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牛栏场矿区地质特征及成矿类型研究

来源:SCI期刊网 分类:建筑论文 时间:2022-01-27 10:09 热度:

摘 要:摘 要 :牛栏场矿区处于南岭成矿带雩山成矿亚带,区域内分布着众多的金属矿床。通过进行地质勘查工作,查明了矿区地质、构造,对主要矿体形态、规模有了清晰认识,确定矿体的连续性、

  摘  要 :牛栏场矿区处于南岭成矿带雩山成矿亚带,区域内分布着众多的金属矿床。通过进行地质勘查工作,查明了矿区地质、构造,对主要矿体形态、规模有了清晰认识,确定矿体的连续性、矿石质量 ;基本查明矿床开采技术条件并对本矿床的成因进行了初步探讨。

牛栏场矿区地质特征及成矿类型研究

  关键词 :牛栏场矿区 ;地质特征 ;成矿类型

  1  区域地质概况

  牛栏场矿区大地构造位置处于华南板块北东部,南岭构造带与武夷山构造带交汇部位,宁于坳陷南缘,鹰潭—安远深断裂贯穿勘查区。历经晋宁—加里东构造旋回,印支—燕山构造旋回和喜马拉雅构造旋回,致使发育一系列褶皱、断裂和推覆构造。以加里东、印支和燕山运动最为强烈,地质活动频繁,成矿地质条件有利。

  区域内地层出露主要有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系和第四系。

  区域内构造活动频繁且强烈,褶皱发育,断裂构造发育,以北东向~北北东向构造为主。

  区域内地质矿物仅出露于矿区东部一带,时代属晚侏罗世。

  2  矿区地质特征

  2.1 地层

  区内地层出露简单,主要有寒武系、泥盆系、石炭系下统梓山组、中统大埔组及第四系更新统莲塘组、第四系全新统联圩组。

  2.1.1  寒武系下统牛角河组(∈ 1n1 )

  出露于矿区北西角,基本层序为灰绿色中厚层状变余细粒长石石英砂岩~变余粉砂岩~薄层板岩,构成旋回性韵律层,夹含泥砾变余粉砂岩、凝灰质板岩 ;下部灰黑色薄层状含炭板岩、炭质板岩较多。

  2.1.2  泥盆系上统中棚组(D3z)

  分布于矿区的西部,岩性主要为紫红色中厚层粉砂岩、中细粒砂岩及粉砂泥岩夹灰白色砂岩。

  2.1.3  石炭系下统梓山组(C1z)

  分布于矿区西南角,以灰绿、灰紫色中薄层粉砂质泥岩,粉砂岩和灰黑色薄层炭质页岩为主,夹灰白色中厚层中粗粒石英砂岩。地质矿物极为破碎,裂隙十分发育。

  2.1.4  石炭系中统大埔组(C2d)

  分布在矿区南西角,部分区段可见肉红色角砾状灰质地质矿物,风化面上常见刀砍纹。部分矿石受岩浆热变质影响,出现了重结晶现象。该地层为本区勘查工作的重点,产状 150°∠ 35°,在矿区受断裂构造局部见有倒转。

  2.1.5  第四系更新统莲塘组(Qplt)

  分布于区内的南西部,主要为河床两侧以及边缘的山脚局部堆积,由坡积、冲积相亚粘土、粘土及砾石层组成。厚度 1m~5m。

  2.1.6  第四系全新统联圩组(Qhl

  )广泛分布于区内的中东部,主要为河床两侧以及边缘的山脚局部堆积,由坡积、冲积相亚粘土、砂及卵石组成。厚度 3.6m~20.3m。

  2.2 构造

  2.2.1  断裂

  区内断裂构造较为发育,矿区断裂主要有北东向大断裂、东西向断裂。

  东西向断裂 :F1 出露于矿区西北部,矿区内断续出露长 100 余米,宽 2m~4m,走向近东西 110°,倾向北北东,倾角 40° ~60°,充填物主要为石英脉及硅化角砾岩。

  北东向大断裂 :区内该方向断裂构造控制着石炭系部分含钙地层的分布,断层宽数十米,延伸大于数千米,其中:

  F2 出露于矿区西部,地表断续出露长 700 余米,宽1m~2m,走向北东 30°,倾向南东,倾角 50° ~85°,平均 65°。矿区内由于受多次活动的作用,在构造面上可见到石英复脉及石英脉破碎再胶结等特征。走向北东,倾向南东,属压扭性断裂构造。

