桃江縣響濤源錳礦區褶皺構造特征分析及其實際意義

文雙喜

摘 要 “桃江式”錳礦系我國中奧陶系沉積錳礦典型代表礦床，本文通過對桃江縣響濤源錳礦區褶皺構造特征分析，初步認定響濤源錳礦區褶皺歸屬安化—寧鄉—瀏陽東西向褶皺帶，為漫長地質年代受南北擠壓力形成。礦區二、三級褶皺的頻繁發育，嚴重影響勘探成果的精度及礦區開采。

關鍵詞 褶皺構造 斷裂 構造帶 勘探

中圖分類號：P548 文獻標識碼：A

Abstract： Taojiang Type manganese ore is a representative ore deposit in the ordovician sedimentary manganese in China. Based on fold structure characteristics analysis of Xiangtaoyuan manganese ore of Taojiang county， the thesis considered preliminarily the pleated structure of Xiangtaoyuan manganese ore district that belongs to Anhua-Ningxiang -liuyang East-West fold belt， which suffered from the extrusion of north and south for a long geological time. The frequent development of two and three level fold seriously affected the accuracy of exploration results and the diggings exploitation.

Keywords： fold structure； fracture； tectonic zone； exploration

0 引 言

桃江縣響濤源錳礦區位于湖南桃江縣南端，系我國中奧陶系磨刀溪組沉積錳礦典型代表礦床，通過多年地質勘探及開采揭露，響濤源錳礦區主要褶皺形態及其分布特征已基本查明，但對分布廣泛，嚴重影響礦床開采的小型褶皺了解和研究程度淺，本文在綜述響濤源錳礦區成礦后各級褶皺基本特征的基礎上，尋求其形成規律，以期對同類型礦床勘探、開采有一定指導意義。

1 礦區地質概況

桃江縣響濤源錳礦區位于江南隆起中央凹陷帶南緣，湘中東西向褶皺北側桃江—寧鄉復向斜北翼，礦區出露地層主要為中上寒武系、奧陶系、志留系。礦層賦存于奧陶系中統磨刀溪組（O2m）炭質頁巖及粘土巖內，含礦巖系厚度10～45 m，下為奧陶系中統胡樂組（O2h）粉砂質頁巖、炭質頁巖及奧陶系下統橋亭子組（O1）千枚狀板巖夾粉砂質板狀頁巖，厚200～210 m，上為奧陶系上統五峰組（O3）硅質頁巖及志留系下統周家溪群（S1）泥質粉砂巖夾黑色頁巖，厚度400～500 m。

2 礦區褶皺形態特征

礦區構造主要以東西向褶皺為主，以北北東、北東東壓扭斷裂和北北西張扭斷裂次之。斷裂常被云煌巖脈充填。

根據褶皺形態及規模大小，可將響濤源錳礦區的褶皺構造劃分為三級：一級褶皺為橫貫整個礦區東西向、規模最大的褶皺，二級褶皺為發育在一級褶皺兩翼和轉折端的次級褶皺，三級褶皺為發育在一、二級褶皺翼部，由于層間滑動形成的牽引褶皺，單個褶皺長度一般在30～60 m。各級褶皺形態特征分述如下：

2.1 一級褶皺形態特征

響濤源錳礦區軸向大致東西的一級褶皺有5個，自北向南依次為：木魚山向斜、六通公向斜、磨刀溪傾伏背斜、斗笠山向斜、黑油洞傾伏背斜。

現以磨刀溪傾伏背斜一級褶皺為例，敘述其褶皺形態特征。

磨刀溪傾伏背斜位于響濤源錳礦區中部，控制磨刀溪礦段兩翼（即：北至軸向大致東西的六通公向斜，南至軸向北東東—南西西的斗笠山向斜），其形態特征及產狀要素如表1。

2.2 二級褶皺形態特征

發育在磨刀溪傾伏背斜北翼及轉折端的二級褶皺規模大致相等，常將單個褶皺形態劃分為單個塊段或一個塊段組。現以磨刀溪傾伏背斜轉折端二個典型相鄰向斜為例，敘述礦區二級褶皺形態特征（表2）。

由上表可知，礦區二級褶皺形態特征、產狀要素具以下規律：

①褶皺大小基本相等，類型相同，為傾斜—傾伏褶皺。

②軸向基本一致，為NEE向，傾角80°左右，樞紐傾伏方位NEE。

③一翼傾角較陡，而另一翼傾角較緩時，較陡一翼三級褶皺及正斷層發育，較緩翼逆斷層較發育。

④向斜軸部均呈有規則的多谷型（即“W”型）（圖1）。

礦區二級褶皺及轉折端均呈有規則的多谷型（即“W”型）。這類發育在褶皺核部的小褶皺叫“附屬褶皺”，亦稱“壓柔褶皺”，它的形成是因為主褶皺形成時在褶皺核部和帶內側擠壓帶上受到較強烈壓應力作用而產生的。如：響濤源礦區自千枚巖以上的黑色頁巖到礦層頂板粘土質頁巖，均為可塑性較大的地層，易于塑性流動，有利于附屬褶皺的形成，附屬褶皺的發育導致向斜軸部形成波狀開闊的平緩礦帶。

