四川都江堰市張家山灰?guī)r礦地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)利用前景

陳洪輝

摘 ?要 ?都江堰市張家山灰?guī)r礦位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)龍門(mén)山-大巴山臺(tái)緣坳陷之龍門(mén)山陷褶斷束的懶板凳-白石飛來(lái)峰北東段，含礦層賦存于泥盆系上統(tǒng)沙窩子組（D3s）及二疊系下統(tǒng)棲霞、茅口組（P1q+m）地層中，礦體厚度穩(wěn)定，形態(tài)簡(jiǎn)單，規(guī)模巨大，通過(guò)檢測(cè)評(píng)價(jià)，可于建筑用骨料、水泥用石灰質(zhì)原料、建筑用石料等，具有較好的開(kāi)發(fā)利用前景。

關(guān)鍵詞 ?建筑用骨料;灰?guī)r礦;地質(zhì)特征;開(kāi)發(fā)利用

中圖分類(lèi)號(hào)：P619.22+5 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Zhangjiashan Limestone Deposit in Dujiangyan lies in the northeast part of Laibandeng-baishiklip in the Longmensha fold-faulted zone of the Longmenshan-Dabashanplatformedge depression in Yangtze paraplatform. The ore-bearing beds are confined to the Upper Devonian Shawozi Formation （D3s） and the Lower Permian Qixia and Maokou Formation （P1q+m），with stable thickness， simple shape and large scale. The ores can be developed and utilized as aggregate for construction，calcareous material for cement， stone for construction with bright prospects.

Keywords： aggregate for construction; Limestone Deposit; geological Features; development and utilization

張家山礦區(qū)位于都江堰市區(qū)東北方向，平直距離9.0km，距2008年汶川地震震中（映秀鎮(zhèn)）約20公里，屬都江堰市虹口鄉(xiāng)和蒲陽(yáng)鎮(zhèn)管轄。

1 ? 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)龍門(mén)山-大巴山臺(tái)緣坳陷之龍門(mén)山陷褶斷束的懶板凳-白石飛來(lái)峰北東段。區(qū)域內(nèi)出露地層有震旦系、泥盆系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及少量第四系。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷層、褶皺發(fā)育。

2 ?礦區(qū)地質(zhì)

2.1 ?地層

礦區(qū)東段地層倒轉(zhuǎn)，區(qū)內(nèi)大面積出露泥盆系、二疊系及三疊系地層（圖1），并有第四系全新統(tǒng)殘坡積層零星分布。

泥盆系沙窩子組（D3s）：分布于礦區(qū)北西部，由肉紅色、黃灰色、灰色中-厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成，厚度大于299m，為含礦層位。

二疊系下統(tǒng)棲霞、茅口組（P1q+m）：近南西-北東向展布于礦區(qū)中下部，上部為淺灰色厚～巨厚層石灰?guī)r，夾少量白云質(zhì)灰?guī)r，中下部為淺灰、灰色厚～巨厚層石灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r，夾少量淺灰色灰質(zhì)白云巖。該地層有介形蟲(chóng)、蜓及腕足類(lèi)等生物化石。本統(tǒng)厚度418.99m～441.22m，為含礦層位。

2.2 構(gòu)造

（1）斷層

礦區(qū)位于懶板凳～白石飛來(lái)峰北東段之懶板凳向斜北西翼，地層總體產(chǎn)狀289°～315°∠5°～60°。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有F1斷層。F1斷層延伸長(zhǎng)>3km，貫穿礦區(qū)。傾向335°～10°，傾角77°～83°，上盤(pán)P2l地層，下盤(pán)T3xj2地層。

（2）褶皺

礦體內(nèi)部發(fā)育一褶皺，位于礦區(qū)南西部，褶皺由一倒轉(zhuǎn)向斜和一倒轉(zhuǎn)背斜組成，出露寬度約150m，核部軸線(xiàn)總體走向近55°，走向長(zhǎng)度約200m， 另在礦區(qū)中部和東部位置，偶見(jiàn)有局部褶皺現(xiàn)象。

（3）飛來(lái)峰

礦區(qū)出露的飛來(lái)峰僅為懶板凳～白石飛來(lái)峰九甸坪段的南部，走向南西～北東向，出露寬度大于770m，延深大于400m，控制長(zhǎng)度2280.63m，飛來(lái)峰基底面（F1斷層面）起伏不平，空間上形態(tài)不規(guī)則，飛來(lái)峰體由泥盆系中統(tǒng)～二疊系上統(tǒng)地層碳酸鹽巖和碎屑巖組成，是構(gòu)成礦體的重要地質(zhì)體，二疊系下統(tǒng)棲霞、茅口組及泥盆系石灰?guī)r和白云巖為含礦巖石。

