廣東英德觀音巖-大山洞石灰?guī)r區(qū)礦床地質(zhì)特征研究及資源開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題探討

孫偉 許卓朋 李曉瀟

摘要：廣東英德觀音巖-大山洞石灰?guī)r區(qū)礦床主要賦存于石炭系下統(tǒng)石磴子組，本文通過梳理礦床不同巖性特征、巖性組合下的地形地貌、化學(xué)成分變化及巖溶發(fā)育等特征，對礦床地質(zhì)特征進行研究，并就石灰?guī)r礦產(chǎn)資源開發(fā)引起的地質(zhì)環(huán)境問題進行探討。

關(guān)鍵詞：石灰?guī)r；地質(zhì)特征；資源開發(fā)；地質(zhì)環(huán)境問題

1.地質(zhì)背景

廣東英德觀音巖-大山洞石灰?guī)r區(qū)大地構(gòu)造位置屬南嶺中段，九峰東西向構(gòu)造帶與佛岡—豐良東西向構(gòu)造帶之間，北北東向粵北拗陷帶中的北江復(fù)式向斜南東翼[1-2]。北江復(fù)式向斜的總體延伸方向為北北東向，受北北東向區(qū)域性壓扭性深斷裂的影響，地層不連續(xù)、不完整，局部地段產(chǎn)生扭曲、褶皺，地貌上出現(xiàn)順北江復(fù)式向斜的延伸方向分布不穩(wěn)定連續(xù)的山體。組成北江復(fù)式向斜的地層為泥盆系（D）、石炭系（C）的淺海相碳酸鹽巖沉積。區(qū)域北側(cè)分布有呈北北東走向、傾向南東、傾角50°左右的官坪斷層；走向近東西、傾向南、傾角70°以上的壓扭性斷層龍頭山斷層；及呈北北東走向、傾向南東、傾角70°左右，與北江向斜軸向近乎一致，平行北江展布的縱向壓性斷層冬瓜鋪斷層。區(qū)域上未見規(guī)模巖漿巖出露。

研究區(qū)出露的地層主要為石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1sh），由于構(gòu)造影響，總體形態(tài)呈“S”型條帶狀（圖1），局部有輕微的變質(zhì)現(xiàn)象，未見巖漿巖出露。

1.1地層

石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1sh）：按不同的巖性特征、巖性組合共分八段，按自東向西劃分：第一段至第八段。巖層產(chǎn)狀：中北部傾向北西、中南部傾向南西、南部傾向北西，傾角一般為41°～52°。

第一段：該段分布于研究區(qū)東側(cè)，沿走向和傾向延伸穩(wěn)定。巖性為灰、灰黃色薄層狀泥灰?guī)r夾條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖，靠頂部層間含黑色炭質(zhì)薄膜，往下部泥質(zhì)含量增加，風(fēng)化后顏色變淺，層理變薄，易成碎片狀裂開。

第二段：該段分布于研究區(qū)東側(cè)，位于第一段之上，沿走向和傾向延伸較穩(wěn)定，平均厚度約100m。巖性為深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r，下部含不連續(xù)泥質(zhì)條紋。

第三段：該段分布于研究區(qū)東側(cè)，位于第二段之上，層位穩(wěn)定，厚3.0m～11.64m。巖性為灰色薄層狀砂質(zhì)泥灰?guī)r，層間含較多泥質(zhì)，風(fēng)化后成片狀，易碎裂，局部見鈣質(zhì)粉砂巖。

第四段：分布研究區(qū)中部，位于第三段之上，該層沿走向和傾向延伸穩(wěn)定，厚度穩(wěn)定，厚大于116.9m。巖性為灰、深灰色中厚層狀灰?guī)r，節(jié)理和巖溶較發(fā)育，偶見砂泥質(zhì)不連續(xù)條帶出現(xiàn)。

第五段：該段位于研究區(qū)中部偏西，位于第四段之上，層位穩(wěn)定，沿走向和傾向均較連續(xù)。厚25.2m～42.2m。巖性為灰白、灰色薄～中厚層狀砂（泥）質(zhì)灰?guī)r為主、灰?guī)r次之，頂?shù)诪楹?m～7m砂質(zhì)泥灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r。

第六段：該段分布于研究區(qū)西側(cè)，位于第五段之上，地表巖溶較發(fā)育，沿走向和傾向穩(wěn)定，厚度大于179.5m。巖性為灰、深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、條紋狀泥質(zhì)灰?guī)r夾泥灰?guī)r。層間含泥質(zhì)較多，風(fēng)化后成棕紅色薄膜。

