應(yīng)力分析在云南蟬戰(zhàn)河銅礦床中的勘查應(yīng)用

李建全，尹高科，陳　茜，梁凌霄，衛(wèi)江旗

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001）

應(yīng)力分析在云南蟬戰(zhàn)河銅礦床中的勘查應(yīng)用

李建全*，尹高科，陳茜，梁凌霄，衛(wèi)江旗

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001）

蟬戰(zhàn)河自然銅礦床的個(gè)別礦體受構(gòu)造破碎帶控制，針對(duì)地表各地質(zhì)現(xiàn)象，運(yùn)用應(yīng)變橢球體理論對(duì)礦床內(nèi)的主構(gòu)造——萬(wàn)馬場(chǎng)向斜進(jìn)行力學(xué)分析。說明在萬(wàn)馬場(chǎng)向斜形成的同一應(yīng)力作用下，其次生節(jié)理/裂隙/次生剪切帶與地表各種構(gòu)造現(xiàn)象相吻合，次生構(gòu)造既是導(dǎo)礦構(gòu)造，又是容礦構(gòu)造。通過對(duì)構(gòu)造的正確應(yīng)力分析，對(duì)指導(dǎo)找礦有重要意義。

應(yīng)力分析；銅礦床；控礦作用；向斜

萬(wàn)馬場(chǎng)向斜位于云南省寧蒗縣蟬戰(zhàn)河銅礦區(qū)內(nèi)，為該銅礦床的主要構(gòu)造單元。自2009年以來(lái)，對(duì)蟬戰(zhàn)河銅礦床進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘探，礦床地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)也逐步加深，其礦床類型的認(rèn)識(shí)也有原來(lái)的砂巖型銅礦［1］，到既有砂巖型銅礦又有玄武巖型銅礦，對(duì)銅礦體的賦存空間位置由原來(lái)的層控，到受萬(wàn)馬場(chǎng)向斜產(chǎn)生的次級(jí)斷裂控制。因此，進(jìn)一步深入研究其地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律，對(duì)蟬戰(zhàn)河銅礦床的勘查工作有重要的實(shí)際意義。

1　區(qū)域大地構(gòu)造背景

寧蒗縣蟬戰(zhàn)河銅礦床位于云南西北部，大地構(gòu)造位置屬于揚(yáng)子板塊西南緣，印度板塊的東側(cè)。印度板塊向北北東方向的推擠力，主要作用于青藏地塊之上。一方面，它的主壓應(yīng)力通過青藏地塊的傳導(dǎo)，使其東部地塊向東、南東方向擴(kuò)展、滑移。另一方面，印度板塊在向北北東推擠過程中，其西北端（帕米爾以南）相對(duì)東北角向北運(yùn)動(dòng)緩慢，因而產(chǎn)生一種逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向東的側(cè)壓。此外，我國(guó)東南地區(qū)中生代以來(lái)一直受太平洋板塊自東向西推擠力的作用［2］。因此本區(qū)域的構(gòu)造變形，以北東向、北西向斷裂組成的菱形斷塊為特色，菱形斷塊的長(zhǎng)軸方向呈南北向，期間發(fā)育南北向、北東向和北西向的短軸背、向斜（圖1），表現(xiàn)了褶皺受斷塊邊界控制的特點(diǎn)。

圖1　蟬戰(zhàn)河銅礦區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖

2　蟬戰(zhàn)河銅礦區(qū)構(gòu)造綜述

蟬戰(zhàn)河銅礦床所處大地構(gòu)造單元是揚(yáng)子板塊（一級(jí)單元）麗江地塊褶皺帶（二級(jí)單元）永寧—永勝褶束區(qū)（三級(jí)單元）［2］，萬(wàn)馬場(chǎng)向斜褶皺位于永寧—永勝褶束區(qū)的東部。萬(wàn)馬場(chǎng)向斜軸走向?yàn)楸蔽鳌蠔|方向，長(zhǎng)約6km，兩翼寬約2km，向斜核部地層為三疊系青天堡組（T1q）紫紅色和灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，在該巖性組中賦存有KT1和KT2兩個(gè)砂巖型銅礦（圖2），兩翼為二疊系上統(tǒng)（Pe）峨眉山玄武巖。南西翼地層傾向10°～70°，傾角16°～25°，北東翼地層傾向230°～300°，傾角15°～68°，且北東翼局部出現(xiàn)復(fù)褶皺，傾向和傾角變化大，為一軸面向北東稍微傾斜的短軸開闊不對(duì)稱向斜。