3 ?礦石礦物特征

礦區(qū)內(nèi)礦石自然類(lèi)型主要為石灰?guī)r，其次為白云巖，另外還有少量灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r。主要礦石描述如下。

石灰?guī)r礦石：灰色、淺灰色，致密塊狀，標(biāo)本滴5%冷稀鹽酸劇烈起泡，礦物成分主要為方解石，另含少量碎屑石英、交代石英、泥質(zhì)及鐵質(zhì)。方解石粒徑小于0.03mm。巖石中分布著少量介形蟲(chóng)、有孔蟲(chóng)及藻類(lèi)生物碎屑。

白云巖礦石：主要為黃灰色、肉紅色，少量灰黑色，塊狀，標(biāo)本滴5%冷稀鹽酸微起泡，局部劇烈起泡。礦物成分主要為白云石及少量方解石。巖石主要由碳酸鹽礦物及陸源碎屑物兩部分組成。碳酸鹽礦物中以近四邊形、菱形細(xì)～粉晶狀白云石為主，方解石呈粉晶微粒狀，多聚集成團(tuán)塊狀分布于巖石中。微晶鱗片狀泥質(zhì)以填隙物形式分布于白云石顆粒間，少量呈細(xì)脈狀分布，黑色鐵質(zhì)呈散點(diǎn)狀分布于巖石中。

石灰?guī)r礦石化學(xué)成分（%），CaO 45.90～53.85，MgO 1.28～3.38，SO3 0.04～0.08。

白云巖化學(xué)成分（%），CaO 30.90～39.85，MgO 15.28～19.38，SO3 0.04～0.07。

根據(jù)資源圈定范圍內(nèi)各種礦石自然類(lèi)型，其所占百分比及抗壓強(qiáng)度值詳見(jiàn)表1。

4 ?礦床規(guī)模

根據(jù)礦區(qū)巖性組合（灰色、淺灰色厚～巨厚層石灰?guī)r，肉色、淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r及黃灰色白云巖）特征和生物化石組合（腕足類(lèi)、有孔蟲(chóng)、刺皮屑、介形蟲(chóng)）特征，本礦床屬淺海相化學(xué)沉積型碳酸鹽巖礦床，屬于厚大型、沉積型礦床。

除礦體南部褶皺部分外，礦體整體傾向?yàn)楸蔽飨颍?89°～315°，地表傾角較平緩，一般為5°～15°，深部較陡，一般為30°～60°。

礦層控制出露寬度421m～615m，平均控制寬度528m，礦體走向控制長(zhǎng)度800m，沿走向控制礦體厚度90m～309m，平均控制厚度226.61m，礦層厚度較穩(wěn)定，在傾向上礦層厚度也較穩(wěn)定（圖2）。

經(jīng)估算，張家山礦區(qū)灰?guī)r礦石資源量共計(jì)12578.5萬(wàn)噸（體積47287628m?），規(guī)模為大型，其中，探明的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量（331）5134.1萬(wàn)噸（體積19300978m?），控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（332）4944.7萬(wàn)噸（體積18589137m?），推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）2499.7萬(wàn)噸（體積9397513m?），其中（331）+（332）占80%，礦山總剝采比0.028∶1（m3/m3）。

5 ?開(kāi)發(fā)利用前景

礦區(qū)位于蒲陽(yáng)至虹口公路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)蒲虹公路）東側(cè)，礦區(qū)東側(cè)有一鄉(xiāng)村公路與蒲虹公路相接，礦山至蒲陽(yáng)鎮(zhèn)運(yùn)距10km，距離成都市運(yùn)距約80km，交通方便。

礦區(qū)海拔標(biāo)高1043.0～1634.6m，相對(duì)高差591.6m，最低開(kāi)采標(biāo)高1350m。礦區(qū)中、東北部高，西側(cè)及南東側(cè)低，礦區(qū)巖石基本裸露，溝谷發(fā)育，總體地勢(shì)呈北東高南西低，中部及東北部高，西部、東南部為溝谷所切，形成近南西-北東向山脈。礦區(qū)內(nèi)地表水和地下水資源都較貧乏，地下水補(bǔ)給主要靠大氣降水，礦體均位于最低侵蝕基準(zhǔn)面之上，無(wú)較大地表水體存在，地形有利于大氣降水自然排泄。開(kāi)采至后期，均為開(kāi)放式，地形排水條件好。礦體呈層狀單斜產(chǎn)出，且礦體內(nèi)節(jié)理裂隙不發(fā)育，礦石塊體大而致密堅(jiān)硬，礦體內(nèi)穩(wěn)固型好，構(gòu)成邊坡巖石以石灰?guī)r、白云巖為主。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖溶不發(fā)育。因此礦山露天開(kāi)采技術(shù)條件良好。

