甘肅省當金山礦山地質特征及開采經濟意義概略分析

薛小文

（甘肅省地質礦產開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

1 區域地質特征

礦區區域位于秦祁昆造山系、中-南祁連弧盆系、南祁連巖漿弧。成礦區帶處在秦祁昆成礦域、阿爾金-祁連（造山帶）成礦省、南祁連Pb-Zn-Au-Cu-Ni-Cr成礦帶、當金山加里東鉛鋅、石棉、藍晶石、蛇紋巖成礦亞帶上。礦區出露地層有古元古代北大河巖群（Pt1B）、長城紀熬油溝組（Cha）、樺樹溝組（Chhs?）、奧陶紀吾力溝群（OWL）、志留紀巴龍貢噶爾組（Sbl）、古近紀白楊河組（Eb）及第四紀地層。礦區位于阿爾金走滑斷裂帶南側，北東東向及北西向的構造均較發育，褶皺、斷裂比較緊密延伸較長，構造線與山脈的走向基本一致。由于阿爾金走滑大斷裂具多期次活動的特征，其巖石的片理方向與主構造的方向基本一致。當金山口一帶巖漿侵入活動強烈，以酸性-中酸性巖為主，呈巖株狀產出。巖漿侵入活動具多期次性，以加里東晚期為主。

2 礦區地質特征

礦區地處阿爾金走滑斷裂帶南側，區內地層、構造、侵入巖呈北東東向展布，與區域性構造線方向一致。巖漿活動、斷裂構造發育，褶皺不發育。地層簡單，主要有太古宙—古元古代敦煌巖群c巖組（ArPtDc）、奧陶紀吾力溝群（OWL）及第四紀地層。

礦體主要分布于吾力溝群含礦層位，局部有石英砂巖夾層，厚度不大。呈層狀分布（圖1），厚度48m～120m，巖層傾向在180°～220°，地表傾角在40°～50°，深部逐漸變緩，在30°～35°之間。

灰白色、青灰色，細晶結構，塊狀構造，主要礦物成份為方解石（85%～98%），其次為白云石（≤12%）和石英（≤5%），另外還有少量粘土和鐵質。方解石呈細晶狀，顆粒大小0.05mm～0.25mm，顆粒間呈緊密鑲嵌狀排列；白云石自形程度較高，粒徑0.05mm～0.10mm，?；祀s于方解石中，偶爾呈團粒集合體混雜于方解石中。石英呈粒狀，粒徑0.03mm～0.06mm，多零散分布于巖石中，偶有呈集合集狀分布的。粘土、鐵質呈粉末狀混雜于巖石中。

礦區地表未見規模較大的褶皺，僅見次生構造作用形成的撓曲和揉皺，規模甚小，形態復雜?；規r層中的層間褶皺比較明顯（圖2），千枚巖中通常見有小型的層間舒緩褶曲、撓曲（圖3、圖4）。

礦區內僅有一條北東東向斷裂，為正斷層，控制著礦層的底盤邊界，貫穿整個礦區，，其南東盤上升，北西盤下降，斷層破碎帶最寬20余米，斷層角礫含量占70%±，由石英砂巖及灰巖碎塊等組成，角礫呈棱角狀，大小在0.5cm～3.0cm之間，局部定向排列；基質含量30%±，呈粉末狀—泥狀，滴稀鹽酸（HCl濃度小于5%）迅速起泡，判定原巖為灰巖，具粘土化及碳酸鹽化。劈理構造較為發育，常見有板劈理、破劈理。板劈理發育的巖石被劈成平整的薄片狀，劈理面發育絹云母，產狀與地層層理基本一致。破劈理在礦區呈密集的破裂面分布，裂隙面間隔一般為0.1cm～1cm，產狀一般與層理一致，局部切穿層理。

圖1 中厚層狀細晶灰巖

圖2 灰巖中的層間褶皺

圖3 層間舒緩褶皺

圖4 千枚巖中的撓曲

礦區內變質巖的分布多呈北東走向，與阿爾金走滑大斷裂巖系相吻合。變質作用和構造變形作用密不可分，表明變質作用類型主要為區域低溫動力變質作用，主要表現為與區域變質作用相伴的熱（進化）變質疊加后，再與強變形有關的動力變質疊加。變質程度以低綠片巖相為主，不同地段略有差異。形成的主要變質巖為綠泥千枚巖等，個別地段礦體具重結晶現象。

