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剪切的几何关系
1.韧性剪切带的规模韧性剪切带是由两盘岩石限制的狭长线状强塑性变形带，它们的规模差别较大，微型的可在岩石薄片中观察到；小型者宽不过数厘米，长不过数米；中型的韧性剪切带宽数米至数百米，长可达数千米至数十千米；而大-巨型韧性剪切带，宽可达数十千米，延伸长达数百乃至上千千米，有些陆块或板块的边界即为韧性剪切带。韧性剪切带的位移距离相差也比较悬殊，从位移几个厘米到上百千米；一般来说它们的位移是与其规模大小成正比的。韧性剪切带在其平面和剖面上的延伸产状是变化的，倾角有缓有陡，可以从水平至直立，这种变化与韧性剪切带的性质、发育构造部位和规模有关。从韧性剪切带两盘相对错动的关系，可分为正断层式韧性剪切带（或伸展型韧性剪切带）、逆断层式韧性剪切带（或挤压型韧性剪切带）、平移式韧性剪切带（或走滑型韧性剪切带）和顺层式韧性剪切带（图6-100）。图6-100 韧性剪切带的基本类型（据蔡学林，傅昭仁，1996）2.韧性剪切带的组合型式韧性剪切带常常是成群出现，尤其是一些大型韧性剪切带，它们是由一系列的次级韧性剪切带和夹于其中的相对弱变形岩块组合而成的。这些韧性剪切带在空间上呈一定的排布型式：平列式 一系列韧性剪切带相互平行排列，它们的产状大致相同，剪切带之间为相对弱变形岩块（图6-101）。斜列式 一系列走向基本一致的韧性剪切带之间首尾相接，斜列相错，呈雁列式排布，剪切带之间为相对弱变形岩块。菱形网结式 一系列走向基本一致的韧性剪切带在延伸的过程中呈分而复合、合而复分的排列方式，其间夹持弱变形的岩块（图6-102）。3.韧性剪切带的应变状态Ramsay在讨论韧性剪切带的几何性质及其应变模型时，根据剪切带主要区段的构造特点，提出模式的两个边界条件：一为剪切带两边边界相互平行；二是切过剪切带任意剖面上的位移都相同。表现在岩石的有限应变方向和性质在横切过剪切带的各个剖面上是一致的。按上述边界条件，Ramsay将韧性剪切带的应变场划分为以下几种几何类型：（1）剪切带外两盘岩石未变形：①不均匀简单剪切（图6-103A）；②不均匀体积变化（图6-103B）；③不均匀简单剪切和不均匀体积变化之联合（图6-103C）。（2）剪切带外两盘岩石受到均匀应变：①均匀应变与不均匀的简单剪切之联合（图6-103D）；②均匀应变与不均匀的体积变化之联合（图6-103E）；③均匀应变、不均匀的简单剪切和不均匀的体积变化之联合（图6-103F）。图6-101 桐柏山北部平列式韧性剪切带（据翟淳，1989）
剪切变形是一种重要的成矿作用
剪切变形是绿岩带演化到一定阶段的必然产物，不仅在造山运动的末期伴随褶皱、断裂和花岗岩浆侵入形成巨大的韧性到韧－脆性的剪切系统（变形带），而且可以在运动的早期伴随褶皱变形发生顺层剪切以及在运动期后形成脆性的剪切断层。无论是在哪一种情况下产生的剪切变形带，在绿岩带金矿床的形成中都起着重要的作用。博伊尔（1979）早就指出，剪切作用会使晶格发生变形并使扩散增强，强烈的扭曲也能使矿物破碎，从而促进化学反应。而且定向压力对元素的活动性也有很大影响。剪切变形带作用热液流体的通道，所携带的成分可能由于元素的活动性、离子势的不同、介质的pH值以及CO2、S和As的影响，制约着各种元素的活动性和迁移能力。一般认为，剪切带中的片理和早期石英透镜体基本上是由于发生强烈的剪切作用而同时形成的，而剪切作用引起和促进了绿岩带中许多金矿床所特有的化学反应（围岩蚀变）。因此，剪切带对于确定含金矿脉系的位置和几何形态特征具有重要的意义。
五台山－恒山与世界上典型绿岩带一样，也发育了许多剪切带。不同之处是在这里还未发现陡立的地壳规模的剪切带以及相关联的剪切系统，而只是一些与褶皱和断裂作用伴生的中、小型顺层的剪切变形带。虽然金矿化的分布已表明它们之间的紧密联系，但控矿方面的若干规律却不尽一致。在本区，控制绿岩金矿床的剪切带的特征主要是：
1.这类剪切带的发育主要与绿岩层的紧闭褶皱变形有关，通常发生在褶皱的倒转翼上。区域地质特征上表现为滹沱群与五台群呈带状相间出现（如五台山绿岩带的西南角，即原平上庄一带）或紧闭褶皱转折部位的一翼（如四集庄、代银掌、麻黄沟、大西沟等），抑或复式褶皱的核部（如东腰庄、小板峪等）。
2.剪切变形主要发育在绿岩层中。因此，它们常与绿岩带初生型层控和脉型金矿相伴生，康家沟、小板峪、东腰庄等都是如此。
3.以剪切变形为主的金矿化带多由一组相关的剪切带组成，可称为变形带。这种变形带虽然宽度可上100m，但它是由强变形和弱变形的带相间组成，强变形带一般宽数米至20余米，如狐狸山金矿床。
4.含金剪切带以特有的蚀变和蚀变分带为标志。蚀变是由于剪切带内的化学平衡遭到破坏而引起的。剪切变形主要发生在绿岩中，所以在富CO2、H2O和S的热液流体的作用下，迁移中的挥发分与从绿泥石析出的Fe、SiO2、K等一起流向一定构造部位，在那里发生如下的反应：
（Ca、Mg、Fe硅酸盐）＋CO2＝铁白云石＋SiO2
（Ca、Mg、Fe硅酸盐）＋S＝黄铁矿＋SiO2+（Ca、Mg）＋其他组分
绿泥石＋K＝绢云母＋其他组分
只有当挥发分进入这些构造部位（如扭曲部位），发生体积增大反应时上述反应才能从左向右进行，析出SiO2。因此，石英脉系的形成是变形作用的一部分，变形带中的硅化、碳酸盐化、绢云母化和黄铁矿化等是金矿化的标志。
5.蚀变发育的程度和变形蚀变带的宽度结合在一起反映出剪应变的强度，它们与金矿化有明显的正相关关系。如狐狸山金矿床主要产在宽20m的主剪切带中，在这里硅化、碳酸盐化、绢云母化及其分带均较发育，而在较小的蚀变带中矿化就十分微弱了。
6.如果强片理化的变形带穿切褶皱了的某种强干性的岩石（如BIF），形成扭曲交会地段，便可以由于多方面的因素，如形成膨胀扩容空间、提供更多的矿源、使流体的流速减缓而与围岩发生更广泛的交代反应、介质的物理化学条件发生局部的改变等等，从而促进成矿物质的沉淀，形成一定规模的金矿体。狐狸山金矿的许多矿段都与BIF伴生很可能就是此种原因。
7.剪切带的变形性质决定了矿化石英脉的型式，在韧性、脆－韧性的剪切带中，矿脉一般为中心剪切脉和斜剪切脉（如代银掌和狐狸山金矿）；而在脆性的剪切断裂中，矿脉则为雁行状的张性脉（如刘家坪金矿）。矿脉的空间分布可以由剪切带的运动学特征来预测。
8.剪切变形带在不同的尺度上具有自相似性。因此，研究微观的显微和亚显微变形特征以及宏观的地质构造填图均可指示矿脉的空间分布特征。如狐狸山金矿床，宏观上的强应变带和微观上的剪切裂隙均作树枝分叉状，是里德尔剪切裂隙的组合。因此，作为矿脉的脉系（中心剪切脉、斜剪切脉等）在几何学和运动学方面与它们应是完全一致的，表现出很高的自相似性。不同级别、不同类型的剪切裂隙的交会，也就是树枝状分叉的交点，常是膨胀扩容的最佳场所，有利于富矿体的形成。狐狸山金矿床的远景就在于寻找和发现这些交会处。
