周 啟，喻萬松

中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司務川鋁礦分公司，貴州遵義564305

貴州省務川縣瓦廠坪鋁土礦淺部礦體地質特征

周 啟，喻萬松

中電投貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司務川鋁礦分公司，貴州遵義564305

瓦廠坪鋁土礦位于黔北“務正道”鋁土礦成礦帶中，屬強烈切割的中山山岳地貌.礦區(qū)淺部礦體位于鹿池向斜東翼7#~17#勘探線之間，走向長度1000 m，傾向延伸110~187 m.礦體產(chǎn)于中二疊統(tǒng)梁山組，主要覆蓋于碳酸鹽巖山體下，礦體呈層狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀與圍巖一致.平均鉛厚2.55 m，埋深0～187 m，傾角11~26°.F1、F2兩個斷層進入淺部礦體后逐漸消失.

鋁土礦；淺部礦體；地質特征；黔北

0 引言

瓦廠坪鋁土礦位于黔北務川-正安-道真鋁土礦成礦帶中，屬強烈切割的中山山岳地貌.瓦廠坪鋁土礦山礦井采用平硐、上山開拓方式，走向長壁后退式采礦方法，綜合機械化開采工藝.由于采用走向長壁綜采工藝，淺部采場邊沿礦段很難布置正規(guī)綜采工作面進行回采，部分資源量未得到充分利用［1］.研究淺部礦體特征，采用適當?shù)牟傻V方法，對資源的充分利用具有積極意義.本文以礦區(qū)一采場淺部礦體為例，從礦體賦存狀態(tài)、礦石質量、頂?shù)装鍘r石力學特征、構造發(fā)育特點、地形地貌幾個方面進行分析闡述，為采礦方法的研究選擇提供第一手資料.

1 礦區(qū)地質特征

1．1 地層

礦區(qū)為沉積巖分布區(qū)，無火成巖、變質巖出露.出露地層從老到新依次為下中志留統(tǒng)韓家店群（S1-2hj），上石炭統(tǒng)黃龍組（C2h），中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）、棲霞茅口組（P2q+m），上二疊統(tǒng)吳家坪組（P3w），長興組（P3c），下三疊統(tǒng)夜郎組（T1y）及第四系（Q）.礦區(qū)缺失泥盆系、下石炭統(tǒng)、下二疊統(tǒng)地層［2］.

1．2 構造

礦區(qū)地表未發(fā)現(xiàn)斷層，在6個鉆孔中發(fā)現(xiàn)有礦層重復，證明有斷層存在.但這些斷層規(guī)模小，主要是逆斷層，斷距一般3～10 m，往往未延伸至地表便已消失.

礦區(qū)的一級褶皺為鹿池向斜［3］.該向斜軸向20～25°，樞紐向北北東傾伏，略呈波狀起伏，總體傾角10°左右.礦區(qū)位于向斜南端翹起部位.向斜自北而南逐漸收縮變窄.向斜兩翼明顯不對稱：東翼傾角較緩，傾向290～320°；西翼巖層傾角較陡，自地表向深部從20°變至30°，具漸變性，西翼巖層傾向105～120°.向斜軸面在0#勘探線以南略向西傾斜，傾角約80°，0#勘探線以北軸面逐漸變成直立.

1．3 礦體規(guī)模

礦體產(chǎn)于二疊系中統(tǒng)梁山組中部［4］，整個礦區(qū)為一個主礦體.主礦體之上或下偶爾出現(xiàn)有透鏡狀小礦體.主礦體輪廓與向斜構造相吻合，南西端閉合，向北東逐漸叉開.礦體中無規(guī)律地分布7個大小不等、形狀不同的無礦天窗.礦體屬大型規(guī)模，走向長3300m，最大寬度2850m，向南西隨向斜輪廓逐漸變窄.探獲鋁土礦石各級資源儲量共3890×104t.

1．4 礦體特征

礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致.向斜軸部寬緩、變化自然.東翼傾角較緩（15～25°），延伸較寬.西翼傾角較陡（30°左右），延伸較窄.向斜不對稱，軸部略偏西.整個礦體在剖面上的形態(tài)見圖1.

