呼格吉勒图矿区水泥用灰岩矿矿床地质特征及开采技术条件

2017-07-03孙泽晨

中国非金属矿工业导刊 2017年2期

关键词：灰岩岩性矿床

孙泽晨

（中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古呼和浩特 010010）

【勘探技术】

呼格吉勒图矿区水泥用灰岩矿矿床地质特征及开采技术条件

孙泽晨

（中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古呼和浩特 010010）

本文综述了呼格吉勒图水泥用灰岩矿区域地质背景、矿体赋存层位、规模、矿床开采技术条件、矿床成因及今后找矿标志。

水泥灰岩；地质特征；开采技术条件；成因；呼格吉勒图

矿区位于内蒙古自治区兴安盟扎赉特旗政府所在地音德尔镇北西方向，直线距离约56km，行政区划隶属扎赉特旗阿尔本格勒镇管辖。

1 区域地质背景

1.1 地层

本区地处内蒙古自治区东部乌兰浩特之北东部，大地构造位置位于天山—兴蒙地槽系的内蒙古中部地槽褶皱系北东端，为苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带北东部哲斯—林西复向斜的北东端，中生代归属大兴安岭—燕山中生代岩浆岩带的中部。

勘查区古生代地层区划属华北地层大区、内蒙古草原地层区、锡林浩特—磐石地层分区；中新生代地层区划属滨太平洋地层区、大兴安岭地层分区、乌兰浩特—赤峰地层小区。区域内出露地层有古生界中二叠统大石寨组(P2ds)及哲斯组(P2zs)；中生界中侏罗统万宝组(J2wb)，上侏罗统满克头鄂博组(J3mk)、玛尼吐组(J3mn)及白音高老组(J3b)；第四系全新统(Qh)。

1.2 构造

本区一级构造单元属天山—兴蒙地槽系，二级构造单元属于内蒙古中部地槽褶皱系，三级构造单元属于苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带的北东部哲斯—林西复向斜北东端。中生代位于大兴安岭火山岩带同兴—宝石火山喷发带的中部，南东部以八里罕—嫩江深大断裂为界，与松辽盆地毗邻。

1.3 岩浆岩

区域内岩浆活动强烈，侵入岩分布广泛，各期、各类岩浆岩均较发育。按侵入关系、岩浆旋回、绝对年龄、岩石结构、构造、化学成分、副矿物组合，并结合邻区对比，将区内侵入岩划分为二叠纪、侏罗纪、白垩纪。其中晚二叠世石英闪长岩分布较少。晚侏罗世以花岗岩为主，多呈岩株、岩枝产出，分布广泛，为大面积中—酸性岩浆侵入，喷发的同时伴生有大量脉岩侵入，其展布方向以北东向、北北东向、北西向为主，近东西向、近南北向次之，岩石类型有闪长(玢)岩、正长(斑)岩、二长(斑)岩、(花岗)细晶岩、花岗(斑)岩、石英脉等。早白垩世侵入岩发育，在区域北东部巨宝屯一带见黑云母花岗岩，呈东西向不规则状岩株产出。

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区内出露地层主要有古生界中二叠统哲斯组上段(P2zs2)和第四系全新统残破积层(Qh)，见下页图。地层由老至新分述如下：

(1) 中二叠统哲斯组上段(P2zs2)：主要出露于矿区中部的山脊。为浅海相沉积，岩性以白—肉红色结晶灰岩为主，其次为灰—深灰色亮晶灰岩。总厚度＞308.00m，下与岩体呈侵入接触。由16个钻孔和4条探槽对其进行控制。矿区内根据岩性组合特征分为二个岩性段。

