福建漳平西溪礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦床特征及礦石質(zhì)量變化規(guī)律

徐助龍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊，福建 福州 350001）

福建漳平西溪礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦床特征及礦石質(zhì)量變化規(guī)律

徐助龍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊，福建 福州 350001）

西溪水泥用石灰?guī)r礦床位于永安—梅縣上古拗陷帶中部，龍巖—漳平復(fù)式向斜之北翼，為一中型水泥用石灰?guī)r礦床。本文闡述了主礦體規(guī)模、形態(tài)及夾石層特征，并通過對礦石的化驗分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計，編制等值線與散點圖等方法，總結(jié)出主礦體中礦石在水平方向、垂直方向上的分布與變化規(guī)律，對礦石、夾石的開采、利用及配比有一定的指導(dǎo)作用。

下二疊統(tǒng)棲霞組；水泥用石灰?guī)r；礦體特征；礦石質(zhì)量變化規(guī)律

1 引言

閩西南地區(qū)，在晚石炭世至早二疊世，地殼緩慢下降，發(fā)生了一次較大的海侵，這次海侵為該地區(qū)的石灰?guī)r沉積提供了良好的古地理條件，形成了具有工業(yè)價值的石灰?guī)r礦產(chǎn)[1-2]。本礦床正形成于該時期龍巖—永安海灣的中心位置。

福建省漳平市西溪礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦詳查報告于2014年12月通過福建省國土資源評估中心評審，共施工52個鉆孔，6 174.51m，確定礦區(qū)為中型水泥用石灰?guī)r礦床。該礦床目前正準(zhǔn)備開發(fā)利用成為一條4 500t/d旋窯水泥生產(chǎn)線的配套礦山。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

西溪礦區(qū)出露的地層由老至新有：上泥盆統(tǒng)桃子坑組(D3tz)、上石炭統(tǒng)船山組(C3c)、下二疊統(tǒng)棲霞組(P1q)、文筆山組(P1w)以及第四系(Q)[3]。水泥用石灰?guī)r礦床賦存在上石炭統(tǒng)船山組和下二疊統(tǒng)棲霞組。上石炭統(tǒng)船山組分布于礦區(qū)內(nèi)的中部偏西側(cè)，地表零星出露，大部隱伏于下二疊統(tǒng)棲霞組和當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面之下，巖性為灰、灰白色中厚層—巨厚層狀灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r。地層呈北東向展布，傾向116～132°，傾角10～20°，厚度約200m。下二疊統(tǒng)棲霞組主要分布于礦區(qū)內(nèi)的中部，總體呈北東向展布，傾向105～138°，傾角25～40°。厚度約260m。

根據(jù)巖性組合特征，礦區(qū)棲霞組地層可分為四個巖性亞段。第一巖性段(P1q1)：巖性為深灰—灰黑色中薄層狀含泥炭質(zhì)燧石灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖；第二巖性段(P1q2)：巖性為灰—深灰色中厚層狀微晶—細(xì)晶灰?guī)r夾燧石灰?guī)r；第三巖性段(P1q3)：巖性為薄層狀—中層狀燧石灰?guī)r、條帶狀燧石灰?guī)r及鈣質(zhì)泥巖呈互層；第四巖性段(P1q4)：巖性為深灰—灰黑色中厚—厚層狀古生物微晶灰?guī)r、細(xì)礫狀碎屑微晶燧石灰?guī)r。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，以北東向與近南北向為主，礦區(qū)內(nèi)見有三條斷裂構(gòu)造。

礦區(qū)巖漿巖較發(fā)育，共8條巖脈，巖性均為輝綠巖，呈墨綠色，輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為輝石、斜長石及少量方解石、綠泥石、石英。

3 礦體特征

礦區(qū)共圈定了水泥用灰?guī)r礦體3個，自下往上依次編號為KT1、KT2、KT3礦體，分別賦存于上石炭統(tǒng)船山組(C3c)、下二疊統(tǒng)棲霞組第二巖性亞段(P1q2)及第四巖性亞段(P1q4)中。

