复兴村金矿地质构造与工程地质岩组划分

王常金;晋海滨;刘忠田;葛永森;王振宇;胡军海

【摘 要】复兴村金矿区断裂构造发育,主要控矿构造是发育于珍珠门组大理岩与大栗子岩组片岩接触界面层间断裂及北东向、北西向脆性剪切断裂带;岩体的结构面对岩体的力学性质具有较大影响,可分为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级结构面;依据岩性、岩石力学性质,工程地质岩组可划分为第四系松散岩类岩组、较坚硬薄层变质岩组、坚硬块状碳酸盐岩组、坚硬块状火山岩组.其中较坚硬薄层变质岩组分布区,岩体中层理、页理、节理发育,完整性较差,并夹有软弱夹层,工程地质性质较差,应是今后矿区工程地质问题的主要研究层位. 【期刊名称】《现代矿业》 【年(卷),期】2014(000)004 【总页数】4页(P34-37)

【关键词】地质构造;工程地质岩组;岩体结构面 【作 者】王常金;晋海滨;刘忠田;葛永森;王振宇;胡军海

【作者单位】武警黄金第三支队;武警黄金第三支队;武警黄金第三支队;武警黄金第三支队;武警黄金第三支队;武警黄金第三支队 【正文语种】中 文

复兴村金矿床位于吉林省通化县果松镇境内，是武警黄金第三支队于2004年发现的构造破碎蚀变岩型金矿床，现已达到中型金矿规模。矿区地表风化强烈，断裂构

造、风化裂隙发育，因此矿区开采必然会引发一系列工程地质和环境地质问题。为此，通过地质观察、岩体力学测试等方法，探讨矿区内地质构造和岩体结构面特征，划分土、岩体工程地质岩组，以期为金矿开发时可能出现的工程地质与环境地质问题的评价提供参考。 1 地理地质概况

研究区位于老岭山脉西部，属长期遭受强烈的剥蚀作用形成的中低山区，海拔600～1 525.2 m;区内水系较发育，主要河流有老营沟河及其支流无名沟河，南岔河及其支流后冰沟河、冰沟河，均为常年有水河流，均流入大南岔河，终汇入大罗圈河，经鸭园镇入浑江。区内属于内陆气候，昼夜温差大，最高气温为30℃，最低气温为-30℃，冰冻时间长，无霜期短。年平均降水量为400～500 mm，雨季多集中于每年的7、8 月份［1］。

矿区内地层［2］出露简单(见图1)，主要有古元古界集安岩群的大栗子岩组为一套海相泥质碎屑建造，主要岩性为石榴绿泥片岩、钙质片岩、绢云千枚岩;古元古界老岭岩群珍珠门组为一套海相碳酸盐建造，主要岩性为白云质大理岩。岩浆岩分布于研究区南东部，属于幸福山序列葛家大窝子单元。岩性为中细粒钾长花岗岩、粗粒钾长花岗岩、似斑状黑云花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩。矿区内围岩蚀变以中-低温蚀变为主，主要有硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、毒砂矿化、黄铁矿化、褐铁矿化等，其中硅化、毒砂矿化、黄铁矿化与金成矿关系密切。矿体主要分布于古元古界老岭岩群珍珠门组大理岩、大理岩与集安岩群大栗子岩组片岩接触带附近。矿体围岩主要为大理岩、白云质大理岩，少量为绢云片岩［3］。矿体受北东向、北西向断层及闪长岩脉控制，矿体呈脉状，金矿化与矿化蚀变强度有关，赋岩岩石主要为蚀变闪长岩，矿化蚀变发育，构造、蚀变界限明显。

