徐州大成山水泥灰巖礦區構造特征及其對礦層的影響

施建斌，曹 強

(江蘇省地質礦產局第五地質大隊，江蘇 徐州 221004)

徐州大成山水泥灰巖礦區構造特征及其對礦層的影響

施建斌，曹 強

(江蘇省地質礦產局第五地質大隊，江蘇 徐州 221004)

大成山礦區的構造多屬成礦后期的地質構造，它對早期形成的礦床(層)有一定的破壞作用，主要表現為礦體的不連續、重復或缺失，以及礦石質量的變化。大成山礦區的后期構造復雜，尤其斷層較為發育，主要為北東向高傾角縱向逆斷層和北西向橫向平移和橫向平移逆斷層。礦區內的褶皺改變了礦層形態，影響了開采標高之上的礦層厚度，礦層中的節理裂隙在方解石脈充填后，部分提高了礦石的質量，是對礦層影響的次要因素；礦區內的斷層，不僅改變了礦層的形態，造成礦層的不連續，更主要的是由于造成礦石的物理破碎經方解石充填膠結，不同程度提高了礦石的化學品位，是對礦層影響的主要因素。

構造特征；礦層；水泥灰巖；徐州

1 地質概況

大成山水泥用石灰巖礦區位于中朝準地臺(華北地臺)—淮河臺坳—淮北臺陷褶帶—徐(州)宿(縣)弧形斷褶帶北段，徐州—江莊復背斜北端近核部部位。分布地層主要為華北地臺型寒武系地層，水泥用灰巖主要含礦層位為中寒武統張夏組(∈2z)，次為上寒武統崮山組下段(∈3g1)。其他地層有下寒武統饅頭組(∈1m)，中寒武統毛莊組(∈2m)、徐莊組(∈2x)，上寒武統長山組(∈3c)、鳳山組(∈3f)。

礦區褶皺和地層總體呈北東走向，呈向北西凸出的弧形展布，區內斷層較發育，主要有與區域構造線一致的北東向縱向逆斷層及北西向橫向斷層。這些構造均為成礦的后期構造。礦區地質略圖見圖1。

2 構造特征

2.1 褶皺

礦區褶皺較為緊密，總體呈北東向，分布的主要褶皺有：二成山向斜、獨山張背斜、大成山向斜及鐃鈸背斜等。背斜北西翼、向斜南東翼均受北東向縱向斷層切割，發育不完整，并呈現背斜北西陡、南東緩，向斜北西緩、南東陡，軸面向南東傾斜，兩翼不對稱的系列歪斜褶皺構造。核部地層以張夏組和崮山組灰巖為主，僅獨山張背斜核部為饅頭組頁巖；兩翼地層除都發育有張夏組和多數發育崮山組外，其他多發育不全，只有二成山向斜北西翼發育一套完整的地層，從下寒武統饅頭組至上寒武統崮山組皆有出現；地層傾角基本保持在40～50°，變化大的主要有二成山向斜，北西翼35°左右，而南東翼則變大到55°，獨山張背斜的北西翼局部產狀陡傾達70°，主要由斷層引起。

2.2 斷層

礦區斷層較為發育，按其分布大致分為兩組，一是北東向高傾角縱向逆斷層，二是北西向橫向平移和橫向平移逆斷層。縱向逆斷層多造成地層及礦層沿傾向缺失或重復，橫向斷層造成地層及礦層沿走向錯動不連續。

縱向斷層一般規模較大，均貫穿全礦區，為老地層張夏組下段逆沖于新地層張夏組上段或崮山組等上寒武統地層之上的逆斷層，斷層角礫巖發育并多被方解石膠結。F2、F3在地表表現地層缺失，并隨著位置的不同，缺失厚度向褶皺傾伏端不斷加大，而F4、F5則因為部分褶皺翼部發育不全，使得張夏組含礦層位連接出現，在地表表現地層重復；該組斷層走向一般30～60°，傾向皆為南東，傾角除F4斷層稍緩為55°外，其他斷層都在70°左右。

橫向斷層性質有逆斷層和平移斷層，這些斷層大多較縱向斷層規模小，但也基本貫穿礦區。

以F7、F8、F14、F15等為代表的橫向逆斷層，走向310～315°，傾向主要為南西，少數北東，而傾角卻多在75°以上，最大的F14可達85°，最小的F15僅為55～60°，地表上表現和縱向斷層一樣，為地層的缺失或重復，其中F7造成二成山向斜南西端大幅昂起被剝蝕僅保留了張夏組下段及上段下部的部分含礦層位，而F15在鉆孔DZK0401中可見地層重復25m左右(圖2)。橫向逆斷層的另一個特點是沿走向錯動，但錯動距離均不大，基本在10～20m左右，最大不過50m，斷層破碎帶寬度一般不超過10m，均被方解石脈充填，但F17、F18兩斷層破碎帶連成一片，使得其寬度加大，D08勘查線大部分樣品為斷層角礫巖。

