湘中龙山地区变形序列及金锑矿控矿构造

柏道远，李彬，金华，曾广乾

1)湖南省地质调查所，长沙，410016； 2)东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，南昌，330013；3)湖南新龙矿业有限责任公司，湖南新邵，422900； 4)中国地质科学院地质力学研究所，北京，100081

内容提要：龙山金锑矿区位于湘中盆地龙山穹窿内。关于湘中地区上古生界中不同方向褶皱和龙山穹窿的形成时代均存在多种观点，对龙山金锑矿区内含矿断裂的运动学特征和时代背景等缺乏观测和认识。鉴此，笔者等根据大量地表和井下露头构造观测和解析，结合区域构造特征、矿床地质特征和已有区域构造事件研究成果，厘定了龙山金锑矿及邻区的构造变形序列以及上古生界中褶皱和龙山穹窿的形成时代，探讨了构造控矿规律及动力学机制。主要成果认识如下：①研究区自早至晚经历了奥陶纪末—志留纪NW向挤压、中三叠世晚期NW向挤压、晚三叠世SN向—NNE向挤压、中侏罗世晚期NWW向挤压、白垩纪区域NW—SE向伸展和古近纪中晚期NE向挤压6期主要变形事件；②上古生界中NE向褶皱形成于中三叠世晚期，EW向褶皱形成于晚三叠世，NNE向褶皱形成于中侏罗世晚期；龙山穹窿形成于中三叠世晚期NE向复背斜与晚三叠世EW向复背斜的叠加；③两期复背斜核部因应力集中而更易形成导矿、容矿断裂，加之穹窿构造常伴随隐伏花岗岩体，导致龙山金锑矿定位于龙山穹窿的中部。龙山金锑矿的导矿构造为两期复背斜相关的NE向和EW向隐伏逆冲断裂；容矿构造为中三叠晚期形成的NWW向右行走滑断裂，晚三叠世形成的NNE向和NE左行走滑断裂、NW向右行走滑断裂；④区内矿体的高角度侧伏与含矿断裂运动方向低角度倾斜有关，而后者与盖层单向滑移导致区域最大主压应力倾斜有关。

龙山金锑矿区位于湘中盆地龙山穹窿内，处于白马山—龙山EW向隆起带与灰汤—新宁断裂的交汇部位(图1)，区内有龙山大型和谢家山小型金锑矿床。矿床所在湘中地区的上古生界中发育NE—NNE向和EW向褶皱，关于其形成时代可归结为3种不同观点：第一种观点强调印支运动的重要性，认为NE—NNE向褶皱形成于印支早期(丘元禧等，1998；丁道桂等，2007；柏道远等，2008，2009，2013)，EW向褶皱形成于印支晚期SN向挤压(柏道远等，2012a)；第二种观点认为EW向和NE向—NNE向褶皱分别形成于印支期和早燕山期(万天丰等，2002；董树文等，2007；张岳桥等，2009；徐先兵等，2009；胡召齐等，2010；Shi Wei et al.，2015)；第三种观点认为EW向(NWW向)和NE—NNE向褶皱分别形成于印支早期和印支晚期(王建等，2010；张义平等，2015；Wang Yuejun et al.，2021)，其中EW向褶皱是初始NE向褶皱因华南板块顺时针旋转而在印支晚期变为EW向(李三忠等，2011)。此外，与褶皱形成时代相关的另一问题是龙山穹窿的形成时代，对此目前也存在显著的认识分歧，或认为是印支期NW向挤压下形成的短轴背斜(汪劲草等，1999)，或认为是加里东期EW向褶皱、印支早期EW向褶皱和印支晚期NE向—NNE向褶皱叠加所形成(王建等，2010)，或认为形成于加里东期近EW向褶皱和燕山期NE向褶皱叠加(李智等，2019)。

图1 区域地质图及锑—钨—金矿床分布图(据柏道远等，2021a修改)

前人对龙山金锑矿区内矿床的控矿构造进行了研究，一致认为矿体主要受NWW向，其次受NW向、NNE向和NE向等几组断裂控制，但对含矿断裂的性质仅限于“张”、“扭”、“压”、“剪”等力学性质的传统定性判别，且不同研究者的看法不尽一致(鲍肖等，1995；刘鹏程等，2008；李惠纯等，2016；王德恭，2017)，而对极为重要的断裂运动学特征、形成构造体制及时代背景等则缺乏观测、分析和认识。

鉴上，笔者等将根据大量地表和井下露头构造观测、解析，结合区域构造特征、矿床地质特征和已有区域构造事件研究成果，厘定龙山金锑矿及邻区包括上古生界中褶皱在内的构造变形序列以及上古生界中褶皱和龙山穹窿的形成时代，并探讨构造控矿规律及动力机制。

1 地质与矿产概况

龙山金锑矿区所在的龙山穹窿及其周缘地区主要出露南华纪—白垩纪地层，另有较多酸性斑岩脉出露；不同方向的断裂和褶皱构造发育(图2)。

区内地层自老至新有南华系、震旦系、寒武系—下奥陶统、泥盆系—下三叠统、下侏罗统、白垩系等(图2)。南华系总体以含砾砂质板岩为主，少量砂岩、炭质页岩。震旦系下部以炭质页岩为主夹白云岩，上部主要为硅质岩。寒武系下部以炭质页岩为主，中部为含炭质页岩夹钙质页岩、泥灰岩，上部为钙质页岩、泥灰岩、灰岩。下奥陶统为一套泥页岩，下部夹少量钙质页岩。泥盆系—下三叠统总体为一套碎屑岩与碳酸盐岩相间沉积，局部夹少量硅质岩。下侏罗统为陆相碎屑沉积。白垩系为陆相断陷盆地红色碎屑沉积。

图2 龙山穹窿及邻区地质图

区内发育大量花岗闪长斑岩和花岗斑岩脉，分布于龙山穹窿北缘和东缘泥盆系中，其中柿香村花岗斑岩脉内部还发育石英脉型锑矿化(陈佑纬等，2016)。

龙山穹窿及邻区经历了早古生代晚期、中三叠世晚期、晚三叠世、中侏罗世和古近纪等多期陆内挤压事件，造成了泥盆系与下古生界、侏罗系与上古生界、白垩系与上古生界的角度不整合；白垩纪经历了区域伸展事件。上述构造事件形成了大量不同方向和性质的褶皱、断裂、断陷盆地(图2)以及节理、破裂、劈理、膝折带等小型构造。中部EW向串珠状隆起带(大中—五林复背斜f16)及其南、北两侧的邵阳凹陷和涟源凹陷组成了调查区主体构造格架(图2)；NE向—NNE向褶皱、逆断裂组成调查区基本构造格架，在此格架之上叠加了少量EW向褶皱和白垩纪NE向—NNE向断陷盆地。

