遂溪縣沉積砂礦床勘查分析

莫國(guó)浩，陳宇航，郝銀龍，于 波，2

（1.廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)公司；2.廣東省環(huán)境地質(zhì)勘查院，廣州 510080）

我國(guó)沉積砂分布廣泛，主要用作混凝土與砂漿骨料，質(zhì)量好的石英砂也可作為玻璃硅質(zhì)原料[1]。根據(jù)《廣東省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2021—2025年）》，廣東省要推進(jìn)建筑石料資源、硅質(zhì)原料資源的規(guī)模化開(kāi)發(fā)利用。遂溪縣隸屬于廣東省湛江市，位于雷州半島。本文以遂溪縣為研究區(qū)，結(jié)合《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 建筑用石料類(lèi)》（DZ/T 0341—2020）[2]、《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 硅質(zhì)原料類(lèi)》（DZ/T 0207—2020）[3]，分析陸相沉積型砂礦勘查的重點(diǎn)并提出優(yōu)化策略，以期指導(dǎo)華南地區(qū)沉積型建筑用砂、硅質(zhì)原料用砂資源的勘查工作。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)背景

遂溪縣位于雷州半島，研究區(qū)涉及2 個(gè)砂礦區(qū)，分別屬于洋青鎮(zhèn)與界炮鎮(zhèn)，礦區(qū)距離北部九洲江現(xiàn)狀河道10～17 km。揭露的地層主要有第四系下更新統(tǒng)湛江組（Q1z）和第四系中更新統(tǒng)北海組（Q2b）。下更新統(tǒng)湛江組在礦區(qū)廣泛分布，地表均未出露，鉆孔均有揭露，主要被中更新統(tǒng)地層覆蓋。巖性以含黏土礫（質(zhì)）中粗砂為主，含黏土砂礫、含黏土中粗砂為次，砂層分選性差，層間夾含粉砂（質(zhì)）黏土、黏土。鉆孔揭露厚度大于25 m，礦區(qū)鉆探未揭穿底界，區(qū)域總厚度大于254 m。該區(qū)域?qū)僖院恿飨酁橹鞯娜侵蕹练e。該層是礦區(qū)內(nèi)砂礦的賦礦層，砂礦體以層狀、似層狀產(chǎn)出。中更新統(tǒng)北海組在礦區(qū)內(nèi)分布廣泛、連續(xù)。巖性較穩(wěn)定，下部以棕黃、褐黃、褐紅色的礫石、礫砂為主，底部普遍有紅褐色、黑褐色鐵錳質(zhì)膠結(jié)層或呈層狀鐵質(zhì)結(jié)核；上部為棕紅、褐黃、土黃色砂質(zhì)黏土。鉆孔控制厚度為1.8～9.6 m，平均為5.65 m，區(qū)域上總厚度大于20 m。該區(qū)域?qū)俸榉e、沖積相沉積，與下伏湛江組呈平行不整合接觸。

1.2 礦床成因

研究區(qū)位于雷瓊斷陷盆地邊緣，外圍北部的云開(kāi)隆起區(qū)，尤其是九洲江上游，有大面積從加里東期到喜馬拉雅期的花崗巖及混合巖化的巖石分布，巖石普遍含有石英礦物，是雷州半島沉積砂的主要物質(zhì)來(lái)源。湛江市屬于熱帶季風(fēng)氣候區(qū)和亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，濕熱多雨，為花崗巖體風(fēng)化剝離石英砂提供極其有利的氣候條件，風(fēng)化形成的產(chǎn)物由河流搬運(yùn)到下游沉積，形成沉積砂礦層。

1.3 礦權(quán)分布與開(kāi)采工藝

雷州半島主要有濱海砂礦、玻璃用砂、高嶺土、建筑用砂等礦產(chǎn)資源。截至2020年，雷州半島擁有查明礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的大型玻璃用砂礦山2 個(gè)、中小型建筑用砂礦山3 個(gè)[4]。砂礦主要采用機(jī)械剝離覆蓋層+抽砂船自上而下、分層露天水下開(kāi)采+分級(jí)篩分+汽車(chē)運(yùn)輸?shù)拈_(kāi)采方式。

2 陸相沉積型砂礦勘查的重點(diǎn)

