貴州開陽東翼深部礦區(qū)斷裂構(gòu)造切礦特征及對勘查工程間距布置影響分析

楊光亮

（中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院， 貴州貴陽 550002）

貴州開陽東翼深部礦區(qū)位于貴州省開陽縣境內(nèi)，本區(qū)是全國最重要的富磷礦產(chǎn)區(qū)。震旦系陡山沱組磷礦層是區(qū)內(nèi)主要的工業(yè)礦體。其礦床工業(yè)類型為海相沉積型磷塊巖礦床。區(qū)內(nèi)磷礦層原生沉積為單一的一層磷礦層，其產(chǎn)狀與圍巖地層產(chǎn)狀一致，延展規(guī)模大，原生沉積厚度及品位變化很穩(wěn)定［1］。由于區(qū)內(nèi)地層年代較早，受后期構(gòu)造應(yīng)力作用影響，區(qū)內(nèi)形成了多期多條縱向斷層，并組成區(qū)域性疊瓦狀壓性斷層束［2-3］。這些后期斷裂構(gòu)造，對區(qū)內(nèi)磷礦層的空間分布范圍、延展規(guī)模、礦體的連續(xù)性、礦體形態(tài)特征、礦體厚度等起到了重要的控制作用［4］。因此，對區(qū)內(nèi)這些斷層的控制將是磷礦勘探工作的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造概況

礦區(qū)位于洋水背斜東翼深部，該區(qū)大地構(gòu)造位置位于上揚(yáng)子古陸塊二級(jí)構(gòu)造單元，揚(yáng)子陸塊南部被動(dòng)邊緣褶沖帶三級(jí)構(gòu)造單元之鳳崗南北向褶斷區(qū)及黔中隆起四級(jí)構(gòu)造單元，屬穩(wěn)定的陸塊區(qū)。區(qū)內(nèi)洋水背斜總體呈北北東向展布，背斜上主要發(fā)育縱向斷層為主，斜交斷層以及橫向斷層次之?？v向斷層自西向東發(fā)育有：F413、F402、F44、F43、F41等詳見圖1，斷層傾角一般30°～60°，這些縱向斷層不但影響了區(qū)內(nèi)磷礦層的連續(xù)性，還造成磷礦及部分地層重復(fù)，增加了深部磷礦石儲(chǔ)量。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

根據(jù)以往地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì)，礦區(qū)內(nèi)按時(shí)代由老至新簡述如下（具體地層詳見表1）：

表1 礦區(qū)地層簡表

（1）南華系

上統(tǒng)南沱組（Nh2n）：區(qū)內(nèi)未見底，出露厚度大于100m。巖性為紫紅色頁巖為主。

（2）震旦系

下統(tǒng)陡山沱組(Z1d)：地層厚度10.10m～35.50m。地層巖性在上部為深灰色中厚層致密狀、碎屑狀及條帶狀磷塊巖，下部為灰綠色含黃鐵礦細(xì)砂巖為主。

上統(tǒng)燈影組（Z2dn）：地層厚度206.68m～275.11m。巖性主要為灰色中厚層細(xì)晶至中晶白云巖，下部偶見含藻體白云巖。

（3）寒武系

下統(tǒng)牛蹄塘組（ε1n）：地層厚42.15m～65.69m。其巖性為黑色炭質(zhì)頁（泥）巖，局部區(qū)域底部見灰黑色硅質(zhì)結(jié)核狀磷塊巖。

下統(tǒng)明心寺組（ε1m）：地層厚410.15m～438.73m。巖性主要為深灰色含粉砂質(zhì)頁巖與薄層細(xì)砂巖互層。

下統(tǒng)金頂山組（ε1j）：地層厚217.69m～257.81m。巖性在頂部偶見鮞?；?guī)r，中下部主要以深灰色含云母細(xì)砂巖夾深灰色薄層粉砂質(zhì)頁巖為主。

下統(tǒng)清虛洞組（ε1q）：地層厚度185.95m～232.41m。巖性為灰色中厚層細(xì)晶灰?guī)r，底部見2-3層灰色中厚層豹皮狀泥灰?guī)r。

