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1、第三章 褶皱构造的控矿作用,一、 研究褶皱构造的意义和作用,褶皱构造是一种常见的构造型式。各种层状岩石受力后形成不同形态、产状、规模的褶曲，从单斜构造到复杂的背向斜褶皱构造，常常背向斜相间成群，或不同级别期次重叠出现。由于褶皱各部分受力状态不同，其伴生和派生构造也复杂多样。 主要褶皱轴线方向，往往反映了一个地区的主要构造线方向，与之垂直者即为主要应力方向。 褶皱构造对岩浆侵入和矿床分布有着直接或间接的控制作用。,各种褶皱构造对矿床的形成都可以有明显的控制作用。 成矿前和成矿期的褶皱及其有关的伴生构造，可以成为内生及外生矿床的有利成矿空间。如背斜轴部，特别是有不透水层作隔挡层的轴部，往往是油气和
2、各种内生矿床聚集场所。 成矿后的褶皱对各种内、外生矿床起改造作用。特别是一些层状矿体褶皱之后，在褶皱的不同部位，矿层的产状、厚度均可产生变化。有些矿床的矿体在褶皱过程中可以产生流动，先成矿体可能发生明显地改造。有时在褶皱过程中，可能伴随变质作用，使矿化局部变富或变贫。受褶皱控制的矿体产状和形态，往往随褶皱的产状、形态和不同构造部位而变化。 因此深入研究褶皱构造，对预测找矿有重要意义。研究成矿前和成矿期褶皱，可了解它们对成矿的直接、间接控制，从而找出成矿规律；研究成矿后褶皱，可了解矿床的改造、加富或破坏，以及多阶段成矿的叠加和富集规律。,褶皱构造对内生矿化的控制，首先是控制了与矿化有关的岩浆活动
3、。从我国已知的生产矿山资料统计，85以上的有色和稀有金属矿化，与中酸性小岩体有关，而这些中酸性小侵入体常常受背斜轴部及断裂的控制。 褶皱对外生矿床的控制，首先是控制了沉积盆地的形成。每个盆地的特点都与大地构造背景有关，如地台区的盆地多宽阔而平缓，地槽区的及活化区则相反。后期褶皱构造，可以对矿层产状和厚度产生较大的改造，在背斜的轴部或向斜槽部使矿层加厚或变富。,二、褶皱构造中有利成矿部位,对内生和外生矿床而言，背斜构造较向斜构造更有利成矿。在背斜的转折端往往形成鞍状矿体。与背斜同时存在的往往有一套伴生构造，当褶皱岩层不均一时，在轴部产生“剥离”，两翼产生层间破碎，为矿液的充填交代提供有利空间。
4、如个旧锡矿区，在轴部主要是伴生断裂裂隙控矿，而翼部主要是层间滑动和层间破碎带控矿，在倾伏端为剥离构造控矿。,背斜构造的有利成矿部位,背斜的轴部（包括穹隆构造的轴部） 倾伏背斜的倾伏端，背斜轴面沿走向弯曲转折处 倒转背斜的翼部 与背斜伴生的断裂和破碎带 开阔向斜中次一级背斜 背斜与其他有利构造和岩层交汇处,向斜构造由于在构造变形时所处位置较深，所受围压较大，伴生构造不及背斜发育，不易形成圈闭构造，因此对内生矿床控制作用相对较差。但也有不少矿床，如一些铁、铜矿床的矿体产于向斜构造中。成矿后的向斜构造，对矿层可以起加厚和保存的良好作用。,705.12m,ZK1101（2007年）,ZK1101累计见
5、矿厚度139.37米，TFe53.97%. 海南省石碌铁矿（褶皱构造控矿）,以往施工钻孔,以往施工钻孔,以往施工钻孔,以往施工钻孔,綦村矿田褶皱控矿构造特征 1中奥陶世碳酸盐岩; 2闪长岩; 3矽卡岩; 4铁矿体; 5第四系,黑龙江多宝山铜矿区地质构造图,在褶皱转折处，侵入有斜长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩等，在以后的构造热液活动中形成了斑岩铜矿床。,安徽铜官山矿田背斜构造略图,褶皱走向弯曲呈“S”形，中段扭力最为集中，剪切面密集，断裂发育，侵入有石英闪长岩，控制了主要矿体的产出。,热液矿床中几种鞍状矿体,1-背斜轴部及向斜槽部；2-平卧背斜轴部；3-屏蔽层下的交代矿化；4-背斜轴部的细脉浸
