云南斗南锰矿区地质构造对嘎科矿层厚度的影响分析

杨新文

(云南文山斗南锰业股份有限公司，云南砚山 663101)

矿层厚度变化影响矿山开采，严重制约采掘工作的正常进行，并造成采掘比例失调，生产成本提高，工作效率降低及中段矿石储量减少等。褶皱和断裂构造变动引起的矿层变厚和变薄，影响矿层厚度。为准确计算矿石储量和合理布置采掘工程，要求在生产过程中尽可能鉴别矿层厚度变化的地质特征，较好地预测矿层厚度变化规律，确保矿山资源合理开采和充分利用。

1 矿区地质构造

1)北西向构造以文麻(文山～麻栗坡)断裂为代表，该断裂北西起平远街，南东经文山至麻栗坡延伸至国境以外，呈北 45(°)西方向展布，国内长约150 km，属本区一级构造。该断裂经过长期多次活动，总的错动方向是：南西盘向北东方向逆冲，呈顺时针方向扭动。由于断层南西盘长期上升的结果，文麻断裂构成了越北古陆的东部边界。属于北西向构造体系的还有开鸣(开远～呜鹫)断裂，该断裂北西起开远，南东经石洞、鸣鹫至马鹿塘，呈北 45(°)西方向展布，长约60 km[1]。

2)斗南弧形向斜总的构造形态是北翼地层产状正常，南翼倒转，愈靠近文麻断裂附近，倒转愈剧烈，被卷入倒转的地层也愈多，离文麻断裂愈远，倒转向斜逐渐转为正常。可见斗南弧形向斜的形成与文麻断裂有密切的成生联系。这种现象可以解释为：文麻断裂自中生代以来，断层的南西侧向北西方向(顺时针方向)扭动，牵引断层南西侧的地层由南而北的推挤，愈靠近主干断裂，压应力愈强，推挤愈剧烈，因而产生向南倒转的向斜构造，离主干断裂愈远，压应力随着离主干断裂距离的增加而减弱，倒转向斜转为正常[1]。

2 褶皱构造对矿层厚度的影响

1)本矿段处于斗南向斜西南端，向斜轴向约为北50(°)东。东边48线处南北宽 1 600 m，西端仅100余 m。北翼 48～57A 线地层以 20(°)～30(°)平缓角度向南东倾斜，然而往深部近向斜轴部(约在1 710 m标高)及 57A线以西，变陡至 40(°)～60(°)；南翼倾角普遍较陡，为 50(°)～70(°)，其中 58A～60线之间、浅部地层近于直立乃至倒转，经CK59A11及 CK59A12两钻孔控制，倒转形态明显[1]。

2)在地壳运动影响下，岩层受水平方向挤压力的长期作用发生塑性变形，而形成波状弯曲，这种构造形态称为褶皱构造。褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲，它是组成褶皱构造的基本单位，褶曲主要有两种基本形态：背斜和向斜[2]。由于矿层某些地段比较松软，在构造应力影响下，容易发生塑性流动和变形，导致矿层产生局部变厚、变薄及尖灭，褶皱构造变动对矿层厚度的影响更加明显。

在水平挤压力作用下，矿层形成褶皱的同时，由于褶曲两翼受力大于轴部，矿石由压力大的地方向压力小的地方发生塑性流动，造成背、向斜轴部矿层变厚，两翼矿层变薄(见图1a)。若在垂直压力作用下，褶曲轴部压力大于两翼，此时背斜轴部矿层厚度变薄，而两翼矿层变厚(见图1b)。

图1 在地应力作用下的褶曲及其矿层厚度变化特征

嘎科矿段处于斗南向斜西南端，向斜轴向约为北50(°)东，矿区内褶皱比较发育，如嘎科向斜轴面等。在图2中看到的是嘎科矿段南翼六中段，据开采资料表明：矿层厚度变化具有一定的规律，即矿层多在褶曲轴部变厚，而在两翼变薄，如轴部的六中段实际揭露的矿层厚度为0.8 m，勘探56C1钻孔探测矿层厚度为1.81 m；而翼部的六中段实际揭露的矿层厚度和57勘探线CK26钻孔探测矿层厚度分别为0.41 m和1.58 m。同样地，从地质统计资料、实际跑面、采矿过程中看，在其它的背斜和向斜也有类似的特点。可以看出，在嘎科背斜的轴部和两翼矿层厚度变化较大，分析其原因主要是褶皱受到西南和东北方向挤压应力作用。在褶皱形成过程中，由于轴部压力小，矿体向轴部发生塑性流动，因而矿层厚度变厚；在褶皱两翼矿层变薄，从矿层结构遭受破坏程度可知矿层受过较大的压力挤压。

图2 嘎科矿段六中段地质(代表性)