第七段：該段分布于研究區(qū)西側(cè)，位于第六段之上，厚3m～7m。巖性為紫紅色薄層砂質(zhì)泥灰?guī)r，層間有方解石脈充填。局部為泥質(zhì)灰?guī)r、大理巖化泥灰?guī)r。

第八段：該段分布于研究區(qū)西側(cè)邊緣，位于第七段之上。巖性為深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、夾白云質(zhì)泥灰?guī)r，偶見硅質(zhì)團塊或條帶不連續(xù)出現(xiàn)。

1.2構(gòu)造

（1）褶皺：研究區(qū)上巖層整體呈“S”型條帶狀展布，局部地段地層沿走向和傾向具有波狀起伏現(xiàn)象，而致傾向、傾角變化較大。

（2）斷層：主要分布于研究區(qū)的北江西側(cè)觀音巖附近，主要發(fā)育兩條斷層：F1、F2。

F1：斷層走向為320°～340°，傾向南西，傾角67°～85°，長900m以上，斜切各段地層。斷層兩側(cè)巖層錯動明顯，破碎帶寬度1m～25m，破碎帶中充填角礫狀灰?guī)r碎塊，大小不一，方解石脈較發(fā)育，泥質(zhì)填充包裹。局部巖層因擠壓錯動，可見擦痕、扭動摩擦鏡面、雁列平行之節(jié)理裂隙，裂隙中充填方解石脈。斷層性質(zhì)為壓性平推逆斷層。

F2：位于F1南西側(cè)，東北端與F1相交，斜切石磴子組第一段、第二段等地層。斷層走向為近南北向，傾向西，傾角為55°～70°，可見長度約300m，南西端被第四系所掩蓋。斷層兩側(cè)巖石錯動明顯，南盤（下盤）相對下降。破碎帶寬1m～5m，帶中充填泥質(zhì)包裹的角礫狀灰?guī)r或泥灰?guī)r碎塊，大小不一。局部巖層因擠壓錯動，而見擦痕、滑動面。巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，為方解石脈充填。斷層性質(zhì)為縱向逆斷層。

（3）節(jié)理：研究區(qū)主要發(fā)育的四組節(jié)理。第一組：走向北東，傾向北西，走向與巖層走向近乎一致，產(chǎn)狀一般為305°∠70°，該組節(jié)理較發(fā)育，主要屬張節(jié)理性質(zhì)，大部分呈“V”型開口。第二組：走向近南北，傾向東，總體走向與巖層走向呈大角度（30°以上）斜交，其產(chǎn)狀為傾向80°～103°、傾角36°～45°、平均90°∠40°，該組節(jié)理亦較發(fā)育，節(jié)理面平直、緊閉，方解石微脈充填，局部見滑動面和雁列狀方解石脈，屬壓剪性質(zhì)。第三組：走向近南北，傾向西，總體走向與巖層走向斜交，交角40°左右，產(chǎn)狀一般為傾向253°～268°、傾角55°～70°、平均260°∠60°，該組節(jié)理與第二組節(jié)理為共扼關(guān)系，節(jié)理面粗糙，開口呈“V”型，顯示張節(jié)理性質(zhì)。第四組：走向北北西，傾向北東，總體走向與巖層走向斜交，交角30°～40°，產(chǎn)狀一般為傾向60°～68°、傾角50°～58°、平均65°∠55°，該組節(jié)理發(fā)育一般，節(jié)理斷面呈“V”字型，顯示張性性質(zhì)。上述四組節(jié)理相互切割，以第一組節(jié)理為主并切割其他節(jié)理。

2.礦體地質(zhì)特征

2.1形態(tài)、產(chǎn)狀特征

礦體沿走向上總體形態(tài)呈“S”型條帶狀展布，內(nèi)部構(gòu)造形態(tài)較簡單，總體呈單斜層狀產(chǎn)出，整體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致。

2.2地形地貌特征

研究區(qū)屬丘陵地貌，區(qū)內(nèi)最高海拔295.30m（觀音巖），最低海拔30m（北江河灘），相對高差265.3m。山勢陡峻，北側(cè)觀音巖一帶以高近100m～150m的陡巖直立于北江；東側(cè)大部分地形為高50m以上的陡崖；南、西坡一般40°～50°；山體四周平坦，海拔30m～40m。

