泗水泉林水泥配料用泥巖礦地質特征與開發利用

付 帥

（濟寧市國土資源局， 山東 濟寧 272000）

1 區域地質概況

1.1 礦區地層情況

礦區內出露的地層有奧陶紀馬家溝群八陡組（O2-3b）、石炭紀月門溝群本溪組（C2b）、白堊紀官莊群固城組（K2g）及第四系。自老至新描述如下：

（1）奧陶紀馬家溝群八陡組（O2-3b）。分布于礦區的南部及西北部，為礦床底板。巖性為青灰-灰白色中厚層泥晶灰巖，夾少量灰黃色中厚層白云質灰巖和泥巖。厚度：＞50m。

（2）石炭紀月門溝群本溪組（C2b）。為礦床的賦存層位。與下伏八陡段呈平行不整合接觸。本組以雜色、褐紅色、灰白色灰黃色鋁土質泥巖為主，夾有砂質泥巖及2-3層青灰-暗灰色含燧石結核灰巖，其中2層較連續。該組在礦區范圍內）厚19.4～49.49m，平均40.12m。其中，鋁土質泥巖為礦區的礦層，厚25.20～44.10m，平均厚35.40m。，在本組的頂部有一層青灰-暗灰色中厚層灰巖，由于后期風化剝蝕，厚度變化較大，局部被剝蝕掉，厚0～25m，未被剝蝕掉的灰巖是本礦床的直接頂板。

（3）白堊紀官莊群固城組（K2g）。巖性主要為磚紅色鈣質砂巖。主要分布于礦區范圍的北部，與下伏本溪組呈角度不整合關系。砂巖主要成分為石英、長石及褐鐵礦、方解石。巖石以長石和石英為碎屑，褐鐵礦和方解石為膠結物，碎屑分布于膠結物中互不接觸構成基底式膠結，巖石中發育有平行-交錯層理。厚度：＞50m。

（4）第四系。殘坡積物、沖洪積物，在本礦區分布普遍。主要為砂質粘土。在第四系下部普遍含有石英巖礫石。

1.2 礦區地質構造情況

礦區范圍內，礦層均為KT01礦層。巖礦層呈單斜產出，巖礦層走向近東西向，傾向北，傾角8～18°，范圍內無斷裂構造。區內未見巖漿巖。

2 礦層特征

2.1 礦層概況

KT01礦層分布在南賀莊以東。礦層走向近東西向，傾向北，傾角8～18°。礦層沿走向東西控制長1132m，沿傾向南北出露寬143.81m～174.06m。最大厚度為49.49m，最小厚度為22.40，平均為38.9m，厚度變化系數為36.27%。。礦石以褐紅色、雜色、灰白色、灰黃色鋁土質泥巖為主。本礦層根據品級又分為 2個亞礦層，編號為KT01-1、KT01-3，其中KT01-1為Ⅰ級品，KT01-3為Ⅱ級品。在本礦層內，共劃分為3個泥巖非礦夾層，編號分別為JC05、JC06、JC07；3個灰巖夾層，編號為JS01、JS02、JS03。

本礦層礦石主要組分平均值及變化系數：Al2O3：28.76%，變化系數：25.11%；SiO2:44.81%，變化系數：20.46%；Fe2O3：8.90%，變化系數：65.48%；R2O（K2O+Na2O）：0.64%，變化系數：87.24%。KT01礦層礦石中Al2O3的含量在中部略高，在兩側略低，而R2O的變化呈波浪形，規律性不明顯。從整個礦區來看Al2O3與R2O大體呈負相關關系。地表Al2O3含量稍高而R2O含量稍低，而在深部Al2O3含量稍低且R2O含量稍高。這是由于風化淋濾作用造成難遷移元素鋁在地表富集、易遷移元素鉀、鈉流失，從而形成地表礦石質量優于地下。KT01礦層中各亞礦層平均組分含量如下。KT01-1(Ⅰ)亞礦層：SiO244.12%、Fe2O39.02%、Al2O329.18%、K2O 0.58%、Na2O 0.06%、R2O 0.64%，KT01-1(Ⅱ) 亞礦層：SiO261.64%、Fe2O35.99%、Al2O318.53%、K2O 0.58%、Na2O 0.05%、R2O 0.63%，KT01亞礦層：SiO244.81%、Fe2O38.90%、Al2O328.76%、K2O 0.58%、Na2O 0.06%、R2O 0.64%。