在萬(wàn)馬場(chǎng)向斜北東翼的玄武巖地層中，因風(fēng)化后玄武巖呈紅色土壤，覆蓋厚度約40cm，僅在幾處見有較好的自然銅露頭。在D1處為一石英脈，走向150°，寬約35cm，在石英裂隙面上因自然銅的次生氧化，孔雀石化特別發(fā)育，呈紋脈狀，但是石英延伸性差，沿石英脈走向前后一定距離各施工一槽探工程，沒有接觸出石英脈。D2處為一小型構(gòu)造點(diǎn)，硅化、綠泥石化和孔雀石化等明顯發(fā)育，硅化中局部有晶洞現(xiàn)象，自然銅成浸染狀，不均勻分布，原巖為碎裂狀玄武巖，構(gòu)造走向100°。D3處為另一銅礦化點(diǎn)，致密狀玄武巖呈角礫狀，角礫呈次圓狀、次棱角狀，膠結(jié)物為硅質(zhì)、鈣質(zhì)，硅質(zhì)局部有晶洞，石英晶型良好，孔雀石化沿致密狀玄武巖面分布（圖3-A），根據(jù)地表該銅礦（化）帶走向?yàn)?10°。

圖2　蟬戰(zhàn)河銅礦床地質(zhì)略圖

蟬戰(zhàn)河銅礦區(qū)北部出露F1斷層，性質(zhì)為走滑逆掩斷層，斷層面向北東傾斜，構(gòu)造帶內(nèi)充填斷層角礫巖，無(wú)銅礦化現(xiàn)象。

同時(shí)根據(jù)已施工鉆孔，在萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的北東地段有3個(gè)鉆孔中分別見到1個(gè)層間小斷裂，順層出現(xiàn)。構(gòu)造帶內(nèi)充填斷層角礫巖，斷層厚度0.6～2m。

3　構(gòu)造的力學(xué)分析

圖3　蟬戰(zhàn)河銅礦區(qū)內(nèi)礦化相片

根據(jù)萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的地質(zhì)特征，蟬戰(zhàn)河銅礦區(qū)的主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西向，主張應(yīng)力方向?yàn)榈貙庸捌鹣蛏?下的方向，與萬(wàn)馬場(chǎng)向斜褶皺軸平行的水平或近似水平的方向?yàn)橹虚g應(yīng)變軸方向（圖4）。

在萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的形成過程中，中間應(yīng)變主軸有微小的伸長(zhǎng)，外加上向斜朝著兩端傾伏所生的次生張力，在北東翼上出現(xiàn)較顯著的拉伸［3］。由于巖石對(duì)張應(yīng)力的抗力最弱，便出現(xiàn)走向與萬(wàn)馬場(chǎng)向斜褶皺軸正交（或近于正交）、傾角直立或較陡的張性節(jié)理，隨著萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的構(gòu)造型相進(jìn)一步增大，張性節(jié)理進(jìn)一步發(fā)展為張剪性斷裂，其應(yīng)力分析見圖5，張剪性斷裂帶內(nèi)的角礫巖呈棱角狀、次棱角狀，在后期熱液充填下，形成硅質(zhì)、鈣質(zhì)等膠結(jié)，于是在地表形成D3的地質(zhì)現(xiàn)象。萬(wàn)馬場(chǎng)向斜在形成上述裂隙之后，緊接著出現(xiàn)走向與褶皺軸斜交、傾角直立或較陡的2組剪性節(jié)理，隨著隨著萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的構(gòu)造型相進(jìn)一步增大，剪性節(jié)理演變?yōu)榧粜詳鄬?，它們代表?yīng)力分析中的一對(duì)剪切面（圖5-A）。在剪性斷層形成過程中，易出現(xiàn)平行與斷層面的剪性裂隙（板狀裂隙）（圖5-B），以及以銳角指向本壁移動(dòng)方向的羽毛狀張性裂隙，剪性裂隙形成的剪性空間在后期熱液充填后形成石英脈，該類石英脈規(guī)模小，易成數(shù)條石英脈前后左右相見出現(xiàn)，在地表所見的D1 和D2點(diǎn)屬于該類特征。

