梁勇

關(guān)鍵詞： 水泥用石灰?guī)r礦 建筑用石灰?guī)r礦 礦石質(zhì)量 梅嶺村

中圖分類號： P619.225 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2024）01-0140-04

中國是礦石資源豐富的國家，尤其是石灰?guī)r礦資源更是在世界上都是數(shù)一數(shù)二的。鑒于我國仍處于發(fā)展中國家的特點，我國的工業(yè)生產(chǎn)能力仍然存在一定的問題，尤其是在工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局方面，相當多的落后地區(qū)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局仍然非常薄弱。梅嶺礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦質(zhì)量達標且資源較多，開采收益高［1］。本文通過對梅嶺礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦勘探報告資料的整理和認知，總結(jié)出此礦區(qū)地質(zhì)好，開采難度適中，資源總量較多，值得開發(fā)利用。

1 梅嶺礦區(qū)自然地理概況

梅嶺礦區(qū)礦區(qū)位于廣東省南雄市縣城區(qū)北北東13°方向，平距約23 km 處的南雄市珠璣鎮(zhèn)梅嶺村委會坪山，隸屬南雄市珠璣鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)中心點坐標為東經(jīng)114°20′36″，北緯25°18′39″。G220 國道（G323）從東側(cè)428 m 處通過，東側(cè)廠區(qū)有水泥路直通國道，沿國道至南雄市區(qū)約28 km，至江西省大余縣城約15 km，南韶高速公路（G6011）從礦區(qū)東側(cè)約600 m 處通過，贛韶鐵路從礦區(qū)東側(cè)1 100 m 處通過，交通便利。礦區(qū)范圍屬低山丘陵地貌，主要山系總體走向北西西—南東東向，南西部最高海拔為576.08 m，南西—北東向兩邊高中間低呈“U”字形，礦區(qū)位于“U”字形底靠南西部位。最低侵蝕基準面位于礦區(qū)東北邊緣梅坑河流出處，標高約+220 m，最大相對比高356.08 m，山坡一般坡度12°～23°。地表河流主要有流經(jīng)礦區(qū)北面的梅坑河。受地形影響，礦區(qū)周邊發(fā)育多條溪流，溪流由兩側(cè)山系向中間谷底流動，最后匯入梅坑河。梅坑河發(fā)源于仙人寨山脈，全長約507 km，豐水期在不同河流斷面采用浮標法測得河水最大流量為953 L/s；溪流總體上從西流向東，流經(jīng)礦區(qū)的北部外圍轉(zhuǎn)為南東向并流出區(qū)外，平水期和枯水期流量較小，暴雨時可以形成洪流。河水主要作用為河流兩岸居民生活及農(nóng)田灌溉用水。現(xiàn)礦區(qū)西北部約2.5 km 處有一梅嶺水庫，匯水面積近4.0 km2，設(shè)計庫容量為153 萬m?，設(shè)計水位為308.52 m，正常水位高程為306.3 m，主要儲存庫區(qū)兩側(cè)溝谷雨季形成的地表洪流，減少下游兩岸居民的財產(chǎn)損失，匯聚溝谷溪流，為下游兩岸居民提供生活和農(nóng)田灌溉用水［2-3］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)分布底層由老到新依次是：前寒武系、寒武系、泥盆系、石炭系、古近系和第四系。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上位于北西向復(fù)式背斜褶皺的軸部石炭系地層構(gòu)成的小嶺向斜褶皺，北東向與北西向構(gòu)造復(fù)合，兩組構(gòu)造帶并向著北東—南西、北西—南東伸馳延展，斷裂構(gòu)造交錯發(fā)育，北西向斷裂多遭受掩復(fù)和錯斷，在本區(qū)的北東向有梅嶺向斜褶皺，梅嶺向斜西側(cè)為梅嶺巖體侵入，接觸面傾向北北西。

2.2.1 褶皺

區(qū)內(nèi)東部及北東部廣布的下古生代及前寒武系變質(zhì)巖系是北西向構(gòu)造主要出露地區(qū)，由前泥盆系形成一個比較完整的復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜，此背斜北西—南東延長32 km，寬約16 km，由前寒武系構(gòu)成核部，兩翼為寒武系。區(qū)內(nèi)主要出露有小嶺向斜、小嶺背斜和梅嶺向斜。

