矿山地质构造和成矿作用的相关问题研究

陆俊杰，吴 昊，庄溶山

（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210000）

通过对矿山地质构造和成矿作用展开探讨，有助于探明地质和矿产的关系，帮助矿山企业根据地质勘探结果，预估当地的矿产资源，强化预测，对接下来的采矿工作提供参考。此外，正因矿山地质结构和矿产资源的关系密切，一旦地质构造发生改变，那么势必会对当地的矿产资源造成影响，不利于当地矿产资源的再生。因此探明两者的关系后，从可持续发展的角度来看，应当在尽量减少地质结构损坏的前提下开展采矿工作，防止过度开采破坏当地的地质结构，这值得矿业领域从业者加强重视。

1 矿山地质构造的形成

矿山的地质结构是地质土体以及矿体岩石因地球自身的内力及外应力的影响，出现如褶皱、断裂、弯曲、倾斜等不同形态的变化。这其中以褶皱和断裂的情况最为多见。褶皱的地质结构主要呈波浪形，岩石在地球内力作用下，形成连续的弯曲结构，褶皱结构的剖面可见若干个皱曲，根据形态特征可细分为背斜皱曲以及向斜皱曲，这种构造同矿产资源存在紧密联系。断裂结构主要是因岩石在压力的作用下出现了完整性及连续性遭到破坏的形变，具体可细分为节理、断层以及劈理这几种形态[1]。这种结构是一种比较常见的地质结构，这种结构的稳定性也遭到了破坏。在这种地质结构下开展采矿工作，会对地质结构的稳定性造成进一步破坏，不仅会对当地生态环境造成不良影响，还埋下了自然灾害的隐患。

通常矿山最常见的地质构造为受强力作用所导致的弯曲形变，形成皱曲结构，所谓皱曲就是在弯曲形变的岩层中所呈现的扭曲状态，主要包括几个基本要素：核、顶角、翼、轴以及枢纽和转折端这几个组成部门。细分出的向斜皱曲呈现的为岩层朝着下防弯曲的状态。相对的，背斜皱曲即为岩层朝上弯曲。断裂结构主要是受到地应力的影响，如果岩层所受到的地应力其强度大于岩石自身强度，就会破坏岩层的完整性以及连贯性，从而岩层会发生形变，产生几种不同情况的断裂面。岩层地质结构的断裂程度和所受到的地应力是呈正比的。如果地应力的强度很小，那么所造成的断裂结构也就不太明显，甚至可能需要借助显微镜才能看到。如果受到的地应力过强，那么会形成大的断裂结构，甚至断裂长度可达千里，或更高。断裂结构最为常见的形态是结理以及断层，偶也有见劈理这种断裂结构[2]。根据断裂的生产原因，又可分成原生、风化以及构造等等。通常矿山的地质结构是很稳定的，但随着采矿工程的加剧，挖掘出过多的矿物，势必会对当地地质结构、生态环境造成影响，甚至直接影响了矿区未来的成矿作用，不利于可持续发展。

2 矿山地质构造的特点

很多矿山地质构造最明显的特点就是存在节理以及裂隙这几种形态，这是需要加强注意的，节理以及裂隙主要是因为受内外力影响导致的矿山内部位移及交错，这种结构的稳定性比较差，当采矿量过大就可能造成如坍塌或滑坡等灾害问题。所以在矿山开采是，需要结合当地的地质构造合理控制开采量[3]。此外，如果坡度较大也能够产生灾害隐患，当斜度超过40°时，发生滑坡的风险就会很高。在复杂的节理地质下，会使矿区的边缘以及边坡存在明显的缝隙，这就是节理发育的主要特征，这些缝隙会对岩层的稳定剂完整性造成一定破坏，所以常见在矿山开采过程中间安全台会有很多岩石崩落的情况。此外，矿区周边区域的地质结构受到破坏，也同样会对矿区带来影响，如果采矿的区域较为分散，那么会对大片的矿山地质造成重大破坏，对环境带来明显的影响。

在矿山开采工作日益活跃的背景下，我国很多矿山都出现不同程度地质结构的损害，各地都有因此出现坍塌、滑坡等方面的问题，对当地经济、人员安全都带来了不良影响。此外，这些受损的地质结构会打破原本的生态平衡，对之后矿产的再生能力带来不利影响。因此在可持续发展的理念下，采矿操作务必要考虑人身安全以及自然环境的影响。特别是严重程度的破坏，改变了矿山的成矿作用，使当地矿产资源再生能力大幅下降，甚至可能完全失去再生的成矿条件，和可持续发展理念相悖。