圖1 瓦廠坪鋁土礦山礦體剖面形態(tài)圖Fig．1 Profile of the orebody in Wachangping bauxite deposit

礦區(qū)礦體厚度總體較穩(wěn)定，一般厚2m左右，約占見礦工程40%左右.最小真厚0．81m，最大真厚7．47m，礦體平均真厚2．16m.

2 淺部礦體特征

2．1 位置及范圍

淺部礦體位于鹿池向斜東翼7#～17#勘探線之間，走向長度1000m，傾向延伸（L）最小110m，最大187m，平均L=147m.該塊段上覆碳酸鹽巖體厚度（H）不一，埋深0～187m，在回風順槽位置最大埋深187m，最小埋深155m，平均H=147m.塊段面積114 473m2.平面位置詳見圖2.

圖2 淺部礦體平面位置圖Fig．2 Planar map of shallow orebody

2．2 礦體賦存狀態(tài)

礦層為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l），該組總厚6．20～15．90m.自下而上可分為3個巖性段：下段為綠泥石巖段，厚0．50～7．0m，一般1～3m；中段為鋁質巖段，厚2～10．50m，一般3～6m；上段為有機質碎屑巖-碳酸鹽巖段，厚2～4m，一般3m左右.

礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致，賦存穩(wěn)定，傾角較緩，最大26°，最小11°.局部地段由于地層垮落牽引，礦體傾角為4°，一般16～20°.

2．3 礦體厚度變化

通過地表探槽、巷道順槽刻槽取樣和鉆孔取樣資料對比分析計算，采場內礦體厚度總體較穩(wěn)定，最小鉛厚0．93m；最大鉛厚超過3．85m，礦體鉛厚平均2．55m.通過84組取樣（礦體厚度）計算對比，厚度小于1m的有3組，占取樣工程的3．57%；1．0～1．5m的有8組，占取樣工程的9．52%；1．5～2．0m的有21組，占取樣工程的25%；2．0～2．5m的有11組，占取樣工程的13．1%；2．5～3．0m的有21組，占取樣工程的25%；3．0～3．5m的有13組，占取樣工程的15．48%；大于3．5m的有7組，占取樣工程的8．33%.

3 礦石特征

3．1 礦石類型

礦石自然類型：按結構構造劃分為土狀—半土狀、碎屑狀、致密塊狀、豆鮞狀4種礦石類型；按主要有用礦物成分劃分為一水硬鋁石型鋁土礦.

礦石工業(yè)類型：全礦區(qū)Fe2O3平均含量為5．99%，S含量為1．12%.按礦石中Fe2O3、S含量劃分，其工業(yè)類型為含鐵高硫型鋁土礦石.

3．2 礦石礦物成分

礦石中主要有用礦物為一水硬鋁石，占礦物總量60%～90%.另有少量一水軟鋁石、膠鋁石，偶見三水鋁石.其次為黏土礦物，包括伊利石、蒙脫石、高嶺石等，占礦物總量1%～25%.其中以高嶺石、蒙脫石為主，伊利石含量很少.當硬鋁石及銳鈦礦含量很高時，黏土礦物總量僅1%～3%；再次為綠泥石、角閃石、斜長石、褐鐵礦、赤鐵礦、纖鐵礦、黃鐵礦、石英、白云石、方解石、石膏等，占礦物總量1%～18%不等，其中角閃石普遍出現(xiàn)，但含量僅0．5%左右，而黃鐵礦、褐鐵礦含量變化最大.重礦物占礦物總量1%～2%，以銳鈦礦為主，含量8%～11%不等，與硬鋁石含量呈正相關.偶見磁鐵礦、電氣石、鋯石、金紅石等重礦物存在.鋁土礦礦石礦物成分主要特征見表1.

表1 鋁土礦礦石礦物成分表

3．3 礦石的物理性質

為探明礦石的物理性質，在勘探階段和巷道掘進過程中共采礦石工程試驗樣25件，現(xiàn)將測試結果統(tǒng)計如表2.