褶皱构造和剪切变形带
五台山绿岩带和所有太古宙绿岩带一样，复杂的形态是绿岩褶皱和断裂变形的产物。人们常把五台群的展布形态描述为呈NEE向延伸的“之”字形构造。实际上这只是一个多期和多级褶皱与断裂的组合的一部分。就其本质来讲，五台山－恒山花岗岩－绿岩带的总体构造格架，是被若干整合断层——剪切带、逆冲断层、拆离断层等分割开的构造片体（图1-9）。在这里花岗岩类也参与了褶皱和断裂变形。因此，五台山花岗岩－绿岩带不是像典型的“花岗岩－绿岩模式”（Anhaeusser等，1969,1984）那样，是在垂直运动机制下，受简单的花岗岩底辟所控制的弧形向斜构造型式，因为在这种模式里不常见背斜、逆冲断层和推覆褶皱等构造。恰好相反，五台山绿岩带虽然总体是一个复向斜，但在相应的部位有背斜构造相伴，并且逆冲断层和推覆褶皱也发育。因此，它是在水平构造作用下，由拉伸和挤压结构而产生的褶皱与断裂伴生的构造岩片组合，而花岗岩类的底辟作用则只有局部的意义。
五台山绿岩带在大的尺度上由整合断层所分开的构造岩片隶属于性质不同的构造域。在各个构造域中具有基本相同的构造组合和演化历史，各种构造要素具有相似的特征，因而可以进行对比；而不同的构造域之间则存在着明显的差异。对整个花岗岩－绿岩地体来说，由于受到统一的构造运动或变形旋回的控制，因而形成完整的构造序列。但序列中各阶段的构造组合在不同类型的构造域之间则有程度上的差异，甚至可能完全不同。田永清等（1991）根据上述原则将五台山－恒山花岗岩－绿岩地体划分为至少20个构造域，它们分别隶属于各具特色的6种类型：褶皱基底、底辟岩体、断片、推覆片体、褶皱片体和褶皱浅层（图1-9），其中褶皱浅层属绿岩带盖层的构造，故在图中略去。
图1-9 五台山－恒山花岗岩－绿岩带的总体构造形态特征
1—花岗－片麻杂岩基底；2—片麻状花岗岩类；3—绿岩层的构造线；4—花岗岩接触带的片理；5—早前寒武纪整合断层；6—晚期断裂；Ⅰ—底辟岩体；Ⅱ—褶皱片体；Ⅲ—断片；Ⅳ—推覆片体；Ⅴ—基底杂岩
在空间上，各类型构造域的分布有一定规律性：褶皱基底（基底杂岩）多位于褶皱带的外围或复背斜的核部；断片主要发育在褶皱带的两个边部；推覆片体稍靠内一些；而褶皱片体则位于褶皱带的中部；底辟岩体是褶皱带（复向斜）次级背斜的核心，因此也出现在靠近边部的位置。
尽管花岗岩－绿岩带的构造十分复杂，但岩石的变形形迹都离不开面理、线理、褶皱和断裂几种类型，其中褶皱和断裂又是构造分析的主要对象。
（一）褶皱
褶皱是花岗岩－绿岩带中最普遍的构造形迹，而且形态多种多样。在强烈片理化的岩石中，有时很难确定褶皱的存在，但在不少的情况下，其中小的岩脉却提供了很好的证据，并能依据小褶皱的不对称性来推测大褶皱的某些特征。
褶皱的样式最适用于构造对比中的形态描述，是构造地质中的通用语言。一般按褶皱的形态划分它的样式，如相似褶皱、单行褶皱、等斜褶皱、开阔褶皱、平卧褶皱、直立褶皱之类，但这不是褶皱的严格分类。虽然褶皱的形态与其发生的世代有一定的联系，例如一般认为早期褶皱应为相似等斜褶皱，晚期则为直立的平行褶皱或开阔褶皱。但是控制褶皱形态特征的最重要因素还是岩性。由于岩性的差异，在同一世代的褶皱中可以产生不同样式的褶曲，图版Ⅱ－1所显示的不协调褶皱就是一例：石英质岩层形成典型的平行褶皱，而绿泥片岩则为典型的相似褶皱，它们都是绿岩中发生较早的构造变形产物。
叠加褶皱（重褶）是近10多年来变质构造研究中的重要课题，兰姆塞（1967）指出，叠加褶皱作用在许多地质环境中都很常见，并可由许多不同类型的变形作用所造成，主要形成于4种构造环境中：①多期的造山带；②一次造山旋回中相继的变形幕；③在一个简单的递进变形过程中相继的褶皱作用；④在一次变形过程中几个方向的同时褶皱作用。识别和研究叠加褶皱的目的在于查明绿岩带中的多期变形及其演变过程，因此，重点应是区分不同环境中叠加褶皱的特征。
叠加褶皱的表现形式多种多样，马杏垣等（1987）曾归纳出8种主要的识别标志，褶皱的重褶是这些标志中最主要的而且是直接的证据。在岩性单一片理发育的浅变质岩中，重褶现象的发现对确定多期变形具有重要意义，图版Ⅱ－2、3是五台群绢云绿泥片岩重褶的典型例子。两期褶皱叠加而产生的干扰格式取决于两期褶皱方位（轴面和枢纽）间的角度关系，主要有3种基本类型（J.G.Ramsay,1967）。五台山绿岩带中最常见的叠加型式是第3种格式，称为共轴叠加，图版Ⅱ－4属于此例，图1-10中的b也是一个典型的实例，在小尺度的露头上较常见。在少数情况下，两期褶皱的轴面和枢纽都有很大的交角，因而形成封闭构造（图1-10,C）。在大型构造上，褶皱的叠加需通过地质填图来确证，图1-11是五台群柏枝岩组顶面的构造形成面图，表示出了复式向斜中心部位两个世代褶皱共轴叠加的样式，不难看出，所谓“之”字形构造产生的原因是多期褶皱的叠加。
由于叠加褶皱是构造域褶皱片体中的主要变形特征，因此，这类构造域中的多期变形在绿岩带的构造分析中具有典型意义。田永清等（1991）系统分析了不同层次绿岩层的变形特征及其几何学关系，认为五台群实际上只遭受了不包括片内褶皱的3期褶皱变形作用：即以层理为运动面的褶皱F1，常产生透入性的轴面片理S1,F1起初是紧闭的，以弯滑机制为主，在递进变形作用下才发展成近平卧的褶皱；褶皱F2是继F1之后的主要褶皱，以NE-SW向的紧闭的弯褶皱和弯滑褶皱为主，轴面近直立，常伴有轴面劈理S2（折劈理）；以及最后一期仅发育于局部的褶皱F3，多表现为膝折带，并伴有折壁理S3发生。而最早发生的一期片内无根褶皱F0（剪切带内因构造置换而形成的钩状片内褶皱除外）是不成熟阶段的变形，可能是由于伸展作用造成的层内滑动褶皱，或准同生变形造成的包卷层理（多见于杂砂岩和BIF中）。就整体来说，绿岩带的主要构造格架是由F1和F2所奠定的，多期褶皱的复合形式可以由甘泉－铁磬剖面的构造为代表（图1-12）。早期褶皱的恢复是依据地层变新的方向（面向）、层理和片理褶皱的趋向、标志层的对比等系统资料进行的。
（二）剪切变形带
如前所述，五台山绿岩带的构造特征是褶皱与断裂相伴生的构造岩片的组合。因此，绿岩带中除褶皱变形外，断裂构造也具有十分重要的意义，尤其是在绿岩带金矿的成矿作用方面。
图1-10 原台怀亚群的多期变形特征
（据冀树楷等，1986）
a—磁铁石英岩中的片内褶皱；b—绿泥片岩类磁铁石英岩层的重褶；c—磁铁石英岩中由于重褶而形成的封闭构造；d—绿泥片岩中早期线理（WL1）在晚期褶皱（WF2）上的重褶；e—绿泥片岩的膝折；f—绢云片岩中两期片理
