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        唐山市豐潤區(qū)王官營外圍水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征

        2017-03-13 00:34:02馬立明李萬增
        河北地質(zhì) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:厚層寒武竹葉

        鄭 新 馬立明 李萬增 崔 偉

        (河北省地礦局第二地質(zhì)大隊 唐山 063000)

        1 礦區(qū)地質(zhì)

        1.1 地層

        礦區(qū)出露地層有寒武系中統(tǒng)張夏階,上統(tǒng)崮山階、長山階、鳳山階,奧陶系下統(tǒng)冶里組及第四系。詳見圖1。

        唐山市豐潤區(qū)王官營水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)圖

        (1)寒武系中統(tǒng)張夏階(∈2z)

        沿馬頭山北山麓呈環(huán)形分布,為礦區(qū)最老地層,底部被第四系覆蓋,頂部與崮山階整合接觸。地層走向55°~160°,傾向145°~250°,傾角一般20°~40°。分為二段,特征如下:

        一段:底部未出露。出露厚度一般約80 m,巖性以暗紫色泥質(zhì)頁巖為主,局部夾鮞狀灰?guī)r。頂部為泥灰?guī)r,作為與二段的分層標(biāo)志。其厚度一般為2~5 m。

        二段:厚度約為40~55 m,巖性以鮞狀灰?guī)r為主,局部夾厚層灰?guī)r、泥質(zhì)頁巖、泥質(zhì)條帶灰?guī)r,為礦區(qū)的含礦層位。

        (2)寒武系上統(tǒng)崮山階(∈3g)

        厚度約為55~70 m,巖性以灰綠色、紫紅色泥質(zhì)頁巖為主,局部夾厚層條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r。

        (3)寒武系上統(tǒng)長山階(∈3c)

        厚度約為40~110 m,以竹葉狀灰?guī)r為主,其次為泥質(zhì)條帶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及頁巖。底部以紫紅色中厚層含鐵竹葉狀灰?guī)r與崮山階整合接觸,頂部以薄層灰?guī)r或竹葉狀灰?guī)r與鳳山階整合接觸。

        (4)寒武系上統(tǒng)鳳山階(∈3f)

        厚度約為50~150 m,平均厚度約為110 m。灰色中厚、薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾薄層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r及黃綠色頁巖。頂部以薄層泥質(zhì)條紋灰?guī)r、中厚層竹葉狀灰?guī)r夾黃綠色頁巖,頂部與冶里組整合接觸;底部以薄層泥紋灰?guī)r與長山階整合接觸。

        (5)奧陶系下統(tǒng)冶里組(O1y)

        厚度約為120~260 m。上部為薄層灰?guī)r、厚層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r。中部為中厚層灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r。下部為巨厚層豹皮灰?guī)r。

        (6)第四系(Q)

        為沖洪積、坡積組成。分布于溝谷及坡麓地帶。巖性主要為淺黃色含礫碎石土、粉砂、粉質(zhì)粘土等松散沉積物,有機(jī)質(zhì)較少。厚約1~10 m。

        1.2 構(gòu)造

        該區(qū)以寬緩向斜構(gòu)造為主,斷裂構(gòu)造不發(fā)育。礦區(qū)位于王官營向斜北翼,由西至東地層走向由NEE逐漸轉(zhuǎn)為NNW向,傾角一般為20°~46°。

        2 礦體地質(zhì)特征

        2.1 礦體的空間分布、規(guī)模、形態(tài)及產(chǎn)狀

        礦區(qū)東西長約2.7 km,分布Ⅰ、Ⅱ兩個礦體,Ⅰ礦體為主礦體,Ⅱ礦體為小礦體,各礦體均賦存于寒武系張夏階地層中。礦體斷續(xù)出露,15線~0線間及16線東300 m以南大部分被第四系覆蓋,第四系厚度一般1~10 m,其余地段礦體出露較好。

        (1)Ⅰ礦體

        礦體賦存于寒武系張夏階二段(∈2z2)地層中,沿馬頭山北山麓、東山麓呈環(huán)形分布,西起31線西,東至32線南,工程控制礦體走向長度約3300m;地表分布標(biāo)高一般50~130 m,工程控制礦體延深108.72~206.79 m。礦體厚度一般40~50 m,最小31.16 m,最大54.98 m,平均43.26 m。沿走向由TC8探槽往東、南厚度逐漸變薄,沿傾斜厚度變化不大。

        礦體呈層狀,走向55°~160°,傾向145°~250°,傾角一般20°~40°。

        (2)Ⅱ礦體

        為未出露礦體,賦存于寒武系張夏階一段(∈2z1)地層中,位于Ⅰ礦體之下。僅由ZK15-1鉆孔控制,工程控制標(biāo)高-32.7 m,礦體厚度6.84 m。

        礦體呈層狀,走向70°,傾向160°,傾角35°。

        2.2 礦石質(zhì)量

        2.2.1 礦石自然類型、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造

        根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造,劃分為兩種礦石類型。即鮞狀灰?guī)r與厚層灰?guī)r。其中,Ⅰ號礦體以鮞狀灰?guī)r為主,夾少量厚層灰?guī)r,Ⅱ號礦體全部為鮞狀灰?guī)r。

        (1)鮞狀灰?guī)r

        灰—深灰色,局部淺肉紅色,泥亮晶鮞粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要成份為方解石,含量約為90%,白云石含量約為10%。含少量生物碎屑、海綠石和填隙物。鮞粒呈圓狀、次圓狀,粒徑大小一般為0.4~1.3 mm,雜亂分布,重結(jié)晶明顯,部分呈影子狀殘留。巖內(nèi)可見由方解石填充的裂隙,巖石后期受白云石化作用,白云石呈自形—半自形晶,粒度一般為0.15~1.2 mm,選擇性交代鮞粒。