3 断裂构造对矿层厚度的影响

区内断裂构造较为发育，概括起来，有4组不同方向、不同性质的断裂：即平行矿区主要构造线的北东东向〔北 50(°)～70(°)东〕压性断裂 ；与构造线近于垂直的北西向〔北 30(°)～40(°)西〕张性断裂 ；与主要构造线斜交的北西西向〔北70(°)西〕和南北向断裂[1]。

岩层受力后发生变形，当作用力达到或超过岩层的强度极限时，岩层的连续完整性受到破坏，在岩层的一定部位和一定方向上产生断裂。岩层断裂后，其破裂面两侧的岩块有显著位移的就称为断层，无显著位移的就称为节理，它们统称为断裂构造[2]。

断裂构造对矿层厚度的影响一般没有褶皱构造显著，仅在断层附近出现矿层的变厚或变薄。一些正断层由于引起拖拽作用，可导致断层附近上、下盘矿层厚度变薄；而一些逆断层两侧可能出现矿层的逆掩重叠或挤压聚集，形成厚矿带。

嘎科矿段六中段F17正断层附近地质见图3。

图3 嘎科矿段六中段F17正断层附近地质(代表性)

从图3可以看出，在 F17正断层[倾角 70(°)，落差25 m]附近，矿层厚度仅为0.41 m，远离断层的矿层比断层附近厚，在断层附近钻孔CK58C1孔位置，矿层厚度 0.86 m；断层东、西边钻孔 CK141、CK9矿层的厚度分别为1.78，1.12 m。

嘎科矿段六中段F29逆断层附近地质见图4。

图4 嘎科矿段六中段F29逆断层附近地质(代表性)

从图4中可以看出，在 F29逆断层[倾角 76(°)，落差 26 m]附近，勘探钻孔 CK57A 6 孔显示矿层厚度为2 m(断层上、下盘矿体分别1 m)，而在实际揭露F29断层上下盘矿体比较近，甚至出现粘接现象，重叠部分局部矿厚达到5.22 m。根据实际揭露的地质情况，断层性质、矿层厚度变化情况等，在断层的附近矿层变厚，远离断层矿层厚度逐步变厚。

据统计，嘎科矿段内已查明落差大于10 m的大断层有25条，断层走向分为4种：北东东向压性断裂；北西向张性断裂；北西西向和南北向断裂。其中正断层18条，逆断层7条；落差100 m以上的断层有1条；落差在30～100 m之间的有2条，落差小于30 m的22条。落差大于20 m的断层多作为采区的自然边界使用，或储量计算时划分矿块的边界。高角度正断层占80%以上，其力学性质多具压、张、扭动性质。中、小断层及滑动构造较为发育，构造面多具细腻致密的构造泥，封闭性较好，压、张、扭搓特征明显。在实际工作中发现，矿层受断层影响变化规律和上述分析基本一致，并且断层的落差越大，矿层变薄范围也越大；断层切割矿层顶底板岩石的强度越小，则矿层变薄范围越小；断层倾角越大，则矿层变化范围越小。在实际揭露中逆断层(走向断层)旁的矿层容易受到地质构造的影响，矿层变厚，矿替结构较松软，顶底板强度相对降低，给采矿的顶板管理工作带来一定的困难。

4 存在的困难

目前矿山地质技术力量薄弱，对地质构造的研究相对有所欠缺，资料收集及分析不充分，出现地质构造对复杂的地段未组织相关技术人员进行分析、讨论，基础地质工作研究落后。导致资料更新不及时，开拓矿石储量与实际采出矿量有一些误差。今后要加强对资料的收集，做好矿区内地质构造分析工作，为深部采掘工作提供更进一步详细的地质资料，提高资料的真实性。

5 结语

引起矿层厚度变化的原因是多方面的，矿层厚度变化常是多种因素复合作用的结果，只是其中某种因素起主导作用。在褶皱和断层均发育的地区，矿层厚度变化受断层和褶皱双重影响，变厚、变薄、分叉、尖灭、重叠等现象频繁，有些地段矿层呈透镜状等[3]。对同一矿区来说，地质构造运动影响矿层厚度变化基本规律不变，可以根据已经开采的矿层厚度变化和地质构造的关系，来推测深部未开采的矿层可能遇到同样地质构造的矿层厚度变化规律，对有效地组织生产，合理地布置采掘关系，提高采掘效率、深部储量计算、核实等具有指导意义。

[1]张力行，刘作铭.云南砚山县斗南锰矿区嗄科、白姑矿段详细勘探地报[R].云南省地质局第五地质队第二分队，1973-1979.

[2]徐开礼，朱志澄.构造地质学[M].北京：地质出版社，1987.

[3]徐九华，李建平.地质学[M].北京：冶金工业出版社，2005.