在五台山绿岩带中，一些整合断层（或称层状断层）或滑移面，可能与集体构成称之为叶理的一系列透入性不连续面无法区别，以致长期以来未被识别。近年来的区域地质调查发现了它们，被称为“古断裂”，后来改称“韧性剪切带”。事实上这些古断裂具有各不相同的性质，其中一部分确实属于严格定义范围的剪切带或韧性剪切带（韧性断层），而有些则属于有明显错断的逆冲断层，或属伸展作用下产生的低角度正断层（被称为拆离断层或剥离断层）。由于它们有许多共同之处：一是发育较早，断裂面本身已参与了晚期褶皱；二是在运动性质上都具有剪切作用特征；三是多形成于中深层次，具有韧性变形的某些特点，这就难免将其笼统地称为韧性剪切带或韧性断层。从某种意义上讲，逆冲断层和拆离断层都伴随有韧性剪切作用，形成一定规模的剪切带，因而研究剪切带的变形特征就更具代表性。
“剪切带”用来指有明显的剪切破坏分布在面上的带。“剪切”指的是应变，当这种应变密集时就构成了剪切带，这个带由岩石及或岩片构成。由于这种类型的带太普遍了，所以早期地质学家常使用剪切这个术语而不用剪切带。正因为如此，兰姆塞（Ramsay,1970,1980）在论述剪切带的几何特征时，将强烈变形局限于一些狭窄的、近于平行的带，被不严格地称为剪切带，而将两盘的差异运动是在没有破裂的情况下形成的剪切带类型不严格地称为韧性断层，因为断层是狭窄的剪切带的特例或变种，属于一种脆性剪切带。近10余年来，剪切带的研究已十分深入和广泛，其重点集中在韧性变形的剪切带方面，同时也产生了众多的术语，如韧性变形带（Hobbs等，1976）、韧性断层（Ramsay,1970）、韧性剪切带（Ramsay,1980;White,1982）、糜棱岩带（Hobbs等，1976;Rast等，1982），线性错动带（ЕΦимов等，1982），韧性变质带（李树勋等，1988）给术语使用的规范化带来一些问题。例如我国的一部分学者，尤其是在研究与金矿有关的剪切带时，倾向于使用韧性剪切带这一概念，似乎只有韧性变形才有利于成矿，从而模糊了脆性变形和脆－韧性变形对金矿的控制作用；并且时常把剪切带与剪应力联系在一起。前面曾指出，“剪切”几乎一定是指应变，而剪切应变是两度空间的（平面的）均匀应变，并且贯穿整个岩石体（J.G.Dennis,1965），所以，剪切带可以在不同应力条件下因剪应变而产生。严格地讲，剪切带泛指地壳中由强变形岩石所构成的线性地带，可以按应变状态划分为韧性剪切带、脆－韧性剪切带和脆性剪切带（Ramsay,1980）。只有发育在中、深层次中狭窄的面状变形有高应变带或片理带，与两侧相对未变形的围岩之间没有明显的破裂的面，但沿着它曾经发生了显著的位移才称为韧性剪切带（马杏垣等，1977）；如果韧性变形条件下形成的剪切带具有破裂面，则可称为韧性断层（郑亚东等，1983）。
图1-11 五台群柏枝岩组顶部绢英片岩的构造形态面图
1—片理产状；2—早期褶轴产状；3—晚期褶轴产状；4—断层
图1-12 繁峙崖头－五台李家庄构造剖面图
（据山西省区调队资料改编）
1—四集庄组砾岩；2—鸿门岩组绢英片岩；3—鸿门岩组绿片岩；4—含铁岩系；5—BIF;6—庄旺组；7—片麻状花岗岩；8—F1趋向；9—F2趋向；10—地层变新方向；11—断层；12—韧性剪切带；13—F1褶轴；14—F2褶轴；15—F3褶轴
加拿大的地质学家习惯上用“变形带”（Deformation belt）来称呼绿岩带中异常高的应变带（A.C.Colvine等，1988），这对避免不区分应变条件而概称韧性剪切带和常把剪切带与韧性剪切带或韧性断层等同起来所引起的混乱来讲，是有意义的。因此，我们采用“剪切变形带”一词，用指所有在剪切应变（单剪或纯剪）下形成的狭窄的强变形带（包括从韧性到脆性整个系列），也就是广义的“剪切带”。
剪切变形带的规模大小不一，小至手标本或显微镜下即可观察到，大者可长达千公里。前述兰姆塞（1980）按变形特征对剪切带所做的分类可以适用于不同规模的剪切变形带，但对于大型的剪切带，多数人是按不同的构造环境下特有的运动学特征来划分，分为：走向滑移带（即平移剪切带），地壳的挤压变形带（即推覆剪切带及垂直片理带）和地壳的伸张变形带（Hudleston,1982；马杳垣等，1987;Mattauer,1980）。事实上，剪切作为一种应变，是地壳构造形变过程中最广泛的性质，因此在构造演化的不同阶段，剪切作为一种应变，是地壳构造形变过程中最广泛的性质，因此在构造演化的不同阶段，构造的不同部位，构造变形的不同应力状态下均可发育剪切变形带。下述4种作用是绿岩带中常见的构造变形条件，都可有剪切变形带相伴生：①伸展作用，形成所谓拆离断层，在深部产生近水平的韧性剪切带，而在浅部的上盘，则伴有脆性剪切带；②推覆作用，在推覆体的底部形成推覆滑动剪切带，其逆冲断层可视为脆性剪切带；③褶皱作用，可在褶皱的应变集中部位产生不同型式的剪切变形带；④断裂作用（主要指平移断层），形成陡倾的变形带。以上4种类型剪切变形带是绿岩带构造变形不同演化阶段的产物。在一个有限的区域内，如五台山花岗岩－绿岩地体，它们按剪切变形发生的机制可以归纳为两种：即断裂作用（R）和褶皱作用（F），前者进一步可分为伸展作用、推覆作用和走滑作用（五台山区没有典型的实例），后者也可分为区域褶皱作用和底辟褶皱作用。图1-13是五台山绿岩带中4类主要剪切变形带的典型实例。A、B为褶皱作用的剪切带，B的右侧是花岗岩固体底辟作用在绿岩层中所产生的剪切变形带。C、D为伸展作用所形成的剥离断层，在深部基底杂岩中产生近水平的韧性剪切带；C为伸展阶段的构造剖面，D为后来褶皱上升所引起的构造剥离，这是以东山底－太平沟剖面为例，北台岩体南北侧的构造都可以用这一模式来说明。E为推覆作用形成的剪切变形带，实例为山羊坪推覆体与其底部岩层之间的滑断面。
剪切变形带有具体的鉴定标志（Ramsay,1970；许志琴，1984；郑亚东等，1985;Colvine等，1988），需结合宏观和微观的变形特征来综合考虑。在五台山绿岩带中，我们将下列特征作为识别剪切变形带的标志。
图1-13 五台山绿岩带中剪切变形带的类型
Wt—五台群；W1j—金刚库组；W1z—庄旺组；W1b—柏枝岩组；W1h—鸿门岩组；Ar—太古宙花岗－片麻杂岩；∑—超基性岩；Sh—剪切变形带
1.宏观标志
（1）强烈的片理化带。岩石在剪切变形过程中强烈片理化，往往形成毫米级到厘米级的面理间隔，较强硬的岩层被构造置换，旋转到与剪切面理平行的方位，因而不管什么岩性，在区域上形成一条强烈的片理化带，如代银掌的绢英片岩，强烈的片理化可使同变形期的石英团块均沿剪切面理变形变位。
（2）较大的构造透镜体。如在铜谷里、康家沟一带分布着一些绢云母石英（片）岩块体，它们是剪切变形过程中的构造透镜体。
（3）岩层的急剧增厚（如铺上至四集庄一带的绢英片岩）或减薄（如大明烟以东的绢英片岩层）。表明岩层在这些地方受到强烈的剪切变形而被褶皱重复或拉伸减薄。
（4）较强硬的岩层呈带状夹于片岩中，并且有较大的延伸长度。表明它们遭受到强烈的应变，如康家沟西南部及岩头至宽滩一带的滹沱群变质砾岩，呈很窄的带状分布在绿岩层中。