  F3 断裂 :出露于矿区东南角,沿沟谷地表断续出露长 460 余米,宽 2m~4m,走向北东 30°,倾向北西,倾角 60° ~80°,平均 63°。断裂带内发育构造有脉状、网脉状矿石充填。

  2.2.2  节理裂隙

  节理裂隙发育影响矿体的分布和地质矿物的开采利用率。区内矿石因受到区域北东向断裂构造应力影响,节理裂隙发育。

  区内主要有近东西、北西、北北东、北东向等四组节理裂隙,但分布不均匀,主要分布于矿区东南角。矿区内最为发育的二组节理方向 :一组 270° ~335°的属张性节理,相对发育 ;另一组为剪节理,方向 20° ~65°,部分被钙质及硅质充填。

  2.3 岩浆岩

  矿区岩浆活动较强,分布于矿区东侧,为白鹅序列大塅单元(J3D)。呈岩株状产出,属燕山早期花岗岩,岩体严格受铁山垅—白鹅北东向构造控制,侵入于寒武纪、泥盆纪、石炭纪地层中。接触面较平整,外接触带热液变质作用明显,形成角岩化、矽卡岩化。

  岩性为中粒斑状黑云母花岗岩呈灰色、灰白色,中粒似斑状粒状结构,块状构造。主要矿物成分为钾长石,含量约为 45% ;斜长石含量约为 23% ;石英占 28% ;黑、白云母约为 4%。

  斑晶为钾长石,呈自形、半自形板状,具格子双晶和条纹结构,大小 8mm~9mm,含量 18%。与基质的矿物粒径及结晶程度差异较大,斜长石呈半自形板状,粒径 2mm~3.5mm,石英它形粒状,粒径 2mm~4mm,黑云母片状,具绿泥石化蚀变。矿体内出露的脉岩有细粒花岗岩脉和花岗斑岩脉等。

  3  矿床地质特征

  3.1 矿体特征

  通过勘查工作探获可进行开采的矿体一个,矿体赋存于石炭系中统大埔组(C2d)及岩浆岩接触带之间,受石炭系地层及岩浆岩双重作用的控制。矿体在平面上呈四边形(北东—南西长度 540m,北西 ~ 南东宽度 210m 左右),赋存标高为 +194m~+100m,钻探工程控制最深为标高 -130m 左右。矿体岩性为石炭系中统大埔组灰白色、灰色厚层状白云岩、白云质灰岩,局部夹灰白色白云质灰岩、灰岩(单层厚度在 4.5m~8m),矿体控制厚度 11.2m~280.42m。矿体形态呈层状、似层状、带状,矿体与地层产状一致,走向 60° 左右,倾向 146° ~155°倾角 35° ~50°,矿体沿走向、倾向变化较小,厚度变化稳定,矿石质纯、矿物特性稳定,偶见有方解石细脉穿插,夹层少 ;24 个钻孔中有 7 个孔内见小溶洞分布,其规模一般宽 1m~3m,最小 0.82m,最大 4.77m,平均 2.73m。

  矿体顶板为梓山组下段中粒石英砂岩、泥质粉砂岩、页岩夹矿层,矿体底板为大埔组灰白色白云质灰岩、灰岩。首采区北端局部夹白云质大理岩,为白云岩、灰质白云岩经热接触变质后,原岩矿物成分发生重结晶,形成粒状变晶结构的白云质大理岩。矿区矿体大部分被第四系全新统联圩组浮土所覆盖,仅西南角部分裸露,覆盖层厚约 3.6m~50.4m ;矿石风化带不均匀,根据地表剥土及钻探工程揭露,近地表 5m~10m 范围之内,风化强烈,裂隙发育,多见刀砍纹。

  3.2 矿石质量

  3.2.1  矿石矿物成分

  牛栏场矿区地质矿物主要为白云石和方解石,其次含水云母、高岭石等,其中白云石约占 70%,方解石约占 30%, (CaO+MgO)含量平均 54.36%。白云岩、白云质灰岩中矿石矿物成分较简单,主要为白云石、方解石,含少量硅质及纤维状生物屑。

  研究区矿石矿物主要为它形粒状矿石,少量方解石、生物屑组成,主要矿石含量一般为 95%。其中结构组分生物屑 3%~4%。局部地段矿石中含石英 1%~3%,呈不规则的星散状分布,少量玉髓、绢(白)云母。粒度较均匀,以 0.05mm~0.1mm 之 间 为 主、少 数 0.1mm~0.3mm 之 间 粒度不大均匀,略成似斑状。粒状嵌晶结构,由粒度较均匀的 0.05mm~0.1mm的两种类型矿石相互嵌晶而成。

