桃江縣響濤源錳礦區(qū)褶皺構(gòu)造特征分析及其實(shí)際意義

文雙喜

摘 要 “桃江式”錳礦系我國(guó)中奧陶系沉積錳礦典型代表礦床，本文通過(guò)對(duì)桃江縣響濤源錳礦區(qū)褶皺構(gòu)造特征分析，初步認(rèn)定響濤源錳礦區(qū)褶皺歸屬安化—寧鄉(xiāng)—瀏陽(yáng)東西向褶皺帶，為漫長(zhǎng)地質(zhì)年代受南北擠壓力形成。礦區(qū)二、三級(jí)褶皺的頻繁發(fā)育，嚴(yán)重影響勘探成果的精度及礦區(qū)開采。

關(guān)鍵詞 褶皺構(gòu)造 斷裂 構(gòu)造帶 勘探

中圖分類號(hào)：P548 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(qū)位于湖南桃江縣南端，系我國(guó)中奧陶系磨刀溪組沉積錳礦典型代表礦床，通過(guò)多年地質(zhì)勘探及開采揭露，響濤源錳礦區(qū)主要褶皺形態(tài)及其分布特征已基本查明，但對(duì)分布廣泛，嚴(yán)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(qū)成礦后各級(jí)褶皺基本特征的基礎(chǔ)上，尋求其形成規(guī)律，以期對(duì)同類型礦床勘探、開采有一定指導(dǎo)意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

桃江縣響濤源錳礦區(qū)位于江南隆起中央凹陷帶南緣，湘中東西向褶皺北側(cè)桃江—寧鄉(xiāng)復(fù)向斜北翼，礦區(qū)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(tǒng)磨刀溪組（O2m）炭質(zhì)頁(yè)巖及粘土巖內(nèi)，含礦巖系厚度10～45 m，下為奧陶系中統(tǒng)胡樂(lè)組（O2h）粉砂質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及奧陶系下統(tǒng)橋亭子組（O1）千枚狀板巖夾粉砂質(zhì)板狀頁(yè)巖，厚200～210 m，上為奧陶系上統(tǒng)五峰組（O3）硅質(zhì)頁(yè)巖及志留系下統(tǒng)周家溪群（S1）泥質(zhì)粉砂巖夾黑色頁(yè)巖，厚度400～500 m。

2 礦區(qū)褶皺形態(tài)特征

礦區(qū)構(gòu)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(jù)褶皺形態(tài)及規(guī)模大小，可將響濤源錳礦區(qū)的褶皺構(gòu)造劃分為三級(jí)：一級(jí)褶皺為橫貫整個(gè)礦區(qū)東西向、規(guī)模最大的褶皺，二級(jí)褶皺為發(fā)育在一級(jí)褶皺兩翼和轉(zhuǎn)折端的次級(jí)褶皺，三級(jí)褶皺為發(fā)育在一、二級(jí)褶皺翼部，由于層間滑動(dòng)形成的牽引褶皺，單個(gè)褶皺長(zhǎng)度一般在30～60 m。各級(jí)褶皺形態(tài)特征分述如下：

2.1 一級(jí)褶皺形態(tài)特征

響濤源錳礦區(qū)軸向大致東西的一級(jí)褶皺有5個(gè)，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(xiàn)以磨刀溪傾伏背斜一級(jí)褶皺為例，敘述其褶皺形態(tài)特征。

磨刀溪傾伏背斜位于響濤源錳礦區(qū)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(tài)特征及產(chǎn)狀要素如表1。

2.2 二級(jí)褶皺形態(tài)特征

發(fā)育在磨刀溪傾伏背斜北翼及轉(zhuǎn)折端的二級(jí)褶皺規(guī)模大致相等，常將單個(gè)褶皺形態(tài)劃分為單個(gè)塊段或一個(gè)塊段組?，F(xiàn)以磨刀溪傾伏背斜轉(zhuǎn)折端二個(gè)典型相鄰向斜為例，敘述礦區(qū)二級(jí)褶皺形態(tài)特征（表2）。

由上表可知，礦區(qū)二級(jí)褶皺形態(tài)特征、產(chǎn)狀要素具以下規(guī)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(shí)，較陡一翼三級(jí)褶皺及正斷層發(fā)育，較緩翼逆斷層較發(fā)育。

④向斜軸部均呈有規(guī)則的多谷型（即“W”型）（圖1）。

礦區(qū)二級(jí)褶皺及轉(zhuǎn)折端均呈有規(guī)則的多谷型（即“W”型）。這類發(fā)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?yàn)橹黢薨櫺纬蓵r(shí)在褶皺核部和帶內(nèi)側(cè)擠壓帶上受到較強(qiáng)烈壓應(yīng)力作用而產(chǎn)生的。如：響濤源礦區(qū)自千枚巖以上的黑色頁(yè)巖到礦層頂板粘土質(zhì)頁(yè)巖，均為可塑性較大的地層，易于塑性流動(dòng)，有利于附屬褶皺的形成，附屬褶皺的發(fā)育導(dǎo)致向斜軸部形成波狀開闊的平緩礦帶。

2.3 三級(jí)褶皺形態(tài)特征

磨刀溪背斜兩翼的三級(jí)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(jí)褶皺（圖2）；“入字型”指三級(jí)褶皺與斷裂組成“入字型”構(gòu)造，此時(shí)三級(jí)褶皺軸向?yàn)镾WW?，F(xiàn)以發(fā)育在磨刀溪背斜兩翼的三級(jí)褶皺為例，敘述礦區(qū)三級(jí)褶皺形態(tài)特征（表3）。

