河北邢台县卫鲁蓝晶石矿地质特征研究

2016-11-04温小亚郎志杰楚山巍

化工矿产地质 2016年3期

关键词：矿带斜长黑云

温小亚　郎志杰　楚山巍

中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北石家庄 050021

河北邢台县卫鲁蓝晶石矿地质特征研究

温小亚*郎志杰楚山巍

中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北石家庄 050021

提要卫鲁蓝晶石矿是一个大型的蓝晶石矿床，区内矿床呈层状、似层状、透镜状，矿体均赋存在太古界放甲铺组中，矿床成因类型为火山沉积变质矿床。石榴蓝晶黑云斜长片麻岩型是本区的主要矿石类型，蓝晶石平均品位为13.17%。矿床开采技术条件属简单类型。通过本次系统的地质特征研究，能够为该矿山合理进行采矿设计、安全开采等提供较为详细的基础资料，为矿区外围及深部地质勘查提供依据。

卫鲁蓝晶石地质特征

卫鲁蓝晶石矿区位于河北省邢台县皇寺镇卫鲁村。矿区南东距邢台市约 28km，北东距邢昔公路约1.8km。矿区是一大型蓝晶石矿产地，区内原有民采形成一定量采坑、废石渣堆等，但采坑规模较小，且未进行地下开采。矿区面积1.0022km2，开采深度242.2～160m。

蓝晶石是一种高铝硅酸盐矿物，具有遇高温体积膨胀、耐火度高、抗温度剧变能力强、耐酸、耐腐蚀等特点。目前在冶金工业上广泛用于高温强化操作工艺的不定型耐火材料，同时也用于尖端工业上制造硅铝合金等。近年来我国对蓝晶石矿物的需求日益增加，而蓝晶石产地较少，我国蓝晶石矿主要分布于河北、河南、江苏等地。

有关卫鲁蓝晶石矿的找矿地质条件、控矿构造、矿床地质特征、地球化学特征、矿床成因、矿石特征及选矿工艺等，均有不同程度的研究和探讨【1～5】。本文主要依据河北省地矿局第十一地质大队于2015年提交的最新地质资料《河北省邢台县卫鲁蓝晶石矿资源储量核实报告》，通过综合整理和分析，全面研究了卫鲁蓝晶石矿区地质、矿床地质、矿石质量特征以及矿床开采技术条件等，为矿山进行合理采矿设计、安全高效生产等提供系统的基础资料，为矿区外围及深部地质勘查提供了依据。

1　区域地质概况

矿区出露地层主要为太古宇赞皇群放甲铺组的片麻岩系，呈北东—南西向展布。北西部见少量石城组、红鹤组地层。南东侧皇寺—北会一线有长城系常州沟组石英砂岩及寒武系、奥陶系地层出露。区内构造较为简单，见有北东向及北西向两组褶皱（图1）。区内岩浆岩不发育，见有少量脉岩及变质程度较深的正片麻岩。

图1　卫鲁蓝晶石矿区区域地质简图Fig. 1 Regional geological diagram of Weilu Kyanite

2　矿区地质特征

2.1地层

矿区大面积出露太古界放甲铺下段上部蓝晶、角闪岩带（黑云变粒岩层）和蓝晶、角闪岩带（含矿层），太古界放甲铺中段分为浅粒岩带和混合岩化片麻岩带，仅在卫鲁西北出露。在沟谷、河流两岸坡地覆盖新生界第四系。

蓝晶、角闪岩带（黑云变粒岩层）：岩性以黑云变粒岩及斜长角闪岩为主，间夹黑云斜长片麻岩。变粒岩中具较为明显的变余层状构造，可见变余交错层理。出露宽度500～800m，呈向南东突出的弧形。

蓝晶、角闪岩带（含矿层）：岩性以含蓝晶黑云斜长片麻岩及斜长角闪岩为主，间夹蓝晶石矿体。该层分布在卫鲁村东南，呈NNE-SSW向延伸。长1500m，宽700～800m。本区具有工业价值的主要蓝晶石矿体均赋存在此层中。

太古界放甲铺中段仅在卫鲁西北出露，分浅粒岩带和混合岩化片麻岩带。浅粒岩带以粗粒的浅粒岩为主，间夹角闪变粒岩及薄层斜长角闪岩，局部有二长质片麻岩，该岩带中不含蓝晶石、铁铝榴石及石墨等矿物。混合岩化片麻岩带由黑云斜长片麻岩及角闪斜长片麻岩组成，该岩带分布在卫鲁矿区西北部，出露宽度约2500m。

