遂溪县沉积砂矿床勘查分析

莫国浩，陈宇航，郝银龙，于 波，2

（1.广东省地质建设工程集团公司；2.广东省环境地质勘查院，广州 510080）

我国沉积砂分布广泛，主要用作混凝土与砂浆骨料，质量好的石英砂也可作为玻璃硅质原料[1]。根据《广东省矿产资源总体规划（2021—2025年）》，广东省要推进建筑石料资源、硅质原料资源的规模化开发利用。遂溪县隶属于广东省湛江市，位于雷州半岛。本文以遂溪县为研究区，结合《矿产地质勘查规范 建筑用石料类》（DZ/T 0341—2020）[2]、《矿产地质勘查规范 硅质原料类》（DZ/T 0207—2020）[3]，分析陆相沉积型砂矿勘查的重点并提出优化策略，以期指导华南地区沉积型建筑用砂、硅质原料用砂资源的勘查工作。

1 研究区概况

1.1 地质背景

遂溪县位于雷州半岛，研究区涉及2 个砂矿区，分别属于洋青镇与界炮镇，矿区距离北部九洲江现状河道10～17 km。揭露的地层主要有第四系下更新统湛江组（Q1z）和第四系中更新统北海组（Q2b）。下更新统湛江组在矿区广泛分布，地表均未出露，钻孔均有揭露，主要被中更新统地层覆盖。岩性以含黏土砾（质）中粗砂为主，含黏土砂砾、含黏土中粗砂为次，砂层分选性差，层间夹含粉砂（质）黏土、黏土。钻孔揭露厚度大于25 m，矿区钻探未揭穿底界，区域总厚度大于254 m。该区域属以河流相为主的三角洲沉积。该层是矿区内砂矿的赋矿层，砂矿体以层状、似层状产出。中更新统北海组在矿区内分布广泛、连续。岩性较稳定，下部以棕黄、褐黄、褐红色的砾石、砾砂为主，底部普遍有红褐色、黑褐色铁锰质胶结层或呈层状铁质结核；上部为棕红、褐黄、土黄色砂质黏土。钻孔控制厚度为1.8～9.6 m，平均为5.65 m，区域上总厚度大于20 m。该区域属洪积、冲积相沉积，与下伏湛江组呈平行不整合接触。

1.2 矿床成因

研究区位于雷琼断陷盆地边缘，外围北部的云开隆起区，尤其是九洲江上游，有大面积从加里东期到喜马拉雅期的花岗岩及混合岩化的岩石分布，岩石普遍含有石英矿物，是雷州半岛沉积砂的主要物质来源。湛江市属于热带季风气候区和亚热带季风气候区，湿热多雨，为花岗岩体风化剥离石英砂提供极其有利的气候条件，风化形成的产物由河流搬运到下游沉积，形成沉积砂矿层。

1.3 矿权分布与开采工艺

雷州半岛主要有滨海砂矿、玻璃用砂、高岭土、建筑用砂等矿产资源。截至2020年，雷州半岛拥有查明矿产资源储量的大型玻璃用砂矿山2 个、中小型建筑用砂矿山3 个[4]。砂矿主要采用机械剥离覆盖层+抽砂船自上而下、分层露天水下开采+分级筛分+汽车运输的开采方式。

2 陆相沉积型砂矿勘查的重点

《矿产地质勘查规范 建筑用石料类》（DZ/T 0341—2020）、《矿产地质勘查规范 硅质原料类》（DZ/T 0207—2020）对勘查、测试和报告编制过程进行标准化规定。在2 个砂矿区勘查过程中，为了方便开采，提高矿权人经济效益，有必要明确陆相沉积型砂矿勘查的重点，然后采取优化策略。

2.1 测试项目选择

根据《矿产地质勘查规范 硅质原料类》（DZ/T 0207—2020），要进行重砂分析。砂类矿床应按不同矿石类型采集重砂分析样，确定有用重矿物的种类和含量。勘查期间需要采集体重样。雷州半岛砂矿层基本被平均厚5.65 m 的北海组覆盖，设置矿权的区块用地类型多为林场，根据《中华人民共和国森林法》，放坡开挖地表行为受限。测试项目要更有针对性。送样时，样品要区分原矿检测还是精矿检测，得出的结果能在编制资源储量核实报告时使用，并被后续开发利用借鉴。

2.2 勘查工程设计

一是勘查工程间距的选择。《矿产地质勘查规范 建筑用石料类》（DZ/T 0341—2020）实施后，建筑用砂以不同的勘查类型综合确定勘查工程间距。二是勘查深度的确定。在2 个砂矿区勘查中，勘查深度由勘查单位根据实际地质情况确定。

2.3 水工环地质调查

一是矿山边坡稳定性。《矿产地质勘查规范 硅质原料类》（DZ/T 0207—2020）规定矿体边坡角为30°，《矿产地质勘查规范 建筑用石料类》（DZ/T 0341—2020）规定松散状砂矿边坡角不大于45°。在勘查中，要注意实际岩土物理性质差异，为资源量计算和开发利用提供数据支撑。二是水工环地质调查与安全生产。目前，砂矿基本采用水下船采工艺，采坑水位的变化影响水泵扬程、抽砂管长度等，进而影响生产效率与人员、设备安全。