哲斯组上段一岩段(P2zs2-1)：受两侧岩体的影响，该层出露不全，主要分布于勘查区北侧。向斜南翼产状：倾向333～337゜，倾角61～89゜，向斜北翼产状：倾向164～178゜，倾角53～83゜。区内控制最大揭露厚度17.50m，最小揭露厚度6.92m，平均厚度10.50m，受后期侵入岩破坏及风化剥蚀，厚度变化较大，个别地段被完全侵蚀。岩性为亮晶灰岩，新鲜面为灰、深灰色，风化面浅灰、灰褐色，细晶结构、半自形粒状结构，层状构造，个别地段见少量燧石条带和燧石结核。与下伏岩体呈侵入接触。

哲斯组上段二岩段(P2zs2-2)：出露于矿区中部山脊部位，为向斜的主体，向斜南翼产状：倾向5～339゜，倾角35～78゜，向斜北翼产状：倾向132～183゜，倾角46～69゜。最大揭露厚度为229.00m，最小揭露厚度30.36m，平均厚度88.66m。岩性为结晶灰岩，岩石新鲜面为白色、浅白色及少量肉红色，风化面浅褐色、白色，粗晶结构、半自形粒状结构，块状构造，岩石主要由方解石组成。岩石后期被多条碳酸岩矿物方解石脉穿切，个别地段见少量燧石条带和燧石结核。与下伏一岩段(P2zs2-1)呈渐变过渡关系。该层为本次工作的赋矿层位。

呼格吉勒图矿区地质简图

(2) 第四系全新统(Qh)：矿区四周低洼处大面积分布，岩性为深褐色砂土，腐殖土、冲洪积物及残坡积物。厚度0.46～3.30m，不整合覆盖在其他老地层之上。

2.2 构造

钢厂向斜横穿矿区东西两侧，向斜核部走向北东—南西，向斜北翼地层倾向132～183゜，倾角46～83゜；南翼地层倾向339～5゜，倾角35～89゜。向斜核部地层为哲斯组上段二岩段(P2zs2-2)白—肉红色结晶灰岩，两侧哲斯组下端一岩段(P2zs1)灰—深灰色亮晶灰岩受岩体影响残缺不全。本层勘查范围内矿体位于向斜北翼。

采矿屯—哈尔朝楚屯断层(F3)位于矿区西北侧，呈半环状，出露长度约15km。总体走向51°，倾向北西，倾角55～66°，断层性质为逆断层。断层使大石寨组(P2ds)与哲思组(P2zs)呈断层接触。断层两侧三角面发育，见构造角砾岩，局部充填石英脉。

2.3 侵入岩

矿区内岩浆侵入活动为华力西晚期，区域上按其侵入关系，岩石矿物和岩石化学特征可划分为三个侵入期次，矿区内为第二期侵入次花岗岩岩组。

3 矿床地质特征

3.1 矿体形态、产状及规模

矿体赋存于中二叠统哲斯组上段第二岩性段(P2zs2-2)地层中，通过本次勘查工作，圈定一个符合水泥用灰岩矿体。矿体呈北东—南西向分布，由于受两侧岩体影响，矿体南西端变窄，北东段变宽，矿体总体形态呈喇叭状分布。钻孔和槽探沿走向工程控制长度700m，沿倾向工程控制延深86.00～237.00m，厚度66.78～114.50m，平均厚度98.42m。矿体地层产状：倾向132～183゜，倾角56～63゜。矿体厚度变化系数为22.10%，属厚度变化稳定的矿层。矿体特征见表1。

表1 矿体特征

3.2 矿石质量

矿石主要有益组分CaO含量52.87%～55.30%，平均为54.32%；主要有害组分MgO含量0.31%～0.92%，平均0.40%。CaO品位变化系数为3.68%，属均匀的；MgO品位变化系数为5.62%，属均匀的。矿石质量沿走向和倾向变化特征见表2。

矿石化学成分含量较均匀，有益、有害组分沿走向、倾向变化幅度不大，矿层矿石品位变化属稳定类型，矿石中有益组分CaO含量较高，有害组分含量较低，矿石质量稳定，矿石品位均符合水泥用石灰岩Ⅰ级品工业指标要求[1]。