区内褶皱按走向可分为NE向、NNE向和EW向等3类，其中NE向褶皱发育最广(图2)，卷入地层为南华系—奥陶系(f7、f8、f9等)以及上古生界和泥盆系下伏不整合面；NNE向褶皱卷入地层为上古生界，沿走向可与NE向褶皱相接；EW向褶皱卷入地层为上古生界。区内断裂按走向主要分为NE向、NNE向、EW向和NW—NWW向等几组(图2)，其中NE向断裂最为发育，多为逆断裂，少量为走滑断裂；NNE向断裂多为与NNE向褶皱相伴生的正断裂；EW向断裂多为与EW向褶皱相伴生的逆断裂；NW—NWW向断裂零星分布，多为斜交构造线的走滑断裂。白垩纪断陷盆地分布于研究区南部，现今呈现为多个NNE向残留盆地(图2)，主要受继承先期NNE向逆断裂的同沉积正断裂所控制。

区内发育龙山金锑矿、谢家山金锑矿和曹家坝钨矿，前两者分布于龙山穹窿中部和西部，后者分布于龙山穹窿西缘(图2)。金锑矿的容矿断裂有NWW向、NNE向、NE向、NW向等几组(鲍肖等，1995；刘鹏程等，2008；王德恭，2017；李惠纯等，2016)(图3)，其中NWW向断裂为金锑矿脉的主要控矿构造，其矿体向西高角度侧伏；NNE—NE向断裂为以锑为主、伴(共)生金矿脉的主要控矿构造；NW向断裂为次要锑金共(伴)生矿脉的控矿构造(鲍肖等，1995)。

2 构造变形序列

2.1 变形序列研究概况

本文变形序列研究的基本思路为：选择不同构造层中的地表和井下露头，对以断裂和破裂为主的各类构造的几何学和运动学特征以及不同类型构造的先后关系进行观测，恢复各类构造形成的区域应力场(主要为最大主压应力方向)；将上述露头观测资料和区域(图面)构造资料一并进行归纳、总结，厘定出研究区构造应力事件及其相对时序和变形序列，进而结合区域构造事件的构造体制，确定各期变形事件的时代背景(柏道远等，2021b)。

显然，区域应力场的确定是厘定构造事件及变形序列的关键。鉴此，就本文涉及的几种应力场确定方法简单说明如下：①褶皱(B型褶皱)和逆断裂形成的区域挤压应力(σ1)方位垂直其走向。②脆性剪切破裂或断裂形成的最大主压应力位于过擦痕并垂直于剪切破裂面的平面上、与擦痕呈30°左右交角。③张节理形成的最大主压应力(σ1)方向平行于节理面。④轴面劈理形成的最大主应力(σ1)方向垂直于劈理面。⑤膝折带形成的最大主压应力：与膝折面夹角为55°左右(郑亚东等，2007)。

由于地质条件、地质作用和地质现象的复杂性，点上露头调查有可能误将局部应力场作为区域应力场，或误将已变位构造的现今产状作为初始产状。为了尽可能保证结论认识的客观准确，避免因资料代表性问题出现认识偏差，需要收集更多的野外地质资料。鉴此，本次研究于加里东构造层和印支构造层中布置了17个地表和3个井下观察点(图3a)，对点上不同类型构造的几何学、运动学特征及切错、叠加和改造关系等进行了详细观测，并恢复了构造形成的应力方位(图3b)。走滑、斜滑剪切破裂和断裂及膝折面所形成的应力方位不易直接确定，通过赤平投影求解应力方向(图4)。

图3 龙山穹窿地质图(a)及观察点上构造形迹与应力场方位(b)

图4 代表性露头观察点走滑、斜滑剪切破裂、断裂及膝折面的的应力解析

根据上述研究思路和方法，对露头所收集资料和区域构造资料进行归纳、总结，自早至晚厘定出6期主要变形事件(D1～D6)，其中D1和D2为NW向挤压，D3主要为SN向挤压、晚期转为NNE向挤压，D4为NWW向挤压，D5为NW—SE向伸展，D6为NE向挤压(详见后文“2.3”节)。D1期变形卷入地层为前泥盆系，D2～D6期变形卷入地层包括前泥盆系以及泥盆系—下三叠统。后文各小节即依次介绍和解析露头点构造特征、总结各期变形事件构造类型、说明变形事件先后关系的厘定依据、探讨各期变形事件的时代背景。

2.2 露头点构造特征

露头点上包括形成期次在内的构造解析，与研究区构造事件的分析和厘定之间是互相反馈的关系。本小节将介绍露头所见各类构造特征及其切错、叠加和改造关系，并在前述6期构造应力事件的框架下确定露头所见各类构造对应的变形期次。为了避免文字累赘，点上构造对应的变形期次以构造事件代码直接标示，如D710点“发育板劈理S1(D1)并见一NNE向左行走滑断裂(D3)”。

2.2.1D701点～D704点

D701点位于龙山复背斜南东翼近核部、陈家坊断裂的北西盘(上盘)(图2、图3)。点处为长安组块状含砾砂质板岩，层面不清；见NNE向板劈理S1(D1)、NE向膝折带及膝折面S2(D3)、NW向直立左行剪切破裂L(D4)等发育。S1产状为280°∠80°左右。S2产状为125°～130°∠88°，显示左行剪切特征(图5a)，反映NNW340°方向的最大主应力(图4)。L产状为215°～225°∠87°左右，其切割S1和S2；反阶步指示左行或左行斜滑(图5b)，反映NWW向近水平或近EW向陡倾最大主应力(图4)。值得指出的是，板劈理S1初始走向可能为NE向、膝折面S2初始走向可能为NEE向，在后期NWW向挤压(D4)下因压扁作用叠加而产生逆时针旋转，其走向分别变为现今的NNE向和NE向。