2.2.2 斷裂

區(qū)域上構(gòu)造按走向可分為北東向、近東西向、北西向3組。北東向斷裂交叉切割了北西向、近東西向的構(gòu)造體系，破壞了它們的完整性。近東西向構(gòu)造分布于北部，為正斷層，出露長約4 km。位于復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜的北東翼，受背斜影響，后期受北東向斷層切割。北西向斷裂構(gòu)造主要有位于本區(qū)南部的FNW1、中部的FNW2 和梅嶺巖體西側(cè)的FNW3 三組斷裂。北西向斷裂往往受北東向斷裂交叉切割，完整性被破壞。其中FNW2正斷層穿越礦區(qū)，為影響礦區(qū)地層產(chǎn)狀的主要構(gòu)造。

2.2.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)出露巖體只有印支期巖漿旋回的第二次侵入巖體，出露在北部，出露面積較小。

2.2.4 變質(zhì)作用

（1）區(qū)域變質(zhì)作用。區(qū)域變質(zhì)作用推測是海相沉積物形成后下陷至地殼深處，在地熱和地應(yīng)力的復(fù)合作用下造成巖層變質(zhì)的現(xiàn)象，本區(qū)石炭系中統(tǒng)黃龍組的膠狀碳酸鹽巖重結(jié)晶為泥晶或粉晶的石灰?guī)r，前寒武系上部下段細粉砂巖夾頁巖變質(zhì)為變質(zhì)細粉砂巖夾千枚巖。

（2）熱液蝕變作用。熱液侵蝕作用推測是區(qū)域變質(zhì)作用過程中產(chǎn)生的熱液在碳酸鹽巖的局部空穴或裂隙中相對集中引起周邊或兩側(cè)的碳酸鹽巖次生加大形成了細晶、中晶，甚至粗晶的方解石或白云石，即方解石化和白云石化、大理巖化。

2.2.5 區(qū)域礦產(chǎn)

區(qū)內(nèi)已知礦種11 種，主要有煤、鐵、鈦、銅、鉛鋅、鈷、鎢、鈮鉭、鋯鉿和石灰石等。

3 礦床特征

3.1 水泥用石灰?guī)r的礦體的規(guī)模及其形態(tài)

水泥用石灰?guī)r礦埋深深度為0～156.5 m，賦存標高為150.0～306.5 m，礦層走向延長816.63 m，出露寬度為3.0～119.5 m，傾向延深為0～153.0 m，礦體平均厚度為43.49 m?，F(xiàn)采礦證內(nèi)水泥用石灰?guī)r礦分為3個礦體，分別為SK1、SK2、SK3。SK1礦體分布在礦區(qū)南西部，在地表08、09、9 線上剝離揭露，礦體埋深為0～85.50 m，賦存標高為221.0～306.50 m，礦體走向延長約686.35 m，出露寬度為2.0～44.50 m，傾向延深為0～87.10 m，礦體厚度為7.10～63.0 m，平均厚度為35.42 m。SK1 礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀細晶質(zhì)灰?guī)r組成，礦石組成簡單，成份單一。頂板為前寒武系粉砂巖和JK1白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，底板為JK2 白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。SK2 礦體分布在礦區(qū)南西部，在08、09、9、010 線上剝離揭露，礦體埋深深度為0～136.00 m，賦存標高為154.5～290.50 m，礦體走向延長816.63 m，出露寬度為6.20～42.00 m，傾向延深0～106.70 m，礦體厚度為4.30～62.90 m，平均厚度為34.55 m。SK2 礦體呈單斜層狀產(chǎn)出，走向北西290°～310°，傾向南西，傾角42°～53°，傾角由北西往南東有變緩的趨勢。SK2礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀細晶質(zhì)灰?guī)r組成，局部夾白云質(zhì)灰?guī)r，礦石組成簡單，成分單一。SK3 礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀泥晶～微晶灰?guī)r組成，個別地段為角礫狀灰?guī)r，局部夾白云質(zhì)灰?guī)r。水泥用石灰?guī)r礦體主要就是由上述3種礦體構(gòu)成，其總量適中。

3.2 建筑用石灰?guī)r礦體規(guī)模及其形態(tài)