新生界第四系沿河两岸、沟谷坡地分布，厚度一般 3.5～10.52m。下部为砂砾石层、粗砂，以上岩性为黄灰色粘质砂土及粉细砂、细沙、砂砾石层。

2.2构造

矿区见有F3和F6两条断层。F3位于卫鲁村南1.3km，走向60°，延伸约150m；倾向南东，倾角75°，为一正断层。F6位于卫鲁村南向北东延至矿区外，走向40°，倾向北西，倾角45°～50°，延伸约 1.8km，该断层在矿区内被第四系覆盖，为正断层。

2.3岩浆岩

岩浆岩主要为正长岩脉以及角闪岩脉。在矿区东北部见一条正长岩脉，呈北北西向延伸，长约 200m。角闪岩脉在矿区呈北东向或北西向延伸，分布广泛，规模大小不一，宽1～2m，延长数米至数十米。

3　矿床地质特征

3.1含矿带地质特征

矿床成因属火山沉积变质矿床。蓝晶石矿赋存在太古界放甲铺组下段蓝晶、角闪岩带-含矿层，矿体呈层状、似层状或透镜状，形态复杂。分为5个含矿带，编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ矿带。区内有工业价值的矿体主要位于Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ矿带中，处于采矿权界内；Ⅰ、Ⅳ矿带内为低品位矿体，位于采矿权界外。

Ⅰ矿带：分布于矿区南部（位于矿界以外），位于卫鲁村南1km处。走向北东，倾向北西，倾角30°～45°。长约270m，宽30～50m，由石榴蓝晶黑云斜长片麻岩及黑云变粒岩组成。

Ⅱ矿带：分为南北两段，北段分布于矿区北部，南段分布于矿区中部，位于卫鲁村南附近，呈一向南东凸出的弧形。南段走向北北东，倾向北西；北段走向北北西，倾向南西，倾角 30°～40°。长约800m，最大宽度300m，该带中分布有1、2、3、4、5、7、9矿体。

Ⅲ矿带：分布于矿区中部，位于Ⅱ矿带的东侧，长300m，宽20～30m，赋存有8号矿体。

Ⅳ矿带：分布于矿区南部（位于矿界以外），位于Ⅰ矿带东侧约250m处。走向近南北，岩性以含石榴蓝晶黑云斜长片麻岩为主，蓝晶石品位7%左右。

Ⅴ矿带：分布于矿区东北部，位于卫鲁村东约1km处。走向310°，倾向南西，倾角40°～50°。长约500m，宽40～60m，矿带中赋存有10号矿体。

3.2矿体地质特征

矿区范围内分布Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ矿带，共赋存有9个蓝晶石矿体。其中Ⅱ矿带赋存有1、2、3、4、5、7、9号矿体，是本区的主矿带；Ⅲ矿带有 8号矿体，Ⅴ矿带有10号矿体。其中4号矿体规模最大，长度700余m，最厚处约40m；5、9号矿体为隐伏矿体。总体走向以北东向为主，局部地段为北西向，倾角一般20°～30°，埋深一般不超过200m。各矿体特征如下：

1号矿体：分布于卫鲁村南约200m处，6-7勘探线之间西段。由ZK23、ZK47钻孔和TC15、TC13探槽控制，呈不规则状，矿体平面由北西侧分叉向南东并为一层，地表由分叉向延深方向并为一层。走向330°、倾向240°、倾角25°～30°。走向长约112m，最宽30m，最厚15m。矿层中有一厚约 6m的夹层。埋深 0～50m，赋存标高225～170m。

2号矿体：分布于5～7勘探线之间，呈似层状产出。倾向235°，倾角20°。埋深0～50m，赋存标高170～220m。

3号矿体：分布于卫鲁村南1-9勘探线之间西侧，由7个钻孔和7条探槽控制，呈一微向东凸出弧形似层状展布，矿体由北侧向南分叉为2～3层，倾斜方向分叉为2层。北段走向北西、中段近南北走向、南段走向北东，倾向总体向西倾，倾角15°～30°。走向长约280m，最厚20m，一般厚5～10m，平均厚度10.34m。埋深0～100m，赋存标高217～85m。