4 矿山开采技术条件

4.1 水文地质

矿区位于基岩裂隙水补给径流区。静止水位标高383.89m，矿坑最低开采面(排泄面)标高360.00m。矿区西北侧哈尔朝楚村地形最低高程342.8m，为矿区的最低侵蚀基准面。

表2 矿石质量沿走向和倾向变化特征

矿区内水文地质条件中等，矿区以西及四周地势较低的平坦地带为松散层孔隙潜水区，矿区西侧有若干眼季节性下降泉，雨季泉水流量加大，旱季流量明显减小。含水层岩性为第四系松散砂土及砂砾石层孔隙含水层，主要补给来源为大气降水补给。泉眼所处山间沟谷地带，泉水呈线状分布，周围水草丛生植被茂盛，主要用途为当地生活用水及牧区牛羊用水。该处最大的泉眼编号为S02，泉口标高为377.00m，雨季流量为4.54L/S，泉水无色、无味、透明度好，水化学类型为HCO3-Ca型水，矿化度M≤lg/L，水质良好，为将来矿山开采时水源地的最佳选择。

4.2 工程地质

矿区位于内蒙古自治区兴安盟东部，大兴安岭中段南麓山地向东南松嫩平原延伸的过渡地带。地形地貌条件简单，矿体主要位于山脊之上，开采时有利于自然排泄，地层岩性单一，主要以结晶灰岩为主，岩溶不发育，岩体结构以块状结构为主，岩石强度高，稳定性好。矿区工程地质勘查类型属层状—块状类工程地质条件简单型。

4.3 环境地质

根据GB18306-2015附录A《中国地震动峰值加速度区划图》[2]得知，本地区动峰值加速度0.05g，对照裂度为Ⅵ。该地区近50年没有发生过大的地震活动，属地质活动较稳定地区。

矿区开采不易引发地面塌陷、滑坡等不良地质现象，矿区地质环境质量良好，属于第一类。

4.4 矿山开采技术条件类型

水文地质勘探类型以层状岩类为主，含水层为裂隙、溶隙充水的水文地质条件中等的矿床；工程地质条件为以块状—厚层状结构为主的工程地质条件简单型。Ⅲ级以下结构面发育，露采边坡与主要结构面呈外斜，边坡较稳定；矿区附近无污染源，地下水水质较好。环境地质质量良好。

就矿床开采技术条件而言，矿床水文地质条件中等，而工程地质、环境地质条件比较简单。遵循水文、工程、环境地质相统一，重点突出的原则，将矿床开采技术条件类型划分为：开采技术条件中等以水文地质问题为主的矿床，即Ⅱ-1型。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

早二叠世早期海水侵进华北陆台北缘东西向边缘海盆，在该区沉积了早二叠世早期的浅海碎屑岩相地层，含较多的腕足动物化石，上部属陆相，部分地区变为中性熔岩及其凝灰岩、硅质岩及酸性岩，形成陆相火山岩及湖相碎屑岩组合，与正常碎屑岩交替出现，反映出火山喷溢、喷发的间歇性，之后连续沉积了神山组的砂砾岩、生物碎屑灰岩、硅质岩，含丰富的蜓、腕足类、珊瑚等化石。综上所述，本区地层为浅海相沉积。自下而上为粉砂粘土岩—碳酸盐(大理岩)—粉砂泥质岩。沉积物由粗—细—粗，构成两个不完整的沉积旋回。岩层普遍受低级区域变质作用。碳酸盐类岩石一般为结晶灰岩，岩相和厚度变化不大。故本区矿床应属浅海相沉积碳酸盐岩矿床。

5.2 找矿标志

该区结晶灰岩属中二叠统哲斯组上段第二岩性段(P2zs2-2)，为一套浅海相沉积，是本区的水泥用灰岩含矿层位，扎赉特旗境内神山地区分布大量该组地层。今后找矿重点应在这一套浅海相地层中寻找。