3 矿山地质构造和成矿作用的关系

3.1 不同地质构造下的成矿作用

所谓成矿作用指的是在地质环境的影响下所产生的矿产富集能力，矿床的生成离不开三个基本要素，分别是有矿物的来源、满足成矿环境条件，处在成矿作用的影响下，这其中的成矿作用是一个非常重要的条件。成矿作用能够决定矿产是否能够富集成矿床，以及矿床的分布。所以梳理好地质构造同成矿作用的相互关系，能够对矿产资源进行合理的预估，并预判大量采矿作业可产生的风险。由此制定更加科学、合理的开采计划，并将采矿事业同环境、经济等相结合，体现可持续发展目标。不同矿床的地质结构决定了其成矿的作用，因此对成矿作用的分析，要和矿山当地的地质构造情况相结合。通过对矿山地质环境、构造演变等加以中和分析。需要着重考虑以下几个方面第一个方面，矿山的沉积构造环境带来的成矿作用。在沉积结构下，会有大量的微生物沉积，这些微生物能够大量的繁衍，并同矿层不断进行物质交换，吸收矿层的土壤、气体、无机盐以及水分，同时微生物的排泄物以及骸骨则会留在矿层之中，从而把部分无机物经由这一过程转变为有机物，将各类有机元素富集，并把沉积物包裹，由此形成如煤炭、石油以及生物灰岩等多种矿产。随着时间的累积，沉积环境的容量和沉积物的堆积速度达到一个平衡的状态，就能够富集矿产资源，演变为矿床。在开采时，要合理设计采矿方案及采量，避免打破这一平衡，否则会影响资源的再生。第二个方面，当地质构造出现变化的时候，也会形成一种成矿作用。褶皱以及断裂这种地质变化都和矿产形成存在关系，能够使矿产资源不稳定。此外，不同时期的地质结构变化，比如出现地震、火山爆发，不同时期的火山岩及侵入岩的影响，都能够促进矿产的生成。但另一方面，如果这种变动带来了断裂以及裂隙等结构变化，那么就会对矿产的生成造成一定制约。第三个方面，是岩浆带来的成矿作用。在中古生代，地球上各地的岩浆活跃，岩浆是矿产的重要组成部分，能够促进矿物生成。不同类型的岩层在自身所处的地质环境以及岩浆的影响下，会演变为不同的矿床。所以在找矿时，如果某一地区古时候火山活跃，那么当地就可能存在大量的矿产资源。

3.2 案例分析

攀枝花位于我国的四川省西南部，当地铁矿资源丰富，根据地质勘探结构分析当地铁矿床的成矿原因，以往主要是认为是因晚期岩浆、早期岩浆以及岩浆熔离等原因，促进了当地铁矿矿床的生成。但是，近年来对攀枝花铁矿进行勘探，发现矿产资源的成矿还和矿体本身发育的规律存在联系。

按照韵律成核以及双扩散对流的理论，认为铁矿层中的矿物资和脉石矿物是交替成核心所产生的结晶，通过矿石的构成也能看出这一情况。经调查，发现矿床中的矿物中存在的成核结晶，有的早于脉石矿物，有的晚于脉石矿物，这种情况不能明确判断到底是因早期岩浆矿床或是晚期岩浆带来的成矿作用。但根据当地勘探结果，由矿体的形态、构成、产状以及成分来看，攀枝花地区的铁矿起码先后经历包括岩浆期、热液期以及表生期这三个不同阶段。从攀枝花中的铁矿矿物中的稀土成分可以看出，经过的岩浆期包括成岩期以及组成矿期。综合上述分析，判断攀枝花地区的铁矿矿床，应当先后经历成岩、组成矿、热液以及表生等先后四个时期。此外，还发现有地震泄水的地质构造，这是因为四川是地震多发的省份，如果矿区附近出现大规模地震，就会产生如砂体流动以及液化等情况。尤其粉砂体的液化以及泄水就能够在包括粉砂岩以及粉砂泥岩的沉积层中生成除地震泄水的地质构造。

4 结语

综上，成矿作用能够决定矿产是否能够富集成矿床，以及矿床的分布。梳理好地质构造同成矿作用的相互关系，能够对矿产资源进行合理的预估，并预判采矿作业可能面临的风险。目前，由于矿产开采的大规模开采，我国很多矿山都出现不同程度地质结构的损坏，各地都有因此出现坍塌、滑坡等方面的问题，对当地经济、人员安全都带来了不良影响。此外，这些受损的地质结构会打破原本的生态平衡，对之后矿产的再生能力带来不利影响。因此在可持续发展的理念下，采矿操作务必要考虑人身安全以及自然环境的影响。特别是严重程度的破坏，改变了矿山的成矿作用，使当地矿产资源再生能力大幅下降，甚至可能完全失去再生的成矿条件，和可持续发展理念相悖。因此，应当加强对矿山地质构造的分析，由此制定更加科学、合理的开采计划，并将采矿行业同环境、经济等相结合，促进可持续发展目标的实现。