（5）带状的蚀变作用和退变质作用。由于在剪切变形带相对较低的P-T条件及普遍的流体相发育，因而易形成碳酸盐和含水矿物以及石英－碳酸盐脉等蚀变组合。因此，强烈的碳酸盐化是剪切变形典型热液蚀变现象，如在李家庄、康家沟、令狐等地。在五台山北麓的峨口至南峪口一带，一些曾被作为超基性岩的绿泥片岩在角闪岩相地层中呈带状分布，实际上是强应变带中的退化变质带，它们常与热液蚀变作用相伴生。
（6）不连续地层单元的直接接触，并且变质程度发生剧变。这是大断裂的特征，而往往在断裂两侧形成强烈的剪切应变带，如青社至殷家会一带，石咀亚群的文溪组（低角闪岩相）与高凡亚群上部地层（次绿片岩相）相毗邻。
（7）韧性断层或糜棱岩带的存在。这是剪切变形带而且属于韧性变形范畴的最直接标志。
2.小型及微观变形特征
主要包括露头尺度至显微尺度地质特征。
（1）在剪切变形带中，最常见的小型构造是褶皱。这些褶皱不仅表现出无根钩状特征，而且还常形成多级不对称和不规则的紧闭形态，有时可构成明显的强变形带。图1-14是狐狸山矿区变形带中BIF的褶皱特征。它反映出岩层在早期等斜褶皱（F1）的基础上发生剪切变形，伴生第二期褶皱（F2）。应变强的部位褶皱紧密，使BIF也接近于片理化，作出褶皱的轴迹分布图，强变形带明显可见。有时褶皱发生在透镜体化的脉体上，它不仅反映出剪切变形的存在，而且显示出了剪切的递进变形过程。最典型的是A型褶皱和鞘褶皱（图1-15），它们能准确地判定运动方向。在剪切变形带中拉伸线理和A型褶皱具有同样的意义，它可以由柱状矿物的定向排列构成，也可以是一个个的杆状体（图版Ⅱ－5）。剪切变形的小构造表现最复杂多样，图1-16是其中一部分，有小型的构造透镜体（a）、S-C组构（b），石香肠化和肿缩构造（c、d、f），书斜构造（e）和雁行状张性脉等。
（2）显微构造特征是确定剪切变形带必不可少的依据。一般用糜棱岩或糜棱岩化来概括，但是应避免两种倾向：一是与区域热动力变质作用不分，将所有在区域变形变质过程中，容易发生层间滑动而具有某些糜棱岩化特征的绢英片岩和绿泥片岩均当作糜棱岩而定为韧性剪切带，使剪切带扩大化；二是在构造层次较浅时，剪切变形多表现为脆性，因而不出现摩棱岩化，如仅以糜棱岩作为标准，就有可能将它排除在剪切变形带之外。应该说，糜棱岩是剪切带的必然产物，但剪切带，除了在韧性变形的条件之下，不一定都伴有糜棱岩。因此，五台山绿岩带中剪切变形带的下述显微特征不都是韧性变形的。例如在狐狸山矿区，变形岩石中常见显微破裂构成的里德尔剪切裂隙（图版Ⅱ－6），有时形成显微剪切带（图版Ⅱ－7）；眼球状构造、长石残斑（图版Ⅱ－8），不均一的细粒化等则是长英质糜棱岩（绢英片岩）中常见的构造，在糖粒状矿化石英岩内发育显微分层也可能是在较韧性的条件下有水的参与而发生持续剪切的结果；而S-C组构（图版Ⅲ－1）、云母鱼（图版Ⅲ－2）、显微褶皱和压力影（图版Ⅲ－3）在脆性和韧性的剪切变形中都较发育。此外，为一般研究者常描述的核幔构造、亚颗粒构造、带状石英（拔丝构造）等在具韧性变形的岩石中也很常见。上述显微构造不仅是剪切变形的证据，而且可以作为运动学的标志和进行动力学研究的对象。
图1-14 原平狐狸山剪切变形带中BIF的褶皱特征
（a）—露头素描图；（b）—褶皱的轴迹分布图
1—条带状铁建造（BIF）；2—绿泥片岩（Sch）及片理；3—F1轴迹；4—F2轴迹；5—F2附加褶皱轴迹；6—密集的F2轴迹；7—F2之枢纽（＞50°）
图1-15 鞘褶皱素描
（a）、（b）为狐狸山ZK4-1孔岩心上的鞘褶皱，（a）发育为比较典型的Ω型（垂直a的方向），（b）具有不均匀褶皱的特征，（c）为代银掌绿泥片岩中形成的封闭构造，（d）为代银掌含矿带上盘绿泥片岩中的A型褶皱
五台山－恒山绿岩带金矿床地质
图1-16 剪切变形小构造素描图
（a）—（e）为狐狸山区：（a）呈透镜状嵌布的石英脉；（b）绢云母片岩中的S-C组构；（c）绿泥片岩中呈紧闭褶皱的透镜状石英质条带；（d）绿泥片岩中透镜化的石英条带；（e）绢英片岩中方解石脉被剪裂为书斜状；（f）绿泥片岩中呈串珠状分布的石英脉（黄毛里）
依据上述标志，可以概略地画出五台山西部绿岩带的剪切变形带分布图（图1-17）。它们由一组NE向和一组NEE向的带组成，属于区域性的一级剪切变形带，根据其展布方位和运动学特征，有理由认为它们是在NW-SE向挤压作用下形成。二级剪切变形带一般宽度不大，延伸也只有数百至数千米，一般与区域褶皱作用有关，并在一定程度上控制金矿化。图中用R和F分别表示出了与断裂作用和褶皱作用相关的变形带类型，并将剪切变形带初步区分为3个形成时期：
图1-17 五台山西部变形带与金矿化分布图
1—后寒武系岩石；2—滹沱群变绿岩；3—五台群变沉积岩；4—基性火山岩＋BIF;5—中酸性及基性熔岩；6—中酸性花岗岩类；7—滹沱群花岗岩类；8—五台群花岗岩类；9—基底花岗岩类；10—变基性岩；11—超基性岩；12—韧性断层；13—脆性断裂；14—变形带；15—变形带类型；16—变形带的形成时期；17—热液蚀变；18—拉伸方向；19—金矿化点；20—典型矿点
五台期（W）：变形岩石仅见于五台群及前五台群的片麻状花岗岩中，未见明显的叠加退化变质现象，变形带主要由五台运动的褶皱作用和岩浆底辟作用所形成。
滹沱期（H）：最显著的特征是滹沱群的岩层或吕梁期的基性岩墙也发生了强烈的剪切变形，并在五台群岩层中见到沿剪切面理发生退化变质和热液蚀变，这是由吕梁运动的区域褶皱和断裂作用所致。
五台—吕梁期（W-L）：具有上述两期剪切变形的综合特点，但以滹沱期为主，又明显地表现出继承五台期而递进演化的性质。它是滹沱期剪切变形继承了早期变形带的结果，是剪切作用持续活动的一种表现。
综上所述，绿岩带的变形演化可以按褶皱运动划分为两个变形旋回，即五台旋回和吕梁旋回，相当于两次造山运动，即五台运动和吕梁运动。在一个构造旋回中，构造变形是阶段发展或递进发展的，因而可以再划分变形幕。从运动性质上讲，五台山区的早前寒武纪经历了两次“开”－“合”的运动，产生了相应的构造形迹。综合考虑各种构造类型（褶皱和断裂），按其发生的先后，可以建立起绿岩带发育阶段的构造序列（表1-5）。构造序列清楚地反映出各变形幕在不同地层单元中产生的不同构造形变，从中可以看到绿岩带的全部变形历史。田永清等（1991）在系统分析各变形域特征的基础之上，结合岩石地层单元的空间分布，把五台山－恒山花岗岩－绿岩带的总体构造样式表示为一个向SE倒转的扇形复式向斜（图1-18），早期平卧褶皱（F1）只是向斜的一翼和一个倾伏端（见图1-12）。各种类型构造域在剖面上呈规律性的排列：两边是逆冲断片，绿岩向基底方向逆冲；向内过渡为底辟岩体、推覆片体；中心部位为褶皱片体。该图反映出，绿岩层的褶皱是盆地闭合的收缩造山作用所引起的，而构造样式却与花岗－片麻岩基底的断块上升和辟壁花岗岩的侵位有着密切的关系。
