河南省泌陽縣高莊鐵礦地質(zhì)特征及開采條件淺析

張泉 趙軼楠

摘要：鐵礦是冶煉鋼、鐵的主要原料，鋼鐵是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均具有舉足輕重的地位。近年來鐵礦石價(jià)格呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，使原來工業(yè)價(jià)值不大的礦區(qū)也有了開采價(jià)值。該區(qū)鐵礦具有埋藏淺、有害組份含量低、易采易選等特點(diǎn)。礦區(qū)交通方便，與舞鋼冶煉廠距離近，具有較好的銷售市場(chǎng)容易建立暢通的銷售渠道。原礦開采成本低，選礦工藝簡(jiǎn)單，具有一定的開發(fā)前景。礦區(qū)可分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)礦化帶，斷續(xù)分布在長(zhǎng)約2.5Km、寬約1.0Km的范圍內(nèi)。兩礦化帶磁鐵礦化體均產(chǎn)于花崗閃長(zhǎng)巖體內(nèi)，總體呈北西—南東向展布，巖基狀。

關(guān)鍵詞：高莊，鐵礦，地質(zhì)特征，開采條件

中圖分類號(hào)： P618.4???????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

礦區(qū)位于河南省南部的桐柏山北麓，泌陽縣城北東60Km，行政隸屬泌陽縣春水鄉(xiāng)轄區(qū)。礦區(qū)東約6 Km有S234省道，南約4 Km為S233省道，礦區(qū)到各鄉(xiāng)均有砂石公路或柏油路相通，交通便利。

礦區(qū)為低山區(qū)，最低海拔標(biāo)高165 m，最高463 m，相對(duì)高差最大298m，一般100～200 m。區(qū)內(nèi)屬淮河水系，受季節(jié)性影響，水量有所變化。該區(qū)地處北亞熱帶向溫暖帶過渡地帶，四季分明、雨量充沛。年平均氣溫25.6℃，年平均降水量1049.7 mm。該區(qū)為農(nóng)業(yè)區(qū)，糧食作物主要為小麥和玉米;經(jīng)濟(jì)作物有煙葉、油菜、花生等。當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)不發(fā)達(dá)，但勞動(dòng)力資源豐富，電力充足，未來礦山采選所需人力、電力均有保障。

礦區(qū)位于華北地臺(tái)南緣。地層分區(qū)屬華北地層區(qū)豫西—豫東南分區(qū)澠（池）—確（山）小區(qū)。出露地層為中元古界汝陽群及新生界第四系。

區(qū)域上巖漿活動(dòng)頻繁，構(gòu)造較為發(fā)育。

一、地層

中元古界汝陽群：自下而上出露云夢(mèng)山組、白草坪組和北大尖組。

1、云夢(mèng)山組（Pt2y）：主要巖性為中、厚層狀石英巖夾片狀石英巖、云母石英片巖。

2、白草坪組（Pt2b）：主要巖性為白云石英片巖夾薄層狀云母條帶石英巖，鉀長(zhǎng)淺粒巖，底部為紫紅色含赤鐵礦絹云片巖。

3、北大尖組（Pt2bd）：主要巖性為石英巖、白云石英片巖、二云片巖、白云質(zhì)大理巖。下部為含鐵石英巖，局部地段形成透鏡狀鐵礦體。該組地層為本鐵礦區(qū)的主要含礦母巖。

新生界第四系：主要分布于山間凹陷處與山間谷地，巖性為殘坡積碎石土和沖洪積粘土、亞粘土、含礫亞粘土等。

二、巖漿巖

區(qū)域上巖漿活動(dòng)頻繁，在各個(gè)地質(zhì)時(shí)期中，幾乎均具不同程度的巖漿侵入或噴發(fā)活動(dòng)，尤其以揚(yáng)子期的基性巖，燕山晚期的酸性巖類最為發(fā)育，中基性巖和超基性巖次之。

