四川盆地南緣區域石灰巖礦特征研究

2022-09-30 09:10:22宋春光

四川建材 2022年9期

宋春光

(中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，四川成都 610052)

0 前言

四川盆地南緣一帶，以四川省瀘州市敘永縣落葉壩水泥用石灰巖勘探為例研究。研究區屬古藺復式背斜北部次級褶皺梯子巖背斜西翼，落葉壩背斜軸部一帶。

1 區域地質特征

1.1 地層

據1/20萬《敘永幅》區域地質調查報告，區域上出露地層均為沉積巖，主要為志留系、二疊系、三疊系、侏羅系及第四系，各時代地層厚度及接觸關系見表1。

表1 區域地層簡表

1.2 構造

勘查區位于上揚子地臺四川臺坳川東南陷褶束之筠連凹褶束，及川黔婁山關褶皺帶北緣；地處古藺復式背斜北次級褶皺梯子巖背斜西翼，落葉壩背斜軸部一帶，構造綱要圖如圖1所示。

圖1 構造綱要圖

2 礦體特征

礦層賦存于二疊系中統棲霞(P2q)及茅口組(P2m)地層中，礦層產出與地層一致，呈厚大層狀，出露標高+627.5 m～+914.1 m。由5條勘查線、19個中深孔及23個淺孔控制。礦區內出露長約1 200 m，出露寬515.53～1 117.45 m，總體傾向240°～268°，傾角5°～7°，局部傾向300°～322°，傾角4°～5°。

據統計，境界內礦層可采厚度30.73～152.31 m，平均83.54 m，礦層厚度變化穩定。主要有益組分CaO含量45.09%～55.83%，平均為50.99%；MgO為0.10%～3.44%，平均為1.97%；K2O+Na2O一般小于0.20%，平均0.051%，含量變化屬穩定。

根據地表觀察及化學分析測試圈定在礦層內穩定的連續夾層一層，位于礦層上部，巖性為含燧石條帶灰巖，厚度2.45～11.55 m。另外，礦層內圈定夾石透鏡體5個，根據其化學分析結果，具低鈣高鎂特征，呈透鏡狀分布，對礦層形態影響不大。

通過9個鉆孔深部工程控制的礦層厚度較穩定，4條勘查線控制礦層的平均垂深也較穩定，說明礦層在空間上變化較小，厚度穩定。

3 礦石特征

3.1 礦物組成與結構構造

3.1.1 礦物成分

勘查區內石灰巖礦物成分簡單，經巖礦鑒定，巖石礦物成分主要為方解石，含量一般為90%～95%，少量白云石，含量一般小于5%，其余為燧石及有機質。

方解石：一般呈灰色、深灰色，斷口呈玻璃光澤。鏡下呈無色，粒狀，粒徑0.004～0.06 mm，細～微晶狀，高級珍珠狀干涉色。

白云石：一般呈灰色、深灰色，為次要礦物成分，含量一般小于5%，鏡下呈無色，近四邊形、菱形，高級珍珠狀干涉色。

燧石：為次要礦物成分，含量一般小于5%，鏡下呈無色，不規則交代狀。

鐵質：鏡下呈黑色，粒狀、團塊狀、浸染狀。

3.1.2 結構和構造

礦石結構主要為生物碎屑結構、微晶～粉晶結構，少量細晶結構，塊狀構造。

1)生物碎屑結構：礦物為方解石，顆粒由生物碎屑構成，生物種類有介形蟲、腕足、有孔蟲，生物碎屑外形及內部結構保存完好，僅個別可見硅質交代現象，基質為泥晶方解石。

2)微晶結構：方解石粒徑0.004～0.03 mm，均勻分布。

3)粉晶結構：方解石粒徑0.03～0.06 mm，均勻分布。

4)塊狀構造：方解石等礦物顆粒大小均勻，致密，分布排列無方向性，局部有方解石脈穿插。

3.2 礦石化學成分

全礦區共布置了42個鉆孔(淺孔23個，中深孔19個)和5條勘查線地表刻槽取樣控制礦石質量，采樣919件進行化學分析，全礦區礦石化學成分平均值CaO 50.99%、MgO 1.97%、K2O+Na2O 0.051%、SO30.1636%、SiO23.86%、Al2O30.132%、TFe2O30.061%、Cl-0.005 6%、P2O50.005 2%、LOI 41.57%，說明組成礦層的礦石化學成分符合Ⅰ級品礦石要求，礦石質量良好，滿足水泥用石灰巖質量指標要求。本研究區礦石質量在空間展布變化不大，礦石質量均勻、穩定。