4　萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的控礦作用

萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的控礦作用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面，其一是上述的各種節(jié)理/裂隙。峨眉山玄武巖中銅元素呈高含量分布，如區(qū)域上滇西程海帶玄武巖含銅達(dá)523× 10-6［4］，區(qū)域上第三次噴發(fā)旋回的玄武巖含銅小于200×10-6，賦存了區(qū)域30%的礦化，第四次噴發(fā)旋回的玄武巖含銅（100～1000）×10-6，賦存了區(qū)域自然銅—輝銅礦類礦化55%［5］。在萬(wàn)馬場(chǎng)向斜形成演化的長(zhǎng)期過程中，提供了必要的熱源和動(dòng)力，促使銅活化、遷移，含礦熱液運(yùn)移至各種節(jié)理/裂隙等空間中，因壓強(qiáng)驟然降低，銅礦物沉淀富集成礦，因此萬(wàn)馬場(chǎng)向斜派生的各種節(jié)理/裂隙既是重要的導(dǎo)礦構(gòu)造，也是重要的控礦構(gòu)造。其二是萬(wàn)馬場(chǎng)向斜內(nèi)的層間構(gòu)造破碎帶，二疊系峨眉山玄武巖組與三疊系青天堡組呈平行不整合接觸，在萬(wàn)馬場(chǎng)向斜形成的過程中，青天堡組易向兩翼滑動(dòng)，玄武巖組易向褶皺核部滑動(dòng)，因此不同巖性組之間容易形成層間構(gòu)造破碎帶，這在4線、12線、14線上鉆孔中見到斷層厚度為0.6～2m的層間破碎帶，銅品位在0.25%～0.72%。

圖4　萬(wàn)馬場(chǎng)向斜構(gòu)造示意圖

總之，在北東—南西向最大主壓應(yīng)力作用下，萬(wàn)馬場(chǎng)向斜形成的層間構(gòu)造破碎帶和各種性質(zhì)的節(jié)理/裂隙，進(jìn)一步形成不同性質(zhì)的剪切斷層等作為控礦構(gòu)造，在斷層帶內(nèi)和節(jié)理/裂隙中直接賦存了銅礦體（圖3-B）。這些在同一應(yīng)力作用下形成的不同等級(jí)不同性質(zhì)的構(gòu)造，具有相同的“親緣”關(guān)系。

圖5　節(jié)理及其力學(xué)分析

5　力學(xué)分析的找礦意義

對(duì)蟬戰(zhàn)河銅礦床的萬(wàn)馬場(chǎng)向斜進(jìn)行正確的力學(xué)分析，對(duì)指導(dǎo)找礦具有重要的意義。

（1）萬(wàn)馬場(chǎng)向斜的次級(jí)構(gòu)造具控礦作用。在民采硐內(nèi)銅礦（化）體與構(gòu)造的關(guān)系及地表各點(diǎn)的地質(zhì)特征說明它們不僅提供了銅礦成礦的導(dǎo)礦通道，而且也是銅礦的賦存空間，起著控礦作用。因此萬(wàn)馬場(chǎng)向斜是形成玄武巖型銅礦中受構(gòu)造控制礦體的首要條件，而且在峨眉山玄武巖中找構(gòu)造控制的銅礦體是重要的找礦趨勢(shì)，有必要對(duì)各種構(gòu)造進(jìn)行力學(xué)分析。

（2）對(duì)萬(wàn)馬場(chǎng)向斜構(gòu)造的力學(xué)分析，確定不同級(jí)別的節(jié)理/裂隙，甚至斷層在應(yīng)力集中區(qū)，對(duì)銅礦成礦更為有利，如MCD1和地質(zhì)點(diǎn)D1、D2和D3等處。

（3）通過對(duì)萬(wàn)馬場(chǎng)向斜構(gòu)造的力學(xué)分析，確定賦礦構(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)，次級(jí)節(jié)理/裂隙，甚至斷層控制了銅礦的賦存空間，往往是節(jié)理/裂隙隨向斜構(gòu)造型相進(jìn)一步增大變?yōu)閿鄬拥奈恢?，以及伴生的板狀裂隙和張性裂隙等。這種理論上的礦體賦存規(guī)律對(duì)指導(dǎo)找礦十分重要。

（4）蟬戰(zhàn)河銅礦床的找礦過程中，在勘查北西向斷裂控礦作用的同時(shí)，注意勘查該方向斷裂的平行斷裂及其控礦作用，和北東向張性空間引起的隱伏銅礦體。

［1］劉恩法，李書文，劉向陽(yáng).砂巖型銅礦成礦機(jī)制分析［J］.價(jià)值工程，2014.

［2］云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.云南省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1990：572-590.

［3］陳國(guó)達(dá).成礦構(gòu)造研究發(fā)［M］.地質(zhì)出版社，1985：12-121.

［4］秦德先，燕永峰，林幼斌，等.程海斷裂帶玄武巖及其成礦［J］.有色金屬礦產(chǎn)與勘查，1999，8（6）：373-377.

［5］胡受權(quán)，郭文平，楊鳳根，等.寧蒗銅廠河銅礦床成礦條件研究［J］.云南地質(zhì)，2001，20（1）：46-58.

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1004-5716（2016）09-0150-04

2015-09-24

2015-10-12

李建全（1982-），男（漢族），河南魯山人，工程師，現(xiàn)從事礦產(chǎn)勘查工作。