1. 引言
溧水盆地位于长江中下游成矿带东段，锶矿床是溧水盆地的优势矿产，现已发现超大型锶矿床1处(爱景山)、中型锶矿床1处(卧龙山)及多处锶矿点(石坝桥、石坝、小东山) [1] [2]。近来，野外调查表明爱景山东部的后方村、东南部的麻山头存在大型锶矿床的可能，爱景山东北部上方村的钻孔中发现3 m厚的锶矿体[3]。这些矿床及矿点，构成了溧水盆地独具特色的火山热液岩型锶矿田。
爱景山锶矿床共有4个脉状锶矿体，均赋存于NW向F2张性断裂上盘、F7张性断裂下盘的次级断裂构造中。前人认为，控制爱景山及其南部卧龙山锶矿床形成的F2和F7断裂构造具有先张后压性质，总体以张性为主，局部地段具压性性质[2] [4]，但对该断裂构造性质转变的具体位置未能准确判定，影响了对矿体走向、形态变化的认识，增加了开拓工程的布置难度和采矿效率，加大了采矿成本[5]。本文调查了爱景山锶矿在采的7个采矿中段所观察到的F2和F7断裂构造位置和形态，对构造性质进行了研判，提出爱景山锶矿控矿主断裂性质的转换位置(深度)，分析其形成机制，以期为溧水盆地内构造演化作用研究、盆地内类似矿床断裂构造对矿体控制规律的认识及其找矿方向提供参考思路，也为本矿床深部找矿预测提供参考依据。
2. 矿体地质特征
爱景山锶矿矿区地质特征已有众多作者([5]-[8])进行了报道，其锶矿体自下而上、由SE向NW，分由SrI、SrII、SrIII、SrIV共4个脉状矿体组成。矿体均赋存于F2断层上盘与F7断层下盘之间的龙王山组上段凝灰岩中(图1和图2)，走向NW，倾向NE，倾角60˚~85˚。SrII矿体为主矿体，空间上连续性好，沿走向、倾向延伸长，矿体厚度大，品位较高，矿体的变化特点是沿走向和倾向上常见分叉复合现象[6] [9]。爱景山锶矿床属于(特)大型矿床，目前已经形成−70 m、−110 m、−150 m、−190 m、−230 m、−270 m和−308 m共7个采矿中段。
3. 控矿断裂构造特征
区域上，溧水盆地内褶皱构造不发育，以断裂构造为主，主要发育NE向、NW向、近EW向、近SN向4组，其中又以NE向和NW向2组最为发育，两者相互交错，构成溧水盆地格子状的构造格局。NW向和NE向断裂构造多切穿盆地基底，控制着盆地内火山–岩浆活动带，也控制着盆地内内生金属、非金属矿产的分布[2]。
Figure 1. Geological map of Aijingshan strontium deposit area in Lishui [7] [8]
图1. 溧水爱景山锶矿矿区地质图[7] [8]
Figure 2. Sketch map of No.7 (a) and No.11 (b) geological section in Aijingshan strontium deposit
图2. 爱景山锶矿SrII矿体7线(a)和11线(b)地质剖面图
溧水爱景山锶矿矿区内，褶皱构造也不发育，也以断裂构造较发育，主要有NW向、NE向和近EW向3组，其中NW向F2和F7断裂直接控制了矿体的分布范围，与围岩界线清晰，且F2断裂及其次级断裂是矿区锶矿成矿的导矿和容矿构造，NE向和近EW向断裂是成矿后断裂，规模较小[1] [7]-[9]。
3.1. 地表特征
3.1.1. F2断裂构造地表特征
F2断裂构造呈NNW-SSE向贯穿全矿区，控制走向超过1600 m，向南一直延伸至卧龙山并控制了卧龙山锶矿的分布[2]。该断裂构造具有先张后压性质，总体以张性为主(图3(a))，但在爱景山南坡却表现出压性特征(图3(b)) [2] [8]。总体上，该断层倾向为50˚~70˚，倾角47˚~85˚，上陡下缓(上部平均82˚，下部平均65˚)；断裂带宽度5~50 m。F2断裂构造上盘，发育一系列与F2平行的次级容矿断裂，爱景山锶矿及南部的卧龙山锶矿矿体基本都赋存于这些次级断裂构造中[2] [7] [8]。因此F2断裂控制了矿体的下盘边界(图3)。
