貴州開陽東翼深部礦區斷裂構造切礦特征及對勘查工程間距布置影響分析

楊光亮

（中化地質礦山總局貴州地質勘查院， 貴州貴陽 550002）

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

1 區域地質構造概況

礦區位于洋水背斜東翼深部，該區大地構造位置位于上揚子古陸塊二級構造單元，揚子陸塊南部被動邊緣褶沖帶三級構造單元之鳳崗南北向褶斷區及黔中隆起四級構造單元，屬穩定的陸塊區。區內洋水背斜總體呈北北東向展布，背斜上主要發育縱向斷層為主，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內磷礦層的連續性，還造成磷礦及部分地層重復，增加了深部磷礦石儲量。

圖1 區域地質構造簡圖

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層

根據以往地質資料統計，礦區內按時代由老至新簡述如下（具體地層詳見表1）：

表1 礦區地層簡表

（1）南華系

上統南沱組（Nh2n）：區內未見底，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砂巖為主。

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

（3）寒武系

下統牛蹄塘組（ε1n）：地層厚42.15m～65.69m。其巖性為黑色炭質頁（泥）巖，局部區域底部見灰黑色硅質結核狀磷塊巖。

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

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

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

中統高臺組（ε2g）：地層厚15.20m～18.69m。巖性為灰色、灰綠色粉砂質頁巖。

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

上統婁山關組（ε3ls）：區內未見頂，厚度大于400m。巖性為淺灰、深灰色中厚層白云巖夾泥質白云巖。

2.2 礦區構造

礦區內南部地層傾向為110～150°，北部地層傾向為80～90°，地層傾角為10～30°，但總體為一向東傾的單斜構造。斷裂構造自西向東主要發育有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，勘探區內走向長約為1.20km。斷層傾向為100～110°，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，泥質膠結緊密。斷層主要在200m～400m標高范圍切割礦層，造成勘探區礦層重復。

F41逆斷層：為隱伏逆斷層，勘探區內走向長約為3.92km。斷層傾向為100°～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、硅質巖、磷塊巖,角礫大小一般1mm～40mm，鈣質、泥質膠結為主，膠結程度中等。斷層主要在0～400m標高范圍切割礦層，造成勘探區礦層重復。

F508逆斷層：隱伏逆斷層，礦區內走向長約為10km。斷層傾向為100°～140°，傾角6°～40°，斷層傾角總體有上緩下陡的規律；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，鈣質膠結為主，膠結程度緊密。斷層主要在深部-400～+200m標高間切礦，造成礦層重復。

F510逆斷層：為一條隱伏逆斷層，勘探區內走向長約為9km。斷層傾向為100～140°，傾角40～50°，沿走向方向微有南陡北緩的規律，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,泥質膠結緊密。

F210斷層：為橫向平移斷層，發育于礦區中部，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,泥質膠結緊密。

（2）次要斷層

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

綜上分析，礦區內地層總體為單斜構造，傾向總體向東傾，區內發育有5條主要切礦斷層，雖然斷層造成了礦層重復，但對礦體延展規?？傮w影響不大，區內局部次生小斷層（斷距小于20m）較發育，次生小斷層雖未影響礦體的總體連續性，但對礦塊已有一定破壞，因此，礦區地質構造復雜程度為中等類型。

2.3 礦體地質特征

礦區內震旦系上統陡山沱組磷礦層品位高厚度大，是區內主要工業礦體，是勘探工作的重點。寒武系下統牛蹄塘組磷礦層，礦層厚度薄、且品位低，分布不連續，目前尚不具備開采價值。區內陡山陀組磷礦層，其礦體延展規模走向長約15km，傾向寬2km～4km，礦床延展規模為大型磷塊巖礦床。礦體的埋深為600m～1650m，礦體賦存標高為-450m～+690m，礦體厚度1.51m～10.80m，礦石單工程加權平均品位P2O5為33.47%。

區內原生沉積的磷礦層為單一的一個礦體，成巖后磷礦層受F44、F41、F508、F510四條縱向逆斷層和一條F210平移斷層的錯切，被分割為7個礦體，礦體名稱分別將其定名為Ⅰ號礦體、Ⅱ號礦體、Ⅲ號礦體、Ⅳ號礦體、Ⅴ號礦體、Ⅵ號礦體、Ⅶ號礦體。

3 斷裂構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

區內發育的主要斷層為F44、F41、F508、F510四條縱向逆斷層和一條F210平移斷層，斷層對區內礦層的破壞特征簡述如下：

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

第二，由于受到斷層的切割逆推影響，礦區內局部地段形成了礦層重復帶，并使相鄰礦體賦存標高形成了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，礦體空間形態較復雜，常產生牽引向斜、撓曲、倒轉和次級斷裂。例如，在礦區2線至9線間靠近斷層附近，F41斷層下盤礦層普遍形成倒轉和次級斷裂，致使礦層空間形態較為復雜。

