安徽无为砂页岩矿床地质特征

黄佳星，丁园军*

（江西有色地质勘查一队，江西 鹰潭 335000）

无为水泥砂页岩矿矿区位于安徽省无为县城北东10°约16公里处，行政区划隶属芜湖市无为县石涧镇潘家村，所在1∶5万图幅为石涧埠幅。自上世纪70年代始，陆续有地勘单位针对研究区及其周边地区进行基础性地质调查工作。2005年华东冶金地质勘查局815地质队对矿区北部银屏一带部分地段的中志统坟头组砂页岩矿进行了调查了解和取样分析。2010年9月，华东冶金地质勘查局815地质队在矿区开展普查工作，提交了普查地质报告，并通过地表及深部工作，大致圈出4个粘土质原料矿体和6个硅质原料矿体，普查工作中对区域上不同单位、不同时间进行的地质工作较为全面，基础地质较为丰富，矿产地质资料较齐全，为该地区的砂页岩矿成矿远景分析工作提供了依据。

1 区域地质

研究区大地构造位于扬子准地台下扬子台拗沿江拱断褶带巢湖穹断褶束，银屏褶皱束养虎山背斜中段[1-3]。区域地层区划属扬子地层区下扬子地层分区巢县地层小区，沉积了一套由古生界～中生界的海相碳酸盐岩～碎屑岩建造，印支～华力西运动褶皱抬升，形成区域断褶束[2]。地层由老至新有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、白垩系、第四系。矿区仅见下志留统高家边组上段（S1g3）～上泥盆统五通组(D3w)地层出露，五通组(D3w)与下伏地层呈假整合接触。本区位于银屏褶皱束养虎山背斜中段，养虎山背斜展布于照明山～东关断裂北西侧，全长约10km，宽5km，各段出露形态不同。研究区主要断层有两组，即北东向、北西向。北东向断层为早期形成的断层，位于矿区北西和西侧，断裂带内破碎角砾明显，局部地段可见有较大的凸镜体，推断早期具有强烈的剪切作用，后转为张性活动[4]。北西向断层形成相对较较晚。位于潘家大山西和北侧。断层通过处岩石破碎，可见断层泥、断层角砾岩，具张扭性特征。邻近矿区西北和北部地层中有2条断层，走向为北西西，北西规模较小，为左行平移断层未延伸至矿区。矿区及附近地表未见岩浆岩出露，仅在勘查过程中的深部工程见岩浆岩脉体，出露岩性分别为煌斑岩和角闪辉绿玢岩。区内围岩蚀变较弱，仅见有角岩化、硅化、高岭土化、绢云母化等。区域非煤矿产以建筑石料和水泥石灰岩矿产为主，水泥灰岩资源丰富[3]。

2 矿床地质特征

矿区主要出露志留系下统高家边组上段、志留系中统坟头组、志留系上统茅山组、泥盆系上统五通组下段。地层走向220°-240°，倾向北西，倾角15°-30°。在山脚及山间低洼处分布第四系全新统。无为水泥配料用砂页岩矿床为一单斜层状矿体，赋矿层位于茅山组、坟头组、高家边组砂岩中，矿区可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个矿层，其中Ⅰ矿层赋存于茅山组上段中；Ⅱ矿层赋存于茅山组下段和坟头组上段中；Ⅲ矿层赋存于坟头组下段和高家边组上段中。三矿层均呈单斜层状产出，倾向北西，倾角15°-30°，三层矿层分别呈整合接触关系。该砂页岩矿为一大型水泥配料用砂页岩矿床，矿体严格受地层层位控制，矿体产状和地层产状基本一致。Ⅰ矿层分布于潘家大山山顶偏南侧，呈窄条状，矿层走向北东东向，倾向北西，310°-330°之间，倾角15°-30°赋存于茅山组上段中，矿石类型为硅质原料。Ⅱ矿层分布于潘家大山南侧山腰处，呈宽带状，矿层走向北东东向，倾向北西，315°-330°之间，倾角15°-30°，赋存于茅山组下段与坟头组上段中，矿石类型为粘土质原料。Ⅲ矿层分布于潘家大山南侧山腰至山脚处，呈宽带状，矿层走向北东东向，倾向北西，315°-330°之间，倾角15°-30°，赋存于坟头组下段与高家边组上段中，矿石类型为硅质原料。

