安徽蕪湖市施墩鐵礦成礦地質特征及開采技術條件淺析

■鄢月亮

（安徽省核工業勘查技術總院 安徽 蕪湖241003）

安徽蕪湖市施墩鐵礦成礦地質特征及開采技術條件淺析

■鄢月亮

（安徽省核工業勘查技術總院 安徽 蕪湖241003）

施墩鐵礦位于蕪湖市鳩江區沈巷鎮160°方向，平距約6km，行政區劃隸屬蕪湖市鳩江區沈巷鎮管轄。三迭系中統徐家山組（T2X）為礦區主要鐵礦含礦層位，巖體為成礦提供了一定的物質來源，是主要的成礦母巖。巖體接觸帶的凹陷構造與成礦關系密切，主要礦體受巖體接觸帶凹陷構造控制明顯，礦體形態呈似層狀、透鏡狀及不規則狀。礦化蝕變主要為鈉長石化和碳酸鹽化等，蝕變越強烈，與鐵礦化關系越密切。礦床開采技術條件綜合歸類為Ⅲ—4類型，礦床成因類型為以熱液充填為主的接觸交代～熱液型鐵礦床。

施墩鐵礦徐家山組接觸帶礦體特征開采技術條件

1 地質概況

1.1 地層

礦區地表全為第四系松散沖積物覆蓋，鉆探揭露的地層主要為三迭系中統徐家山組（T2X）及黃馬青組（T2h）

三迭系中統徐家山組（T2X）分布于礦區中部。巖性下部以淺灰、灰白色灰質白云巖、白云質灰巖為主，偶夾薄層灰巖；上部為淺灰、淺灰綠色鈣質泥巖、含粉砂泥巖，灰巖夾薄層狀白云質灰巖、泥灰巖，具有水平微層理構造；頂部有一薄層～中層狀鈣質泥巖或泥灰巖，水平微細層理發育。與上覆黃馬青組地層為整合接觸。其下部被巖漿侵入體吞沒，未見底。厚度大于150米。該地層為礦區主要含礦層位。

三迭系中統黃馬青組（T2h）分布于礦區南部及北西部。巖性下部主要由紫紅色泥巖、含粉砂泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖等組成厚底式韻律層，單個韻律層厚度較大，泥巖多于粉砂巖，粉砂巖在走向和傾向上均不甚穩定。巖石中常見灰綠色色斑及鈣質結核，蟲管構造發育，具水平微細層理構造，底部有時可見微型斜層理構造；上部巖性為紫紅色泥巖，含粉砂泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖為主，夾多層薄層細礫巖。粉砂巖多于泥巖，具交錯層理、鈣質結核、色斑。其厚度大于150米。

第四系（Q）廣泛分布于全區。主要為粘土，含粉砂粘土、泥質粉砂、粉細砂及砂礫石層。上部常夾有薄層泥炭。厚度50～70米。

1.2 構造

礦區褶皺構造主要為一背斜構造，系裕湯復背斜之太平村段。該背斜軸部位于礦區中部賈小莊～代墩一帶，軸向北東50°～60°；核部地層為三迭系中統徐家山組，兩翼為黃馬青組一、二段地層。背斜兩翼地層總體走向北東，分別傾向北西、南東，產狀一般較平緩，傾角約10°～15°。巖體由背斜構造的核部侵入，由于巖體侵入抬拱作用不同而對兩翼地層產狀產生影響，在巖體隆起部位，地層相對抬高，在凹陷部位地層則相對降低，在太平村附近，似表現為迭加于北東向背斜構造上的一個北西向短軸向斜構造。

礦區內未發現大的斷裂構造。但從巖石裂隙、角礫巖及熱液脈巖較發育等情況分析，區內在成礦作用前后，均可能在不同應力場作用下，形成各種局部張裂隙、層間破碎帶、小型壓性斷裂等。

在礦床范圍內巖體與圍巖接觸面產狀總體比較平緩，傾角一般在10°～15°，與圍巖地層產狀大體一致，僅局部較陡，如太平村東，傾角可達40°左右。因接觸面具有相對隆起和凹陷，并常有巖枝沿圍巖層理穿插，而使接觸帶復雜化。在太平村的東、西、北三面巖體與圍巖接觸面均相對隆起，從而在太平村的南側形成一個總體