建筑用石灰?guī)r礦埋深深度為0～163.5 m，賦存標高為150.0～313.5 m，礦層走向延長947 m，出露寬度為4.05～353.7 m，傾向延深9.5～156.8 m，礦體平均厚度59.28 m?，F(xiàn)采礦證內(nèi)建筑用石巖礦分為4個礦體，礦層分別為JK1、JK2、JK3、JK4。JK1 礦體分布在礦區(qū)南西部，在地表07、09、9 線上剝離揭露，礦體埋深0～66.5 m，賦存標高為247～313.5 m，礦體走向延長約550 m，出露寬度為10.72～31.90 m，傾向延深9.20～47.26 m，礦體厚度為12.41～37.67 m，平均厚度為19.83 m。JK1 礦體呈單斜層狀產(chǎn)出，由北西往南東有變薄尖滅的趨勢，走向北西290°～310°。JK1 礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成，礦石組成簡單。JK2礦體分布在礦區(qū)南西部，在地表06、07、08、09、9、010線上剝離揭露，礦體埋深0～81.5 m，賦存標高為212～293.5 m，礦體走向延長約753.91 m，出露寬度為4.05～15.5 m，傾向延深45～125 m，礦體厚度為5.54～17.93 m，平均厚度為11.76 m。JK2 礦層呈層狀產(chǎn)出，由北西往南東有變厚的趨勢，走向北西290°～310°，傾向南西，傾角40°～50°。JK2 礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成。JK3 礦體分布在礦區(qū)中部，在地表06、07、08、09、9、010 線上剝離揭露，礦體埋深0～138 m，賦存標高為150～288 m，礦體走向延長約947 m，出露寬度為56.1～353.7 m，傾向延深116.0～156.8 m，礦體厚度為23.13～265.30 m，平均厚度為141.42 m。JK3礦層呈層狀產(chǎn)出，由北西往南東有變厚的趨勢，走向北西290°～310°，傾向南西，傾角40°～53°。JK3 礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成。JK4礦體分布在礦區(qū)北西部，在地表06、07、08、09 線上剝離揭露，礦體埋深0～100 m，賦存標高為150～250 m，礦體走向延長約547 m，出露寬度為23.87～64.78 m，傾向延深125～153 m，礦體厚度為45.0～85.9 m，平均厚度為64.11 m。JK4 礦層呈層狀產(chǎn)出，由北西往南東有變厚的趨勢，走向北西290°～310°，傾向南西，傾角42°～53°。JK4 礦體主要由淺灰～灰色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成。礦體頂板為SK3 灰?guī)r礦體，底板為未揭穿白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。建筑用石灰?guī)r礦體主要就是由上述3 種礦體構(gòu)成，其總量適中。

3.3 礦石質(zhì)量

3.3.1 礦石類型及產(chǎn)物成分

（1）泥用石灰?guī)r礦體，其組成主要是方解石，其次為白云石。（2）建筑用石灰?guī)r礦體，其組成主要是白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及構(gòu)造角礫巖。

3.3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有細晶結(jié)構(gòu)、泥晶～微晶結(jié)構(gòu)、角礫狀結(jié)構(gòu)。現(xiàn)采礦區(qū)礦石構(gòu)造主要是塊狀構(gòu)造，其特點是礦石中的礦物或其集合體無定向排列且分布均勻。

3.3.3 礦石化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分由CaO、燒失量等組成，其中主要成分CaO、MgO 和燒失量含量高，次要成分及有害成分含量低。CaO、MgO 通過基本分析結(jié)果求得，SO₃、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、Cl^-、燒失量通過組合分析求得。根據(jù)計算，礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦礦石主要有益組分含量CaO為35.17%～55.96%，其平均值為53.13%。主要有害組分含量MgO 為0～17.26%，其平均值為1.86%；SiO?為0.10%～0.82%，其平均值為0.37%；Al₂O₃為0～0.47%，其平均值為0.06%；K?O 與Na?O 為0.01%～0.08%，其平均值為0.03%；SO₃為0～0.11%，其平均值為0.03%；Cl-為0～0.01%；Fe?O?為0.01%～0.23%，其平均值為0.07%；燒失量為41.95%～43.57%，其平均值為42.98%。另外，根據(jù)計算，礦區(qū)建筑用石灰?guī)r礦礦體CaO 含量一般為30.58％～55.87％，其平均值為44.02％。MgO 含量一般為0.28％～21.14％，其平均值為10.19％。SiO?為0.30%；Al?O?為0.07%；Fe?O?為0.11%；K?O與Na?O為0.03%；SO₃為0.03%；Cl^-為0.01%；燒失量為43.59%。