6、染型矿化；5-细脉、条带与鞍状矿体组合；6-常见的鞍状矿体；7-多层鞍状矿体；8-断层拖褶皱形成的鞍状与倒鞍状矿体,横剖面上多个层间剥离赋矿空间的展布特征,三、褶皱构造控矿的机制,应力集中部位应变较强，构造空间大，是矿化富集有利部位。由于背斜轴和倾伏端等部位应力集中，应变强度大，可有多种伴生构造产生，故易为成矿流体的集中提供有利空间。 在背斜轴部，围压小，常见的伴生裂隙有横张裂隙、纵张裂隙和X型剪切裂隙，它们进一步发展可形成断裂。 当褶皱的岩层岩性不均一时，易产生层间滑动、羽状张性裂隙和扭性裂隙。 因此，当成矿流体由下向上运移时，易向背斜轴部、伴生裂隙多的部位集中。而遇到向斜时则向两翼分散。当
7、在背斜轴部有不透水层作为隔挡层时，更利于成矿流体的聚积。,由于褶皱各部位应力应变特征方面的差异，可影响化学元素的迁移、分配、分散、富集规律，并相应决定着成岩成矿的组分分异和空间定位规律。 构造部位及其应力应变特征与成矿环境方面的差异性：转折端-两翼、仰起端-倾伏端、隆起-拗曲通常，前者为相对低压应力应变区，张裂、虚脱空间相对发育，成矿环境相对为开放、氧化特征；而后者为相对高压应力应变、相对封闭的还原环境。 成岩成矿元素组分的地球化学活动性差异：通常离子半径较大、密度较小、活动性较强的元素组分在低压应力区相对富集：而离子半径较小、密度较大、化学活动性稳定(或相对惰性)的元素组分，在压缩区相对富集
8、。并且，前者常表现为亲石、亲氧性，后者多为亲硫、亲铜性质。 化学性质不同的元素在褶皱过程中，有不同的迁移富集规律。,四、褶皱构造类型及其控矿作用,褶皱构造按其成因，可分为： 纵弯褶皱水平应力作用 横弯褶皱构造岩块或侵入体上隆作用 压柔褶皱水平挤压作用下有限层间滑动 底辟褶皱横弯条件下的刺穿作用 流褶皱（剪切褶皱） 塑性岩层流动 热流变褶皱岩浆侵入的接触热动力变质,1、纵弯褶皱,是指岩层受到顺层挤压力的作用而形成的褶皱。一般假定岩层在褶皱前处于原始的水平状态，所以，纵弯褶皱是地壳水平挤压的结果。是造山带中最为常见的褶皱。 岩层间力学性质的差异在褶皱形成中起着主导的作用。由于岩石变形时的韧性不同，
9、可形成不同类型的伴生构造。如劈理、张裂隙和共轭剪裂隙，小型顺层剪切带与层间破碎带。相邻岩层的相对错动，可在褶皱转折端形成虚脱鞍状空洞，是成矿的有利空间。,不同类型岩石变形示意图,a-可塑性岩层；b-脆性岩层；c-负荷性岩层,两种不同岩层褶皱作用的结果 （两种不同力学强度的岩层组合时，由褶皱作用产生的鞍状剥离空洞和断裂裂隙模式）,a-背斜上部脆性岩石破碎； b-向斜上部脆性岩石破碎； c-负荷性岩层背斜部位断裂裂隙； d-负荷性岩层之下背斜部位鞍状空洞、向斜部位裂隙； e-脆性岩层的向斜中鞍状空洞和裂隙，背斜部位断裂； f-背斜上部脆性岩层破碎，向斜中负荷性岩层裂隙。,1-脆性岩石；2-可塑性岩
10、石；3-负荷性岩石,2、横弯褶皱,岩层受到与层面垂直的外力作用而发生弯曲形成的褶皱。由于沉积岩层初始状态是水平的，因此，横弯褶皱作用的外力是垂向的。横弯褶皱作用有： 基底的断块升降引起盖层弯曲的被迫褶皱（断块褶皱）。如果基底的差异性升降与盖层的沉积作用同时，则可形成同沉积褶皱。 侵入岩体的上隆作用而形成的褶皱（同步褶皱）。,横弯褶皱作用的特点: （1) 横弯褶皱的岩层整体处于拉伸状态, 一般不存在中和面。 (2) 横弯褶皱作用往往形成顶薄褶皱, 尤其是岩浆侵入或高韧性的岩体上拱造成的穹隆构造更是如此； 在这种情况下, 褶皱顶部岩层不仅拉伸而变薄,而且还可能造成放射状断层或同心圆状环形断层； (