图5 D701～D705点构造特征

D702点位于NNE向黑田铺复向斜的西翼(图2，图3)，出露泥盆系巴漆组黑色炭质泥灰岩，NNE向逆断裂和顺层滑脱断裂组成的推覆构造导致岩层中形成强烈揉皱(D4)(3b，图6a)。自南东向北西依次见上盘断坡(图5c)、NNE向小型背冲构造(图5d)、NNE向膝状褶皱(图5e)，反映NWW向挤压(3b，图6b)。

图6 D702点断裂及褶皱

D703点于泥盆系跳马涧组粉砂质泥岩中发育NNE向破劈理S1(D4)(图5f)。岩层产状130°∠40°，S1产状100°∠78°左右，反映NWW向最大主应力(图3b)。

D704点于泥盆系粉砂岩中发育产状125°～135°∠88°的NE向破劈理(D2)(图5g)，反映NW向挤压(图3b)。岩层呈近EW向，产状为195°∠35°，应与SN向挤压形成EW向褶皱(D3)有关(图3b)。

2.2.2D705点

本点位于NE向龙山复背斜的南东翼(图2，图3)，点处出露寒武系探溪组深灰色灰岩。见D1和D2两期变形，包括NE向褶皱(挠曲)(D1)、NWW向直立右行剪切破裂L1(D1)、SN向陡立左行剪切破裂L2(D2)、NW向直立张节理L3(D1)以及NWW向缓倾右行剪切破裂L4(D2)等(图7)。

图7 D705点褶皱、剪切破裂构造及其反映的最大主应力

(1)NE向褶皱：包括一个背斜和一个向斜，枢纽水平、走向50°左右(图7，图5h)，反映NW向最大主应力(图7a)。

(2)剪切破裂L1：发育多条，延长10m以上(图5i)；擦痕侧伏为35°E，擦痕与层面近平行，指示破裂形成于岩层形成后的第一期变形(陈鹏等，2015)；正阶步(图5i)和左阶雁行脉(图7b，图5j)指示右行剪切，反映NW向最大主应力(图4)。

(3)剪切破裂L2(图7c)：延伸一般1m左右，走向SN，直立，顺破裂有方解石脉发育；L2明显左行切错L1(图5k)，反映NW向最大主应力(图4)。

(4)张节理L3：发育于NWW向剪切破裂L1旁侧(图7d，图5l)，产状50°∠88°左右，因方解石脉充填而形成V形张裂脉(图5l，图5m)，反映NW向最大主应力。

(5)剪切破裂L4：产状为15°～35°∠50°；破裂面上擦痕侧伏15°E，正阶步(图5n)和左阶雁行脉(图5o)指示右行走滑，反映NW向最大主应力(图4，图7e)。L4上擦痕与岩层面夹角达36°左右，表明破裂形成于褶皱形成之后；L4贯通切割L1，也表明前者形成较晚。L4与L2可构成共轭剪切破裂(图3b)。

2.2.3D706点～D711点

D706点位于NE向龙山复背斜的南东翼、NE向陈家坊断裂的下盘(南东盘)(图2，图3)。点处为震旦系留茶坡组硅质岩，岩层陡立，产状135°∠85°；见NE向逆断裂(D1或D2)和NNW向右行剪切破裂L(D3)发育。NE向逆断裂产状为315°∠37°，裂面闭合，反映NW向最大主应力。L受NE向断裂限制，仅于断裂上盘发育(图8a)，表明晚于断裂形成；L产状60°～65°∠82°，正阶步指示右行走滑(图8b)，反映SN向最大主应力(图4)。

图8 D706、D708～D715点构造变形特征

D707点出露长安组含砾砂质板岩，岩层产状130°∠50°。板劈理S1(D1)产状280°～300°∠75°，其初始走向可能为NE向，经后期NWW向压扁作用而变位为NNE向。

D708点出露长安组块状含砾板岩，发育NE向板劈理S1(D1)、NE向逆冲剪切破裂L1(D2)和NW向左行剪切破裂L2(D4)等(图3b，图9)。S1产状300°～310°∠45°，反映NW向最大主应力(图9a)。L1切割S1，并充填宽3～20cm的石英脉(图8c)；产状305°～310°∠20°左右，反映NW向最大主应力(图9b)。L2产状45°～53°∠80°～85°，左行切错L1(图8c)，反映NWW向最大主应力(图4，图9c)。

图9 D708点板劈理及剪切破裂

D709点位于龙山复背斜南东翼近核部、陈家坊断裂的北西盘(上盘)(图2，图3)，出露长安组块状含砾砂质板岩。见NE向板劈理S1(D1)、NWW向右行剪切破裂L1(D2)、EW向膝折带及膝折面S2(D6)等(图3b，图8d)。S1产状317°∠55°左右。L1产状196°～211°∠80°～89°；其切割S1，正阶步示右行剪切，反映NW向最大主应力(图4)。膝折面S2产状178°∠89°左右，切割L1；膝折带内S1的产状为180°∠45°，指示S2具左行剪切，反映NE向主压应力(图4)。

D710点出露长安组含砾砂质板岩，发育板劈理S1(D1)并见一NNE向左行走滑断裂(D3)(图3b)。S1产状325°∠55°左右。NNE向断裂带宽80cm左右，产状为300°∠70°，带内岩石角砾岩化、片理化；派生羽裂产状为275°∠63°，指示左行走滑(图8e)，反映SN向最大主应力(图4)。

D711点位于龙山穹窿近核部(图2，图3)。点处出露长安组含砾砂质板岩，发育细密NE向板劈理S1(D1)及NWW向右行走滑小断裂和剪切破裂(D2)。S1产状为330°∠50°左右，为NEE向。NWW向断裂主要发育2条，其中F1产状为20°∠80°左右，断裂带宽2 cm左右，旁侧有同产状剪切破裂；F2表现为一宽约1.5m的密集剪切破裂带，产状同F1，擦痕和正阶步指示右行走滑(图8f)，反映NW向最大主应力(图4)。

2.2.4D712点

本点位于龙山穹窿核部(图2，图3)，于龙山锑矿800平硐东侧见NNE向良好露头剖面。出露长安组块状含砾砂质板岩，岩石中NNE向微细板劈理(D1)发育，产状为290°∠63°，反映NW向挤压(图10a)。发育5组剪切破裂(图3b，图10)，分别为：

