马边段峨边金阳断裂的构造特征及其对深部找矿的启示.pdf

2023年8 月第43卷增刊第1期四川地质学报Vol.43Suppl.No.1Aug.,2023马边段峨边金阳断裂的构造特征及其对深部找矿的启示阳开龙，卢君勇，张芹贵（四川省第七地质大队，四川乐山6 140 0 0）摘要：峨边金阳断裂马边段呈南北走向，断裂带表现为多条近乎平行的叠瓦状逆断层，断层面倾向西，断裂上盘分布着区域赋磷矿层位底寒武统麦地坪组，磷矿层自北向南出露于老河坝至麦子坪一带，在黄家坪地区为隐伏。通过对马边县黄家坪地区地表地质调查、深部钻探工程揭露及地质构造综合研究等，总结了马边段峨边金阳断裂的构造特征，认为该断裂由一条主断层、两条次级断层及断夹块构成，且断裂上盘地层强烈变形（发育倒转背斜），断裂产状在地下深部迅速变缓，破坏并控制着深部磷矿层空间形态，在倒转背斜东翼及断夹块内可能存在磷矿层。关键词：峨边一金阳断裂；逆断层；磷矿中图分类号：P612DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.S1.001峨边-金阳大断裂位于四川盆地南部，全长约2 2 0 km，呈南北走向，起于金阳，经雷波、马边地区止于峨边（四川省区域地质志，198 2）。大断裂在剖面上呈叠瓦状，沿断裂带岩层挤压破碎强烈（张芹贵，等，2 0 19），为一倾向西的高角度逆断层，倾角40 7 0，地层断距在马边中部老河坝背斜附近达到最大，规模超过30 0 0 m（王政，2 0 15），使震旦系灯影组直接覆于三叠系须家河组之上。受峨边-金阳断裂的影响，早寒武世的含磷地层得以抬升至近地表甚至露出地表，因此在马边-雷波地区，沿断裂带密集分布着众多磷矿床，包括马边六股水磷矿、马边老河坝磷矿、马边麦子坪磷矿、雷波马颈子磷矿、雷波牛牛寨磷矿、雷波小沟磷矿等大型或超大型磷矿床，除磷矿床外还有马边山水沟铅锌矿、马边铜厂铅锌矿等中型或大型铅锌矿床，构造与矿产密切相关。前人对峨边-金阳大断裂的研究较少，（张芹贵，等，2 0 19）利用断层泥石英颗粒形貌扫描分析及石英电子自旋共振（ESR）测年等方法对四川马边-雷波地区峨边-金阳大断裂的构造特征及活动性进行了分析，认为该大断裂形成于燕山期，分三个构造期次，且中更新世以来活动明显，对地表的构造特征进行了概述，但缺少对峨边-金阳大断裂地下深部构造特征的研究。笔者通过详细的地质填图，剖面测量以及钻孔等研究手段，结合收集已有的资料，分析马边段峨边-金阳大断裂深部的构造特征及其对磷矿层展布的影响，对深部找矿有重要意义。1地质背景研究区位于上扬子陆块四川前陆盆地叙永一筠连叠加褶皱带（据“四川省矿产资源潜力评价”项目办公室划分方案）。在南华纪时期经历了夷平作用，至震旦纪形成地台之上的第一套海相沉积盖层；自古生代开始，进入地域性的发展演化。震旦纪以来，研究区由被动大陆边缘盆地演化到陆内走滑造山，经历了由海相盆地到陆相盆地转换的演化过程，晚震旦世至中三叠世，为稳定的海相盆地演化阶段，晚三叠世至中侏罗世为陆相盆地演化阶段；新生代开始，陆相盆地演化结束，转为陆内走滑造山阶段，形成现代地貌。研究区内出露的地层从老到新有震旦系灯影组（Z2dn），寒武系麦地坪组（Eim）、筑竹寺组（Eiq）沧浪铺组（E2c）、石龙洞组（E2sl）、陡坡寺组（E3d）、西王庙组（E3x）娄山关组（E3-4l），奥陶系红石崖组（Oihs），二叠系阳新组（Pay）、峨眉山玄武岩组（P3em），三叠系须家河组（T3xj）及第四系（Q），以寒武系为主，其中二叠系分布在断夹块内。磷矿层主要赋存于底寒武统麦地坪组一段，岩性为一套浅海相碳酸盐岩建造。以白云岩、磷块岩为主，约占9 5%以上，其余为硅质白云岩、粘土岩等，已有研究显示，白云岩居于上、下部，磷块岩居中部，硅质白云岩及粘土岩主要分布在中下部（杨豫川，等，2 0 19）。