礦山地質構造和成礦作用的相關問題研究

陸俊杰，吳 昊，莊溶山

（江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210000）

通過對礦山地質構造和成礦作用展開探討，有助于探明地質和礦產的關系，幫助礦山企業根據地質勘探結果，預估當地的礦產資源，強化預測，對接下來的采礦工作提供參考。此外，正因礦山地質結構和礦產資源的關系密切，一旦地質構造發生改變，那么勢必會對當地的礦產資源造成影響，不利于當地礦產資源的再生。因此探明兩者的關系后，從可持續發展的角度來看，應當在盡量減少地質結構損壞的前提下開展采礦工作，防止過度開采破壞當地的地質結構，這值得礦業領域從業者加強重視。

1 礦山地質構造的形成

礦山的地質結構是地質土體以及礦體巖石因地球自身的內力及外應力的影響，出現如褶皺、斷裂、彎曲、傾斜等不同形態的變化。這其中以褶皺和斷裂的情況最為多見。褶皺的地質結構主要呈波浪形，巖石在地球內力作用下，形成連續的彎曲結構，褶皺結構的剖面可見若干個皺曲，根據形態特征可細分為背斜皺曲以及向斜皺曲，這種構造同礦產資源存在緊密聯系。斷裂結構主要是因巖石在壓力的作用下出現了完整性及連續性遭到破壞的形變，具體可細分為節理、斷層以及劈理這幾種形態[1]。這種結構是一種比較常見的地質結構，這種結構的穩定性也遭到了破壞。在這種地質結構下開展采礦工作，會對地質結構的穩定性造成進一步破壞，不僅會對當地生態環境造成不良影響，還埋下了自然災害的隱患。

通常礦山最常見的地質構造為受強力作用所導致的彎曲形變，形成皺曲結構，所謂皺曲就是在彎曲形變的巖層中所呈現的扭曲狀態，主要包括幾個基本要素：核、頂角、翼、軸以及樞紐和轉折端這幾個組成部門。細分出的向斜皺曲呈現的為巖層朝著下防彎曲的狀態。相對的，背斜皺曲即為巖層朝上彎曲。斷裂結構主要是受到地應力的影響，如果巖層所受到的地應力其強度大于巖石自身強度，就會破壞巖層的完整性以及連貫性，從而巖層會發生形變，產生幾種不同情況的斷裂面。巖層地質結構的斷裂程度和所受到的地應力是呈正比的。如果地應力的強度很小，那么所造成的斷裂結構也就不太明顯，甚至可能需要借助顯微鏡才能看到。如果受到的地應力過強，那么會形成大的斷裂結構，甚至斷裂長度可達千里，或更高。斷裂結構最為常見的形態是結理以及斷層，偶也有見劈理這種斷裂結構[2]。根據斷裂的生產原因，又可分成原生、風化以及構造等等。通常礦山的地質結構是很穩定的，但隨著采礦工程的加劇，挖掘出過多的礦物，勢必會對當地地質結構、生態環境造成影響，甚至直接影響了礦區未來的成礦作用，不利于可持續發展。

2 礦山地質構造的特點

很多礦山地質構造最明顯的特點就是存在節理以及裂隙這幾種形態，這是需要加強注意的，節理以及裂隙主要是因為受內外力影響導致的礦山內部位移及交錯，這種結構的穩定性比較差，當采礦量過大就可能造成如坍塌或滑坡等災害問題。所以在礦山開采是，需要結合當地的地質構造合理控制開采量[3]。此外，如果坡度較大也能夠產生災害隱患，當斜度超過40°時，發生滑坡的風險就會很高。在復雜的節理地質下，會使礦區的邊緣以及邊坡存在明顯的縫隙，這就是節理發育的主要特征，這些縫隙會對巖層的穩定劑完整性造成一定破壞，所以常見在礦山開采過程中間安全臺會有很多巖石崩落的情況。此外，礦區周邊區域的地質結構受到破壞，也同樣會對礦區帶來影響，如果采礦的區域較為分散，那么會對大片的礦山地質造成重大破壞，對環境帶來明顯的影響。

在礦山開采工作日益活躍的背景下，我國很多礦山都出現不同程度地質結構的損害，各地都有因此出現坍塌、滑坡等方面的問題，對當地經濟、人員安全都帶來了不良影響。此外，這些受損的地質結構會打破原本的生態平衡，對之后礦產的再生能力帶來不利影響。因此在可持續發展的理念下，采礦操作務必要考慮人身安全以及自然環境的影響。特別是嚴重程度的破壞，改變了礦山的成礦作用，使當地礦產資源再生能力大幅下降，甚至可能完全失去再生的成礦條件，和可持續發展理念相悖。