1.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖屬鈉質石英閃長巖類，呈巖枝狀侵入于三迭系徐家山組、黃馬青組地層中，出露于礦區中部太平村北側和西側，面積約0.5平方公里，屬燕山期侵入體。根據其礦物成分、結構、構造的差異，可分為鈉質閃長巖、鈉質石英閃長巖、鈉質角閃閃長巖、鈉質石英正長閃長巖等。其中以鈉質石英閃長巖、鈉質石英正長閃長巖為主。巖石為灰色、深灰色～肉紅色，連續不等粒結構或似斑狀結構，塊狀構造。礦物成分為斜長石（35～80%）、角閃石（5～15%）、石英（0～15%）、鉀長石（0～30%）、黑云母（2～12%）；鈦鐵礦及磁鐵礦（1～5%）、磷灰石（1%）、榍石（1%）。斜長石呈自形～半自形粒狀、板狀，粒徑以0.1～2毫米為多，少數可達3～4毫米，聚片雙晶，環帶結構；角閃石呈柱狀，柱長一般在0.5～2毫米，少量可達3毫米；石英、鉀長石多呈他形粒狀，粒度多小于0.5毫米。當其中的角閃長、石英、鉀長石、黑云母的含量超過一定含量時，由鈉質閃長巖過渡到另一類巖石，如鈉質石英閃長巖、鈉質石英正長閃長巖、鈉質角閃石英閃長巖。

巖漿侵入體與成礦作用密切相關，鐵礦體均產于巖體與圍巖的接觸帶附近，巖體為成礦作用提供了一定的物質來源，是主要的成礦母巖。

1.4 變質作用

礦區內三迭系中統徐家山組及黃馬青組巖層均遭受不同程度的接觸熱變質作用，形成一套角巖類和大理巖類接觸熱變質巖，各類變質巖石與原巖具有良好的對應關系，詳見表1。根據各類變質巖石的礦物共生組合，礦區內的變質巖主要是低級接觸熱變質作用的產物，屬接觸熱變質作用中的鈉長石～綠簾石角巖相。巖體與圍巖的接觸面具有波伏起伏且巖漿巖常呈脈狀、舌狀穿插，礦區內接觸變質帶不規則，寬窄變化較大，強接觸變質帶寬度一般自數十米到一百五十米左右。

表1 變質巖石與原巖巖性對應表

1.5 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要是鈉長石化和碳酸鹽化。兩者均發生在接觸熱變質作用之后。巖漿巖中的斜長石、鉀長石及暗色礦物常被鈉長石交代，當交代強烈時，原巖的成分基本上全部變成鈉長石而形成鈉長石巖；蝕變強度隨距接觸帶或礦體的距離增加而逐漸減弱。巖漿巖中的造巖礦物、角巖中的變質礦物，有時礦石中的礦石礦物及脈石礦物都可被碳酸鹽交代,碳酸鹽化是一種明顯的近礦圍巖蝕變，在礦體附近的巖漿巖或角巖中均可見到，但其范圍不廣。除鈉長石化和碳酸鹽化主要蝕變外，巖漿巖中局部尚有綠泥石化、絹云母化、高嶺石化、陽起石化等蝕變作用。

2 礦體特征

2.1 礦體分布特征

施墩鐵礦體均分布于背斜構造南東翼鈉質石英閃長巖體與圍巖（徐家山組地層）接觸帶附近巖體之凹陷構造內。礦床由9個鐵礦體組成（礦體編號為Ⅰ～Ⅸ），礦體埋深一般在50米～190米。礦體主要呈似層狀、透鏡狀，其形態、規模受圍巖地層及接觸帶控制。礦體產狀一般較平緩，略向南東傾斜，傾角一般在5°左右；Ⅳ號礦體傾角稍大，一般在5°～20°。區內礦體規模一般較小，其走向、傾向延伸均在100米左右，厚度2.23米～9.27米不等；礦體產出標高－45米～－190米。產于徐家山組地層中的礦體，一般呈薄板狀、透鏡狀，產狀大體與地層產狀相近，礦體規模一般較小，TFe平均品位較低，如Ⅰ～Ⅲ、Ⅴ～Ⅸ號礦體。受閃長巖體接觸帶構造控制的礦體，一般呈似層狀，礦體產狀與接觸面產狀一致，規模相對較大，TFe平均品位較高，如Ⅳ號礦體。

