桃江县响涛源锰矿区褶皱构造特征分析及其实际意义

2022年6月4日22:10:58桃江县响涛源锰矿区褶皱构造特征分析及其实际意义已关闭评论
摘要

文双喜
摘 要 “桃江式”锰矿系我国中奥陶系沉积锰矿典型代表矿床,本文通过对桃江县响涛源锰矿区褶皱构造特征分析,初步认定响涛源锰矿区褶皱归属安化—宁乡—浏阳东西向褶皱

文双喜
摘 要 “桃江式”锰矿系我国中奥陶系沉积锰矿典型代表矿床,本文通过对桃江县响涛源锰矿区褶皱构造特征分析,初步认定响涛源锰矿区褶皱归属安化—宁乡—浏阳东西向褶皱带,为漫长地质年代受南北挤压力形成。矿区二、三级褶皱的频繁发育,严重影响勘探成果的精度及矿区开采。
关键词 褶皱构造 断裂 构造带 勘探
中图分类号:P548 文献标识码: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
桃江县响涛源锰矿区位于湖南桃江县南端,系我国中奥陶系磨刀溪组沉积锰矿典型代表矿床,通过多年地质勘探及开采揭露,响涛源锰矿区主要褶皱形态及其分布特征已基本查明,但对分布广泛,严重影响矿床开采的小型褶皱了解和研究程度浅,本文在综述响涛源锰矿区成矿后各级褶皱基本特征的基础上,寻求其形成规律,以期对同类型矿床勘探、开采有一定指导意义。
1 矿区地质概况
桃江县响涛源锰矿区位于江南隆起中央凹陷带南缘,湘中东西向褶皱北侧桃江—宁乡复向斜北翼,矿区出露地层主要为中上寒武系、奥陶系、志留系。矿层赋存于奥陶系中统磨刀溪组(O2m)炭质页岩及粘土岩内,含矿岩系厚度10~45 m,下为奥陶系中统胡乐组(O2h)粉砂质页岩、炭质页岩及奥陶系下统桥亭子组(O1)千枚状板岩夹粉砂质板状页岩,厚200~210 m,上为奥陶系上统五峰组(O3)硅质页岩及志留系下统周家溪群(S1)泥质粉砂岩夹黑色页岩,厚度400~500 m。
2 矿区褶皱形态特征
矿区构造主要以东西向褶皱为主,以北北东、北东东压扭断裂和北北西张扭断裂次之。断裂常被云煌岩脉充填。
根据褶皱形态及规模大小,可将响涛源锰矿区的褶皱构造划分为三级:一级褶皱为横贯整个矿区东西向、规模最大的褶皱,二级褶皱为发育在一级褶皱两翼和转折端的次级褶皱,三级褶皱为发育在一、二级褶皱翼部,由于层间滑动形成的牵引褶皱,单个褶皱长度一般在30~60 m。各级褶皱形态特征分述如下:
2.1 一级褶皱形态特征
响涛源锰矿区轴向大致东西的一级褶皱有5个,自北向南依次为:木鱼山向斜、六通公向斜、磨刀溪倾伏背斜、斗笠山向斜、黑油洞倾伏背斜。
现以磨刀溪倾伏背斜一级褶皱为例,叙述其褶皱形态特征。
磨刀溪倾伏背斜位于响涛源锰矿区中部,控制磨刀溪矿段两翼(即:北至轴向大致东西的六通公向斜,南至轴向北东东—南西西的斗笠山向斜),其形态特征及产状要素如表1。
2.2 二级褶皱形态特征
发育在磨刀溪倾伏背斜北翼及转折端的二级褶皱规模大致相等,常将单个褶皱形态划分为单个块段或一个块段组。现以磨刀溪倾伏背斜转折端二个典型相邻向斜为例,叙述矿区二级褶皱形态特征(表2)。
由上表可知,礦区二级褶皱形态特征、产状要素具以下规律:
①褶皱大小基本相等,类型相同,为倾斜—倾伏褶皱。
②轴向基本一致,为NEE向,倾角80°左右,枢纽倾伏方位NEE。
③一翼倾角较陡,而另一翼倾角较缓时,较陡一翼三级褶皱及正断层发育,较缓翼逆断层较发育。
④向斜轴部均呈有规则的多谷型(即“W”型)(图1)。
矿区二级褶皱及转折端均呈有规则的多谷型(即“W”型)。这类发育在褶皱核部的小褶皱叫“附属褶皱”,亦称“压柔褶皱”,它的形成是因为主褶皱形成时在褶皱核部和带内侧挤压带上受到较强烈压应力作用而产生的。如:响涛源矿区自千枚岩以上的黑色页岩到矿层顶板粘土质页岩,均为可塑性较大的地层,易于塑性流动,有利于附属褶皱的形成,附属褶皱的发育导致向斜轴部形成波状开阔的平缓矿带。
2.3 三级褶皱形态特征
磨刀溪背斜两翼的三级褶皱在组合形式上主要有“雁列式”及“入字型”两种。 “雁列式”是指在某一块段或矿块中有一组或多组雁状排列的三级褶皱(图2);“入字型”指三级褶皱与断裂组成“入字型”构造,此时三级褶皱轴向为SWW。现以发育在磨刀溪背斜两翼的三级褶皱为例,叙述矿区三级褶皱形态特征(表3)。
