安徽無為砂頁巖礦床地質(zhì)特征

黃佳星，丁園軍*

（江西有色地質(zhì)勘查一隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

無為水泥砂頁巖礦礦區(qū)位于安徽省無為縣城北東10°約16公里處，行政區(qū)劃隸屬蕪湖市無為縣石澗鎮(zhèn)潘家村，所在1∶5萬圖幅為石澗埠幅。自上世紀(jì)70年代始，陸續(xù)有地勘單位針對(duì)研究區(qū)及其周邊地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)性地質(zhì)調(diào)查工作。2005年華東冶金地質(zhì)勘查局815地質(zhì)隊(duì)對(duì)礦區(qū)北部銀屏一帶部分地段的中志統(tǒng)墳頭組砂頁巖礦進(jìn)行了調(diào)查了解和取樣分析。2010年9月，華東冶金地質(zhì)勘查局815地質(zhì)隊(duì)在礦區(qū)開展普查工作，提交了普查地質(zhì)報(bào)告，并通過地表及深部工作，大致圈出4個(gè)粘土質(zhì)原料礦體和6個(gè)硅質(zhì)原料礦體，普查工作中對(duì)區(qū)域上不同單位、不同時(shí)間進(jìn)行的地質(zhì)工作較為全面，基礎(chǔ)地質(zhì)較為豐富，礦產(chǎn)地質(zhì)資料較齊全，為該地區(qū)的砂頁巖礦成礦遠(yuǎn)景分析工作提供了依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)大地構(gòu)造位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)拗沿江拱斷褶帶巢湖穹斷褶束，銀屏褶皺束養(yǎng)虎山背斜中段[1-3]。區(qū)域地層區(qū)劃屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)巢縣地層小區(qū)，沉積了一套由古生界～中生界的海相碳酸鹽巖～碎屑巖建造，印支～華力西運(yùn)動(dòng)褶皺抬升，形成區(qū)域斷褶束[2]。地層由老至新有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系、第四系。礦區(qū)僅見下志留統(tǒng)高家邊組上段（S1g3）～上泥盆統(tǒng)五通組(D3w)地層出露，五通組(D3w)與下伏地層呈假整合接觸。本區(qū)位于銀屏褶皺束養(yǎng)虎山背斜中段，養(yǎng)虎山背斜展布于照明山～東關(guān)斷裂北西側(cè)，全長約10km，寬5km，各段出露形態(tài)不同。研究區(qū)主要斷層有兩組，即北東向、北西向。北東向斷層為早期形成的斷層，位于礦區(qū)北西和西側(cè)，斷裂帶內(nèi)破碎角礫明顯，局部地段可見有較大的凸鏡體，推斷早期具有強(qiáng)烈的剪切作用，后轉(zhuǎn)為張性活動(dòng)[4]。北西向斷層形成相對(duì)較較晚。位于潘家大山西和北側(cè)。斷層通過處巖石破碎，可見斷層泥、斷層角礫巖，具張扭性特征。鄰近礦區(qū)西北和北部地層中有2條斷層，走向?yàn)楸蔽魑?，北西?guī)模較小，為左行平移斷層未延伸至礦區(qū)。礦區(qū)及附近地表未見巖漿巖出露，僅在勘查過程中的深部工程見巖漿巖脈體，出露巖性分別為煌斑巖和角閃輝綠玢巖。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較弱，僅見有角巖化、硅化、高嶺土化、絹云母化等。區(qū)域非煤礦產(chǎn)以建筑石料和水泥石灰?guī)r礦產(chǎn)為主，水泥灰?guī)r資源豐富[3]。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)主要出露志留系下統(tǒng)高家邊組上段、志留系中統(tǒng)墳頭組、志留系上統(tǒng)茅山組、泥盆系上統(tǒng)五通組下段。地層走向220°-240°，傾向北西，傾角15°-30°。在山腳及山間低洼處分布第四系全新統(tǒng)。無為水泥配料用砂頁巖礦床為一單斜層狀礦體，賦礦層位于茅山組、墳頭組、高家邊組砂巖中，礦區(qū)可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)礦層，其中Ⅰ礦層賦存于茅山組上段中；Ⅱ礦層賦存于茅山組下段和墳頭組上段中；Ⅲ礦層賦存于墳頭組下段和高家邊組上段中。三礦層均呈單斜層狀產(chǎn)出，傾向北西，傾角15°-30°，三層礦層分別呈整合接觸關(guān)系。該砂頁巖礦為一大型水泥配料用砂頁巖礦床，礦體嚴(yán)格受地層層位控制，礦體產(chǎn)狀和地層產(chǎn)狀基本一致。Ⅰ礦層分布于潘家大山山頂偏南側(cè)，呈窄條狀，礦層走向北東東向，傾向北西，310°-330°之間，傾角15°-30°賦存于茅山組上段中，礦石類型為硅質(zhì)原料。Ⅱ礦層分布于潘家大山南側(cè)山腰處，呈寬帶狀，礦層走向北東東向，傾向北西，315°-330°之間，傾角15°-30°，賦存于茅山組下段與墳頭組上段中，礦石類型為粘土質(zhì)原料。Ⅲ礦層分布于潘家大山南側(cè)山腰至山腳處，呈寬帶狀，礦層走向北東東向，傾向北西，315°-330°之間，傾角15°-30°，賦存于墳頭組下段與高家邊組上段中，礦石類型為硅質(zhì)原料。