3.3.4 礦體厚度變化系數(shù)

按各礦體產(chǎn)狀在勘探線剖面上測得的完整礦體厚度，計算礦體走向厚度變化系數(shù)。經(jīng)過計算得出：第一，水泥用石灰?guī)r礦中SK1 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為49.41％，SK2 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為42.57％，SK3 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為69.86％。按《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范石灰?guī)r、水泥配料類》（DZ/T 0213－2020）劃分，SK1、SK2、SK3 礦體厚度穩(wěn)定程度均屬于較穩(wěn)定型。第二，建筑用石灰?guī)r礦中JK1 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為31.60％；JK2 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為46.11％；JK3 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為71.60％；JK4 礦體厚度變化系數(shù)Vm 為37.80％。這4 種礦體全都屬于不穩(wěn)定型，其中JK3 礦體屬于很不穩(wěn)定型［4］。

3.3.5 品位變化系數(shù)

經(jīng)計算得出水泥用石灰?guī)r礦各礦體以勘探線剖面為單位，利用剖面工程主要組分CaO、MgO 的單工程平均品位進行計算，平均品位以單工程厚度加權(quán)品位進行平均，SK1 礦體的CaO 品位變化系Vc 為1.51％，MgO品位變化系Vc 為28.19％，小于40％，組分分布的均勻程度屬均勻類型；SK2 礦體的CaO 品位變化系Vc 為2.85％，MgO 品位變化系Vc 為33.05％，遠小于40％，組分分布的均勻程度屬均勻類型；SK3 礦體的CaO 品位變化系Vc 為2.33％，MgO 品位變化系Vc 為33.10％，小于40％，組分中CaO 分布的均勻程度屬均勻類型，MgO分布的均勻程度屬不均勻類型。而2021 年核實建筑用石灰?guī)r礦僅做力學(xué)性質(zhì)測試，不進行化學(xué)成分品位變化分析。

3.3.6 礦石類型和品級

關(guān)于水泥用石灰?guī)r礦礦石：根據(jù)礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀，CaO≥45％，MgO<3.5％即可滿足生產(chǎn)需求，對水泥用石灰?guī)r礦不分品級?，F(xiàn)采礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦礦石體重為2.71 t/m³。關(guān)于建筑用石灰?guī)r礦礦石：礦區(qū)白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，堅固性（按質(zhì)量損失）小于4%，硫化物含量（SO₃質(zhì)量分數(shù)）接近0，礦石壓碎性指標大于11%，根據(jù)《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 建筑用石料類》（DZ/T 0341-2020）中物理性能一般要求，礦區(qū)建筑用石灰?guī)r礦不能作為建筑用碎石Ⅰ類使用，可以作為建筑用碎石Ⅱ類使用。本礦區(qū)建筑用石灰?guī)r礦礦石體重為2.73 t/m³。

3.3.7 礦體圍巖和覆蓋層

礦體下部圍巖為未揭穿的石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h）的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r礦層。礦體上部圍巖為前寒武系上部下段變余粉砂巖。主要分布于礦區(qū)的南西部，延伸方向與山脈總體走向大體一致，巖性主要為褐黃色變余粉砂巖夾粉砂質(zhì)頁巖，表層普遍為殘坡積土層覆蓋，基巖出露較少，根據(jù)資料和鉆孔揭露，厚度較厚，大于200 m。巖石呈全～半風化，巖芯呈砂土、碎塊狀，手掰可斷，遇水易崩解。2021 年核實工作對粉砂巖覆土層及全～半風化粉砂巖取兩組樣品進行化驗分析，砂21 樣品和土22 樣品中K₂O+Na₂O=4.23%>4%，達不到水泥配料黏土K₂O+Na₂O≤4% 的要求，粉砂巖覆土層及粉砂巖不能作為水泥配料用黏土礦，因SiO₂=60.5%<80%、SO₃=0.045%<1%、MgO=1.15%<3%，也不能作為硅質(zhì)原料質(zhì)量要求。