图10 D712点多组剪切破裂构造

(1)EW向右行剪切破裂L1(D2)：产状为3°～5°∠88°～89°；正阶步和羽裂指示右行，反映NW向最大主应力(图4，图10b)。

(2)NWW向剪切破裂L2(D2)：产状为200°∠53°，其与L1互相切割但未见明显位错，推测受NW向挤压而具右行走滑(图4)。

(3)NNW向右行剪切破裂L3(D3)：产状为55°～60°∠85°，其右行错移L2(图8g)，反映SN向最大主应力(图4，图10d)；L3右行切错L4，导致剖面上L4标志线错位显示L3北东盘上升(图8h)。

(4)NE向逆冲剪切破裂L4(D2)：产状为135°∠20°，具逆冲性质，反映NW向挤压(图10c)；L4切错L1与L2(图8i)。

(5)NEE向左行剪切破裂L5(D6)：产状为160°∠70°；擦痕侧伏约为15°E，正阶步指示左行走滑兼正滑(南盘下降)(图8j)，反映NE向最大主应力(图4，图10e)；L5切错L4(图8i)。

上述剪切破裂的切错关系，指示其先后次序为L1、L2、L4→L3→L5，L1、L2和L4形成于同一构造事件，但L4时代较L1和L2稍晚。

2.2.5D713点～D714点

D713点位于NE向龙山复背斜核部(图2，图3)，出露长安组块状含砾砂岩。岩层S0产状160°∠30°。见NE向板劈理S1(D1)、NE向韧性共轴变形带内面理S2(D1)以及NW向膝折面S3(D4)等(图3b，图8k)。S1产状312°∠83°(图8l)。S2产状305°∠85°，间距0.5～2cm(图8l)，其导致砾石具压扁拉长和σ碎斑特征；水平面上碎斑两侧组构对称(图8k)，反映韧性共轴变形带特征(郑亚东等，2008)。S3产状60°∠88°，具左行剪切(图8k)，反映近EW向最大主应力(图4)。

D714点位于EW向大中—五林复背斜南翼、NNE向黑田铺复向斜的西翼(图2，图3)。出露泥盆系龙口冲组粉砂质泥岩夹粉砂岩，岩层S0产状170°∠73°，发育EW向劈理S1和小褶皱(D3，递进变形关系)以及NNE向逆断裂(D4)。S1发育于粉砂质泥岩中(图8m)，产状165°～170°∠75°左右。EW向小褶皱以劈理为变形面，枢纽产状80°∠5°；明显形成于层间滑脱和切层小逆冲断裂(图8n)。NNE向逆断裂产状为120°∠65°左右，发育20～30cm宽的破碎带，上盘卷入劈理的牵引褶皱指示逆冲(图8m)。

2.2.6D715点

本点位于EW向大中—五林复背斜南翼、NNE向黑田铺复向斜的西翼(图2，图3)。于民房东侧和南侧见开挖露头剖面，出露石炭系石蹬子组灰岩。民房东侧剖面长30m左右，岩层EW走向，产状185°∠65°左右；见SN向小张裂脉沿NNE向潜在剪节理雁行排列，其与EW走向的陡倾岩层产状均反映SN向最大主应力(图11a)(D3)(图3b)。

图11 D715点雁列张节理及潜在剪切破裂(a)、张节理及岩层产状变化的形成机制(b)

民房南侧宽数米的NW向露头上，见岩层产状自东向西由EW走向(185°∠65°)转为NE走向(135°∠45°)(图8o)。西侧的NE走向段方解石脉极为发育，并以SN向张裂脉为主。上述构造特征可能反映了EW向构造对NE向构造的叠加作用(图11b)：早期NW向挤压下形成NE向褶皱(D2)，点处岩层向SE缓倾。后期SN向挤压，点处位于应力集中部位而形成SN向张性脉以及隐伏的北倾逆断裂(D3)，断裂北盘岩层受SN向挤压和断裂逆冲影响而旋转，倾角变陡，走向同时变为EW向。

2.2.7D716点

本点位于EW向大中—五林复背斜南翼、NNE向黑田铺复向斜的西翼(图2，图3)。于SN向公路两侧见良好剖面露头，自北而南发育以下构造(图12)：NNE向断裂F1，正阶步指示左行走滑(图13a)，反映近SN向最大主应力(图4、图12b)；枢纽向西扬起的EW向向斜f3(图12a)；NE向逆断裂F2，下盘岩层牵引特征指示断裂具逆冲性质(图12c，图13b)；NE向向斜f1(图12c)；NE向背斜f2(图12d)，枢纽向SW倾伏。上述构造反映2期变形事件(图3b)：早期NW向挤压，形成NE向逆断裂F2、NE向褶皱f1和f2(D2)；后期SN向挤压，形成EW向褶皱f3和NNE向左行走滑断裂F1(D3)。F2限制了f3的发育与延伸(图12a)，确证前者早于后者。

图12 D716点构造特征

2.2.8D717点

本点位于EW向大中—五林复背斜的南翼、NNE向黑田铺向斜的东翼(图2，图3)。点处为棋梓桥组块状灰岩，岩层产状290°∠60°。发育NW向右行剪切破裂L1(D3)、SN向张节理L2(D3)和NEE向右行剪切破裂L3(D4)(图13c)。L1产状55°∠70°，有方解石脉充填；沿破裂方向的左阶雁列张性脉指示L1具右行特征，反映SN向最大主应力(图4)。L2产状90°∠80°，有方解石脉充填，具张性及左阶雁列特征，反映SN向最大主应力。L3产状155°∠50°，裂面上近水平擦痕和正阶步指右行走滑，反映EW向最大主应力(图4)。L3将L1右行错移2cm左右(图13c)，反映前者晚于后者。

2.2.9矿山井下LJ01点、LJ03点和LJ04点

3个井下观察点均位于龙山穹窿核部，围岩均为南华系长安组块状含砾砂质板岩。

LJ01点位于V5金锑矿脉开采巷道，围岩为长安组含砾砂质板岩，发育NE向陡倾左行走滑断裂(D3-2)和NNE向剪切破裂(D3-1)。NE向断裂对应区域断裂F8(图2)，产状320°～330°∠75°，为赋矿构造；断裂破碎带宽0.2～0.6m，具硅化并见黑色锑矿(图13d)；剪切褶皱指示断裂具左行走滑(图13e)，反映NNE向最大主压应力(图4)。NNE向剪切破裂产状125°∠80°，结合其它地表和井下调查资料，推测为SN向挤压下形成的左行剪切破裂。巷道侧壁见NE向断裂的裂面与NNE向破裂相交，前者在相交处连续延伸(图13f)，表明其形成时代晚于后者。