志留系下統(tǒng)高家邊組上段（S1g3）：厚度大于149.18米，其主要巖性特征包括下部為灰黃色薄-中薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，中部為黃綠色中薄層長石雜砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，上部為中厚、厚層灰白色灰色細(xì)粒長石石英砂巖，局部為灰黃色薄—中薄層泥質(zhì)粉砂巖，分布于礦區(qū)的東南部，厚度較穩(wěn)定，為Ⅲ號(hào)礦體的主要賦礦層位。

志留系中統(tǒng)墳頭組下段（S2f1）：分布于礦床東南坡半山腰偏南位置，厚度變化較大，88m～213m，此層是本次詳查Ⅲ號(hào)礦體的主要賦礦層位。其主要巖性特征為中厚-厚層灰白色、灰黃色石英細(xì)砂巖，局部夾有灰黃色、黃綠色泥質(zhì)粉砂巖。志留系中統(tǒng)墳頭組上段（S2f2）：分布于礦床東南坡半山腰位置，厚度變化不大，約為129m，此層為Ⅱ號(hào)礦體的主要賦礦層位。其主要巖性特征為中厚-厚層灰黃色、黃綠色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部夾有少量的灰黃色石英細(xì)砂巖。

志留系上統(tǒng)茅山組下段（S3m1）：分布于礦床東南坡山腰偏南地區(qū)，厚度變化較大，厚8m-56m，此層是Ⅱ號(hào)礦體的主要賦礦層位。其主要巖性特征如下為薄層、中薄層灰黃色、黃綠色泥質(zhì)粉砂巖，下部夾有少量的灰黃色石英細(xì)砂巖。志留系上統(tǒng)茅山組上段（S3m2）：分布于礦床東南坡山頂偏南地區(qū)，厚度變化不大，厚約25.8m，此層是Ⅰ號(hào)礦體的主要賦礦層位。其主要巖性特征包括下部為薄層、中薄層灰白色石英細(xì)砂巖。上部為薄層紫紅色石英細(xì)砂巖，局部夾薄層灰色泥質(zhì)粉砂巖。

泥盆系上統(tǒng)五通組下段（D3w1）：厚度大于105.14m，分布于礦床頂部和北西坡，為砂頁巖礦的頂板，其主要巖性特征包括最底部為灰白、淺紫色中—中厚層粗礫巖，厚約2m。下部為淺白—白色中厚層中—粗粒石英巖狀砂巖。中部為淺灰色中厚層中細(xì)粒石英砂巖，局部含鐵質(zhì)石英砂巖。上部為乳白色—白色中—中薄層細(xì)粒石英砂巖，局部夾粉砂質(zhì)頁巖。

礦區(qū)位于銀屏褶皺束養(yǎng)虎山背斜中段北西翼，地層總體走向220°-240°，傾向北西，傾角15°-30°，為一單斜構(gòu)造，礦區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)較大的斷層。礦區(qū)地表未見巖漿巖出露，僅在兩個(gè)鉆孔中揭露煌斑巖和角閃輝綠玢巖。煌斑巖呈黃灰-灰綠色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為斜長石、角閃石、輝石、黑云母，基質(zhì)成分與斑晶成分一致，呈脈狀產(chǎn)出。角閃輝綠玢巖呈灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)呈輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為黑色短柱狀的輝石，分布均勻。巖脈規(guī)模較小，根據(jù)基本分析樣的分析結(jié)果，脈巖對(duì)原巖的化學(xué)成分沒有發(fā)生改變，巖體對(duì)礦體礦石質(zhì)量整體影響不大。以上三條脈巖都是通過鉆孔深部鉆探取芯，均為新鮮基巖，從分析結(jié)果來看，脈巖硅含量較砂巖明顯降低。