  灰岩主要矿物成分为方解石 60%~65%,石英 0.5%~1%。粒度不大均匀,小者一般 0.005mm~0.01mm 之间,中者 0.05mm~0.1mm大者 0.2mm~0.5mm之间,以中者为主,小者少量,大者偶见。

  粒状嵌晶结构由 0.05mm~0.1mm为主的方解石、白云石嵌晶而成,偶见零星的它形粒状石英,方解石可见有平行菱形解理长对角线双晶纹。

  3.2.2  地质矿物的化学成分分析

  本次工作钻孔中采集 3 件化学全分析样品。纵向上矿区上部以白云岩为主,表现为白云岩夹灰岩、局部区域含有一定数量的灰岩,深部与花岗岩接触处见有矽卡岩 ;横向上矿区北侧含有大理岩,南侧多为白云岩夹白云质灰岩,在大埔组顶部与梓山组下段接触处,方解石交代白云石明显,发育大理岩化、赤铁矿化呈现紫红色。

  根据对较深部地层钻孔、浅部地层剥土中采集的化学样品分析,矿石主要化学成分质量分数变化范围。

  白 云 岩 :CaO30.31%~44.02%,平 均 37.57% ;MgO 11.48%~22.52%,平均为16.79%;SiO21.45%~3.65%,平均为2.42%;Fe2O30.03%~0.15%,平均为0.08%;Al2O3 0.05%~0.37%,平均为0.19%。

  灰岩:CaO40.22%~56.44%,平均 47.61% ;MgO0.30%~ 8.47%,平均为3.01%;SiO22.19%~6.56%,平均为3.21%; Fe2O30.03%~0.14%,平均为0.08%;Al2O30.08%~1.21%,平均为0.36%。

  3.2.3  矿石结构构造

  (1)矿石结构。

  矿石结构主要为细晶 - 微晶结构,矿石呈半自形 - 它形微粒状,粒径 0.08mm~0.12mm。少量交代残留结构,主要为方解石所交代,方解石呈他形粒状,交代作用从矿石的晶粒边缘开始,逐渐深入,最后全部被方解石交代。

  (2)矿石构造。

  矿石构造为致密块状构造、条带状构造、层状构造。

  块状构造(均一构造):由多种含碳酸盐矿物组成集合体,形成致密块状。

  条带状构造 :灰白色厚层状中、细晶白云岩夹灰色厚层状细晶、粉晶灰岩组成,下部夹浅紫红色白云岩,形成灰白相间的条带 ;多见于近地表的风化岩中,表现为暗色矿物铁质析出矿物呈现出紫红色、褐红色条带。层状状构造 :因古地理沉积环境不同而沉积白云岩、灰岩、白云质灰岩,形成厚层灰岩、白云质灰岩,白云岩。

  3.2.4  矿物的物理性能

  (1)矿石的吸水率。

  测试结果表明 :矿石的吸水率最高为 0.34%,最低为 0.06%,平均为 0.15%,低于规定(吸水率≤ 0.50%)的要求。

  (2)机械强度。

  经过取样测试,矿石干燥和水饱和压缩强度最高值分别为 122.23MPa 和 114.58MPa,最低值分别为 102.68MPa 和 95.2MPa,平均值分别为 122.3MPa 和 108.5MPa。矿石压缩强度基本满足 DZ/T 0291—2015 规定的矿石(干燥和水饱和)压缩强度≥ 52MPa 的要求。经测试矿石弯曲强度为 7.5MPa,满足 DZ/T 0291—2015 规定的矿石(干燥和水饱和)弯曲强度≥ 7MPa 的要求。

  (3)体积密度。

  矿区采集小体重样品 35 个,测试矿石体重 2.79~2.89g/ cm3 ,平 均 值 2.83g/cm3 ,满 足 DZ/T0291-2015 规 定 的 ≥ 2.80(g/cm3 )的要求。

  (4)光泽度。

  矿区采集矿石样品经具有资质公司进行加工测试,其平均光泽度为 82.62度。

  (5)耐磨性。

  通过对3件岩心样品取样加工测试,其耐磨性为12(l/cm3 ),满足DZ/T0291-2015规定的≥10(l/cm3 )的要求。

  3.3 矿石类

  型矿石类型可分为自然类型和工业类型两类 :

