雪峰山地区炭质页岩矿成矿特征分析

2017-01-19李跳

采矿技术 2016年3期

关键词：炭质发热量硅质

李跳

(1.湖南省地球物理地球化学勘查院，湖南长沙 410026；2.湖南省水工环地质工程勘察院，湖南长沙 410026)

雪峰山地区炭质页岩矿成矿特征分析

李跳1，2

(1.湖南省地球物理地球化学勘查院，湖南长沙 410026；2.湖南省水工环地质工程勘察院，湖南长沙 410026)

湖南雪峰山地区赋存有丰富的炭质页岩矿，为使其能得到充分的开发利用，以湖南邵阳洞口县江口镇三牛村内赋存的炭质页岩矿为重点勘探调查对象，此次调查得出了该炭质页岩矿的分布范围大小，区域水位地质工程地质特征，层位状况，赋存产状，热燃卡度，储量规模等成矿状况，进而推导出整个湖南雪峰山地区的炭质页岩矿成矿特征。

地质踏勘；成矿特征；炭质页岩

1 矿区地质概况

矿区位于湖南邵阳洞口县江口镇三牛村，位于雪峰山复式背斜褶皱带东翼之次级褶皱草寨-三牛向斜轴部。区内出露地层主要有第四系(Q)、寒武系下统小烟溪组(∈1xy)、震旦系上统灯影组(Zbdn)和陡山沱组(Zbd)、下统南沱组(Zan)，其中寒武系下统小烟溪组为含矿层位。经分析和现场调查确定该区域内赋存有丰富的炭质页岩矿。该资源主要用于制造一般建筑用砖外，还可烧石灰，作水泥掺合原料。

矿区内矿产地质工作程度较低，未曾开展砖瓦用页岩矿产专项地质勘查工作。上世纪60～70年代在1∶20万洞口幅区域地质矿产、区域化探、区域重力等基础地质调查工作中，有少量涉及到本区块的地质观测工作。70年代之后，湖南省地质矿产开发局407队、418队先后在江口矿区开展过锰矿和铁矿地质勘查工作，对本次勘查工作具有鉴借意义。

2 勘探方法及手段

根据《湖南省零星分散矿产资源勘查工作的要求》，工作重点围绕矿体(层)特征，矿石质量和开采技术条件，可采矿体(层)的数量、规模、形态、产状、厚度、内部结构，矿石主要有益成份和有害组份的含量及赋存状态.矿石类型等方面开展工作。本次勘查采用综合找矿手段，以槽探和钻探为主，辅以地质追索、老采区调查、样品测试等勘查工作方法。

本次勘查工作调查面积1.0 km2。其中废弃采坑面积为2000 m2，完成了4条1∶1000的地质剖面，剖面长度共640 m，探矿钻孔2个，钻探总进尺93.2 m，采集化学样73个。

3 矿体赋存条件

矿体赋存于寒武系下统小烟溪组，主要为板岩、砂质板岩、含炭质板岩、炭质板岩、炭质硅质板岩等，根据设定的矿体利用条件，确定含炭质板岩、炭质板岩、炭质硅质板岩中发热量大于300 kcal/kg的岩石，即划为炭质页岩矿矿体。板岩、砂质板岩、含炭质板岩、炭质板岩、炭质硅质板岩中发热量＜300 kcal/kg的岩石，即划为普通页岩矿矿体。并对控矿条件进行了一一分析，包括层位控矿、岩性控矿、构造控矿。洞口县江口镇三牛村炭质页岩矿地形地质特征如下。

(1)矿体形态。炭质板岩受寒武系下统小烟溪组地层控制，倾向北西290°～330°，倾角55°～65°，整体形态呈层状、舒缓波状，矿体层位、产状均较稳定。顶板为砂质板岩、板岩，底板为硅质板岩、板岩，顶、底板岩性较稳定。

(2)矿体产状。矿体产状倾向290°～330°，平均315°；倾角55°～65°，平均61°。

(3)矿体规模。工程控制炭质板岩矿体真厚5.1～25.3 m，钻孔中矿体平均轴夹角61°，走向延伸长310 m，平均厚约20 m；普通板岩矿体真厚6.1～38.1 m，平均厚约32 m。

(4)矿体有用组分及变化。矿体有用组分为:炭质板岩(发热量300～1400 kcal/kg)、含炭质板岩(发热量0～299 kcal/kg)及板岩、砂质板岩、硅质板岩。

(5)矿石化学成分。炭质页岩矿石中水分为0.14%、灰分为87.46%、固定碳含量为7.03%、全硫为4.69%、V2O5含量为0.016%，P2O5含量为0.26%，体重为2.35 t/m3。普通板岩矿本次勘查未取样分析，矿石化学成分不明。