LJ03点位于NNE向V21脉与NWW向V2脉交点北约100m、V21脉开采巷道中。矿脉产于NNE向左行走滑断裂(D3-1)中，断裂产状300°∠75°～78°；断裂带宽0.4～1m，带内岩石破碎并具片理化、硅化(图13g)。破碎带旁侧围岩中发育与断裂同产状的剪切破裂，裂面上擦痕向S侧伏，侧伏角15°；羽裂(图13h)和正阶步(图13i)指示左行走滑，反映SN向最大主压应力(图4)。

LJ04点位于NWW向V2矿脉的开采巷道中，见NWW向右行走滑含矿断裂(D2)。断裂产状20°∠78°，带宽1～2m，带内岩石破碎并发育剪切面理和硅化石英脉(图13j)。内部发育S—C组构，反映断裂具右行走滑特征(图13k)。带内断夹块中见残存次级剪切破裂(R破裂)，产状40°∠80°左右，擦痕和正阶步指示右行斜滑(图13l)，反映主断裂右行走滑且兼具上盘(北盘)下滑。上述特征反映NW向最大主压应力(图4)。

图13 D716、D717、LJ01、LJ03、LJ04点构造变形

据矿区资料，V21脉在与V2脉交汇处具连续贯通特征，反映NNE向左行走滑断裂(D3)晚于NWW向右行走滑断裂(D2)。

2.3 变形序列即各期变形事件的构造类型

对前述各露头点所收集资料和区域构造资料进行归纳、总结，厘定出研究区6期主要变形事件(表1，图14)。自早至晚就各期变形事件的构造类型简介如下：

表1 龙山金锑矿区及外围地区构造变形序列

图14 龙山金锑矿区及外围地区主要构造与成矿事件

第一期变形(D1)的区域应力场为NW向挤压，形成的构造类型主要为NE走向的板劈理和褶皱，其次为NE向逆断裂(D706点)、NE向韧性共轴变形带(D713点)、NWW向右行剪切破裂(D705点)以及NW向张节理(D705点)等；卷入地层均为加里东期构造层(南华系—奥陶系)。板劈理广泛发育于长安组含砾砂质板岩中，一般走向NE、倾向NW，倾角45°～55°(D708、D709、D710、D711点)，个别倾角可达83°(D713点)。局部板劈理呈NNE走向(D701、D707、D712点)，应与后期改造有关，如NWW向挤压下的压扁作用导致逆时针旋转等。NE向褶皱见于D705点，区域褶皱有f8、f9和f10(图2)。

第二期变形(D2)的区域应力场也为NW向挤压，形成的构造类型主要为NE向褶皱、NE向逆冲剪切破裂(D708、D712点)和逆断裂、EW向—NWW向右行走滑断裂(D711、LJ04点)和右行剪切破裂(D705、D709、D712点)，其次有NE向破劈理(D704点)和SN向左行剪切破裂(D705)。NE向区域褶皱有f2、f4、f11、f19等(图2)，露头上的NE向褶皱于D716点见及。NE向逆断裂主要有F1、F2、F3、F10、F11和F12(北段)等(图2)，露头上见于D716点。EW向—NWW向右行走滑断裂为重要含矿构造。

第三期变形的区域应力场主要为SN向挤压(D3-1)，形成的构造类型主要为EW向褶皱和逆断裂、NNE向左行走滑断裂、NNW—NW向右行剪切破裂和断裂，局部见EW向劈理(D714点)、SN向张节理(D715、D717点)、NE向左行膝折带(D701点)等发育。EW向褶皱有f5、f13、f16、f26等(图2)，露头上于D714、D715和D716点见及。EW向逆断裂多为与EW向褶皱相关的隐伏断裂，如D15点；地表出露EW向逆断裂有F14等(图2)。NNE向左行走滑断裂见于D710、D716和LJ03点，在矿区属含矿断裂。NNW—NW向右行剪切破裂见于D706、D712和D717点；推测矿区内NNW—NW向矿脉的含矿断裂的性质与同走向破裂相同，为右行走滑断裂。

第三期变形的区域应力场在晚期变为NNE向挤压(D3-2)，形成了以断裂F8为代表的NE向右行走滑断裂(图2)。F8为龙山矿床主要赋矿断裂之一，前文LJ01点的观测显示其晚于NNE向右行剪切破裂(D3-1)。

第四期变形(D4)的区域应力场为NWW向挤压，形成的构造类型主要为NNE向褶皱和逆断裂，其次为NW向左行剪切破裂(D701、D708点)、NEE向右行剪切破裂(D717点)，局部见NW向左行膝折带(D713点)和NNE向破劈理(D703点)。NNE向褶皱主要有f7、f18，其次为南部的f20、f21和f23等(图2)，露头尺度的小褶皱于D702点见及。NNE向逆断裂主要有F5、F6等(图2)，露头尺度小断裂于D702和D714点见及。

第五期变形(D5)的区域应力场为NW—SE向伸展，形成的构造类型为研究区南部的NNE向正断裂和白垩纪断陷盆地(图2)。NNE向正断裂主要有F16、F12(南段)和F17等，其与NNE向褶皱伴生，可大体推断为D4期NNE向逆断裂继承性反转活动产物。多个残留断陷盆地走向NNE，暗示盆地受NNE向正断裂控制。

第六期变形(D6)的区域应力场为NE向挤压，形成的构造类型有NEE向左行剪切破裂(D712点)和EW向左行膝折带(D709)。

2.4 变形序列的厘定依据

前文区域应力场以及变形所卷入地层差异(第一期和第二期变形的应力场相同，但卷入地层有别)切实反映研究区存在6期构造变形事件，其先后关系除得到前述露头点上各种变形证据的支持外，在区域构造特征上也能得到一定程度的反映。以下即系统总结、阐述变形事件先后关系厘定的露头和区域构造依据。