三、構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)大的斷裂構(gòu)造對(duì)該鐵礦區(qū)影響較小，小的斷裂構(gòu)造、斷距也小，對(duì)礦體的破壞程度較低。褶皺構(gòu)造在本區(qū)的表現(xiàn)為單斜構(gòu)造，傾向南西，傾角30°左右。

四、礦產(chǎn)

區(qū)域礦產(chǎn)主要有：大理巖、含鉀巖石、鐵礦等。

大理巖：呈透鏡狀分布于北大尖組頂部。規(guī)模較小，地方開采可作為燒制石灰、煉鋼熔劑的原料。

含鉀巖石：賦存于汝陽群白草坪組的鉀長(zhǎng)淺粒巖與含鉀頁(yè)巖較有規(guī)模，在局部地段厚度大、質(zhì)量較好，可作玻璃工業(yè)原料與鉀肥生產(chǎn)原料，具有一定的工業(yè)價(jià)值。目前已知泌陽團(tuán)山——遂平羅莊一帶資源量豐富。

鐵礦：自泌陽鳳凰山、馬道經(jīng)條山至桐柏寶石崖、鐵山再到信陽黑山、孔家畈一帶長(zhǎng)60km、寬30km范圍內(nèi)，廣泛分布區(qū)域變質(zhì)—混合巖化矽卡巖型鐵礦，以桐柏毛集——泌陽條山一帶最為集中。北大尖組的熱液變質(zhì)鐵礦，在遂平葉溝、泌陽高莊一帶形成小型礦床。

一、地層

礦區(qū)出露地層為中元古界汝陽群（Pt2R）和新生界第四系（Q）。

（一）中元古界汝陽群（Pt2R）：為變質(zhì)碎屑巖建造，分布于礦區(qū)西部。巖性為中細(xì)粒石英巖、長(zhǎng)石石英砂巖夾頁(yè)巖、海綠石砂巖、白云巖等。厚約500 m。

（二）新生界第四系（Q）：主要分布于山間凹陷處與山間谷地，巖性為殘坡積碎石土和沖洪積粘土、亞粘土、含礫亞粘土等。厚度0～40 m。

二、構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地層呈單斜產(chǎn)出，北西向展布;總體傾向南西，傾角20°～40°。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，斷距較小，一般1～3 m，對(duì)礦體的破壞及礦山開采的影響較小。按斷裂性質(zhì)分為下列三種類型。

1、正斷層

以北西及北東向?yàn)橹?，傾向分別為北東向及北西向，傾角40°～60°，斷距一般在3 m左右，斷層面呈凸凹形狀。

2、平移斷層

多以北東向?yàn)橹鳎瑑A向南東或北西，傾角較陡，平移距離僅在3～50 m之間，為本區(qū)主要斷裂構(gòu)造。

3、逆斷層

礦區(qū)所見到者甚小，斷距僅1～2 m、最大者10余m，以北東向?yàn)橹?，傾角60°左右。

三、巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育有花崗閃長(zhǎng)巖和安山巖。

1、花崗閃長(zhǎng)巖

是一套順層侵入的中性巖，主礦物成分角閃石30～40%、長(zhǎng)石10～20%、磁鐵礦8～30%;副礦物有磷灰石、鋯石、褐簾石等。巖石呈鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，長(zhǎng)石脈發(fā)育。磁鐵礦在局部地段富集成礦。

2、安山巖

分布于普查區(qū)西北部，巖石呈變余斑狀結(jié)構(gòu)，杏仁構(gòu)造。斑晶為板柱狀更鈉長(zhǎng)石，基質(zhì)更鈉長(zhǎng)石50%左右，黑云母40%左右;次要礦物有石英、綠簾石、綠泥石;微量礦物有榍石、磁鐵礦、金紅石等。

四、變質(zhì)巖

區(qū)域變質(zhì)：中元古界汝陽群發(fā)育低綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用，主要變質(zhì)巖石類型有：石英巖狀石英砂巖等。