KT1礦體地表出露沿走向長約780m，沿傾向?qū)?0～150m，呈一單斜層狀構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)出，最大厚度約120m。KT2礦體地表出露沿走向長約1 180m，沿傾向?qū)?00～600m，礦體最大厚度97.36m，總體呈一單斜層狀構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)出，局部有褶曲。KT3礦體地表出露沿走向長約1 400m，沿傾向?qū)?3～246m，礦區(qū)內(nèi)礦體最大厚度50m，總體呈一單斜層狀構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)出。其中KT2礦體為主礦體，礦石由微晶—細(xì)晶灰?guī)r組成，含燧石結(jié)核。其資源量占全區(qū)總資源量的79.61%，本文僅對KT2礦體特征進(jìn)行分析研究。

3.1 礦體厚度及其變化

礦體厚度7.01～97.36m，平均厚度約55.25m。礦體厚度沿走向由南西往北東有先略變厚，后逐漸變薄的變化趨勢；沿傾向由北西往南東有中間厚兩邊薄的變化趨勢。總體傾向變化幅度比走向變化幅度大，厚度變化較穩(wěn)定。

3.2 礦體主要化學(xué)成分及其變化分析

3.2.1 礦體主要化學(xué)成分在水平方向上的變化特征

根據(jù)控制KT2礦體的27個鉆孔單工程CaO、MgO、fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值編制等值線水平投影圖。

礦石中CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49.92%～53.66%，平均51.82%。質(zhì)量變化系數(shù)僅為1.83%，數(shù)值極小，表明CaO含量在水平方向上的變化極小，礦化均勻。其含量東部、北西部略高，南、北部略低(圖1)。

圖1 CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線水平投影

礦石中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%～3.50%，平均1.65%。質(zhì)量變化系數(shù)為14.35%，數(shù)值較小，表明MgO含量在水平方向上的變化穩(wěn)定。其含量東部、北西部略低，南、北部略高(圖2)。

圖2 MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線水平投影

礦石中fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%～7.03%，平均2.70%。質(zhì)量變化系數(shù)為60.24%，表明fSiO2含量在水平方向上的變化較穩(wěn)定。其含量中東部較高，四周較低(圖3)。

圖3 fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線水平投影

3.2.2 礦體主要化學(xué)成分在垂直方向上的變化特征

對礦區(qū)完整控制KT2礦體層的13個鉆孔進(jìn)行垂直方向品位變化統(tǒng)計分析，并選擇具代表性的ZK505鉆孔編制礦體CaO、MgO和fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)與采樣深度曲線圖(見圖4)。

圖4 礦體CaO、MgO、fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)與采樣深度曲線

經(jīng)統(tǒng)計，該鉆孔KT2礦體CaO含量曲線呈波狀起伏，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化系數(shù)為2.12%，數(shù)值極小，表明CaO含量在垂直方向上的變化很小且穩(wěn)定。

MgO含量曲線呈波狀起伏，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化系數(shù)為29.01%，數(shù)值相對較小，表明MgO含量在垂直方向上的變化穩(wěn)定。

fSiO2含量曲線呈波狀起伏，fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化系數(shù)為62.25%，表明fSiO2含量在垂直方向上的變化較穩(wěn)定。

3.2.3 礦體主要化學(xué)成分之間的相關(guān)分析

根據(jù)27個見礦鉆孔中KT2礦體115件單樣CaO、MgO、fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)編制CaO與MgO、CaO與fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)分析散點圖(見圖5)。

CaO與MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)系數(shù)r為-0.590，概率值P＜0.01，說明呈負(fù)相關(guān)，即CaO含量增高M(jìn)gO含量降低(圖5a)，KT2礦體CaO與MgO含量中等的線性相關(guān)程度顯著。經(jīng)回歸分析，其一元一次回歸方程為y=-1.281x+53.91。CaO與fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)系數(shù)r為-0.713，概率值P＜0.01，說明呈負(fù)相關(guān)，即CaO含量增高fSiO2含量降低(圖5b)，KT2礦體CaO與fSiO2含量較強(qiáng)線性相關(guān)程度顯著。經(jīng)回歸分析，其一元一次回歸方程為y=-0.656x+53.51。

4 夾石層特征及礦石與夾石配比分析

4.1 夾石層特征

圖5 CaO與MgO、CaO與fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)散點圖

主礦體中共圈定出2條夾石層，自下至上分別編號為J6、J7。夾石層巖性為燧石結(jié)核灰?guī)r，呈層狀、似層狀、透鏡狀順層產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀基本一致。對其規(guī)模及化學(xué)成分極值進(jìn)行了統(tǒng)計，并對夾石層中樣品進(jìn)行了加權(quán)平均(見下表)。

