劉明君

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心內(nèi)蒙古總隊，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

1 緒論

1.1 位置、交通

勘查區(qū)位于鄂爾多斯市準格爾旗魏家峁鄉(xiāng)境內(nèi)，北距呼和浩特市180km、準格爾旗薛家灣鎮(zhèn)60km。礦區(qū)東緣、南緣緊鄰黃河，與山西省偏關(guān)縣隔河相望，面積14.57km2。

礦區(qū)北距魏家峁鄉(xiāng)政府7km，有簡易公路相通，魏家峁鄉(xiāng)政府至薛家灣鎮(zhèn)為柏油路，途經(jīng)大飯鋪，大飯鋪向北為呼—大公路，直通呼包兩市。向西經(jīng)109國道與東勝市相連。向東有柏油路經(jīng)萬家寨通往山西，交通較便利。

1.2 自然地理概況

礦區(qū)屬低山區(qū)，海拔標高最高1 294m，最低910m，相對高差384m。山勢呈鋸齒狀近東西向延伸，北部大部分被第四系黃土覆蓋，南部多為近南北向深溝峽谷，多巖石出露，局部形成陡崖。溝谷深50～100m，溝內(nèi)基本常年無水，雨季因自然降水會形成小溪或山洪由北向南流入黃河。

本區(qū)為典型的大陸性氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，降雨量少，蒸發(fā)量大，冬春兩季多風沙。據(jù)氣象資料統(tǒng)計，冬季最低氣溫-2 1.5℃，最大凍土深度150cm，夏季最高氣溫38℃。蒸發(fā)量最大2 331.4mm，最小1 695.2mm。年平均無霜期149天。春季最大風速23 m/s，風向以西北風為主。年平均降水量401.6mm，年最大降水量635.6mm，多集中在7～8月份。

2 地質(zhì)概況

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層主要有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系以及第三系、第四系。現(xiàn)由老到新分述如下：

上寒武統(tǒng)鳳山組(∈3f )地層在萬家寨一帶小面積出露，巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、礫狀灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r和鮞狀灰?guī)r等，厚度160m；奧陶系(O)主要出露于黃河兩岸及礦區(qū)東部，依據(jù)沉積時代及巖性，細分為下奧陶統(tǒng)冶里組(O1y)、亮甲山組(O1l)及中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)；上石炭統(tǒng)(C2)大范圍出露于礦區(qū)的中部及零星出露分布于礦區(qū)西部沖溝中，依據(jù)巖性組合特征劃分為本溪組(C2b)及太原組(C2t)；二疊系(P)出露于礦區(qū)南西角一帶，依據(jù)沉積時代及巖性特征劃分為下二疊統(tǒng)山西組(P1s)、下石盒子組(P1x)及上二疊統(tǒng)上石盒子組(P2s)；新近系上新統(tǒng)(N2)廣泛分布于礦區(qū)的南部及北部，巖性為紅色泥巖夾鈣質(zhì)結(jié)核層，厚度＞50m，不整合覆蓋于下伏地層之上；第四系全新統(tǒng)(Q4)主要分布在礦區(qū)中北部及西南部，依據(jù)巖性特征及成因類型細分為風積(Qeol)4及現(xiàn)代河床沖洪積(Q4apl)層。

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。

2.3 構(gòu)造

工作區(qū)位于華北地臺山西臺背斜與鄂爾多斯臺向斜東翼邊緣的連接地帶。地殼運動以升降運動為主，褶皺構(gòu)造輕微。地層為近似水平或緩傾斜的單斜巖層。局部形成撓曲，其次為斷裂構(gòu)造?；馃埂咦熳訐锨挥邳S河西岸、榆樹灣北，軸向北東東，長7km，巖層整體傾向南東，傾角由平緩向70°變化復(fù)又轉(zhuǎn)為平緩。轉(zhuǎn)折端最大傾角70°。歐犁嘴逆斷層位于黃河東岸紫金山北，呈北東東向延伸。斷層產(chǎn)狀：傾向340°，傾角82°。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦層特征

礦區(qū)礦層為中奧陶統(tǒng)馬家溝組第四巖段(O2m4)，巖性為花斑狀灰?guī)r。受撓曲構(gòu)造及風化剝蝕作用的影響，礦體自然形成相對獨立的四個礦段(見下圖)。各礦段分述如下：

