馬達加斯加圖利亞省安巴希塔石墨礦區工程地質條件淺析

梁艷賓

【摘 要】通過對安巴希塔石墨礦區氣象水文、地形地貌、地質構造特征資料的收集研究分析，并結合地表工程地質調查、鉆孔、探槽工程地質編錄、礦體及頂底板巖體巖石物理力學性質取樣分析等綜合成果研究分析，基本查明了礦區工程地質特征條件，為后續礦山開發設計利用提供了工程地質條件方面的參考依據，同時也為類似礦區工程地質勘查工作起到了借鑒指導意義。

【Abstract】By collecting and analyzing the meteorological and hydrological， topographical and geological formation characteristics of the Ambahita graphite mining area， and combined with the research and analysis of the comprehensive results of surface engineering geological survey， borehole， exploration channel engineering geological catalogue， sampling and analysis of the physical and mechanical properties of the rock mass of ore body and roof and floor， etc. The characteristics and conditions of engineering geology in the mining area are basically ascertained， which provides a reference basis for the subsequent mine development， design and utilization， and also plays a reference and guiding significance for similar mine area engineering geology exploration.

【關鍵詞】工程地質條件;工程地質巖組;巖體質量指標;RQD值

【Keywords】engineering geological conditions; engineering geological rock groups; rock mass index; RQD Value

【中圖分類號】P619 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）11-0162-02

1 引言

礦區地處達加斯加南部亞熱帶稀樹草原侵蝕地貌區，為太古界變質巖出露區，地勢總體北西高東南低，相對高差69m，地形坡度一般5～20°，區內中、小型山間侵蝕沖溝發育，季節性地表徑流排泄條件較好。本區屬熱帶草原氣候區，受赤道低氣壓帶和信風帶交替控制，受信風影響。4月下旬～10月上旬為旱季，氣溫16～40℃，晝夜溫差10～20℃，蒸發量3000mm左右。10月下旬至翌年4月上旬為雨季，降水以陣雨和暴雨為主，年降水量600～1000mm。1月份天氣最熱，上午11點～下午4點陽光直射時溫度可達50℃，年平均氣溫約25.4℃。礦區內賦存礦床為沉積變質型晶質石墨礦床，有益組分為晶質石墨，礦床賦存于大型韌性剪切帶內，主礦體長5880m，似層狀產出，最大厚度339.03m，礦體總體走向NNE向，NW傾，傾角40～75°，產狀變化較大，礦體形態總體單一，連續性相對較好，地表礦體出露面積相對較小，大部分礦體為隱伏礦體。

2 礦區地質概況

2.1 礦區地層

礦區出露地層為晚太古界格拉菲特巖系，巖性由下而上為淺粒巖、石榴變粒巖、石墨變粒巖，各巖層間界限清晰。巖石片麻理呈NNE向展布，NW傾，傾角40～75°，產狀變化較大，片麻理與區域構造線總體一致。第四系沖洪積、殘坡積層廣泛分布于溝谷內及兩側緩坡之上，殘坡積厚度一般小于1m，沖洪積厚度一般小于8m。

2.2 礦區構造

礦區處于NNE向展布的安帕尼希大型韌性剪切帶內，構造形式主要表現為韌性剪切的特征[1]。巖層中發育一系列同構造石英、長英質脈及花崗偉晶巖脈等。長英質脈由平行分布的石英、長石條帶或長石斑晶組成，可見，S-C面理、拉伸線理等，脈寬幾厘米至幾米，長幾米至幾十米，呈現出流動、塑性變形的特征。局部長英質小眼球體、小透鏡體具拖尾現象，沿巖層走向延伸，斷續分布。依據長英質透鏡體的首尾展布形態判斷，韌性剪切帶主剪切方向為NE～SW，具左旋性質。由于韌性剪切作用，致使石墨變粒巖中石墨、黑云母等片狀礦物顆粒增粗、加大并呈近平行、定向排列，構成片狀、片麻狀構造。片（麻）理的主體走向NNE，與韌性剪切帶展布方向一致;層間褶曲，多見于石墨變粒巖中。形態不規則，巖層（片麻理）產狀多變。礦區西北部，由于韌性剪切作用，形成了具左旋性質的不對稱眼球狀構造。地表出露形態近似橢圓形，長軸長近2000m，短軸長700m，NNE向展布，與韌性剪切帶的主構造方向一致。礦區內斷裂構造不發育。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖總體不發育，僅在礦區中北部局部地段可見零星出露的偉晶巖脈，呈透鏡狀大致順層產出。偉晶巖透鏡體長軸方向長15～150m，短軸方向長6～30m，規模不大。

3 礦區工程地質類型特征

根據礦區內巖、土體出露的巖性、巖石強度、巖體結構、巖體性質等分析研究，并結合地表工程地質調查和鉆孔、探槽工程地質編錄及礦體頂底板巖、礦石物理力學性質取樣測試分析等綜合成果，按照GB 12719—91《礦區水文地質工程地質勘探規范》[2]、GB 50218—94《工程巖體分級標準》[3]和參照工程地質手冊等規范要求，將區內巖、土體工程地質巖組類型特征劃分評述如下。

