郝文俊，邵 蔚，馮書文

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230031)

池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，采礦業(yè)較發(fā)達(dá)，特別是礦區(qū)周圍具備豐富的優(yōu)質(zhì)水泥灰?guī)r原料，臨近的烏石山礦區(qū)和神山礦區(qū)已經(jīng)探明的灰?guī)r資源量均超過(guò)10億t，對(duì)水泥配料用砂頁(yè)巖資源量需求很大。三峰尖礦區(qū)水泥配料用砂頁(yè)巖礦床[1]位于池州市貴池城區(qū)217°方向約37km處，儲(chǔ)量規(guī)模達(dá)超大型，且質(zhì)量好，可滿足高標(biāo)號(hào)優(yōu)質(zhì)水泥的生產(chǎn)。

1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)位于揚(yáng)子陸塊(Ⅰ)下?lián)P子地塊(Ⅱ)沿江褶斷帶(Ⅲ)安慶凹斷褶束西南部。山脈呈北東方向延伸，地質(zhì)構(gòu)造表現(xiàn)為以褶皺為主的基本特征[2]。

區(qū)域地層屬于揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子分區(qū)貴池地層小區(qū)。出露地層有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系及第四系[3]。區(qū)域構(gòu)造格架清晰，褶皺強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造發(fā)育。褶皺主要表現(xiàn)為貴池背向斜帶，自北向南分別為姥山背斜、北山蓬復(fù)向斜、吳田背斜、神山向斜、牌樓背斜五條較為緊密排列的線形褶皺，走向呈NE50～60°方向；斷裂主要為北東向、北西向兩組。區(qū)內(nèi)巖漿巖一般，為小侵入體，分布于北部及東部[4]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層有下志留統(tǒng)墳頭組(S1f)、中志留統(tǒng)茅山組(S2m)、上泥盆—下石炭統(tǒng)五通組(D3C1w)[5]及第四系全新統(tǒng)(Qh)(圖1、圖2)。

(1)下志留統(tǒng)墳頭組(S1f )。

圖1 三峰尖水泥配料用砂頁(yè)巖礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

墳頭組下段(S1f1)分布于礦區(qū)中北部。薄—中厚層粉砂巖夾細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造，裂隙面、層面黑褐色鐵錳質(zhì)及褐紅色鐵泥質(zhì)，呈團(tuán)塊、浸染狀分布；厚度＞31.96m。

墳頭組上段(S1f2)分布于礦區(qū)中北部，為礦區(qū)主要賦礦層位。薄—中厚層細(xì)砂巖，局部夾粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造；厚度104.72～118.72m，平均厚度112.73m，厚度變化系數(shù)5.23%。

(2)中志留統(tǒng)茅山組(S2m)。

茅山組下段(S2m1)分布于礦區(qū)中南部，為礦區(qū)主要賦礦層位。薄—中厚層粉砂巖夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造；厚度244.70～300.55m，平均厚度264.93m，厚度變化系數(shù)7.43%。

茅山組上段(S2m2)分布于礦區(qū)中南部，為礦區(qū)主要賦礦層位。薄—中厚層細(xì)砂巖、粉砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖，細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造；厚度135.79～159.79m，平均厚度149.67m，厚度變化系數(shù)4.87%。

(3)上泥盆—下石炭統(tǒng)五通組(D3C1w)。

圖2 三峰尖水泥配料用砂頁(yè)巖礦4勘探線地質(zhì)剖面圖

分布于礦區(qū)南部，為礦區(qū)次要賦礦層位。中厚—厚層石英砂巖，中細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚—厚層構(gòu)造，底部為灰白色厚層石英礫巖，為五通組與茅山組上段地層的分層標(biāo)志；厚度＞95.31m。