中統(tǒng)高臺(tái)組（ε2g）：地層厚15.20m～18.69m。巖性為灰色、灰綠色粉砂質(zhì)頁巖。

中統(tǒng)石冷水組（ε2s）：地層厚219.70m～240.90m。巖性為淺灰、灰色中厚層微～細(xì)晶白云巖。

上統(tǒng)婁山關(guān)組（ε3ls）：區(qū)內(nèi)未見頂，厚度大于400m。巖性為淺灰、深灰色中厚層白云巖夾泥質(zhì)白云巖。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)南部地層傾向?yàn)?10～150°，北部地層傾向?yàn)?0～90°，地層傾角為10～30°，但總體為一向東傾的單斜構(gòu)造。斷裂構(gòu)造自西向東主要發(fā)育有F44、F41、F508、F510、F210斷層等五條斷層，以及此生的隱伏小斷層。具體斷層特征如下：

（1）主要斷層特征

F44逆斷層：為隱伏逆斷層，勘探區(qū)內(nèi)走向長約為1.20km。斷層傾向?yàn)?00～110°，傾角約30°，斷層斷距115m～145m。斷層破碎帶寬一般2m～3m，破碎帶角礫成分主要為磷塊巖、白云巖，泥質(zhì)膠結(jié)緊密。斷層主要在200m～400m標(biāo)高范圍切割礦層，造成勘探區(qū)礦層重復(fù)。

F41逆斷層：為隱伏逆斷層，勘探區(qū)內(nèi)走向長約為3.92km。斷層傾向?yàn)?00°～130°，傾角20°～40°，斷層斷距一般為162m～295m，平均250m，斷層沿傾向和走向的斷距總體變化不大。斷層破碎帶寬1m～5m，斷層角礫成分主要為白云巖、硅質(zhì)巖、磷塊巖,角礫大小一般1mm～40mm，鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)為主，膠結(jié)程度中等。斷層主要在0～400m標(biāo)高范圍切割礦層，造成勘探區(qū)礦層重復(fù)。

F508逆斷層：隱伏逆斷層，礦區(qū)內(nèi)走向長約為10km。斷層傾向?yàn)?00°～140°，傾角6°～40°，斷層傾角總體有上緩下陡的規(guī)律；斷層斷距一般為49m～166m，平均為98m，沿傾向方向斷層斷距總體有東（深）部較大，往西（淺）部，逐漸變小的規(guī)律。斷層破碎帶寬0.15m～8.8m，一般寬1m～3m，角礫成分主要為白云巖、局部含有磷塊巖，鈣質(zhì)膠結(jié)為主，膠結(jié)程度緊密。斷層主要在深部-400～+200m標(biāo)高間切礦，造成礦層重復(fù)。

F510逆斷層：為一條隱伏逆斷層，勘探區(qū)內(nèi)走向長約為9km。斷層傾向?yàn)?00～140°，傾角40～50°，沿走向方向微有南陡北緩的規(guī)律，沿傾向傾角變化不大，總體斷層面較為平整；斷層斷距22m～140m，平均69m；斷層破碎帶寬1.10m～6.6m，斷層的角礫成分主要為磷塊巖、白云巖,泥質(zhì)膠結(jié)緊密。

F210斷層：為橫向平移斷層，發(fā)育于礦區(qū)中部，走向長約6km，斷層總體傾向NNE，傾角約50°左右。在地表該斷層將地質(zhì)界線切割平移斷距為7m～30m，深部斷層切割礦體落差斷距約50m。斷層破碎帶寬3m～5m，斷層角礫成分主要以白云巖、頁巖為主,泥質(zhì)膠結(jié)緊密。

（2）次要斷層

由于區(qū)內(nèi)地層年代較早，除以上5條主干縱、橫斷層外，深部還發(fā)育著一些隱伏小斷層。據(jù)本次勘探鉆孔揭露分析，區(qū)內(nèi)發(fā)育有隱伏小斷層共70條，其中正斷層有39條，逆斷層有31條。此類斷層規(guī)模小，斷距小，斷距均小于20m，對礦層總體的連續(xù)性影響較小。但對礦層也有一定破壞作用，對逆斷層表現(xiàn)形式為將礦層逆推重復(fù)形成兩層礦，或使礦層厚度加厚，導(dǎo)致與周邊鉆孔厚度發(fā)生異常，對于正斷層表現(xiàn)形式為使礦層厚度變薄，甚至缺失導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)無礦現(xiàn)象。