由表3可知,矿区三级褶皱形态特征、产状要素具以下规律:
①褶皱大小基本一致,类型相同,为倾斜—倾伏褶皱。
②轴向基本一致,为NEE向,倾角80°左右,枢纽倾伏方位NEE,倾伏角在35°以下。
③褶皱两翼岩(矿)层倾角不等,其中一翼较大,另一翼较小。
3 褶皱形态特征成因探析
纵观响涛源锰矿区构造受华夏、新华夏系干扰较小,其构造线大致呈东西向展布,据其构造出露位置,应归属安化—宁乡—浏阳东西向褶皱带。区内褶皱构造的轴面属于压性结构面,垂直于压性结构面的方向即为压应力作用方向,区域性东西褶皱构造的形成为南北挤压的产物。
对比响涛源锰矿区一、二级褶皱,它们除规模不等外,还具有轴向、枢纽产状、两翼倾角不等,仅褶曲类型相同,在缓翼多发育逆断层的特点,说明东西向褶皱形成主要受来自南北向强烈挤压动力影响。
矿区三级褶皱“雁状式”排列及“入字型”构造的出现,说明响涛源锰矿区除了遭受南北向挤压外,后期还遭受了其他方向压应力的影响。
4 褶皱对勘探、开采的影响
4.1 对勘探的影响
矿区二、三级褶皱发育频繁,严重影响勘探成果的精度。
(1)矿体底板等高线位移幅度偏大。
据省冶勘二三六队提交的勘探成果与矿山实际生产情况进行对比:发现省冶勘二三六队提交的B级(122b)储量矿体底板标高与实际生产所获取的标高相差有10 m以上者多达80%,最大位移偏差在45 m以上,而C级(333)储量最大位移在35 m以上。说明矿体底板等高线位移幅度偏大的主要原因,在于二、三级褶皱严重影响矿体形态。
(2)单块段实际储量比地勘报告提交储量偏大。
据勘探成果与矿山实际生产相对比,省冶勘二三六队提交的资源储量主要在褶皱发育块段中计算出来,其资源储量值往往偏小,幅度一般在20%左右。
(3)基建探矿、生产探矿工程量增加。
由于矿区二、三级褶皱发育频繁,导致矿体形态复杂,使矿体底板等高线位移偏差较大。在基建探矿、生产探矿过程中,需大量增加探矿工程,据统计,在响涛源锰矿区南井工区200 m中段,探矿工程量较设计增加25%。
4.2 对矿体开采的影响
响涛源锰矿区的锰矿厚度薄、品位低,矿床地质构造复杂程度、矿体形态及空间位置直接影响矿山设计及采掘工作,对其了解、研究程度有着十分重要的意义,对井区和中段划分,开采方法的选择、采掘工程布置、回采难度的确定及有关经济技术指标确定有决定性意义。矿区二、三级褶皱的频繁发育,严重影响矿床的合理开发利用。
(1)掘进工程量增加,万吨掘采比增高。以响涛源锰矿区北井工区为例,原设计在2号勘探线周边的150 m、100 m、50 m三个车场因矿体底板位移较大(25~40 m),增加联络平巷300 m,溜井穿脉350 m。据统计,该地段万吨掘采比在650:1(m/万t)左右。
(2)掘进施工难度增加。二、三级褶皱的频繁发育,导致矿体沿走向蜿蜒曲折,极不稳定,增加了切割工程施工难度,既难控制走向,又不便于机械施工。
(3)回采难度增大,勞动强度增加。二、三级褶皱的频繁发育,导致部分地段矿层倾角平缓或呈水平波状,采用削壁充填法回采,无法一次性崩落充填,需人工搬运充填或人工将过剩充填料运出,降低了生产工效,增加了劳动强度。
(4)资源损失率增高。在矿层倾角平缓或呈水平波状矿块,回采时往往形成大面积采空区,为确保安全生产,被迫设置保安矿柱,导致资源损失率增高。
矿区广泛发育的二、三级褶皱,与矿体形态、产状、厚度密切相关,直接影响地质勘探的精度和采掘作业的正常进行。研究了解其分布、排列规律,探索合理工程布置形式、回采方法,是矿山勘探、开采过程必须面对的现实。本文在综述响涛源锰矿区成矿后各级褶皱基本特征基础上,寻求其形成规律,对同类型矿床勘探、开采有一定指导意义。
参考文献/References
[1] 李芬南. 论桃江响涛源锰矿的褶皱构造[J]. 中国锰业, 1994, (2):1-8.
[2] 桃江响涛源锰矿二期闭坑报告(桃江锰矿)[D]. 1990.