以F10、F11、F13等為代表的橫向平移斷層，主要表現為沿走向的水平錯動，一般錯距10～20m，破碎帶寬度1～2m，被方解石脈充填。

2.3 節理

礦區內節理有三組：一是走向節理，走向北東35～40°，傾向南東，傾角65°,礦區內較發育，密度11條/m，裂隙寬0.1～1.0cm；二是傾向節理，走向300～330°，傾向30～60°，傾角75～85°，規模較大，長達數十米，寬20～50cm，裂隙面粗糙，密度9條/10m；第三組為斜交節理，走向15°±，傾向285°，傾角55°，裂隙密度1/m，可見長度2m±，寬度2～5cm。走向節理多數張性的，傾向節理和斜交節理張性和壓性的均有，這些節理裂隙中多充填方解石細脈或石灰華。

3 構造對礦層影響

后期構造對礦層的影響主要表現為對其完整性和連續性的影響，一些構造還改變了礦石的質量，這些構造也就是常說的破礦構造。

3.1 對礦層完整性影響

礦區與礦層開采關系密切的褶皺是獨山張背斜和二成山向斜，它們最大的特點就是改變了開采的原生形態。二成山向斜兩翼地層出露較全，含礦層位在北西翼較寬，但自南西向北東南東翼的礦層越來越窄，造成兩翼礦層極不對稱，在團山兩翼礦層重復出現，加大了開采標高以上礦層的開采厚度；而獨山張背斜則呈單斜產出，地層缺失的同時，開采標高以上礦層厚度變薄。

礦區斷層對礦層的連續性和完整性破壞較大，縱向斷層雖然造成地層的缺失，但多數情況下加大礦層的厚度，而橫向斷層不僅造成地層的缺失或重復，最主要的是它們將礦層不斷錯動呈不連續的塊段，錯距多為10～20m，大者達50m，影響了礦層的開采。

而節理裂隙由于規模較小，對礦層沒有多大影響。

3.2 對礦石質量影響

目前還沒有資料表明褶皺與礦石質量的關系，但礦層中形成的一些節理裂隙，往往被方解石脈或石灰華充填，無形中提高了礦石質量。

礦區內斷層大多以斷層角礫巖發育的破碎帶形式表現，其破碎帶寬度由1～2m到數十米均有，角礫間被方解石脈充填膠結。為了說明斷層對礦石質量的影響，筆者統計了礦區內經過斷層或斷層破碎帶的樣品化學成分，見下表。

礦區內經過斷層的樣品化學成分統計

從表中可以看出，除了崮山組上段本身質量較差外，僅∈2z2-3一個樣品質量較差，其他均達到Ⅰ級品標準，也高于礦區的平均品位。再以D08線為例，該線長413.38m，75%的地表刻槽樣品位于F17、F18兩斷層形成的破碎帶中，巖性為斷層角礫巖，但是該勘查線樣品的平均品位(%)為CaO52.18，MgO0.50，R2O0.27，遠高于礦區的平均品位，全部達到Ⅰ級品。

顯然，斷層對礦石質量的影響，除了對礦石進行了物理破碎外，還部分提高了礦石的品質，這主要是由于斷層破碎帶中被方解石脈充填引起的。

4 結論

大成山礦區構造發育，且多為后期構造，褶皺改變了礦層形態，影響了開采標高之上的礦層厚度，礦層中的節理裂隙，在方解石脈充填后，部分提高了礦石的質量，是對礦層影響的次要因素；礦區內的斷層，不僅改變了礦層的形態，造成礦層的不連續，更主要的是由于造成礦石的物理破碎，經方解石充填膠結，不同程度提高了礦石的品位，是對礦層影響的主要因素。

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The Structural Feature of Dachengshan Cement Limestone Deposit and Its Impact on the Seam

Shi Jianbin, Cao Qiang
(Geology and Mineral Resources Bureau of Jiangsu Province, 5th Battalion of Geology, Xuzhou 221004, China)

The geological structure of Dachengshan cement limestone deposit is mostly the latter part of the mineralization, which has some damaging effects on the early formation of the deposits (layer), mainly for the ore body is not continuous, repeated or missing,as well as ore quality changing. The later structure of Dachengshan deposit is complicated, in particular, faults are well developed, mainly for the north-east to the high-angle vertical reverse faults, and north-west to the horizontal translation and horizontal slip-thrust fault. The folds within the mine change the shape of the seam, which affects seam thickness above the exploiting elevation. The joints crack in the seam, filled by calcite veins, some to improve the quality of the ore, is secondary factors affecting the seam; the fault within the mine, has not only changed the shape of the seam, resulting seam is not continuous, but is mainly caused due to physical crushing of ore, filled by calcite cementation, improving chemical grade of the ore by different degrees, is the main factors affecting the seam.

structural features; seam; cement limestone; Xuzhou

P619.225;P613

A

1007-9386(2010)02-0048-04

2009-12-22