馬達(dá)加斯加圖利亞省安巴希塔石墨礦區(qū)工程地質(zhì)條件淺析

梁艷賓

（河北省地質(zhì)工程勘查院，河北 保定071051）

1 引言

礦區(qū)地處達(dá)加斯加南部亞熱帶稀樹草原侵蝕地貌區(qū)，為太古界變質(zhì)巖出露區(qū)，地勢(shì)總體北西高東南低，相對(duì)高差69m，地形坡度一般5～20°，區(qū)內(nèi)中、小型山間侵蝕沖溝發(fā)育，季節(jié)性地表徑流排泄條件較好。本區(qū)屬熱帶草原氣候區(qū)，受赤道低氣壓帶和信風(fēng)帶交替控制，受信風(fēng)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(fā)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(diǎn)～下午4 點(diǎn)陽(yáng)光直射時(shí)溫度可達(dá)50℃，年平均氣溫約25.4℃。礦區(qū)內(nèi)賦存礦床為沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床，有益組分為晶質(zhì)石墨，礦床賦存于大型韌性剪切帶內(nèi)，主礦體長(zhǎng)5880m，似層狀產(chǎn)出，最大厚度339.03m，礦體總體走向NNE 向，NW 傾，傾角40~75°，產(chǎn)狀變化較大，礦體形態(tài)總體單一，連續(xù)性相對(duì)較好，地表礦體出露面積相對(duì)較小，大部分礦體為隱伏礦體。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)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(chǎn)狀變化較大，片麻理與區(qū)域構(gòu)造線總體一致。第四系沖洪積、殘坡積層廣泛分布于溝谷內(nèi)及兩側(cè)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(qū)構(gòu)造

礦區(qū)處于NNE 向展布的安帕尼希大型韌性剪切帶內(nèi)，構(gòu)造形式主要表現(xiàn)為韌性剪切的特征[1]。巖層中發(fā)育一系列同構(gòu)造石英、長(zhǎng)英質(zhì)脈及花崗偉晶巖脈等。長(zhǎng)英質(zhì)脈由平行分布的石英、長(zhǎng)石條帶或長(zhǎng)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(zhǎng)幾米至幾十米，呈現(xiàn)出流動(dòng)、塑性變形的特征。局部長(zhǎng)英質(zhì)小眼球體、小透鏡體具拖尾現(xiàn)象，沿巖層走向延伸，斷續(xù)分布。依據(jù)長(zhǎng)英質(zhì)透鏡體的首尾展布形態(tài)判斷，韌性剪切帶主剪切方向?yàn)镹E～SW，具左旋性質(zhì)。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(gòu)成片狀、片麻狀構(gòu)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(tài)不規(guī)則，巖層（片麻理）產(chǎn)狀多變。礦區(qū)西北部，由于韌性剪切作用，形成了具左旋性質(zhì)的不對(duì)稱眼球狀構(gòu)造。地表出露形態(tài)近似橢圓形，長(zhǎng)軸長(zhǎng)近2000m，短軸長(zhǎng)700m，NNE 向展布，與韌性剪切帶的主構(gòu)造方向一致。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖總體不發(fā)育，僅在礦區(qū)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(chǎn)出。偉晶巖透鏡體長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)15～150m，短軸方向長(zhǎng)6～30m，規(guī)模不大。

3 礦區(qū)工程地質(zhì)類型特征

根據(jù)礦區(qū)內(nèi)巖、土體出露的巖性、巖石強(qiáng)度、巖體結(jié)構(gòu)、巖體性質(zhì)等分析研究，并結(jié)合地表工程地質(zhì)調(diào)查和鉆孔、探槽工程地質(zhì)編錄及礦體頂?shù)装鍘r、礦石物理力學(xué)性質(zhì)取樣測(cè)試分析等綜合成果，按照GB 12719—91《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》[2]、GB 50218—94《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》[3]和參照工程地質(zhì)手冊(cè)等規(guī)范要求，將區(qū)內(nèi)巖、土體工程地質(zhì)巖組類型特征劃分評(píng)述如下。

3.1 松散土類軟弱巖組

廣布于礦區(qū)溝谷內(nèi)及兩側(cè)緩坡之上，為第四系沖洪積、殘坡積地層。經(jīng)鉆孔、探槽工程地質(zhì)編錄得知，巖性主為砂礫石層、砂層、腐殖砂質(zhì)亞粘性土層，砂質(zhì)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(xué)性質(zhì)差異性較大，下伏結(jié)構(gòu)面主為土石界面，其中局部厚大地段的砂質(zhì)亞粘土層干燥時(shí)土體質(zhì)密堅(jiān)硬，飽水時(shí)土體易崩解垮塌，穩(wěn)固性總體相對(duì)較差，雨季該巖層組可能會(huì)對(duì)將來(lái)地下礦床開采存在一定影響。

