范超鵬

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003)

銅川市上店建筑石料用灰?guī)r礦距離西安市90km、渭南市80km，地理位置優(yōu)越，交通便利。礦床賦礦層為馬家溝組上段(O2m2)，規(guī)模為大型礦床，質(zhì)量等級為Ⅱ類。該礦山開采將有力保障關(guān)中地區(qū)建筑石料供應(yīng)，具有一定的社會效益和經(jīng)濟效益。本文在收集整理礦產(chǎn)勘查和礦山開發(fā)利用資料的基礎(chǔ)上總結(jié)了礦床地質(zhì)特征，分析了開采技術(shù)條件，探討了礦山開發(fā)利用前景。對同類礦產(chǎn)勘查開發(fā)具有一定的參考意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域地層歸屬華北地層大區(qū)(I)晉冀魯豫地層區(qū)(I1)華北西南緣分區(qū)(I21)銅川—韓城小區(qū)(I12-2)(圖1)[1]。該構(gòu)造區(qū)未見基底構(gòu)造，出露的地層屬蓋層構(gòu)造。區(qū)域出露地層有古生界奧陶系(O)、石炭系(C)、二疊系(P)、新生界第四系(Q4)[2]。

圖1 構(gòu)造綱要圖

區(qū)域構(gòu)造較復(fù)雜，褶皺斷裂發(fā)育。佛爺廟—馬子向斜軸總體呈北北西向展布，形態(tài)寬緩開闊，該向斜是礦區(qū)地層產(chǎn)狀的主要影響因素；柳樹灣—架子窩正斷層位于礦區(qū)北部，斷層面傾向南東，傾角65°左右。該斷層對礦區(qū)地層產(chǎn)狀有較明顯影響。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

(1)中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)。

礦區(qū)出露地層以中奧陶統(tǒng)馬家溝組上段(O2m2)為主，是礦區(qū)的含礦地層。主要分布于礦區(qū)的西部和南部，厚度大于260.2m。按巖性組合特征厘定為馬家溝組上段(O2m2)。馬家溝組上段共分為四層，巖性為厚—巨厚層狀灰?guī)r，局部有厚0.3 ～0.5m白云質(zhì)灰?guī)r夾層。各巖性層之間為整合接觸：①第一巖性層(O2m2-1)出露于礦區(qū)西部溝谷，巖性為灰色、中—巨厚層狀灰?guī)r，層狀構(gòu)造或塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石和少量白云石，局部見有白云質(zhì)團塊，厚度大于34.9m；②第二巖性層(O2m2-2)出露于主梁西坡下部，巖性為厚—巨厚層狀灰?guī)r夾中厚層內(nèi)碎屑灰?guī)r。礦物成分主要為方解石，次為白云石、泥質(zhì)，粒屑為方解石砂屑，厚度32.5 ～48.3m，平均40.4m；③第三巖性層(O2m2-3)出露于主梁西坡中部，主要為淺灰色、中—厚層狀灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，局部含生物碎屑，厚度78.5 ～88.6m，平均83.4m；④第四巖性層(O2m2-4)出露于主梁西坡上部和梁頂，淺灰—灰色、厚—巨厚層狀微晶、細晶灰?guī)r，厚度85.5 ～117.6m，平均101.5m，未見頂。礦區(qū)地質(zhì)圖見圖2。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)圖

(2)上石炭統(tǒng)本溪組(C2b)。

石炭系本溪組(C2b)巖性為淺灰—灰色粘土巖，礦區(qū)出露最大厚度約32m，平均厚度約16m。主要出露于礦區(qū)北部F1 斷層以北，出露面積小，與下伏地層呈角度不整合接觸。

(3)第四系(Q4)。

沉積物為殘坡積物、人工堆積物，主要分布于礦區(qū)東部梁頂及西北角溝谷當(dāng)中，厚度5 ～10m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，巖層總體呈單斜層狀，傾向東南，局部見次級褶皺，總體產(chǎn)狀為115°～154°∠10°～22°。礦區(qū)北段和西坡由于受柳樹灣—架子窩正斷層的影響，產(chǎn)狀局部向北或西微傾。發(fā)育有兩組節(jié)理, 走向分別為70°～80°、135°～140°。裂隙多見于近地表層，以風(fēng)化裂隙、坡腳卸荷裂隙為主，巖溶裂隙較少。構(gòu)造對礦體( 層) 的完整性、穩(wěn)定性和礦石質(zhì)量變化無明顯影響。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦礦層為馬家溝組上段(O2m2)第一至第四巖性層，主要分布于主山脊的西側(cè)。巖性主要為淺灰—灰色、中—巨厚層灰?guī)r，呈平緩的板狀體，礦物成分主要為方解石，含量95%～97%，其次為白云石，含量約2%～4%，微量泥質(zhì)，含量小于1%；細晶、微晶結(jié)構(gòu)?？傮w產(chǎn)狀115°～154°∠10°～22°。礦體出露南北長約820m，東西寬約670m；礦體厚度231.4 ～289.4m，平均260.2m。

