云南大红山铜矿床断层应力及成因浅析

陈飞，李俊

(昆明理工大学，云南昆明650093)

云南大红山铜矿床断层应力及成因浅析

陈飞，李俊

(昆明理工大学，云南昆明650093)

云南大红山铜矿床内发育断层基本为成矿后期形成，对矿体的空间展布具有破坏作用，增加了矿体开采难度。通过典型共轭断层对矿床内断层进行力学分析，并结合前人的研究资料，对矿床内发育的断层进行成因浅析，厘定断层的形成期次和对矿体破坏级别。

大红山铜矿;应力分析;断层成因;断层期次;断层级别

0 前言

云南大红山铁铜矿位于云南省玉溪市的新平县，是1959年航磁异常所发现的一个重要的大型矿床，自发现以来，国内外众多的地质专家、学者对大红山式铁铜矿的矿床成因、地质特征、成控规律等进行了详细的研究［1-4］。近年来，有部分学者对大红山式铁铜矿床的控矿构造体系、区域断层构造控矿规律、构造地球化学特征等做了研究［5-6］，但对该区构造力学性质以及矿床内主应力分布情况的研究甚少，本文通过大量详实的野外地质调查及分析，综合分析矿床内发育的次级断层，从而研究矿床内主应力的分布情况，以厘定断层的成因、期次和级别，为该区找矿和采矿工作提供科学依据。

1 构造地质特征

大红山铁铜矿区地处扬子准地台西缘、康滇地轴南端，介于红河断层与绿汁江断层所夹持的滇中中台拗内，位于红河断层的北侧(见图1［7］)。铜矿区位于底巴都背斜南翼的单斜地层中，铜矿带的分布受该褶皱南翼控制;铜矿区内断层构造发育强烈，底巴都背斜轴向近东西，背斜核部为老厂河组(Pt1dl)，两翼依次为曼岗河组(Pt1dm)、红山组(Pt1dh)和肥味河组(Pt1df)，两翼地层平缓、对称、开阔，北翼倾角15(°)～20(°)，产有底巴都铜铁矿;南翼倾角20(°)～35(°)。大红山铜矿(大红山铁铜矿Ⅰ号矿带)产于背斜南翼，呈单斜展布。矿床内断层与底巴都背斜南翼的产出关系见图2［8］～3，从图3可以看出底巴都背斜主要受SN向应力挤压作用形成，南翼地层随着应力的挤压发生变形、产生裂隙及断裂。

图1大红山矿区大地构造位置

2 断层成因及应力分析

2．1断层分组

大红山铜矿床内断层强烈发育，经对大红山铜矿矿床485－640中段断层进行了系统测绘，结合运用节理判断断层主应力特征的方法，利用原始测量断层产状数据，做玫瑰花图和等密度图，从图4～5可知矿床内断层走向优势方位为NWW280(°)～300(°)、NNE5(°)～35(°)、NEE60(°)～85(°)，NWW向主要为的张性正断层，定为FⅠ断层组; NNE与NEE分别为张扭性平移正断层，分别定为FⅡ、FⅢ组。根据断层原始测量数据进行分组后，得到铜矿床内表1中41组断层产状有效数据。

图2矿区地质情况

图3底巴都背斜区域应力场示意

图4断层走向玫瑰花

图5断层等密度

表1 断层分组情况统计

2．2断层成因和应力浅析及分期

根据断层的发育特征判别为张性正断层、平移正断层两大类，力学性质分别对应为张性和张扭性，并通过对次级断层力学性质的分析，厘定3组断层的成因、期次和级别，分析如下。

经野外实际测量FⅠ断层组整体走向与地层走向一致，断层产状也随地层偏转，可能继承EW向古海隆上的构造裂隙，在龙川运动时进一步形成，并具继承性多次发展特征［9］。在大红山群地层形成后，火山、地震等活动使地层中产生了一系列EW向的裂隙，随后伴随地壳运动，地层上隆，大红山群地层受南北向水平挤压应力底巴都背斜形成过程中，弧形构造表面对EW向裂隙有SN向拉应力的作用，使原来EW向裂隙向SN向拉张，形成张性断层面，FⅠ组断层走向基本与地层走向保持一致，后期因底巴都背斜挤压应力由NW向SW方向偏转，原有弧形构造面上SN向拉应力也转为SW向，地层原来发育的EW断层沿走向方向进一步延伸，并随地层扭转，该组断层局部发生相互切错，合并继承，形成现有状态。

根据表2中的典型共轭断层的数据，对铜矿矿床内次级断层的主要应力进行赤平投影分析(见图6～7)。

表2 典型共轭断层数据

图6FⅡ组断层共轭剪切带赤平投影

图7FⅢ组断层共轭剪切带赤平投影

从FⅡ和FⅢ组共轭断层的赤平投影可以看出两组断层的主应力σ1方向基本吻合，为NE向，说明FⅡ和FⅢ两组断层可能为同一方向应力作用下形成的正断层。综合以上分析认为矿床内断层主要由底巴都背斜的多期褶皱作用形成，前期形成了FⅠ组断层，后期的褶皱作用形成了FⅡ和FⅢ组断层，并使FⅠ断层沿走向进步一延伸，发生多条断层合并到一条断层的情况，后期各组断层的活动又发生相互切错作用，并在切错后又复合到某一断层上继续活动。