D2晚于D1的露头证据有：D705点SN向左行剪切破裂(D2)切错NWW向右行剪切破裂(D1)；D708点NE向逆冲剪切破裂(D2)切割NE向板劈理(D1)；D709点和D711点NWW向右行剪切破裂或走滑断裂(D2)切割NE向板劈理(D1)。D2晚于D1的区域构造证据有：龙山穹窿核心区的南华系—奥陶系中发育较密集的NE向褶皱如谢家山背斜f8、谢家山向斜f9等(D1)，其与角度不整合面及上古生界变形形成的NE向龙山复背斜(D2)完全不协调(图2)，反映前者形成于早古生代晚期且早于后者。

D3晚于D2的露头证据有：D712点NNW向右行剪切破裂(D3)切错NWW向右行剪切破裂(D2)和NE向逆冲剪切破裂(D2)；D715点岩层产状变化特征及局部SN向张节理的发育，反映SN向挤压构造(D3)对NW向挤压构造(D2)的叠加；D716点NE向逆断裂(D2)限制了EW向褶皱(D3)的延伸；LJ03和J04点附近，NNE向左行走滑含矿断裂(D3)晚于NWW向右行走滑含矿断裂(D2)。此外，有证据显示区域上泥盆系—下三叠统盖层中的NE向褶皱(D2)早于EW向褶皱(D3)，如研究区北部EW向枫坪向斜f5轴迹限制了NE向祖保向斜f2轴迹向SW的延伸，表明前者改造了后者(图2)；再如东南部界岭—双江一带连续发育EW向褶皱，但NE向褶皱的迹象不明显(图2)，暗示EW向褶皱形成更晚。

D4晚于D3的证据主要来自于露头：D714点NNE向逆断裂形成的牵引褶皱(D4)卷入EW向劈理(D3)；D717点NEE向右行剪切破裂(D4)切错NW向右行剪切破裂(D3)。

D5晚于D4可从区域褶皱、断裂和盆地构造的发育特征得到反映：研究区南部的NNE向正断裂(D5)与NNE向褶皱(D4)伴生(图2)，暗示前者为NNE向逆断裂(D4)后期反转活动的产物。此外，NNE向残留断陷盆地(D5)明显叠覆于NNE向褶皱构造(D4)之上(图2)，表明前者晚于后者。

D6与其它构造事件先后关系的证据较少，D709点EW向左行膝折面(D6)切割NWW向右行剪切破裂(D2)，D712点NEE向左行剪切破裂(D6)切错NE向逆冲剪切破裂(D2)，表明D6在D2之后。结合区域构造演化历史，可判断D6为最晚一期变形(见后文)。

此外，露头上尚见其它反映非相邻构造事件先后关系的变形，为上述变形序列提供了进一步的佐证：D701点NE向左行膝折面(D3)卷入NE向板劈理(D1)；D706点NNW向右行剪切破裂(D3)受到NE向逆断裂(D1)的限制；D708点NW向左行剪切破裂(D4)切错NE向逆冲剪切破裂(D2)；D710点NNE向左行走滑断裂(D3)切割NE向板劈理(D1)；D713点NW向左行膝折面(D4)卷入NE向板劈理(D1)，等。

2.5 各期变形事件的时代背景

龙山金锑矿162.5±1.8 Ma的白云母40Ar-39Ar坪年龄(张志远等，2018)、161±7 Ma的锆石U—Th/He年龄(付山岭等，2016)、195±36 Ma的黄铁矿Re-Os等时线年龄(付山岭等，2016)以及西邻曹家坝钨矿206±5 Ma 和196±3 Ma的榍石U-Pb年龄(Xie Guiqing et al.，2019)等，反映研究区存在晚三叠世晚期和晚侏罗世早期等两期成矿(图14)。因此，区内第二期和第三期变形的含矿断裂如NWW向右行走滑断裂(D2)、NNE向左行走滑断裂(D3-1)和NE向左行走滑断裂(D3-2)的形成时代应不晚于晚三叠世。

已有研究表明，湘中地区早古生代以来经历了奥陶纪末—志留纪NW向挤压、中三叠世晚期NW向挤压、晚三叠世SN向挤压、中侏罗世晚期NWW向挤压、白垩纪NW—SE向伸展、古近纪中晚期NE向挤压等构造事件(柏道远等，2014a，2014b，2015a，2015b)。对照区域构造演化背景，结合上述成矿时代对第二期和第三期变形年代的约束，以及区域上泥盆系与下古生界之间、上三叠统—侏罗系与上古生界—下三叠统之间、白垩系与前白垩系之间的角度不整合(湖南省地质调查院，2017)，就研究区各期构造变形事件的时代和构造背景探讨如下。

(1)第一期区域NW向挤压构造事件(D1)发生于奥陶纪末—志留纪。本期变形与华夏古陆向北西的扩增有关(陈旭等，1999)，区域主体构造体制为SN向挤压(丘元禧等，1998；王建等，2010；郝义等，2010；柏道远等，2012a，2018)，但受钦杭结合带与扬子陆块间弧形边界控制(柏道远等，2012b)，研究区所在的湘中盆地挤压应力主要为NW向。

(2)第二期区域NW向挤压构造事件(D2)发生于中三叠世晚期。区域上本期变形的构造背景为扬子陆块与华夏古陆的继发性陆内汇聚(柏道远等，2009；张国伟等，2011)以及秦岭—大别—苏鲁构造带的碰撞造山(张岳桥等，2009；徐先兵等，2009)，其中扬子陆块与华夏古陆陆内汇聚的构造体制为NWW向—NW向挤压，形成了湘东南地区NNE向、湘中地区NE向为主的褶皱(柏道远等，2005，2006，2009，2012a，2018；张国伟等，2011)；秦岭—大别—苏鲁构造带碰撞造山的构造体制为SN向挤压，其形成了湘北慈利—石门地区EW向褶皱。研究区即受扬子陆块与华夏古陆陆内汇聚影响而遭受NW向挤压。