3.3 礦石物理性能

本次工作石灰巖采樣進行抗壓強度及抗剪強度測試，抗壓強度最大值60.3 MPa，最小值30.3 MPa，平均43.1 MPa；抗剪強度內聚力6.06～8.7 MPa，平均7.02 MPa；內摩擦角41.0°～44.46°，平均42.55°。巖石較堅硬。白云質灰巖抗壓強度最大值61.8 MPa，最小值38.9 MPa，平均50.1 MPa，較堅硬。

3.4 礦石類型和品級

礦石自然類型按礦物成分分為石灰巖礦石；按結構構造分為生物碎屑灰巖；按其工業用途及加工工藝條件劃分為水泥用石灰巖；按水泥用石灰質原料指標，礦石化學成分達到Ⅰ級品要求。

3.5 礦層圍巖和夾石

3.5.1 礦層頂、底板

礦層直接頂板為茅口組頂部燧石條帶灰巖。CaO 31.46%～51.68%，平均39.42%；MgO 0.46%～18.45%，平均1.76%；SiO26.39%～27.29%，平均16.19%。

礦層底板按本次資源量估算最低標高圈定，亦石灰巖層，CaO 45.73%～55.50%，MgO 0.34%～4.74%。

3.5.2 夾石

通過地表及深部工程控制，依據樣品化學分析結果，結合地質認識，進行層位對比，對礦層內部顏色、結構、構造、化學成分等相近、結合夾石分布位置及產狀，本次勘查礦層內共圈定夾層一個，編號為J1，為含燧石條帶灰巖，低鈣高游離硅夾石類型。另外，本次勘查共圈定夾石透鏡體五個，編號依次為J2、J3、J4、J5、J6，主要為白云巖、白云質灰巖、含白云質灰巖和泥質灰巖等低鈣高鎂夾石類型。

3.5.3 巖溶

溶溝、溶槽在地表較發育，到處可見灰巖形成溶蝕溝、槽，薄片狀或小石林地貌，溶槽方向多垂直地面，成群平行排裂；溶溝受節理裂隙方向控制，多為沿節理裂隙溶蝕面形成，溶溝深1～3 m，突出灰巖呈錐形，棱角分明，質硬。

溶洞在礦區地表也較發育，經調查有12個溶洞，其分布層位主要為P2m，溶洞洞穴沿水平方向較發育，長一般為2.5～10.0 m，寬一般為2.0～9.0 m，深6.0～10.0 m，洞穴方向受節理裂隙控制，同時亦受巖性影響，溶洞內一般充填物為少量黏土及鈣質，有石鐘乳，溶洞周圍溶蝕現象明顯。

從42個鉆孔資料統計結果表明，標高+735 m之上礦區深部巖溶率為5.81%。

經物探資料解釋，將表層電阻率≤500部分，推測為表層覆蓋物；中深部電阻率≤500的部分，解釋為巖溶；電阻率≥500且≤1 000部分推測為破碎帶。

從2號勘查線剖面物探成果反映來看，地表巖溶漏斗(LD2與LD3)所在地段均顯示有低阻異常，其中LD2位于ZK205東側，雖然其規模較小，但仍然有異常顯示，LD3位于QZ5東側，當地人稱仰天灣處，其低阻異常帶較大，能夠較好的套合LD3的地表所見規模(見圖2)。另外在ZK202地表附近形成的低阻異常帶，通過鉆孔揭露以及地表填圖情況來看，判斷為第四系覆蓋層導致。