孫偉 許卓朋 李曉瀟

摘要：廣東英德觀音巖-大山洞石灰?guī)r區(qū)礦床主要賦存于石炭系下統(tǒng)石磴子組，本文通過梳理礦床不同巖性特征、巖性組合下的地形地貌、化學成分變化及巖溶發(fā)育等特征，對礦床地質特征進行研究，并就石灰?guī)r礦產資源開發(fā)引起的地質環(huán)境問題進行探討。

關鍵詞：石灰?guī)r；地質特征；資源開發(fā)；地質環(huán)境問題

1.地質背景

廣東英德觀音巖-大山洞石灰?guī)r區(qū)大地構造位置屬南嶺中段，九峰東西向構造帶與佛岡—豐良東西向構造帶之間，北北東向粵北拗陷帶中的北江復式向斜南東翼[1-2]。北江復式向斜的總體延伸方向為北北東向，受北北東向區(qū)域性壓扭性深斷裂的影響，地層不連續(xù)、不完整，局部地段產生扭曲、褶皺，地貌上出現(xiàn)順北江復式向斜的延伸方向分布不穩(wěn)定連續(xù)的山體。組成北江復式向斜的地層為泥盆系（D）、石炭系（C）的淺海相碳酸鹽巖沉積。區(qū)域北側分布有呈北北東走向、傾向南東、傾角50°左右的官坪斷層；走向近東西、傾向南、傾角70°以上的壓扭性斷層龍頭山斷層；及呈北北東走向、傾向南東、傾角70°左右，與北江向斜軸向近乎一致，平行北江展布的縱向壓性斷層冬瓜鋪斷層。區(qū)域上未見規(guī)模巖漿巖出露。

研究區(qū)出露的地層主要為石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1sh），由于構造影響，總體形態(tài)呈“S”型條帶狀（圖1），局部有輕微的變質現(xiàn)象，未見巖漿巖出露。

1.1地層

石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1sh）：按不同的巖性特征、巖性組合共分八段，按自東向西劃分：第一段至第八段。巖層產狀：中北部傾向北西、中南部傾向南西、南部傾向北西，傾角一般為41°～52°。

第一段：該段分布于研究區(qū)東側，沿走向和傾向延伸穩(wěn)定。巖性為灰、灰黃色薄層狀泥灰?guī)r夾條帶狀泥質灰?guī)r、頁巖，靠頂部層間含黑色炭質薄膜，往下部泥質含量增加，風化后顏色變淺，層理變薄，易成碎片狀裂開。

第二段：該段分布于研究區(qū)東側，位于第一段之上，沿走向和傾向延伸較穩(wěn)定，平均厚度約100m。巖性為深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r，下部含不連續(xù)泥質條紋。

第三段：該段分布于研究區(qū)東側，位于第二段之上，層位穩(wěn)定，厚3.0m～11.64m。巖性為灰色薄層狀砂質泥灰?guī)r，層間含較多泥質，風化后成片狀，易碎裂，局部見鈣質粉砂巖。

第四段：分布研究區(qū)中部，位于第三段之上，該層沿走向和傾向延伸穩(wěn)定，厚度穩(wěn)定，厚大于116.9m。巖性為灰、深灰色中厚層狀灰?guī)r，節(jié)理和巖溶較發(fā)育，偶見砂泥質不連續(xù)條帶出現(xiàn)。

第五段：該段位于研究區(qū)中部偏西，位于第四段之上，層位穩(wěn)定，沿走向和傾向均較連續(xù)。厚25.2m～42.2m。巖性為灰白、灰色薄～中厚層狀砂（泥）質灰?guī)r為主、灰?guī)r次之，頂?shù)诪楹?m～7m砂質泥灰?guī)r或泥質灰?guī)r。

第六段：該段分布于研究區(qū)西側，位于第五段之上，地表巖溶較發(fā)育，沿走向和傾向穩(wěn)定，厚度大于179.5m。巖性為灰、深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質灰?guī)r、條紋狀泥質灰?guī)r夾泥灰?guī)r。層間含泥質較多，風化后成棕紅色薄膜。