(3)第三期区域SN向挤压构造事件(D3-1)发生于晚三叠世；晚期受常德—安仁断裂右行走滑影响，挤压方向变为NNE向(D3-2)(柏道远等，2018)，北侧的涟源凹陷总体呈一NWW向的复式向斜，印证了本次NNE向挤压事件的存在。本期变形属晚三叠世特提斯构造域(张岳桥等，2009)，可能与扬子及其以南各地块向北运移与中朝板块碰撞(万天丰等，2002)有关。区域上，在SN向挤压下湘东南地区先期NNE向断裂产生EW向伸展而形成拉张盆地(柏道远等，2011)，溆浦—靖州断裂、通道—安化断裂、城步—新化断裂等先期NNE向断裂产生左行斜向逆冲(Wang Yuejun et al.，2005)。

(4)第四期区域NWW向挤压构造事件(D4)发生于中侏罗世晚期。本期变形与古太平洋板块(或伊泽奈崎板块)俯冲影响有关(舒良树等，2002，2004；Li Zhenxiang et al., 2007；张岳桥等，2009；Shu Liangshu et al.，2009，2021；徐先兵等，2009；Chu Yang et al.，2019)。

(5)第五期区域NW—SE向伸展事件(D5)发生于白垩纪。本期变形动力机制存在多种观点，包括受区域NE向挤压诱发NW向伸展(万天丰等，2002)、岩石圈伸展(Li Xianhua，2000；Wang Yuejun et al., 2011; Lin Wei et al., 2018)、岩石圈俯冲+基性岩浆底侵(Zhou Xinmin et al., 2000, 2006)、俯冲回撤(Uyeda et al., 1979)、弧后伸展(Watson et al.，1987；Lapierre et al.，1997；Ren Jianye et al.，2002)、受来自特堤斯构造域的动力作用即印度—欧亚大陆发生的俯冲和碰撞影响(后期)(Yin An et al., 2000)等。湖南于本阶段形成了大量以NNE向为主的断陷盆地(柏道远等，2010，2020)。

(6)第六期区域NE向挤压构造事件(D6)发生于古近纪中晚期。本期变形与印度板块与亚洲大陆碰撞有关(张进等，2010；张岳桥等，2012；Yin An et al., 2000)。已有研究表明，中新世之前印度—欧亚板块的碰撞致使亚洲东部形成一系列的右行走滑断裂(Gilder S A et al.，1999)，沅麻盆地东侧溆浦—靖州断裂、通道—安化断裂等NNE向断裂因此产生右行走滑(张进等，2010；柏道远等，2015a)并派生NE向挤压。

3 区域褶皱暨龙山穹窿形成时代

如文章开头所述，关于湘中地区上古生界中NE向、NNE向和EW向褶皱的形成时代存在3种不同观点，或认为NE—NNE向褶皱形成于印支早期、EW向褶皱形成于印支晚期，或认为EW向和NE—NNE向褶皱分别形成于印支期和早燕山期，或认为EW向(NWW向)和NE—NNE向褶皱分别形成于印支早期和印支晚期。关于龙山穹窿的形成时代也存在显著的认识分歧，或认为是印支期形成的短轴背斜，或认为是加里东期EW向、印支早期EW向和印支晚期NE—NNE向褶皱叠加产物，或认为系加里东期近EW向褶皱和燕山期NE向褶皱叠加所形成。

上节有关变形序列及其厘定依据、时代背景的研究揭示，区内NE向褶皱形成于印支早期(中三叠世晚期)，EW向褶皱形成于印支晚期(晚三叠世)，NNE向褶皱形成于早燕山期(中侏罗世晚期)。因此，前人关于上古生界中不同走向褶皱形成时代的3种观点均与地质事实不符。值得指出的是，研究区NNE向褶皱与NE向褶皱从空间展布特征上具有显著的区分度(图2)，表明其形成于不同构造事件；NNE向褶皱大中复背斜f6、三协向斜f7和黑田铺复向斜f18的北段偏转为NE向，暗示NNE向褶皱是中三叠世晚期NE向褶皱进一步递进变形且轴迹逆时针旋转后的产物。

前述褶皱形成时代为龙山穹窿的形成时代直接提供了约束：①龙山穹窿的本质是由于其核部出露前泥盆系、周缘出露上古生界而表现为隆起特征，即泥盆系下伏角度不整合面上隆而形成了龙山穹窿(图2)。不整合面的变形发生于上古生界形成之后，因此龙山穹窿的形成与早古生代构造运动无关。尽管核心区内发育早古生代褶皱，但前人(王建等，2010；李智等，2019)提出穹窿与早古生代褶皱有关的认识欠妥。②从平面形态来看，龙山穹窿显然形成于中三叠世早期NE向龙山复背斜f11与晚三叠世EW向大中—五林复背斜f17的叠加(图2)。

4 构造控矿规律及动力机制

4.1 控矿构造类型及其形成的时代背景

根据区域构造格架、矿床所在构造部位、矿脉赋存断裂等，确定龙山金锑矿区矿床定位的构造条件以及导矿和容矿构造如下(图15)。

图15 龙山金锑矿构造控矿机制示意

(1)矿床定位的构造条件：区内龙山金锑矿和谢家山金锑矿位于龙山穹窿的中部区域(图2、图3)，明显受龙山穹窿的控制。其中龙山金锑矿位于穹隆的核心部位，成矿规模更大；谢家山金锑矿位于穹隆中部偏西，规模较小。穹窿构造从以下几方面为成矿提供了有利条件：①该穹窿为中三叠世晚期NE向龙山复背斜和晚三叠世EW向大中—五林复背斜叠加产物，大型背斜相关的深部同向隐伏逆冲断裂为成矿提供了良好的流体通道(图15)。②两期褶皱的核部为挤压应力集中区域，更易于形成较大规模的走滑断裂，为矿质沉淀提供了有利空间(图15)。③穹窿构造往往伴随隐伏花岗岩体，深部岩浆活动为成矿提供了流体和能量来源。④龙山金锑矿规模远大于谢家山金锑矿，与前者具有更好的成矿构造条件有关：龙山金锑矿位于NE向龙山复背斜核部和EW向大中—五林复背斜核部的叠加交汇部位(图2、图3)，深部发育NE向和EW向2组大规模的隐伏逆冲断裂，导矿构造条件更优越；谢家山金锑矿位于EW向大中—五林复背斜核部和NE向谢家山小型背斜核部(图2、图3)，但向西偏离NE向龙山复背斜核部，深部发育大规模EW向隐伏逆冲断裂和小型NE向隐伏逆冲断裂(规模远小于龙山金锑矿的NE向隐伏断裂)，导矿构造条件相对较差。

