云南斗南錳礦區地質構造對嘎科礦層厚度的影響分析

楊新文

(云南文山斗南錳業股份有限公司，云南硯山 663101)

礦層厚度變化影響礦山開采，嚴重制約采掘工作的正常進行，并造成采掘比例失調，生產成本提高，工作效率降低及中段礦石儲量減少等。褶皺和斷裂構造變動引起的礦層變厚和變薄，影響礦層厚度。為準確計算礦石儲量和合理布置采掘工程，要求在生產過程中盡可能鑒別礦層厚度變化的地質特征，較好地預測礦層厚度變化規律，確保礦山資源合理開采和充分利用。

1 礦區地質構造

1)北西向構造以文麻(文山～麻栗坡)斷裂為代表，該斷裂北西起平遠街，南東經文山至麻栗坡延伸至國境以外，呈北 45(°)西方向展布，國內長約150 km，屬本區一級構造。該斷裂經過長期多次活動，總的錯動方向是：南西盤向北東方向逆沖，呈順時針方向扭動。由于斷層南西盤長期上升的結果，文麻斷裂構成了越北古陸的東部邊界。屬于北西向構造體系的還有開鳴(開遠～嗚鷲)斷裂，該斷裂北西起開遠，南東經石洞、鳴鷲至馬鹿塘，呈北 45(°)西方向展布，長約60 km[1]。

2)斗南弧形向斜總的構造形態是北翼地層產狀正常，南翼倒轉，愈靠近文麻斷裂附近，倒轉愈劇烈，被卷入倒轉的地層也愈多，離文麻斷裂愈遠，倒轉向斜逐漸轉為正常。可見斗南弧形向斜的形成與文麻斷裂有密切的成生聯系。這種現象可以解釋為：文麻斷裂自中生代以來，斷層的南西側向北西方向(順時針方向)扭動，牽引斷層南西側的地層由南而北的推擠，愈靠近主干斷裂，壓應力愈強，推擠愈劇烈，因而產生向南倒轉的向斜構造，離主干斷裂愈遠，壓應力隨著離主干斷裂距離的增加而減弱，倒轉向斜轉為正常[1]。

2 褶皺構造對礦層厚度的影響

1)本礦段處于斗南向斜西南端，向斜軸向約為北50(°)東。東邊48線處南北寬 1 600 m，西端僅100余 m。北翼 48～57A 線地層以 20(°)～30(°)平緩角度向南東傾斜，然而往深部近向斜軸部(約在1 710 m標高)及 57A線以西，變陡至 40(°)～60(°)；南翼傾角普遍較陡，為 50(°)～70(°)，其中 58A～60線之間、淺部地層近于直立乃至倒轉，經CK59A11及 CK59A12兩鉆孔控制，倒轉形態明顯[1]。

2)在地殼運動影響下，巖層受水平方向擠壓力的長期作用發生塑性變形，而形成波狀彎曲，這種構造形態稱為褶皺構造。褶皺構造中的一個彎曲稱為褶曲，它是組成褶皺構造的基本單位，褶曲主要有兩種基本形態：背斜和向斜[2]。由于礦層某些地段比較松軟，在構造應力影響下，容易發生塑性流動和變形，導致礦層產生局部變厚、變薄及尖滅，褶皺構造變動對礦層厚度的影響更加明顯。

在水平擠壓力作用下，礦層形成褶皺的同時，由于褶曲兩翼受力大于軸部，礦石由壓力大的地方向壓力小的地方發生塑性流動，造成背、向斜軸部礦層變厚，兩翼礦層變薄(見圖1a)。若在垂直壓力作用下，褶曲軸部壓力大于兩翼，此時背斜軸部礦層厚度變薄，而兩翼礦層變厚(見圖1b)。

圖1 在地應力作用下的褶曲及其礦層厚度變化特征

嘎科礦段處于斗南向斜西南端，向斜軸向約為北50(°)東，礦區內褶皺比較發育，如嘎科向斜軸面等。在圖2中看到的是嘎科礦段南翼六中段，據開采資料表明：礦層厚度變化具有一定的規律，即礦層多在褶曲軸部變厚，而在兩翼變薄，如軸部的六中段實際揭露的礦層厚度為0.8 m，勘探56C1鉆孔探測礦層厚度為1.81 m；而翼部的六中段實際揭露的礦層厚度和57勘探線CK26鉆孔探測礦層厚度分別為0.41 m和1.58 m。同樣地，從地質統計資料、實際跑面、采礦過程中看，在其它的背斜和向斜也有類似的特點。可以看出，在嘎科背斜的軸部和兩翼礦層厚度變化較大，分析其原因主要是褶皺受到西南和東北方向擠壓應力作用。在褶皺形成過程中，由于軸部壓力小，礦體向軸部發生塑性流動，因而礦層厚度變厚；在褶皺兩翼礦層變薄，從礦層結構遭受破壞程度可知礦層受過較大的壓力擠壓。

圖2 嘎科礦段六中段地質(代表性)

