四川盆地南緣區(qū)域石灰?guī)r礦特征研究

宋春光

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊，四川 成都 610052)

0 前 言

四川盆地南緣一帶，以四川省瀘州市敘永縣落葉壩水泥用石灰?guī)r勘探為例研究。研究區(qū)屬古藺復(fù)式背斜北部次級褶皺梯子巖背斜西翼，落葉壩背斜軸部一帶。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 地 層

據(jù)1/20萬《敘永幅》區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，區(qū)域上出露地層均為沉積巖，主要為志留系、二疊系、三疊系、侏羅系及第四系，各時代地層厚度及接觸關(guān)系見表1。

表1 區(qū)域地層簡表

1.2 構(gòu) 造

勘查區(qū)位于上揚(yáng)子地臺四川臺坳川東南陷褶束之筠連凹褶束，及川黔婁山關(guān)褶皺帶北緣；地處古藺復(fù)式背斜北次級褶皺梯子巖背斜西翼，落葉壩背斜軸部一帶，構(gòu)造綱要圖如圖1所示。

圖1 構(gòu)造綱要圖

2 礦體特征

礦層賦存于二疊系中統(tǒng)棲霞(P2q)及茅口組(P2m)地層中，礦層產(chǎn)出與地層一致，呈厚大層狀，出露標(biāo)高+627.5 m～+914.1 m。由5條勘查線、19個中深孔及23個淺孔控制。礦區(qū)內(nèi)出露長約1 200 m，出露寬515.53～1 117.45 m，總體傾向240°～268°，傾角5°～7°，局部傾向300°～322°，傾角4°～5°。

據(jù)統(tǒng)計，境界內(nèi)礦層可采厚度30.73～152.31 m，平均83.54 m，礦層厚度變化穩(wěn)定。主要有益組分CaO含量45.09%～55.83%，平均為50.99%；MgO為0.10%～3.44%，平均為1.97%；K2O+Na2O一般小于0.20%，平均0.051%，含量變化屬穩(wěn)定。

根據(jù)地表觀察及化學(xué)分析測試圈定在礦層內(nèi)穩(wěn)定的連續(xù)夾層一層，位于礦層上部，巖性為含燧石條帶灰?guī)r，厚度2.45～11.55 m。另外，礦層內(nèi)圈定夾石透鏡體5個，根據(jù)其化學(xué)分析結(jié)果，具低鈣高鎂特征，呈透鏡狀分布，對礦層形態(tài)影響不大。

通過9個鉆孔深部工程控制的礦層厚度較穩(wěn)定，4條勘查線控制礦層的平均垂深也較穩(wěn)定，說明礦層在空間上變化較小，厚度穩(wěn)定。

3 礦石特征

3.1 礦物組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.1.1 礦物成分

勘查區(qū)內(nèi)石灰?guī)r礦物成分簡單，經(jīng)巖礦鑒定，巖石礦物成分主要為方解石，含量一般為90%～95%，少量白云石，含量一般小于5%，其余為燧石及有機(jī)質(zhì)。

方解石：一般呈灰色、深灰色，斷口呈玻璃光澤。鏡下呈無色，粒狀，粒徑0.004～0.06 mm，細(xì)～微晶狀，高級珍珠狀干涉色。

白云石：一般呈灰色、深灰色，為次要礦物成分，含量一般小于5%，鏡下呈無色，近四邊形、菱形，高級珍珠狀干涉色。

燧石：為次要礦物成分，含量一般小于5%，鏡下呈無色，不規(guī)則交代狀。

鐵質(zhì)：鏡下呈黑色，粒狀、團(tuán)塊狀、浸染狀。

3.1.2 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為生物碎屑結(jié)構(gòu)、微晶～粉晶結(jié)構(gòu)，少量細(xì)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

1)生物碎屑結(jié)構(gòu)：礦物為方解石，顆粒由生物碎屑構(gòu)成，生物種類有介形蟲、腕足、有孔蟲，生物碎屑外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)保存完好，僅個別可見硅質(zhì)交代現(xiàn)象，基質(zhì)為泥晶方解石。

2)微晶結(jié)構(gòu)：方解石粒徑0.004～0.03 mm，均勻分布。

3)粉晶結(jié)構(gòu)：方解石粒徑0.03～0.06 mm，均勻分布。

4)塊狀構(gòu)造：方解石等礦物顆粒大小均勻，致密，分布排列無方向性，局部有方解石脈穿插。

3.2 礦石化學(xué)成分

全礦區(qū)共布置了42個鉆孔(淺孔23個，中深孔19個)和5條勘查線地表刻槽取樣控制礦石質(zhì)量，采樣919件進(jìn)行化學(xué)分析，全礦區(qū)礦石化學(xué)成分平均值CaO 50.99%、MgO 1.97%、K2O+Na2O 0.051%、SO30.1636%、SiO23.86%、Al2O30.132%、TFe2O30.061%、Cl-0.005 6%、P2O50.005 2%、LOI 41.57%，說明組成礦層的礦石化學(xué)成分符合Ⅰ級品礦石要求，礦石質(zhì)量良好，滿足水泥用石灰?guī)r質(zhì)量指標(biāo)要求。本研究區(qū)礦石質(zhì)量在空間展布變化不大，礦石質(zhì)量均勻、穩(wěn)定。