志留系下统高家边组上段（S1g3）：厚度大于149.18米，其主要岩性特征包括下部为灰黄色薄-中薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，中部为黄绿色中薄层长石杂砂岩、泥质粉砂岩，上部为中厚、厚层灰白色灰色细粒长石石英砂岩，局部为灰黄色薄—中薄层泥质粉砂岩，分布于矿区的东南部，厚度较稳定，为Ⅲ号矿体的主要赋矿层位。

志留系中统坟头组下段（S2f1）：分布于矿床东南坡半山腰偏南位置，厚度变化较大，88m～213m，此层是本次详查Ⅲ号矿体的主要赋矿层位。其主要岩性特征为中厚-厚层灰白色、灰黄色石英细砂岩，局部夹有灰黄色、黄绿色泥质粉砂岩。志留系中统坟头组上段（S2f2）：分布于矿床东南坡半山腰位置，厚度变化不大，约为129m，此层为Ⅱ号矿体的主要赋矿层位。其主要岩性特征为中厚-厚层灰黄色、黄绿色粉砂岩、粉砂质泥岩，局部夹有少量的灰黄色石英细砂岩。

志留系上统茅山组下段（S3m1）：分布于矿床东南坡山腰偏南地区，厚度变化较大，厚8m-56m，此层是Ⅱ号矿体的主要赋矿层位。其主要岩性特征如下为薄层、中薄层灰黄色、黄绿色泥质粉砂岩，下部夹有少量的灰黄色石英细砂岩。志留系上统茅山组上段（S3m2）：分布于矿床东南坡山顶偏南地区，厚度变化不大，厚约25.8m，此层是Ⅰ号矿体的主要赋矿层位。其主要岩性特征包括下部为薄层、中薄层灰白色石英细砂岩。上部为薄层紫红色石英细砂岩，局部夹薄层灰色泥质粉砂岩。

泥盆系上统五通组下段（D3w1）：厚度大于105.14m，分布于矿床顶部和北西坡，为砂页岩矿的顶板，其主要岩性特征包括最底部为灰白、浅紫色中—中厚层粗砾岩，厚约2m。下部为浅白—白色中厚层中—粗粒石英岩状砂岩。中部为浅灰色中厚层中细粒石英砂岩，局部含铁质石英砂岩。上部为乳白色—白色中—中薄层细粒石英砂岩，局部夹粉砂质页岩。

矿区位于银屏褶皱束养虎山背斜中段北西翼，地层总体走向220°-240°，倾向北西，倾角15°-30°，为一单斜构造，矿区内没有发现较大的断层。矿区地表未见岩浆岩出露，仅在两个钻孔中揭露煌斑岩和角闪辉绿玢岩。煌斑岩呈黄灰-灰绿色，似斑状结构，块状构造。斑晶主要为斜长石、角闪石、辉石、黑云母，基质成分与斑晶成分一致，呈脉状产出。角闪辉绿玢岩呈灰绿色，斑状结构，基质呈辉绿结构，块状构造。斑晶主要为黑色短柱状的辉石，分布均匀。岩脉规模较小，根据基本分析样的分析结果，脉岩对原岩的化学成分没有发生改变，岩体对矿体矿石质量整体影响不大。以上三条脉岩都是通过钻孔深部钻探取芯，均为新鲜基岩，从分析结果来看，脉岩硅含量较砂岩明显降低。