5.1 建筑骨料

骨料，又稱(chēng)集料，是基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)中重要的原材料，骨料呈松散粒狀，是混凝土和瀝青路面的主要成分，在其中起骨架、填充作用，可減少路面收縮、抑制裂縫擴(kuò)展、降低水化熱、增加耐磨性。骨料包括碎石、礫石、機(jī)制砂、石屑等?；A(chǔ)建設(shè)對(duì)骨料需求巨大，每公里高速公路砂石骨料約需5.4-6萬(wàn)噸。通過(guò)采取礦區(qū)有代表性的6件樣品，進(jìn)行了粗集料檢測(cè)和瀝青粗集料混合實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2，礦石樣品表觀密度、壓碎值、吸水率、沖擊值、堅(jiān)固性及洛杉磯磨耗損失指標(biāo)（這些指標(biāo)由礦石本身物化性質(zhì)決定，其他指標(biāo)主要由加工工藝決定），均符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG E40-2004）對(duì)粗集料質(zhì)量技術(shù)要求（見(jiàn)表3）。

隨著政府對(duì)自然河道采砂的限制，機(jī)制砂因生成工藝綠色環(huán)保，質(zhì)量易于控制，在基礎(chǔ)建設(shè)中的使用量越來(lái)越大。全礦區(qū)經(jīng)加權(quán)平均后礦石中SO3 含量小于1%，抗壓強(qiáng)度大于60Mpa，符合建筑集料用碎石礦質(zhì)量要求（GB/T 14685-2011 建設(shè)用卵石、碎石標(biāo)準(zhǔn)）。

5.2 水泥用灰?guī)r

張家山礦區(qū)內(nèi)礦石自然類(lèi)型主要為石灰?guī)r，據(jù)文獻(xiàn)[3] 張家山灰?guī)r礦石主要化學(xué)成份見(jiàn)表4。有益組份（氧化鈣）含量較高，有害組份（氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、三氧化硫、游離二氧化硅）含量低。水泥原料質(zhì)量指標(biāo)是針對(duì)地質(zhì)品位而言的，一般考慮了開(kāi)采貧化、各原料間的相互制約、以滿(mǎn)足水泥熟料的生產(chǎn)要求為準(zhǔn)。因此，在開(kāi)采時(shí)就會(huì)考慮同一礦區(qū)原料的搭配，氧化鈣含量高（譬如：大于48%）的石灰質(zhì)原料可以搭配一些氧化鈣低的石灰質(zhì)原料。由表4可知，該礦區(qū)石灰?guī)r礦石主要指標(biāo)波幅不大，質(zhì)量穩(wěn)定，符合《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（DZ/T 0213-2019）》中水泥用石灰質(zhì)原料一般工業(yè)指標(biāo)（見(jiàn)表5），達(dá)到I級(jí)品原料要求。

5.3 建筑石材

建筑石材指主要用于建筑工程砌筑或裝飾的天然石材，包括道路路面鋪砌用整齊和半整齊塊石、不整齊塊石，橋梁建筑用片石、塊石、粗石料、鑲面石，石雕、文化石等。張家山礦區(qū)灰?guī)r礦石色澤明快，主色調(diào)為灰色、淺灰色、肉紅色、黃灰色，夾雜有少量乳白色斑塊或色帶;方解石顆粒直徑0.004～0.06mm，結(jié)構(gòu)致密，厚至塊狀層構(gòu)造，抗壓強(qiáng)度大（見(jiàn)表1）;石材表面偶見(jiàn)介形蟲(chóng)、蜓科、腕足類(lèi)生物碎屑化石，巖石裂隙中存在紅色、綠色線(xiàn)狀膠結(jié)物，不僅不影響礦石質(zhì)量，還可為飾面材料增加美感。下面列出國(guó)內(nèi)部分飾面灰?guī)r礦石的主要技術(shù)指標(biāo)：

懷化市辰溪縣城郊鄉(xiāng)飾面灰?guī)r[4]：抗壓強(qiáng)度56.4Mpa、抗折強(qiáng)度10.7Mpa、肖氏硬度63、吸水率0.25、光澤度90。

廣西灌陽(yáng)縣文市鎮(zhèn)飾面用灰?guī)r[5]：化學(xué)成分（%）：CaO 54.16、MgO 0.47、K2O+Na2O 0.12、SO3 0.09、 Al2O3 ?0.25、SiO2 0.64 ;密度2.70g/cm3、濕度0.000298%、耐磨性21.8 a/（1/cm3）、光澤度74.7。