4号矿体：为本矿区最大的矿体，位于卫鲁村南东，9-12勘探线之间，为第四系覆盖，矿体平面呈不规则状，走向呈弯曲带状展布，北宽南窄。地表出露最宽为50余米，倾斜方向矿体两端有分叉在中部复合现象，长度达700余米。走向以北东向为主，倾向北西，倾角较缓，一般20°～30°，矿体内有2～3层夹石。埋深0～150m，赋存标高220～0m。

5号矿体：位于3-4矿体之间，分布于5-12勘探线，为隐伏矿体。呈似层状、透镜状，具分叉复合现象。走向北东，长度约400m，倾向290°、倾角30°，平均厚度10.16m。埋深20～130m，赋存标高200～68m。

7号矿体：分布于5-14勘探线之间，矿体呈似层状产出。倾向310°，倾角30°。埋深0～300m，赋存标高-50～222m。

8号矿体：位于4-9勘探线东侧Ⅲ矿带内，呈微弯曲层状展布，走向近南北向，倾向西，倾角 32°，具由南侧分叉向北复合并层现象。长约220m，平均厚度 7.26m。埋深 0～50m，赋存标高220～150m。

9号矿体：分布于5线中段，呈透镜状产出。倾向270°，倾角20°。埋深280～350m，赋存标高-130～-60m。

10号矿体：位于卫鲁村东约600m处，由6条探槽控制。呈似层状，走向330°，倾向240°，倾角42°。走向长约320m。埋深0～30m，赋存标高220～190m。

3.3矿石质量特征

本区蓝晶石矿可分为石榴蓝晶黑云斜长片麻岩、石墨蓝晶黑云斜长片麻岩及石榴蓝晶黑云变粒岩三个自然类型。其中石榴蓝晶黑云斜长片麻岩型是本区的主要矿石类型。

矿石中主要有用矿物为蓝晶石、铁铝榴石，其他还有石英、斜长石、钾长石、黑云母，副矿物含有少量的独居石、磷灰石、锆石、金红石、电气石及磁铁矿等。

蓝晶石：Al2〔SiO4〕O，三斜晶系，晶体呈扁平柱状，蓝或蓝灰色，玻璃-珍珠光泽，常见聚片双晶，密度3.56～3.68g/cm3。粒度较脉石矿物大，呈柱状变斑晶，集合体基本上呈定向排列，常与黑云母相伴生，并可见黑云母交代蓝晶石的现象。蓝晶石晶体中常见石英、黑云母、锆石、独居石等细小矿物的包体。矿石中蓝晶石含量一般为10%左右。

矿石结构主要为柱状、粒状、斑状变晶结构、筛状变晶结构、鳞片花岗变晶结构、束状变晶结构。矿石构造主要为片麻状构造、块状构造。

矿区蓝晶石平均品位为13.17%，Al2O3含量60.20%～61.58%，SiO2含量 36.76%～37.27%，TiO2含量 0.02%～0.06%，Fe2O3含量 0.41%～1.32%，CaO含量 0.04%～0.17%，MgO含量0.03%～0.25%。

4　矿床开采技术条件

4.1水文地质条件

矿区位于邢台百泉岩溶水系统变质岩间接补给区，属白马河流域，地下水接受大气降雨补给后，以下降泉或潜流的形式流向河谷地段形成表流，在下游灰岩地段渗漏补给岩溶水。矿山目前最大采坑深15m左右，坑底无水，在坑边部与沟谷接触部位有20m×20m水池，水深1.0m左右。矿区以南河与白马河交汇处标高150m作为侵蚀基准面。

矿区距白马河2km左右，区内无大的地表水体，仅有一条小河沟，为南河支沟，自南向北流经矿区，南河一般无水，仅在雨季由于受降水影响，形成短暂地表径流。地表水对矿山开采影响不大。矿区含水层主要为太古界赞皇群放甲铺组基岩风化裂隙含水层、第四系松散堆积物孔隙含水层。

太古界赞皇群放甲铺组基岩风化裂隙含水层：分布广泛，基岩风化裂隙随深度的增加逐渐减弱，一般强风化带厚度3m左右，中弱风化带3～50m。靠沟谷地段发育深度较大，远离沟谷则发育深度较小。

第四系松散堆积物孔隙含水层：沿南河分布于沟谷中，含水层岩性为沙砾石层，厚度一般1.69～5.94m，单位涌水量一般为1.5×10-3～2×10-3m3/s·m。

放甲铺组基岩风化裂隙含水层组为矿床间接顶板，水位标高为+200m，矿山浅部进行露天开采，多数矿体位于地下水位以上，地下水对矿山开采影响不大。深部矿体进行井下开采，存在较大静水压力，但由于风化带以下基岩裂隙不发育，具有隔水作用，同时因放甲铺组基岩风化裂隙含水层及构造破碎带富水性差，地下水对矿山开采影响不大。