綜上分析，礦區(qū)內(nèi)地層總體為單斜構(gòu)造，傾向總體向東傾，區(qū)內(nèi)發(fā)育有5條主要切礦斷層，雖然斷層造成了礦層重復(fù)，但對礦體延展規(guī)模總體影響不大，區(qū)內(nèi)局部次生小斷層（斷距小于20m）較發(fā)育，次生小斷層雖未影響礦體的總體連續(xù)性，但對礦塊已有一定破壞，因此，礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等類型。

2.3 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)震旦系上統(tǒng)陡山沱組磷礦層品位高厚度大，是區(qū)內(nèi)主要工業(yè)礦體，是勘探工作的重點(diǎn)。寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組磷礦層，礦層厚度薄、且品位低，分布不連續(xù)，目前尚不具備開采價(jià)值。區(qū)內(nèi)陡山陀組磷礦層，其礦體延展規(guī)模走向長約15km，傾向?qū)?km～4km，礦床延展規(guī)模為大型磷塊巖礦床。礦體的埋深為600m～1650m，礦體賦存標(biāo)高為-450m～+690m，礦體厚度1.51m～10.80m，礦石單工程加權(quán)平均品位P2O5為33.47%。

區(qū)內(nèi)原生沉積的磷礦層為單一的一個(gè)礦體，成巖后磷礦層受F44、F41、F508、F510四條縱向逆斷層和一條F210平移斷層的錯(cuò)切，被分割為7個(gè)礦體，礦體名稱分別將其定名為Ⅰ號(hào)礦體、Ⅱ號(hào)礦體、Ⅲ號(hào)礦體、Ⅳ號(hào)礦體、Ⅴ號(hào)礦體、Ⅵ號(hào)礦體、Ⅶ號(hào)礦體。

3 斷裂構(gòu)造對礦層的切割影響與情況分析

3.1 主要斷層對礦層切割影響情況

區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要斷層為F44、F41、F508、F510四條縱向逆斷層和一條F210平移斷層，斷層對區(qū)內(nèi)礦層的破壞特征簡述如下：

第一，破壞了礦體的總體連續(xù)性，由于斷層的切割影響，使原單一的磷礦層被分割為7個(gè)礦體。

第二，由于受到斷層的切割逆推影響，礦區(qū)內(nèi)局部地段形成了礦層重復(fù)帶，并使相鄰礦體賦存標(biāo)高形成了100m～200m落差。

第三，由于斷層逆沖牽引作用影響，致使斷層下盤礦靠近斷層附近，礦體空間形態(tài)較復(fù)雜，常產(chǎn)生牽引向斜、撓曲、倒轉(zhuǎn)和次級(jí)斷裂。例如，在礦區(qū)2線至9線間靠近斷層附近，F(xiàn)41斷層下盤礦層普遍形成倒轉(zhuǎn)和次級(jí)斷裂，致使礦層空間形態(tài)較為復(fù)雜。

由于這些斷層的存在，嚴(yán)格控制了區(qū)內(nèi)磷礦層的空間分布范圍、延展規(guī)模、連續(xù)性、礦體形態(tài)特征等，因此，在實(shí)際勘探工作中對斷層控制將是區(qū)內(nèi)磷礦勘查的一個(gè)重點(diǎn)。

3.2 次要斷層的切割影響情況

礦區(qū)內(nèi)的隱伏小斷層，對區(qū)內(nèi)礦體的切割破壞特征，主要表現(xiàn)為以下三種情況：

第一，隱伏小逆斷層將礦層逆推重復(fù)形成兩層礦，或使礦層厚度加厚。如ZK404鉆孔揭露標(biāo)高相近的兩層礦，又如ZK709鉆孔揭露礦層總厚度為15m，而相鄰周邊鉆孔揭露礦層厚度為5m～6m。