3.3 礦石物理性能

本次工作石灰?guī)r采樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度測試，抗壓強(qiáng)度最大值60.3 MPa，最小值30.3 MPa，平均43.1 MPa；抗剪強(qiáng)度內(nèi)聚力6.06～8.7 MPa，平均7.02 MPa；內(nèi)摩擦角41.0°～44.46°，平均42.55°。巖石較堅硬。白云質(zhì)灰?guī)r抗壓強(qiáng)度最大值61.8 MPa，最小值38.9 MPa，平均50.1 MPa，較堅硬。

3.4 礦石類型和品級

礦石自然類型按礦物成分分為石灰?guī)r礦石；按結(jié)構(gòu)構(gòu)造分為生物碎屑灰?guī)r；按其工業(yè)用途及加工工藝條件劃分為水泥用石灰?guī)r；按水泥用石灰質(zhì)原料指標(biāo)，礦石化學(xué)成分達(dá)到Ⅰ級品要求。

3.5 礦層圍巖和夾石

3.5.1 礦層頂、底板

礦層直接頂板為茅口組頂部燧石條帶灰?guī)r。CaO 31.46%～51.68%，平均39.42%；MgO 0.46%～18.45%，平均1.76%；SiO26.39%～27.29%，平均16.19%。

礦層底板按本次資源量估算最低標(biāo)高圈定，亦石灰?guī)r層，CaO 45.73%～55.50%，MgO 0.34%～4.74%。

3.5.2 夾 石

通過地表及深部工程控制，依據(jù)樣品化學(xué)分析結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識，進(jìn)行層位對比，對礦層內(nèi)部顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、化學(xué)成分等相近、結(jié)合夾石分布位置及產(chǎn)狀，本次勘查礦層內(nèi)共圈定夾層一個，編號為J1，為含燧石條帶灰?guī)r，低鈣高游離硅夾石類型。另外，本次勘查共圈定夾石透鏡體五個，編號依次為J2、J3、J4、J5、J6，主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r等低鈣高鎂夾石類型。

3.5.3 巖 溶

溶溝、溶槽在地表較發(fā)育，到處可見灰?guī)r形成溶蝕溝、槽，薄片狀或小石林地貌，溶槽方向多垂直地面，成群平行排裂；溶溝受節(jié)理裂隙方向控制，多為沿節(jié)理裂隙溶蝕面形成，溶溝深1～3 m，突出灰?guī)r呈錐形，棱角分明，質(zhì)硬。

溶洞在礦區(qū)地表也較發(fā)育，經(jīng)調(diào)查有12個溶洞，其分布層位主要為P2m，溶洞洞穴沿水平方向較發(fā)育，長一般為2.5～10.0 m，寬一般為2.0～9.0 m，深6.0～10.0 m，洞穴方向受節(jié)理裂隙控制，同時亦受巖性影響，溶洞內(nèi)一般充填物為少量黏土及鈣質(zhì)，有石鐘乳，溶洞周圍溶蝕現(xiàn)象明顯。

從42個鉆孔資料統(tǒng)計結(jié)果表明，標(biāo)高+735 m之上礦區(qū)深部巖溶率為5.81%。

經(jīng)物探資料解釋，將表層電阻率≤500部分，推測為表層覆蓋物；中深部電阻率≤500的部分，解釋為巖溶；電阻率≥500且≤1 000部分推測為破碎帶。

從2號勘查線剖面物探成果反映來看，地表巖溶漏斗(LD2與LD3)所在地段均顯示有低阻異常，其中LD2位于ZK205東側(cè)，雖然其規(guī)模較小，但仍然有異常顯示，LD3位于QZ5東側(cè)，當(dāng)?shù)厝朔Q仰天灣處，其低阻異常帶較大，能夠較好的套合LD3的地表所見規(guī)模(見圖2)。另外在ZK202地表附近形成的低阻異常帶，通過鉆孔揭露以及地表填圖情況來看，判斷為第四系覆蓋層導(dǎo)致。

圖2 2～2′剖面物探部分成果簡圖

3.6 礦床成因

根據(jù)礦區(qū)含礦層的巖性組合(淺灰、灰、深灰色～灰黑色厚層～塊狀石灰?guī)r、淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r、深灰色含燧石條帶灰?guī)r)特征和生物化石組合(珊瑚、腕足類、藻類、牙形刺、介形蟲、有孔蟲等)特征，本礦床屬濱?！珳\海相化學(xué)沉積型碳酸鹽巖礦床。

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