第七段：該段分布于研究區(qū)西側，位于第六段之上，厚3m～7m。巖性為紫紅色薄層砂質泥灰?guī)r，層間有方解石脈充填。局部為泥質灰?guī)r、大理巖化泥灰?guī)r。

第八段：該段分布于研究區(qū)西側邊緣，位于第七段之上。巖性為深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質灰?guī)r、夾白云質泥灰?guī)r，偶見硅質團塊或條帶不連續(xù)出現(xiàn)。

1.2構造

（1）褶皺：研究區(qū)上巖層整體呈“S”型條帶狀展布，局部地段地層沿走向和傾向具有波狀起伏現(xiàn)象，而致傾向、傾角變化較大。

（2）斷層：主要分布于研究區(qū)的北江西側觀音巖附近，主要發(fā)育兩條斷層：F1、F2。

F1：斷層走向為320°～340°，傾向南西，傾角67°～85°，長900m以上，斜切各段地層。斷層兩側巖層錯動明顯，破碎帶寬度1m～25m，破碎帶中充填角礫狀灰?guī)r碎塊，大小不一，方解石脈較發(fā)育，泥質填充包裹。局部巖層因擠壓錯動，可見擦痕、扭動摩擦鏡面、雁列平行之節(jié)理裂隙，裂隙中充填方解石脈。斷層性質為壓性平推逆斷層。

F2：位于F1南西側，東北端與F1相交，斜切石磴子組第一段、第二段等地層。斷層走向為近南北向，傾向西，傾角為55°～70°，可見長度約300m，南西端被第四系所掩蓋。斷層兩側巖石錯動明顯，南盤（下盤）相對下降。破碎帶寬1m～5m，帶中充填泥質包裹的角礫狀灰?guī)r或泥灰?guī)r碎塊，大小不一。局部巖層因擠壓錯動，而見擦痕、滑動面。巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，為方解石脈充填。斷層性質為縱向逆斷層。

（3）節(jié)理：研究區(qū)主要發(fā)育的四組節(jié)理。第一組：走向北東，傾向北西，走向與巖層走向近乎一致，產狀一般為305°∠70°，該組節(jié)理較發(fā)育，主要屬張節(jié)理性質，大部分呈“V”型開口。第二組：走向近南北，傾向東，總體走向與巖層走向呈大角度（30°以上）斜交，其產狀為傾向80°～103°、傾角36°～45°、平均90°∠40°，該組節(jié)理亦較發(fā)育，節(jié)理面平直、緊閉，方解石微脈充填，局部見滑動面和雁列狀方解石脈，屬壓剪性質。第三組：走向近南北，傾向西，總體走向與巖層走向斜交，交角40°左右，產狀一般為傾向253°～268°、傾角55°～70°、平均260°∠60°，該組節(jié)理與第二組節(jié)理為共扼關系，節(jié)理面粗糙，開口呈“V”型，顯示張節(jié)理性質。第四組：走向北北西，傾向北東，總體走向與巖層走向斜交，交角30°～40°，產狀一般為傾向60°～68°、傾角50°～58°、平均65°∠55°，該組節(jié)理發(fā)育一般，節(jié)理斷面呈“V”字型，顯示張性性質。上述四組節(jié)理相互切割，以第一組節(jié)理為主并切割其他節(jié)理。

2.礦體地質特征

2.1形態(tài)、產狀特征

礦體沿走向上總體形態(tài)呈“S”型條帶狀展布，內部構造形態(tài)較簡單，總體呈單斜層狀產出，整體產狀與地層產狀一致。

2.2地形地貌特征

研究區(qū)屬丘陵地貌，區(qū)內最高海拔295.30m（觀音巖），最低海拔30m（北江河灘），相對高差265.3m。山勢陡峻，北側觀音巖一帶以高近100m～150m的陡巖直立于北江；東側大部分地形為高50m以上的陡崖；南、西坡一般40°～50°；山體四周平坦，海拔30m～40m。

