株岭坳矿区生成条件与地质构造特征初探

2019-04-26晏世强

山西冶金 2019年1期

胡军，晏世强

（江西乌石山矿业有限公司，江西吉安 343411）

1 矿区地质概况

大剑岭—曾古坳背斜是“多”字型构造的一级构造，也是矿区的褶皱主体，背斜轴向为北17—50东，东翼陡，西翼缓之不对称背斜，由于受北北东—南西西向断裂破坏，使东部毗邻的石市向斜失去了完整性。区内次级断裂发育，严重破坏了地层和矿层的完整性。

矿区出露地层主要有泥盆系中统棋子桥组，上统佘田桥组和锡矿山组，石炭系下统大节湖组、白垩系上统南雄组以及第四系。赤铁矿层赋存在锡矿山组翻荒塘下段，矿层2—4层，呈层状、似层状，产状与褶皱构造一致，倾伏角17°～25°。矿石工业类型为酸性高磷低硫富铁赤铁矿石和酸性高磷低硫贫铁赤铁矿石。

2 古地理环境的分析

赣西地区在晚泥盆世，为一指状海湾。东有华夏古陆，北有江南古陆，北西有江南古陆伸出的古湘半岛，构成三面着陆的海湾。本区位于古井冈山岛北侧，即井（冈山）陈（山）海脊与茶（陵）莲（花）海槽之间。廖士范认为，本区铁矿位于华夏古陆西侧，湘赣岛海区（如图1所示）。

株岭坳矿区，则沉积在古井冈山岛与茶（陵）莲（花）海槽过渡斜坡上的海底凹陷盆地中。在氧化条件下，沉积富集了具有工业价值的鲕状赤铁矿。

图1 湘赣边古地理图

3 矿区铁矿物质来源及控制因素的探讨

3.1 铁矿物质的来源

铁质的来源有两种，一种是来自海底火山活动；一种是来自古陆上含铁岩石的风化沉积，通过对株岭坳矿区区域地质的研究分析，可以确定铁质来源于江南古陆的“新余式”沉积变质型铁矿。

3.2 控制因素分析

3.2.1 铁质来源对成矿的控制

赣西晚泥盆世为一三面着陆的指状海湾，海湾边缘轱辘上的下古生代变质岩系和“新余式”沉积变质铁矿，遭受了长期的风化剥蚀，造就了丰富的铁质，形成了本区“宁乡式”铁矿。

3.2.2 振荡运动对成矿的控制

本区泥盆系形成三个较大的沉积旋回：从跳马涧组底部至棋子桥组顶部为第Ⅰ旋回；从佘田桥组底部至锡矿山组强冲段顶部为第Ⅱ旋回；从锡矿山组井冲段底部至荒唐段顶部为第Ⅲ旋回，在第Ⅲ旋回中又形成了三个小旋回。

区内翻下段和荒唐段两个含铁岩组均分布在海进相序的小旋回中。当主矿层沉积时，地壳运动以缓慢的沉降为主，伴随有波浪式的振荡运动，铁质物的沉积与升降运动相适应，因而形成了工业矿层。

3.2.3 岩相（性）对成矿的控制

从古地理图可以看出，本区铁矿床（点）均分布在滨海—浅海相中，主要工业矿层出现在细砂岩向泥岩过渡的相序中。如翻下段底部的铁矿层，则出现在细砂岩向粗砂岩过渡的相序中，故不稳定，无工业意义（当然，还有其他因素）。这就说明铁矿层的沉积，受到岩相（性）的严格控制。

4 矿区地质构造特征

矿区范围内，褶皱和断裂构造均为发育，就褶皱和断裂构造及其对矿层形态的控制作用分述如下：

4.1 褶皱

根据褶曲的展布方向和规模大小，将矿区内褶皱分为两大类，第一类编号为Ⅰ1和Ⅱ2，分别表示一个挠曲背斜和一个挠曲向斜。为轴面近乎直立状的褶曲。第二类编号为Ⅱ1、Ⅱ3、Ⅱ5 和Ⅱ2、Ⅱ4、Ⅱ6，分别表示三个平卧向斜和三个平卧背斜褶曲。对规模更小的更次一级褶曲，未予分析。

矿区内褶曲的分布、形态和规模有以下几个规律：

1）Ⅰ类挠曲背向斜表现在平面上为两次弯曲，连结为一个较完整的“S”形状。

2）Ⅱ类褶曲隐伏在地下，表现在横剖面上为轴面近乎水平的平卧形态，且背向斜紧密伴生；表现在纵剖面上为近乎平行的呈斜列式排列的特征。倾向南南西，倾伏角 30°～45°。

