普朗铜矿构造发育规律分析

冯兴隆,刘华武,赵冰峰

(云南迪庆有色金属有限责任公司, 云南 香格里拉市 674400)

普朗铜矿地理高度位于海拔3450~4500 m之间,坐落于云南省香格里拉县[1],矿化带面积约1．09 km2,宽600~800 m,长大于2300 m[2-3]。矿床具有节理裂隙等构造密集发育、矿石品位较低、但矿体相对厚大等特点,所以采用自然崩落法进行开采,一期采选规模为1250万t/a,首采3720 m以上、南北方向之间的矿体。经多年的基础建设工作,该矿已于2017年3月17日正式投产,计划于2019年上半年实现达产[4-5]。

普朗铜矿的地质勘探工作,前人已开展了大量地质工作,收集了大量地质资料,对区域构造地质背景、矿区地质构造规律均有了一定认知,但对矿区的三、四、五级地质构造研究程度较低。普朗铜矿所圈定的矿体形态完整,但是由于初期勘探为钻孔控制,难以对矿区内的地质构造进行有效控制和地质综合。首采区大量的断层构造在基建工程中被揭露,并对后续的工程产生了一定的影响。本次工作对矿床首采区3720,3735 m中段节理进行系统调查,同时对首采区范围内的断层构造进行了系统的地质综合,在原有的钻孔控制基础上进一步对普朗铜矿的构造规律进行分析,为该矿的基建和开采工作提供地质支持和施工依据。

1 构造调查

1．1 节理裂隙调查

2014年至2016年在东沿和西沿4处坑道的调查数据统计表明,除去异常节理间距数据后,共获得有效节理间距数据18162/18771条(前者为去除西沿节理间距为0的数据后所得,以下类似情况均与此相同),包括节理倾角、倾向、迹线持续长度、节理间距等参数,其中东沿各处结构面均值为0．097 m。

1．2 断层调查

2015年3月,普朗铜矿就该矿首采区断层发育情况进行研究,共圈定出5条较大断层。其中红山断裂(F3)是首采区较大的断层,实际控制走向长＞450 m、倾向长＞120 m。走向NW、倾向NE、倾角61°~88°。断层破碎带较为紧密,宽0．1~2 m,充填物主要为围岩碎屑和围岩角砾、黑色断层泥、石英、碳酸盐等物质,初步判断为正断层;黑水塘断裂(F4)实际控制走向长＞580 m、倾向长＞90 m,走向NE、倾向SE,断层宽0．1~2 m,充填物呈灰白色,为碳酸盐物质、断层泥及少量围岩碎屑充填,断层松散破碎,断面清晰,断层平整,初步判断为逆断层;霍迭喀断裂(F5)实际控制走向长＞540 m、倾向长＞90 m。走向NE、倾向NW、倾角37°~78°,充填物呈灰白色,为碳酸盐物质、石英、断层泥及少量围岩碎块(屑)组成。断层松散破碎,倾角相对较缓,初步判断为逆断层;性格咱断裂(F1)实际控制走向长＞520 m,倾向长＞90 m。走向NW、倾向NE,断层宽0．2~2 m,充填物呈灰白色,为碳酸盐物质、围岩碎屑及少量断层泥充填,断面闭合,断层扭曲;娘央-夏隆瓦断裂(F2)实际控制走向长＞570 m,倾向长＞90 m。走向NW、倾向SW、倾角为64°~87°,充填物主要为碳酸盐物质、围岩碎块(屑)及断层泥充填,断层平整,断面闭合,断层周围岩石破碎,初步判断为张扭性断层。

2 构造特征分析

2．1 优势节理组分析

采用Stereo32,Rocscience Dips等软件、Schmidt投影方法绘制节理极点等密图和节理走向和倾向玫瑰图,确定普朗铜矿首采区具有4组优势节理组,见图1、图2、表1。

2．2 节理间距分布规律

在对普朗铜矿相关节理间距的分析中,仅仅根据自身的实践经验和节理间距统计直方图来对节理间距分布形态作出判断是不科学的[6]。因此本文中采用P-P图对每组统计数据都进行了分布形态检验,若资料服从该分布,则样本点应该是一条直线围绕着第一象限对角线。

表1 普朗铜矿区优势节理分组情况

统计获得的4组优势节理分别统计其节理间距,采用P-P图检验其分布规律的拟合性,对数正态分布检验P-P图中散点基本位于y＝x直线附近,对数正态趋势P-P图中散点基本在y＝0上下波动,波动范围小于±0．1,因此可以认为首采区四组优势节理组倾向倾角均服从对数正态分布。各优势节理组平均间距在0．087~0．095 m之间,全部节理平均间距在0．087~0．27 m之间。综合上述分析得出普朗铜矿矿区区域节理裂隙等构造密集发育。详细情况如表2所示。

2．3 断层空间性态和发育特征分析

在实际的地质演化过程中,断层构造因受多期次活动的影响而常具有不连续性和不规则性,加之专门描述断层的三维空间原始数据有限,增大了对断层等地质构造研究的难度[7-8]。此外,断层等地质构造在形成过程中,常错断或切穿先前形成的岩体、地层及矿体。因此,断层三维实体模型直接决定着矿床模型的构建是否准确。

表2 优势节理组间距统计

DIMINE软件构建断层实体模型的方法为:

(1)在模型建立之前,通过对3670,3700,3720 m及3735 m各中段平面图及0~8号勘探线9个剖面图上揭露的断层特征进行分析,通过两点法或旋转基点法将相应的平、剖面图图件导入到DIMINE软件中;

(2)结合地形地质图及相应的平、剖面图,分析各地层的对应关系,并分离出断层迹线保存至不同编号的图层中;

(3)分析各断层间的对应关系,利用线框法将断层迹线进行对应连接,创建出各断层的三维实体模型;

(4)结合地质平、剖面图进行校验后,对模型文件进行合并,创建出完整的首采区断层三维实体模型,其中断层模型创建为表面模型,破碎带模型则创建为封闭的实体模型,以便对其体积规模进行统计。

由图3和图4可以看出,首采区主要断层模型较简单,主要体现为三组:第一组为NW向断层;第二组为NE-NEE向断层;第三组为NWW向断层,各断层性质详细描述如表3所示。

图3 普朗铜矿首采区断层三维模型

图4 普朗铜矿首采区断层三维复合图

表3 首采区主要断裂性质

3 结 论

(1)普朗铜矿首采区可分为四组优势节理组。其中,两组主优势节理组产状参数分别为143．17°∠71．78°,216．21°∠71．86°,次优势节理组产状参数分别为:317．07°∠69．22°,39．99°∠70．52°。各优势节理组平均间距在0．087~0．095 m之间,全部节理平均间距在0．087~0．27 m 之间。

(2)根据三维模型发现首采区主要断层模型较简单,主要体现为三组:第一组为NW向断层;第二组为NE-NEE向断层;第三组为NWW向断层。F1断层是首采区较大的断层,是NW向断层的代表性断层,为正断层;F4断层也是首采区代表性断层,被后期断层F3、F2错断,为逆断层;F5断层被后期断层F3、F2错断,为逆断层;F3断层断面闭合,断层扭曲;F2断层断面平整闭合,局部扭曲。

(3)根据分析,普朗铜矿节理裂隙密集发育,并伴有五条大的断层。在原有的钻孔控制基础上进一步对普朗铜矿的构造规律进行分析,为该矿的基建和开采工作提供地质支持和施工依据。