3 礦層地質特征

礦區范圍內共圈出礦層2條（表1），均為工業用灰巖Ⅰ級品，其中②礦層為主要礦層。礦層賦存于奧陶系吾力溝群的綠泥千枚巖和石英砂巖之間，總體走向45°左右，傾角一般在29°～48°之間，礦層長610m～2680m，單工程厚度8.03m～126.30m，CaO平均品位50.31%～54.76%，MgO平均品位0.23%～1.26%。礦層頂板為綠泥千枚巖，呈整合接觸，底板為石英砂巖，呈斷層接觸，斷層間分布有構造角礫巖，構造角礫巖10m～30m，層位相對穩定。

表1 礦層特征簡表

根據勘探線剖面及數據分析，②礦層沿傾向厚度、品位及產狀較為穩定，基本與地表一致。

4 礦石質量

礦石中主要礦物成份為方解石，白云石和石英，及少量粘土礦物和鐵質。主要礦物特征分述如下：

方解石：是礦石中的主要有益組份，呈它形、半自形晶粒狀，局部為重結晶體。粒徑0.005mm～0.04mm，以0.008mm～0.02mm居多，多屬細晶級，部分微晶級，彼此緊密鑲嵌。白云石：礦石中的有害組份，不均勻分布，含量甚微，一般低于1%。白云石呈自形—半自形菱面體不均勻?；祀s于方解石中，偶爾呈團粒集合體混雜于方解石中，晶粒狀，粒徑一般在粒徑0.05mm～0.10mm。石英：呈粒狀，粒徑0.03mm～0.06mm，多零散分布于巖石中，偶呈集合集狀分布的。粘土、鐵質：呈粉末狀混雜于巖石中。

5 礦石結構、構造

礦石結構較簡單，為細晶結構（圖5），主要由粒徑為0.05mm～0.25mm的方解石組成，方解石呈細粒狀，顆粒間緊密鑲嵌狀排列，及少量粒徑為0.05mm～0.1mm的白云石和0.03mm～0.06mm的石英雜亂分布于方解石中。

圖5 鏡下細晶結構

礦石構造有：厚層狀構造（圖6）、中厚層狀構造(圖7）、薄層狀構造(圖8）、條帶狀構造（圖9）四種。

圖6 厚層狀細晶石灰巖礦石

圖7 中厚層狀細晶石灰巖

圖8 薄厚層狀細晶石灰巖

圖9 條帶狀細晶石灰巖礦石

（1）厚層狀構造：巖層層理厚度在0.50m～2.00m，顏色多為灰—淺灰色，主要礦物成份方解石在98%以上。

（2）中厚層狀構造：巖層層理0.10m～0.50m，顏色為深灰—灰色，主要礦物成份方解石大于95%。

（3）薄層狀構造：巖層層理厚度＜0.10m，層間多夾有炭質薄膜，顏色為深灰色，主要礦物成份方解石含量85%～95%。

（4）條帶狀構造：由黑白相間的兩種細晶灰巖組成條紋或條帶，灰巖的結構和成分基本相同。

6 礦石化學組份

（1）根據基本分析結果，CaO含量小于45%的占1.34%，45%～48%的占0.22%，48%～55%的占84.96%，大于55%的占13.48%。

（2）CaO、MgO、SiO2變化特征

工業原料用礦石CaO變化于46.59%～56.05%，平均54.07%，變化系數16.88%，分布均勻；MgO變化于0.49%～4.74%之間，平均0.68%，變化系數33.26%，分布均勻；SiO2變化于1.48%～5.69%之間，平均2.64%，變化系數41.91%，分布均勻。

（3）SO3、P2O5、K2O+Na2O和Cl變化特征

工業用礦石SO3變化于0.053%～0.21%之間，平均0.108%，變化系數51.86%，分布較均勻；K2O+Na2O變化于0.072%～0.371%之間，平均0.172%，變化系數53.71%，分布較均勻；Cl變化于0.005%～0.06%之間，平均0.022%，變化系數99.53%，分布不均勻。

