司家营矿石氧化带分布特征及影响因素分析

（河北钢铁集团矿业有限公司司家营铁矿有限责任公司，河北 唐山 063700）

司家营矿区为沉积变质型矿床，矿区整体还保留沉积矿产的特征，但由于后期多起构造运动，单个矿体形态已变得十分复杂，兼之后期断层影响，矿石氧化带的分布也变得复杂。司家营矿区为冀东地区重要的冶炼用原料基地，司家营矿于2004年基建，2007年投产，设计年产精矿660万吨，矿区表层氧化带为鞍山式赤铁矿，属难选矿石，掌握氧化带分布对矿山生产工艺改造提高资源利用率，增创企业效益有重要意义。

1 矿区概况

1.1 地层、岩石

区内地层主要为前震旦系、震旦系和第四系。前震旦系地层主要由变粒岩类、片岩类和石英岩类组成。矿区震旦系地层岩性主要为大洪峪组石英砂岩、含燧石条带白云岩及少量燧石岩，该套地层以角度不整合接触覆于前震旦纪变质岩系地层之上，在大洪峪组底部有一层厚度不等，且不连续的底砾岩。

1.2 构造

司家营矿区位于滦县～抚宁～卢龙褶皱区，矿区位于新河复式背斜西翼，司家营复式向斜东翼。矿区本身为一单斜构造，走向近南北，倾向西，倾角40°～50°[1]。内部构造比较发育，形态颇为复杂，以北北东向、北北西向为主。

1.3 含水层

司家营矿区含水层主要有：①风化裂隙水含水层：岩性主要为黑云变粒岩、磁铁石英岩及各类混合岩等。形成厚度约50m～70m的古风化壳，风化裂隙发育。②新鲜基岩微裂隙含水层：分布于风化带以下，顶板埋深130m～240m，主要岩性为变粒岩、混合岩，裂隙不发育，富水性极差。③构造裂隙带状含水层：断裂多为压扭性断层，且断层面多为断层泥、泥质或岩脉胶结的断层角砾岩。由于大红峪组地层有溶隙、裂隙存在，成为了地下水运动通道。

2 矿石氧化带分布特征

矿石氧化带的分布沿走向方向无明显规律，在垂直方向随着深度增加也表现出不规律性。司家营矿石品位，沿矿体倾斜变化较小，自地表往深部总的趋势逐渐降低。整体上矿石氧化带的磁性率随着赋存深度的增加而降低，这符合矿石氧化程度随深度变化的趋势，这说明矿体氧化程度与深度呈现明显的相关性。但局部地段磁性率呈现突变。从已掌握的地质资料来看，受不整合面影响矿石氧化带呈“盖层”状，不整合面下伏矿石氧化带厚度最小约5m，最大约75m，以20m～55m厚度区间的居多。不整合面近水平产出时，下伏矿石氧化带厚度相对较大且较为均匀。不整合面产状较陡时，下伏矿石氧化带厚度随深度的增加逐渐变小，直至尖灭。当含矿层之上的盖层全部被剥蚀时，矿石氧化带的分布与基岩面大致平行。对比生产勘探前后圈定的矿石氧化带分界面，矿石氧化带分界线位置与上覆的白云岩盖层分界线基本平行，多分布于盖层下方20m～45m附近，但生产勘探后圈定的分界面较勘探前低，这些位置主要集中在原地质钻孔中间未控制区域，分析其原因主要是勘探控制程度不够。

3 影响因素分析

通过查阅文献，结合司家营矿区已有地质资料，分析影响矿石氧化带分布的因素有：成矿因素、构造因素、水文因素等。

（1）成矿因素。矿石氧化带的形成主要受大气氧化环境的影响。在沉积过程中，氧化带的厚度又受地形影响，一般地形平缓、低洼处保存的矿石氧化带厚度较大，地形高陡处由于受到剥蚀作用，保存的矿石氧化带就薄。如果在被埋藏前地形起伏不大，则矿石氧化带界面理论上应与地形一致。司家营矿石氧化带分布特征基本符合上述规律，部分地段与之不相符，可能是矿石氧化带形成后地形又变化的原因。矿石氧化带一般距大红峪组的界线30m～60m，说明本区氧化带主要形成于大红峪期前，当时岩体隆起抬升，暴露于海平面之上，处于大气环境中。

