唐山市豐潤(rùn)區(qū)王官營(yíng)外圍水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征

鄭 新 馬立明 李萬增 崔 偉

(河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì) 唐山 063000)

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)出露地層有寒武系中統(tǒng)張夏階，上統(tǒng)崮山階、長(zhǎng)山階、鳳山階，奧陶系下統(tǒng)冶里組及第四系。詳見圖1。

唐山市豐潤(rùn)區(qū)王官營(yíng)水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)圖

(1)寒武系中統(tǒng)張夏階(∈2z)

沿馬頭山北山麓呈環(huán)形分布，為礦區(qū)最老地層，底部被第四系覆蓋，頂部與崮山階整合接觸。地層走向55°～160°，傾向145°～250°，傾角一般20°～40°。分為二段，特征如下：

一段：底部未出露。出露厚度一般約80 m，巖性以暗紫色泥質(zhì)頁巖為主，局部夾鮞狀灰?guī)r。頂部為泥灰?guī)r，作為與二段的分層標(biāo)志。其厚度一般為2～5 m。

二段：厚度約為40～55 m，巖性以鮞狀灰?guī)r為主，局部夾厚層灰?guī)r、泥質(zhì)頁巖、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，為礦區(qū)的含礦層位。

(2)寒武系上統(tǒng)崮山階(∈3g)

厚度約為55～70 m，巖性以灰綠色、紫紅色泥質(zhì)頁巖為主，局部夾厚層條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r。

(3)寒武系上統(tǒng)長(zhǎng)山階(∈3c)

厚度約為40～110 m，以竹葉狀灰?guī)r為主，其次為泥質(zhì)條帶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及頁巖。底部以紫紅色中厚層含鐵竹葉狀灰?guī)r與崮山階整合接觸，頂部以薄層灰?guī)r或竹葉狀灰?guī)r與鳳山階整合接觸。

(4)寒武系上統(tǒng)鳳山階(∈3f)

厚度約為50～150 m，平均厚度約為110 m?；疑泻?、薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾薄層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r及黃綠色頁巖。頂部以薄層泥質(zhì)條紋灰?guī)r、中厚層竹葉狀灰?guī)r夾黃綠色頁巖，頂部與冶里組整合接觸；底部以薄層泥紋灰?guī)r與長(zhǎng)山階整合接觸。

(5)奧陶系下統(tǒng)冶里組(O1y)

厚度約為120～260 m。上部為薄層灰?guī)r、厚層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r。中部為中厚層灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r。下部為巨厚層豹皮灰?guī)r。

(6)第四系(Q)

為沖洪積、坡積組成。分布于溝谷及坡麓地帶。巖性主要為淺黃色含礫碎石土、粉砂、粉質(zhì)粘土等松散沉積物，有機(jī)質(zhì)較少。厚約1～10 m。

1.2 構(gòu)造

該區(qū)以寬緩向斜構(gòu)造為主，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。礦區(qū)位于王官營(yíng)向斜北翼，由西至東地層走向由NEE逐漸轉(zhuǎn)為NNW向，傾角一般為20°～46°。

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦體的空間分布、規(guī)模、形態(tài)及產(chǎn)狀

礦區(qū)東西長(zhǎng)約2.7 km，分布Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)礦體，Ⅰ礦體為主礦體，Ⅱ礦體為小礦體，各礦體均賦存于寒武系張夏階地層中。礦體斷續(xù)出露，15線～0線間及16線東300 m以南大部分被第四系覆蓋，第四系厚度一般1～10 m，其余地段礦體出露較好。

(1)Ⅰ礦體

礦體賦存于寒武系張夏階二段(∈2z2)地層中，沿馬頭山北山麓、東山麓呈環(huán)形分布，西起31線西，東至32線南，工程控制礦體走向長(zhǎng)度約3300m；地表分布標(biāo)高一般50～130 m，工程控制礦體延深108.72～206.79 m。礦體厚度一般40～50 m，最小31.16 m，最大54.98 m，平均43.26 m。沿走向由TC8探槽往東、南厚度逐漸變薄，沿傾斜厚度變化不大。

礦體呈層狀，走向55°～160°，傾向145°～250°，傾角一般20°～40°。

(2)Ⅱ礦體

為未出露礦體，賦存于寒武系張夏階一段(∈2z1)地層中，位于Ⅰ礦體之下。僅由ZK15-1鉆孔控制，工程控制標(biāo)高-32.7 m，礦體厚度6.84 m。

礦體呈層狀，走向70°，傾向160°，傾角35°。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石自然類型、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造

根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造，劃分為兩種礦石類型。即鮞狀灰?guī)r與厚層灰?guī)r。其中，Ⅰ號(hào)礦體以鮞狀灰?guī)r為主，夾少量厚層灰?guī)r，Ⅱ號(hào)礦體全部為鮞狀灰?guī)r。

(1)鮞狀灰?guī)r

灰—深灰色，局部淺肉紅色，泥亮晶鮞粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成份為方解石，含量約為90%，白云石含量約為10%。含少量生物碎屑、海綠石和填隙物。鮞粒呈圓狀、次圓狀，粒徑大小一般為0.4～1.3 mm，雜亂分布，重結(jié)晶明顯，部分呈影子狀殘留。巖內(nèi)可見由方解石填充的裂隙，巖石后期受白云石化作用，白云石呈自形—半自形晶，粒度一般為0.15～1.2 mm，選擇性交代鮞粒。

