甘肃省当金山矿山地质特征及开采经济意义概略分析

2020-06-09薛小文

世界有色金属 2020年5期

薛小文

（甘肃省地质矿产开发局第四地质矿产勘查院，甘肃酒泉 735000）

1 区域地质特征

矿区区域位于秦祁昆造山系、中-南祁连弧盆系、南祁连岩浆弧。成矿区带处在秦祁昆成矿域、阿尔金-祁连（造山带）成矿省、南祁连Pb-Zn-Au-Cu-Ni-Cr成矿带、当金山加里东铅锌、石棉、蓝晶石、蛇纹岩成矿亚带上。矿区出露地层有古元古代北大河岩群（Pt1B）、长城纪熬油沟组（Cha）、桦树沟组（Chhsˆ）、奥陶纪吾力沟群（OWL）、志留纪巴龙贡噶尔组（Sbl）、古近纪白杨河组（Eb）及第四纪地层。矿区位于阿尔金走滑断裂带南侧，北东东向及北西向的构造均较发育，褶皱、断裂比较紧密延伸较长，构造线与山脉的走向基本一致。由于阿尔金走滑大断裂具多期次活动的特征，其岩石的片理方向与主构造的方向基本一致。当金山口一带岩浆侵入活动强烈，以酸性-中酸性岩为主，呈岩株状产出。岩浆侵入活动具多期次性，以加里东晚期为主。

2 矿区地质特征

矿区地处阿尔金走滑断裂带南侧，区内地层、构造、侵入岩呈北东东向展布，与区域性构造线方向一致。岩浆活动、断裂构造发育，褶皱不发育。地层简单，主要有太古宙—古元古代敦煌岩群c岩组（ArPtDc）、奥陶纪吾力沟群（OWL）及第四纪地层。

矿体主要分布于吾力沟群含矿层位，局部有石英砂岩夹层，厚度不大。呈层状分布（图1），厚度48m～120m，岩层倾向在180°～220°，地表倾角在40°～50°，深部逐渐变缓，在30°～35°之间。

灰白色、青灰色，细晶结构，块状构造，主要矿物成份为方解石（85%～98%），其次为白云石（≤12%）和石英（≤5%），另外还有少量粘土和铁质。方解石呈细晶状，颗粒大小0.05mm～0.25mm，颗粒间呈紧密镶嵌状排列；白云石自形程度较高，粒径0.05mm～0.10mm，常混杂于方解石中，偶尔呈团粒集合体混杂于方解石中。石英呈粒状，粒径0.03mm～0.06mm，多零散分布于岩石中，偶有呈集合集状分布的。粘土、铁质呈粉末状混杂于岩石中。

矿区地表未见规模较大的褶皱，仅见次生构造作用形成的挠曲和揉皱，规模甚小，形态复杂。灰岩层中的层间褶皱比较明显（图2），千枚岩中通常见有小型的层间舒缓褶曲、挠曲（图3、图4）。

矿区内仅有一条北东东向断裂，为正断层，控制着矿层的底盘边界，贯穿整个矿区，，其南东盘上升，北西盘下降，断层破碎带最宽20余米，断层角砾含量占70%±，由石英砂岩及灰岩碎块等组成，角砾呈棱角状，大小在0.5cm～3.0cm之间，局部定向排列；基质含量30%±，呈粉末状—泥状，滴稀盐酸（HCl浓度小于5%）迅速起泡，判定原岩为灰岩，具粘土化及碳酸盐化。劈理构造较为发育，常见有板劈理、破劈理。板劈理发育的岩石被劈成平整的薄片状，劈理面发育绢云母，产状与地层层理基本一致。破劈理在矿区呈密集的破裂面分布，裂隙面间隔一般为0.1cm～1cm，产状一般与层理一致，局部切穿层理。

图1 中厚层状细晶灰岩

图2 灰岩中的层间褶皱

图3 层间舒缓褶皱

图4 千枚岩中的挠曲

矿区内变质岩的分布多呈北东走向，与阿尔金走滑大断裂岩系相吻合。变质作用和构造变形作用密不可分，表明变质作用类型主要为区域低温动力变质作用，主要表现为与区域变质作用相伴的热（进化）变质叠加后，再与强变形有关的动力变质叠加。变质程度以低绿片岩相为主，不同地段略有差异。形成的主要变质岩为绿泥千枚岩等，个别地段矿体具重结晶现象。

3 矿层地质特征

矿区范围内共圈出矿层2条（表1），均为工业用灰岩Ⅰ级品，其中②矿层为主要矿层。矿层赋存于奥陶系吾力沟群的绿泥千枚岩和石英砂岩之间，总体走向45°左右，倾角一般在29°～48°之间，矿层长610m～2680m，单工程厚度8.03m～126.30m，CaO平均品位50.31%～54.76%，MgO平均品位0.23%～1.26%。矿层顶板为绿泥千枚岩，呈整合接触，底板为石英砂岩，呈断层接触，断层间分布有构造角砾岩，构造角砾岩10m～30m，层位相对稳定。