2.2 礦石質量特征

本區鐵礦石的礦石礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦（假象赤鐵礦），其次是穆磁鐵礦、黃鐵礦，微量磁黃鐵礦、黃銅礦等。脈石礦物以方解石為主，在不同地段又分別出現較多的陽起石、黑云母、石英（玉髓），此外還有少量綠泥石、絹云母、磷灰石、高嶺石、硬石膏、褐鐵礦等。

礦石中主要有用組份為鐵，伴生有益組份為五氧化二釩；主要有害組份為硫、磷；其他成分含量很低。造渣組份以CaO、MgO、SiO2、Al2O3為主，其他造渣組份含量均低于1%。礦床礦石中主要成份的平均含量見表2。

表2 施墩鐵礦床礦石平均品位表

2.3 礦石結構構造

礦區鐵礦石主要由磁鐵礦、赤鐵礦、穆磁鐵礦等構成。磁鐵礦呈自形～半自形粒狀結構，次為他形粒狀結構；赤鐵礦呈半自形～他形粒狀結構，穆磁鐵礦呈自形片狀結構。磁鐵礦（穆磁鐵礦）的自形晶可包于黑云母、方解石、石英等晶體中呈嵌晶結構，磁鐵礦（穆磁鐵礦）被赤鐵礦、脈石礦物不同程度地交代形成浸蝕結構，嵌晶結構、反應邊結構、交代網狀結構、骸晶結構、殘余結構、假象結構。

礦石構造有稠密浸染狀構造、塊狀構造、條帶狀構造、角礫狀構造等。

2.4 礦石類型

根據礦石中的礦石礦物、脈石礦物組合，以及礦石構造、品級、伴生組分含量特征，礦石自然類型劃分為：塊狀～稠密浸染狀高硫黑云母、陽起石富磁鐵礦礦石；塊狀～稠密浸染狀高硫方解石富磁鐵礦礦石；稠密狀高硫方解石貧磁鐵礦礦石；浸染狀方解石貧磁鐵礦礦石；浸染狀方解石貧假象赤鐵礦磁鐵礦礦石；浸染狀方解石貧假象赤鐵礦礦石。

礦石工業類型為需選鐵礦石。依據礦石磁性鐵占有率高低劃分為：需選磁鐵礦礦石；需選赤鐵礦磁鐵礦混合礦石；需選赤鐵礦礦石。

2.5 礦體圍巖和夾石

礦體的頂板、底板圍巖主要為大理巖類、方解石巖類、閃長巖類，部分為角巖類、少量角礫巖及安山玢巖。礦體與圍巖的界線一般較清晰。但當礦體頂、底為方解石巖類和角礫巖類時，兩者之間常呈漸變關系。區內礦體鐵礦化一般較均勻，礦體內一般無夾石分布。

2.6 礦床成因

根據礦床的主要地質特征綜合分析，該礦床屬以熱液充填為主的接觸交代～熱液型鐵礦床。

3 礦床開采技術條件

3.1 水文地質條件

依據礦區地下水的賦存條件分為四個含水巖組：

3.1.1 第四系孔隙含水巖組

該含水巖組呈層狀覆蓋在礦區上部，剖面上劃分上、中、下三段：

（1）極弱富水孔隙含水層：該層位于第四系上部，巖性為灰黃色亞粘土、灰黑色淤泥質粘土組成，平均厚度約5m，富水性極弱，可視為相對隔水層。

（2）中等富水孔隙含水層：該層位于第四系中部，巖性為青灰色粉細砂與亞粘土互層，埋藏深度5～6m，平均厚度約36m，呈層狀。鉆孔單位涌水量qcp=0.17L/s.m，滲透系數Kcp=0.67m/d，水質類型為HCO3—Ca.Mg型，富水性中等偏弱。

（3）強富水孔隙含水層：該層位于第四系下部，巖性為青灰色砂礫石層，埋藏深度31～44m，平均厚度約11m，呈層狀。礫石成份主要為石英砂巖、石英巖及燧石，磨園度2～3級，礫徑3～5cm，大者可達10cm以上。鉆孔單位涌水量qcp=1.95L/s.m，滲透系數Kcp=5. 195m/d，水質類型為HCO3—Ca.Mg型，為主要含水層，富水性強，具承壓性質。