2 地质构造

2.1 控矿断裂构造

区内控矿(容矿)构造主要为层间断裂，发育于珍珠门组大理岩组与大栗子岩四段片岩接触界面褶皱的转折部位及地层产状变化部位。在平面及剖面上断裂不连续，具有尖灭再现或尖灭侧现特征。已知片岩型矿体多赋存于该类断裂中。断层产状随地层产状的变化而变化，断裂面产状一般走向为30°～40°，倾向北西或南东，倾角为10°～60°，断裂带由构造角砾岩、蚀变岩及片理化岩石组成，该断裂是本区的主要容矿构造。该组断裂为褶皱变形期形成的，在后来的构造运动中重新张开，为脉岩充填及成矿提供了构造空间，成矿后再次活动，使脉岩及矿体挤压破碎，表明该类断裂活动的多期性及继承性。

北东向、北西向脆性剪切断裂带最长达1 100余m，宽数十至250余m。断裂带由于受早期构造的限制及后期构造的破坏，其产状变化较大，倾角变化较大，一般浅部较缓，倾角为30°～50°，深部较陡，倾角为60°～80°，个别直立。该组断裂也是本区闪长岩型矿体的主要容矿构造，断裂带由于被后期脉岩充填改造，原来结构面性质难以判断。 2.2 成矿后断裂

成矿后构造主要为北东向断裂，该组断裂多为成矿期北东向剪切断裂的继承性活动的产物。因此，两者在平面及剖面上彼此平行或小角度斜交。其次为北西向断裂，为该区的最后一次构造活动，比较发育，规模大，多沿沟谷分布，走向为290°～350°，长度为800～2 600 m。 3 岩体结构面特征

矿区内分布有变质岩、火山岩，又位于褶皱的转折部位，加之受脆性剪切断裂带的影响，岩体中原生结构面(沉积结构面:层面、不整合面;火成结构面:玄武岩中的柱状节理;变质结构面:片理)、构造结构面(断层面、节理、层间错动引起的破碎带)和次生结构面(风化裂隙)发育。矿区内结构面可分为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级结构面［4-

5］，其特征分述如下:

(1)Ⅱ级结构面。该结构面为矿区内主要断裂，如发育于珍珠门组大理岩与大栗子组片岩接触界面的低角度层间断裂及北东向脆性剪切断裂带，出露地表可表现为北东向矿化蚀变带。控制了1#矿体和5#矿体的发育，控制3#矿体的断裂构造，走向为330°，倾角较陡，一般达60°以上。

(2)Ⅲ级结构面。该结构面是矿区内次一级断裂，在矿区主要表现为:①北东向断裂构造，走向为55°，倾向北面，表现为张性，为成矿后构造，主要发育在基底中;②北西向断裂构造，走向为280°～310°，倾向南西，倾角较缓，一般小于40°，表现为平移断裂。

(3)Ⅳ级结构面。该结构面是矿区内的节理、层理、片理、风化裂隙。矿区片理、层理在大栗子组片岩及千枚岩较发育，地表附近风化裂隙较发育(见表1)，对岩体的力学性质影响不大。

表1 节理裂隙统计数据观察点号 线密度/(条/m) 间距/m 面裂隙率/%J001 10 0.1 0.044 J002 7 0.145 0.025 J003 10 0.125 0.066 4 工程地质岩组划分

通过地质观察，岩体力学测试等方法［6-7］，将矿区岩土体划分为土体、岩体两大岩组，土体又划分为残坡堆积物组成的第四系松散岩类岩组、冲洪堆积物组成的第四系松散岩类岩组、人工堆积物组成的第四系松散岩类岩组［8-10］，岩体又根据岩性及其组合特征划分为较坚硬薄层变质岩组、坚硬块状碳酸盐岩组、坚硬块状火山岩组，见图2。

4.1 土体工程地质岩组

(1)由残坡堆积物组成的第四系松散岩类岩组。该岩组广泛连续地分布于矿区山顶和坡麓上，其上部以含腐殖质的砂土为主，黑色—黄褐色，结构松散，厚度为

0.3～0.5 m。岩组下部主要为残坡堆积物，颗粒呈次棱角状、次圆状，颗粒级配较好，分选较差，粒径以5～100 mm为主，厚度为1.0～4.5 m，母岩为珍珠门组大理岩。