3 斷裂構造對礦層厚度的影響

區內斷裂構造較為發育，概括起來，有4組不同方向、不同性質的斷裂：即平行礦區主要構造線的北東東向〔北 50(°)～70(°)東〕壓性斷裂 ；與構造線近于垂直的北西向〔北 30(°)～40(°)西〕張性斷裂 ；與主要構造線斜交的北西西向〔北70(°)西〕和南北向斷裂[1]。

巖層受力后發生變形，當作用力達到或超過巖層的強度極限時，巖層的連續完整性受到破壞，在巖層的一定部位和一定方向上產生斷裂。巖層斷裂后，其破裂面兩側的巖塊有顯著位移的就稱為斷層，無顯著位移的就稱為節理，它們統稱為斷裂構造[2]。

斷裂構造對礦層厚度的影響一般沒有褶皺構造顯著，僅在斷層附近出現礦層的變厚或變薄。一些正斷層由于引起拖拽作用，可導致斷層附近上、下盤礦層厚度變薄；而一些逆斷層兩側可能出現礦層的逆掩重疊或擠壓聚集，形成厚礦帶。

嘎科礦段六中段F17正斷層附近地質見圖3。

圖3 嘎科礦段六中段F17正斷層附近地質(代表性)

從圖3可以看出，在 F17正斷層[傾角 70(°)，落差25 m]附近，礦層厚度僅為0.41 m，遠離斷層的礦層比斷層附近厚，在斷層附近鉆孔CK58C1孔位置，礦層厚度 0.86 m；斷層東、西邊鉆孔 CK141、CK9礦層的厚度分別為1.78，1.12 m。

嘎科礦段六中段F29逆斷層附近地質見圖4。

圖4 嘎科礦段六中段F29逆斷層附近地質(代表性)

從圖4中可以看出，在 F29逆斷層[傾角 76(°)，落差 26 m]附近，勘探鉆孔 CK57A 6 孔顯示礦層厚度為2 m(斷層上、下盤礦體分別1 m)，而在實際揭露F29斷層上下盤礦體比較近，甚至出現粘接現象，重疊部分局部礦厚達到5.22 m。根據實際揭露的地質情況，斷層性質、礦層厚度變化情況等，在斷層的附近礦層變厚，遠離斷層礦層厚度逐步變厚。

據統計，嘎科礦段內已查明落差大于10 m的大斷層有25條，斷層走向分為4種：北東東向壓性斷裂；北西向張性斷裂；北西西向和南北向斷裂。其中正斷層18條，逆斷層7條；落差100 m以上的斷層有1條；落差在30～100 m之間的有2條，落差小于30 m的22條。落差大于20 m的斷層多作為采區的自然邊界使用，或儲量計算時劃分礦塊的邊界。高角度正斷層占80%以上，其力學性質多具壓、張、扭動性質。中、小斷層及滑動構造較為發育，構造面多具細膩致密的構造泥，封閉性較好，壓、張、扭搓特征明顯。在實際工作中發現，礦層受斷層影響變化規律和上述分析基本一致，并且斷層的落差越大，礦層變薄范圍也越大；斷層切割礦層頂底板巖石的強度越小，則礦層變薄范圍越小；斷層傾角越大，則礦層變化范圍越小。在實際揭露中逆斷層(走向斷層)旁的礦層容易受到地質構造的影響，礦層變厚，礦替結構較松軟，頂底板強度相對降低，給采礦的頂板管理工作帶來一定的困難。

4 存在的困難

目前礦山地質技術力量薄弱，對地質構造的研究相對有所欠缺，資料收集及分析不充分，出現地質構造對復雜的地段未組織相關技術人員進行分析、討論，基礎地質工作研究落后。導致資料更新不及時，開拓礦石儲量與實際采出礦量有一些誤差。今后要加強對資料的收集，做好礦區內地質構造分析工作，為深部采掘工作提供更進一步詳細的地質資料，提高資料的真實性。

5 結語

引起礦層厚度變化的原因是多方面的，礦層厚度變化常是多種因素復合作用的結果，只是其中某種因素起主導作用。在褶皺和斷層均發育的地區，礦層厚度變化受斷層和褶皺雙重影響，變厚、變薄、分叉、尖滅、重疊等現象頻繁，有些地段礦層呈透鏡狀等[3]。對同一礦區來說，地質構造運動影響礦層厚度變化基本規律不變，可以根據已經開采的礦層厚度變化和地質構造的關系，來推測深部未開采的礦層可能遇到同樣地質構造的礦層厚度變化規律，對有效地組織生產，合理地布置采掘關系，提高采掘效率、深部儲量計算、核實等具有指導意義。

[1]張力行，劉作銘.云南硯山縣斗南錳礦區嗄科、白姑礦段詳細勘探地報[R].云南省地質局第五地質隊第二分隊，1973-1979.

[2]徐開禮，朱志澄.構造地質學[M].北京：地質出版社，1987.

[3]徐九華，李建平.地質學[M].北京：冶金工業出版社，2005.