石磴子組各分段巖層特征如下：

第一段地表特征較明顯，常見薄狀層理，易成碎片狀裂開，與第二段深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r分解明顯；第三段呈灰色薄層狀砂質泥灰?guī)r，風化后成片狀，易碎裂特征，主要分布于第四段中厚層狀灰?guī)r東側陡崖邊，其層位穩(wěn)定，地貌與植被較其上、下段有差異，與上下段差異較明顯；第四段中厚層灰?guī)r，東側（與傾向相反方向）易形成陡崖，植被覆蓋較少，西側與第五段區(qū)別亦明顯；第五段主要為薄～中厚層砂（泥）質灰?guī)r，地形常較兩側底，地貌上多為槽溝，為礦床的明顯標志層，走向穩(wěn)定，特征明顯；第六段主要為灰～深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質灰?guī)r，與東側第五段區(qū)別較明顯；第七段多為紫紅色薄層砂質泥灰?guī)r，地貌上多形成溝槽；第八段深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質灰?guī)r，與第七段分解明顯。

整體分析：縱向上整體呈“M”型；第一段、第二段、第三段分布在“M”型右側（即東側）山坡地帶；第四段地貌上沿走向多形成山峰，聯(lián)線為沿走向的山脊，且東側多為陡崖（第三段即位于陡崖底），分布在“M”型右側（即東側）山峰；第五段整體呈溝槽，分布在“M”型中間坳陷部位，右側凸起為第四段，左側凸起為第六段；第六段地貌上沿走向亦多形成山峰，聯(lián)線為沿走向的山脊，分布在“M”型左側（即西側）山峰；第七段、第八段分布在“M”型左側（即西側）山坡，其中第七段在地貌表現(xiàn)上為第六段和第八段之間的溝槽。

2.3化學成分特征

石磴子組各段平均化學成分見表1。

化學成分沿走向的變化：較穩(wěn)定，整體呈波狀變化；沿傾向的變化：CaO總體具有從地表向深部呈波狀漸降的趨勢，MgO呈負相關關系；沿厚度的變化：具波狀起伏變化。按國家標準水泥用石灰?guī)r工業(yè)指標，如CaO≥45及MgO≤3.5，fsio2等含量滿足要求，可作為水泥用石灰質原料，該礦床主體巖層滿足該要求，現(xiàn)已被開發(fā)利用為水泥用石灰?guī)r礦開采基地。

2.4巖溶發(fā)育特征

地表巖溶較發(fā)育，以溶溝、溶槽為主，局部偶見溶蝕塌陷形成的漏斗，地表巖溶率為1.27%～2.68%，平均為2.14%，巖溶發(fā)育程度有一定差異，北段較南段發(fā)育；深部巖溶不發(fā)育，深部巖溶率為0.58%～2.25%。平均為0.81%，巖溶發(fā)育程度亦有一定差異，在近地表15m～50m范圍內，巖溶較發(fā)育，深部隨巖層和節(jié)理裂隙逐漸“閉合”而減弱、甚至消失。第四段和第六段巖溶較發(fā)育。

2.5礦床成因

根據(jù)該礦床特征，巖石普遍含泥砂質，為石灰質成分與泥砂質成分混合搬運沉積而成。沉積的灰?guī)r主要為薄層或中厚層，水平層理發(fā)育，其中紋層由石灰質成分與泥砂質成分交互重疊而成，從而反映該灰?guī)r在沉積時的環(huán)境主要為淺?！珵I海潮坪環(huán)境，因此判定該礦床成因類型為淺海臺地～濱海潮坪相碳酸鹽巖沉積建造。

3.資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

該礦床中北側于2003年共探明水泥用石灰?guī)r礦資源量約3億噸，2006年12月底由廣東省國土資源廳發(fā)證開采水泥用石灰?guī)r礦，該礦山歷經十幾年的露天開采，截止2019年底，采礦證范圍內保有資源儲量約1.8億噸，按礦山生產規(guī)模，預計還可開采20年以上?，F(xiàn)狀形成成北東-南西向長條形開采面，長寬為1600m×650m，中部形成140m開采平臺，其南側現(xiàn)狀形成三個臺階：160m、175m、191m開采平臺，北側主要形成6個臺階：160m、175m、189m、204m、219m開采平臺。