研究区内断层主要有三条（F1、F2、F3），分布在研究区东侧，平面上均为近南北向，剖面上均为高角收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 5作者简介：阳开龙（1998 一），男，广西桂林人，助理工程师，研究方向：地质调查与矿产勘查2文献标识码：A文章编号：10 0 6-0 995（2 0 2 3）S1-0002-06马边段峨边金阳断裂的构造特征及其对深部找矿的启示度逆断层，倾向西，其中F1位于最东侧，为峨边金阳断裂的主断层，另外两条断层自东向西分别为F2（大河坝断层）、F3（老河坝断层），均为次级断层。褶皱有老河坝背斜，呈南北向，被走向断层老河坝断层破坏，西翼在研究区出露完整，代表性产状为2 91乙54，东翼地层局部倒转，代表性产状为92 乙8 5，轴面代表性产状为2 8 0 乙7 4，枢纽产状约为42 2，翼间角约为45，属斜歪倾伏背斜；暴风坪向斜，北西-南东向，属斜歪倾伏向斜；洛所洛背斜，北西一南东向，属直立水平背斜。（图1）。N人2km2峨边金阳大断裂构造特征研究区东侧靠近峨边金阳大断裂，地质构造复杂，深部磷矿层受到明显的制约。峨边金阳大断裂在该处呈南北向，断层面总体倾向西，为高角度逆断层，发育多条次级断层，平面上近乎平行，呈南北向，剖面上显示为倾向西的叠瓦状逆断层。2.1 地表构造特征2.1.1研究区南部构造特征（大河坝一带）大河坝位于研究区东南部，峨边金阳大断裂从该处经过，本次研究测制的PM3剖面控制了大断裂的一条主断层（F1）和两条次级断层（F2、F3），ZK 9-1钻孔深部控制了一条主断层（F1）和一条主要次级断层（F2）。从整体上看，断层呈叠瓦状高角度倾向西，以F2断层为界，断层东部地层发生倒转，断层西部地层层序正常（图2）。F1（峨边金阳断层）：平面上呈北北西一南南东向，性质为逆断层，断层面产状2 8 6 乙59，中二叠统阳新组覆于上三叠统须家河组之上，上盘阳新组地层产状30 4乙52，下盘须家河组产状2 92 乙42。岩层沿断层面有挤压变形特征，有明显破碎现象，岩层劈理化较为明显，劈理方向大致垂直于层面（图3a），岩层有明显的牵引褶皱现象。F2（大河坝断层）：平面上呈北北西一南南东向，与F1大致平行，断层性质为逆断层。断层面产状284乙6 4，下盘为中二叠统阳新组，上盘为上寒武统娄山关组，呈现老地层覆于新地层上。下盘阳新3图例老河坝老河坝磷矿姑区研究区.Y图1矿研究区区域地质简图逆断层及其产状与编号性质不明断层行政区划界线(县界)背斜向斜55磷矿层露头烟峰相邻矿区边界线研究区边界线FF2F1高卓营院子河分银沟背斜大湾向斜挖嘎背斜挖黑向斜?大坪背斜暴风坪向斜涡马向斜老河坝背斜陈子岩-沙腔背斜2023年8 月第43卷增刊第1期组灰岩受断层影响岩石整体碎裂化程度很高，发育一组大型节理，节理产状115乙7 5，受到该组节理影响岩石有一定的破碎，呈小碎块状，碎块大小不一，断层带可见杂色断层角砾岩，呈碎块状、角砾状杂乱分布，成分主要为灰岩岩屑、岩粉、炭质（图3b）。90四川地质学报ZK9-1E2s1-Vol.43Suppl.No.1Aug.,2023050100m1059E3d258：P2y一2CNNN断层破碎带NNNF3F1图2 大河坝一带地质剖面图F3（老河坝断层）：平面上呈北北西一南南东向，与F1、F3大致平行，断层面产状为258乙6 0。岩层整体变形程度较高，层面弯曲，局部见岩层揉皱现象，形态似叠瓦构造，也见发育多组密集节理（产状45Z50、12 5Z45、2 6 0 乙6 0）（图3c），靠近断层附近岩层倾角变化相对较大。上盘为下寒武统石龙洞组，产状为10 5L9，下盘为中寒武统陡坡寺组，产状为2 58 40，下盘地层倒转，接近断层带附近，部分岩层倾角可达75。ZK9-1 控制了 F1 断层和F3断层，孔深58 0 m处岩芯可见破碎带、断层泥（图3d）。