寧夏天景山南段水泥用石灰巖礦床構造特征及開采技術條件

楊杰

（中國建筑材料工業地質勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川 750021）

1 地質構造特征

1.1 地層

寧夏天景山南段出露地層主要有奧陶系天景山組、米缽山組及古近系始新統寺口子組。水泥用石灰巖礦層賦存于天景山組，含水泥用石灰巖礦3 層，礦層總厚度在34-635m 之間，主要礦石自然類型為中厚-厚層微晶灰巖、薄層含硅質條帶微晶灰巖、中厚層含硅質結核（條帶）微晶灰巖三種，礦床平均品位為CaO51.29%；MgO1.14%；fSiO23.78%；K2O+Na2O 0.215%，大多屬于Ⅰ級品礦石，礦石質量較好。

1.2 構造

天景山南段區域大地構造單元劃屬柴達木-華北板塊，阿拉善微陸塊，騰格里早古生代增生楔，衛寧北山-香山晚古生代前陸-上疊盆地，香山褶斷帶（見圖1）。香山褶斷帶北東以天景山北麓斷裂（F1）為界，南西以香山南麓斷裂（F2）為界，呈北西-北北西向弧形展布，延伸大約220km。褶沖帶主體為華北陸緣型奧陶系（天景山組、米缽山組、香山群）。

圖1 構造單元劃分圖

燕山運動及喜馬拉雅運動致使沖斷席內部構造變形強烈，發育一系列線狀褶皺及次級推覆巖席，巖席前鋒為天景山北麓沖斷層（F1）。天景山附近主要次級推覆巖席見圖2、圖3。

圖2 天景山地區地質構造圖

圖3 校育川-天景山弧形推覆構造帶剖面（分布）圖

推覆巖席前端為一系列形態相似的逆沖推覆斷層，斷裂上覆巖席產狀大體與斷面一致（圖4），僅接近斷裂前方發育與斷面傾向相同的傾斜式同斜褶皺（米缽山倒轉向斜、背斜）。天景山南段（青圪塔南段）屬天景山逆沖推覆巖席，根據Ⅲ剖面（圖4）顯示，香山群滑覆于米缽山組之上，米缽山組滑覆于天景山組之上；滑覆體內部構造變形不強，巖層連續性較好，表現為一系列南西傾斜的單斜層。天景山南段主要構造如下（見圖5）。

圖4 米缽山-天景山推覆構造帶剖面圖

圖5 天景山南段區域地質圖

1.2.1 主要褶皺

米缽山背斜②展布于米缽山分水嶺附近，軸向290°，延伸約2.7km，寬0.5km～1km，核部及兩翼地層皆為天景山組地層，北東翼倒轉，向南東逐漸緊閉，形如鼻狀。米缽山向斜①平行展布于米缽山背斜北側。

1.2.2 主要斷裂

1.2.2.1 北西向斷裂

天景山北麓斷裂（F1）：經團缽朗、尖山疙瘩向小洪溝延伸，走向約315°，區域內延伸近23km，斷面南西傾，傾角30°～59°。斷層切割了古生界及新生界所有地層，破碎帶寬度達100～400m，為一上陡下緩的逆沖推覆鏟形斷裂。

米缽山北麓斷裂（F10）：展布于米缽山北麓，東起引泉子溝西側，向北西延至張大井，走向315°左右，被北東向斷層切為三段，總長大于6km。斷面南西傾，傾角15°～60°，表現為上陡下緩的逆沖推覆鏟形斷層。天景山組覆于米缽山組之上。

米缽山南坡斷層組（F6、F12、F14）：平行展布于米缽山南坡轱轤溝一帶，總體走向315°左右，延伸長約9～10km。斷面南西傾，傾角40°～80°。多表現為逆沖擠壓性質，但因后期伸展拉覆少數呈正斷層。

F16 斷裂：分布于天景山南段，為一逆斷層，北西向展布，傾向北東，傾角44°，延伸長約730m，破碎帶寬約0.5～1m，斷層走向與地層走向相近，使含礦層抬升。

1.2.2.2 北東向斷裂

磨盤井-大井子斷裂（F9）：斜切整個米缽山、天景山，走向30°，延伸長約10km，破碎帶發育，具明顯左行平移性質。

張大井-大井子斷裂（F7）：為一逆斷層，走向65°，傾向南東，傾角70°，延伸長約6km。

F15 斷裂：分布于天景山南段，為一正斷層，總體走向近東西向展布，傾向北北東，傾角65°，延伸近1.7km。該斷層切割了天景山南段所有的奧陶系地層。

2 開采技術條件

2.1 水文地質

天景山南段地貌上呈北西向延伸的山梁，海拔高度1945.38 ～1558m，比高387.38m，屬低中山地貌。無地表水系，地下含水層補給主要依靠大氣降水間接性滲流，屬水文地質單元的補給區，侵蝕基準面標高1558m。

2.1.1 含水層類型及特征

天景山南段以碳酸巖類巖溶裂隙水為主，屬弱富水，未見有地表水系和地下水露頭，勘查工作施工的38 個鉆孔施工過程中全程漏水，孔內無涌水現象，終孔后孔內均為干孔，鉆孔終孔最低標高1376.94m，據此證明在1600m 標高以上不含水。

2.1.2 地下水補給、徑流、排泄及礦床充水因素分析

天景山南段無地表水系及地下水露頭，碳酸巖類巖溶裂隙水含水量較小，補給來源主要是大氣降水和上部第四系松散巖類潛水，徑流方向基本與溝谷的走向一致，排泄區主要是河（溝）谷區。