4.資源開發(fā)利用引起的地質環(huán)境問題

礦山資源開發(fā)利用必然會引起礦山地質環(huán)境問題，按導致的結果[4]，可分為地質災害、土地資源破壞、地形地貌景觀破壞、含水層破壞。其中地質災害含崩塌、滑坡、泥石流、地面沉積、地面塌陷及地裂縫等；土地資源破壞含土地壓占、挖損、污染等；地形地貌景觀破壞指人視覺感官改變；含水層破壞含結構破壞、水質惡化等。

該礦床處設立的礦山，開采方式為露天開采，最低開采標高高于當?shù)厍治g基準面，引起的地質環(huán)境問題主要為：①地質災害：崩塌、滑坡；②土地資源破壞：土地壓占、挖損；③地形地貌景觀破壞；④含水層破壞：含水層結構破壞。

地質災害：現(xiàn)狀未見崩塌、滑坡等地質災害發(fā)生；根據(jù)礦山開發(fā)利用方案，礦山將形成北東側、南側、東側終了邊坡，自上而下呈臺階式，單臺階高15m；其中北東側和南側邊坡坡向近乎垂直巖層傾向，東側邊坡基本沿巖層面，根據(jù)極射赤平投影方法分析結果，該邊坡屬于穩(wěn)定狀態(tài)。礦山巖層節(jié)理發(fā)育，礦山開采造成原結構破壞，加之礦山開采采用爆破方法，邊坡常有楔形和爆破碎裂的松散巖體，如不進行及時清除，容易崩落，威脅人身財產安全。礦山最低開采標高高于當?shù)厍治g基準面，且未設置排土場，基本不存在泥石流和因抽排地下水引起的巖溶地面塌陷等地質災害問題。

土地資源破壞：礦山含采場、工業(yè)場地、運礦道路、辦公區(qū)等；其中采場會造成土地挖損，因該礦山開采區(qū)域為原基巖基本裸露的山地，可供種植的土地資源少，礦山開采導致的土地挖損對土地資源（農業(yè)用地）影響較小，如礦山閉坑進行覆土復墾后，可增加可供利用的土地資源；工業(yè)場地、辦公區(qū)主要為壓占土地資源，后可恢復原土地功能；運礦道路同時存在土地資源挖損和壓占，靠近山體一側主要為挖損，外側為壓占。因該礦山開采水泥用石灰?guī)r礦，為非金屬礦種，基本無重金屬等污染物，對土地污染較小。

地形地貌景觀破壞：該礦山位于北江西側，京廣高鐵線東側，采場距北江最近約600m，距高鐵線最近約1km，礦山開采造成地表植被破壞、巖石裸露、坡腳堆積滾石等，對地貌景觀形成不可逆的破壞，直接反映在對視覺沖擊。在礦山開采過程中，需按礦山地質環(huán)境保護和土地復墾要求，邊開采邊復墾，及時復綠，減小對景觀的影響。

含水層破壞：礦山開采導致地形、巖層結構等發(fā)生改變，從而引起原有含水層結構發(fā)生改變，形成破壞。因礦山最低開采標高位于當?shù)厍治g基準面之上，開采現(xiàn)狀未見地下水出露，總體對地下水結構影響不大；另礦山開采礦種為水泥用石灰?guī)r礦，基本無重金屬等污染物，其對水體污染亦較小。

5.結論

該礦床在不同巖性特征、巖性組合下，有不同的地形地貌、化學成分及巖溶發(fā)育特征；其資源開發(fā)利用易引起崩塌、滑坡等地質災害，土地壓占、挖損，地形地貌景觀破壞及含水層結構破壞等地質環(huán)境問題。

參考文獻

[1]廣東省地質礦產局.廣東省區(qū)域地質志.地質出版社. 1988.

[2]廣東省地質局. 1∶20萬英德幅說明書1966

[3]中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心廣東總隊.廣東省英德市英城鎮(zhèn)觀音山水泥石灰?guī)r礦區(qū)勘探報告. 2003.

[4]徐友寧等.礦山環(huán)境地質問題特點及類型劃分.西北地質.2003.