3）Ⅱ类褶曲在F58以北表现明显，规模大（长多在1 000 m以上，宽多在150～200 m以上，高在80～100 m以上）。这些对应褶曲往南变宽缓，渐消失。

4）Ⅰ、Ⅱ类褶曲被后期断裂破坏，失去了完整性，断裂变位使褶曲变形，使每一褶曲的各段形态出现差异。

铁矿层在走向上呈北北东向、在倾向上以高角度向北西西向下插，呈大体上单斜状。铁矿层受Ⅰ、Ⅱ类褶曲进一步控制，使矿层在走向和倾向上均呈“S”形态弯曲的褶皱体。小型的更次一级褶曲的发育，使矿层的局部形态复杂化，褶皱构造使铁矿层的形态复杂产状变化大，对开采带来麻烦。但使矿层的储量相对集中。

规模小分布局限的更次一级的小褶曲，仅在大断裂的旁侧和Ⅱ类宽缓向斜的顶部出现，幅高多在15 m以内，表现为平面上的小挠曲和小型的平卧背向斜，在一条剖面上出现时，在相邻剖面上难寻其踪迹。这类褶曲对上矿层形态的影响远较Ⅰ、Ⅱ类褶曲为小，用勘探工程难以控制查清。

4.2 断裂构造

4.2.1 概述

矿区断裂构造有以下几个规律：

1）发育程度不均衡性：矿区的地表和浅部强而复杂，中、深部弱而简单；矿区的北部强而复杂，南部弱而简单；Ⅰ类挠曲背向斜的翼部和Ⅱ类褶曲的背向斜交接处强而复杂，其他地段弱而简单。

2）发育的方向性：按与矿区的岩矿层总体走向关系分，有走向断裂（Ⅰ类）、倾向断裂（Ⅱ类）和斜向断裂（Ⅲ类）。

3）与褶皱构造有成生联系：多数走向断裂发生在先，又多在Ⅱ类背向斜褶曲之间；倾向和斜交断裂生成在后，且多发育在Ⅰ类挠曲的翼部。以上三类断裂多在褶皱成形后产生的。

4）断裂的力学性质明显：矿区内主要断裂都具有明显的扭动性，Ⅰ类多属压扭性，Ⅱ类多数张扭性，Ⅲ类属扭兼压性或张性。

断裂构造发育，使褶皱状的上矿层的连续完整性遭受破坏，大断裂切断上矿层为大的矿块，小断裂又分大矿块成小的矿块。各矿块的形态和分布也就变得复杂，影响对上矿层的开采。

4.2.2 断裂构造特征

4.2.2.1 主要断裂特征

矿区内这些主要断裂以Ⅱ类、Ⅲ类的形态简单完整，Ⅰ类断裂，尤其是 F3、F4、F19、F30、F39、F50等低角度的断裂被其他断裂截切后，变形变位较大。且地表和浅部的形态较为复杂，多呈封闭状或半封闭状。

Ⅰ类低角度的断裂以水平错开为主，尤以F50为最大，Ⅱ、Ⅲ类断裂的水平错开和落差均较显著。

主要断裂对上矿层的破坏，以Ⅰ类中的F4、F30、F50 和Ⅱ类中的 F11、F36、F47、F49、F58 及Ⅲ类中的 F18、F22、F29、F56、F63 等较为严重。

4.2.2.2 小断裂的发育特征

在矿山S1平巷8线南800 m长沿脉巷道中调查，见有明显断距的小断裂75条，平均沿脉10 m左右就有一条。这些小断裂，以走向北北西和北西的两组为最发育，分别占总数的31%和24%。走向北西西和北北东的为次，各占总数的13%。这些断裂的倾向以北东东和南西的为多，倾角多在50°～75°间。

小断裂多发育在褶曲的转折处和大断裂的旁侧，譬如矿山5、7、8三个平巷沿脉揭露矿层从倒转盘到正常盘，以及9、11两平巷揭露矿层从正常盘到倒转盘，其转折处小断裂都较发育，又譬如S1平巷在8线附近小断裂密集，2—4线附近也较密集，它们密集出现与它们附近的F29和F36有关。而且F29附近小断裂错开矿层的方向也同F29大断裂错开矿层的方向一样，为左行扭错。

综上所述，矿区小断裂多发育在褶曲的转折处和大断裂的附近，以走向北北西和北西的为多，以50°～75°的倾角为多，局部地段小断裂密集出现时，而且发育方向和两盘扭错有明显规律时，往往与附近的大断裂的成生有关。