普朗銅礦構造發育規律分析

馮興隆,劉華武,趙冰峰

(云南迪慶有色金屬有限責任公司, 云南 香格里拉市 674400)

普朗銅礦地理高度位于海拔3450~4500 m之間,坐落于云南省香格里拉縣[1],礦化帶面積約1．09 km2,寬600~800 m,長大于2300 m[2-3]。礦床具有節理裂隙等構造密集發育、礦石品位較低、但礦體相對厚大等特點,所以采用自然崩落法進行開采,一期采選規模為1250萬t/a,首采3720 m以上、南北方向之間的礦體。經多年的基礎建設工作,該礦已于2017年3月17日正式投產,計劃于2019年上半年實現達產[4-5]。

普朗銅礦的地質勘探工作,前人已開展了大量地質工作,收集了大量地質資料,對區域構造地質背景、礦區地質構造規律均有了一定認知,但對礦區的三、四、五級地質構造研究程度較低。普朗銅礦所圈定的礦體形態完整,但是由于初期勘探為鉆孔控制,難以對礦區內的地質構造進行有效控制和地質綜合。首采區大量的斷層構造在基建工程中被揭露,并對后續的工程產生了一定的影響。本次工作對礦床首采區3720,3735 m中段節理進行系統調查,同時對首采區范圍內的斷層構造進行了系統的地質綜合,在原有的鉆孔控制基礎上進一步對普朗銅礦的構造規律進行分析,為該礦的基建和開采工作提供地質支持和施工依據。

1 構造調查

1．1 節理裂隙調查

2014年至2016年在東沿和西沿4處坑道的調查數據統計表明,除去異常節理間距數據后,共獲得有效節理間距數據18162/18771條(前者為去除西沿節理間距為0的數據后所得,以下類似情況均與此相同),包括節理傾角、傾向、跡線持續長度、節理間距等參數,其中東沿各處結構面均值為0．097 m。

1．2 斷層調查

2015年3月,普朗銅礦就該礦首采區斷層發育情況進行研究,共圈定出5條較大斷層。其中紅山斷裂(F3)是首采區較大的斷層,實際控制走向長＞450 m、傾向長＞120 m。走向NW、傾向NE、傾角61°~88°。斷層破碎帶較為緊密,寬0．1~2 m,充填物主要為圍巖碎屑和圍巖角礫、黑色斷層泥、石英、碳酸鹽等物質,初步判斷為正斷層;黑水塘斷裂(F4)實際控制走向長＞580 m、傾向長＞90 m,走向NE、傾向SE,斷層寬0．1~2 m,充填物呈灰白色,為碳酸鹽物質、斷層泥及少量圍巖碎屑充填,斷層松散破碎,斷面清晰,斷層平整,初步判斷為逆斷層;霍迭喀斷裂(F5)實際控制走向長＞540 m、傾向長＞90 m。走向NE、傾向NW、傾角37°~78°,充填物呈灰白色,為碳酸鹽物質、石英、斷層泥及少量圍巖碎塊(屑)組成。斷層松散破碎,傾角相對較緩,初步判斷為逆斷層;性格咱斷裂(F1)實際控制走向長＞520 m,傾向長＞90 m。走向NW、傾向NE,斷層寬0．2~2 m,充填物呈灰白色,為碳酸鹽物質、圍巖碎屑及少量斷層泥充填,斷面閉合,斷層扭曲;娘央-夏隆瓦斷裂(F2)實際控制走向長＞570 m,傾向長＞90 m。走向NW、傾向SW、傾角為64°~87°,充填物主要為碳酸鹽物質、圍巖碎塊(屑)及斷層泥充填,斷層平整,斷面閉合,斷層周圍巖石破碎,初步判斷為張扭性斷層。

2 構造特征分析

2．1 優勢節理組分析

采用Stereo32,Rocscience Dips等軟件、Schmidt投影方法繪制節理極點等密圖和節理走向和傾向玫瑰圖,確定普朗銅礦首采區具有4組優勢節理組,見圖1、圖2、表1。