由于這些斷層的存在，嚴格控制了區內磷礦層的空間分布范圍、延展規模、連續性、礦體形態特征等，因此，在實際勘探工作中對斷層控制將是區內磷礦勘查的一個重點。

3.2 次要斷層的切割影響情況

礦區內的隱伏小斷層，對區內礦體的切割破壞特征，主要表現為以下三種情況：

第一，隱伏小逆斷層將礦層逆推重復形成兩層礦，或使礦層厚度加厚。如ZK404鉆孔揭露標高相近的兩層礦，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

根據磷礦勘查規范要求，勘查類型基本工程間距主要參見《磷礦地質勘查規范》附錄C進行確定，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上，加密和放稀1倍進行確定。在實際勘探工作中，往往因為礦體受到后期構造切割影響，如果簡單按設計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磷礦勘探為例，該礦區的勘查類型為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。但在實際勘探過程中，遇到以下情況工程間距將適當加密或放?。?/p>

（1）對因受區內主要斷層切割影響，造成礦層重復，在礦層重復帶分布區域，建議加密工程進行控制。以F41斷層為例，該斷層對區內磷礦層的切割破壞影響較大，主要將區內磷礦層切割逆推分割為2個礦體，并形成了相對高差130m～200m的礦層重復帶，影響了礦體的連續性，對礦體空間分布范圍和延展規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較為復雜，產生牽引向斜、撓曲、倒轉現象，礦區范圍內礦層重復帶的寬度僅為150m左右。因此，為了對F41斷層礦層重復帶、斷層下盤礦礦體以及礦體邊界進行控制。在礦層重復帶附近，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進行控制。其他受到斷層影響較小的區域，仍按400m×200m的勘查工程間距進行控制。實踐證明，勘探工作通過局部區域加密鉆孔施工進行控制［5-7］，對區內F41斷層特征，以及其下盤礦的礦體延展規模、礦體空間分布及形態特征均達到了詳細查明的控制程度，為今后礦山的開采設計及開采巷道的布置，提供較為可靠的地質依據。

（2）對因受隱伏次生小斷層切割影響，導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）圈定的局部區域，應加密鉆孔進行控制。據勘探鉆孔揭露分析，區內發育有隱伏小斷層共70條，其中正斷層有39條，逆斷層有31條。此類隱伏小斷層，雖然斷層規模小，斷距小，對礦層總體的連續性影響較小，但對礦層已有一定破壞作用，對區內礦層的破壞主要是將礦層切掉，使局部區域礦層厚度變薄不可采，甚至缺失，導致出現鉆孔無礦現象。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，應通過綜合分析隱伏小斷層的發育規律及特征，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。例如，勘探工作中分布于探明資源量范圍的ZK3308和ZK309兩個鉆孔，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，導致這兩個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，滿足規范要求，在ZK3308鉆孔附近沿傾向40m間距加密ZK3307鉆孔進行控制，加密的鉆孔見礦5.23m；在ZK309鉆孔附近沿傾向24m間距加密ZK310鉆孔進行控制，加密的鉆孔見礦4.03m。

（3）對礦體的形態簡單、礦體的厚度及品位變化穩定、礦體的連續性較好，但由于地形起伏較大，場地受限制的局部區域，建議可將高類別資源量工程間距適當放?。?-10］。目前開陽地區磷礦勘查深度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，甚至最深已達到1600m左右。由于勘查深度較深，加之開陽地區地處云貴高，區內地形起伏較大，探礦設備受到地形條件限制，搬遷難度較大。例如礦區內34線附近地形條件較復雜，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。但由于區內在32線～37線100m標高以上范圍的磷礦層，遠離斷層，受到斷層的切割影響較小，礦體形態簡單，礦體的厚度及品位變化穩定連續性較好，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行適當放稀進行控制，最大工程間距按260m進行控制。通過鉆孔揭露情況來分析，雖然工程間距已超出規范要求的間距，但相鄰剖面對應性較好，已基本滿足開采設計的要求。

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

5 結論

從礦區地質構造特征分析，結合實際勘探經驗，得出以下結論：

（1）區內磷礦層空間分布范圍、延展規模、礦體形態特征等，主要受后期發育的F44、F41、F508、F510等4條縱向斷層控制。因此，對區內斷層的控制，是開展區內磷礦勘查工作的一個重點。

（2）區內除了發育有上述幾條主要斷層外，還發育有規模小、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性，但對礦體已有一定破壞，區內鉆孔常因這些次生小斷層影響，導致鉆孔厚度變薄，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難點。

（3）由于區內磷礦層受到后期構造切割影響，使局部區域礦體形態變復雜，以及導致鉆孔厚度變薄，甚至無礦。因此，在磷礦實際勘探工作中，勘探鉆孔的布置應以滿足相應勘查研究程度要求為準則布置鉆孔進行施工。