3.1.2 弱富水性碎屑巖類裂隙含水巖組

由三迭系中統黃馬青組組成，巖性為泥巖、角巖化泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及粉砂巖。礦床內該層平面上呈帶狀、剖面上呈層狀埋藏在第四系之下，厚度0～26m。據鉆孔揭露資料，該層巖石半堅硬～堅硬，巖芯完整、呈柱狀，裂隙不發育，其含水性弱、滲透性差，整體上可視為礦床的相對隔水層。鉆孔單位涌水量q=0.13～0.20L/s.m，滲透系數K=0.11～0.13m/d,水質類型為SO4.HCO3—Ca. Na型，其富水性中等。

3.1.3 中～強富水性碳酸巖裂隙巖溶含水巖組

由三疊系中統徐家山組組成，巖性下部為灰質白云巖、白云質灰巖、薄層灰巖；上部為淺灰、灰綠色鈣質泥巖、含粉砂泥巖、灰巖夾薄層白云質灰巖、泥灰巖。礦床內該層平面上呈帶狀，剖面上呈層狀，向南東方向傾斜，厚度60～114m，平均厚度約87m，為礦體的頂板含水層。該層灰巖含泥質成份較高，具有不同程度的大理巖化、角巖化特征，其巖溶發育以溶孔、溶蝕裂隙為主。鉆孔單位涌水量q=0. 834～1.257L/s，滲透系數K=1.3～2.17m/d，水質類型為SO4—Ca.Na型，礦化度為3.1g/L，其富水性中～強。

3.1.4 弱富水性侵入巖裂隙含水層巖組

巖性為鈉質石英閃長巖，為礦體的底板地層，其巖石堅硬、完整，裂隙不發育。鉆孔單位涌水量q=0.011～0.097L/s.m，滲透系數K=0.019～0.0964m/d，水質類型為SO4·HCO3—Na.Ca型，礦化度為0.95g/L。該巖體除接觸帶含裂隙水外，其整體富水性弱，可視為本礦床的相對隔水層。

礦床埋藏在當地侵蝕基準面以下，礦區及其附近地表水體發育，礦體頂板含水層富水性中～強，地下水補給條件較好，礦坑疏干排水產生地面沉降的可能性較大。在構造裂隙、巖體接觸帶裂隙發育處往往是第四系強含水層與裂隙巖溶含水層溝通的有利通道，未來巷道突水現象嚴重。綜合分析其礦區水文地質條件屬復雜類型。

3.2 工程地質條件

根據巖(土)成因類型、結構特征及力學性質，劃分為四個工程地質巖組：

（1）松散巖類

主要為第四系地層，次為基巖強風層。其飽和度高、富水性強，巖性松軟、松散，呈互層或夾層交替出現，結構復雜，其工程地質穩定性極差。

（2）碎屑巖層狀巖類

由三疊系中統黃馬青組組成，巖石呈半堅硬～堅硬狀，層狀結構，厚度較穩定，富水性弱。巖石平均密度（飽水）為2.67g/cm3，抗壓強度（飽水）在35.5～90.0MPa之間，故其工程地質條件穩定性較好。

（3）碳酸巖層狀巖類

由三疊系中統徐家山組組成，主要巖性為碳酸巖類，構成礦體的頂板。巖石密度（飽水）為2.66g/cm3，抗壓強度（飽水）為23.68Mpa，彈性模量為 39.52Gpa，泊松比為 0.22，粘聚力為6.21Mpa，內摩角為39.4度。雖然該類巖石大部分為半堅硬、完整，工程地質條件穩定性較好，但在局部構造發育地段,由于巖溶發育或蝕變作用的結果，巖石呈松散、軟弱狀，含水性強，加之地下水壓力大等綜合因素考慮，其工程地質條件穩定性差，危害性突出。