表1-5 五台山花岗岩－绿岩带发育阶段的构造序列
构造变形的控制作用
地质工作者早已注意到金矿床与区域断层或断裂之间的关系。进入80年代中期以来，在对太古宙绿岩带金矿床的深入研究时，特别是M.博纳梅宗对石英脉型金矿提出剪切成因的新观点、建立了石英脉3阶段剪切成矿模式后，大大地促进了世界范围内剪切带控矿理论的研究。澳大利亚学者艾森诺尔和格罗夫斯等人（1989）通过对诺斯曼－维卢纳绿岩带以卡尔古利为代表的典型矿床的研究，提出金矿赋存于巨型剪切带（深大断裂）的次级剪切带系统中，并认为矿化是由流体压力在二级构造内的周期性波动引起的，一级构造则具有稳定的流体源，起流体通道的作用。以A.C.Colvine和Hodgson等（1988,1989）为代表的加拿大学者，则通过对安大略省太古宙岩金矿床的研究，建立了在变形带内变形型式与矿脉的垂向分布模式，对变形与矿化之间的关系进行了系统的讨论。总之，对金矿的控制作用研究都主要集中在导矿构造、赋矿构造以及促进流体组分和矿质活化3个方面。
在五台山大多数绿岩带金矿床（矿化），多与构造变形有关，不论它是褶皱还是断裂、是脆性还是韧性，都分布于剪切变形带内，并受剪切变形带的控制。具体地讲，金矿床（化）与紧闭褶皱翼部的剪切变形带有关；剪切裂隙控制了矿床内金矿脉的分布。
（一）金矿床的构造控制——紧闭褶皱翼部剪切变形带中的金矿床
一个金矿床，抑或富矿体均与构造上的扩容带有关。在绿岩带内岩石由于遭受强烈的挤压作用而发生褶皱，以致形成紧闭同斜的褶皱构造。在褶皱作用期间，褶皱各个部位应力场会发生变化，一般在褶皱轴部由于被褶皱岩层的能干性有明显差异，形成所谓的虚脱构造即局部的扩容带，后被矿化流体充填形成鞍状脉。在褶皱翼部，往往是倒转翼，它们或在持续的挤压过程当中产生层间滑动，形成局部性的剪切变形区；或由于褶皱本身即属于变形带内的剪切褶皱，在递进变形过程中发生非共轴变形，倒转翼上的岩层发生强烈的变形，较硬的岩层被拉伸变薄，呈透镜状、串珠状展布。
图3-10（a）为露头尺度的小褶皱素描（花咀一带），产于片岩之中，可以看出褶皱的石英脉体在翼部明显变薄，显示局部的拉伸作用，图3-10（b）则为紧闭褶皱翼部发育的微型剪切带，可以看出沿褶皱之翼部，片理化程度增高，形成一个狭窄的强变形带。石英脉沿该带及褶皱核部的虚脱部位分布，二者均反映出变形带与褶皱的密切伴生关系，这种特征亦适合于矿区规模的构造，下面以狐狸山金矿区为例加以说明。
图3-10 褶皱翼部剪切变形素描图
（a）—片岩中紧闭的小褶皱素描，显示褶皱翼部的剪切拉伸作用（花咀）；（b）—露头尺度的紧闭褶皱素描，可以看出在翼部产生的剪切带（黄毛里）
狐狸山金矿区位于五台山西南角，区域上五台群变质火山－沉积岩与滹沱群的变质砾岩、石英岩相间产出，为一系列的等斜褶皱，轴面大致向NW倾斜，狐狸山矿区则处于一紧闭背斜（形）的南翼或紧闭向斜（形）的北翼，地层北老南新，向北倾斜，属于倒转。五台群变质岩层包括绿泥片岩、条带状铁建造、绢英片岩、石英岩及碳质千枚岩等，发生了强烈的层间剪切作用，形成了数条宽度不等，最大20余米的强变形带。
构造填图表明，金矿区主要是在NW-SE向挤压作用下，形成褶皱和剪切变形带共同发育的构造格局，在南部与滹沱群变质砾岩及石英呈逆冲接触关系，见图3-11。区内主要褶皱构造有3期：WF1为层内（片内）无根褶皱，在露头尺度和显微尺度下反映属于早期层褶，并形成透入性的片理WS1，其褶轴B1由于后期叠加变形而变得近于直立；第二期褶皱WF2在大尺度的构造地质图上反映比较清楚，露头尺度以发育斜交片理（WS1）的折劈理（WS2）和膝析（F2）为特征。WF2为一种较为开阔的轴面近水平的褶皱，规模较大，但仅发育于矿区北部。
与剪切变形有关的是WF2褶皱。构造解析表明，WF2褶皱是早期褶皱递进变形的结果，其拉伸线理（324°∠68°）与WF2褶轴及WF1褶轴变位后的轴产状一致。反映出非共轴的变形特征，代表了区内主要的剪切变形阶段，其强烈的剪切变形沿WF2褶皱的倒转翼最为特征，在露头尺度上沿剪切变形带可见石英岩、铁建造等较强硬的岩石布丁化以及广泛分布的拉伸线理，拉伸线理（La）以矿物线理、杆状构造为代表。在显微尺度下则可以见到S-C组构、长石残斑及石英残斑的不对称构造、“云母鱼”构造等，相应的构造岩类型为典型的糜棱岩。从变形型式上看应属于脆韧性－脆性的范围。
图3-11 狐狸山金矿床构造剖面图
金矿床严格地分布在强变形带内，以里德尔剪切系中的D脉和P脉形式产出。金主要赋存在硅化石英岩的石英粒间和裂隙中，有时也在石英中呈包体出现，矿体周围可见明显的硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化等围岩蚀变沿变形带分布，它们均是在剪切期间流体与围岩相互作用的结果，最终导致金的沉淀。
这种类型的剪切变形带对金矿床的控制作用主要表现在：
1.提供并输送成矿流体。富CO2的流体不管其来自深源，还是变质地层，往往在剪切变形带内富集并导入成矿空间，如上所述广泛沿变形带分布的碳酸盐化、绢云母化蚀变（狐狸山、康家沟、代银掌）即是佐证。
2.随着剪切变形的继续，可能伴随有Au和其它元素的活化、迁移，并不间断地向扩容带输送，从而建立起高的流体压力梯度和成矿组分的浓度梯度。一旦其中一种因素发生变化，如当流体压力远远大于静岩压力（Pf≥Pr）时发生的水力破碎作用，或pH、Eh、fo2发生变化或几种因素共同起作用时，都可能引起金的沉淀。
3.岩性通过构造变形对金矿化起作用，说明一定的岩性组合有利于剪切变形的发生，从而对金矿化显示出间接的控制意义。
在五台山西部柏枝岩组/文溪组的铁建造中，当磁铁石英岩厚度不大，且与片岩相间产出的地方，如果发生强烈的褶皱作用，往往在翼部由于层间剪切滑动，产生局部的剪切变形带，就可能形成一定意义的矿化。这是由于厚度和能干性有明显差异的岩层在褶皱作用和剪切变形期间变形机制不同，能干性小的软岩层易于发生塑性变形，形成强叶理化的岩石，能干性较大的硬岩层往往以脆性变形为主，产生各种裂隙如张裂隙、剪裂隙等。二者均可使岩石的渗透性增高，成为矿脉充填的有利空间。区内的大部分金矿床均与这种岩性组合有关。
4.剪切变形带产生的脆性裂隙是活化金聚集的场所，这一点将在下节中详细讨论。
（二）金矿体的构造控制－剪切裂隙中的金矿体
如果说剪切变形带控制金矿床的分布及其规律，那么，金矿体（脉）则受变形带内剪切裂隙的控制。在五台山西部，可以识别出的金矿脉类型有拉伸脉（刘家坪金矿脉）、呈细脉浸染状分布的交代脉（代银掌、小板峪等）以及剪切脉（狐狸山、小中咀）。脉体可以是单脉，也可以呈复脉产出，脉体类型、方位以及相互间的关系一般可以通过里德尔剪切裂隙得以解释。
