司家營礦石氧化帶分布特征及影響因素分析

（河北鋼鐵集團礦業有限公司司家營鐵礦有限責任公司，河北 唐山 063700）

司家營礦區為沉積變質型礦床，礦區整體還保留沉積礦產的特征，但由于后期多起構造運動，單個礦體形態已變得十分復雜，兼之后期斷層影響，礦石氧化帶的分布也變得復雜。司家營礦區為冀東地區重要的冶煉用原料基地，司家營礦于2004年基建，2007年投產，設計年產精礦660萬噸，礦區表層氧化帶為鞍山式赤鐵礦，屬難選礦石，掌握氧化帶分布對礦山生產工藝改造提高資源利用率，增創企業效益有重要意義。

1 礦區概況

1.1 地層、巖石

區內地層主要為前震旦系、震旦系和第四系。前震旦系地層主要由變粒巖類、片巖類和石英巖類組成。礦區震旦系地層巖性主要為大洪峪組石英砂巖、含燧石條帶白云巖及少量燧石巖，該套地層以角度不整合接觸覆于前震旦紀變質巖系地層之上，在大洪峪組底部有一層厚度不等，且不連續的底礫巖。

1.2 構造

司家營礦區位于灤縣～撫寧～盧龍褶皺區，礦區位于新河復式背斜西翼，司家營復式向斜東翼。礦區本身為一單斜構造，走向近南北，傾向西，傾角40°～50°[1]。內部構造比較發育，形態頗為復雜，以北北東向、北北西向為主。

1.3 含水層

司家營礦區含水層主要有：①風化裂隙水含水層：巖性主要為黑云變粒巖、磁鐵石英巖及各類混合巖等。形成厚度約50m～70m的古風化殼，風化裂隙發育。②新鮮基巖微裂隙含水層：分布于風化帶以下，頂板埋深130m～240m，主要巖性為變粒巖、混合巖，裂隙不發育，富水性極差。③構造裂隙帶狀含水層：斷裂多為壓扭性斷層，且斷層面多為斷層泥、泥質或巖脈膠結的斷層角礫巖。由于大紅峪組地層有溶隙、裂隙存在，成為了地下水運動通道。

2 礦石氧化帶分布特征

礦石氧化帶的分布沿走向方向無明顯規律，在垂直方向隨著深度增加也表現出不規律性。司家營礦石品位，沿礦體傾斜變化較小，自地表往深部總的趨勢逐漸降低。整體上礦石氧化帶的磁性率隨著賦存深度的增加而降低，這符合礦石氧化程度隨深度變化的趨勢，這說明礦體氧化程度與深度呈現明顯的相關性。但局部地段磁性率呈現突變。從已掌握的地質資料來看，受不整合面影響礦石氧化帶呈“蓋層”狀，不整合面下伏礦石氧化帶厚度最小約5m，最大約75m，以20m～55m厚度區間的居多。不整合面近水平產出時，下伏礦石氧化帶厚度相對較大且較為均勻。不整合面產狀較陡時，下伏礦石氧化帶厚度隨深度的增加逐漸變小，直至尖滅。當含礦層之上的蓋層全部被剝蝕時，礦石氧化帶的分布與基巖面大致平行。對比生產勘探前后圈定的礦石氧化帶分界面，礦石氧化帶分界線位置與上覆的白云巖蓋層分界線基本平行，多分布于蓋層下方20m～45m附近，但生產勘探后圈定的分界面較勘探前低，這些位置主要集中在原地質鉆孔中間未控制區域，分析其原因主要是勘探控制程度不夠。

3 影響因素分析

通過查閱文獻，結合司家營礦區已有地質資料，分析影響礦石氧化帶分布的因素有：成礦因素、構造因素、水文因素等。

（1）成礦因素。礦石氧化帶的形成主要受大氣氧化環境的影響。在沉積過程中，氧化帶的厚度又受地形影響，一般地形平緩、低洼處保存的礦石氧化帶厚度較大，地形高陡處由于受到剝蝕作用，保存的礦石氧化帶就薄。如果在被埋藏前地形起伏不大，則礦石氧化帶界面理論上應與地形一致。司家營礦石氧化帶分布特征基本符合上述規律，部分地段與之不相符，可能是礦石氧化帶形成后地形又變化的原因。礦石氧化帶一般距大紅峪組的界線30m～60m，說明本區氧化帶主要形成于大紅峪期前，當時巖體隆起抬升，暴露于海平面之上，處于大氣環境中。