礦區(qū)Ⅰ號(hào)礦體西起7線西側(cè)山腰上，向東延伸至東側(cè)潘家大山山腳，因此由7、5、3、1、0、2、4、8八條勘探線控制。礦區(qū)Ⅱ號(hào)礦體西起7線西側(cè)山腰上，向東延伸至東側(cè)潘家大山山腳，由7、5、3、1、0、2、4、8 八條勘探線控制。礦區(qū)Ⅲ號(hào)礦體西起7線西側(cè)山腰上，向東延伸至東側(cè)潘家大山山腳，由7、5、3、1、0、2、4、8 八條勘探線控制。Ⅰ號(hào)礦體、Ⅱ號(hào)礦體、Ⅲ號(hào)礦體厚度變化系數(shù)均較小，Ⅰ號(hào)礦體變化系數(shù)為23.08%，Ⅱ號(hào)礦體變化系數(shù)為10.70%，Ⅲ號(hào)礦體厚度變化系數(shù)為16.61%，說明沿走向上礦體厚度變化較小。整個(gè)礦體厚度非常穩(wěn)定，為厚度變化穩(wěn)定類型礦床。Ⅰ號(hào)礦體、Ⅱ號(hào)礦體、Ⅲ號(hào)礦體寬度變化系數(shù)均較小，Ⅰ號(hào)礦體變化系數(shù)為17.82%，Ⅱ號(hào)礦體變化系數(shù)為11.36%，Ⅲ號(hào)礦體寬度變化系數(shù)為16.82%，說明沿走向上礦體寬度變化較小。整個(gè)礦體寬度非常穩(wěn)定，為寬度變化穩(wěn)定類型礦床。礦體出露標(biāo)高隨地形起伏變化較大，且同一勘探線上各礦體出露標(biāo)高也相差較大，礦體賦存標(biāo)高為+290m～+80m，其中Ⅰ號(hào)礦體賦存標(biāo)高為+290m～+80m，Ⅱ號(hào)礦體賦存標(biāo)高為+273m～+80m，Ⅲ號(hào)礦體賦存標(biāo)高為+201m～+80m。

3 礦石特征

礦區(qū)內(nèi)礦石主要由泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、長石石英砂巖、石英細(xì)砂巖以及粉砂巖組成。其中硅質(zhì)原料的自然類型主要為長石石英砂巖、石英細(xì)砂巖；粘土質(zhì)原料的自然類型主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖[1-3,6]。依據(jù)礦石自然類型的不同，礦石礦物成分、結(jié)構(gòu)等均有差異，分述如下：

硅質(zhì)原料包括長石石英砂巖以及石英細(xì)砂巖，其中，長石石英砂巖主要礦物成分為石英（79%）、長石（7%）、泥質(zhì)膠結(jié)物（14%）、絹云母（10%），重礦物見少量的電氣石。礦石為砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石英細(xì)砂巖主要礦物為石英（93%）、絹云母（6%）及少量不透明礦物，重礦物見少量的電氣石。礦石為粒狀、砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

粘土質(zhì)原料包括泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖以及粉砂質(zhì)泥巖，其中，泥質(zhì)粉砂巖主要礦物為石英（54%）、長石（3%）、少量白云母、絹云母（15%）、泥質(zhì)（27%）以及少量不透明礦物，重礦物見微量電氣石。礦石為砂狀、粉砂狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造。粉砂巖主要礦物為石英（65%）、長石（6%）、絹云母（15%）、膠結(jié)物為泥質(zhì)（13%）、少量不透明礦物，重礦物見微量電氣石。礦石為砂狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造。粉砂質(zhì)泥巖主要礦物為石英（20%）和少量白云母、膠結(jié)物為泥質(zhì)（80%），其中次生礦物為絹云母（63%）、綠泥石（6%），重礦物見少量電氣石。礦石為砂狀結(jié)構(gòu)、粉砂質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造。

4 結(jié)論與討論

本次研究對(duì)潘家大山水泥配料用砂頁巖礦床的賦礦層位，礦層的分布規(guī)律、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、厚度變化、礦石質(zhì)量及變化特征，礦石自然類型和工業(yè)品級(jí)均基本查明；基本查清了礦石中有害組分的含量；基本查明了礦床水文、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)條件，礦床開采技術(shù)條件屬Ⅱ-2類型。礦床的研究程度基本能滿足本次詳查工作的要求，可以作為礦山開采設(shè)計(jì)的依據(jù)。粘土質(zhì)配料（Ⅱ號(hào)礦體）主要賦存于茅山組與墳頭組中，硅質(zhì)配料Ⅰ號(hào)礦體賦存于茅山組中，Ⅲ號(hào)礦體賦存于墳頭組和高家邊組中，礦石質(zhì)量較穩(wěn)定。

綜合礦區(qū)賦礦地層，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征分析，在該區(qū)域，茅山組、墳頭組和高家邊組地層均為水泥配料用砂頁巖的賦礦層位和找礦標(biāo)志[1,3,5]。本礦區(qū)地形有利于自然排水，受大氣降水補(bǔ)給，主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，能夠利用地形自然排水。水文地質(zhì)條件簡單。本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，裂隙較發(fā)育、斷層不發(fā)育。因巖石風(fēng)化、裂隙影響，邊坡局部穩(wěn)定性較差，工程地質(zhì)條件中等。本區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境較穩(wěn)定，無原生地質(zhì)環(huán)境問題。綜上所述本礦床為開采技術(shù)條件中等條件的礦床。