在简单剪切条件下，无论是脆性变形、还是脆韧性变形环境都可以形成剪切脉。里德尔剪切系（图3-12）是脆性条件下的变形实验结果，但近年来的研究中人们已广泛应用于脆韧性以至韧性变形环境。其中以R型脉扩容最强（A.C.Colvine,1988），但Hodgson（1989）研究认为，多数矿床的容矿构造为雁行状脉、斜剪切脉（P）和中心剪切脉（D）。本区的情况也是这样，野外未见到发育良好的R型脉。刘家坪金矿脉呈雁行状排列，脉体略显弯曲，为拉伸裂隙脉，指示脆性变形环境；狐狸山金矿床则以P脉和D脉为主。图3-13为露头尺度的素描图，P脉为硅化石英脉，D脉为细晶石英脉，P脉与剪切叶理Sc呈小角度斜交，D脉平行Sc叶理。图3-14为P脉的空间分布立体图。可以看出，P脉沿剪切带呈雁行状展布，在剪切面理上基本与拉伸方向（La）一致。这两种脉基本上代表了狐狸山矿区的金矿脉类型，为脆韧性变形条件下的产物。康家沟矿区则见到网状脉，表明脉体之间形成时间大致相同。
图3-12 里德尔剪切裂隙图
图3-13 狐狸山金矿床含金石英脉的型式图
（a）—狐狸山金矿在近于垂直拉伸线理（La）断面上剪切叶理（Sc）和硅化石英脉D（中心剪切脉）及P脉（斜剪切脉＝La）之间的关系素描图，图的上方为西、下方为东；（b）—狐狸山矿区YD103号平硐口含金石英脉的排列型式素描，P脉为硅化石英脉，D脉为白色的细晶石英脉，小断裂是沿节理的轻微错动
浸染状矿脉一般产于强烈变形的剪切带内，加拿大学者（Colvine,1988,Hodgson,1989）称之为交代脉，其产出背景为韧性变形为主的环境。一般情况下，表现为强烈的硅化带和硫化物带，含有与叶理平行的窄的石英细脉、石英透镜体和扁豆体，赋存脉体的围岩往往是强烈的片理化带。这种类型的矿脉以代银掌矿化点为代表。那里的铁白云石脉、石英脉一般均为厘米级有时甚至是毫米级，沿片理呈透镜状、拉长的扁豆体状分布，矿化即与这种类型的脉体有关。这种细脉浸染状的矿脉，究其实质，也属于剪切裂隙，一般情况下它们与剪切带内C或C＇劈理发育有关，只不过脉的宽度小，密集分布罢了。叶理化程度高、渗透性强，是赋存矿化主岩的一个显著特征。
图3-14 狐狸山金矿床斜剪切脉（P脉）空间分布立体图
由此可见，区内金矿脉类型发育比较多，从细脉浸染状矿脉—剪切裂隙型矿脉均有分布，它们分别代表不同的变形环境，从韧性→脆韧性→脆性。每个矿区（矿化点）往往以一种类型为主，形成一个个小的金矿体，但都位于剪切变形带内，这些剪切裂隙对金矿体的就位起着直接的控制作用。
（三）构造与金矿床的分形理论分析
分形理论，又称分数维几何学，70年代由法国数学家曼德布罗特首创。它以自然界没有特征长度的图形、构造和现象的自相似性为研究对象，定量反映几何形态的复杂程度，揭示具自相似性形体的特征规律。这里所谓的自相似性，是指将所考虑的图形的一部分放大，其形状与主体相似。换言之，自相似性是在尺度变换下的结构不变性，用分数维数D来表示。
其数学表达式为：
五台山－恒山绿岩带金矿床地质
式中，N是特征性大小，大于r客体的数目。在用密度－密度相关系数结构进行计算时，C（R）为密度相关函数，R为密度（距离），它表示用不同的尺度（R）来测量具自相似性形体的某些参数（如边界、长度、面积、体积、交点等），测量结果就会随选择的尺度（R）不同而变化，二者符合幂函数规律，其幂函数的指数D值不变，就是说，可以用幂函数的指数D，即分数维，来定量表达自相似性特征。
这一理论近年来广泛地应用于地质领域，并取得了相应的成果。日本学者平田隆幸（Hirata）证明，岩石破裂具有自相似结构，无论是微破裂、节理系、断层系，还是不同尺度的断层，其几何图形都具有特定的分形维数（韩玉英，1992）。在五台山区，我们注意到不论是在大尺度的区域地质图上，还是在露头尺度上，抑或在变形岩石的显微尺度上，变形带与显微裂隙、构造蚀变带、石英位错线的分布之间有着极为相似的几何学特征，如图3-15所示。为此我们对这些构造的交汇点及端点进行了分形研究的统计测量，选取不同R值（代表不同尺度），统计交汇点及端点的数目，并对区域上沿剪切变行带分布的金矿（化）点的分布也进行了相应的统计测量，见表3-4，将统计数据投入图3-16中，在图3-15（b）的直角坐标系中呈双曲线分布，具幂函数特征。而在图3-15（a）的双对数坐标图上，各个直线的斜率即代表相应的分维数D值的大小。可以看出：1）5种类型的直线拟合得都比较好，由表3-4可知，相关系数最低也为0.948，说明在一定的尺度范围之内都表现为自相似的特征，可以应用分形理论来分析。这意味着，对显微构造的分析可以反映区域性的构造特征，反之亦然。2）D值的大小可以反映变形强度。D值愈高，几何形态愈复杂，构造运动愈强烈，相应地变形也就愈强烈。同时，它还可以定量反映地质现象的有序程度，维数（D）愈高，有序度越低，表中构造带的维数D从0.59到1.22，都比较小，说明五台山西部岩石的变形不太强烈，这一点与野外观察基本上一致。3）直线（2）代表区域金矿（化）点的分维数，D值为1.10。所测值的相关系数为0.966，表明不同品位的金矿床的分布亦具有分形结构，有序度不高，其D值与不同尺度范围的构造测量D值相差不大，反映出金矿（化）分布与剪切变形带密切的相关关系。
图3-15 不同尺度变形带的分布特征图
（a）—区域变形带及金矿化点；（b）—狐狸山矿区构造蚀变带；（c）—狐狸山矿区显微裂隙构造（WB018）;（d）—狐狸山矿区构造岩中石英的位错线（WB025，放大4.7万倍）
表3-4 不同尺度构造的分形统计计算表
图3-16 R-C（R）图解
（a）—双对数坐标的图解分析；（b）—普通坐标的图解分析
需要说明的是，对分形维数的物理意义及地质含义，可以在解释上有些差异，有关这一研究领域的一些问题还处在探索之中，但它毕竟为构造分析提供一种手段，无疑将有助于加深对剪切变形带与金矿（化）及其关系的认识。
剪切变形对条带状铁建造金矿的制约
1.剪切变形是条带状铁建造金矿活化成矿的机制
在前寒武纪变质杂岩中，褶皱作用最常见的模式主要是剪切褶皱作用（或称滑褶皱作用），以及弯流褶皱作用和弯滑褶皱作用，它们一般与变形岩石的流变条件有关，即取决于岩石成分、温度、压力和应变速率等情况。在剪切褶皱作用形成的变形岩石中，因为是简单剪切变形，褶皱中的应变分布特点为剪切面就是每一点上应变椭球体的圆切面，每一点上应变都是平面应变。该类褶皱作用是沿着与褶皱层斜交的密集面发生剪切作用。弯滑和弯流褶皱作用的机制虽然不同于剪切褶皱，但是褶皱内所有各点的应变都是平面的；岩层在褶皱作用时发生平行于层面的剪切，变形包括了环绕褶皱轴的弯曲和垂直于褶皱轴面上的剪切作用。因此，对于处于绿片岩相—低角闪岩相变质条件下五台群的含铁岩系来讲，强烈的褶皱作用（形成紧闭褶皱）过程中发生相应的剪切变形是不可避免的，特别是在大褶皱的翼部，该类剪切变形表现得更为明显。无论是在较大尺度的变形域内，还是露头尺度的小型褶曲，较强硬的岩层（如BIF）或岩石（石英脉）在翼部显著变薄，显示局部的拉伸作用，形成透镜体、串珠体或者强烈片理化，形成狭窄的强变形带。如图3-9（a）所示的狐狸山矿区变形带中BIF的褶皱特征。它反映出岩层在早期等斜褶皱（F1）的基础上发生剪切变形，伴生第二期褶皱（F2），应变增强的部位褶皱紧密，使BIF也接近于片理化。图3-9（b）表示的褶皱轴迹分布图，强变形带显而易见，F2褶皱之枢纽正好是该矿区柱状金矿脉的延伸方向。沿剪切变形带岩石变质热液活化作用的表现主要为脉石英和碳酸盐脉的形成，如图3-10、3-11所示。图3-10反映出小板峪沟口绢云绿片岩中发育的小型褶皱及其剪切面的特征，沿剪切面有变质热液活化的脉石英分布。该点的位置与条带状铁建造的剪切变形带在同一延伸方向上（表示在图3-12的
