岩浆热动力变形构造

第三节　岩浆热动力变形构造

大冶铁矿不但兼有脆性域和韧性域，而且还有脆—韧性过渡域。从未变质围岩经接触带到岩体，在较短的距离内可以见到沉积岩构造、岩浆岩构造和变质岩构造。各种构造形迹十分丰富，如断裂、节理、劈理、不同类型褶皱、缝合线构造以及典型石香肠构造等。主要分布于铁山岩体与大冶群接触带，空间上由岩体向外有递变性。在岩体接触带约1km范围内，接触热动力构造形迹主要表现为一系列流变褶皱和石香肠构造，其形态类型、规模大小在国内都具有代表性与典型性。随着大理石岩化程度减弱而逐渐变为正常的区域构造。

一、大冶群热动力变质岩剖面特征

大冶群接触热动力变质大理岩主要分布在矿山公园区的狮子山、尖山、象鼻山、铁门坎、龙洞、尖林山区域，地质位置处在铁山闪长岩与三叠系下统大冶群第一至第六段碳酸盐接触变质带。根据地表揭露出的岩层发育情况以及矿山公园景点分布情况，将大冶群剖面选定于陈来臣麻雀垴狮子山一线，以及东露天采场南帮－20m平台至100m平台作为接触热动力变质大理岩自然景观地质遗迹景点。该景点路线从100m平台观景台出发，穿越＋60m平台、＋20m、－20m3个采矿平台，垂直深度120m，纵向长度500m，总揭露面积6×10⁴m²。显示了大冶群T₁dy²T₁dy⁶大理岩层内各种极具观赏价值和科学研究意义的自然景观。

大冶群热动力变质岩是原下三叠统经岩浆热动力变质作用形成的一套保持原岩层序的变质岩系，其岩性特征见表3－2。

表3－2　大冶群热动力变质岩综合地层柱状图

二、接触带褶皱构造

1．狮子山－象鼻山卷曲褶皱

东起尖山，经狮子山、象鼻山、尖林山，西至龙洞，长3．5km，核部为大冶群第四段，两翼为大冶群第五段地层。由于岩体自北向南入侵时的热动力作用，使背斜变得紧闭，同时轴面向NE呈弧形弯曲，其卷曲轴面总体呈NWW290°，倾向SSW，倾角平缓（15°～25°）。在象鼻山、尖林山地段，早期轴面弯曲明显，上部向NE倾，倾角40°，下部SW倾，倾角35°，形成第二世代复杂平卧的褶皱（图3－9）。

图3－9　秀山麻石垴地质构造剖面图

下三叠统：T₁dy⁷—T₁dy³大冶群第七段第三段；上二叠统：P₂d．大隆组硅质岩、页岩和煤系；δ．中－细粒含石英闪长岩，部分钠长石化；Fe．铁矿体；F₃₁．断层及编号

2．麻雀垴背斜

位于陈来臣、麻雀垴一带，全长1．5km，轴向NE10°左右，轴面倾向290°，倾角80°。核部地层为二叠系上统大隆组硅质岩，两翼为三叠系大冶群1—3岩性段地层。西翼倾向285°、倾角50°～60°，出露较好；东翼倾向85°，倾角55°，部分被第四系覆盖，出露不全。背斜轴向NNE倾伏，侧伏角10°～15°。

3．尖山背斜

位于尖山南部，轴向变化大，呈反S型，总体轴向25°，向NE倾伏，倾角30°左右。背斜核部为大冶群第三段地层，两翼为大冶群第四、第五段大理岩。东翼倾向100°，倾角40°；西翼倾向310°，倾角50°。

4．墨色林倒转背斜

南北两侧地层总体走向为NWW SEE向。在墨色林一带西边地层转向为NNE，向北弧形凸出，呈鼻状构造。背斜核部地层为大冶群第三段，背斜轴向NE40°，两翼地层为大冶群第四段。东翼地层倾向100°，倾角37°，西翼倾向155°，倾角60°。

三、接触带断裂构造

接触带断裂构造是铁山侵入体南缘接触带岩浆热动力变形变质构造的一部分。东起尖山，西至铁门坎一带，全长5km，呈NWW至近EW向波状弯曲展布。断裂接触面形态上部复杂，总体倾向SW，倾角60°～70°。该接触面断裂带形成经历了4个阶段（图3－10）。

（1）成岩之前区域NWW向断裂成生阶段：燕山中期，中细粒闪长岩侵入之前，在铁山背斜北翼存在一系列NWW向挤压型断裂带。

（2）岩浆侵入接触热动力变质阶段：由于岩浆本身热力场，以及岩体侵入的侧向挤压力作用，使外侧接触带的大理岩产生大量塑性流变褶皱。

（3）岩体冷凝收缩阶段：岩体入侵以后，冷却收缩，在接触带两侧产生局部引张应力场，并形成岩体边缘的原生节理，使接触带进一步拉开。

（4）区域性新华夏系构造应力张性改造阶段：由于新华夏系构造应力的作用，使接触带进一步拉开、破碎。这种张开、破碎给矿液形成了良好的导矿、容矿条件。第一次引张破碎使部分磁铁矿胶结了矽卡岩角砾和大理岩角砾，第二次引张使菱铁矿和铁白云石胶结先期形成的磁铁矿角砾，反映了断裂多次脉动张开的现象。