控制J6夾石層的有13個鉆孔，44件單樣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaO＞45%的占75.0%，MgO＜3.5%的占81.8%，fSiO2＜6%的僅占4.5%?？刂艼7夾石層的有17個鉆孔，35件單樣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaO＞45%的占74.3%，MgO＜3.5%的占80.0%，fSiO2＜6%的僅占8.6%?？梢钥闯?，夾石層的化學(xué)成分主要表現(xiàn)為fSiO2含量超標(biāo)。

主礦體中夾石層特征

4.2 礦石與夾石配比初步分析

要使混合均化后礦石品位能夠滿足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》規(guī)定的水泥用石灰?guī)r礦Ⅰ級品礦石化學(xué)成分一般要求，需要對礦石、夾石配比進(jìn)行初步分析。通過對主礦體中礦石、夾石的平均品位進(jìn)行加權(quán)平均計算后得出，平均開采1m3的礦石可搭配1.54m3J6號夾石，混合均化后的礦石平均品位CaO 48.93%、MgO 2.06%、fSiO26.00%。平均開采1m3的礦石可搭配1.12m3的J7號夾石，混合均化后的礦石平均品位CaO 48.59%、MgO 1.79%、fSiO25.99%。平均開采1m3的礦石可搭配約0.14m3的CaO含量極低夾石，或約0.16m3的MgO含量極高夾石，或約0.50m3的fSiO2含量極高夾石。

5 結(jié)論

(1) 經(jīng)對西溪礦區(qū)水泥用石灰?guī)rKT2礦體中鉆孔樣品化驗等數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計，并編制等值線圖分析，KT2號水泥用石灰?guī)r礦體的礦石主要化學(xué)成分在水平方向與垂直方向上有小幅的波動變化，fSiO2含量變化較CaO、MgO含量變化大，礦石質(zhì)量總體穩(wěn)定。

(2) 水泥用灰?guī)r工業(yè)指標(biāo)的主要成分為CaO、MgO、fSiO2，CaO與MgO、CaO與fSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈負(fù)相關(guān)，其CaO與MgO、CaO與fSiO2化學(xué)成分含量簡單關(guān)系為線性關(guān)系。

(3) 夾石層化學(xué)成分主要表現(xiàn)為低鈣、高硅、局部高鎂，且MgO、fSiO2化學(xué)成分變化相對較大。

(4) 根據(jù)礦石、夾石的分布情況，建議合理布置采礦工程，在開采礦石的同時，按照礦石、夾石的化學(xué)成分來確定兩者的配比，可穩(wěn)定礦石質(zhì)量。外加調(diào)節(jié)配料中有害元素含量(如高硅礦石可搭配低硅粘土)，使之混合料質(zhì)量滿足水泥生料質(zhì)量的要求[4]，從而提高資源的利用率。

[1]徐助龍，池垂銘.福建省漳平市西溪礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦詳查報告[R].福建：中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊，2014.

[2]福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局.福建省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1985.

[3]池垂銘.漳平市西溪礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦地質(zhì)特征[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2014(4)：39-40.

[4]林其欽.順昌洋姑山石灰石礦層中夾層綜合利用的探討[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，1993(4)：44-47.

Characteristics of Cement Limestone Ores Deposit and the Change of Ores Qualities in the Xixi Mine District, Fujian Zhangping

XU Zhu-long
(Fujian Brigade of Geological Surveying Center of China Building Materials Industry, Fuzhou 350001, China)

The Xixi mining area, located in the middle part of the Yongan-Meixian late Paleozoic depression and the north limb of Longyan-Zhangping synclinorium, is a middle size of cement limestone deposit. This paper explained the characteristics of the scale, type and dirt band of main orebody. The analyzed results of ores show the distribution and change in horizontal and vertical directions through the methods of mathematical statistics, contour map and scatter diagram. This study has certain guidance functions to the mining and utilization of ores and horsestones.

the lower Permian Qixia formation; cement limestone deposit; characteristics of the orebody; change law of ores qualities

P619.225

A

1007-9386(2016)04-0035-03

2016-06-16