1) 破碎带，2) 片理化带，3) 矿体，4) F2断层(NW向)，5) 产状。
Figure 3. Photographs of F2 fracture (a) and sketch diagram (b) [2]
图3. F2断裂构造野外照片(a)及素描图(b) [2]
3.1.2. F7断裂构造地表特征
F7断裂构造主要分布矿区东部，在5~7线(各勘探线具体位置见图1)之间的地表出露并一直向SE方向延伸。该断层地表为张性，尚未发现其压性特征的证据；其倾向、倾角及断距地表不明显，断裂带宽度约1~5 m，目前控制的长度大于640 m。F7断裂构造控制了矿体的上盘边界(图2)。
3.2. 深部特征
受矿体形态、矿体品位等因素的影响，各采矿中段的开拓巷道或联络巷道并不都能见到F2和F7断裂构造，有时仅能见其中一条。
3.2.1. F2断裂构造深部特征
(1) 张性特征
−150 m中段北部7线巷道东侧，F2断裂构造呈现张性特征(图4(a))。该断层走向NNW，近直立，目估延长大于20 m，高度6~8 m，最宽约4 m，内有少量滚石充填。
(2) 压性特征
−230 m中段5线巷道西壁，F2断裂构造呈压性特征(图4(b))。该断层倾向75˚，倾角72˚，断裂面斜宽2.2 m、延长12.5 m，表面光滑但断续分布0.5~1 cm高的断层台阶及少量擦痕。
Figure 4. Photograph for the F2 fracture in the mining −150 m middle section (a) and −230 m middle section (b)
图4. 爱景山锶矿F2断裂构造在−150 m中段(a)和−230 m中段(b) (照片)
(3) 张性与压性共存
图5见于−150 m中段南部13线巷道西侧7 m的开拓巷道末端，早期张性断裂带走向320˚，倾向NE，倾角70˚，宽度1~1.5 m (图5(a))。在断裂带下盘凝灰岩围岩中，见明显的压性光滑断裂面，倾向50˚，倾角60˚ (图5(b))，围岩已角岩化；角岩化带的下盘为透镜状角砾凝灰岩，透镜状角砾具有一定的定向性(图5(c)和图5(d))。地质特征显示该处早期为张性断裂构造，后期遭受挤压作用而具有压性构造特征。平面图上，该断裂带从NE侧到SW侧，分别为凝灰质角砾岩、锶矿化角砾状凝灰岩和锶矿体，锶矿体宽度0.8 m左右(图5(c))；剖面图上，凝灰质角砾岩与锶矿化角砾状凝灰岩之间的界线较清楚，呈舒缓波状，前者明显可见两处长约0.2 m的空洞(图5(d))。
−270 m中段北部5线附近巷道西壁见一尚未充满的溶洞(图6)。该溶洞高约2.3 m，宽约1.8 m，深约1.4 m；顶部0.6 m为空洞，表面生长方解石(和/或天青石±石英)细小晶体，高度0.5~1 cm，晶形良好。溶洞的中下部为角砾，成分为透镜状凝灰角砾岩(偶见锶矿化)，角砾大小不等，但分布相对较均匀且定向排列，角砾之间胶结的凝灰质也具有一定的定向性(图6(a))，显然该溶洞经受了挤压作用。通过对三个隐约残留的角砾外形(图6(a)中的A、B和C)的原貌恢复，推测原溶洞形状及角砾外形可能如图6(b)所示，表明早期张性力作用下形成的溶洞，充填了不规则凝灰质角砾，后期在挤压力作用下，原不规则角砾逐渐变成透镜状角砾并定向排列，且胶结物也具有定向性。推测该溶洞早期由张性作用形成、晚期经受挤压作用的演化过程。
(a) 张性断层转压性断层(照片)；(b) 压性断层面(照片)；(c) 矿体走向；(d) 张性断层转压性断层剖面图。
Figure 5. F2 fracture at the mining −150 m middle section in the No. 13 exploration line
图5. −150 m中段13线F2断裂构造
