应力分析在云南蝉战河铜矿床中的勘查应用

李建全，尹高科，陈　茜，梁凌霄，卫江旗

（河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院，河南郑州450001）

应力分析在云南蝉战河铜矿床中的勘查应用

李建全*，尹高科，陈茜，梁凌霄，卫江旗

（河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院，河南郑州450001）

蝉战河自然铜矿床的个别矿体受构造破碎带控制，针对地表各地质现象，运用应变椭球体理论对矿床内的主构造——万马场向斜进行力学分析。说明在万马场向斜形成的同一应力作用下，其次生节理/裂隙/次生剪切带与地表各种构造现象相吻合，次生构造既是导矿构造，又是容矿构造。通过对构造的正确应力分析，对指导找矿有重要意义。

应力分析；铜矿床；控矿作用；向斜

万马场向斜位于云南省宁蒗县蝉战河铜矿区内，为该铜矿床的主要构造单元。自2009年以来，对蝉战河铜矿床进行了详细的地质勘探，矿床地质特征认识也逐步加深，其矿床类型的认识也有原来的砂岩型铜矿［1］，到既有砂岩型铜矿又有玄武岩型铜矿，对铜矿体的赋存空间位置由原来的层控，到受万马场向斜产生的次级断裂控制。因此，进一步深入研究其地质构造规律，对蝉战河铜矿床的勘查工作有重要的实际意义。

1　区域大地构造背景

宁蒗县蝉战河铜矿床位于云南西北部，大地构造位置属于扬子板块西南缘，印度板块的东侧。印度板块向北北东方向的推挤力，主要作用于青藏地块之上。一方面，它的主压应力通过青藏地块的传导，使其东部地块向东、南东方向扩展、滑移。另一方面，印度板块在向北北东推挤过程中，其西北端（帕米尔以南）相对东北角向北运动缓慢，因而产生一种逆时针方向的旋转，产生向东的侧压。此外，我国东南地区中生代以来一直受太平洋板块自东向西推挤力的作用［2］。因此本区域的构造变形，以北东向、北西向断裂组成的菱形断块为特色，菱形断块的长轴方向呈南北向，期间发育南北向、北东向和北西向的短轴背、向斜（图1），表现了褶皱受断块边界控制的特点。

图1　蝉战河铜矿区域地质构造略图

2　蝉战河铜矿区构造综述

蝉战河铜矿床所处大地构造单元是扬子板块（一级单元）丽江地块褶皱带（二级单元）永宁—永胜褶束区（三级单元）［2］，万马场向斜褶皱位于永宁—永胜褶束区的东部。万马场向斜轴走向为北西—南东方向，长约6km，两翼宽约2km，向斜核部地层为三叠系青天堡组（T1q）紫红色和灰绿色泥质粉砂岩、砂岩，在该岩性组中赋存有KT1和KT2两个砂岩型铜矿（图2），两翼为二叠系上统（Pe）峨眉山玄武岩。南西翼地层倾向10°～70°，倾角16°～25°，北东翼地层倾向230°～300°，倾角15°～68°，且北东翼局部出现复褶皱，倾向和倾角变化大，为一轴面向北东稍微倾斜的短轴开阔不对称向斜。

在万马场向斜北东翼的玄武岩地层中，因风化后玄武岩呈红色土壤，覆盖厚度约40cm，仅在几处见有较好的自然铜露头。在D1处为一石英脉，走向150°，宽约35cm，在石英裂隙面上因自然铜的次生氧化，孔雀石化特别发育，呈纹脉状，但是石英延伸性差，沿石英脉走向前后一定距离各施工一槽探工程，没有接触出石英脉。D2处为一小型构造点，硅化、绿泥石化和孔雀石化等明显发育，硅化中局部有晶洞现象，自然铜成浸染状，不均匀分布，原岩为碎裂状玄武岩，构造走向100°。D3处为另一铜矿化点，致密状玄武岩呈角砾状，角砾呈次圆状、次棱角状，胶结物为硅质、钙质，硅质局部有晶洞，石英晶型良好，孔雀石化沿致密状玄武岩面分布（图3-A），根据地表该铜矿（化）带走向为210°。

图2　蝉战河铜矿床地质略图

蝉战河铜矿区北部出露F1断层，性质为走滑逆掩断层，断层面向北东倾斜，构造带内充填断层角砾岩，无铜矿化现象。

同时根据已施工钻孔，在万马场向斜的北东地段有3个钻孔中分别见到1个层间小断裂，顺层出现。构造带内充填断层角砾岩，断层厚度0.6～2m。

3　构造的力学分析

图3　蝉战河铜矿区内矿化相片

根据万马场向斜的地质特征，蝉战河铜矿区的主压应力方向为北东—南西向，主张应力方向为地层拱起向上/下的方向，与万马场向斜褶皱轴平行的水平或近似水平的方向为中间应变轴方向（图4）。

