擠壓的結果。是造山帶中最為常見的褶皺。 巖層間力學性質的差異在褶

15、皺形成中起著主導的作用。由于巖層間力學性質的差異在褶皺形成中起著主導的作用。由于巖石變形時的韌性不同，可形成巖石變形時的韌性不同，可形成不同類型的伴生構造不同類型的伴生構造。如劈。如劈理、張裂隙和共軛剪裂隙，小型順層剪切帶與層間破碎帶。理、張裂隙和共軛剪裂隙，小型順層剪切帶與層間破碎帶。相鄰巖層的相對錯動，可在相鄰巖層的相對錯動，可在褶皺轉折端形成虛脫鞍狀空洞，褶皺轉折端形成虛脫鞍狀空洞，是成礦的有利空間。是成礦的有利空間。不同類型巖石變形示意圖a-可塑性巖層；b-脆性巖層；c-負荷性巖層兩種不同巖層褶皺作用的結果兩種不同巖層褶皺作用的結果（兩種不同力學強度的巖層組合時，由褶皺作用產生的鞍狀剝

16、離空洞和斷裂裂隙模式）（兩種不同力學強度的巖層組合時，由褶皺作用產生的鞍狀剝離空洞和斷裂裂隙模式）a-a-背斜上部脆性巖石破碎；背斜上部脆性巖石破碎；b-b-向斜上部脆性巖石破碎；向斜上部脆性巖石破碎；c-c-負荷性巖層背斜部位斷裂負荷性巖層背斜部位斷裂裂隙；裂隙；d-d-負荷性巖層之下背斜部位負荷性巖層之下背斜部位鞍狀空洞、向斜部位裂隙；鞍狀空洞、向斜部位裂隙；e-e-脆性巖層的向斜中鞍狀空脆性巖層的向斜中鞍狀空洞和裂隙，背斜部位斷裂；洞和裂隙，背斜部位斷裂；f-f-背斜上部脆性巖層破碎，背斜上部脆性巖層破碎，向斜中負荷性巖層裂隙。向斜中負荷性巖層裂隙。1-脆性巖石；2-可塑性巖石；3-負荷

17、性巖石2 2、橫彎褶皺、橫彎褶皺 巖層受到與層面垂直的外力作用而發(fā)生彎曲形成的褶皺。巖層受到與層面垂直的外力作用而發(fā)生彎曲形成的褶皺。由于沉積巖層初始狀態(tài)是水平的，因此，橫彎褶皺作用的由于沉積巖層初始狀態(tài)是水平的，因此，橫彎褶皺作用的外力是外力是垂向垂向的。橫彎褶皺作用有：的。橫彎褶皺作用有： 基底的斷塊升降基底的斷塊升降引起蓋層彎曲的被迫褶皺（斷塊褶皺）。引起蓋層彎曲的被迫褶皺（斷塊褶皺）。如果基底的差異性升降與蓋層的沉積作用同時，則可形成如果基底的差異性升降與蓋層的沉積作用同時，則可形成同沉積褶皺。同沉積褶皺。 侵入巖體的侵入巖體的上隆作用而形成上隆作用而形成的褶皺（同步褶皺）。的褶皺（同

18、步褶皺）。橫彎褶皺作用的特點橫彎褶皺作用的特點: :（1)1) 橫彎褶皺的巖層整體處于橫彎褶皺的巖層整體處于拉伸狀態(tài)拉伸狀態(tài), , 一般不存在中和面。一般不存在中和面。(2) (2) 橫彎褶皺作用往往形成橫彎褶皺作用往往形成頂薄褶皺頂薄褶皺, , 尤其是巖漿侵入或高韌性的巖體上拱尤其是巖漿侵入或高韌性的巖體上拱造成的穹隆構造更是如此；造成的穹隆構造更是如此； 在這種情況下在這種情況下, , 褶皺頂部巖層不僅拉伸而變薄褶皺頂部巖層不僅拉伸而變薄, ,而且還可能造成放射狀斷層或同心圓狀環(huán)形斷層；而且還可能造成放射狀斷層或同心圓狀環(huán)形斷層； (3) (3) 橫彎褶皺作用引起的彎流作用是使橫彎褶皺作用