石磴子組各分段巖層特征如下：

第一段地表特征較明顯，常見薄狀層理，易成碎片狀裂開，與第二段深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r分解明顯；第三段呈灰色薄層狀砂質(zhì)泥灰?guī)r，風(fēng)化后成片狀，易碎裂特征，主要分布于第四段中厚層狀灰?guī)r東側(cè)陡崖邊，其層位穩(wěn)定，地貌與植被較其上、下段有差異，與上下段差異較明顯；第四段中厚層灰?guī)r，東側(cè)（與傾向相反方向）易形成陡崖，植被覆蓋較少，西側(cè)與第五段區(qū)別亦明顯；第五段主要為薄～中厚層砂（泥）質(zhì)灰?guī)r，地形常較兩側(cè)底，地貌上多為槽溝，為礦床的明顯標(biāo)志層，走向穩(wěn)定，特征明顯；第六段主要為灰～深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，與東側(cè)第五段區(qū)別較明顯；第七段多為紫紅色薄層砂質(zhì)泥灰?guī)r，地貌上多形成溝槽；第八段深灰色中厚～厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，與第七段分解明顯。

整體分析：縱向上整體呈“M”型；第一段、第二段、第三段分布在“M”型右側(cè)（即東側(cè)）山坡地帶；第四段地貌上沿走向多形成山峰，聯(lián)線為沿走向的山脊，且東側(cè)多為陡崖（第三段即位于陡崖底），分布在“M”型右側(cè)（即東側(cè)）山峰；第五段整體呈溝槽，分布在“M”型中間坳陷部位，右側(cè)凸起為第四段，左側(cè)凸起為第六段；第六段地貌上沿走向亦多形成山峰，聯(lián)線為沿走向的山脊，分布在“M”型左側(cè)（即西側(cè)）山峰；第七段、第八段分布在“M”型左側(cè)（即西側(cè)）山坡，其中第七段在地貌表現(xiàn)上為第六段和第八段之間的溝槽。

2.3化學(xué)成分特征

石磴子組各段平均化學(xué)成分見表1。

化學(xué)成分沿走向的變化：較穩(wěn)定，整體呈波狀變化；沿傾向的變化：CaO總體具有從地表向深部呈波狀漸降的趨勢，MgO呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；沿厚度的變化：具波狀起伏變化。按國家標(biāo)準(zhǔn)水泥用石灰?guī)r工業(yè)指標(biāo)，如CaO≥45及MgO≤3.5，fsio2等含量滿足要求，可作為水泥用石灰質(zhì)原料，該礦床主體巖層滿足該要求，現(xiàn)已被開發(fā)利用為水泥用石灰?guī)r礦開采基地。

2.4巖溶發(fā)育特征

地表巖溶較發(fā)育，以溶溝、溶槽為主，局部偶見溶蝕塌陷形成的漏斗，地表巖溶率為1.27%～2.68%，平均為2.14%，巖溶發(fā)育程度有一定差異，北段較南段發(fā)育；深部巖溶不發(fā)育，深部巖溶率為0.58%～2.25%。平均為0.81%，巖溶發(fā)育程度亦有一定差異，在近地表15m～50m范圍內(nèi)，巖溶較發(fā)育，深部隨巖層和節(jié)理裂隙逐漸“閉合”而減弱、甚至消失。第四段和第六段巖溶較發(fā)育。

2.5礦床成因

根據(jù)該礦床特征，巖石普遍含泥砂質(zhì)，為石灰質(zhì)成分與泥砂質(zhì)成分混合搬運沉積而成。沉積的灰?guī)r主要為薄層或中厚層，水平層理發(fā)育，其中紋層由石灰質(zhì)成分與泥砂質(zhì)成分交互重疊而成，從而反映該灰?guī)r在沉積時的環(huán)境主要為淺海～濱海潮坪環(huán)境，因此判定該礦床成因類型為淺海臺地～濱海潮坪相碳酸鹽巖沉積建造。

3.資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

該礦床中北側(cè)于2003年共探明水泥用石灰?guī)r礦資源量約3億噸，2006年12月底由廣東省國土資源廳發(fā)證開采水泥用石灰?guī)r礦，該礦山歷經(jīng)十幾年的露天開采，截止2019年底，采礦證范圍內(nèi)保有資源儲量約1.8億噸，按礦山生產(chǎn)規(guī)模，預(yù)計還可開采20年以上。現(xiàn)狀形成成北東-南西向長條形開采面，長寬為1600m×650m，中部形成140m開采平臺，其南側(cè)現(xiàn)狀形成三個臺階：160m、175m、191m開采平臺，北側(cè)主要形成6個臺階：160m、175m、189m、204m、219m開采平臺。