2．3断层破矿定级

由于铜矿床内断层主要是对矿床的破坏作用，因此根据断层对矿体的破坏程度将矿床内主要断层进行分级。破坏程度从断层的走向长度、延深深度以及破坏矿带的类型3个方面进行级别的裁定:断层走向大于500 m，延深深度大于120 m且切错Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ13个矿体的判定为规模大、对矿体的破坏程度强，定为1级破坏断层;断层走向＞400 m，倾斜断距20～30 m，延深深度大于80～120 m且切错Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ13个矿体的判定为规模中等，对矿体破坏程度强或中等，倾斜断距10～20 m，定为1或2级破坏断层;断层走向小于400 m以下，延深深度小于80 m，且切错Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ13个矿体的判定为规模小，对矿体破坏程度中等或小，倾斜断距0～10 m，定为2或3级破坏断层(见表3)。判断断层规模时应综合考虑断层走向长度、延深深度和倾斜断距，不能以单项作为断层级别评价标准。

大红山铜矿区发育的区域构造，对铜矿的富集以及产状分带具有明显的控制作用，但矿床内断层由于产生时期较晚，基本以对矿体的破坏作用为主，笔者认为虽然矿床内断层，对成矿作用不大，但3组断层对矿体破坏的同时，又对局部地段的含矿地层进行了抬升，对矿体空间上的分布具有改造作用。

3 结论

通过对铜矿内断层组的应力分析，矿床内断层可能伴随底巴都背斜的褶皱作用以不同的时期产出，其中FⅠ组断层主要受早期褶皱拉张应力作用由早期裂隙演变产出，FⅡ和FⅢ组断层由后期褶皱作用形成的剪应力形成，后期受褶皱构造拉应力作用使FⅡ和FⅢ组部分断层也具有了张性性质。

通过对铜矿床内断层的分级，1级破坏断层主要包括FⅠ－6、FⅠ－10、FⅠ－1、FⅢ－4，2级破坏断层主要包括FⅡ－1、FⅢ－3，3级破坏断层FⅡ－8、FⅠ－2，铜矿矿体被3组断层切成小块体，增加了开采难度，在巷道掘进和采矿过程中应做好支护措施，防治岩体突然帽落，造成人员伤害。

表3 FⅠ、FⅡ、FⅢ断层破坏级别划分

［1］宋昊，徐争启，张成江，等．浅析云南大红山铁铜矿床成因:一个特殊的VMS矿床［C］//中国矿物岩石地球化学学会学术年会，2013．

［2］吴孔文，钟宏，朱维光，等．云南大红山层状铜矿床成矿流体研究［J］．岩石学报，2008，24(9):2045－2057．

［3］沈远仁．大红山式铁、铜矿床的形成机理—海底火山成矿模式［J］．地质科技情报，1982(s1):71－73．

［4］邱林，李军，吴兴，等．云南大红山铁铜矿重磁解释［J］．桂林理工大学学报，2016，36(3):444－451．

［5］姚巍，陈珲．大红山铁铜矿区构造体系及矿体空间展布分析［J］．吉林地质，2012，31(2):38－41．

［6］肖斌，范玉华，李俊，等．云南大红山铜铁矿床构造地球化学特征［J］．地质找矿论丛，2015，30(3):366－373．

［7］刘伟．云南大红山铜铁矿床地球化学特征［D］．昆明:昆明理工大学，2012．

［8］邓明国．新平大红山—元江撮科铜铁多金属成矿系列及成矿预测［D］．昆明:昆明理工大学，2007．

［9］蔡从定．新平大红山铜矿床内断层成因［J］．云南地质，2006，25(4):387－388．

Stress Analysis and Faultage Causes in Ore Deposits of Dahongshan Copper in Yunnan

CHEN Fei，LI Jun
(Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China)

The formation of Dahongshan copper deposits have formed themselves after the faults in the production．These faults have a destructive effect on the spatial distribution of ore bodies，increasing the difficulty of mining．Through an analysis of the typical conjugate fault mechanics，we combined with previous studies to carry out the causes of faults with formation period on the determination of fault damage level．

Dahongshan Copper;Stress analysis;Fault formation;Fault period;Fault level

P618．41

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．003

2016－12－10

陈飞(1990－)，男，河北保定人，在读硕士研究生，研究方向:应用构造地质学，手机:14736585903，E-mail: 867944627@qq．com，;通讯作者:李俊(1962－)，男，云南昆明人，博士，研究方向:构造地质学方向，E-mail:867944627@ qq．com．