2.3 三級褶皺形態特征

磨刀溪背斜兩翼的三級褶皺在組合形式上主要有“雁列式”及“入字型”兩種。 “雁列式”是指在某一塊段或礦塊中有一組或多組雁狀排列的三級褶皺（圖2）；“入字型”指三級褶皺與斷裂組成“入字型”構造，此時三級褶皺軸向為SWW。現以發育在磨刀溪背斜兩翼的三級褶皺為例，敘述礦區三級褶皺形態特征（表3）。

由表3可知，礦區三級褶皺形態特征、產狀要素具以下規律：

①褶皺大小基本一致，類型相同，為傾斜—傾伏褶皺。

②軸向基本一致，為NEE向，傾角80°左右，樞紐傾伏方位NEE，傾伏角在35°以下。

③褶皺兩翼巖（礦）層傾角不等，其中一翼較大，另一翼較小。

3 褶皺形態特征成因探析

縱觀響濤源錳礦區構造受華夏、新華夏系干擾較小，其構造線大致呈東西向展布，據其構造出露位置，應歸屬安化—寧鄉—瀏陽東西向褶皺帶。區內褶皺構造的軸面屬于壓性結構面，垂直于壓性結構面的方向即為壓應力作用方向，區域性東西褶皺構造的形成為南北擠壓的產物。

對比響濤源錳礦區一、二級褶皺，它們除規模不等外，還具有軸向、樞紐產狀、兩翼傾角不等，僅褶曲類型相同，在緩翼多發育逆斷層的特點，說明東西向褶皺形成主要受來自南北向強烈擠壓動力影響。

礦區三級褶皺“雁狀式”排列及“入字型”構造的出現，說明響濤源錳礦區除了遭受南北向擠壓外，后期還遭受了其他方向壓應力的影響。

4 褶皺對勘探、開采的影響

4.1 對勘探的影響

礦區二、三級褶皺發育頻繁，嚴重影響勘探成果的精度。

（1）礦體底板等高線位移幅度偏大。

據省冶勘二三六隊提交的勘探成果與礦山實際生產情況進行對比：發現省冶勘二三六隊提交的B級（122b）儲量礦體底板標高與實際生產所獲取的標高相差有10 m以上者多達80%，最大位移偏差在45 m以上，而C級（333）儲量最大位移在35 m以上。說明礦體底板等高線位移幅度偏大的主要原因，在于二、三級褶皺嚴重影響礦體形態。

（2）單塊段實際儲量比地勘報告提交儲量偏大。

據勘探成果與礦山實際生產相對比，省冶勘二三六隊提交的資源儲量主要在褶皺發育塊段中計算出來，其資源儲量值往往偏小，幅度一般在20%左右。

（3）基建探礦、生產探礦工程量增加。

由于礦區二、三級褶皺發育頻繁，導致礦體形態復雜，使礦體底板等高線位移偏差較大。在基建探礦、生產探礦過程中，需大量增加探礦工程，據統計，在響濤源錳礦區南井工區200 m中段，探礦工程量較設計增加25%。

4.2 對礦體開采的影響

響濤源錳礦區的錳礦厚度薄、品位低，礦床地質構造復雜程度、礦體形態及空間位置直接影響礦山設計及采掘工作，對其了解、研究程度有著十分重要的意義，對井區和中段劃分，開采方法的選擇、采掘工程布置、回采難度的確定及有關經濟技術指標確定有決定性意義。礦區二、三級褶皺的頻繁發育，嚴重影響礦床的合理開發利用。

（1）掘進工程量增加，萬噸掘采比增高。以響濤源錳礦區北井工區為例，原設計在2號勘探線周邊的150 m、100 m、50 m三個車場因礦體底板位移較大（25～40 m），增加聯絡平巷300 m，溜井穿脈350 m。據統計，該地段萬噸掘采比在650：1（m/萬t）左右。

（2）掘進施工難度增加。二、三級褶皺的頻繁發育，導致礦體沿走向蜿蜒曲折，極不穩定，增加了切割工程施工難度，既難控制走向，又不便于機械施工。

（3）回采難度增大，勞動強度增加。二、三級褶皺的頻繁發育，導致部分地段礦層傾角平緩或呈水平波狀，采用削壁充填法回采，無法一次性崩落充填，需人工搬運充填或人工將過剩充填料運出，降低了生產工效，增加了勞動強度。

（4）資源損失率增高。在礦層傾角平緩或呈水平波狀礦塊，回采時往往形成大面積采空區，為確保安全生產，被迫設置保安礦柱，導致資源損失率增高。

礦區廣泛發育的二、三級褶皺，與礦體形態、產狀、厚度密切相關，直接影響地質勘探的精度和采掘作業的正常進行。研究了解其分布、排列規律，探索合理工程布置形式、回采方法，是礦山勘探、開采過程必須面對的現實。本文在綜述響濤源錳礦區成礦后各級褶皺基本特征基礎上，尋求其形成規律，對同類型礦床勘探、開采有一定指導意義。

參考文獻/References

[1] 李芬南. 論桃江響濤源錳礦的褶皺構造[J]. 中國錳業， 1994， （2）：1-8.

[2] 桃江響濤源錳礦二期閉坑報告（桃江錳礦）[D]. 1990.