(2)由冲洪堆积物组成的第四系松散岩类岩组。该岩组主要分布于矿区西侧老营沟河和大南岔河河床、漫滩及阶地上，阶地上表层分布厚度为0.3～0.6 m的粉土，含碎石。河床、漫滩组成成分为漂石、卵石、砾石、砂和少量粉质黏土，分选性差，稍密—密实，厚度约为0.5～2 m。

(3)由人工堆积物组成的第四系松散岩类岩组。该岩组人工堆积物主要分布于1#、2#、3#矿体附近，由采矿及探矿剥离的土石方及矿渣组成，岩性混杂，结构松散—稍密，颗粒级配良好，粒径以5～-50 mm为主，厚度为1～5 m。 4.2 岩体工程地质岩组

(1)较坚硬薄层变质岩组。较坚硬薄层变质岩组出露于矿区东北部，为一套海相泥质碎屑建造，变质较浅，属绿片岩相，厚度为607.97～923.62 m。其上部岩石为绢云片岩夹数层透镜状大理岩，钙质片岩与薄层状大理岩互层;下部为石榴绿泥片岩、钙质片岩夹薄层大理岩及石英岩。片岩抗压强度大于60 MPa，摩擦系数为0.55，内聚力为28 kPa。岩体中层理、页理、节理发育，完整性较差，并夹有软弱夹层，工程地质性质较差。

(2)坚硬块状碳酸盐岩组。坚硬块状碳酸盐岩组由老岭岩群珍珠门组碳酸盐岩组成，该岩组在矿区内分布面积大，岩层厚度较大。岩石饱和抗压强度为47.99 ～109.52 MPa，抗拉强度为4.18 ～7.13 MPa，软化系数为0.79～0.92，泊松比为0.18～0.25，内聚力为7.82～11.85 MPa，弹性模量为29.87～52.18 GPa，天然含水量为0.03% ～0.08%，空隙率为0.35% ～0.70%，见表2。但岩体中裂隙较发育，岩石有被溶蚀的现象，岩体强度必然有所降低。

(3)坚硬块状火山岩组。坚硬块状火山岩组仅在矿区西南角出露，面积不大，由玄

武质安山岩、安山岩组成。岩石抗压强度［11］大于120 MPa，坚硬致密，工程地质性质较好。

5 可能存在的工程地质问题及建议

(1)区内第四系松散岩类岩组广泛分布，结构疏松不均匀，黏土含量较少，强度低，岩体稳定性差，边坡易发坍塌，因此在露天开采时，应设计安全合理的边坡开挖方案，边坡不宜过陡。

(2)较坚硬薄层变质岩组分布于矿区东南部，5#矿体位于其中，岩体中层理、页理、节理发育，完整性较差，并有软弱夹层，局部结构碎裂，岩体强度较低，易产生崩塌、掉块，无论是露天开采还是井巷开采都是影响工程地质问题的主要因素，应是今后矿区工程地质问题的主要研究层位。

(3)区内大面积分布坚硬块状碳酸盐岩组，1#、3#矿体位于其中，岩体中裂隙较发育，岩石有被溶蚀的现象，因此岩组内溶洞发育情况和富水性是该层位的主要研究对象。

表2 岩石物理、力学性质指标测试值样品编号钻孔编号采样深度/m岩性天然含水量/%密度/%天然容重/(g/cm3)孔隙率/%吸水率/%烘干抗压强度/MPa饱和抗压强度/MPa软化系数抗拉强度/MPa弹性模量/GPa泊松比内聚力/MPa内摩擦角/(°)Ⅰ-1-3 ZK312-3 2～3 大理岩 0.04 2.84 2.83 0.35 0.22 89.90 76.42 0.85 6.18 43.15 0.20 12.85 62.42Ⅱ-1-3 ZK312-3 29～30 大理岩 0.07 2.71 2.70 0.37 0.36 60.75 47.99 0.79 4.18 29.87 0.19 18.20 46.99Ⅲ-1-3 ZK312-3 59～62 大理岩 0.03 2.85 2.84 0.35 0.26 87.77 72.85 0.83 6.04 43.81 0.17 6.58 60.14Ⅰ-1-3 ZK316-0 184～185 大理岩 0.04 2.85 2.84 0.35 0.25 82.60 67.73 0.82 5.68 40.25 0.15 12.65 58.16Ⅰ-1-5 ZK304-3 79.27～82.6闪长岩 0.06 2.81 2.80 0.36 0.35 110.30 101.48 0.92 7.59 52.18 0.17 9.60 58.21Ⅰ-1-5 ZK300-3 135～133 闪长岩 0.21 2.80 2.79 0.36 0.41 100.54 91.49 0.91 6.92