  (1)自然类型 :矿石属于碳酸盐建造化学沉积及较轻变质程度成因的矿床。

  (2)工业类型:地质类型 :形成块状矿石,矿石的颜色、矿石成分、结构构造均匀,无明显定向变化,制成的成品广泛用于工业中。

  工艺类型:根据矿石磨光面的颜色和物理特征,定为“冰裂纹”型。其底色为白 - 银灰,布以均匀粗纹无规律分布,依其纹路分布或灰线纵贯板面,且纹路分布不均,光度极好,能达 82.62 度,它具有质地细腻,光泽度高的特点。

  3.4 矿体围岩和夹石

  矿区内矿体顶板为石英砂岩、泥质粉砂岩、页岩夹矿层,底板为白云质灰岩、灰岩,上覆第四系浮土,深部与花岗岩接触,围岩为地表坡积、冲积相砂质粘土、砾石,灰质白云岩,灰岩,砂岩,花岗岩,矿体与围岩接触界线分明。首采区 04 线 ZK0402、08 线 ZK0804 二个钻孔岩心中分别有两层的灰岩夹层,夹石分别编号为 S 夹 1、S 夹 2,平均厚度分别为 8m、6.15m,与矿体渐变过渡。

  3.5 矿体中色斑、色线发育情况

  矿石中色斑零星少见,色斑主要表现为团块状方解石和碎裂岩 ;矿石中局部存在色线,色线主要表现为裂隙充填碳酸盐细脉及顺层裂隙里充填的碎裂岩带。首采区内 10 个剥土工程中有 4个含有少量色线。

  3.6 节理裂隙发育特征

  节理裂隙发育影响矿体的分布和矿石的利用率。区内主要有近东西、北西、北北东、北东向等四组节理裂隙,但分布不均匀。

  矿区内最为发育的二组节理方向 :一组 270° ~300° 的 属 张 性 节 理,相 对 发 育 ;另 一 组 为 剪 节 理,方 向 30° ~80°,部分被钙质及硅质充填。矿区节理裂隙以近东西向、北西向为主,构造走向集中于 270° ~300°、 80° ~90°和 330° ~30°。

  4  矿石加工技术性能

  4.1 采样种类、方法及其代表性

  牛栏场矿区内矿石各矿物颗粒大小基本一致,且分布均匀,不具定向性能特征。

  本次在矿区南东角剥开露头最好的 BT0801号剥土中人工试采了一件矿石样品,样品编号 JG201901,委托具相关资质公司进行加工测试,代表性较好。

  样品规格为 2m(长)×1.1m(宽)×0.75m(高),样品体积 1.65m3 。

  4.2 试验种类、方法及结果

  样品 JG201901经加工测试结果如下 :

  锯切性 :1.0~2.2m2 /h(上海进口 BM 机械有限公司静压锯)。

  磨抛性 :连续磨机 25~35m2 /h(台湾靖佑机械有限公司靖佑磨机)。

  光 泽 度 :矿 石 光 泽 度 为 68.10~88.60,平 均 82.62, ≥ 80度。

  4.3 矿物的利用性能评价

  4.3.1  矿物的加工技术性能

  矿区内矿石经化学和物理性能检测检验,成分稳定、矿物组合简单、结构均匀构造单一、矿石颗粒硬度差别不大、机械强度适中、易于磨平磨光、(微)裂隙发育程度以及矿物中的包裹体等都符合加工条件,加工技术性能良好。

  4.3.2  产品品种及名称

  产品品种单一,产品底色自然灰白色,基色为白,纹路分布或灰线纵贯板面,且纹路分布不均,光度好为特色。细晶 - 显晶结构、块状构造,属自然类型。

  5  矿床成因类型

  矿区含矿地层为石炭系中统大浦组白云岩、白云质灰岩,为一套浅海相碳酸盐岩建造沉积发育区,矿床主要受古地理沉积环境及地层层位控制。由此,按成矿作用、成矿母岩及工业应用类型划分,矿床成因类型属化学沉积及较轻变质程度成因的矿床。

  6  结语

  综上所述,牛栏场地区白云岩矿床的矿层特征、矿石类型及矿石成因进行了深入研究,发现该矿区成矿地质条件较好,找矿标志明显,为同类型矿山地质勘查提供了理论依据。——论文作者:吴其辉1 ,何文强1 ,吴海峰1 ,余 星2

文章名称:牛栏场矿区地质特征及成矿类型研究

文章地址:http://www.sciqk.com/lwfw/jzlw/12760.html

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