（4）侵入巖塊狀巖類

由鈉質石英閃長巖組成，構成礦體的底板。巖石密度（飽水）為2.66g/cm3，抗壓強度（飽水）為44.69Mpa，彈性體模量為68.05Gpa，泊松比為0.19，粘聚力為7.22Mpa，內摩擦角為40.5度。該類巖石大部分堅硬、完整，裂隙不發育，其工程地質條件穩定性好。但在巖體接觸帶處，因蝕變作用強烈，裂隙較為發育，部分巖石已呈松散狀，其富水性增強，地下水壓力大，工程地質條件穩定性差、危害性大。

礦床的部分礦體及頂、底板地層，巖石破碎、松散，水文地質條件復雜，不良工程地質問題多，對礦床開采影響大，工程地質條件屬于復雜類型。

3.3 環境地質條件

本礦床礦石及廢石的化學成份穩定，分解出有害元素較少，礦床開采后對地表水及地下水產生污染的可能較小，但礦山開采可能引發地面塌陷、地面沉降災害，其地質環境質量中等。

綜上所述，該礦床開采技術條件為復雜的復合問題為主的礦床，即屬于Ⅲ-4。

4 結論及建議

（1）三迭系中統徐家山組（T2X）地層是礦區主要含礦層位。

（2）巖體接觸帶的凹陷構造與成礦關系密切，主要鐵礦體受巖體接觸帶凹陷構造控制明顯。

（3）巖漿侵入體與成礦作用密切相關，巖體為成礦提供了一定的物質來源，是主要的成礦母巖。

（4）礦化蝕變主要為鈉長石化和碳酸鹽化等，蝕變越強烈，與鐵礦化關系越密切。

（5）礦石工業類型為需選鐵礦石,其成因類型為以熱液充填為主的接觸交代～熱液型鐵礦床。

（6）礦床開采技術條件綜合歸類為Ⅲ—4類型。

（7）該礦床開采技術條件差，開采時應加強水工環的調查和監控，采取有效措施，確保礦山安全生產，保持良好生態環境。

[1]《中華人民共和國地質礦產行業標準》DZ/T0207-2002中華人民共和國國土資源部, 2002.12.17

[2]《固體礦產地質勘查規范總則》GB/T13908-2002中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,2002.08.28

[3]《礦區水文地質工程地質勘探規范》 GB/T12719-1991

[4]安徽省核工業勘查技術總院·安徽省蕪湖市鳩江區施墩鐵礦資源儲量核實報告 [R]· 2014·

J002和J012地下熱水的pH值分別為7.67和7.70，均屬于堿性水，分別將水質檢測結果代入公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）中，J002的計算結果為，H0=559.19＞500；Kn=0.11；F=899.58；Kk=-2.84＜0，且Kk＋0.0503Ca2+=-0.32＜0。J012的計算結果為，H0=583.606＞500；Kn=0.11；F=880.52；Kk=-3.01＜0，且Kk＋0.0503Ca2+=-0.22＜0。與《水文地質手冊》中的《一般鍋爐用水水質評價指標》作對比，可知，從鍋垢總量來說，該地下熱水為鍋垢很多的水；從鍋垢系數來說，為具有軟沉淀物的水；從起泡系數來說，該地下熱水為起泡的水；從腐蝕系數來說，該地下熱水為非腐蝕性水。

因此，三馬坊地熱田地下熱水屬于鍋垢很多、具有軟沉淀物、起泡、非腐蝕性水。

4 結語

經過上述分析與評價，結果表明：三馬坊地熱田地下熱水為Cl·SO4·HCO3－Na型水,多年來水質動態處于穩定狀態，同時，三馬坊地熱田地下熱水基本適宜生活飲用、農田灌溉及養殖，并且具有一定的理療價值,屬于偏硅酸鍶型礦泉水，屬于鍋垢很多、具有軟沉淀物、起泡、非腐蝕性水。地下熱水中鉛含量有待進一步核實。

參考文獻

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-118-3

鄢月亮（1971～），男，工程師，研究方向為地質勘查。向南開口類似于“箕”狀的相對凹陷（巖凹）構造。在這巖凹部位，圍巖受到巖漿侵入過程中不同方向的側向擠壓及巖凹下部的熱熔作用，巖凹內巖層易沿層理方向形成層間張裂隙及層間破碎帶，從而為成礦提供了有利的空間。巖體接觸帶的凹陷構造與成礦關系密切，主要礦體受巖體接觸帶凹陷構造控制明顯。