分类：建筑论文 时间：2022-01-27 热度：519
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。
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