第二，隱伏小正斷層將礦層切割厚度變薄，使鉆孔揭露的礦層厚度不可采。如，ZK309孔被一隱伏小斷層切割礦層厚度僅為0.39m，而相鄰周邊鉆孔礦層厚度為3m～5m。

第三，隱伏小正斷層將礦層切掉，導(dǎo)致礦層缺失，鉆孔未見礦。如ZK3308鉆孔由于斷層切割未見礦，而相鄰周邊鉆孔揭露礦層厚度為4m～6m。

4 斷層對磷礦勘查工程間距布置影響分析

根據(jù)磷礦勘查規(guī)范要求，勘查類型基本工程間距主要參見《磷礦地質(zhì)勘查規(guī)范》附錄C進(jìn)行確定，對探明資源量、推斷資源量的勘查工程間距主要在基本工程間距的基礎(chǔ)上，加密和放稀1倍進(jìn)行確定。在實(shí)際勘探工作中，往往因?yàn)榈V體受到后期構(gòu)造切割影響，如果簡單按設(shè)計(jì)的工程間距布置施工鉆孔，將無法滿足勘探控制程度的要求。以貴州開陽東翼深部礦區(qū)磷礦勘探為例，該礦區(qū)的勘查類型為Ⅰ類型，控制資源量基本工程間距為800m×400m，探明資源量工程間距加密1倍，其工程間距為400m×200m。但在實(shí)際勘探過程中，遇到以下情況工程間距將適當(dāng)加密或放?。?/p>

（1）對因受區(qū)內(nèi)主要斷層切割影響，造成礦層重復(fù)，在礦層重復(fù)帶分布區(qū)域，建議加密工程進(jìn)行控制。以F41斷層為例，該斷層對區(qū)內(nèi)磷礦層的切割破壞影響較大，主要將區(qū)內(nèi)磷礦層切割逆推分割為2個(gè)礦體，并形成了相對高差130m～200m的礦層重復(fù)帶，影響了礦體的連續(xù)性，對礦體空間分布范圍和延展規(guī)模起到了重要的控制作用。并且受到斷層牽引作用影響，靠近斷層附近的礦層形態(tài)較為復(fù)雜，產(chǎn)生牽引向斜、撓曲、倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，礦區(qū)范圍內(nèi)礦層重復(fù)帶的寬度僅為150m左右。因此，為了對F41斷層礦層重復(fù)帶、斷層下盤礦礦體以及礦體邊界進(jìn)行控制。在礦層重復(fù)帶附近，勘查工程間距沿走向方向仍然按400m的線距控制，沿傾向則加密至100m進(jìn)行控制。其他受到斷層影響較小的區(qū)域，仍按400m×200m的勘查工程間距進(jìn)行控制。實(shí)踐證明，勘探工作通過局部區(qū)域加密鉆孔施工進(jìn)行控制［5-7］，對區(qū)內(nèi)F41斷層特征，以及其下盤礦的礦體延展規(guī)模、礦體空間分布及形態(tài)特征均達(dá)到了詳細(xì)查明的控制程度，為今后礦山的開采設(shè)計(jì)及開采巷道的布置，提供較為可靠的地質(zhì)依據(jù)。

（2）對因受隱伏次生小斷層切割影響，導(dǎo)致礦層厚度變薄不可采及無礦，影響高類別資源量（探明資源量和控制資源量）圈定的局部區(qū)域，應(yīng)加密鉆孔進(jìn)行控制。據(jù)勘探鉆孔揭露分析，區(qū)內(nèi)發(fā)育有隱伏小斷層共70條，其中正斷層有39條，逆斷層有31條。此類隱伏小斷層，雖然斷層規(guī)模小，斷距小，對礦層總體的連續(xù)性影響較小，但對礦層已有一定破壞作用，對區(qū)內(nèi)礦層的破壞主要是將礦層切掉，使局部區(qū)域礦層厚度變薄不可采，甚至缺失，導(dǎo)致出現(xiàn)鉆孔無礦現(xiàn)象。這樣將對勘探工作中，高類別資源量（探明資源量和控制資源量）的圈定以及資源量估算影響較大［8］。因此，在勘探工作中，應(yīng)通過綜合分析隱伏小斷層的發(fā)育規(guī)律及特征，在原孔位附近沿傾向加密鉆孔控制，查明礦層厚度，為資源量類別的圈定以及資源量估算提供依據(jù)。例如，勘探工作中分布于探明資源量范圍的ZK3308和ZK309兩個(gè)鉆孔，其中ZK3308鉆孔無礦，ZK309鉆孔礦層厚度僅為0.38m厚度不可采，由于鉆孔無礦以及鉆孔揭露礦層厚度不可采，導(dǎo)致無法滿足探明資源量按工程圈定的要求。但通過綜合分析，導(dǎo)致這兩個(gè)鉆孔無礦和厚度變薄的原因，皆因受到隱伏小斷層切割影響所致。因此，為了查明礦層厚度，滿足規(guī)范要求，在ZK3308鉆孔附近沿傾向40m間距加密ZK3307鉆孔進(jìn)行控制，加密的鉆孔見礦5.23m；在ZK309鉆孔附近沿傾向24m間距加密ZK310鉆孔進(jìn)行控制，加密的鉆孔見礦4.03m。

