云南大紅山銅礦床斷層應力及成因淺析

陳飛，李俊

(昆明理工大學，云南昆明650093)

云南大紅山銅礦床斷層應力及成因淺析

陳飛，李俊

(昆明理工大學，云南昆明650093)

云南大紅山銅礦床內發育斷層基本為成礦后期形成，對礦體的空間展布具有破壞作用，增加了礦體開采難度。通過典型共軛斷層對礦床內斷層進行力學分析，并結合前人的研究資料，對礦床內發育的斷層進行成因淺析，厘定斷層的形成期次和對礦體破壞級別。

大紅山銅礦;應力分析;斷層成因;斷層期次;斷層級別

0 前言

云南大紅山鐵銅礦位于云南省玉溪市的新平縣，是1959年航磁異常所發現的一個重要的大型礦床，自發現以來，國內外眾多的地質專家、學者對大紅山式鐵銅礦的礦床成因、地質特征、成控規律等進行了詳細的研究［1-4］。近年來，有部分學者對大紅山式鐵銅礦床的控礦構造體系、區域斷層構造控礦規律、構造地球化學特征等做了研究［5-6］，但對該區構造力學性質以及礦床內主應力分布情況的研究甚少，本文通過大量詳實的野外地質調查及分析，綜合分析礦床內發育的次級斷層，從而研究礦床內主應力的分布情況，以厘定斷層的成因、期次和級別，為該區找礦和采礦工作提供科學依據。

1 構造地質特征

大紅山鐵銅礦區地處揚子準地臺西緣、康滇地軸南端，介于紅河斷層與綠汁江斷層所夾持的滇中中臺拗內，位于紅河斷層的北側(見圖1［7］)。銅礦區位于底巴都背斜南翼的單斜地層中，銅礦帶的分布受該褶皺南翼控制;銅礦區內斷層構造發育強烈，底巴都背斜軸向近東西，背斜核部為老廠河組(Pt1dl)，兩翼依次為曼崗河組(Pt1dm)、紅山組(Pt1dh)和肥味河組(Pt1df)，兩翼地層平緩、對稱、開闊，北翼傾角15(°)～20(°)，產有底巴都銅鐵礦;南翼傾角20(°)～35(°)。大紅山銅礦(大紅山鐵銅礦Ⅰ號礦帶)產于背斜南翼，呈單斜展布。礦床內斷層與底巴都背斜南翼的產出關系見圖2［8］～3，從圖3可以看出底巴都背斜主要受SN向應力擠壓作用形成，南翼地層隨著應力的擠壓發生變形、產生裂隙及斷裂。

圖1大紅山礦區大地構造位置

2 斷層成因及應力分析

2．1斷層分組

大紅山銅礦床內斷層強烈發育，經對大紅山銅礦礦床485－640中段斷層進行了系統測繪，結合運用節理判斷斷層主應力特征的方法，利用原始測量斷層產狀數據，做玫瑰花圖和等密度圖，從圖4～5可知礦床內斷層走向優勢方位為NWW280(°)～300(°)、NNE5(°)～35(°)、NEE60(°)～85(°)，NWW向主要為的張性正斷層，定為FⅠ斷層組; NNE與NEE分別為張扭性平移正斷層，分別定為FⅡ、FⅢ組。根據斷層原始測量數據進行分組后，得到銅礦床內表1中41組斷層產狀有效數據。

圖2礦區地質情況

圖3底巴都背斜區域應力場示意

圖4斷層走向玫瑰花

圖5斷層等密度

表1 斷層分組情況統計

2．2斷層成因和應力淺析及分期

根據斷層的發育特征判別為張性正斷層、平移正斷層兩大類，力學性質分別對應為張性和張扭性，并通過對次級斷層力學性質的分析，厘定3組斷層的成因、期次和級別，分析如下。

經野外實際測量FⅠ斷層組整體走向與地層走向一致，斷層產狀也隨地層偏轉，可能繼承EW向古海隆上的構造裂隙，在龍川運動時進一步形成，并具繼承性多次發展特征［9］。在大紅山群地層形成后，火山、地震等活動使地層中產生了一系列EW向的裂隙，隨后伴隨地殼運動，地層上隆，大紅山群地層受南北向水平擠壓應力底巴都背斜形成過程中，弧形構造表面對EW向裂隙有SN向拉應力的作用，使原來EW向裂隙向SN向拉張，形成張性斷層面，FⅠ組斷層走向基本與地層走向保持一致，后期因底巴都背斜擠壓應力由NW向SW方向偏轉，原有弧形構造面上SN向拉應力也轉為SW向，地層原來發育的EW斷層沿走向方向進一步延伸，并隨地層扭轉，該組斷層局部發生相互切錯，合并繼承，形成現有狀態。