从缺失的地层看，这种环境持续的时间很长。后期由于大红峪组及其上部地层的沉积覆盖，铁矿脱离了氧化环境。后期地壳又抬升，上覆地层遭受剥蚀，变质岩暴露地表，矿石又遭受氧化作用，但从整体看，这期的氧化作用对氧化带分布的影响较小。

（2）构造因素。司家营矿区控矿构造破碎带主要为F4断层，根据采场揭露情况来看，该断层为逆冲断层，断层切穿主矿体对矿石氧化带的分布影响较大。构造破碎带因其与大气氧化环境连通，破碎带内及两侧的矿石也受到氧化，这种氧化矿一般呈带状分布。矿体与石英砂岩为不整合接触，在地质演化过程中，矿体受氧化程度较深，相应的原生矿的埋藏深度也较深。根据地质勘探结果，断层线两侧矿体氧化程度较深，N10勘探线剖面氧化带埋深一般在在130m左右，而在F4断层两侧氧化带深度达到210m。F4断层为逆冲断层，断层下盘矿体氧化程度较大，在N12勘探线，断层下盘氧化矿赋存深度达到260m，而在氧化矿的上方覆盖有少量的原生矿，这说明在断层错段矿体后，一部分原生矿随上盘上升，造成矿石氧化带倒置的情况，同时也说明在断层错段矿体后，断层上盘的原生矿未受氧化或受氧化程度较小。根据生产勘探后的数据来看，断层两侧矿石品位的较周边区域较高，初步推断，局部受氧化作用，铁元素在该区域富集所致。断层线两侧亚铁含量均有明显降低。综上分析，断层切穿矿体的位置氧化带深度较其他区域大，受此影响氧化带赋存最低标高较其他区域深40m～60m左右。整体来看，氧化带分布的宽度、延深与断层的关系规律性不强，其影响因子占比比较小。

（3）水文因素。通过对比各勘探线含水层位与矿石氧化带分界线的位置关系，分析水对原生矿氧化作用的影响。水文因素对矿石氧化带分布的影响主要为基岩裂隙水通过构造破碎带与原生矿接触，对原生矿的氧化起到促进作用。司家营矿区基岩裂隙水有以下几种：①长城系石英砂岩、白云岩构造裂隙承压水。该层风化、构造裂隙发育，透水性及富水性极不均一。该层位裂隙较多，通过采场揭露岩层情况来看，岩层裂隙含有大量泥质充填物，据此推断该层位与第四系联通，第四系水通过裂隙补给该含水层。另外，该层位亦接受大气降水补给。该层为矿区内主要充水含水层之一，对氧化带的分布影响明显。②太古界变粒岩裂隙承压水。该层风化裂隙较发育，但随深度增加而逐渐减弱，且裂隙多被泥质、砂质充填；该层构造多为压扭性构造，且断裂面多被岩脉及泥质充填或胶结，透水性很差。通过对采场各勘探线剖面与生产勘探资料对比分析，认为氧化带的分布主要受长城系石英砂岩、白云岩构造裂隙承压水的影响。

4 结语

司家营矿石氧化带分布的主要受控矿因素影响，其分布的宽度、延深与成矿环境强相关。氧化带的分布与断层的关系规律性不强，断层只在切穿矿体的位置有局部影响，整体上断层影响因子占比比较小。水文因素主要体现在长城系适应砂岩的厚度上，即不整合面的厚度，不整合面近水平产出时，下伏矿石氧化带厚度相对较大且较为均匀，不整合面产状较陡时，下伏矿石氧化带厚度随深度的增加逐渐变小，直至尖灭。