图3-10 小板峪沟口绢云片岩强烈褶皱伴随的片理化剪切面形成和热液活化石英脉的分布素描图
平面示意图上）。图3-11则直接反映BIF的剪切变形，沿剪切面有明显的碳酸盐（铁白云石）化和黄铁矿化，是条带状铁建造金矿化的一种标志。
在较大的尺度上，小板峪铁矿是位于近区域大褶皱“之”字形转折端的北翼的一个复式向斜构造中（见图3-1），南部褶皱宽舒，北部褶皱紧闭，是金矿的产出部位。从图3-12所示的3条勘探剖面的变形特征上看，它们实际上是由一系列的强剪切变形带和弱变形域构成的大型剪切带，金矿化则产于强变形带内，而不是所有的条带状铁建造中都有金矿赋存。
2.剪切裂隙系中的条带状铁建造金矿
图3-9 原平狐狸山剪切变形带中BIF的褶皱特征
脉状金矿体虽然是剪切带型金矿和构造蚀变岩型金矿的主要特征，但在五台山绿岩带中，一些剪切带型金矿常常与含铁岩系及BIF直接相关，如康家沟金矿，含金的剪切带均发育在条带状铁建造中，而且金主要赋存在变形的BIF中。另一方面，条带状铁建造中原生金的矿化程度有限，一般需要构造-变质热液活化方能富集成矿体（脉），因此，金矿脉也是该类金矿的一种产出形式，无论是在殿头还是在小板峪，都不例外。
图3-11 小板峪条带状铁建造（BIF）中的小型剪切变形及碳酸盐脉的分布素描图
图3-12 小板峪矿区的（铁矿）的系列剖面图
许多剪切带是不同方向的破裂组合，总的显示出复杂的网状特征，但经里德尔（Riedel，1929）实验确认，它们是不同性质的五种裂隙组合，因而称里德尔裂隙系。它们包括与剪切走向呈低角度（约15°）和高角度（约75°）的R、R’剪切面、与岩块运动方向相反并与剪切带约成15°倾斜的“压力”或P剪切面，平行于剪切带的C剪切面（或D剪切裂隙）以及代号为T的张性裂隙。在含金剪切带中，剪切面的扩张性质导致矿化作用发生，所以这些裂隙（或破裂）是金矿的主要赋存部位，被许多研究者（Andreus等，1986；Hodgson）描述为含金脉系，并认为对含金脉系进行构造解释，不仅是确定矿脉形成历史和判别剪切机制的最理想方法，而且是确定矿体几何形态与分布的重要步骤。
在简单剪切条件下，无论是脆性变形还是韧性变形环境都可以形成里德尔裂隙系，经矿化作用可以形成复杂的矿脉系：斜剪切脉和中心剪切脉（P脉和C脉），张性脉（T脉）、交代型脉（主要在韧性条件下）、角砾岩脉和裂隙脉（异常高的流体压力条件下）等等（Hodgson，1989）。
什么叫R剪切
里德尔剪切面（R）利用剪节理来判断断层两盘的运动方向在大型走滑断裂带内，沿着压剪性破裂面（P）、里德尔剪切面（R）、共轭里德尔剪切面（R’）和主剪面都有可能发育剪节理，而且这些剪节理的延伸方向可能变化比较大，所以利用剪节理判断走滑断裂两盘的相对运动方向是比较复杂的，首先需要判断剪节理究竟是沿着哪个剪切破裂面发育的，然后才能正确地判断两盘的相对运动方向。
剪切带金成矿系统形成机制
自20世纪80年代中期Bonnemaison M（1986）提出含金剪切带概念以来，一些学者（Bonnemaison，1990；Colvine，1988；王鹤年，1992等）相继探讨了剪切带型金矿的形成机制。成矿系统是特定的地质成矿作用发展阶段的产物，可运用系统论方法，研究剪切带金矿成矿系统的若干问题。
1.成矿大地构造背景
大地构造背景是金矿床形成最根本的控制因素。新太古代、古元古代和中生代是地质历史中科迪勒拉式地体增生最强烈的时期，也是脉金矿床发育的时期。Kerrich等（1988）认为，不同时代的脉金金属省，可能是由同样的作用形成的，也就是在科迪勒拉式造山带的外来地体的压扭增生过程中生成的。在地体边界构造，即区域线性构造带（Eisenlorh，1989）控制了大型金矿床的分布，这些区域线性构造带是由各级剪切构造和断层组成的。
2.剪切带成矿系统结构
根据剪切带成矿系统的自身特点，可将成矿系统分为矿源系统、输矿系统、储矿系统和动力系统。
（1）矿源系统
巨型剪切带作为地体边界的线性构造带，长度一般都大于100 km。根据它对来自地壳深处或地幔的长英质岩浆和来自地幔的煌斑岩的分布所表现出的明显控制作用，可认为它们是切穿地壳向下延伸到地幔的大型构造，所以剪切带的矿源系统涉及范围包括了上地幔、下地壳及其衍生的花岗-绿岩带。
稳定同位素C，O，S，以及放射性同位素Pb及Sr资料说明，地幔、绿岩带及其衍生的长英质侵入体都可以作为成矿物质的来源，其中的地幔源岩浆岩包括科马提岩、煌斑岩、氧化的长英质斑岩；火山-沉积岩包括BIF、碎屑沉积岩；花岗岩类包括同火山的TTG杂岩及重熔花岗岩等。
（2）输矿系统
输矿系统包括搬运矿质的介质（主要是热液流体）及介质运移的通道。剪切带深部流体为来源于地幔的初生富CO2流体，中部为变质水和岩浆水，浅部则主要为大气水。初生水、变质水、岩浆水及大气水共同组成了成矿流体，这一点与稳定同位素所揭示的“混合水”是一致的。石英脉型金矿流体包裹体成分以H2O和CO2为主。
流体的运移系统包括变形带周围岩石中的先存面理、裂隙和断裂，尤其是变形带内的糜棱面理和剪切裂隙。流体在活化的岩性接触界面和剪切带中的运移所产生的热和物质平均流量要比弥漫性流动的至少大三个数量级（Thompson et al.，1984）。即使在剪切带中，也有流体渗入的现象。地壳深部的连续水相层或流变学分层（Fyfe，1987）对于热液向剪切带的集中可能起着重要的作用。
一级剪切带构造是热液流量大、水/岩比值最高的区域，是主要的输矿通道。
（3）储矿系统
储矿剪切带系统是指相对于主要剪切带（输矿通道）而言的次级剪切带，有时输矿通道本身也是储矿系统的一个部分。储矿剪切带可以是长1～10 km、宽几厘米到几百米的断层构造，也可以是长几厘米到几米、宽几毫米到几厘米的显微裂隙，它们的分布规律遵循里德尔简单剪切系统模式（Roberts，1987）。当糜棱岩类发生矿化时，它就可能由输矿通道变为储矿系统的一员。
应当说明的是，储矿系统和输矿通道的划分并不是绝对的，它们在特定条件下可以相互转化。
（4）动力系统
