應力分析在云南蟬戰河銅礦床中的勘查應用

李建全，尹高科，陳　茜，梁凌霄，衛江旗

（河南省地質礦產勘查開發局第四地質勘查院，河南鄭州450001）

應力分析在云南蟬戰河銅礦床中的勘查應用

李建全*，尹高科，陳茜，梁凌霄，衛江旗

（河南省地質礦產勘查開發局第四地質勘查院，河南鄭州450001）

蟬戰河自然銅礦床的個別礦體受構造破碎帶控制，針對地表各地質現象，運用應變橢球體理論對礦床內的主構造——萬馬場向斜進行力學分析。說明在萬馬場向斜形成的同一應力作用下，其次生節理/裂隙/次生剪切帶與地表各種構造現象相吻合，次生構造既是導礦構造，又是容礦構造。通過對構造的正確應力分析，對指導找礦有重要意義。

應力分析；銅礦床；控礦作用；向斜

萬馬場向斜位于云南省寧蒗縣蟬戰河銅礦區內，為該銅礦床的主要構造單元。自2009年以來，對蟬戰河銅礦床進行了詳細的地質勘探，礦床地質特征認識也逐步加深，其礦床類型的認識也有原來的砂巖型銅礦［1］，到既有砂巖型銅礦又有玄武巖型銅礦，對銅礦體的賦存空間位置由原來的層控，到受萬馬場向斜產生的次級斷裂控制。因此，進一步深入研究其地質構造規律，對蟬戰河銅礦床的勘查工作有重要的實際意義。

1　區域大地構造背景

寧蒗縣蟬戰河銅礦床位于云南西北部，大地構造位置屬于揚子板塊西南緣，印度板塊的東側。印度板塊向北北東方向的推擠力，主要作用于青藏地塊之上。一方面，它的主壓應力通過青藏地塊的傳導，使其東部地塊向東、南東方向擴展、滑移。另一方面，印度板塊在向北北東推擠過程中，其西北端（帕米爾以南）相對東北角向北運動緩慢，因而產生一種逆時針方向的旋轉，產生向東的側壓。此外，我國東南地區中生代以來一直受太平洋板塊自東向西推擠力的作用［2］。因此本區域的構造變形，以北東向、北西向斷裂組成的菱形斷塊為特色，菱形斷塊的長軸方向呈南北向，期間發育南北向、北東向和北西向的短軸背、向斜（圖1），表現了褶皺受斷塊邊界控制的特點。

圖1　蟬戰河銅礦區域地質構造略圖

2　蟬戰河銅礦區構造綜述

蟬戰河銅礦床所處大地構造單元是揚子板塊（一級單元）麗江地塊褶皺帶（二級單元）永寧—永勝褶束區（三級單元）［2］，萬馬場向斜褶皺位于永寧—永勝褶束區的東部。萬馬場向斜軸走向為北西—南東方向，長約6km，兩翼寬約2km，向斜核部地層為三疊系青天堡組（T1q）紫紅色和灰綠色泥質粉砂巖、砂巖，在該巖性組中賦存有KT1和KT2兩個砂巖型銅礦（圖2），兩翼為二疊系上統（Pe）峨眉山玄武巖。南西翼地層傾向10°～70°，傾角16°～25°，北東翼地層傾向230°～300°，傾角15°～68°，且北東翼局部出現復褶皺，傾向和傾角變化大，為一軸面向北東稍微傾斜的短軸開闊不對稱向斜。

在萬馬場向斜北東翼的玄武巖地層中，因風化后玄武巖呈紅色土壤，覆蓋厚度約40cm，僅在幾處見有較好的自然銅露頭。在D1處為一石英脈，走向150°，寬約35cm，在石英裂隙面上因自然銅的次生氧化，孔雀石化特別發育，呈紋脈狀，但是石英延伸性差，沿石英脈走向前后一定距離各施工一槽探工程，沒有接觸出石英脈。D2處為一小型構造點，硅化、綠泥石化和孔雀石化等明顯發育，硅化中局部有晶洞現象，自然銅成浸染狀，不均勻分布，原巖為碎裂狀玄武巖，構造走向100°。D3處為另一銅礦化點，致密狀玄武巖呈角礫狀，角礫呈次圓狀、次棱角狀，膠結物為硅質、鈣質，硅質局部有晶洞，石英晶型良好，孔雀石化沿致密狀玄武巖面分布（圖3-A），根據地表該銅礦（化）帶走向為210°。

圖2　蟬戰河銅礦床地質略圖

蟬戰河銅礦區北部出露F1斷層，性質為走滑逆掩斷層，斷層面向北東傾斜，構造帶內充填斷層角礫巖，無銅礦化現象。

同時根據已施工鉆孔，在萬馬場向斜的北東地段有3個鉆孔中分別見到1個層間小斷裂，順層出現。構造帶內充填斷層角礫巖，斷層厚度0.6～2m。

3　構造的力學分析

圖3　蟬戰河銅礦區內礦化相片

根據萬馬場向斜的地質特征，蟬戰河銅礦區的主壓應力方向為北東—南西向，主張應力方向為地層拱起向上/下的方向，與萬馬場向斜褶皺軸平行的水平或近似水平的方向為中間應變軸方向（圖4）。