圍巖蝕變：圍巖蝕變不發(fā)育。

一、礦床特征

區(qū)域上礦化體的分布受斷裂構(gòu)造的控制，在近東西方向上斷續(xù)分布。在普查區(qū)內(nèi)，礦化體被北東——南西向斷裂錯(cuò)斷。根據(jù)空間分布位置可分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)礦化帶，斷續(xù)分布在長(zhǎng)約2.5Km、寬約1.0Km的范圍內(nèi)。兩礦化帶磁鐵礦化體均產(chǎn)于花崗閃長(zhǎng)巖體內(nèi)，總體呈北西—南東向展布，巖基狀。

1、Ⅰ礦化帶：位于普查區(qū)西部，大葦子溝與木竹峽兩村之間。走向呈北西—南東向，地表沿走向出露最長(zhǎng)900 m，厚度大于50 m。礦體總體呈巖基狀產(chǎn)出，頂板為中粒花崗巖，底板巖性不明。

2、Ⅱ礦化帶：位于普查區(qū)東部，高莊至孤山山頂之間。呈北北西—南南東向展布，地表沿走向出露最長(zhǎng)約300 m，厚度大于30 m。礦化體呈巖基狀產(chǎn)出，頂板為中粒花崗巖及第四系覆蓋，底板巖性不明。

二、礦化體特征

Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)礦化體均為巖基狀產(chǎn)出，規(guī)模較大，品位較低。由于種種條件限制，本次普查并未查明其空間范圍。根據(jù)委托方要求和擬開采方技術(shù)條件，僅對(duì)開采技術(shù)可行的部分進(jìn)行工程控制。

兩個(gè)礦化體除地理位置和空間分布不同以外，工程控制程度、可采厚度、礦石品位和礦石資源儲(chǔ)量等特征都很接近。

1、Ⅰ礦化體

西起01線，東至07線，工程控制長(zhǎng)度600 m，礦體分布標(biāo)高最大288.5m，最小205.4m，工程控制最大垂深31.6 m，礦體可采厚度最小5.4m，最大32.0 m，平均16.87 m。

2、Ⅱ礦化體

西起10線，東至16線，工程控制長(zhǎng)度600 m，礦體分布標(biāo)高最大221.1m，最小177.1 m。礦體可采厚度最小2.1m，最大31.2 m，平均17.26m。

一、礦石礦物成分

礦石中主要鐵礦物為磁鐵礦，含量5～10%，次要鐵礦物為褐鐵礦、赤鐵礦，含量0～5%;主要造巖礦物為角閃石15～25%，長(zhǎng)石10～15%，石英55～65%，云母5～10%。

二、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

磁鐵礦石呈分散粒狀或條帶狀聚合體，不均勻分布于花崗閃長(zhǎng)巖中;角閃石呈粒狀、條帶狀分布;長(zhǎng)石以脈狀為主，粒狀、團(tuán)塊狀次之;石英呈粒狀和微圓狀顆粒、平行緊密排列，保存有砂質(zhì)結(jié)構(gòu)（不明顯）;黑云母中鐵質(zhì)被析出后，呈金黃——棕紅色，平行排列。

礦化巖以塊狀構(gòu)造為主，局部呈板狀、蠕蟲狀構(gòu)造。風(fēng)化嚴(yán)重，以全風(fēng)化為主，局部強(qiáng)風(fēng)化。

三、礦石品位及變化情況

礦區(qū)Ⅰ礦化體TFe品位：5.91～8.97%，平均7.54%，品位變化系數(shù)20.3%。

Ⅱ礦化體TFe品位：6.32～10.04%，平均7.67%，品位變化系數(shù)24.3%。

四、伴生有益有害組分

礦石中沒有發(fā)現(xiàn)可供綜合利用的伴生有益組分;有害組分P<0.06%、S<3.7%，均不超過該礦石類型允許范圍的要求。

6、礦床成因及找礦標(biāo)志

礦床的成因類型為低溫?zé)嵋鹤冑|(zhì)磁鐵礦床，其成因?yàn)殍F質(zhì)花崗巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)與后期侵入巖共同作用，使暗色礦物中的鐵被析出、富集而形成鐵礦床。從鐵的聚合程度和TFe品位上看，該礦床礦體只能稱為礦化體。礦化體均賦存在該區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖母巖中，鐵質(zhì)閃長(zhǎng)巖是該區(qū)重要的找礦標(biāo)志。