3．4 礦石的化學成分

礦石中含有 Al、Si、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、V、Be、Ga、S、Mn、Cr、Zr、Cu、Sn、Pb、Zn、Ni、Co、Li、Ba等20余種元素，其中以Al、Si、Fe、Ti、S、Ca、Mg等為主要元素.礦石中的主要化學成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2和揮發(fā)份，此5種組分之和占礦石組分95%～98%，而其中前3項之和一般為78%～82%.

表2 鋁土礦礦石的物理性質

根據(jù)勘探階段鉆孔資料和采場內刻槽取樣礦石樣化驗結果統(tǒng)計得出，礦體中Al2O3的含量為52．89%～78．46%，SiO2的含量為0．81%～12．85%，F(xiàn)e2O3的含量為0．96%～15．46%，S的含量為0．023%～9．19%.礦石主要組分見表3.

表3 礦石主要組分含量統(tǒng)計表

3．5 礦石品位及品級

按《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質勘查規(guī)范》（DZ/ T0202-2002）中附錄B“鋁土礦品級標準”（GB3497-83）規(guī)定，淺部礦體的礦石品級為Ⅰ～Ⅲ級品，即Al2O3＞62%，鋁硅比≥7，占礦石總量95%左右；Al2O3含量54%～62%，鋁硅比3～7的Ⅳ～Ⅵ品級的礦石，占礦石總量不到5%.

3．6 淺部資源量

估算公式為：Q=S·D·d

其中Q為鋁土礦儲量；S為礦體水平投影面積，在工程平面布置圖上直接圈算，用CAD軟件直接讀取數(shù)據(jù)，S為114 473m2；D為礦體鉛垂厚度，鉆孔探槽揭露礦體鉛厚2．53m，巷道順槽揭露礦體鉛厚2．58m，平均2．55m；d為礦石平均體重，沿用于勘探報告中礦石平均體重2．76t/m3.計算得出淺部礦體礦石量80．5661× 104t.

4 淺部地層巖石組合

4．1 淺部地層及地形地貌

淺部礦體主要覆蓋于碳酸鹽巖山體下，埋深0～187m.露頭線附近地形是懸崖和陡坡，為典型的“下軟上硬”、“高陡危巖”地貌.大面積分布的易崩、易滑地帶，地質歷史上曾經(jīng)發(fā)生過滑坡、崩塌和錯落等地質災害，目前在懸崖和陡坡上仍有穩(wěn)定性較差巖塊存在，在雨水和風化營力的作用下將有可能產(chǎn)生新的錯落或掉塊；古滑坡和古崩塌物堆積在懸崖下側或陡坡下部，其規(guī)模幾十至上千立方米，這些堆積物塊度懸殊，結構松散，穩(wěn)定性差.

懸崖下之緩坡部位分布的是下中志留統(tǒng)韓家店群（S1-2hj）地層，厚度大于200 m；中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）出露于懸崖與緩坡轉換部位，厚3～16 m，與下伏韓家店群（S1-2hj）或黃龍組（C2h）呈假整合接觸，此層隨鹿池向斜形態(tài)呈“U”字形分布于礦區(qū)東、南、西三面懸崖之下；中二疊統(tǒng)棲霞茅口組（P2q+m）構成礦區(qū)高山臺地主體，總厚450～580 m，本層為礦區(qū)地表出露的主要層位，出露于礦區(qū)高山臺地懸崖上下位置，呈窄帶狀“U”字形分布，出露面積約占礦區(qū)面積50%左右.懸崖緩坡詳見圖3.

圖3 懸崖緩坡露頭線Fig．3 Outcrop of ore bed at the gentle slope of cliff

4．2 巖石物理力學性質

1）老頂板：為中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）底部的深灰—黑灰色中厚層—厚層細晶灰?guī)r、泥質灰?guī)r夾深灰—黑色薄層生物碎屑泥灰?guī)r，含少量燧石，層間泥質、炭質較多，泥質物常包圍較純灰?guī)r團塊而形成瘤狀、球狀構造的特征較為明顯.摩氏硬度3．5～4．5，抗壓強度（Rc）30～60MPa，抗物理風化能力較強，但抗化學溶蝕能力弱.