2．2 節理間距分布規律

在對普朗銅礦相關節理間距的分析中,僅僅根據自身的實踐經驗和節理間距統計直方圖來對節理間距分布形態作出判斷是不科學的[6]。因此本文中采用P-P圖對每組統計數據都進行了分布形態檢驗,若資料服從該分布,則樣本點應該是一條直線圍繞著第一象限對角線。

表1 普朗銅礦區優勢節理分組情況

統計獲得的4組優勢節理分別統計其節理間距,采用P-P圖檢驗其分布規律的擬合性,對數正態分布檢驗P-P圖中散點基本位于y＝x直線附近,對數正態趨勢P-P圖中散點基本在y＝0上下波動,波動范圍小于±0．1,因此可以認為首采區四組優勢節理組傾向傾角均服從對數正態分布。各優勢節理組平均間距在0．087~0．095 m之間,全部節理平均間距在0．087~0．27 m之間。綜合上述分析得出普朗銅礦礦區區域節理裂隙等構造密集發育。詳細情況如表2所示。

2．3 斷層空間性態和發育特征分析

在實際的地質演化過程中,斷層構造因受多期次活動的影響而常具有不連續性和不規則性,加之專門描述斷層的三維空間原始數據有限,增大了對斷層等地質構造研究的難度[7-8]。此外,斷層等地質構造在形成過程中,常錯斷或切穿先前形成的巖體、地層及礦體。因此,斷層三維實體模型直接決定著礦床模型的構建是否準確。

表2 優勢節理組間距統計

DIMINE軟件構建斷層實體模型的方法為:

(1)在模型建立之前,通過對3670,3700,3720 m及3735 m各中段平面圖及0~8號勘探線9個剖面圖上揭露的斷層特征進行分析,通過兩點法或旋轉基點法將相應的平、剖面圖圖件導入到DIMINE軟件中;

(2)結合地形地質圖及相應的平、剖面圖,分析各地層的對應關系,并分離出斷層跡線保存至不同編號的圖層中;

(3)分析各斷層間的對應關系,利用線框法將斷層跡線進行對應連接,創建出各斷層的三維實體模型;

(4)結合地質平、剖面圖進行校驗后,對模型文件進行合并,創建出完整的首采區斷層三維實體模型,其中斷層模型創建為表面模型,破碎帶模型則創建為封閉的實體模型,以便對其體積規模進行統計。

由圖3和圖4可以看出,首采區主要斷層模型較簡單,主要體現為三組:第一組為NW向斷層;第二組為NE-NEE向斷層;第三組為NWW向斷層,各斷層性質詳細描述如表3所示。

圖3 普朗銅礦首采區斷層三維模型

圖4 普朗銅礦首采區斷層三維復合圖

表3 首采區主要斷裂性質

3 結 論

(1)普朗銅礦首采區可分為四組優勢節理組。其中,兩組主優勢節理組產狀參數分別為143．17°∠71．78°,216．21°∠71．86°,次優勢節理組產狀參數分別為:317．07°∠69．22°,39．99°∠70．52°。各優勢節理組平均間距在0．087~0．095 m之間,全部節理平均間距在0．087~0．27 m 之間。

(2)根據三維模型發現首采區主要斷層模型較簡單,主要體現為三組:第一組為NW向斷層;第二組為NE-NEE向斷層;第三組為NWW向斷層。F1斷層是首采區較大的斷層,是NW向斷層的代表性斷層,為正斷層;F4斷層也是首采區代表性斷層,被后期斷層F3、F2錯斷,為逆斷層;F5斷層被后期斷層F3、F2錯斷,為逆斷層;F3斷層斷面閉合,斷層扭曲;F2斷層斷面平整閉合,局部扭曲。

(3)根據分析,普朗銅礦節理裂隙密集發育,并伴有五條大的斷層。在原有的鉆孔控制基礎上進一步對普朗銅礦的構造規律進行分析,為該礦的基建和開采工作提供地質支持和施工依據。