7、礦床開采技術(shù)條件

（一）水文地質(zhì)

該鐵礦區(qū)磁鐵礦化體出露位置與地表水聯(lián)系密切。Ⅰ礦化帶位置較高，大部分在山坡之上，距現(xiàn)有地表水體百米以上，但最低開采標(biāo)高是當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，露天采坑和尾礦庫(kù)均可形成地表積水體。Ⅱ礦化帶位于沖溝之中，開采過程中就存在排水問題。

礦化體頂板圍巖是堅(jiān)硬的中?；◢弾r或松散的第四系，花崗巖為干燥不含水巖石，只在雨后形成小的裂隙水，但水量很小，維持時(shí)間短。松散的第四系會(huì)形成大氣降雨補(bǔ)給的孔隙水，對(duì)采坑形成較長(zhǎng)時(shí)間的滲水。礦化體自身風(fēng)化嚴(yán)重，孔隙較發(fā)育，含水率較高，降水季節(jié)礦坑滲水現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

由于第四系沖洪積與殘坡積厚度有限，一般小于5m，而巖礦體孔隙度極小，裂隙不發(fā)育，因而滲透系數(shù)很小，開采過程中不會(huì)出現(xiàn)大的涌水現(xiàn)象。

礦床開采使用水源為礦區(qū)南約1.8km的火石山水庫(kù)水。

綜上所述，該鐵礦區(qū)圍巖結(jié)構(gòu)完整，為不含水（隔水）巖石。礦化體及周邊無較大含水構(gòu)造，礦體出露位置偏高，地形有利于自然排水，開采過程中雖然礦坑滲水現(xiàn)象比較嚴(yán)重，但不會(huì)出現(xiàn)大的涌水現(xiàn)象。因而礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

（二）工程地質(zhì)

礦化體頂板圍巖中?；◢弾r致密堅(jiān)硬，屬堅(jiān)硬巖石類，第四系堆積物屬松散巖類，但都需剝離，作為采坑邊坡，其厚度有限，且位于頂部，對(duì)工程的影響不是很大。

礦化體屬?gòu)?qiáng)——全風(fēng)化變質(zhì)巖，結(jié)構(gòu)疏松，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度均小于0.01MPa，穩(wěn)定性較差，因而該礦區(qū)不能采用地下式開采。

露天開采段高20m，坡角45°，安全平臺(tái)寬度不得小于5m。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，且規(guī)模較小，對(duì)采礦影響不大。

（三）環(huán)境地質(zhì)

礦區(qū)未發(fā)現(xiàn)有破壞性的地質(zhì)災(zāi)害體。

未來礦山開采和選礦加工的主要環(huán)境地質(zhì)問題是爆破煙霧和粉塵對(duì)礦山空氣的污染、采礦對(duì)自然景觀的破壞、廢石堆放影響生態(tài)環(huán)境以及選礦污水的排放等。采取防范與管理的措施如下：

礦山人員帶防護(hù)罩（口罩），對(duì)礦山和粉塵的污染做好自我保護(hù)。

廢石堆放不得占用農(nóng)田，一個(gè)堆放場(chǎng)結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行覆土復(fù)墾或植樹種草，以最大限度地減少土地資源損毀和水土流失。

選礦污水進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理后排放，以減少對(duì)地表水和地下水資源的污染。

尾礦庫(kù)選擇要合理，要遠(yuǎn)離村莊，并做好防滲處理。尾礦庫(kù)渠壩要堅(jiān)固，防止決堤潰壩形成的地質(zhì)災(zāi)害。退役尾礦庫(kù)要及時(shí)進(jìn)行覆土復(fù)懇或綠化。

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作者簡(jiǎn)介：張泉（1983.12-），男（漢族），本科，河南駐馬店人，助理工程師，主要從事固體礦產(chǎn)勘查、金屬礦產(chǎn)勘查及研究工作。