2）直接頂板：為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）頂部的白云質灰?guī)r、泥質灰?guī)r、泥灰?guī)r、炭質泥巖，厚2～3m，一般抗壓強度（R）30～60MPa，抗剪強度（C′）34．1～40.0MPa，抗風化能力較弱.

3）偽頂板：為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）上部的炭質泥巖和鋁土巖.黑色炭質泥巖中炭質含量很高，一般厚度0．1～0．2m，質極軟，性脆，污手，抗壓強度R=5～18．1 MPa.巖石抗物理風花能力極弱，暴露在空氣中容易產(chǎn)生崩解，在采掘工程中難以保留.

鋁土巖主要呈褐灰色，結構為塊狀、碎屑狀、豆狀，一般厚度0．2～0．5m，個別達1．0m；在溶蝕區(qū)被浸染成黃褐色、褐色，層理不清晰，無明確的節(jié)理方向，力學性質不穩(wěn)定，易碎.巖石抗風化能力弱，暴露在空氣中容易產(chǎn)生崩解.

4）偽底板：為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）下部褐灰—淺灰色中厚層致密塊狀鋁土巖，厚0～7m，大部分厚1～3m，平均厚1．5 m左右，巖石抗壓強度R=8．1～128 MPa.層理清晰，含大量植物化石，有兩組“X”型共軛節(jié)理，力學性質不穩(wěn)定，易沿節(jié)理方向斷（破）裂，巖石抗風化能力弱，容易崩解、泥化.

5）直接底板：為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）底部深灰—灰黑色薄至中厚層狀鋁土質泥巖，頂部含少量豆狀、碎屑狀燧石，厚度與其上覆塊狀鋁土巖呈相互消長關系，厚0～3．5m，平均厚約2．5m.物理性質與上覆塊狀鋁土巖相近，層理清晰，有兩組“X”型共軛節(jié)理，力學性質不穩(wěn)定，易沿節(jié)理方向斷裂.

6）老底板：為上石炭統(tǒng)黃龍組（C2h）灰?guī)r和下中志留統(tǒng)韓家店群（S1-2hj）頂部頁巖.黃龍組灰?guī)r為淺灰、灰白色、淺肉紅色中—粗晶白云質灰?guī)r，其底局部可見原生角礫，該層分布零星，厚0～7m.

韓家店群（S1-2hj）頁巖為灰綠、黃綠、黃灰色頁巖，夾紫紅色頁巖、粉砂質頁巖，總厚大于400m.頂?shù)装鍘r石物理力學性質詳見表4.

5 淺部構造特點

5．1 斷層

礦區(qū)地表未見斷層，在回風順槽出現(xiàn)的2條斷層延伸到淺部礦體中.現(xiàn)將斷層情況分述如下.

斷層F1：在回風順槽229°方向61m處和運輸順槽東北段49°方向66 m處揭露出來.其中回順產(chǎn)狀280°∠65°，垂直斷距9 m；運順產(chǎn)狀265°∠40°，垂直斷距9．2m.為逆斷層.上盤為下中志留統(tǒng)韓家店群（S1-2hj）上部的灰綠色、紫紅色泥（頁）巖，下盤為中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）泥灰?guī)r、炭質泥巖、鋁土巖、鋁土礦等.斷面兩側附近節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石破碎.該斷層進入淺部礦體后逐漸消失.

表4 瓦廠坪鋁土礦山巖石工程試驗樣測試結果統(tǒng)計表

斷層F2：該斷層在W1102回風順槽和運輸順槽均被揭露.首次被揭露見于回風順槽229°方向690m處，產(chǎn)狀282∠30°，水平斷距14m，垂直斷距7m，為逆斷層，經(jīng)推斷南北延伸各100m左右.上盤為韓家店群（S1-2hj）上部的灰綠色、紫紅色泥（頁）巖和黃龍組（C2h）灰白色中—粗晶白云質灰?guī)r；下盤為梁山組（P2l）泥灰?guī)r、炭質泥巖、鋁土巖、鋁土礦等.斷面兩側附近節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石破碎.斷面附近的上盤裂隙中有少量水流出.該斷層還在W1102運輸順槽580 m處被揭露，產(chǎn)狀270∠40°，垂直斷距4 m.上盤為韓家店群（S1-2hj）上部的灰綠色、紫紅色泥（頁）巖，下盤為梁山組（P2l）泥灰?guī)r、炭質泥巖、鋁土巖、鋁土礦等.斷面兩側附近節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石破碎.該斷層進入淺部礦體后逐漸消失.