太古界赞皇群放甲铺组基岩裂隙含水层的补给来源主要为大气降水。地下水迳流受地形、地貌的严格控制，多以侵蚀泉的方式泄于地表或以渗流形式补给第四系潜水。第四系松散堆积物孔隙潜水含水层的补给来源有三个方面：一是大气降水补给，二是接受基岩风化裂隙水的侧向补给，三是地表水的渗入补给。迳流受地形、地貌的制约，总体趋势与沟谷、河流的延展方向一致。

综合分析，矿区水文地质条件属简单类型。

4.2工程地质条件

本区工程地质岩组可分为第四系松散岩类、基岩风化带以及坚硬的变质岩工程地质岩组。

第四系松散岩类工程地质岩组：主要分布在冲沟中，由黄土及砂砾石组成。厚度一般较小，结构疏松，孔隙度较大，透水性较好，具有一定毛细性，压缩性较好。

基岩风化带工程地质岩组：矿区大面积出露，风化带厚度 6～20m，钻进过程岩心较破碎，裂隙较发育，裂隙率7%～8%，具有一定透水性。地表部分矿物风化变质，裂隙将岩体切割成块体。

坚硬的变质岩工程地质岩组：地表无露头，深埋于地下，由放甲铺组变质岩组成，岩心完整多呈长柱状、短柱状，局部破碎；岩体完整。

本区蓝晶石矿体赋存在黑云斜长片麻岩及黑云变粒岩中。矿体围岩坚硬，结构完整且厚而稳定。矿石平均抗压强度为75.7MPa，抗剪强度为16.0MPa，矿床顶底板岩石基本质量Ⅱ～Ⅲ级。矿区中强风化带厚度 3～20m，风化带以下岩石完整。区内地形地貌条件简单，地形有利于自然排水，地质构造简单，岩石强度高，稳定性好，不易发生矿山工程地质问题。

综合分析，矿区工程地质条件属简单类型。

4.3环境地质条件

矿区内原有民采活动形成了一定量采坑、废石渣堆、临时建筑、运矿道路，对地形地貌景观有一定的影响。由于采坑规模较小，目前矿区不存在大的地质灾害。

随着矿体开采形成大面积采空区和露天采坑，可能引起地面塌陷及地裂缝。未来矿山开拓过程中采出的围岩废石、选矿厂排出的尾矿砂等均将进行综合利用，矿石及废弃物不易分解出有害组分，采矿活动不会造成水体污染。

综合分析，矿区环境地质条件属简单类型。

5　结论

河北省邢台县卫鲁蓝晶石矿是一个大型的蓝晶石矿床。区内大面积出露太古界放甲铺下段上部蓝晶、角闪岩带—黑云变粒岩层，区内构造较为简单，岩浆岩不发育。矿区内共有9条矿体，呈层状、似层状、透镜状赋存在太古界放甲铺组中，矿床成因类型为火山沉积变质矿床。矿石主要自然类型为石榴蓝晶黑云斜长片麻岩型，平均品位为13.17%。矿床开采技术条件属简单类型。通过系统对蓝晶石矿地质特征的研究，能够为该矿山安全合理开发利用矿产资源提供基础支持，也能为矿区外围及深部地质勘查提供依据。

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In this paper， mine geology， ore deposit geological characteristics， ore quality and mining technical conditions of the WeiLu Kyanite is studied. This mine is a large volcanic sedimentary metamorphic ore deposits， in which ore deposits are layered， stratified， lenticular and orebody occurrence in Fangjiapu formation of the Archeozoic. Aquamarine biotite plagioclase gneiss is the main ore type and the average grade of Kyanite is 13.17%. Deposit mining conditions is relatively simple. The system study on the geological characteristics can provide detailed data for mining design and safe mining， at the same time， provide the basis for peripheral and deep geological exploration.

GEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE WEILU KYANITE IN XINGTAI， HEBEI PROVINCE

Wen XiaoyaLang ZhijieChu Shanwei
Sinosteel shijiazhuang engineering design and research institute co.， LTD，Shijiazhuang050021， China

Weilu， Kyanite， Geological characteristics