图3－10　象鼻山露天采场接触带断裂构造（上图）；接触带构造角砾岩及铁铜矿化（下图）

四、固态流动构造群落

1．大理岩条带状构造

浅褐色薄层含石榴子石条带状大理岩，产于大冶群热动力变质岩第三段（T₁dy³），其原岩为灰绿色薄层蠕虫状构造的泥质灰岩第三亚段（Tdy^3－3），厚约80m。其形成过程是原岩中的蠕虫状土质与灰岩成分（CaCO₃），在受到岩浆侵入体“热力场”作用后，发生化学反应生成红白相间的美丽石榴子石（棕红色，定向排列，结晶粗大）条带，3SiO₂［泥质条带］＋Al₂O₃［泥质条带］＋3CaCO₃─→Ca₃Al₂Si₃O₁₂［钙铝榴石］＋CO₂（图3－11）。

灰褐色浅棕色含角岩条带大理岩，在大冶群变质岩层中的第四段（Tdy⁴）、第六段（T₁dy⁶）、第二段（T₁dy²）、第三段（T₁dy³）底部均有产出，原岩为泥质灰岩与灰岩互层。其形成过程是：原岩中泥质成分在受到岩浆侵入体“热力场”作用后，与灰岩成分（CaCO₃）一起发生化学反应生成透辉石、石榴子石、方柱石、硅灰石等钙硅酸盐（绛红色褐黄色，具非定向排列，非显晶质，角岩结构）美丽的条带（图3－12）。

图3－11　含石榴子石大理岩条带状构造

图3－12　含角岩大理岩条带状构造

2．揉流褶皱

在距离接触带200～400m范围内的大理岩中，发育有各种复杂的不协调塑性流变褶皱，特别是尖山、狮子山、象鼻山48～146m标高范围甚为发育。它们是由一系列规模几十厘米到几米的褶皱组成，数量多而复杂，有不对称斜歪褶皱、紧闭同斜褶皱、平卧褶皱、具紧闭和尖棱转折端的不协调褶皱、花边褶皱等（图3－13）。对狮子山到象鼻山南侧大理岩中100多个小枢纽进行测量，大多数为250°～310°，倾伏角10°～25°，枢纽变化总的趋势与接触带走向波状弯曲大体一致，而与高一级的狮子山－象鼻山卷曲背斜的总体枢纽NWW方向相当。

图3－13　岩浆热动力变形变质构造——揉流褶皱

3．石香肠构造

石香肠构造是岩浆热动力变形变质构造的重要类型。大冶群第二段、第三段地层夹有泥灰岩、泥质灰岩（泥质条带）薄层，第四段及第三段也有少量泥灰岩夹层。这些岩石在接触变质变形作用下形成大量的石香肠构造。在麻雀垴铁路旁、尖山、狮子山南帮72～146m标高一带，石香肠构造完美，形式多样。本区石香肠构造按其剖面上的形态分类有：矩形、藕节形、菱形、麻花形、钩形（S形）、褶皱形、不规则形等，其形态类型、规模大小等特征见表3－3及图3－14。

表3－3　铁矿区不同类型石香肠构造特征对比表

注：a（宽）：垂直于石香肠的轴（b）所量香肠体的长度；b（长）：平行于香肠延伸方向的长度；c（高）：垂直于a轴的香肠体厚度；d：垂直于香肠b轴的横剖面方向上香肠体的横间距。

图3－14　岩浆热动力变形变质构造——石香肠构造

从表3－3可见，石香肠构造的形态和塑性流动比（a/d）在水平方向上变化明显，在距接触带700m以上的麻雀垴一带，发现规则之矩形、菱形和藕节状石香肠，a/d比值为3∶1，在距接触带150～200m的尖山－狮子山一带则成钩形（S形），无根石香肠褶皱和大间隔石香肠以及混乱短形石香肠。石香肠断块的差异移动距离也增大，有时间隔可达2m以上。a/d比值达到（1∶1）～（1∶4）。d值的加大和a/d比值变小显著说明了近接触带塑性到半粘性流变越强。

石香肠体成分按其矿物组合及结构特征可分为两类：透辉石角岩类，岩石为褐色—褐灰色，隐晶质结构、致密块状。镜下观察，岩石为显微花岗变晶结构，具残余层理构造。组成矿物以透辉石为主，含量为40%～50%，方柱石含量占10%～15%，绢云母、金云母含量10%～15%，黝帘石8%，黄铁矿2%，方解石等占20%。矿物颗粒细，粒度一般小于0．01mm。另一类石榴子石透辉石角岩类，岩石呈褐色—褐绿色，斑状变晶结构，基质为隐晶质，局部可见石榴子石、符山石斑晶。镜下可见基质为细粒等粒变晶结构，粒度为0．01～1mm，条带状构造。主要矿物为透辉石、石榴子石，含量为40%～60%，斜黝帘石10%，方解石20%～30%，其次有方柱石、黑云母、黄铁矿、斜长石、石英。将以上矿物共生组合采用变质岩ACF图解，求得钙铝榴石－透辉石－钙长石组合，依据特纳（1966）变质相分类，此组合属于辉石角岩相，压力为（0．5～2）×10⁵Pa，温度约570～700℃的低压中高温条件。这与本区变质大理岩中的透辉石、石榴子石的均一法测定温度590～650℃是大体符合的。

4．压溶劈理

劈理的主要特点之一是具有域构造，表现为岩石中劈理域和微劈石域相间排列。劈理域通常是由云母类矿物或不溶残余物富集而成的平行或交织状薄膜或薄条带，即肉眼所见使岩石易于沿此劈开的劈理面。劈理域中原岩常被强烈改造，矿物或矿物集合体的外形或内部晶格具有明显的优选方位。微劈石域是由夹于劈理域间的薄板状或透镜状岩片构成，其中原岩的矿物和组构一般仍保持原貌。陆雁鸿村边出露的大冶灰岩第三段薄至中层灰岩与泥灰岩互层中，压溶残留物主要为铁质和泥质，劈理面与轴面平行，与层面呈锐角相交（图3－15）。

图3－15　大冶灰岩中压溶劈理构造