19、引起的彎流作用是使巖層物質從褶皺彎曲的頂部向翼部流巖層物質從褶皺彎曲的頂部向翼部流動動。(4) (4) 在橫彎褶皺作用形成的背斜中在橫彎褶皺作用形成的背斜中, , 韌性巖層在翼部由于重力作用或層間差韌性巖層在翼部由于重力作用或層間差異流動異流動, , 在翼部可形成一些在翼部可形成一些層間褶皺層間褶皺。斷塊褶皺與礦體分布剖面圖在平緩褶皺地段易發(fā)生層間斷裂帶和破碎帶，易于形成似層狀、鞍狀礦體3、剪切褶皺 剪切褶皺又稱滑褶皺，是巖層沿著一系列與層面交切的密集面發(fā)生不均勻的剪切而形成的褶皺。它一般發(fā)生于韌性較大的巖系，或處于較深層次的層狀巖系和韌性剪切帶中。 剪切褶皺形態(tài)復雜，轉折端較厚，兩翼巖層變薄

20、。剪切褶皺變形的物質遷移剪切褶皺變形的物質遷移 剪切褶皺在發(fā)育過程中，在應力作用下，塑性巖石物質產生遷移，由翼部向核部聚集，使核部礦體的厚度增大，而兩翼礦體變薄。4 4、底辟（刺穿）褶皺、底辟（刺穿）褶皺 底辟構造是一種特殊的褶皺，是地下巖鹽、石膏或粘土等低粘性易流動的物質，在構造力或浮力的作用下向上流動，以至刺穿或部分刺穿上覆巖層，使上覆巖層拱起形成的褶皺。 核部有鹽類物質組成的構造稱為鹽丘，由巖漿強力侵位形成的稱位巖漿底辟。 在塑性巖層向上運動過程中，在底辟體與周圍巖層之間常形成斷裂，巖石破碎。在底辟體頂部常形成角礫巖，為成礦提供空間。刺穿褶皺中的礦體分布刺穿褶皺中的礦體分布底辟體與周圍巖

21、層間的斷裂控礦底辟體頂部角礫巖云南鳳山銅礦床產出剖面圖5 5、柔流褶皺、柔流褶皺 這是一種固態(tài)流變條件下的褶皺作用形成的。發(fā)生在具有高韌性和低粘度的巖石中。深變質巖和混合巖化巖石中常發(fā)育復雜的柔流褶皺。腸狀褶皺腸狀褶皺 柔流褶皺作用柔流褶皺作用 柔流褶皺作用與前面所講述的受層理控制的縱彎褶皺作用柔流褶皺作用與前面所講述的受層理控制的縱彎褶皺作用中的彎流褶皺作用常有互相過渡的現象中的彎流褶皺作用常有互相過渡的現象, , 例如有些煤層遭受強例如有些煤層遭受強烈的彎流褶皺作用時烈的彎流褶皺作用時, , 相對較韌性的煤層會發(fā)生柔流并突破巖相對較韌性的煤層會發(fā)生柔流并突破巖層的限制層的限制, ,在局部地

22、段形成腸狀褶皺在局部地段形成腸狀褶皺, , 造成煤層在一處變厚造成煤層在一處變厚, , 在另一處變薄甚至尖滅的現象。在另一處變薄甚至尖滅的現象。 層狀礦體褶皺變形過程中金屬硫化物的物理遷移布羅肯希爾礦床內的流動褶皺構造平面圖6 6、熱流變褶皺、熱流變褶皺 是一種接觸熱動力變質構造。它是在巖體侵入過程中由于巖漿的熱動力作用，使巖層在較高的塑性狀態(tài)下變形形成的。一般發(fā)育在中深成巖體的侵入前緣帶，是間接的找礦標志。 褶皺形態(tài)復雜多樣，規(guī)模變化大，經常疊加在早期褶皺之上。秀山象鼻山構造剖面圖（熱流變褶皺）五、疊加褶皺及其控礦作用五、疊加褶皺及其控礦作用 疊加褶皺產生的原因：由于不同時代褶皺構造的疊加，不同構造體系的復合，同一次連續(xù)變形中應力方向的改變。 疊加褶皺的類型:共軸疊