根据断层露头产状和钻孔深部岩芯轴夹角从空间上分析，断层在深部倾角快速变缓，呈犁状。2.1.2研究区北部构造特征（高卓营一带）高卓营位于研究区东北，位于大河坝正北3.1km，出露地层有二叠系阳新组、寒武系沧浪铺组、石龙洞组、陡坡寺组、西王庙组和娄山关组，该处发育峨边金阳断裂的2 条次级断层，其中F2（老河坝断层）为主要次级断裂，F3（高卓营断层）为小型次级断层。断裂发育断层破碎带，在F2和F3之间还发育多4aNECNE100/37a.阳新组灰岩发育节理；b.断层角砾；c.岩层揉皱现象及多组节理；d.ZK9-1钻孔中的断层泥节理岩层产状292252270256260288290:275图3大河坝一带构造现象照片NE马边段峨边金阳断裂的构造特征及其对深部找矿的启示条小型的脆性断裂，形成叠瓦状断块，岩层节理非常发育。aSE图4高卓营一带构造现象照片a.粉砂岩揉皱变形；b.灰岩发育多组节理F2（老河坝断a层）：平面上呈北北东-南南西向，断层性质为逆断层，断层面产状2 6 5L55,下盘地层倒转，整体倾向西，上盘为下寒武统沧浪铺组，覆于同样为沧浪铺组的下盘之上，但产状为低角度倾向东，代表性产状93L26，断层两侧岩层破碎，破碎带宽5 10 m,破碎带内碎裂岩、断层角砾、构造透镜体、断层泥等发育，角砾呈次棱角状，成分主要由灰色长石石英细砂岩、紫红色粉砂岩等组成（图4a）。F3（高卓营断层）：平面上呈南北向，为大河坝断层向北延伸的部分，断层性质为逆断层，该处断层面产状为2 6 0 乙6 0，与大河坝一带基本一致。断层上盘发育多个平行的小型断裂，表现为叠瓦状的断块，牵引褶皱明显，表现出明显的逆冲挤压性质。上盘寒武系覆于二叠系阳新组之上，二者界线附近可见宽度约为10 m左右的断层碎裂岩带，断层下盘阳新组受到断层牵引可见明显的牵引褶皱，岩石碎裂化明显，节理发育（图4b），并出现局部地层倒转现象，同时断层上盘表面可见擦痕等线理，线理产状35Z66。综上所述，研究区南部和北部的构造体系基本一致，反映了峨边金阳断裂在该处表现的基本特征，即西部和东部为正常地层层序，断裂带呈现叠瓦状构造，揉皱现象和节理极其发育，老河坝断层下盘的倒转地层体系向北和向南均延伸出研究区。2.2深部构造地质特征ZK3-5钻孔位于老河坝断层西侧1.5km处，前期填图发现地表露头岩层层序正常，产状稳定，且距5bH3NI43号dm2.ol-地质学围家级实验教学示范中心nch图5ZK3-5揭露断层的典型特征照片a.膝折构造；b.变形、破碎特征；c.揉皱现象；d.轴夹角接近0，岩层直立ZK35茶12 02023年8 月第43卷增刊第1期离南北向断层露头较远，所以我们认为断层未对深部的磷矿造成影响。在施工钻进的过程中发现，筑竹寺组上部的地层层序均正常，轴夹角7 0 8 5，岩层产状正常，但在孔深7 30 m处附近轴夹角变为50，层理有明显的错动，发育膝折构造（图5a）在孔深7 8 0 m到达筑竹寺组一段时轴夹角小于10，岩层产状变化明显，岩芯较破碎，继续向深部钻进，岩层均呈现严重的变形、破碎的特征（图5b），多处出现揉皱现象（图5c），局部岩层近乎直立（图5d），轴夹角0 7 0 不等。7 8 5m后，自上而下揭露炭质粘土岩、泥质粉砂岩、白云质粉砂岩和细砂岩，分别对应筑竹寺组一段、二段、三段，可以发现岩芯逐渐出现了和上部相同的特征，开始由老地层向新地层钻进，说明地层发生了倒转。ZK3-5揭露的地层倒转现象，与老河坝断层下盘的倒转地层体系一致，产状的变化和众多的揉皱现象，说明深部的地层受到过明显的挤压作用，存在隐伏断层，磷矿层受到断层影响，发生强烈的弯曲甚至断裂。(图6)。