(a) 溶洞现状素描图；(b) 推测变形前的溶洞素描图。
Figure 6. Sketch diagram of the cave at the mining −270 m middle section in the No.5 exploration line
图6. −270 m中段5线溶洞素描图
−270 m中段北部3线附近人行巷道西侧的开拓巷道北壁分布较明显的扭曲变形密集节理带(图7)。该带位于F2断层的上盘且总体平行于F2断层，带内充填的锶矿化脉及其内的黄铁矿细脉斜交于节理带(图7(a))。根据F2断层的产状、扭曲节理带形状及位移现象，对扭曲的节理带进行原状恢复，如图7(b)所示，表明平行于F2断层的原张性节理带，后期经受了挤压的地质作用过程。
(a) 节理带现状素描图；(b) 推测变形前的节理带素描图。
Figure 7. Sketch diagram of the dense joint zone at −270 m middle section in the No.3 exploration line
图7. −270 m中段3线密集节理带素描图
由此推测，−150 m中段北部及以浅到地表，F2断裂构造均呈张性特征；−150 m中段北部−150 m以深、−150 m中段南部从地表到深部，F2断裂构造均呈压性特征。
3.2.2. F7断裂构造深部特征
受矿体分布影响及开拓巷道的限制，仅在−230 m中段见F7断裂构造，主要位于1~3线之间、3~5线之间和5~7线之间，且无一例外地出现于采矿巷道的东壁。其产状分别为：走向330˚、325˚和325˚，倾向及倾角分别为60˚∠35˚~40˚、55˚∠40˚和55˚∠40˚。断裂面多呈舒缓波状(图8(a))，延伸长度大于10 m，局部达到30 m以上，一般由1~2个断裂面组成，有时可见到3个断裂面，断裂面较光滑，高度一般在1~1.5 m左右，见明显的擦痕及台阶(图8(b))。从断裂构造的产状及特征分析，上述出露于−230 m中段采场东壁不同位置的断裂应属于同一条断裂在NW方向的延伸，根据其上陡下缓特征，延伸至地表与F7断裂(见图1)基本重合，因此该压性断裂构造是地表F7断裂在−230 m中段的延深。F7断层在地表表现为张性特征，但在−230 m中段的属性已成为压性，表明其早期为张性断裂，而晚期表现为压性断裂。
−230 m中段，F7压性断裂构造控制了矿体的东侧上盘边界，且经过追索其向NW方向仍有延伸并至少可到达0~2线附近[5]。F7断裂构造在地表为张性特征，推测−230 m中段以下为压性特征，但地表至−230 m中段之间的性质尚不清楚。
(a) F7断裂构造一组断裂构造组成(照片)；(b) F7断裂构造呈现的压性特征(照片)。
Figure 8. Photograph for the F7 fracture at the mining −230 m middle section in the No.5~7 exploration line
图8. −230 m中段(东壁) 5~7线之间的F7断裂构造
4. 转换机制及对矿体的影响
4.1. 转换机制
晚三叠世，南象运动结束了长江中下游地区自古生代以来海侵–海退的历史，并使其转变为板内构造变形及构造–岩浆活动的演化和成矿作用阶段，标志着溧水火山岩盆地演化的开始[10]。该盆地以火山喷发为主要特征，火山喷发始于晚侏罗世、早白垩世规模较大。盆地内以隐伏断裂为主，主要发育NE向、NW向、近EW向、近SN向4组断裂，以前两者断裂最发育，控制了盆地内火山–岩浆活动和成矿作用，而控制溧水盆地锶成矿带的边界断裂是位于爱景山东北部的NW向开太–白马山断裂构造[2]。该断裂形成于燕山运动Ⅰ~II幕时期，是长江中下游地区受到古太平洋板块向北西俯冲欧亚板块的影响[11]，其构造主压应力方向为NWW向，构造属性为区域挤压应力作用，最大主压应力方向为290~305˚，形成了溧水盆地的边界断裂和NE向压性、NW向张性的主干断裂[1]。虽然燕山运动III~Ⅴ幕时期，长江中下游地区受到古印度板块向NE向的推挤作用影响，使得该地区主压应力方向转变为NNE向，但该时期对于地处长江中下游成矿带最东端的溧水盆地，主压应力方向仍以NWW向为主，受古太平洋向北西俯冲欧亚板块的影响强烈，而受印度板块向北东挤压欧亚板块的影响较弱，使得主压应力方向约为290˚，较早阶段逆时针偏转约了15˚ [2] [4]。