在万马场向斜的形成过程中，中间应变主轴有微小的伸长，外加上向斜朝着两端倾伏所生的次生张力，在北东翼上出现较显著的拉伸［3］。由于岩石对张应力的抗力最弱，便出现走向与万马场向斜褶皱轴正交（或近于正交）、倾角直立或较陡的张性节理，随着万马场向斜的构造型相进一步增大，张性节理进一步发展为张剪性断裂，其应力分析见图5，张剪性断裂带内的角砾岩呈棱角状、次棱角状，在后期热液充填下，形成硅质、钙质等胶结，于是在地表形成D3的地质现象。万马场向斜在形成上述裂隙之后，紧接着出现走向与褶皱轴斜交、倾角直立或较陡的2组剪性节理，随着随着万马场向斜的构造型相进一步增大，剪性节理演变为剪性断层，它们代表应力分析中的一对剪切面（图5-A）。在剪性断层形成过程中，易出现平行与断层面的剪性裂隙（板状裂隙）（图5-B），以及以锐角指向本壁移动方向的羽毛状张性裂隙，剪性裂隙形成的剪性空间在后期热液充填后形成石英脉，该类石英脉规模小，易成数条石英脉前后左右相见出现，在地表所见的D1 和D2点属于该类特征。

4　万马场向斜的控矿作用

万马场向斜的控矿作用主要体现在2个方面，其一是上述的各种节理/裂隙。峨眉山玄武岩中铜元素呈高含量分布，如区域上滇西程海带玄武岩含铜达523× 10-6［4］，区域上第三次喷发旋回的玄武岩含铜小于200×10-6，赋存了区域30%的矿化，第四次喷发旋回的玄武岩含铜（100～1000）×10-6，赋存了区域自然铜—辉铜矿类矿化55%［5］。在万马场向斜形成演化的长期过程中，提供了必要的热源和动力，促使铜活化、迁移，含矿热液运移至各种节理/裂隙等空间中，因压强骤然降低，铜矿物沉淀富集成矿，因此万马场向斜派生的各种节理/裂隙既是重要的导矿构造，也是重要的控矿构造。其二是万马场向斜内的层间构造破碎带，二叠系峨眉山玄武岩组与三叠系青天堡组呈平行不整合接触，在万马场向斜形成的过程中，青天堡组易向两翼滑动，玄武岩组易向褶皱核部滑动，因此不同岩性组之间容易形成层间构造破碎带，这在4线、12线、14线上钻孔中见到断层厚度为0.6～2m的层间破碎带，铜品位在0.25%～0.72%。

图4　万马场向斜构造示意图

总之，在北东—南西向最大主压应力作用下，万马场向斜形成的层间构造破碎带和各种性质的节理/裂隙，进一步形成不同性质的剪切断层等作为控矿构造，在断层带内和节理/裂隙中直接赋存了铜矿体（图3-B）。这些在同一应力作用下形成的不同等级不同性质的构造，具有相同的“亲缘”关系。

图5　节理及其力学分析

5　力学分析的找矿意义

对蝉战河铜矿床的万马场向斜进行正确的力学分析，对指导找矿具有重要的意义。

（1）万马场向斜的次级构造具控矿作用。在民采硐内铜矿（化）体与构造的关系及地表各点的地质特征说明它们不仅提供了铜矿成矿的导矿通道，而且也是铜矿的赋存空间，起着控矿作用。因此万马场向斜是形成玄武岩型铜矿中受构造控制矿体的首要条件，而且在峨眉山玄武岩中找构造控制的铜矿体是重要的找矿趋势，有必要对各种构造进行力学分析。

（2）对万马场向斜构造的力学分析，确定不同级别的节理/裂隙，甚至断层在应力集中区，对铜矿成矿更为有利，如MCD1和地质点D1、D2和D3等处。

（3）通过对万马场向斜构造的力学分析，确定赋矿构造的力学性质，次级节理/裂隙，甚至断层控制了铜矿的赋存空间，往往是节理/裂隙随向斜构造型相进一步增大变为断层的位置，以及伴生的板状裂隙和张性裂隙等。这种理论上的矿体赋存规律对指导找矿十分重要。

（4）蝉战河铜矿床的找矿过程中，在勘查北西向断裂控矿作用的同时，注意勘查该方向断裂的平行断裂及其控矿作用，和北东向张性空间引起的隐伏铜矿体。

［1］刘恩法，李书文，刘向阳.砂岩型铜矿成矿机制分析［J］.价值工程，2014.

［2］云南省地质矿产局.云南省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1990：572-590.

［3］陈国达.成矿构造研究发［M］.地质出版社，1985：12-121.

［4］秦德先，燕永峰，林幼斌，等.程海断裂带玄武岩及其成矿［J］.有色金属矿产与勘查，1999，8（6）：373-377.

［5］胡受权，郭文平，杨凤根，等.宁蒗铜厂河铜矿床成矿条件研究［J］.云南地质，2001，20（1）：46-58.

P55

B

1004-5716（2016）09-0150-04

2015-09-24

2015-10-12

李建全（1982-），男（汉族），河南鲁山人，工程师，现从事矿产勘查工作。