ZK9-1在孔深58 0 m处钻遇断层破碎带，厚约8 m，断层上盘地层为筑竹寺组深灰色泥质粉砂岩，倾角18，断层下盘为石龙洞组灰色泥质条带白云岩，倾角41，继续向下钻进出现地层倒转特征，在孔深6 10 m处再次出现断层破碎带，上盘为石龙洞组，下盘为三叠系须家河组长石石英砂岩；ZK3-5在孔深7 8 0 m处同样钻遇断层破碎带，且向下地层倒转，断层破碎带特征与上下盘地层岩性特征与ZK9-1出现的特征基本一致，且研究区在区域上与老河坝矿区的F1（峨边金阳断层）、F3（老河坝断层）在走向上基本可以连接，因此笔者推测ZK9-1和ZK3-5钻遇的两条断层应该为F1和F3。118T,i上三叠统领家河组Py中二叠统阳新组ZK3-5上寒武统委山关组中寒武统西王庙组0100mEd中素武统陡坡寺组E,s下寒武统石龙洞组E2c下寒武统冷浪铺组底寒武统筑竹寺组F底寨武统麦地坪组一段Z.drZd震旦系灯影组四段推测磷矿层所在位置磷矿层图6 勘查线剖面图（II-III线部分）3讨论四川地质学报Vol.43Suppl.No.1Aug.,2023长石石英砂岩灰岩白云岩泥质白云岩逆断层图例砂岩3.1峨边金阳断裂对磷矿体的影响受峨边金阳大断裂逆冲推覆的影响，寒武系得以覆于三叠系之上，位于底寒武统的含磷地层得以抬升至地表或近地表，为磷矿的开采创造了条件，形成了老河坝磷矿等大型矿床，同时由于峨边金阳断裂在深部产状变缓，使得深部埋藏的磷矿体产状发生较大的变化，受到多期的构造挤压作用，矿体弯曲至直立、倒转甚至断裂，给磷矿的勘查工作增加了难度。研究区三条主要断层F1、F2、F3同属峨边-金阳断裂带，呈南北向平行延伸，在研究区内延伸长度4.87.4k m，断层面倾向2 47 314，地表处倾角538 0，深部倾角小于30，加上老河坝背斜核部存在隐伏断层，截断向东延伸的磷矿体，部分矿体以断块、揉皱的形态赋存于断层夹块中，由于埋藏深度更大，暂无深部工程控制。磷矿体受到逆冲断层的影响，可能在顶底板间产生层间滑移，引起局部矿体变薄或尖灭，局部地方矿体变厚（曾德军，2 0 2 0）。根据目前研究区内钻孔控制的磷矿层厚度，笔者认为矿层厚度、矿石质量的主要制约因素还是岩相古地理环境，但断层带附近矿体易受构造影响，矿石质量与厚度易发生变化。6马边段峨边金阳断裂的构造特征及其对深部找矿的启示由于峨边金阳断裂及后期的再活动产生的挤压应力使得磷矿体产生层间的滑移，受到挤压应力更大的地方矿层厚度更小。3.2深部磷矿找矿潜力位于峨边金阳断裂带最西边F2的上盘地层层序正常，产状稳定，深部的隐伏磷矿体可以通过钻孔控制；F2下盘的倒转地层体系相当于老河坝背斜的东翼，向北延伸至老河坝矿区，向南可延伸至麦子坪矿区，因地层倒转倾向西，向西地层逐渐变老，ZK3-5在孔深8 0 0 m左右已控制该地层体系的筑竹寺组，说明在地下深部继续向西极大可能还存在着磷矿层，因其南北向绵延超过10 km，所以在F2和F3之间的地层夹块中可能存在磷矿体，拥有很大的找矿潜力。4结论（1）峨边金阳断裂在研究区东部外表现为3条近南北向的逆断层（F1，F2，F3），均倾向西，地表倾角较陡，呈叠瓦状，大断裂断距超30 0 0 m，使得早古生代地层覆于中生代地层之上。断层在地表留下了丰富的褶皱变形现象，劈理、破碎带、断层角砾非常发育。（2）逆断层在地下深部变缓，错段了向东延伸的磷矿层。（3）F2 和F3之间的地层在深部可能存在磷矿，埋藏深度在10 0 0 m左右。参考文献：四川省地质矿产局，19 8 2.四川省区域地质志M.北京：地质出版社，6 2 0-6 2 1，张芹贵，彭向辉，祝建华，2 0 19：马边-雷波峨边-金阳大断裂构造特征及活动性J四川地质学报，39(1)：30-33.王政.2 0 15.马边磷矿资源及开发利用研究J化工矿产地质，37(1)：55-6 0.杨豫川，彭向辉，张君，等，2 0 19.四川马边麦地坪组磷矿沉积特征及其成矿模式J科技通报，35(1)：2 9-36.曾德军，2 0 2 0.马桥磷矿区逆冲断层特征及找矿潜力J.化工矿产地质，42(3)：2 45-2 49.7