由表3可知，礦區(qū)三級(jí)褶皺形態(tài)特征、產(chǎn)狀要素具以下規(guī)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(tài)特征成因探析

縱觀響濤源錳礦區(qū)構(gòu)造受華夏、新華夏系干擾較小，其構(gòu)造線大致呈東西向展布，據(jù)其構(gòu)造出露位置，應(yīng)歸屬安化—寧鄉(xiāng)—瀏陽(yáng)東西向褶皺帶。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造的軸面屬于壓性結(jié)構(gòu)面，垂直于壓性結(jié)構(gòu)面的方向即為壓應(yīng)力作用方向，區(qū)域性東西褶皺構(gòu)造的形成為南北擠壓的產(chǎn)物。

對(duì)比響濤源錳礦區(qū)一、二級(jí)褶皺，它們除規(guī)模不等外，還具有軸向、樞紐產(chǎn)狀、兩翼傾角不等，僅褶曲類型相同，在緩翼多發(fā)育逆斷層的特點(diǎn)，說(shuō)明東西向褶皺形成主要受來(lái)自南北向強(qiáng)烈擠壓動(dòng)力影響。

礦區(qū)三級(jí)褶皺“雁狀式”排列及“入字型”構(gòu)造的出現(xiàn)，說(shuō)明響濤源錳礦區(qū)除了遭受南北向擠壓外，后期還遭受了其他方向壓應(yīng)力的影響。

4 褶皺對(duì)勘探、開采的影響

4.1 對(duì)勘探的影響

礦區(qū)二、三級(jí)褶皺發(fā)育頻繁，嚴(yán)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(jù)省冶勘二三六隊(duì)提交的勘探成果與礦山實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行對(duì)比：發(fā)現(xiàn)省冶勘二三六隊(duì)提交的B級(jí)（122b）儲(chǔ)量礦體底板標(biāo)高與實(shí)際生產(chǎn)所獲取的標(biāo)高相差有10 m以上者多達(dá)80%，最大位移偏差在45 m以上，而C級(jí)（333）儲(chǔ)量最大位移在35 m以上。說(shuō)明礦體底板等高線位移幅度偏大的主要原因，在于二、三級(jí)褶皺嚴(yán)重影響礦體形態(tài)。

（2）單塊段實(shí)際儲(chǔ)量比地勘報(bào)告提交儲(chǔ)量偏大。

據(jù)勘探成果與礦山實(shí)際生產(chǎn)相對(duì)比，省冶勘二三六隊(duì)提交的資源儲(chǔ)量主要在褶皺發(fā)育塊段中計(jì)算出來(lái)，其資源儲(chǔ)量值往往偏小，幅度一般在20%左右。

（3）基建探礦、生產(chǎn)探礦工程量增加。

由于礦區(qū)二、三級(jí)褶皺發(fā)育頻繁，導(dǎo)致礦體形態(tài)復(fù)雜，使礦體底板等高線位移偏差較大。在基建探礦、生產(chǎn)探礦過(guò)程中，需大量增加探礦工程，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在響濤源錳礦區(qū)南井工區(qū)200 m中段，探礦工程量較設(shè)計(jì)增加25%。

4.2 對(duì)礦體開采的影響

響濤源錳礦區(qū)的錳礦厚度薄、品位低，礦床地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、礦體形態(tài)及空間位置直接影響礦山設(shè)計(jì)及采掘工作，對(duì)其了解、研究程度有著十分重要的意義，對(duì)井區(qū)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(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)確定有決定性意義。礦區(qū)二、三級(jí)褶皺的頻繁發(fā)育，嚴(yán)重影響礦床的合理開發(fā)利用。

（1）掘進(jìn)工程量增加，萬(wàn)噸掘采比增高。以響濤源錳礦區(qū)北井工區(qū)為例，原設(shè)計(jì)在2號(hào)勘探線周邊的150 m、100 m、50 m三個(gè)車場(chǎng)因礦體底板位移較大（25～40 m），增加聯(lián)絡(luò)平巷300 m，溜井穿脈350 m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該地段萬(wàn)噸掘采比在650：1（m/萬(wàn)t）左右。

（2）掘進(jìn)施工難度增加。二、三級(jí)褶皺的頻繁發(fā)育，導(dǎo)致礦體沿走向蜿蜒曲折，極不穩(wěn)定，增加了切割工程施工難度，既難控制走向，又不便于機(jī)械施工。

（3）回采難度增大，勞動(dòng)強(qiáng)度增加。二、三級(jí)褶皺的頻繁發(fā)育，導(dǎo)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(wú)法一次性崩落充填，需人工搬運(yùn)充填或人工將過(guò)剩充填料運(yùn)出，降低了生產(chǎn)工效，增加了勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)往往形成大面積采空區(qū)，為確保安全生產(chǎn)，被迫設(shè)置保安礦柱，導(dǎo)致資源損失率增高。

礦區(qū)廣泛發(fā)育的二、三級(jí)褶皺，與礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、厚度密切相關(guān)，直接影響地質(zhì)勘探的精度和采掘作業(yè)的正常進(jìn)行。研究了解其分布、排列規(guī)律，探索合理工程布置形式、回采方法，是礦山勘探、開采過(guò)程必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。本文在綜述響濤源錳礦區(qū)成礦后各級(jí)褶皺基本特征基礎(chǔ)上，尋求其形成規(guī)律，對(duì)同類型礦床勘探、開采有一定指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)/References

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

[2] 桃江響濤源錳礦二期閉坑報(bào)告（桃江錳礦）[D]. 1990.