礦區(qū)地質(zhì)簡圖

對子梁礦段：該礦段位于礦區(qū)西部，撓曲構(gòu)造核部以北。礦段礦體東西控制650m，南北出露950～1 200m。北部被第四系覆蓋，東、西及南部受自然剝蝕礦層缺失，因而形成一相對獨立、產(chǎn)狀平緩的礦段。該礦段含礦層厚度一般為30～40m，最大厚度50.46m。夾石厚度最大18m，最小6m，夾石率平均36.11%。礦體形態(tài)為近于水平產(chǎn)出的層狀礦體，總體產(chǎn)狀傾向295～335°，傾角2～6°，局部產(chǎn)狀有所變化。

黃草峁礦段：該礦段位于礦區(qū)南西，撓曲構(gòu)造核部以南。礦體東西長＞3km，控制長約1 400m，出露寬度70～250m。含礦層厚度一般40～70m，最大厚度78.7m。夾石厚度最大18.95m，最小4m，夾石率平均25.38%。形態(tài)為傾斜產(chǎn)出的層狀礦體，產(chǎn)狀傾向165～176°，傾角30～65°。

頭坪礦段：該礦段位于礦區(qū)東南，礦段東部、南部緊臨黃河，位于撓曲構(gòu)造核部以南，礦體由傾斜轉(zhuǎn)向平緩。該礦段礦體東西長1 300m，控制長度650m，南北寬最大660m。北部礦層被完全剝蝕，東部、南部被黃河隔斷。西部受剝蝕地勢變低并被第四系覆蓋。礦體形態(tài)為層狀。產(chǎn)狀：礦段北部傾向171～195°，傾角32～63°；礦段南部傾向204～227°，傾角4～16°。該礦段含礦層厚度一般40～60m，最大厚度70.86m，夾石厚度最大10.90m，最小2.15m，夾石率平均12.28%。

范家峁礦段：該礦段位于礦區(qū)北西，撓曲構(gòu)造核部以北，礦體受自然剝蝕控制，多沿山梁上部分布。形狀為不規(guī)則長條狀，礦體南北長最大1 300m，東西寬1 000m，含礦層厚度一般為35～45m，最大厚度57.32m，夾石厚度最大10.11m，最小4.30m，夾石率平均14.97%。產(chǎn)狀傾向295～315°，傾角4～8°，局部產(chǎn)狀有所變化。

3.2 礦石自然類型

四個礦段礦石自然類型主要為花斑狀灰?guī)r，底部有2～4m的厚層狀灰?guī)r。厚層狀灰?guī)r為紫灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分由微晶方解石和少量生物碎屑組成，含少量白云石。

花斑狀灰?guī)r：顏色為淺紫灰色，微晶—隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分由方解石、白云石礫屑及介屑等組成。方解石以隱晶質(zhì)為主，粒徑＜0.01mm，含量70%～90%；白云石礫屑為圓、橢圓狀，粒徑0.1～2mm，含量10%～15%；介屑雜亂分布，為彎曲狀介殼單瓣，由微晶方解石填隙，含量＜5%。

3.3 礦石質(zhì)量

根據(jù)2010年出版的《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊》[1]及2003年出版的DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》[2]中水泥用石灰?guī)r一般工業(yè)指標要求，四個礦段礦石質(zhì)量見下表。

四個礦段礦石質(zhì)量(%)

從各礦段礦體取樣分析結(jié)果看，本礦區(qū)礦石總體表現(xiàn)為鎂高、氯離子高。其中氯離子含量超出一般工業(yè)指標要求，建議利用時生產(chǎn)工藝應(yīng)避免采用預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯。其他有益有害組分含量均能滿足一般工業(yè)指標要求。

3.4 礦體圍巖及夾石

頂部圍巖：對子梁礦段、頭坪礦段和范家峁礦段頂部圍巖均為礦石品位未達到礦體圈定指標的花斑狀白云質(zhì)灰?guī)r?；ò郀畎自瀑|(zhì)灰?guī)r呈灰—灰黃色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分為微晶方解石及白云石。經(jīng)取樣分析近礦體3～5m內(nèi)CaO含量36.24%～50.46%，MgO含量3.84%～13.94%。黃草峁礦段頂部圍巖少部分為礦石品位未達到礦體圈定指標的花斑狀白云質(zhì)灰?guī)r，大部分為石炭系太原組砂、頁巖及第四系覆蓋。

底板圍巖：各礦段礦體底板圍巖主要為薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r。薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r白黃色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀、塊狀構(gòu)造，巖石裂隙發(fā)育；角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r呈灰黃或灰綠色，角礫結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，易風化破碎。經(jīng)取樣分析近礦體1～2m內(nèi)CaO含量40.00%～46.44%，MgO含量4.41%～9.14%。