（3）對礦體的形態(tài)簡單、礦體的厚度及品位變化穩(wěn)定、礦體的連續(xù)性較好，但由于地形起伏較大，場地受限制的局部區(qū)域，建議可將高類別資源量工程間距適當(dāng)放?。?-10］。目前開陽地區(qū)磷礦勘查深度500m以淺的范圍，已基本勘探完畢，其勘探深度大多已在1000m以下，甚至最深已達(dá)到1600m左右。由于勘查深度較深，加之開陽地區(qū)地處云貴高，區(qū)內(nèi)地形起伏較大，探礦設(shè)備受到地形條件限制，搬遷難度較大。例如礦區(qū)內(nèi)34線附近地形條件較復(fù)雜，受到地形條件限制無法按探明資源量工程間距布置施工鉆孔。但由于區(qū)內(nèi)在32線～37線100m標(biāo)高以上范圍的磷礦層，遠(yuǎn)離斷層，受到斷層的切割影響較小，礦體形態(tài)簡單，礦體的厚度及品位變化穩(wěn)定連續(xù)性較好，附近鉆孔單工程礦層厚度基本在4m～6m，礦石品位P2O5基本在32%～34%。為此，在34線的附近工程間距進(jìn)行適當(dāng)放稀進(jìn)行控制，最大工程間距按260m進(jìn)行控制。通過鉆孔揭露情況來分析，雖然工程間距已超出規(guī)范要求的間距，但相鄰剖面對應(yīng)性較好，已基本滿足開采設(shè)計(jì)的要求。

因此，在磷礦實(shí)際勘探工作中，勘探鉆孔的布置應(yīng)以滿足相應(yīng)勘查研究程度要求為準(zhǔn)則布置鉆孔進(jìn)行施工［11-12］。若簡單按基本勘查工程間距加密1倍進(jìn)行布置探礦工程，這樣將可能達(dá)不到磷礦規(guī)范勘探階段控制程度的要求。

5 結(jié)論

從礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征分析，結(jié)合實(shí)際勘探經(jīng)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）區(qū)內(nèi)磷礦層空間分布范圍、延展規(guī)模、礦體形態(tài)特征等，主要受后期發(fā)育的F44、F41、F508、F510等4條縱向斷層控制。因此，對區(qū)內(nèi)斷層的控制，是開展區(qū)內(nèi)磷礦勘查工作的一個(gè)重點(diǎn)。

（2）區(qū)內(nèi)除了發(fā)育有上述幾條主要斷層外，還發(fā)育有規(guī)模小、斷距小的隱伏次生小斷層，這類次生小斷層雖未影響礦體的總體連續(xù)性，但對礦體已有一定破壞，區(qū)內(nèi)鉆孔常因這些次生小斷層影響，導(dǎo)致鉆孔厚度變薄，甚至無礦。因此，對這些小斷層的控制將是磷礦勘探工作的一個(gè)難點(diǎn)。

（3）由于區(qū)內(nèi)磷礦層受到后期構(gòu)造切割影響，使局部區(qū)域礦體形態(tài)變復(fù)雜，以及導(dǎo)致鉆孔厚度變薄，甚至無礦。因此，在磷礦實(shí)際勘探工作中，勘探鉆孔的布置應(yīng)以滿足相應(yīng)勘查研究程度要求為準(zhǔn)則布置鉆孔進(jìn)行施工。