在萬馬場向斜的形成過程中，中間應變主軸有微小的伸長，外加上向斜朝著兩端傾伏所生的次生張力，在北東翼上出現較顯著的拉伸［3］。由于巖石對張應力的抗力最弱，便出現走向與萬馬場向斜褶皺軸正交（或近于正交）、傾角直立或較陡的張性節理，隨著萬馬場向斜的構造型相進一步增大，張性節理進一步發展為張剪性斷裂，其應力分析見圖5，張剪性斷裂帶內的角礫巖呈棱角狀、次棱角狀，在后期熱液充填下，形成硅質、鈣質等膠結，于是在地表形成D3的地質現象。萬馬場向斜在形成上述裂隙之后，緊接著出現走向與褶皺軸斜交、傾角直立或較陡的2組剪性節理，隨著隨著萬馬場向斜的構造型相進一步增大，剪性節理演變為剪性斷層，它們代表應力分析中的一對剪切面（圖5-A）。在剪性斷層形成過程中，易出現平行與斷層面的剪性裂隙（板狀裂隙）（圖5-B），以及以銳角指向本壁移動方向的羽毛狀張性裂隙，剪性裂隙形成的剪性空間在后期熱液充填后形成石英脈，該類石英脈規模小，易成數條石英脈前后左右相見出現，在地表所見的D1 和D2點屬于該類特征。

4　萬馬場向斜的控礦作用

萬馬場向斜的控礦作用主要體現在2個方面，其一是上述的各種節理/裂隙。峨眉山玄武巖中銅元素呈高含量分布，如區域上滇西程海帶玄武巖含銅達523× 10-6［4］，區域上第三次噴發旋回的玄武巖含銅小于200×10-6，賦存了區域30%的礦化，第四次噴發旋回的玄武巖含銅（100～1000）×10-6，賦存了區域自然銅—輝銅礦類礦化55%［5］。在萬馬場向斜形成演化的長期過程中，提供了必要的熱源和動力，促使銅活化、遷移，含礦熱液運移至各種節理/裂隙等空間中，因壓強驟然降低，銅礦物沉淀富集成礦，因此萬馬場向斜派生的各種節理/裂隙既是重要的導礦構造，也是重要的控礦構造。其二是萬馬場向斜內的層間構造破碎帶，二疊系峨眉山玄武巖組與三疊系青天堡組呈平行不整合接觸，在萬馬場向斜形成的過程中，青天堡組易向兩翼滑動，玄武巖組易向褶皺核部滑動，因此不同巖性組之間容易形成層間構造破碎帶，這在4線、12線、14線上鉆孔中見到斷層厚度為0.6～2m的層間破碎帶，銅品位在0.25%～0.72%。

圖4　萬馬場向斜構造示意圖

總之，在北東—南西向最大主壓應力作用下，萬馬場向斜形成的層間構造破碎帶和各種性質的節理/裂隙，進一步形成不同性質的剪切斷層等作為控礦構造，在斷層帶內和節理/裂隙中直接賦存了銅礦體（圖3-B）。這些在同一應力作用下形成的不同等級不同性質的構造，具有相同的“親緣”關系。

圖5　節理及其力學分析

5　力學分析的找礦意義

對蟬戰河銅礦床的萬馬場向斜進行正確的力學分析，對指導找礦具有重要的意義。

（1）萬馬場向斜的次級構造具控礦作用。在民采硐內銅礦（化）體與構造的關系及地表各點的地質特征說明它們不僅提供了銅礦成礦的導礦通道，而且也是銅礦的賦存空間，起著控礦作用。因此萬馬場向斜是形成玄武巖型銅礦中受構造控制礦體的首要條件，而且在峨眉山玄武巖中找構造控制的銅礦體是重要的找礦趨勢，有必要對各種構造進行力學分析。

（2）對萬馬場向斜構造的力學分析，確定不同級別的節理/裂隙，甚至斷層在應力集中區，對銅礦成礦更為有利，如MCD1和地質點D1、D2和D3等處。

（3）通過對萬馬場向斜構造的力學分析，確定賦礦構造的力學性質，次級節理/裂隙，甚至斷層控制了銅礦的賦存空間，往往是節理/裂隙隨向斜構造型相進一步增大變為斷層的位置，以及伴生的板狀裂隙和張性裂隙等。這種理論上的礦體賦存規律對指導找礦十分重要。

（4）蟬戰河銅礦床的找礦過程中，在勘查北西向斷裂控礦作用的同時，注意勘查該方向斷裂的平行斷裂及其控礦作用，和北東向張性空間引起的隱伏銅礦體。

［1］劉恩法，李書文，劉向陽.砂巖型銅礦成礦機制分析［J］.價值工程，2014.

［2］云南省地質礦產局.云南省區域地質志［M］.北京：地質出版社，1990：572-590.

［3］陳國達.成礦構造研究發［M］.地質出版社，1985：12-121.

［4］秦德先，燕永峰，林幼斌，等.程海斷裂帶玄武巖及其成礦［J］.有色金屬礦產與勘查，1999，8（6）：373-377.

［5］胡受權，郭文平，楊鳳根，等.寧蒗銅廠河銅礦床成礦條件研究［J］.云南地質，2001，20（1）：46-58.

P55

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1004-5716（2016）09-0150-04

2015-09-24

2015-10-12

李建全（1982-），男（漢族），河南魯山人，工程師，現從事礦產勘查工作。