張家山礦區(qū)灰?guī)r化學(xué)成分與廣西灌陽(yáng)縣文市鎮(zhèn)飾面用灰?guī)r的很接近，硬度比懷化市辰溪縣城郊鄉(xiāng)飾面灰?guī)r要高得多。參照《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0291-2015）中天然石灰石建材荒料相關(guān)內(nèi)容，測(cè)試結(jié)果表明[2]，張家山灰?guī)r礦石體重（密度）、礦石濕度、力學(xué)性質(zhì)、耐磨度、礦石光澤度等均滿(mǎn)足對(duì)建材荒料品質(zhì)的要求。因此，該灰?guī)r礦可作為建筑裝飾材料，用于廣場(chǎng)地面、護(hù)欄、桌面、城市雕塑等方面。

5.4 冶金熔劑

對(duì)照《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（DZ/T 0213-2019）》對(duì)有色冶金熔劑石灰?guī)r化學(xué)成分一般要求（表4和表6），可知張家山灰?guī)r礦石可用作有色冶金熔劑石灰?guī)r。

6 ?結(jié)論

張家山灰?guī)r礦礦石質(zhì)量?jī)?yōu)，礦山儲(chǔ)量規(guī)模較大，開(kāi)采技術(shù)條件良好?？梢罁?jù)石灰?guī)r、白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等的空間分布和市場(chǎng)需求，生產(chǎn)飾面用灰?guī)r荒料、建筑用骨料、水泥用灰?guī)r、冶金熔劑等。這些產(chǎn)品廣泛用于住房和城鎮(zhèn)化建設(shè)、城市軌道交通建設(shè)、公路建設(shè)、鐵路建設(shè)、水利建設(shè)、冶金等領(lǐng)域。成都及周邊縣市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)碎石骨料、水泥原料、飾面灰?guī)r等的需求巨大。因此，以張家山礦區(qū)灰?guī)r礦石為原材料可開(kāi)發(fā)多種市場(chǎng)需求較大的產(chǎn)品，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，開(kāi)發(fā)該礦產(chǎn)具有較大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

張家山灰?guī)r礦山位于龍溪-虹口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，制定開(kāi)發(fā)方案時(shí)，需將環(huán)境和生物多樣性保護(hù)放到優(yōu)先考慮的位置。這方面可借鑒都江堰拉法基石灰石礦山（位于虹口鄉(xiāng)，同樣位于龍溪-虹口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)）的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)設(shè)備控制粉塵、噪音和尾氣排放，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)地的生活污水、機(jī)械含油污水進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放;制定專(zhuān)門(mén)的生物多樣性管理計(jì)劃，大力支持并贊助自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)檢測(cè)及大熊貓保護(hù)工作[6]。

礦山適合山坡露天開(kāi)采，可借鑒（都江堰拉法基水泥有限公司）都江堰拉法基石灰石礦山規(guī)范化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，破碎后的礦石通過(guò)兩條6km長(zhǎng)的皮帶輸送到水泥廠內(nèi)，供生產(chǎn)水泥用。礦山開(kāi)采沿山體自上而下分段進(jìn)行露天開(kāi)采;重視露天采礦損毀的植被恢復(fù)，根據(jù)水土保持方案和環(huán)境影響評(píng)價(jià)等技術(shù)資料，及時(shí)對(duì)礦山破壞地表植被等進(jìn)行綠化復(fù)原。堅(jiān)持邊開(kāi)采邊修復(fù)的原則，對(duì)礦石開(kāi)采形成的安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)，開(kāi)采結(jié)束即進(jìn)行植被恢復(fù)。

參考文獻(xiàn) / References

[1]四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)，灌縣幅區(qū)域地質(zhì)測(cè)量報(bào)告（1：20萬(wàn)）[R].1975.

[2]鄧修林，四川省都江堰市張家山礦區(qū)建筑用白云巖礦勘探報(bào)告，中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，2012.8.

[3]何益，張成江.都江堰張家山水泥灰?guī)r礦地質(zhì)特征及經(jīng)濟(jì)價(jià)值[J]，四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2015，35[1]： 80-82.

[4] 懷化鑫磊石業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司.年產(chǎn)5萬(wàn)m3飾面灰?guī)r建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告[Z]，2016.

[5] 廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊(duì).灌陽(yáng)縣文市鎮(zhèn)百塘灣飾面用灰?guī)r礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R]，2017 .

[6] 都江堰拉法基水泥有限公司.2013年中國(guó)水泥礦山論壇文集[C]. 2013： 131-139.