3.1 松散土類軟弱巖組

廣布于礦區溝谷內及兩側緩坡之上，為第四系沖洪積、殘坡積地層。經鉆孔、探槽工程地質編錄得知，巖性主為砂礫石層、砂層、腐殖砂質亞粘性土層，砂質亞粘土層、砂碎石土層等，層厚一般為0.20～5.0m，局段低洼地段最厚約為7.22m，該層組物理力學性質差異性較大，下伏結構面主為土石界面，其中局部厚大地段的砂質亞粘土層干燥時土體質密堅硬，飽水時土體易崩解垮塌，穩固性總體相對較差，雨季該巖層組可能會對將來地下礦床開采存在一定影響。

3.2 層狀巖類半堅硬-堅硬巖組

主出露于礦區西部，巖性主為淺粒巖、石榴（黑云）變粒巖、角閃變粒巖、石榴斜長角閃巖、石榴淺粒巖、石墨變粒巖。局部可見基性麻粒巖透鏡體及少量石英脈、長英巖脈。經地表工程地質調查和鉆孔、探槽工程地質編錄得知，近地表強至中等風化構造蝕變帶巖體巖石，受風化構造蝕變作用強烈，風化構造蝕變節理裂隙發育，巖體巖石結構大部分多受構造蝕變作用破壞，巖體巖石軟弱破碎，一般厚10.62～97.23m。其中局段風化構造蝕變強發育帶，發育深度相對較大，經鉆孔揭露最大厚度為137.53m（ZK1301），RQD值總體為0%～26%，巖石質量為極劣的到劣的，巖體破碎到巖體完整性差，巖體質量指標（M）值為0～0.02M，屬Ⅴ～Ⅳ類巖體，巖體質量為壞～差。該地段可能會對將來地下礦床開采存在一定影響。下伏弱風化帶至未風化巖體巖石，風化裂隙發育程度總體相對較弱，巖體巖石總體致密堅硬完整。其中少量風化、構造裂隙也多被白色透明石膏細脈，黃白色鈣質、泥質，灰褐色、紅黃褐色鐵質、泥鈣質薄膜、斑塊、細脈狀充填膠結，RQD值一般為66%～86%，巖石質量為中等的到好的，巖體中等完整到巖體較完整，巖體質量指標（M）值為0.18～0.23M，屬Ⅲ類巖體，巖體質量中等，該地段對將來地下礦床開采影響一般較小;弱風化帶、未風化巖體巖石內部局部地段構造破碎帶及構隙密集發育帶，多具壓扭性特征，巖體巖石節理裂隙較發育，構隙面多見擦蝕綠泥簾石化、土化、石墨礦化、石膏鏡面、階步。其中局段也可少見張扭性構隙，構隙多被后期石膏細脈，鐵泥質、鈣質薄膜、斑塊、細脈狀充填，呈弱膠結至膠結狀。個別地段被石膏細脈充填膠結后又受后期張扭性構造作用，構隙面可見擦蝕石膏階步且上伏有黃白色鈣質薄膜、斑塊、細脈狀和白色透明充填膠結的方解石晶簇沉淀，構隙間隙1.5～15mm，多為半張開裂隙到張開裂隙。其RQD值總體為17%～32%，巖石質量為極劣的、劣的，巖體破碎、巖體完整性差，巖體質量指標（M）值為0.05～0.09M，總體屬Ⅳ類巖體，巖體質量差，該地段會對將來地下礦床開采存在一定影響。本次通過對礦區內巖石、礦石采取水理力學性質樣品分析得知，吸水率值為0.17%～14.80%、抗壓強度值為11.50～115.00MPa、風化系數值為0.14%～1.42%、飽和抗剪切強度凝聚力值為16.39～56.52MPa、內摩擦角2.15～10.11MPa干燥抗剪切強度凝聚力值為20.87～47.12MPa、內摩擦角4.68～14.52MPa。通過對所取樣品分析結果的分析研究得知，區內近地表強至中等風化帶巖體巖石，為低吸水性至高吸水性巖石，為軟質巖石;下伏弱至未風化帶巖體巖石，為低吸水性巖石，均為硬質巖石。

4 結論

綜上所述，通過對礦區內工程地質調查、鉆孔、探槽工程地質編錄及巖、礦石物理力學性質取樣分析等綜合成果分析研究得知，區內松散土類軟弱巖組，物理力學性質差異性較大，干燥時土體質密堅硬，飽水時土體易崩解垮塌，穩固性總體相對較差，雨季該巖層組可能會對將來地下礦床開采存在一定影響;層狀巖類半堅硬-堅硬巖組，巖體巖石風化程度、RQD值、巖體質量指標（M）值及物理力學性質差異總體呈現垂向分帶性，近地表強至中等風化帶巖體巖石受構造風化程度總體較強，構造風化蝕變帶厚度相對較大，個別造破碎帶及構隙密集發育帶地段可達137.53m（ZK1301），RQD值、巖體質量指標（M）值均較差，為低吸水性、高吸水性巖石（軟質巖石），上述地段會對將來地下礦床開采存在一定影響;下伏弱至未風化帶巖體巖石RQD值、巖體質量指標（M）值均較高，均為低吸水性巖石（硬質巖石），該地段對將來地下礦床開采影響一般較小。

【參考文獻】

【1】馬達加斯加國圖利亞省安巴希塔石墨礦（7-13線）詳查地質報告2017-2018年[R].保定：河北省地質工程勘查院，2018.

【2】GB 12719—91礦區水文地質工程地質勘探規范[S].

【3】GB 50218—94我國工程巖體分級標準[S].