泗水泉林水泥配料用泥岩矿地质特征与开发利用

2018-03-28付帅

四川水泥 2018年11期

关键词：矿层灰岩泥岩

付帅

（济宁市国土资源局，山东济宁 272000）

1 区域地质概况

1.1 矿区地层情况

矿区内出露的地层有奥陶纪马家沟群八陡组（O2-3b）、石炭纪月门沟群本溪组（C2b）、白垩纪官庄群固城组（K2g）及第四系。自老至新描述如下：

（1）奥陶纪马家沟群八陡组（O2-3b）。分布于矿区的南部及西北部，为矿床底板。岩性为青灰-灰白色中厚层泥晶灰岩，夹少量灰黄色中厚层白云质灰岩和泥岩。厚度：＞50m。

（2）石炭纪月门沟群本溪组（C2b）。为矿床的赋存层位。与下伏八陡段呈平行不整合接触。本组以杂色、褐红色、灰白色灰黄色铝土质泥岩为主，夹有砂质泥岩及2-3层青灰-暗灰色含燧石结核灰岩，其中2层较连续。该组在矿区范围内）厚19.4～49.49m，平均40.12m。其中，铝土质泥岩为矿区的矿层，厚25.20～44.10m，平均厚35.40m。，在本组的顶部有一层青灰-暗灰色中厚层灰岩，由于后期风化剥蚀，厚度变化较大，局部被剥蚀掉，厚0～25m，未被剥蚀掉的灰岩是本矿床的直接顶板。

（3）白垩纪官庄群固城组（K2g）。岩性主要为砖红色钙质砂岩。主要分布于矿区范围的北部，与下伏本溪组呈角度不整合关系。砂岩主要成分为石英、长石及褐铁矿、方解石。岩石以长石和石英为碎屑，褐铁矿和方解石为胶结物，碎屑分布于胶结物中互不接触构成基底式胶结，岩石中发育有平行-交错层理。厚度：＞50m。

（4）第四系。残坡积物、冲洪积物，在本矿区分布普遍。主要为砂质粘土。在第四系下部普遍含有石英岩砾石。

1.2 矿区地质构造情况

矿区范围内，矿层均为KT01矿层。岩矿层呈单斜产出，岩矿层走向近东西向，倾向北，倾角8～18°，范围内无断裂构造。区内未见岩浆岩。

2 矿层特征

2.1 矿层概况

KT01矿层分布在南贺庄以东。矿层走向近东西向，倾向北，倾角8～18°。矿层沿走向东西控制长1132m，沿倾向南北出露宽143.81m～174.06m。最大厚度为49.49m，最小厚度为22.40，平均为38.9m，厚度变化系数为36.27%。。矿石以褐红色、杂色、灰白色、灰黄色铝土质泥岩为主。本矿层根据品级又分为 2个亚矿层，编号为KT01-1、KT01-3，其中KT01-1为Ⅰ级品，KT01-3为Ⅱ级品。在本矿层内，共划分为3个泥岩非矿夹层，编号分别为JC05、JC06、JC07；3个灰岩夹层，编号为JS01、JS02、JS03。

本矿层矿石主要组分平均值及变化系数：Al2O3：28.76%，变化系数：25.11%；SiO2:44.81%，变化系数：20.46%；Fe2O3：8.90%，变化系数：65.48%；R2O（K2O+Na2O）：0.64%，变化系数：87.24%。KT01矿层矿石中Al2O3的含量在中部略高，在两侧略低，而R2O的变化呈波浪形，规律性不明显。从整个矿区来看Al2O3与R2O大体呈负相关关系。地表Al2O3含量稍高而R2O含量稍低，而在深部Al2O3含量稍低且R2O含量稍高。这是由于风化淋滤作用造成难迁移元素铝在地表富集、易迁移元素钾、钠流失，从而形成地表矿石质量优于地下。KT01矿层中各亚矿层平均组分含量如下。KT01-1(Ⅰ)亚矿层：SiO244.12%、Fe2O39.02%、Al2O329.18%、K2O 0.58%、Na2O 0.06%、R2O 0.64%，KT01-1(Ⅱ) 亚矿层：SiO261.64%、Fe2O35.99%、Al2O318.53%、K2O 0.58%、Na2O 0.05%、R2O 0.63%，KT01亚矿层：SiO244.81%、Fe2O38.90%、Al2O328.76%、K2O 0.58%、Na2O 0.06%、R2O 0.64%。

2.2 矿石质量特征

（1）矿石矿物组成

根据差热分析及 X-射线粉晶分析可知，铝土质泥岩主要矿物成分为为高岭石、蒙脱石、其次为埃洛石、水云母、地开石等。铝土质泥岩为泥状、隐晶质结构，块层状构造。砂质泥岩主要矿物成分为蒙脱石、高岭石石英、长石等，部分含铁较高的成为铁质砂岩。砂泥状结构、块状构造。

（2）矿石化学成分

Al2O3：Al2O3平均值为 28.76%，含量变化稳定，变化系数为 25.11%。R2O（K2O+Na2O）：矿石中R2O平均值为0.64%，含量变化一般，变化系数87.24%；矿石中的R2O变化和Al2O3呈负相关；Al2O3高，则R2O低，Al2O3低，则R2O高。Fe2O3：矿石中Fe2O3平均含量为8.90%，含量变化较稳定，变化系数为65.48%。SiO2：矿矿石中SiO2平均含量为44.81%，含量变化较稳定，变化系数为20.46%；矿石中SiO2含量和 Al2O3与 Fe2O3含量有关，当 Al2O3+Fe2O3含量高时，则 SiO2含量低，Al2O3+Fe2O3含量低时，则SiO2含量高。矿石中的其他组分：矿石中MgO含量较稳定，平均值0.54%；SO3含量在0.01～0.19%之间，平均0.04%；Cl-平均含量为0.003%；矿石中的烧失量平均为12.87%，烧失量主要由矿石中的高岭石、蒙脱石中的结晶水造成的。

（3）矿石类型和品级

铝土质泥岩：根据颜色不同，分为褐红色铝土质泥岩、杂色铝土质泥岩、灰白色铝土质泥岩、灰黄色铝土质泥岩四种。根据分析结果，除灰黄色铝土质泥岩中Al2O3含量略低，R2O含量稍高外，其它的成分相差不大。造成颜色差异的主要原因是矿石中不同价态Fe离子的分布不均造成的。这四种铝土质泥岩在空间分布上规律性不强，呈团块状相间混杂分布。铝土质泥岩为泥状、隐晶质结构。

砂质泥岩：主要赋存与矿层的顶底部及灰岩夹层的上面，以灰黄～灰白色为主。砂泥状结构、块状构造。主要的矿物成分为蒙脱石、高岭石石英、长石等。部分含铁较高的成为铁质砂岩。全矿区其主要组分平均含量为：SiO2:67.47%、Al2O3:15.39%、Fe2O3:6.94%、R2O：0.82%。

3 开发利用

3.1 开采条件

矿区属露天开采，采矿活动一般不会引起地下水文地质条件变化，水文地质条件较简单。矿区中岩性简单，岩石较完整，岩层倾向与边坡倾向相反，矿床开采最终边坡在灰岩中为60°，边坡稳定性较好，工程地质条件属简单型。矿层裸露地表，矿层厚度大，但采矿会对矿区地形地貌景观产生破坏，剥离物易污染环境，环境地质条件属中等。