3.2 礦石質(zhì)量

根據(jù)DZ/T 0341-2020《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范建筑用石料類》建筑用石料一般工業(yè)指標要求，測試樣品飽和抗壓強度、堿活性反應(yīng)( 巖相法)、堅固性、壓碎指標和硫酸鹽及硫化物含量等(表1)，并評價礦石質(zhì)量。

表1 質(zhì)量評價樣品

經(jīng)測試，樣品堅固性為3.0%～3.8%，平均3.4%，質(zhì)量等級達到Ⅰ類；飽和抗壓強度65.8 ～68.1MPa，平均66.9MPa，質(zhì)量等級達到Ⅰ類；壓碎指標為12.0%～14.3%，平均值為13.15%，質(zhì)量等級達到Ⅱ類；SO3含量0.015%～0.017%，平均0.016%，質(zhì)量等級達到Ⅰ類。經(jīng)巖相法測試分析，樣品為細晶灰?guī)r，礦物成分主要為方解石，其次為白云石，含少量隱晶—微晶石英(2%)、鐵質(zhì)等。方解石為不等晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，該類型方解石不具堿碳酸鹽活性和堿硅活性[3]。

樣 品 主 要 化 學(xué) 成 分( 表2) 為CaO， 含 量41.50%～55.82%，平均54.59%；其次為MgO，含 量0.16% ～10.28%， 平 均0.58%；SiO2含 量0.17%～1.06%，平均0.65%；Al2O3含量0.074%～0.53%，平均0.28%；Fe2O3含量0.063%～0.16%，平均0.10%；樣品中SO3含量0.015%～0.017%，平均0.016%；樣品中游離硅(fSiO2)含量0.04%～0.76%，平均0.28%。

表2 化學(xué)全分析結(jié)果(單位：%)

礦石品質(zhì)滿足建筑石料礦工業(yè)指標對礦石的質(zhì)量要求，質(zhì)量等級為Ⅱ類[4-5]。

3.3 礦床成因探討

礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地南緣中奧陶統(tǒng)馬家溝組，以開闊局部半局限臺地和局限臺地沉積環(huán)境為主[6-10]。含礦層沉積巖為中奧陶統(tǒng)馬家溝組上段(O2m2)一到四層。第一層、第四層巖性相似層厚大，沉積物純凈，顏色淺，代表較強的水動力環(huán)境，較淺水深的開闊臺地沉積。第二層、第三層主體巖性和第一層、第四層相似，第二層局部夾砂屑灰?guī)r，第三層局部夾白云質(zhì)灰?guī)r，局部見生物碎屑，由此可知第二層和第三層沉積環(huán)境仍然以開闊臺地為主，中間有間歇性的短期海平面上升和下降[11]，形成了白云質(zhì)灰?guī)r夾層和砂屑灰?guī)r夾層。

4 開發(fā)利用探討

4.1 資源需求分析

礦區(qū)位于銅川市印臺區(qū)，距離西安市90km，渭南市80km，銅川市27km。地理位置優(yōu)越，公路運輸交通便利。礦床規(guī)模為大型礦床，質(zhì)量等級為Ⅱ類。隨著關(guān)中平原城市群、西安都市圈、西咸新區(qū)、重點領(lǐng)域農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一系列基建工程推進，建筑石料需求量旺盛。

4.2 開發(fā)條件

礦床高于最低侵蝕基準面，自然排水條件良好。礦坑邊坡和礦體底板為馬家溝組較堅硬的灰?guī)r，邊坡穩(wěn)定性良好。未來礦山生產(chǎn)主要為巖石物理破碎，礦石和廢渣不易分解出有害組分。礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件簡單，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好，剝采比小，適宜露天開采。

礦區(qū)所在地電力供應(yīng)充足，水資源較豐富，交通便捷，人力資源充足，為開發(fā)礦山提供了完備的外部條件。礦山開采將有力保障關(guān)中地區(qū)建筑石料供應(yīng)，具有一定的社會效益和經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

(1)礦床賦礦層為馬家溝組上段(O2m2)，出露南北長約820m，東西寬約670m，平均厚度約260.2m，礦床規(guī)模為大型礦床。

(2)礦石堅固性、飽和抗壓強度、壓碎值等指標滿足建筑石料礦工業(yè)指標對礦石的質(zhì)量要求，質(zhì)量等級為Ⅱ類。

(3)礦山水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件簡單，剝采比小，適宜露天開采。礦山開采將有力保障關(guān)中地區(qū)建筑石料供應(yīng)，具有一定的社會經(jīng)濟效益。