(4)第四系全新統(tǒng)(Qh)。

分布在礦區(qū)西北和東南山麓地帶。灰褐、灰黃色沖積亞粘土及砂礫層，黃褐、棕黃色殘坡積粘土、含砂礫粘土。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于貴池背向斜帶吳田倒轉(zhuǎn)背斜的南翼。礦區(qū)地層總體呈單斜層狀產(chǎn)出，主要由志留系—泥盆系地層組成，地層產(chǎn)狀較穩(wěn)定。斷裂位于礦區(qū)范圍之外，對(duì)礦體連續(xù)性和礦石質(zhì)量無(wú)影響[6]。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)弱，零星出露花崗斑巖和閃長(zhǎng)玢巖，沿地層侵入，規(guī)模較小，對(duì)礦體無(wú)影響，巖脈周圍無(wú)蝕變現(xiàn)象。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于墳頭組(S1f)、茅山組(S2m)、五通組(D3C1w)。礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，總體呈單斜層狀產(chǎn)出，平面形態(tài)近似長(zhǎng)方形，呈南西—北東向，長(zhǎng)約2 224m，寬365.43～788.83m，平均寬577.16m，礦體總厚度為507.16m。礦體賦存標(biāo)高+40～+302m。礦層走向55°左右，傾向南東，為130～170°∠35～75°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。礦床由硅質(zhì)原料礦體及粘土質(zhì)原料礦體組成，根據(jù)不同的礦石工業(yè)類型及其互層關(guān)系、空間分布，粘土質(zhì)及硅質(zhì)原料各個(gè)礦體呈互層狀或呈透鏡狀分布另一礦體中，相互穿插。礦體多被第四系覆蓋，厚度0～3m。礦體內(nèi)未見(jiàn)有斷裂構(gòu)造。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石礦物成分主要為石英，其次為長(zhǎng)石、巖屑等。硅質(zhì)原料礦石主要化學(xué)成分為：有益組分SiO261.80%～98.70%，平均85.39%，含量較高；有害組分K2O+Na2O 0.01%～3.76%，平均1.28%，含量較低；粘土質(zhì)原料礦石主要化學(xué)成分：有益組分SiO258.27%～79.20%，平均69.63%，含量較高；有害組分K2O+Na2O 1.72%～4.69%，平均3.29%，含量較低；硅酸率2.32～5.60 ，平均3.52，含量較低。其他次要有害組分CaO、MgO、Cl-、SO3等組分含量均較低，分別為0.62%、0.94%、0.04%、0.01%。礦石質(zhì)量沿走向、傾向及厚度方向變化穩(wěn)定。

以4勘探線地表樣品(TC4-52～428，計(jì)377件樣品)為例，礦石主要組分SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O+Na2O含量沿厚度方向變化特征(圖3、圖4)。沿厚 度方 向，礦石 中 SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O+Na2O等組分含量高低與層位關(guān)系很大，茅山組下段(S2m1)Al2O3、Fe2O3、K2O+Na2O含量偏高，SiO2含量偏低，茅山組上段(S2m2)和墳頭組上段(S1f2)Al2O3、Fe2O3、K2O+Na2O含量偏底，SiO2含量偏高?？梢钥闯?，Al2O3、Fe2O3、K2O+Na2O三組分之間呈正相關(guān)關(guān)系，與SiO2組分為負(fù)相關(guān)關(guān)系，礦石化學(xué)成分與地層關(guān)系密切。

圖3 SiO2含量沿厚度方向變化特征

圖4 K2O+Na2O、Fe2O3、Al2O3含量沿厚度方向變化特征

3.3 礦石類型

礦石工業(yè)類型分為硅質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料兩種。

礦石自然類型主要為石英砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，其中硅質(zhì)原料礦體礦石類型主要為石英砂巖、細(xì)砂巖；粘土質(zhì)原料礦體礦石類型為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖。

石英砂巖：中細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚—厚層構(gòu)造，主要礦物成分為石英，含量90%以上，其次為長(zhǎng)石和巖屑。硅質(zhì)膠結(jié)物為主，少量鐵質(zhì)膠結(jié)物，為接觸—孔隙式膠結(jié)類型。分布于五通組地層中，為硅質(zhì)原料主要礦石類型。

細(xì)砂巖：細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造，主要礦物成分為石英，含量75%～85%，其次為長(zhǎng)石和巖屑。硅質(zhì)膠結(jié)物為主，少量鐵質(zhì)膠結(jié)物，為接觸—孔隙式膠結(jié)類型。分布于五通組、茅山組和墳頭組地層中，為硅質(zhì)原料主要礦石類型。