夾石(層)：各礦段礦體內(nèi)的夾石為白云巖角礫(花斑)含量增變，化學成分MgO含量超標而圈定的夾層，野外觀測多為不連續(xù)夾層。夾層顏色呈灰—灰黃色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，風化面粗糙，花斑發(fā)育。經(jīng)取樣分析夾石CaO含量40.77%～50.54%，MgO含量3.73%～11.40%。夾層與礦層無明顯界限，呈漸變關(guān)系，一些夾層與礦層肉眼難以區(qū)別。

4 礦床成因

本區(qū)奧陶紀時期一直處于淺海相環(huán)境，沉積了一套厚度較大的淺海相地層，中奧陶世以后，地殼上升，接受風化剝蝕，直到上石炭世地殼下降，接受新的海陸交互相的沉積，形成了中奧陶統(tǒng)馬家溝組與上石炭統(tǒng)本溪組的不整合接觸。石炭世晚期則沉積了一套海陸交互相含煤地層。從巖性關(guān)系分析，中奧陶統(tǒng)地層巖性為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及厚層狀灰?guī)r。說明當時沉積環(huán)境由動蕩的淺海相環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的淺海相環(huán)境，并保持了較長一段時間，中奧陶世末該區(qū)海退回升為陸地，并接受了較長時期的風化剝蝕，形成了中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r與石炭系砂巖、頁巖、含煤地層的不整合接觸關(guān)系。因此，本區(qū)當時沉積環(huán)境應(yīng)為淺海相，該石灰?guī)r礦床屬淺海相沉積礦床。

5 礦區(qū)開采技術(shù)條件

5.1 礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)最低侵蝕基準面標高為1 200m，礦體最低開采標高為1 230m，地下水位埋深標高在1 200m以下，礦體全部位于最低侵蝕基準面之上。礦區(qū)及附近無常年性地表水體，地下水主要靠大氣降水補給，屬于半干旱大陸性氣候，降水少，蒸發(fā)量大，加之地形有利于降水的自然排泄，因此，地下水補給來源極為貧乏。

礦區(qū)內(nèi)含水層充水介質(zhì)以裂隙為主，富水性弱。礦體位于侵蝕基準面及地下水位以上，地下水對露天開采沒有影響，地形有利于自然排泄。水文地質(zhì)勘查類型為巖溶溶蝕裂隙允水水文地質(zhì)條件簡單的礦床，即第一類[3]。

5.2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

礦區(qū)地形地貌條件簡單，地形有利于自然排泄，地層巖性單一，地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖溶、裂隙不發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)以塊狀、厚層狀結(jié)構(gòu)為主，巖石強度高，穩(wěn)定性好，不易發(fā)生工程地質(zhì)問題，為工程地質(zhì)條件簡單型礦床，即第三—四類，第1型。

5.3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件

根據(jù)GB18306-2015圖A1《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》[4]得知，本地區(qū)動峰值加速度0.1g，對照裂度為Ⅶ。本區(qū)屬地震活動較為強烈的地區(qū)，即為強震預(yù)測區(qū)。因此，應(yīng)做好地震預(yù)防工作，對未來擬建工程建筑以7度設(shè)防。

礦區(qū)附近有局部污染源，地下水水質(zhì)較好。礦體、圍巖及夾層產(chǎn)狀近于水平，開采不易引發(fā)地面塌陷、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。礦石主要化學成分為CaO、MgO，其他成分含量微弱，化學成分穩(wěn)定，開采時不易產(chǎn)生有害物質(zhì)。礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等，屬于第二類。

5.4 礦區(qū)開采技術(shù)條件類型

綜合礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件分析。遵循水文、工程、環(huán)境地質(zhì)相統(tǒng)一，重點突出的原則，將礦床開采技術(shù)條件類型劃分為：開采技術(shù)條件中等的以環(huán)境地質(zhì)問題為主的礦床，即Ⅱ-3型。

[1]邵厥年，陶維屏.礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊[M].北京：地質(zhì)出版社，2010.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZT0213-2002 冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：中國國家標準出版社，2002.

[3]國家技術(shù)監(jiān)督局.GB12719-91 礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范[S].北京：中國國家標準出版社，1991.

[4]中國地震局.GB18306-2015 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].北京：中國國家標準出版社，2015.