2.4 资源利用与生态保护

根据2 个砂矿区地质情况，北海组加权平均厚度超过5.65 m，呈层状、似层状分布于矿区地表，矿体内部含黏土夹层。矿区土石方剥离量大，排土场占用较多土地资源。根据矿产规划和生态文明建设的要求，广东省建筑石料采矿权投放将更加有序，严控年产能小于30 万m3的建筑石料矿山建设。矿区钻孔采用勘探线法进行布置，传统的资源量估算方法一般有平行断面法、水平投影地质块段法，选择更合适的估算方法能精简工作量，能更精确估算资源量。《矿产地质勘查规范 硅质原料类》（DZ/T 0207—2020）对硅质原料工业用途的划分更细致，同时要综合利用剥离层、尾泥等资源，市场调研要更全面、更有的放矢。按照《固体矿产地质勘查规范总则》（GB/T 13908—2020），开展绿色勘查，实现勘查过程的环境影响最小化。

3 优化策略

3.1 合理选择测试项目

一是开展重砂测试。除了建筑用砂与硅质原料类，雷州半岛砂矿主要为滨海型重砂矿，含锆石、钛铁矿、金红石等，考虑到钛、锆等矿物对玻璃面板会有负面影响，补充的重砂测试类型为锆石、钛铁矿、金红石。二是在外围同一矿层采集小体重样。在野外地质调查中，注意矿区外围是否存在陡坎、岸坡。该地区矿体呈层状、似层状，连续性好，可在岸坡、矿山边坡采集小体重样进行测试。三是明确原矿、精矿测试目的。勘查中，矿体划分与资源量计算的样品以原矿测试为主，涉及矿产品质量评估的以精矿测试为主，做好同一测试项目精矿、原矿测试数据比较与规律总结，提供矿山开发利用基础数据。四是开展水下、水上自然休止角测试。矿区涉及的地层主要为北海组和湛江组，湛江组中杂色黏土多为可塑黏土，可作为多层建筑物的地基持力层[5]。采集覆盖层样品、黏土夹层样品、矿体砂样进行水上、水下自然休止角测试，同时结合相关规范要求，综合确定各层开采边坡角度。

3.2 科学设计勘查工程

一是综合设计勘查网度。结合矿区地形起伏程度、前期踏勘、矿体形态与矿石质量等，合理确定勘查网度，在实际钻探过程中，根据钻探中间成果，及时机动加密或减少钻探密度。雷州半岛地势平坦，勘查设计钻孔间距一般为150 m，征地困难区域适当放宽至200 m。二是综合确定开采深度。综合考虑矿区面积、周边矿区开采深度、抽砂设备扬程、地下水位深度、黏土层深度与厚度，以30 m 深度以下的黏土夹层顶面作为底板，前期钻孔可分散施工，钻探深度根据矿区黏土夹层深度与厚度灵活调整，适当打穿30 m以下的黏土夹层，了解矿区黏土夹层数量与厚度，综合确定底板深度。

3.3 加强水工环地质调查

开展水工环地质调查，完善截排水与边坡稳定措施。根据气候、地形与开采工艺，调查降水、地下水与地表径流的关系。编制核实报告时，做好边坡稳定评述，补充截排水措施，提醒采矿人减少水位升降对开采施工、边坡稳定性的影响。

3.4 强化资源利用与生态保护

一是综合利用剥离层与尾泥，减少排土场土地占用。剥离层包括覆盖层与黏土层，尾泥主要为矿体淘洗后压滤机产生的黏土滤饼。覆盖层综合利用的方向有复垦复绿、烧砖、烧制陶器、道路垫层和基坑回填土等；黏土层、尾泥综合利用方向有烧砖、烧制陶瓷等。综合利用的各项指标要满足各自领域的规范要求，所以要根据综合利用方向进行测试。二是资源储量规模尽可能满足中大型矿山生产建设规模与年限要求，方便推进砂石资源规模开发与整体修复。按照矿业权设置程序，拓宽矿区范围，整合周围老矿山。三是合理选择资源储量估算方法。受农田与林地等限制，部分钻孔不在设计的勘探线上，雷州半岛地势较缓，沉积砂矿体层状、似层状分布，倾角较缓，可采用水平投影地质块段法估算砂矿体资源量。四是区域联动，细化经济效益分析。加强资源供给端和需求端的衔接，结合交通条件，调研主矿种市场需求及价格，预测市场走势，并根据市场、交通、价格、政策等因素，提出综合利用方向供矿权人选择。五是发展绿色矿业。依靠新技术和管理创新，最大限度减轻勘查活动对生态环境的破坏，避免大规模开挖。将绿色发展和生态环境保护要求贯穿于矿产勘查的全过程，并在报告中体现。

4 结论

遂溪县位于雷州半岛，蕴藏丰富的陆相沉积型砂矿资源。勘查时，要确定矿床是否含有达到工业品位的重砂矿物，采集体重样，开展样品原矿与精矿的比较测试。同时，根据相关规范，合理布置工程间距，根据实际地质情况机动确定勘查深度，注意地下水与开采帮坡对安全生产的影响。要加大研发投入，综合利用剥离层及尾泥，合理估算资源储量，实现绿色勘查和绿色开发。