粉砂巖：粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造，主要礦物成分為碎屑礦物和少量粘土礦物。碎屑礦物主要由長(zhǎng)石、石英等，含量70%～75%；粘土礦物含量25%～30%。硅質(zhì)膠結(jié)為主，次為鐵質(zhì)、泥質(zhì)，充填于碎屑礦物隙間，為接觸—孔隙式膠結(jié)類型。分布于茅山組和墳頭組地層中，為粘土質(zhì)原料主要礦石類型。

泥質(zhì)粉砂巖：泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，薄—中厚層構(gòu)造，巖石中含碎屑60%～70%，泥質(zhì)膠結(jié)物30%～40%，碎屑成分主要為石英、長(zhǎng)石，其次為泥質(zhì)。泥質(zhì)膠結(jié)為主，為接觸—孔隙式膠結(jié)類型。該類型礦石主要分布于茅山組和墳頭組地層中，為粘土質(zhì)原料主要礦石類型。

粉砂質(zhì)頁(yè)巖：粉砂質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理構(gòu)造，主要礦物成分為泥質(zhì)和石英，泥質(zhì)粒徑＜0.005mm，均勻分布，與微粒狀石英混雜相間形成頁(yè)狀層理，含量70%～80%。分布于茅山組地層中，為粘土質(zhì)原料礦石類型，區(qū)內(nèi)所占比例較小。

3.4 礦體夾石及圍巖特征

礦體內(nèi)夾石體連續(xù)性一般，呈透鏡狀、似層狀分布，分布于墳頭組和茅山組地層中，與礦層產(chǎn)出基本一致。夾石體中SiO2含量在70%～80%之間，平均含量73.90%；Al2O3平均含量12.21%；Fe2O3平均含量5.01%；K2O+Na2O平均含量2.91%；硅酸率平均4.34；鋁氧率平均2.43。夾石多的原因是巖石化學(xué)成分中的硅酸率偏高，平均值達(dá)到4.34，大于一般工業(yè)指標(biāo)[7]的要求。根據(jù)附近已開(kāi)發(fā)利用的池州市貴池區(qū)姥山東礦區(qū)水泥配料用砂巖礦采用的工業(yè)指標(biāo)[8]，硅質(zhì)原料質(zhì)量指標(biāo)：SiO2≥80%；粘土質(zhì)原料質(zhì)量指標(biāo)：硅酸率(SM)≥2.0～6.0，本礦區(qū)夾石體符合粘土質(zhì)原料礦石質(zhì)量要求。

礦床底板為茅山組下段及墳頭組下段地層。底板K2O+Na2O偏高，不滿足粘土質(zhì)一般工業(yè)指標(biāo)的要求及分布位置地勢(shì)較低，不存在頂板。

4 礦床成因探討

加里東晚期，本地區(qū)開(kāi)始海水僅在下?lián)P子海入侵，沉積區(qū)南北兩側(cè)為江南古島和淮陽(yáng)古陸，受江南古島的阻隔，海水繞過(guò)江南古島，從其東側(cè)侵入，為中、低能的細(xì)粒陸源碎屑沉積物。本礦床為陸源碎屑建造相沉積成因類型。

早志留世早期以后，下?lián)P子海海侵范圍逐漸變小，海水逐漸變淺，呈現(xiàn)緩慢海退過(guò)程。至早志留世中晚期，海水進(jìn)一步變淺，沉積巖相為海灘相，巖石類型為細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖。中志留世，下?lián)P子海仍屬海退階段，海侵范圍縮小，沉積巖相為海灘相，主要巖石類型為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖等。至泥盆世，揚(yáng)子區(qū)經(jīng)江南運(yùn)動(dòng)上升成為陸地，經(jīng)受較長(zhǎng)時(shí)期剝蝕，缺失早、中泥盆世沉積，晚泥盆世晚期—早石炭世早期，本區(qū)為網(wǎng)狀河流相沉積，巖石主要為石英砂巖、石英礫巖[9-10]。