3.2 層狀巖類半堅(jiān)硬- 堅(jiān)硬巖組

主出露于礦區(qū)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(zhǎng)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(zhǎng)英巖脈。經(jīng)地表工程地質(zhì)調(diào)查和鉆孔、探槽工程地質(zhì)編錄得知，近地表強(qiáng)至中等風(fēng)化構(gòu)造蝕變帶巖體巖石，受風(fēng)化構(gòu)造蝕變作用強(qiáng)烈，風(fēng)化構(gòu)造蝕變節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體巖石結(jié)構(gòu)大部分多受構(gòu)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(fēng)化構(gòu)造蝕變強(qiáng)發(fā)育帶，發(fā)育深度相對(duì)較大，經(jīng)鉆孔揭露最大厚度為137.53m(ZK1301)，RQD 值總體為0%～26%，巖石質(zhì)量為極劣的到劣的，巖體破碎到巖體完整性差，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）值為0～0.02M，屬Ⅴ～Ⅳ類巖體，巖體質(zhì)量為壞～差。該地段可能會(huì)對(duì)將來(lái)地下礦床開采存在一定影響。下伏弱風(fēng)化帶至未風(fēng)化巖體巖石，風(fēng)化裂隙發(fā)育程度總體相對(duì)較弱，巖體巖石總體致密堅(jiān)硬完整。其中少量風(fēng)化、構(gòu)造裂隙也多被白色透明石膏細(xì)脈，黃白色鈣質(zhì)、泥質(zhì)，灰褐色、紅黃褐色鐵質(zhì)、泥鈣質(zhì)薄膜、斑塊、細(xì)脈狀充填膠結(jié)，RQD 值一般為66%～86%，巖石質(zhì)量為中等的到好的，巖體中等完整到巖體較完整，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）值為0.18～0.23M，屬Ⅲ類巖體，巖體質(zhì)量中等，該地段對(duì)將來(lái)地下礦床開采影響一般較??；弱風(fēng)化帶、未風(fēng)化巖體巖石內(nèi)部局部地段構(gòu)造破碎帶及構(gòu)隙密集發(fā)育帶，多具壓扭性特征，巖體巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，構(gòu)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(gòu)隙，構(gòu)隙多被后期石膏細(xì)脈，鐵泥質(zhì)、鈣質(zhì)薄膜、斑塊、細(xì)脈狀充填，呈弱膠結(jié)至膠結(jié)狀。個(gè)別地段被石膏細(xì)脈充填膠結(jié)后又受后期張扭性構(gòu)造作用，構(gòu)隙面可見擦蝕石膏階步且上伏有黃白色鈣質(zhì)薄膜、斑塊、細(xì)脈狀和白色透明充填膠結(jié)的方解石晶簇沉淀，構(gòu)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(zhì)量為極劣的、劣的，巖體破碎、巖體完整性差，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）值為0.05～0.09M，總體屬Ⅳ類巖體，巖體質(zhì)量差，該地段會(huì)對(duì)將來(lái)地下礦床開采存在一定影響。本次通過對(duì)礦區(qū)內(nèi)巖石、礦石采取水理力學(xué)性質(zhì)樣品分析得知，吸水率值為0.17%～14.80%、抗壓強(qiáng)度值為11.50～115.00MPa、風(fēng)化系數(shù)值為0.14%～1.42%、飽和抗剪切強(qiáng)度凝聚力值為16.39～56.52MPa、內(nèi)摩擦角2.15～10.11MPa 干燥抗剪切強(qiáng)度凝聚力值為20.87～47.12MPa、內(nèi)摩擦角4.68～14.52MPa。通過對(duì)所取樣品分析結(jié)果的分析研究得知，區(qū)內(nèi)近地表強(qiáng)至中等風(fēng)化帶巖體巖石，為低吸水性至高吸水性巖石，為軟質(zhì)巖石；下伏弱至未風(fēng)化帶巖體巖石，為低吸水性巖石，均為硬質(zhì)巖石。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)礦區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)調(diào)查、鉆孔、探槽工程地質(zhì)編錄及巖、礦石物理力學(xué)性質(zhì)取樣分析等綜合成果分析研究得知，區(qū)內(nèi)松散土類軟弱巖組，物理力學(xué)性質(zhì)差異性較大，干燥時(shí)土體質(zhì)密堅(jiān)硬，飽水時(shí)土體易崩解垮塌，穩(wěn)固性總體相對(duì)較差，雨季該巖層組可能會(huì)對(duì)將來(lái)地下礦床開采存在一定影響；層狀巖類半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬巖組，巖體巖石風(fēng)化程度、RQD 值、巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）值及物理力學(xué)性質(zhì)差異總體呈現(xiàn)垂向分帶性，近地表強(qiáng)至中等風(fēng)化帶巖體巖石受構(gòu)造風(fēng)化程度總體較強(qiáng)，構(gòu)造風(fēng)化蝕變帶厚度相對(duì)較大，個(gè)別造破碎帶及構(gòu)隙密集發(fā)育帶地段可達(dá)137.53m(ZK1301)，RQD 值、巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）值均較差，為低吸水性、高吸水性巖石（軟質(zhì)巖石），上述地段會(huì)對(duì)將來(lái)地下礦床開采存在一定影響；下伏弱至未風(fēng)化帶巖體巖石RQD 值、巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）值均較高，均為低吸水性巖石（硬質(zhì)巖石），該地段對(duì)將來(lái)地下礦床開采影響一般較小。