        (2)厚層灰?guī)r

        灰色,粉泥晶結(jié)構(gòu),厚層狀層理。主要礦物成分為方解石,含量90%~95%,白云石5%~10%左右,含少量生物碎屑。方解石呈半自形—它形粒狀,粒徑大小以<0.01 mm泥晶為主,0.01~0.05 mm的粉晶次之,具不同粒級似堆狀分布。巖內(nèi)可見由方解石、白云石等填充的裂隙,巖石后期受白云石化作用,白云石呈自形—半自形粒狀,粒度一般為0.01~0.1 mm,雜亂或堆狀交代巖石。

        2.2.2 礦石品級

        根據(jù)各礦體礦石化學(xué)成分特點及工業(yè)指標(biāo)要求,礦石品級按礦體劃分,Ⅰ礦體礦石品級除16線深部有少量Ⅱ級品,其它地段均為Ⅰ級品;Ⅱ礦體礦石品級均為Ⅱ級品。各礦體化學(xué)成分含量見表1。

        表1 各礦體品級及礦石化學(xué)成分統(tǒng)計表

        3 礦床開采技術(shù)條件

        3.1 礦床開采技術(shù)條件

        3.1.1 水文地質(zhì)條件

        礦區(qū)位于燕山山脈南麓,地貌形態(tài)為侵蝕、剝蝕型低山丘陵和山間河谷沖積平原,地勢北高南低,中部丘陵地帶,地形起伏較大,溝谷切割較深,礦區(qū)最高標(biāo)高212.5 m。第四系坡洪積物主要分布在山前坡地及山間凹地一帶,表層巖性為黃褐色及紅褐色黃土狀粉土或粉質(zhì)粘土,含碎石、礫石,局部夾砂礫石透鏡體,厚5~25 m。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高約55 m。

        礦山露天開采,結(jié)合邊坡角及鉆孔終孔穩(wěn)定水位,本次最低開采標(biāo)高定為35 m,礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高55 m,大部分礦體位于侵蝕基準(zhǔn)面以上,礦區(qū)內(nèi)第四系覆蓋層透水而不含水,礦層是主要基巖含水層,鮞狀灰?guī)r裂隙巖溶不發(fā)育,富水性弱,頂板巖性多為頁巖、薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r,頂板巖層弱透水,不含水,底板頁巖層隔水,地下水位標(biāo)高35.19 m,因此,地下水對礦山開采影響較小,大氣降水是采場唯一充水水源。

        礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單,巖層層位連續(xù)穩(wěn)定,地形地貌有利于礦坑水自然排出,礦區(qū)水文地質(zhì)條件為簡單性型。

        3.1.2 工程地質(zhì)條件

        礦區(qū)巖性主要為鮞狀灰?guī)r、厚層灰?guī)r夾少量泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)頁巖。巖石堅硬、較完整,節(jié)理裂隙不太發(fā)育,鮞狀灰?guī)r平均垂直抗壓強(qiáng)度為82.41~87.96 mPa,水平109.46~122.50 mPa。厚層灰?guī)r平均垂直抗壓強(qiáng)度為92.03~125.00 mPa,水平111.57~114.12 mPa。礦區(qū)內(nèi)礦山目前開采邊坡角多為60°~80°,未出現(xiàn)邊坡坍塌及崩落現(xiàn)象。因此,采用60°邊坡角是可靠的。

        工程地質(zhì)條件為簡單型。

        3.1.3 環(huán)境地質(zhì)條件

        礦區(qū)位于馬頭山北部、東部山坡上,局部距村莊距離較近,雖然以300 m為界,對礦體進(jìn)行了劃分,但開采爆破及礦山生產(chǎn)產(chǎn)生的粉塵對周邊仍有一定影響。生產(chǎn)過程中必須注意安全,爆破時做好警戒工作,以防造成人員傷亡事故。該礦為露天開采,必將對附近地表植被及地貌景觀造成一定的破壞,建議礦山在開采過程中,注意對礦山環(huán)境的保護(hù)和綜合治理。

        礦區(qū)屬地震多發(fā)區(qū),歷史上曾多次發(fā)生7級以上的地震,1976年唐山發(fā)生7.8級強(qiáng)烈地震,曾波及本區(qū)。

        根據(jù)2010年《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》附A規(guī)定,礦區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度為0.20 g,特征周期為0.35 s。

        礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)屬簡單型。

        礦區(qū)區(qū)水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件均為簡單型,礦床開采技術(shù)條件為簡單型(Ⅰ)。

        3.2 剝采比

        經(jīng)估算,全區(qū)剝采比為0.47:1。

        4 礦床成因

        中寒武世張夏期,本區(qū)海侵達(dá)到高峰。水下隆起造成大范圍的淺灘環(huán)境,以鮞狀灰?guī)r沉積為主,特別是平山—天津以南,鮞狀灰?guī)r占80%以上。氣候變得潮濕,三葉蟲等海洋生物極為繁盛。屬局限海與水下淺灘沉積。由于古陸范圍縮小,且基本夷平,所以張夏階幾乎沒有陸源砂的混入,礦床即在此期間沉積形成。

        [1]河北省地礦局.河北省、北京市、天津市地質(zhì)志,北京:地質(zhì)出版社,1983

        [2]河北省地礦局第二地質(zhì)大隊.唐山市豐潤區(qū)王官營水泥用石灰?guī)r礦外圍普查報告.2014

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