根據表2中的典型共軛斷層的數據，對銅礦礦床內次級斷層的主要應力進行赤平投影分析(見圖6～7)。

表2 典型共軛斷層數據

圖6FⅡ組斷層共軛剪切帶赤平投影

圖7FⅢ組斷層共軛剪切帶赤平投影

從FⅡ和FⅢ組共軛斷層的赤平投影可以看出兩組斷層的主應力σ1方向基本吻合，為NE向，說明FⅡ和FⅢ兩組斷層可能為同一方向應力作用下形成的正斷層。綜合以上分析認為礦床內斷層主要由底巴都背斜的多期褶皺作用形成，前期形成了FⅠ組斷層，后期的褶皺作用形成了FⅡ和FⅢ組斷層，并使FⅠ斷層沿走向進步一延伸，發生多條斷層合并到一條斷層的情況，后期各組斷層的活動又發生相互切錯作用，并在切錯后又復合到某一斷層上繼續活動。

2．3斷層破礦定級

由于銅礦床內斷層主要是對礦床的破壞作用，因此根據斷層對礦體的破壞程度將礦床內主要斷層進行分級。破壞程度從斷層的走向長度、延深深度以及破壞礦帶的類型3個方面進行級別的裁定:斷層走向大于500 m，延深深度大于120 m且切錯Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ13個礦體的判定為規模大、對礦體的破壞程度強，定為1級破壞斷層;斷層走向＞400 m，傾斜斷距20～30 m，延深深度大于80～120 m且切錯Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ13個礦體的判定為規模中等，對礦體破壞程度強或中等，傾斜斷距10～20 m，定為1或2級破壞斷層;斷層走向小于400 m以下，延深深度小于80 m，且切錯Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ13個礦體的判定為規模小，對礦體破壞程度中等或小，傾斜斷距0～10 m，定為2或3級破壞斷層(見表3)。判斷斷層規模時應綜合考慮斷層走向長度、延深深度和傾斜斷距，不能以單項作為斷層級別評價標準。

大紅山銅礦區發育的區域構造，對銅礦的富集以及產狀分帶具有明顯的控制作用，但礦床內斷層由于產生時期較晚，基本以對礦體的破壞作用為主，筆者認為雖然礦床內斷層，對成礦作用不大，但3組斷層對礦體破壞的同時，又對局部地段的含礦地層進行了抬升，對礦體空間上的分布具有改造作用。

3 結論

通過對銅礦內斷層組的應力分析，礦床內斷層可能伴隨底巴都背斜的褶皺作用以不同的時期產出，其中FⅠ組斷層主要受早期褶皺拉張應力作用由早期裂隙演變產出，FⅡ和FⅢ組斷層由后期褶皺作用形成的剪應力形成，后期受褶皺構造拉應力作用使FⅡ和FⅢ組部分斷層也具有了張性性質。

通過對銅礦床內斷層的分級，1級破壞斷層主要包括FⅠ－6、FⅠ－10、FⅠ－1、FⅢ－4，2級破壞斷層主要包括FⅡ－1、FⅢ－3，3級破壞斷層FⅡ－8、FⅠ－2，銅礦礦體被3組斷層切成小塊體，增加了開采難度，在巷道掘進和采礦過程中應做好支護措施，防治巖體突然帽落，造成人員傷害。

表3 FⅠ、FⅡ、FⅢ斷層破壞級別劃分

［1］宋昊，徐爭啟，張成江，等．淺析云南大紅山鐵銅礦床成因:一個特殊的VMS礦床［C］//中國礦物巖石地球化學學會學術年會，2013．

［2］吳孔文，鐘宏，朱維光，等．云南大紅山層狀銅礦床成礦流體研究［J］．巖石學報，2008，24(9):2045－2057．

［3］沈遠仁．大紅山式鐵、銅礦床的形成機理—海底火山成礦模式［J］．地質科技情報，1982(s1):71－73．

［4］邱林，李軍，吳興，等．云南大紅山鐵銅礦重磁解釋［J］．桂林理工大學學報，2016，36(3):444－451．

［5］姚巍，陳琿．大紅山鐵銅礦區構造體系及礦體空間展布分析［J］．吉林地質，2012，31(2):38－41．

［6］肖斌，范玉華，李俊，等．云南大紅山銅鐵礦床構造地球化學特征［J］．地質找礦論叢，2015，30(3):366－373．

［7］劉偉．云南大紅山銅鐵礦床地球化學特征［D］．昆明:昆明理工大學，2012．

［8］鄧明國．新平大紅山—元江撮科銅鐵多金屬成礦系列及成礦預測［D］．昆明:昆明理工大學，2007．

［9］蔡從定．新平大紅山銅礦床內斷層成因［J］．云南地質，2006，25(4):387－388．

Stress Analysis and Faultage Causes in Ore Deposits of Dahongshan Copper in Yunnan

CHEN Fei，LI Jun
(Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China)

The formation of Dahongshan copper deposits have formed themselves after the faults in the production．These faults have a destructive effect on the spatial distribution of ore bodies，increasing the difficulty of mining．Through an analysis of the typical conjugate fault mechanics，we combined with previous studies to carry out the causes of faults with formation period on the determination of fault damage level．

Dahongshan Copper;Stress analysis;Fault formation;Fault period;Fault level

P618．41

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．003

2016－12－10

陳飛(1990－)，男，河北保定人，在讀碩士研究生，研究方向:應用構造地質學，手機:14736585903，E-mail: 867944627@qq．com，;通訊作者:李俊(1962－)，男，云南昆明人，博士，研究方向:構造地質學方向，E-mail:867944627@ qq．com．