天景山地區“V”型溝谷發育，大氣降水極易流失，不會形成洪積區威脅礦山安全。大氣降雨為礦床主要充水因素，雨季涌水量增加，而旱季相對減少。

2.1.3 斷層構造的導水性

構造主要以斷層為主，對地層連續性影響最大的為正斷層。區內共發現逆斷層1 條，正斷層2 條。正斷層處巖層破碎，根據鉆孔揭示，斷裂帶在深部仍有發育。正常情況下，正斷層的導水性較好，逆斷層的導水性較差。在今后開采中，必須注意斷裂構造對導水性的影響，同時對已發現斷點及深部次生構造的導水能力做進一步探明。

2.1.4 供水方向

天景山南段東部外圍有一水泉，直距6km 左右，有簡易路直達。泉水涌水量100m3/d，通過水質分析，礦化度801.54mg/L，PH=8.03，水質良好，但水量較小，僅能階段性滿足礦山生活、生產用水。將來礦床開發工業用水及生活用水需進行專門供水方能解決。

綜上所述：天景山南段水文地質勘探類型劃分為第三類巖溶含水層充水為主的礦床，屬第一型水文地質條件簡單的礦床，即第三類第一型。

2.2 工程地質

2.2.1 工程地質巖組特征

依據巖體結構分類標準，天景山南段共劃分了兩大類6個工程地質巖組，分別編號為DL1～DL6，特征如下：

2.2.1.1 松散、軟弱巖類

第四系松散砂、砂礫石及砂土巖組（DL1）：分布于天景山南段西側山洼地帶，結構類型為散體結構，呈松散或半固結松散狀態，是工程地質特征最差巖體結構，容易引起工程地質問題；寺口子組礫巖組（DL2）：分布于天景山南段東部及南部，飽和抗壓強度26.0～43.8Mpa，屬較軟巖組；米缽山組板巖組（DL3）：分布于天景山南段西側，飽和抗壓強度45.1～51.9Mpa，屬軟弱巖組。

2.2.1.2 塊狀巖類

米缽山組灰巖組（DL4）：分布于天景山南段西側，天然抗壓強度52.7～65.7Mpa，屬較堅硬巖組；天景山組薄層狀灰巖組（DL5）：分布于天景山第三段，飽和抗壓強度42.7～62.9Mpa，屬較堅硬巖組；天景山組微晶灰巖組（DL6）：該巖組大面積分布于天景山南段，飽和抗壓強度50.5～64.7Mpa，屬堅硬-較堅硬巖組。

2.2.2 結構面特征

天景山南段主要存在Ⅱ級（F15 斷層）、Ⅲ級（F16 和F17 斷層）及Ⅳ級結構面。其中Ⅱ、Ⅲ級結構面對礦層影響較大，附近巖石破碎，兩盤地層發生位移。Ⅳ級結構面不甚發育，局部見地表風化裂隙，多沿層理面發育，局部見層理面微張現象。

2.2.3 工程地質評價

經勘查工作統計，天景山組第二段（主礦層）RQD 值為62.52～93.35%，巖石質量等級為Ⅲ～Ⅰ，巖石質量中等～極好；天景山組第三巖性段（次要礦層）、米缽山組及寺口子組RQD 值在34.69～64.00%之間，巖石質量等級為Ⅳ～Ⅲ，巖石質量差～中等，總體深部巖石質量較淺部好。根據物性測試，礦層及頂板的完整性、穩固性較好。宜采用自上而下分段水平露天開采，最終邊坡角不大于60°。綜上所述：天景山南段工程地質勘探類型劃分為第四類可溶鹽類（碳酸鹽巖），屬工程地質條件中等的礦床，即第四類中等型。

2.3 環境地質

2.3.1 地震與區域地殼穩定性評價

天景山地處中國南北地震帶的北端，從公元876 年～1981 年，所屬同心縣境內共發生5 級以上的地震4 次。基本地震動峰值加速度為0.20g，抗震設防烈度為Ⅷ度。在Ⅷ度地震力作用下，遭受大的地質災害可能性較小。

2.3.2 地質環境現狀

區內無自然狀態的崩塌、滑坡、較大泥石流等不良地質現象和地質災害的歷史記錄，雨季時切割地形較強的沖溝及裸露的斜坡偶有山洪發生所造成巖石塌落溝谷泥流現象，但未有破壞性。

2.3.3 礦山開采對環境的影響及預防措施

石灰巖礦石不含放射性及有毒、有害物質，對人員健康影響較小。礦山開采破壞原有自然景觀，但復墾綠化可使生態條件得到恢復。礦山生產建設嚴格按照規范設計要求進行，有針對性的制定無害化處理方法和預防措施，可確保礦山的長期穩定發展。

綜上所述：天景山南段環境地質類型劃分為第一類，即地質環境質量良好。

3 結論

天景山南段雖位于米缽山-天景山推覆構造帶，但僅就工作區探明1600m 以上地段來看，其構造復雜程度屬中等，開采技術條件良好。勘探工作查明水泥用石灰巖資源量約7.5 億噸，為一大型優質水泥用石灰巖礦山，該礦山開發利用一方面可促進水利工程、鐵路、公路等重點項目的實施以及城鎮化建設，另一方面可帶動當地經濟發展，助力鄉村振興，具有良好的社會經濟意義。