动力系统是指使矿质活化、流体运移、矿质沉淀的系统，是一个非常复杂的系统。它主要包括温度、压力、pH、Eh、浓度、应变速率、黏度等在内的参量，主要是温度梯度和压力梯度。
3.剪切带成矿系统机制
韧性剪切带在地壳中的分布大体是：7 km以上以脆性形变为主；7～15 km间为脆-韧性过渡带；15 km以下是韧性形变带（图6-22，Colvine A C，1988）。脆-韧转化的温度约在200～350℃之间。
图6-22 一个理想的大型剪切带构造随深度变化的情况
（据Colvine等，1988）
产于韧性剪切带中的金矿床成矿机理概括如下（Bonnemaison M，1986；李人澍，1996）：在一个韧性剪切带的演化过程中，早期在深部出现韧性形变，产生一系列塑性变形，包括糜棱岩、鞘褶皱、压溶劈理、剪切透镜体及动态重结晶新颗粒、核幔结构等一系列宏、微观物质改造现象。这一阶段对成矿的贡献表现在对岩石的细化、矿质的准备和沟通深源流体。韧性剪切高能量活动造成的糜棱岩化使颗粒表面积大幅度增加，成为捕获从矿物晶格中活化出来的金的有利岩石。此阶段的金多为不可见金，分布于糜棱岩面理上。一般认为，这一阶段由深部剪切带导出的深源流体，携带矿质运移，总体趋于分散，只在有利条件下可局部富集成为糜棱岩型金矿，或称同韧性剪切金矿床。这类矿床的规模取决于韧性剪切活动改造的源岩的含矿性，但总体一般较小。在中期阶段表现为脆-韧性形变，出现了R，R′，P，D，T裂隙系统，增高了岩石的渗透性。早期形成的不可见金通过动力改造以细粒晶体形式赋存于硫化物及早期石英破碎形成的砂糖状石英中，形成常见的石英脉型金矿床。在晚期阶段出现的脆性形变既可以破坏已成矿体，也可以接受新的成矿流体，并导致叠加成矿。
在一个地区韧性剪切带的演化过程中，由于地体的抬升和新的韧性剪切带的形成，会出现不同时期韧性剪切带的叠加组合。被抬升的韧性变形区段可以受到后期的脆性或脆-韧性带的叠加改造。老的韧性剪切带提供了改造源岩与通道，直接控矿者是后期的脆性至脆-韧性构造。这是世界上尤其是我国韧性剪切带中的主要金矿类型。
与韧性剪切活动相伴随，有复合流体形成，包括变质流体，地幔脱气、脱水、脱碱产生的幔源流体和动力变质热液，这些都是变质变形过程中产生或由剪切带从深部导出的。韧性剪切带常常伴有同构造期深熔作用形成的花岗岩类，其熔浆的润滑作用又形成弱化带，加速韧性剪切带的构造形变，导致地壳的脆性破裂，其结果使整个韧性剪切带更有利于成矿。
综上所述，韧性剪切带成矿的主要环节是：①含金矿源层的存在是含金剪切带形成的物质基础；②不同期韧性剪切带的组合叠加是成矿攸关的构造条件；③韧性剪切活动诱发的深熔花岗岩的改造促进矿石的加富（李人澍，1996）。
4.剪切带成矿系统特征参数
成矿系统特征参数包括系统集约化程度、有序度、自组织性三个方面，是判断成矿系统聚矿能力的重要标志。
集约化程度：即系统结构的集约度，利用矿体集约化程度可以反演系统的集约程度，系统的集约程度用成矿系统规模与矿体之比（或矿化率），以及矿石品位来粗略反映。集约化结构有利于子系统的紧密联系、成矿环节的匹配衔接、能源的充分利用、反复深入的物质改造和成矿作用的叠加。剪切带型金矿的高矿化率（如小秦岭S504达67%）以及较高的矿石品位（如小秦岭5505Ⅳ号矿体平均品位为30.48 g/t）和较大的矿床规模（西澳卡尔古利区金矿，1000 t）都说明剪切带成矿系统矿体集约化程度较高。
有序度：成矿系统的有序度是指系统为维持其整体动能和特征，其要素间的组织方式和运动秩序（李人澍，1996）。系统要素特征愈多其所达到的有序度愈高。在剪切带成矿系统中，幔源流体使角闪岩脱水，生成以H2O，CO2为主的流体。流体沿深部韧性剪切带汇集并且溶解了大量金的硫化物，至中部脆-韧性剪切带，大量金沉淀，而在浅部脆性剪切带仅沉淀少量金，这本身就是一个有序度较高的过程。在这个过程中，金的沉淀要受到温度，压力，pH，Eh，氧逸度，硫逸度，溶液浓度，容矿裂隙等多种因素的控制，但总是维持着深部矿质上升→中深部矿质加入→中浅部矿质沉淀的有序过程。
自组织力：系统的自组织力主要表现在自复制和自反馈等方面。系统产生与其结构功能类似的新系统称为自复制。自复制能力强的系统表明自身功能结构的稳定性强。自反馈则是通过系统的自反馈调节系统与环境之间的关系而实现的。例如，岩石裂隙的“自愈”现象，裂隙一旦产生就必须有物质（脉体）充填而使岩石结构保持连续性，这是系统自反馈的表现；而剪切带在递进应力作用下不断产生裂隙，是自复制的表现。周期性的“破裂愈合”作用也是系统自组织力的反映，多组裂隙组成的含金复脉带就是自组织力的一种表现。
5.剪切带成矿系统演化
任何一个系统都处在环境之中，也就是说它隶属于更高一级的环境。它与环境之间发生物质和能量的交换。其形成和演化受更高一级系统的控制。
地幔对流控制了板块的离散和聚合。板块离散和聚合集中在板块边界，也即是剪切带成矿系统最发育的地方。包括剪切带系统在内的大地构造环境是：最早发生在板块的离散期，控制了矿源层及地球化学障的形成，终止于板块的汇聚期。Kerrich等（1988）描述了这种过程：①拉伸；②扭压增生；③区域变质；④俯冲和消减；⑤钙碱性岩浆作用；⑥区域性抬升；⑦脆-韧性逆冲断层或平移断层；⑧局部拉伸扭张；⑨晚构造Au 成矿；⑩碱性岩浆作用。显然剪切带成矿系统主要出现在与钙碱性岩浆作用同时或稍后至碱性岩浆作用之前的这段时间内。
剪切带成矿系统的热动力来源于俯冲碰撞引起的地壳加厚导致的地热增温，也必将随着造山带整体抬升导致的等温线下降而终结。所以剪切带成矿系统的形成与演化是与板块俯冲碰撞及造山带的形成和演化息息相关的。
6.剪切带成矿系统模式
总的说来，剪切带成矿模式和机理尚处于探讨、摸索和完善之中，在此仅列出已提出的一系列的模式。Bonemaison（1986）根据大量脉金矿床与韧性剪切带有关的事实，将含金石英脉作为含金剪切带的特例，提出了含金剪切带的三阶段成矿模式；Kerrich和Fyfe（1988）认为脉状金矿化是在水压断裂活动期间就位于剪切带中的；Sibson（1977）提出了与地震断裂的动力效应有关的断裂阀门成矿模式；Hodgson等（1993）总结了Sigma，Kalor，Kalgoorlie，Red Lake，Gold Mile等著名的脉金矿床的特征，认为矿脉局限于剪切带内高流体压力所致的扩容的低平均压力环境中；Cameron（1988，1989）通过对Hemlo矿床、印度达瓦尔克拉通地体和挪威班布莱成矿带中的金矿床的研究，提出了深部韧性剪切带氧化变质作用中金的活化迁移成矿模式；Wilkins等（l986）提出了滑脱断层成矿模式；刘继顺（1990）提出了金的滑脱构造成矿模式（何绍勋等，1996）。
上述模式丰富和发展了剪切带型金矿的成矿理论研究。关于剪切带的成岩成矿作用及对剪切带本身的认识，今后还应深入研究。