3 礦山地質構造和成礦作用的關系

3.1 不同地質構造下的成礦作用

所謂成礦作用指的是在地質環境的影響下所產生的礦產富集能力，礦床的生成離不開三個基本要素，分別是有礦物的來源、滿足成礦環境條件，處在成礦作用的影響下，這其中的成礦作用是一個非常重要的條件。成礦作用能夠決定礦產是否能夠富集成礦床，以及礦床的分布。所以梳理好地質構造同成礦作用的相互關系，能夠對礦產資源進行合理的預估，并預判大量采礦作業可產生的風險。由此制定更加科學、合理的開采計劃，并將采礦事業同環境、經濟等相結合，體現可持續發展目標。不同礦床的地質結構決定了其成礦的作用，因此對成礦作用的分析，要和礦山當地的地質構造情況相結合。通過對礦山地質環境、構造演變等加以中和分析。需要著重考慮以下幾個方面第一個方面，礦山的沉積構造環境帶來的成礦作用。在沉積結構下，會有大量的微生物沉積，這些微生物能夠大量的繁衍，并同礦層不斷進行物質交換，吸收礦層的土壤、氣體、無機鹽以及水分，同時微生物的排泄物以及骸骨則會留在礦層之中，從而把部分無機物經由這一過程轉變為有機物，將各類有機元素富集，并把沉積物包裹，由此形成如煤炭、石油以及生物灰巖等多種礦產。隨著時間的累積，沉積環境的容量和沉積物的堆積速度達到一個平衡的狀態，就能夠富集礦產資源，演變為礦床。在開采時，要合理設計采礦方案及采量，避免打破這一平衡，否則會影響資源的再生。第二個方面，當地質構造出現變化的時候，也會形成一種成礦作用。褶皺以及斷裂這種地質變化都和礦產形成存在關系，能夠使礦產資源不穩定。此外，不同時期的地質結構變化，比如出現地震、火山爆發，不同時期的火山巖及侵入巖的影響，都能夠促進礦產的生成。但另一方面，如果這種變動帶來了斷裂以及裂隙等結構變化，那么就會對礦產的生成造成一定制約。第三個方面，是巖漿帶來的成礦作用。在中古生代，地球上各地的巖漿活躍，巖漿是礦產的重要組成部分，能夠促進礦物生成。不同類型的巖層在自身所處的地質環境以及巖漿的影響下，會演變為不同的礦床。所以在找礦時，如果某一地區古時候火山活躍，那么當地就可能存在大量的礦產資源。

3.2 案例分析

攀枝花位于我國的四川省西南部，當地鐵礦資源豐富，根據地質勘探結構分析當地鐵礦床的成礦原因，以往主要是認為是因晚期巖漿、早期巖漿以及巖漿熔離等原因，促進了當地鐵礦礦床的生成。但是，近年來對攀枝花鐵礦進行勘探，發現礦產資源的成礦還和礦體本身發育的規律存在聯系。

按照韻律成核以及雙擴散對流的理論，認為鐵礦層中的礦物資和脈石礦物是交替成核心所產生的結晶，通過礦石的構成也能看出這一情況。經調查，發現礦床中的礦物中存在的成核結晶，有的早于脈石礦物，有的晚于脈石礦物，這種情況不能明確判斷到底是因早期巖漿礦床或是晚期巖漿帶來的成礦作用。但根據當地勘探結果，由礦體的形態、構成、產狀以及成分來看，攀枝花地區的鐵礦起碼先后經歷包括巖漿期、熱液期以及表生期這三個不同階段。從攀枝花中的鐵礦礦物中的稀土成分可以看出，經過的巖漿期包括成巖期以及組成礦期。綜合上述分析，判斷攀枝花地區的鐵礦礦床，應當先后經歷成巖、組成礦、熱液以及表生等先后四個時期。此外，還發現有地震泄水的地質構造，這是因為四川是地震多發的省份，如果礦區附近出現大規模地震，就會產生如砂體流動以及液化等情況。尤其粉砂體的液化以及泄水就能夠在包括粉砂巖以及粉砂泥巖的沉積層中生成除地震泄水的地質構造。

4 結語

綜上，成礦作用能夠決定礦產是否能夠富集成礦床，以及礦床的分布。梳理好地質構造同成礦作用的相互關系，能夠對礦產資源進行合理的預估，并預判采礦作業可能面臨的風險。目前，由于礦產開采的大規模開采，我國很多礦山都出現不同程度地質結構的損壞，各地都有因此出現坍塌、滑坡等方面的問題，對當地經濟、人員安全都帶來了不良影響。此外，這些受損的地質結構會打破原本的生態平衡，對之后礦產的再生能力帶來不利影響。因此在可持續發展的理念下，采礦操作務必要考慮人身安全以及自然環境的影響。特別是嚴重程度的破壞，改變了礦山的成礦作用，使當地礦產資源再生能力大幅下降，甚至可能完全失去再生的成礦條件，和可持續發展理念相悖。因此，應當加強對礦山地質構造的分析，由此制定更加科學、合理的開采計劃，并將采礦行業同環境、經濟等相結合，促進可持續發展目標的實現。