根據(jù)2021 年報告資料，相關(guān)部分對水泥用灰?guī)r礦體、建筑用石灰?guī)r礦體覆蓋層特征進行了綜合利用評價。結(jié)論為：覆蓋層分為第四系殘坡積層、前寒武系上部下段（An∈b1）粉砂巖、人工堆石三層，其中第四系殘坡積層廣泛分別分布在礦區(qū)未剝離地段石炭系中統(tǒng)黃龍組灰?guī)r、前寒武系上部下段粉砂巖之上，主要由黏土、粉質(zhì)黏土夾碎塊巖石組成，表層含腐質(zhì)物成分，不符合《礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊》（2014 年修訂版）中磚瓦用黏土物理不得含有碳酸鹽質(zhì)顆粒要求，不能作為磚瓦用黏土礦。故2021 年核實工作未對礦體上覆第四系蓋層作為磚瓦用黏土含量分析。粉砂巖覆土層分布于礦區(qū)的南西部，主要為前寒武系上部下段（An∈b1）粉砂巖全風化產(chǎn)物，巖性主要為粉質(zhì)黏土、粉砂夾變質(zhì)粉砂巖碎塊，表層含腐質(zhì)物成分。

3.3.8 溶洞及其填充物

根據(jù)2021 年核實報告資料和本次勘探施工，現(xiàn)礦區(qū)范圍內(nèi)揭露溶巖鉆孔中合計27 個，揭露溶洞鉆孔15個，鉆孔見溶洞率為55.56％，單鉆孔巖溶率在1.20％～13.92％，溶洞總深度為82.29 m，礦區(qū)鉆孔揭露溶巖總孔深為2 754.26 m，全區(qū)平均鉆孔線巖溶率為2.99％。巖溶總體發(fā)育程度屬發(fā)育，溶洞深度最小為0.30 m，最大為10.70 m，屬于小～中型。溶洞分布在標高180.80～304.55 m，高于最低開采標高+150 m，溶洞大部分發(fā)育在最低侵蝕基準面（標高220 m）以上，少量在最低侵蝕基準面以下，表明溶洞發(fā)育受地下水影響較小。13 個溶洞鉆孔中大部分可見溶洞充填物，多數(shù)為半充填，少量完全充填，充填物一般為泥質(zhì)，少量砂質(zhì)，局部地段含礫石。在最低侵蝕基準面以上溶洞對開采影響小，在最低侵蝕基準面以下會對開采產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為開采過程中可能產(chǎn)生突水、突泥及塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。礦山開采設(shè)計和施工過程中要對巖溶較發(fā)育地段采取相應(yīng)措施，確保安全生產(chǎn)，防范安全事故的發(fā)生［5-6］。

4 礦床成因

現(xiàn)采礦證所處的珠璣鎮(zhèn)一帶，礦區(qū)基本處于一種局限淺海潮坪凹地沉積環(huán)境，沉積環(huán)境較穩(wěn)定，碳酸鹽巖沉積物中夾雜有白云質(zhì)及少量泥質(zhì)夾層，形成灰?guī)r與白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖互層：本區(qū)的灰?guī)r以細晶灰?guī)r為主，顯示當時的沉積環(huán)境在某一時段曾經(jīng)處于動蕩、干燥環(huán)境。

礦層所在的“石炭系中統(tǒng)黃龍組”的成礦環(huán)境為局限淺海潮坪凹地沉積環(huán)境。在礦區(qū)及周邊，晚泥盆世形成厚度不等、成分不一的碳酸鹽巖沉積；在沉積成巖期，含鎂高的大量白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r形成。上述作用的結(jié)果就造成了本區(qū)的沉積物主要是細晶灰?guī)r，其次為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，三者相互影響形成互層。經(jīng)過后期構(gòu)造運動的改造，形成現(xiàn)有的礦床空間展布格局。

5 結(jié)語

綜上所述，本區(qū)石灰?guī)r礦成因類型為海相沉積型石灰?guī)r礦床。本礦區(qū)內(nèi)的水泥用石灰?guī)r礦與建筑用石灰?guī)r礦質(zhì)量指標合格，礦區(qū)內(nèi)探明資源量以達到勘探要求，建筑用石灰?guī)r礦可以保證約16 年的開采時間，且本礦床開采條件中等，工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等，本礦床的開采可以帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，具有一定的經(jīng)濟和社會效益。