4 矿床开采技术条件

4.1 水文地质条件

矿区属于侵蚀、剥蚀低山地貌，地势总体西高东低，图幅内最高点位于矿区西侧山峰，海拔高程815.3 m，最低点位于东面洼地，海拔高程521.0 m，相对高差294.3 m，地形坡度25°～55°，地表植被发育，地形条件属中等类型。

矿区气象属大陆性亚热带季风湿润气候，四季分明，雨量充沛。根据洞口县气象局1960～2005年统计资料，年平均气温17.1℃；最低气温-9.7℃(1977.1.30)，最高气温39.5℃(2003.7.29)；年平均降雨量 1330.1 mm；日最大降雨量 234.8 mm (1973.7.20)；3～8月多雨，相对湿度大，7月盛夏炎热，11月至次年1月为霜冻期。

区内地表水体主要有矿区东部的小河和山涧呈树枝状分布的小溪沟，当地居民生活用水取自山涧小溪，矿区内无其他重要水系、水体分布。

矿区内断裂构造为压扭性断裂，构造的导水性和富水性较弱，对矿产开发影响较轻。

区内没有大的地表水体、补给来源主要为大气降水，通过风化带补给基岩裂隙水，向低洼处排泄。

综上所述，本矿水文地质条件属简单类型。

4.2 工程地质条件

顶板:矿体顶板为第四系腐植土及碎石土，厚度0.5～5 m，岩体力学性质差，开采时容易产生崩塌与滑坡，在开采过程中应超前剥离。

底板:矿体底板为震旦系上统灯影组厚层状硅质岩，岩石硬且稳定。其力学性质较好，总体比较稳定，工程地质条件比较简单。

通过矿产开采技术条件勘查，确定开采类型为以环境地质问题为主条件中等的矿床(Ⅱ-3类型)。

5 资源储量

经估算，该矿山页岩矿资源储量(332＋333)为115.0万t(其中(332)为109.6万t、(333)5.4万t)。炭质页岩矿资源储量(332＋333)为22.6万t(其中(332)为17.2万t、(333)为5.4万t)。普通页岩矿资源储量(332)为92.4万t。

资源储量估算汇总结果见表1。

表1 页岩矿资源储量

6 矿体(层)圈定原则

依据矿体赋存特征条件和政府相关政策规划要求，确定了该区域内矿体的圈定原则。

(1)发热量≥300 kcal/kg的含炭质板岩、炭质板岩、炭质硅质板岩，其厚度≥4 m时，均圈定为炭质页岩矿体。

(2)发热量＜300 kcal/kg的炭质板岩、含炭质板岩、砂质板岩、硅质板岩等，其厚度≥4 m时，圈定为普通页岩矿体。

(3)在充分考虑到矿体形态、空间产出的地质规律基础上，严格按工业指标圈定和连接矿体。

(4)砖瓦用页岩以4 m圈定矿体可采边界，当边缘工程不可采时，用内插法求其可采边界；当外部工程未见矿时，确定两工程的1/2处厚度为0。当外部无工程控制时，炭质页岩矿以勘探网度1/4平推确定矿体边界；普通页岩矿以矿界实际见矿位置确定矿体边界。

7 结论

基本查明矿体赋存于寒武系下统小烟溪组，岩性为板岩、砂质板岩、硅质板岩、炭质板岩、含炭质板岩等。构造形迹总体为单斜构造，倾向290°～330°，倾角55°～65°；工程揭示炭质页岩矿体厚10～32 m，平均厚21 m，在矿界内矿体走向延伸长310 m；普通页岩矿体厚0～70 m，在矿界内矿体走向延伸长340 m。查明炭质页岩矿组份主要为粘土矿物约占56%～86%；其次为硫、水、炭质、铁质和硅质，约占14%～44%；矿石为板状、块状、薄片状及粒状、粉末状；矿石具隐晶结构；矿石中固定碳7.03%，全硫4.69%，体重2.35 t/m3，无伴生矿产。矿石属低热量能源矿产，矿石发热量一般为343～1178 kcal/kg。查明普通页岩矿组份主要为粘土矿物，其次为硅质、炭质，矿石呈粉状，碎块状，一般无发热量，含炭质页岩发热量小于300 kcal/kg，该小范围区域内的储量规模为115万t。

经过该次小范围区域内的调查和分析，得出的结果可以指导周边区域内的地质找矿工作，此次的研究成果可以给整个雪峰山地区的地质找矿工作提供技术依据。

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