51.65 0.18 12.16 60.25Ⅰ-1-3 ZK300-1 21～25 大理岩 0.04 2.75 2.74 0.36 0.21 75.18 64.65 0.86 5.17 36.78 0.18 13.26 61.50Ⅱ-1-3 ZK300-1 73～76 大理岩 0.06 2.77 2.76 0.36 0.27 63.12 53.02 0.84 4.34 30.65 0.17 14.43 59.86Ⅲ-1-3 ZK300-1 106～109 大理岩 0.06 2.75 2.74 0.36 0.33 67.34 55.22 0.82 4.75 32.11 0.18 10.02 54.53Ⅰ-1-3 ZK316-2 111～117 大理岩 0.05 2.81 2.80 0.36 0.26 109.52 100.76 0.92 7.53 51.26 0.16 13.25 56.30Ⅱ-1-3 ZK316-2 155～159 大理岩 0.08 2.74 2.72 0.73 0.37 65.37 52.30 0.8 4.26 33.15 0.19 14.12 59.36Ⅲ-1-3 ZK316-2 198～200 大理岩 0.07 2.74 2.73 0.36 0.18 87.33 74.23 0.85 6.01 42.31 0.16 15.16 56.12Ⅰ-1-3 ZK324-3 114～117 大理岩 0.08 2.84 2.82 0.70 0.35 95.70 82.30 0.86 6.58 47.38 0.17 16.29 60.13Ⅱ-1-3 ZK324-3 150～153 大理岩 0.03 2.82 2.81 0.35 0.23 89.34 73.26 0.82 6.15 45.78 0.15 9.77 49.83Ⅲ-1-3 ZK324-3 174～176 大理岩 0.06 2.86 2.85 0.35 0.37 87.76 70.21 0.8 6.04 42.63 0.18 12.29 58.00

(4)坚硬块状火山岩组位于矿区的西北部，其内金矿化弱，工程地质条件较好，可不开展或适当开展调查评价工作。 参考文献

【相关文献】

［1］武警黄金第三支队.吉林省通化县复兴村矿区岩金矿详查报告［R］.哈尔滨:武警黄金第三支队，2012.

［2］刘智杰，宋丙剑.吉林省通化县复兴村金矿床成因及成矿预测［J］.甘肃冶金，2010，32(5):106-110.

［3］王晓勇，王献忠，金同和，等.吉南复兴村金矿床地质特征及控矿因素［J］.桂林工学院学报，2008，28(4):462-466.

［4］国家技术监督局.GB 12719—1991 矿区水文地质工程地质勘探规范［S］.北京:中国标准出

版社，1991.

［5］朱志澄.构造地质学［M］.武汉:中国地质大学出版社，1999.

［6］李向文，张恒志，石永文，等.黑龙江省砂宝斯金矿环境工程地质问题研究［J］.黄金科学技术，2011，19(6):75-78.

［7］孙玉科.工程地质学发展与创新思路探讨之四［J］.岩土工程界，2002，5(11):15-16. ［8］赵福伟.李坝金矿床工程地质特征及开采的主要问题［J］.甘肃冶金，2003，25(3):21-25. ［9］王润堂，朱从龙.洛坝铅锌矿床环境工程地质问题分析［J］.甘肃冶金，2006，28(1):35-39. ［10］吴世平，林 斌.刘塘坊铁矿床开采地质条件分析［J］.现代矿业，2012(10):45-47. ［11］曹剑峰，迟宝明，王文科，等.专门水文地质学［M］.北京:科学出版社，2006.