(2)导矿构造：在龙山金锑矿和谢家山金锑矿的含矿断裂展布区，地表未见明显的导矿断裂出露，结合上述矿床定位构造条件分析，导矿构造应为NE向龙山复背斜、EW向大中—五林复背斜、NE向谢家山背斜等相关的NE向大型、EW向大型、NE向小型隐伏逆冲断裂，其与上部含矿走滑断裂连通，为成矿提供流体和矿质来源。结合前文褶皱变形时代分析，NE向导矿断裂应形成于中三叠世晚期NW向挤压，EW向导矿断裂应形成于晚三叠世SN向挤压。

(3)容矿构造：龙山金锑矿区的容矿构造为NWW向、NNE向、NE向、NW向等几组断裂(图3)。据前文地表断裂及井下含矿断裂调查解析，NWW向含矿断裂为右行走滑断裂，形成于中三叠晚期NW向挤压；NNE向、NE向含矿断裂为左行走滑断裂，形成于晚三叠世SN向挤压(早)和NNE向挤压(晚)；NW向含矿断裂为右行走滑断裂，形成于晚三叠世SN向挤压(表1，图14)。

4.2 矿体侧伏的形成机制

如前文所述，区内NWW向赋矿断裂中的单个矿体向W高角度侧伏(王德恭，2017)，NNE向赋矿断裂中单个矿体向SW高角度侧伏(郑时干，2006)。郑时干(2006)提出矿体侧伏特征与深部隐伏花岗岩自SWW往NEE侵入就位并为成矿提供热动力和物源有关，但其关于花岗岩侵入方向的认识缺乏证据；从成矿作用机理来看，隐伏花岗岩侵入方向控制近地表矿体侧伏特征的认识也似乎过于牵强。根据区域构造格架及前文所述含矿断裂的运动学特征和形成构造体制等综合分析，笔者等认为区内矿体的高角度侧伏可能与含矿断裂运动方向低角度倾斜有关，而后者可能与盖层单向滑移导致区域最大主压应力倾斜有关(图16)。以NWW向断裂中矿体侧伏为例阐释如下：

图16 NWW向赋矿断裂中矿体侧伏的形成机制

(1)NWW向含矿断裂中矿体被动侧伏机制：中三叠世晚期NW向挤压下形成NWW向右行走滑断裂。NWW向断裂运动方向(擦痕方向)与矿体长轴方向垂直，前者向SEE低角度倾斜(如前文LJ04点)，导致后者向W高角度侧伏(图16a)。这种与破裂面上主剪应力不一致的侧伏属被动侧伏(汪劲草等，2006)。导致矿体长轴方向与断裂运动方向垂直的原因可能有以下几方面：一是受断裂发展过程中的分段性控制，连接分段并垂直于运动方向的桥构造可形成富矿包或富矿柱；二是主断裂与派生断裂或破裂(R、R′)交线垂直于运动方向，而其交汇部位更容易成矿；三是断裂变形强度存在沿运动方向的强弱变化，其产生机制或可比照正阶步和反阶步的阶坎来理解。

(2)NWW向含矿断裂运动方向往SEE低角度倾斜的动力机制：龙山复背斜f11的西翼和东翼分别发育倾向NW的逆断裂潭溪断裂F6和陈家坊断裂F10；五林复背斜f19的西翼发育倾向NW的逆断裂上斫断裂F12和甘棠断裂F13(图2)。五林复背斜NW翼出露宽度远大于SE翼，反映其为轴面倾向NW的斜歪褶皱(图2)。上述逆断裂和斜歪褶皱的发育，反映中三叠世晚期构造运动中盖层自NW向SE的滑移和逆冲，这与地球物理资料揭示的涟邵地块15～18km深处低速层即构造薄弱带(梁新权等，2002)相吻合。鉴此，就断裂运动方向的动力机制分析如下(图16b)：中三叠晚期区域主压应力σq呈NE向并水平；地壳上部盖层自NW向SE滑移派生出以45°向SE倾斜的压应力σp；σq与σp叠加，形成向SE低角度倾斜的实际最大主压应力σ1(图4中LJ01-F)。显然，由于σ1向SE低角度倾斜，受σ1控制的NWW向右行走滑断裂的运动迹线也相应向SEE低角度倾斜。

NNE向赋矿断裂中单个矿体向SW高角度侧伏的形成机制与NWW向断裂中矿体类似：晚三叠世SN向挤压下形成NNE向左行走滑断裂，断裂运动方向往NNE缓倾(图13i)，导致矿体向SSW高角度侧伏。断裂运动方向往NNE缓倾可能与SN向挤压下盖层自S向N的滑移、逆冲(图15)，导致实际最大主压应力向N缓倾有关。

5 结论

(1)龙山金锑矿及邻区自早至晚经历了6期主要变形事件：①奥陶纪末—志留纪NW向挤压；②中三叠世晚期NW向挤压；③晚三叠世SN向挤压，晚期挤压方向变为NNE向；④中侏罗世晚期NWW向挤压；⑤白垩纪区域NW—SE向伸展；⑥古近纪中晚期NE向挤压。

(2)上古生界中NE向褶皱形成于中三叠世晚期，EW向褶皱形成于晚三叠世，NNE向褶皱形成于中侏罗世晚期；龙山穹窿形成于中三叠世晚期NE向复背斜与晚三叠世EW向复背斜的叠加。

(3)两期复背斜核部因应力集中而更易形成导矿、容矿断裂，加之穹窿构造常伴随隐伏花岗岩体，导致龙山金锑矿定位于龙山穹窿的中部。龙山金锑矿的导矿构造为两期复背斜相关的NE向和EW向隐伏逆冲断裂；容矿构造为中三叠晚期形成的NWW向右行走滑断裂，晚三叠世形成的NNE向和NE左行走滑断裂、NW向右行走滑断裂。

(4)区内矿体的高角度侧伏与含矿断裂运动方向低角度倾斜有关，而后者与盖层单向滑移导致区域最大主压应力倾斜有关

致谢：井下观测工作得到了湖南新龙矿业有限责任公司地测中心刘镇主任和肖秀明助理工程师的大力帮助，审稿专家对论文进行了仔细审查并提出宝贵的修改意见和建议，在此表示衷心感谢。