如图9(a)，呈NW走向的开太–白马山主干断裂于燕山运动Ⅰ~II幕时期形成后发生了右行扭动，在其最大主应力方向派生NW向张性断裂构造(F2和F7断层总体走向320~335˚)。在其最小主应力方向派生出近EW向压性断裂构造，在矿区具有较明显的逆冲性质；另外可能还会派生出SE走向的具压性的平移断层。
如图9(b)，燕山运动III~Ⅴ幕时期，溧水盆地主压应力方向仍以NWW向为主，而区域NWW向应力场所派生的EW向局部挤压应力场叠加于矿区，使得开太–白马山主干断裂左行扭动，左行扭动后，最大和最小主应力方向调换，使早期NW向张性断裂构造局部转变为压性构造特征，早期近EW向压性构造(或破裂面)转变为张性(平移)断裂构造(或张性破裂面)；断裂构造属性转换过程中派生形成了NE向逆冲断裂构造和具压性特征的平移断裂构造[2] [4]，而左行扭动过程中形成的NE向张性破裂多为右行正断层并错断早期NW向断裂和矿体(脉)。
爱景山锶矿床NW向构造是区域主干断裂右行扭动所派生的次级断裂构造，而NE向构造是区域主干断裂左行扭动所派生的次级断裂构造；爱景山锶矿床锶矿化发生在主干断裂右行扭动之后、左行扭动之前，并赋存在右行扭动派生的NW向断裂构造中[2] [4]。
σ1) 最大主应力，σ3) 最小主应力，C) 张应力面，S1和S2) 共轭扭裂面，T) 压应力面。
Figure 9. Sketch diagram of stress analysis in Aijingshan deposit [2]
图9. 爱景山矿区应力分析平面示意图[2]
4.2. 派生构造对矿体的影响
爱景山锶矿区深部各采矿中段，所见主要为派生的逆冲断裂构造和具压性特征的平移断裂构造，仅局部发育派生的张性断裂构造。
4.2.1. 张性断裂构造对矿体的影响
张性断裂构造走向一般为NEE向(多75˚左右)和NE向(多50˚左右)，其张开的宽度一般不大于0.2 m，构造发育区局部达到0.5~1 m，个别1.5~2 m。如果张开的宽度大于0.5 m的张性断裂，断层内多充填凝灰岩角砾、锶矿化角砾，胶结物多为方解石、少量天青石，未充填满的表面晚期多自生长方解石和/或天青石细小晶簇集合体；对于张开的宽度小于0.5 m的张性断裂，断层内很少充填角砾，仅在断裂面见晚期自生长方解石和/或天青石细小晶簇集合体。
一般来说，派生的张性断裂构造仅仅使得NW向的矿体发生断裂张开，并没有使矿体发生明显的破坏或位移[12]。
4.2.2. 压性及平行断裂对矿体的影响
断裂构造属性转换过程中派生形成的逆冲断裂构造和具压性特征的平移断裂构造对矿体产生的影响，在爱景山锶矿区分两种情况。
(1) 构造应力较小地段。对于厚大矿体，其内部多发生断裂、错断、揉皱、碎裂化或角砾化等现象(图10(a))，没有明显的位移；对较小的矿脉，由于受到多期次构造活动影响，矿脉多发生较小位移，位移量一般小于0.5 m，局部达到1 m左右(图10(b))。
(a) −230 m中段5线附近矿体揉皱及错断特征(照片)；(b) −230 m中段9线附近矿脉位移特征(素描图)。
Figure 10. The influence of compressive and translational structures on ore bodies
图10. 压性及平移断裂构造对矿体的影响