5．2 褶皺

在礦區(qū)鹿池向斜形成過程中，兩翼形成許多次級褶皺.沿走向在巷道掘進中得到充分證實，順槽掘進中發(fā)現(xiàn)有明顯起伏，傾角在5°左右；剖面上礦體也有明顯變化，最小傾角11°，最大26°，一般16～20°.

5．3 節(jié)理裂隙

巷道掘進地質編錄地層層序清楚，層理清晰，節(jié)理裂隙不發(fā)育.

6 結論

1）探明了瓦廠坪鋁土礦淺部礦體區(qū)域的地層層序及巖性，由淺至深主要為灰?guī)r、白云質灰?guī)r、泥質灰?guī)r、泥巖、鋁土礦體、頁巖、鋁土巖，并通過實驗測定了上述巖層巖石樣本的物理力學參數(shù).

2）探明了淺部礦體的地質特征，綜合分析了瓦廠坪礦山淺部礦體地質特征，礦層傾角總體變化平緩，最大26°，最小11°，一般在16～20°之間；礦體厚度變化總體上為漸變過程，最小鉛厚0．93m，最大鉛厚超過3．85 m，平均鉛厚平均2．55m.

3）對淺部礦體內的礦石質量進行的測定得出，Al2O3的含量為52．89%～78．46%，平均67．53%，A/S為2．3～96，平均12．4；礦石的硬度f=3～4，最大達到5．4；礦石質量優(yōu)良，礦層賦存穩(wěn)定，構造較簡單.今后需要加強礦體頂?shù)装鍘r石分類組成及力學性質、次生構造（裂隙）、邊坡穩(wěn)定性等方面的研究.

［1］文艦．貴州鋁礦山現(xiàn)狀及發(fā)展對策［J］．輕金屬，2004（5）：6-9．

［2］金中國，向賢禮，黃智龍，等．黔北務川瓦廠坪鋁土礦床元素遷移規(guī)律研究［J］．地質與勘探，2011（6）：957-966．

［3］趙遠由．貴州省務川縣瓦廠坪鋁土礦礦床地質特征［D］．昆明：昆明理工大學，2007．

［4］潘慶英，游桂芝．貴州省務川縣瓦廠坪鋁土礦區(qū)水文地質特征分析［J］．西部探礦工程，2014（7）：127-131．

ZHOU Qi，YU Wan-song

Wuchuan Aluminum Mining Branch，Guizhou Zunyi Industrial Development Co.，Ltd.，SPIC，Zunyi 564305，Guizhou Province，China

The Wachangping bauxite deposit is located in the Wuchuan-Zhengan-Daozhen bauxite metallogenic belt in Northern Guizhou Province，which belongs to middle mountain landform with intense dissection．The shallow orebody is on the eastern wing of the Luchi syncline between No．7 and No．17 exploration lines，with a length of 1000 m along the strike and 110-187 m in the direction of dip．The ore occurs in the Middle Permian Liangshan Formation，overlaid by the carbonate rock mountain body．The orebody is in bed form，in consistent occurrence with the wallrocks，with 2．55 m in average vertical thickness，0-187 m in buried depth and 11-26°in dipping angle．The faults F1 and F2 enter and evanesce in the orebody．

bauxite deposit；shallow orebody；geological characteristics；Northern Guizhou Province

2015-11-27；

2016-01-21．編輯：李蘭英.

周啟（1965—），男，現(xiàn)從事礦山地質、地質礦產(chǎn)勘查工作，通信地址貴州省遵義市務川縣浞水鎮(zhèn)中電投務川鋁礦分公司，E-mail// 407100829@qq.com