數據得論，有益組分的分布較均勻，且有害組分要小于工業指標。

7 礦石類型和品級

根據礦石結構、構造及礦物成分等特征，礦石劃分為四種礦石類型。

（1）厚層狀礦石：礦石呈厚層狀構造，細晶結構，灰—淺灰色，礦物成份方解石在98%以上，另外含少量粘土、鐵質，含量小于2%。

（2）中厚層狀礦石：礦石呈中厚層狀構造、細晶結構，顏色為深灰—灰色，礦物成份方解石大于95%，白云石和石英一般3%，鐵質和粘土小于2%。

（3）薄層狀礦石：礦石呈薄層構造，層理發育，層間多夾有炭質薄膜，顏色為深灰—灰黑色，礦物成份方解石含量83%～90%，白云石10%～15%、鐵質和粘土占2%。

（4）條帶狀礦石：礦石呈細晶結構，條紋狀構造，顏色灰—淺灰色，礦物成份方解石在90%以上，粘土和鐵質小于2%。

根據化學樣分析結果對礦石進行品級劃分，將CaO含量≥48%、MgO≤3%的樣品劃分為工業原料用石灰質原料礦石Ⅰ級品，48%＞CaO≥45%、3.5%≥CaO＞3%的劃分為工業原料用石灰質原料礦石Ⅱ級品，其中①、②號礦層中CaO平均含量均大于48%、MgO小于3%，按照工業指標與劃分原則，礦區內礦石品級均為工業用石灰質原料礦石Ⅰ級品。

8 礦床開采技術條件

甘肅省當金山礦位于阿爾金山與祁連山銜接部位，海拔3500m～3600m，最高海拔3682m，屬構造剝蝕高山地貌，相對高差40m～100m。山坡較為陡峻，地形切割較淺，“V”字型沖溝發育，礦區內無地表水體，礦床充水方式為直接充水，屬裂隙充水礦床，主要充水水源為基巖裂隙水及大氣降水。礦區水文地質條件簡單。

礦體圍巖主要為綠泥千枚巖和構造角礫巖、局部為石英砂巖，巖體完整性破碎-完整，以散體結構為主。巖石中斷裂、裂隙發育，整體力學強度不高，多屬軟巖，局部屬較軟巖，開采井巷可能產生坍塌、冒頂、滑落、底鼓等工程地質問題，需進行局部支護或噴射混凝土支護。巖石中局部見有軟弱夾層及層間斷裂發育，寬度不一，力學性能較差。裂隙水微弱，沿裂隙面出現滲水現象，圍巖軟化性較強，軟化系數0.24～0.55，屬軟化巖石，另外礦區山勢陡峻，巖石風化強烈，崩塌（倒石堆）較為發育，應在今后的工作中加以重視。

綜上所述，礦區地層巖性復雜，地質構造發育，巖石強度不高，穩定性較差。礦區工程地質條件中等。

9 經濟概況

勘查區位于當金山腹地，遠離城鎮，無農業，生產力水平低，經濟落后，人煙稀少，偶有牧民放牧。礦山開發所需的燃料、材料、生產、生活物資均需從阿克塞拉運；部分物資亦靠敦煌、酒泉等地供給。

礦產開發在取得經濟效益的同時,也將取得較好的社會效益。礦山企業可以帶動地方能源、餐飲、住宿、運輸等諸多方面的發展，同時，可創造就業機會，解決地方人員的就業問題。礦區所處位置，地方經濟比較落后，礦山的開發將有力地拉動地方經濟的發展，增加地方財政收入。

10 結論

（1）甘肅省當金山工業原料用礦屬大型礦床。本次工作的重點是對②礦層及礦層兩側的控礦因素進行地表和深部控制。本礦床①、②礦層邊界明顯，內部構造簡單；礦層形態較完整，厚度變化不大；礦石質量亦較穩定；開采技術條件簡單；故其勘查類型確定為第Ⅰ勘探類型的依據充分而可靠。

（2）賦礦層位穩定。礦體主要賦存在奧陶系吾力溝群，為一套淺海相復理石建造，礦石質量較穩定。

（3）甘肅省當金山礦山建設：一是符合國家“總量控制，結構調整”的產業政策；二是節約能源、環境保護的要求；三是有著巨大的市場潛力，將取得良好的經濟效益；四是可以帶動地方經濟發展，增加就業，增加地方財政稅收，具有良好的社會經濟效益。