表1 矿层特征简表

根据勘探线剖面及数据分析，②矿层沿倾向厚度、品位及产状较为稳定，基本与地表一致。

4 矿石质量

矿石中主要矿物成份为方解石，白云石和石英，及少量粘土矿物和铁质。主要矿物特征分述如下：

方解石：是矿石中的主要有益组份，呈它形、半自形晶粒状，局部为重结晶体。粒径0.005mm～0.04mm，以0.008mm～0.02mm居多，多属细晶级，部分微晶级，彼此紧密镶嵌。白云石：矿石中的有害组份，不均匀分布，含量甚微，一般低于1%。白云石呈自形—半自形菱面体不均匀常混杂于方解石中，偶尔呈团粒集合体混杂于方解石中，晶粒状，粒径一般在粒径0.05mm～0.10mm。石英：呈粒状，粒径0.03mm～0.06mm，多零散分布于岩石中，偶呈集合集状分布的。粘土、铁质：呈粉末状混杂于岩石中。

5 矿石结构、构造

矿石结构较简单，为细晶结构（图5），主要由粒径为0.05mm～0.25mm的方解石组成，方解石呈细粒状，颗粒间紧密镶嵌状排列，及少量粒径为0.05mm～0.1mm的白云石和0.03mm～0.06mm的石英杂乱分布于方解石中。

图5 镜下细晶结构

矿石构造有：厚层状构造（图6）、中厚层状构造(图7）、薄层状构造(图8）、条带状构造（图9）四种。

图6 厚层状细晶石灰岩矿石

图7 中厚层状细晶石灰岩

图8 薄厚层状细晶石灰岩

图9 条带状细晶石灰岩矿石

（1）厚层状构造：岩层层理厚度在0.50m～2.00m，颜色多为灰—浅灰色，主要矿物成份方解石在98%以上。

（2）中厚层状构造：岩层层理0.10m～0.50m，颜色为深灰—灰色，主要矿物成份方解石大于95%。

（3）薄层状构造：岩层层理厚度＜0.10m，层间多夹有炭质薄膜，颜色为深灰色，主要矿物成份方解石含量85%～95%。

（4）条带状构造：由黑白相间的两种细晶灰岩组成条纹或条带，灰岩的结构和成分基本相同。

6 矿石化学组份

（1）根据基本分析结果，CaO含量小于45%的占1.34%，45%～48%的占0.22%，48%～55%的占84.96%，大于55%的占13.48%。

（2）CaO、MgO、SiO2变化特征

工业原料用矿石CaO变化于46.59%～56.05%，平均54.07%，变化系数16.88%，分布均匀；MgO变化于0.49%～4.74%之间，平均0.68%，变化系数33.26%，分布均匀；SiO2变化于1.48%～5.69%之间，平均2.64%，变化系数41.91%，分布均匀。

（3）SO3、P2O5、K2O+Na2O和Cl变化特征

工业用矿石SO3变化于0.053%～0.21%之间，平均0.108%，变化系数51.86%，分布较均匀；K2O+Na2O变化于0.072%～0.371%之间，平均0.172%，变化系数53.71%，分布较均匀；Cl变化于0.005%～0.06%之间，平均0.022%，变化系数99.53%，分布不均匀。

数据得论，有益组分的分布较均匀，且有害组分要小于工业指标。

7 矿石类型和品级

根据矿石结构、构造及矿物成分等特征，矿石划分为四种矿石类型。

（1）厚层状矿石：矿石呈厚层状构造，细晶结构，灰—浅灰色，矿物成份方解石在98%以上，另外含少量粘土、铁质，含量小于2%。

（2）中厚层状矿石：矿石呈中厚层状构造、细晶结构，颜色为深灰—灰色，矿物成份方解石大于95%，白云石和石英一般3%，铁质和粘土小于2%。

（3）薄层状矿石：矿石呈薄层构造，层理发育，层间多夹有炭质薄膜，颜色为深灰—灰黑色，矿物成份方解石含量83%～90%，白云石10%～15%、铁质和粘土占2%。

（4）条带状矿石：矿石呈细晶结构，条纹状构造，颜色灰—浅灰色，矿物成份方解石在90%以上，粘土和铁质小于2%。

根据化学样分析结果对矿石进行品级划分，将CaO含量≥48%、MgO≤3%的样品划分为工业原料用石灰质原料矿石Ⅰ级品，48%＞CaO≥45%、3.5%≥CaO＞3%的划分为工业原料用石灰质原料矿石Ⅱ级品，其中①、②号矿层中CaO平均含量均大于48%、MgO小于3%，按照工业指标与划分原则，矿区内矿石品级均为工业用石灰质原料矿石Ⅰ级品。

8 矿床开采技术条件

甘肃省当金山矿位于阿尔金山与祁连山衔接部位，海拔3500m～3600m，最高海拔3682m，属构造剥蚀高山地貌，相对高差40m～100m。山坡较为陡峻，地形切割较浅，“V”字型冲沟发育，矿区内无地表水体，矿床充水方式为直接充水，属裂隙充水矿床，主要充水水源为基岩裂隙水及大气降水。矿区水文地质条件简单。

矿体围岩主要为绿泥千枚岩和构造角砾岩、局部为石英砂岩，岩体完整性破碎-完整，以散体结构为主。岩石中断裂、裂隙发育，整体力学强度不高，多属软岩，局部属较软岩，开采井巷可能产生坍塌、冒顶、滑落、底鼓等工程地质问题，需进行局部支护或喷射混凝土支护。岩石中局部见有软弱夹层及层间断裂发育，宽度不一，力学性能较差。裂隙水微弱，沿裂隙面出现渗水现象，围岩软化性较强，软化系数0.24～0.55，属软化岩石，另外矿区山势陡峻，岩石风化强烈，崩塌（倒石堆）较为发育，应在今后的工作中加以重视。

综上所述，矿区地层岩性复杂，地质构造发育，岩石强度不高，稳定性较差。矿区工程地质条件中等。