11、3) 横弯褶皱作用引起的弯流作用是使岩层物质从褶皱弯曲的顶部向翼部流动。 (4) 在横弯褶皱作用形成的背斜中, 韧性岩层在翼部由于重力作用或层间差异流动, 在翼部可形成一些层间褶皱。,断块褶皱与矿体分布剖面图,在平缓褶皱地段易发生层间断裂带和破碎带，易于形成似层状、鞍状矿体,3、剪切褶皱,剪切褶皱又称滑褶皱，是岩层沿着一系列与层面交切的密集面发生不均匀的剪切而形成的褶皱。它一般发生于韧性较大的岩系，或处于较深层次的层状岩系和韧性剪切带中。 剪切褶皱形态复杂，转折端较厚，两翼岩层变薄。,剪切褶皱变形的物质迁移,剪切褶皱在发育过程中，在应力作用下，塑性岩石物质产生迁移，由翼部向核部聚集，使核部矿体
12、的厚度增大，而两翼矿体变薄。,4、底辟（刺穿）褶皱,底辟构造是一种特殊的褶皱，是地下岩盐、石膏或粘土等低粘性易流动的物质，在构造力或浮力的作用下向上流动，以至刺穿或部分刺穿上覆岩层，使上覆岩层拱起形成的褶皱。 核部有盐类物质组成的构造称为盐丘，由岩浆强力侵位形成的称位岩浆底辟。 在塑性岩层向上运动过程中，在底辟体与周围岩层之间常形成断裂，岩石破碎。在底辟体顶部常形成角砾岩，为成矿提供空间。,刺穿褶皱中的矿体分布,底辟体与周围岩层间的断裂控矿,底辟体顶部角砾岩,云南凤山铜矿床产出剖面图,5、柔流褶皱,这是一种固态流变条件下的褶皱作用形成的。发生在具有高韧性和低粘度的岩石中。深变质岩和混合岩化岩石
13、中常发育复杂的柔流褶皱。,肠状褶皱,柔流褶皱作用 柔流褶皱作用与前面所讲述的受层理控制的纵弯褶皱作用中的弯流褶皱作用常有互相过渡的现象, 例如有些煤层遭受强烈的弯流褶皱作用时, 相对较韧性的煤层会发生柔流并突破岩层的限制,在局部地段形成肠状褶皱, 造成煤层在一处变厚, 在另一处变薄甚至尖灭的现象。,层状矿体褶皱变形过程中金属硫化物的物理迁移,布罗肯希尔矿床内的流动褶皱构造平面图,6、热流变褶皱,是一种接触热动力变质构造。它是在岩体侵入过程中由于岩浆的热动力作用，使岩层在较高的塑性状态下变形形成的。一般发育在中深成岩体的侵入前缘带，是间接的找矿标志。 褶皱形态复杂多样，规模变化大，经常叠加在早期
14、褶皱之上。,秀山象鼻山构造剖面图 （热流变褶皱）,五、叠加褶皱及其控矿作用,叠加褶皱产生的原因：由于不同时代褶皱构造的叠加，不同构造体系的复合，同一次连续变形中应力方向的改变。 叠加褶皱的类型:共轴叠加，正交叠加，斜交叠加 叠加褶皱的控矿意义：控制矿田矿床的分布规律，对矿体的改造、保存作用。,共轴的背形及向形构造立体模式（轴面不一致）,1、共轴叠加褶皱：两期褶皱的应力方向基本相同,两期褶皱轴面一致：压紧,2、正交叠加褶皱,两期褶皱的应力方向呈高角度相交形成。 由于早期褶皱轴面与岩层产状的差异，可形成不同类型的叠加褶皱： 横跨叠加：早期褶皱轴面直立、开阔 迁移叠加（移褶）：早期褶皱强度中等 重褶
15、叠加：早期褶皱强烈，岩层紧闭或同斜,纵弯褶皱叠加,3、斜交叠加褶皱：两期褶皱应力斜交,平、剖面显示，菱形网格,2、叠加褶皱的主要标志,重褶（褶皱轴面的再次褶皱） 新生构造规律弯曲（与褶皱同时形成的面理和断裂面发生弯曲） 二组面、线构造有规律交切（穿插） 陡倾倾竖褶被广泛发育 大型叠加褶皱转折端 褶皱枢纽的强烈起伏 香肠构造发育地区，钩状褶皱的存在,重褶构造,叠加褶皱露头,蘑菇形构造,新月形构造,3、叠加褶皱的控矿作用,黔西南地区叠加褶皱及金矿田分布图 1 NW向褶皱;2 构造穹隆;3 构造盆地;4 滑脱推覆构造;5 逆断层;6 正断层;7 平移断层;8 性质不明断层; 9 金矿床(点) 及编号;10 金矿田;11 矿田编号;12 地名;13 省界;,灵乡铁矿田构造地质图,万山地区褶皱构造与汞矿田分布简图,辽宁红透山铜矿床地质图,水平断面图,红透山矿床变质重就位模式图,控矿褶皱构造的研究要点,确定岩层的层序及岩性 确定褶皱形态及其变化 确定褶皱与矿化的时间关系 确定褶皱与矿化的空间关系 研究褶皱形成的机理及应力分析 褶皱的构造地球化学特征研究,