矿区Ⅰ号矿体西起7线西侧山腰上，向东延伸至东侧潘家大山山脚，因此由7、5、3、1、0、2、4、8八条勘探线控制。矿区Ⅱ号矿体西起7线西侧山腰上，向东延伸至东侧潘家大山山脚，由7、5、3、1、0、2、4、8 八条勘探线控制。矿区Ⅲ号矿体西起7线西侧山腰上，向东延伸至东侧潘家大山山脚，由7、5、3、1、0、2、4、8 八条勘探线控制。Ⅰ号矿体、Ⅱ号矿体、Ⅲ号矿体厚度变化系数均较小，Ⅰ号矿体变化系数为23.08%，Ⅱ号矿体变化系数为10.70%，Ⅲ号矿体厚度变化系数为16.61%，说明沿走向上矿体厚度变化较小。整个矿体厚度非常稳定，为厚度变化稳定类型矿床。Ⅰ号矿体、Ⅱ号矿体、Ⅲ号矿体宽度变化系数均较小，Ⅰ号矿体变化系数为17.82%，Ⅱ号矿体变化系数为11.36%，Ⅲ号矿体宽度变化系数为16.82%，说明沿走向上矿体宽度变化较小。整个矿体宽度非常稳定，为宽度变化稳定类型矿床。矿体出露标高随地形起伏变化较大，且同一勘探线上各矿体出露标高也相差较大，矿体赋存标高为+290m～+80m，其中Ⅰ号矿体赋存标高为+290m～+80m，Ⅱ号矿体赋存标高为+273m～+80m，Ⅲ号矿体赋存标高为+201m～+80m。

3 矿石特征

矿区内矿石主要由泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、长石石英砂岩、石英细砂岩以及粉砂岩组成。其中硅质原料的自然类型主要为长石石英砂岩、石英细砂岩；粘土质原料的自然类型主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和粉砂岩[1-3,6]。依据矿石自然类型的不同，矿石矿物成分、结构等均有差异，分述如下：

硅质原料包括长石石英砂岩以及石英细砂岩，其中，长石石英砂岩主要矿物成分为石英（79%）、长石（7%）、泥质胶结物（14%）、绢云母（10%），重矿物见少量的电气石。矿石为砂状结构，块状构造。石英细砂岩主要矿物为石英（93%）、绢云母（6%）及少量不透明矿物，重矿物见少量的电气石。矿石为粒状、砂状结构，块状构造。

粘土质原料包括泥质粉砂岩、粉砂岩以及粉砂质泥岩，其中，泥质粉砂岩主要矿物为石英（54%）、长石（3%）、少量白云母、绢云母（15%）、泥质（27%）以及少量不透明矿物，重矿物见微量电气石。矿石为砂状、粉砂状结构，薄层状构造。粉砂岩主要矿物为石英（65%）、长石（6%）、绢云母（15%）、胶结物为泥质（13%）、少量不透明矿物，重矿物见微量电气石。矿石为砂状结构，薄层状构造。粉砂质泥岩主要矿物为石英（20%）和少量白云母、胶结物为泥质（80%），其中次生矿物为绢云母（63%）、绿泥石（6%），重矿物见少量电气石。矿石为砂状结构、粉砂质泥质结构，薄层状构造。

4 结论与讨论

本次研究对潘家大山水泥配料用砂页岩矿床的赋矿层位，矿层的分布规律、形态、产状、规模、厚度变化、矿石质量及变化特征，矿石自然类型和工业品级均基本查明；基本查清了矿石中有害组分的含量；基本查明了矿床水文、工程地质及环境地质条件，矿床开采技术条件属Ⅱ-2类型。矿床的研究程度基本能满足本次详查工作的要求，可以作为矿山开采设计的依据。粘土质配料（Ⅱ号矿体）主要赋存于茅山组与坟头组中，硅质配料Ⅰ号矿体赋存于茅山组中，Ⅲ号矿体赋存于坟头组和高家边组中，矿石质量较稳定。

综合矿区赋矿地层，结合区域地质特征分析，在该区域，茅山组、坟头组和高家边组地层均为水泥配料用砂页岩的赋矿层位和找矿标志[1,3,5]。本矿区地形有利于自然排水，受大气降水补给，主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，能够利用地形自然排水。水文地质条件简单。本区地质构造较简单，裂隙较发育、断层不发育。因岩石风化、裂隙影响，边坡局部稳定性较差，工程地质条件中等。本区区域地质环境较稳定，无原生地质环境问题。综上所述本矿床为开采技术条件中等条件的矿床。