2.2 礦石質量特征

（1）礦石礦物組成

根據差熱分析及 X-射線粉晶分析可知，鋁土質泥巖主要礦物成分為為高嶺石、蒙脫石、其次為埃洛石、水云母、地開石等。鋁土質泥巖為泥狀、隱晶質結構，塊層狀構造。砂質泥巖主要礦物成分為蒙脫石、高嶺石石英、長石等，部分含鐵較高的成為鐵質砂巖。砂泥狀結構、塊狀構造。

（2）礦石化學成分

Al2O3：Al2O3平均值為 28.76%，含量變化穩定，變化系數為 25.11%。R2O（K2O+Na2O）：礦石中R2O平均值為0.64%，含量變化一般，變化系數87.24%；礦石中的R2O變化和Al2O3呈負相關；Al2O3高，則R2O低，Al2O3低，則R2O高。Fe2O3：礦石中Fe2O3平均含量為8.90%，含量變化較穩定，變化系數為65.48%。SiO2：礦礦石中SiO2平均含量為44.81%，含量變化較穩定，變化系數為20.46%；礦石中SiO2含量和 Al2O3與 Fe2O3含量有關，當 Al2O3+Fe2O3含量高時，則 SiO2含量低，Al2O3+Fe2O3含量低時，則SiO2含量高。礦石中的其他組分：礦石中MgO含量較穩定，平均值0.54%；SO3含量在0.01～0.19%之間，平均0.04%；Cl-平均含量為0.003%；礦石中的燒失量平均為12.87%，燒失量主要由礦石中的高嶺石、蒙脫石中的結晶水造成的。

（3）礦石類型和品級

鋁土質泥巖：根據顏色不同，分為褐紅色鋁土質泥巖、雜色鋁土質泥巖、灰白色鋁土質泥巖、灰黃色鋁土質泥巖四種。根據分析結果，除灰黃色鋁土質泥巖中Al2O3含量略低，R2O含量稍高外，其它的成分相差不大。造成顏色差異的主要原因是礦石中不同價態Fe離子的分布不均造成的。這四種鋁土質泥巖在空間分布上規律性不強，呈團塊狀相間混雜分布。鋁土質泥巖為泥狀、隱晶質結構。

砂質泥巖：主要賦存與礦層的頂底部及灰巖夾層的上面，以灰黃～灰白色為主。砂泥狀結構、塊狀構造。主要的礦物成分為蒙脫石、高嶺石石英、長石等。部分含鐵較高的成為鐵質砂巖。全礦區其主要組分平均含量為：SiO2:67.47%、Al2O3:15.39%、Fe2O3:6.94%、R2O：0.82%。

3 開發利用

3.1 開采條件

礦區屬露天開采，采礦活動一般不會引起地下水文地質條件變化，水文地質條件較簡單。礦區中巖性簡單，巖石較完整，巖層傾向與邊坡傾向相反，礦床開采最終邊坡在灰巖中為60°，邊坡穩定性較好，工程地質條件屬簡單型。礦層裸露地表，礦層厚度大，但采礦會對礦區地形地貌景觀產生破壞，剝離物易污染環境，環境地質條件屬中等。

3.2 開發利用建議

根據測試結果，灰巖夾層的化學成分來看，CaO、MgO含量不穩定，不宜做水泥用石灰巖原料，可作建筑石料用。泥巖夾層主要因為其K2O+Na2O含量過高，其巖性與相鄰礦層巖性無很大差異，但Al2O3含量也高，可考慮與礦石合理搭配使用。

4 結論

泗水泉林水泥配料用泥巖礦礦區位于魯西臺背斜尼山凸起的北緣，平邑凹陷的西段。礦床的主要賦存層位為石炭紀月門溝群本溪組（C2b）。礦區水文地質條件簡單，工程地質條件簡單，環境地質條件中等；泥巖夾層雖然K2O+Na2O含量高，但Al2O3含量也高，為提高資料節約集約利用，可考慮與礦石合理搭配使用。

[1]孔慶友，張天禎，于學峰，等.山東礦床[M].濟南：山東科學技術出版社，2006：688-690.

[2]宋明春，王沛成，梁邦啟，等.山東省區域地質[M].濟南：山東省地圖出版社，2003：74-103.