4.資源開發(fā)利用引起的地質(zhì)環(huán)境問題

礦山資源開發(fā)利用必然會引起礦山地質(zhì)環(huán)境問題，按導(dǎo)致的結(jié)果[4]，可分為地質(zhì)災(zāi)害、土地資源破壞、地形地貌景觀破壞、含水層破壞。其中地質(zhì)災(zāi)害含崩塌、滑坡、泥石流、地面沉積、地面塌陷及地裂縫等；土地資源破壞含土地壓占、挖損、污染等；地形地貌景觀破壞指人視覺感官改變；含水層破壞含結(jié)構(gòu)破壞、水質(zhì)惡化等。

該礦床處設(shè)立的礦山，開采方式為露天開采，最低開采標(biāo)高高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，引起的地質(zhì)環(huán)境問題主要為：①地質(zhì)災(zāi)害：崩塌、滑坡；②土地資源破壞：土地壓占、挖損；③地形地貌景觀破壞；④含水層破壞：含水層結(jié)構(gòu)破壞。

地質(zhì)災(zāi)害：現(xiàn)狀未見崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生；根據(jù)礦山開發(fā)利用方案，礦山將形成北東側(cè)、南側(cè)、東側(cè)終了邊坡，自上而下呈臺階式，單臺階高15m；其中北東側(cè)和南側(cè)邊坡坡向近乎垂直巖層傾向，東側(cè)邊坡基本沿巖層面，根據(jù)極射赤平投影方法分析結(jié)果，該邊坡屬于穩(wěn)定狀態(tài)。礦山巖層節(jié)理發(fā)育，礦山開采造成原結(jié)構(gòu)破壞，加之礦山開采采用爆破方法，邊坡常有楔形和爆破碎裂的松散巖體，如不進行及時清除，容易崩落，威脅人身財產(chǎn)安全。礦山最低開采標(biāo)高高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，且未設(shè)置排土場，基本不存在泥石流和因抽排地下水引起的巖溶地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害問題。

土地資源破壞：礦山含采場、工業(yè)場地、運礦道路、辦公區(qū)等；其中采場會造成土地挖損，因該礦山開采區(qū)域為原基巖基本裸露的山地，可供種植的土地資源少，礦山開采導(dǎo)致的土地挖損對土地資源（農(nóng)業(yè)用地）影響較小，如礦山閉坑進行覆土復(fù)墾后，可增加可供利用的土地資源；工業(yè)場地、辦公區(qū)主要為壓占土地資源，后可恢復(fù)原土地功能；運礦道路同時存在土地資源挖損和壓占，靠近山體一側(cè)主要為挖損，外側(cè)為壓占。因該礦山開采水泥用石灰?guī)r礦，為非金屬礦種，基本無重金屬等污染物，對土地污染較小。

地形地貌景觀破壞：該礦山位于北江西側(cè)，京廣高鐵線東側(cè)，采場距北江最近約600m，距高鐵線最近約1km，礦山開采造成地表植被破壞、巖石裸露、坡腳堆積滾石等，對地貌景觀形成不可逆的破壞，直接反映在對視覺沖擊。在礦山開采過程中，需按礦山地質(zhì)環(huán)境保護和土地復(fù)墾要求，邊開采邊復(fù)墾，及時復(fù)綠，減小對景觀的影響。

含水層破壞：礦山開采導(dǎo)致地形、巖層結(jié)構(gòu)等發(fā)生改變，從而引起原有含水層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成破壞。因礦山最低開采標(biāo)高位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，開采現(xiàn)狀未見地下水出露，總體對地下水結(jié)構(gòu)影響不大；另礦山開采礦種為水泥用石灰?guī)r礦，基本無重金屬等污染物，其對水體污染亦較小。

5.結(jié)論

該礦床在不同巖性特征、巖性組合下，有不同的地形地貌、化學(xué)成分及巖溶發(fā)育特征；其資源開發(fā)利用易引起崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，土地壓占、挖損，地形地貌景觀破壞及含水層結(jié)構(gòu)破壞等地質(zhì)環(huán)境問題。

參考文獻

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[2]廣東省地質(zhì)局. 1∶20萬英德幅說明書1966

[3]中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣東總隊.廣東省英德市英城鎮(zhèn)觀音山水泥石灰?guī)r礦區(qū)勘探報告. 2003.

[4]徐友寧等.礦山環(huán)境地質(zhì)問題特點及類型劃分.西北地質(zhì).2003.