(2) 构造应力较集中地段。逆冲断裂构造和具压性特征的平移断裂构造应力较集中地段，对矿体产生较明显的破坏，位移距离一般在5 m左右，局部达到或超过10 m，实际勘探中如果不加以仔细分析，可能会出现漏矿现象而损失部分资源量。举例说明如下。
如图11(a)，上部锶矿体(Sr)分支形成Sr1和Sr2两条分支矿脉。原先的认识是，上部的Sr1矿脉自然尖灭于巷道内，而Sr2矿脉与巷道下部的SrA矿脉自然相连。构造分析发现，锶矿体(Sr)与SW侧围岩间存在光滑面并由少量擦痕，巷道下部的SrA矿脉存在向NE方向拖曳现象，推测在巷道上、下部之间存在一条左行缓倾斜平移断层，平移距离约5~6 m，SrA矿脉应是上部Sr1矿脉因平移断层的影响向NE侧位移，即SrA矿脉仍应为Sr1矿脉，下部的Sr2矿脉应位于Sr1矿脉NE侧的深部。为验证该推测，在SrA矿脉NE侧10 m处布置了一斜向钻孔，于11~14 m成功钻遇真正的Sr2矿体，即图11(a)中的SrB矿脉。
(a) −150 m中段11~13线之间(剖面示意图)；(b) −270 m中段5~7线之间(平面投影图)。
Figure 11. Prospecting prediction after the ore body is destroyed by translational fault and thrust fault
图11. 平移断层和逆冲断层对矿体破坏后的找矿预测
图11(b)为−270 m中段5~7线之间采矿巷道内顶板单一锶矿体(Sr)在平面上的投影，可以看出锶矿体延伸过程中出现了约10 m空缺。早期认为该锶矿体是走向上的自然尖灭再现，然而详细观察发现，北侧和南侧锶矿体末端均有向西侧拖曳现象，北侧揭露的矿体顶板和剥露的围岩近似垂直的陡立面上，存在较明显的擦痕，其表面岩石颗粒细小并多粘土化，推测该部位缺失的矿体被高角度平移断层错断并向东侧位移。南侧矿体也存在一高角度倾斜的断层面，倾向NNW，上盘围岩较碎裂并多角砾岩化，认为南侧发育了一条高角度逆冲断层。巷内两个钻孔分别在钻进8 m和10 m后均钻遇锶矿体，证实缺失的锶矿体被北侧平移断层、南侧逆冲断层错断并向东侧位移，北侧左行平移断层的位移距离约9 m，南侧逆冲断层的位移距离约12~13 m (图8(b))。
平移断层和逆冲断层的设别，不但寻找到缺失的锶矿体，增加了资源量，也为类似膨大缩小、分支复合、尖灭再现矿体的深入分析提供借鉴[12]。
6. 结论
(1) NW向F2断裂控制了矿体的下盘边界，而NW向F7断裂则控制了矿体的上盘边界。F2和F7断裂构造早期表现为张性，而晚期则转换为压性特征。
(2) F2断裂贯穿整个矿区。地表中部以北，F2断裂构造均为张性，而南部则为压性；−150 m中段北部，F2断裂仍为张性特征，但在南部已由张性转换成压性；−190 m中段及深部，F2断裂构造均表现为压性特征。F7断裂于地表从矿区中部向南部延伸，其属性为张性，但−230 m中段及以下均为压性特征，并可向北部延伸。
(3) 爱景山锶矿床控矿断裂构造属性转换过程中派生形成的张性断裂构造仅使得NW向的矿体发生断裂张开，并没有使矿体发生明显的破坏或位移；派生形成的逆冲断裂构造和具压性特征的平移断裂构造，在构造应力较小部位，于厚大矿体内部矿体多发生断裂、错断、揉皱等现象，于较小的矿脉多发生位移，但最大位移量一般不超过1 m；构造应力较集中地段，对矿体产生较明显的破坏，位移距离在5 m以上。
致 谢
南京金焰锶业有限公司李福生工程师、骆光新工程师和章里清工程师参与了部分调查工作，匿名评审专家提出了宝贵的修改意见和建议，在此一并表示衷心感谢。
基金项目
本文得到南京金焰锶业有限公司“爱景山锶矿地下开采延深工程”(编号：JYSY2019001) (内控)项目和中国地质调查局“安徽铜陵–江苏溧水地区战略性矿床调查”(编号：DD20240202701)项目联合资助。
NOTES
*共同通讯作者。