(2)厚層灰?guī)r

灰色，粉泥晶結(jié)構(gòu)，厚層狀層理。主要礦物成分為方解石，含量90%～95%，白云石5%～10%左右，含少量生物碎屑。方解石呈半自形—它形粒狀，粒徑大小以<0.01 mm泥晶為主，0.01～0.05 mm的粉晶次之，具不同粒級(jí)似堆狀分布。巖內(nèi)可見由方解石、白云石等填充的裂隙，巖石后期受白云石化作用，白云石呈自形—半自形粒狀，粒度一般為0.01～0.1 mm，雜亂或堆狀交代巖石。

2.2.2 礦石品級(jí)

根據(jù)各礦體礦石化學(xué)成分特點(diǎn)及工業(yè)指標(biāo)要求，礦石品級(jí)按礦體劃分，Ⅰ礦體礦石品級(jí)除16線深部有少量Ⅱ級(jí)品，其它地段均為Ⅰ級(jí)品；Ⅱ礦體礦石品級(jí)均為Ⅱ級(jí)品。各礦體化學(xué)成分含量見表1。

表1 各礦體品級(jí)及礦石化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表

3 礦床開采技術(shù)條件

3.1 礦床開采技術(shù)條件

3.1.1 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)位于燕山山脈南麓，地貌形態(tài)為侵蝕、剝蝕型低山丘陵和山間河谷沖積平原，地勢(shì)北高南低，中部丘陵地帶，地形起伏較大，溝谷切割較深，礦區(qū)最高標(biāo)高212.5 m。第四系坡洪積物主要分布在山前坡地及山間凹地一帶，表層巖性為黃褐色及紅褐色黃土狀粉土或粉質(zhì)粘土，含碎石、礫石，局部夾砂礫石透鏡體，厚5～25 m。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高約55 m。

礦山露天開采，結(jié)合邊坡角及鉆孔終孔穩(wěn)定水位，本次最低開采標(biāo)高定為35 m，礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高55 m，大部分礦體位于侵蝕基準(zhǔn)面以上，礦區(qū)內(nèi)第四系覆蓋層透水而不含水，礦層是主要基巖含水層，鮞狀灰?guī)r裂隙巖溶不發(fā)育，富水性弱，頂板巖性多為頁巖、薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r，頂板巖層弱透水，不含水，底板頁巖層隔水，地下水位標(biāo)高35.19 m，因此，地下水對(duì)礦山開采影響較小，大氣降水是采場(chǎng)唯一充水水源。

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層層位連續(xù)穩(wěn)定，地形地貌有利于礦坑水自然排出，礦區(qū)水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單性型。

3.1.2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)巖性主要為鮞狀灰?guī)r、厚層灰?guī)r夾少量泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)頁巖。巖石堅(jiān)硬、較完整，節(jié)理裂隙不太發(fā)育，鮞狀灰?guī)r平均垂直抗壓強(qiáng)度為82.41～87.96 mPa，水平109.46～122.50 mPa。厚層灰?guī)r平均垂直抗壓強(qiáng)度為92.03～125.00 mPa，水平111.57～114.12 mPa。礦區(qū)內(nèi)礦山目前開采邊坡角多為60°～80°，未出現(xiàn)邊坡坍塌及崩落現(xiàn)象。因此，采用60°邊坡角是可靠的。

工程地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單型。

3.1.3 環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)位于馬頭山北部、東部山坡上，局部距村莊距離較近，雖然以300 m為界，對(duì)礦體進(jìn)行了劃分，但開采爆破及礦山生產(chǎn)產(chǎn)生的粉塵對(duì)周邊仍有一定影響。生產(chǎn)過程中必須注意安全，爆破時(shí)做好警戒工作，以防造成人員傷亡事故。該礦為露天開采，必將對(duì)附近地表植被及地貌景觀造成一定的破壞，建議礦山在開采過程中，注意對(duì)礦山環(huán)境的保護(hù)和綜合治理。

礦區(qū)屬地震多發(fā)區(qū)，歷史上曾多次發(fā)生7級(jí)以上的地震，1976年唐山發(fā)生7.8級(jí)強(qiáng)烈地震，曾波及本區(qū)。

根據(jù)2010年《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》附A規(guī)定，礦區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20 g，特征周期為0.35 s。

礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)屬簡(jiǎn)單型。

礦區(qū)區(qū)水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件均為簡(jiǎn)單型，礦床開采技術(shù)條件為簡(jiǎn)單型(Ⅰ)。

3.2 剝采比

經(jīng)估算，全區(qū)剝采比為0.47:1。

4 礦床成因

中寒武世張夏期，本區(qū)海侵達(dá)到高峰。水下隆起造成大范圍的淺灘環(huán)境，以鮞狀灰?guī)r沉積為主，特別是平山—天津以南，鮞狀灰?guī)r占80%以上。氣候變得潮濕，三葉蟲等海洋生物極為繁盛。屬局限海與水下淺灘沉積。由于古陸范圍縮小，且基本夷平，所以張夏階幾乎沒有陸源砂的混入,礦床即在此期間沉積形成。

[1]河北省地礦局.河北省、北京市、天津市地質(zhì)志,北京:地質(zhì)出版社,1983

[2]河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì).唐山市豐潤(rùn)區(qū)王官營(yíng)水泥用石灰?guī)r礦外圍普查報(bào)告.2014