從缺失的地層看，這種環境持續的時間很長。后期由于大紅峪組及其上部地層的沉積覆蓋，鐵礦脫離了氧化環境。后期地殼又抬升，上覆地層遭受剝蝕，變質巖暴露地表，礦石又遭受氧化作用，但從整體看，這期的氧化作用對氧化帶分布的影響較小。

（2）構造因素。司家營礦區控礦構造破碎帶主要為F4斷層，根據采場揭露情況來看，該斷層為逆沖斷層，斷層切穿主礦體對礦石氧化帶的分布影響較大。構造破碎帶因其與大氣氧化環境連通，破碎帶內及兩側的礦石也受到氧化，這種氧化礦一般呈帶狀分布。礦體與石英砂巖為不整合接觸，在地質演化過程中，礦體受氧化程度較深，相應的原生礦的埋藏深度也較深。根據地質勘探結果，斷層線兩側礦體氧化程度較深，N10勘探線剖面氧化帶埋深一般在在130m左右，而在F4斷層兩側氧化帶深度達到210m。F4斷層為逆沖斷層，斷層下盤礦體氧化程度較大，在N12勘探線，斷層下盤氧化礦賦存深度達到260m，而在氧化礦的上方覆蓋有少量的原生礦，這說明在斷層錯段礦體后，一部分原生礦隨上盤上升，造成礦石氧化帶倒置的情況，同時也說明在斷層錯段礦體后，斷層上盤的原生礦未受氧化或受氧化程度較小。根據生產勘探后的數據來看，斷層兩側礦石品位的較周邊區域較高，初步推斷，局部受氧化作用，鐵元素在該區域富集所致。斷層線兩側亞鐵含量均有明顯降低。綜上分析，斷層切穿礦體的位置氧化帶深度較其他區域大，受此影響氧化帶賦存最低標高較其他區域深40m～60m左右。整體來看，氧化帶分布的寬度、延深與斷層的關系規律性不強，其影響因子占比比較小。

（3）水文因素。通過對比各勘探線含水層位與礦石氧化帶分界線的位置關系，分析水對原生礦氧化作用的影響。水文因素對礦石氧化帶分布的影響主要為基巖裂隙水通過構造破碎帶與原生礦接觸，對原生礦的氧化起到促進作用。司家營礦區基巖裂隙水有以下幾種：①長城系石英砂巖、白云巖構造裂隙承壓水。該層風化、構造裂隙發育，透水性及富水性極不均一。該層位裂隙較多，通過采場揭露巖層情況來看，巖層裂隙含有大量泥質充填物，據此推斷該層位與第四系聯通，第四系水通過裂隙補給該含水層。另外，該層位亦接受大氣降水補給。該層為礦區內主要充水含水層之一，對氧化帶的分布影響明顯。②太古界變粒巖裂隙承壓水。該層風化裂隙較發育，但隨深度增加而逐漸減弱，且裂隙多被泥質、砂質充填；該層構造多為壓扭性構造，且斷裂面多被巖脈及泥質充填或膠結，透水性很差。通過對采場各勘探線剖面與生產勘探資料對比分析，認為氧化帶的分布主要受長城系石英砂巖、白云巖構造裂隙承壓水的影響。

4 結語

司家營礦石氧化帶分布的主要受控礦因素影響，其分布的寬度、延深與成礦環境強相關。氧化帶的分布與斷層的關系規律性不強，斷層只在切穿礦體的位置有局部影響，整體上斷層影響因子占比比較小。水文因素主要體現在長城系適應砂巖的厚度上，即不整合面的厚度，不整合面近水平產出時，下伏礦石氧化帶厚度相對較大且較為均勻，不整合面產狀較陡時，下伏礦石氧化帶厚度隨深度的增加逐漸變小，直至尖滅。