《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 建筑用石料類(lèi)》（DZ/T 0341—2020）、《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 硅質(zhì)原料類(lèi)》（DZ/T 0207—2020）對(duì)勘查、測(cè)試和報(bào)告編制過(guò)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。在2 個(gè)砂礦區(qū)勘查過(guò)程中，為了方便開(kāi)采，提高礦權(quán)人經(jīng)濟(jì)效益，有必要明確陸相沉積型砂礦勘查的重點(diǎn)，然后采取優(yōu)化策略。

2.1 測(cè)試項(xiàng)目選擇

根據(jù)《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 硅質(zhì)原料類(lèi)》（DZ/T 0207—2020），要進(jìn)行重砂分析。砂類(lèi)礦床應(yīng)按不同礦石類(lèi)型采集重砂分析樣，確定有用重礦物的種類(lèi)和含量。勘查期間需要采集體重樣。雷州半島砂礦層基本被平均厚5.65 m 的北海組覆蓋，設(shè)置礦權(quán)的區(qū)塊用地類(lèi)型多為林場(chǎng)，根據(jù)《中華人民共和國(guó)森林法》，放坡開(kāi)挖地表行為受限。測(cè)試項(xiàng)目要更有針對(duì)性。送樣時(shí)，樣品要區(qū)分原礦檢測(cè)還是精礦檢測(cè)，得出的結(jié)果能在編制資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告時(shí)使用，并被后續(xù)開(kāi)發(fā)利用借鑒。

2.2 勘查工程設(shè)計(jì)

一是勘查工程間距的選擇。《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 建筑用石料類(lèi)》（DZ/T 0341—2020）實(shí)施后，建筑用砂以不同的勘查類(lèi)型綜合確定勘查工程間距。二是勘查深度的確定。在2 個(gè)砂礦區(qū)勘查中，勘查深度由勘查單位根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況確定。

2.3 水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查

一是礦山邊坡穩(wěn)定性。《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 硅質(zhì)原料類(lèi)》（DZ/T 0207—2020）規(guī)定礦體邊坡角為30°，《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 建筑用石料類(lèi)》（DZ/T 0341—2020）規(guī)定松散狀砂礦邊坡角不大于45°。在勘查中，要注意實(shí)際巖土物理性質(zhì)差異，為資源量計(jì)算和開(kāi)發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。二是水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查與安全生產(chǎn)。目前，砂礦基本采用水下船采工藝，采坑水位的變化影響水泵揚(yáng)程、抽砂管長(zhǎng)度等，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率與人員、設(shè)備安全。

2.4 資源利用與生態(tài)保護(hù)

根據(jù)2 個(gè)砂礦區(qū)地質(zhì)情況，北海組加權(quán)平均厚度超過(guò)5.65 m，呈層狀、似層狀分布于礦區(qū)地表，礦體內(nèi)部含黏土夾層。礦區(qū)土石方剝離量大，排土場(chǎng)占用較多土地資源。根據(jù)礦產(chǎn)規(guī)劃和生態(tài)文明建設(shè)的要求，廣東省建筑石料采礦權(quán)投放將更加有序，嚴(yán)控年產(chǎn)能小于30 萬(wàn)m3的建筑石料礦山建設(shè)。礦區(qū)鉆孔采用勘探線(xiàn)法進(jìn)行布置，傳統(tǒng)的資源量估算方法一般有平行斷面法、水平投影地質(zhì)塊段法，選擇更合適的估算方法能精簡(jiǎn)工作量，能更精確估算資源量。《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 硅質(zhì)原料類(lèi)》（DZ/T 0207—2020）對(duì)硅質(zhì)原料工業(yè)用途的劃分更細(xì)致，同時(shí)要綜合利用剝離層、尾泥等資源，市場(chǎng)調(diào)研要更全面、更有的放矢。按照《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》（GB/T 13908—2020），開(kāi)展綠色勘查，實(shí)現(xiàn)勘查過(guò)程的環(huán)境影響最小化。

3 優(yōu)化策略

3.1 合理選擇測(cè)試項(xiàng)目

一是開(kāi)展重砂測(cè)試。除了建筑用砂與硅質(zhì)原料類(lèi)，雷州半島砂礦主要為濱海型重砂礦，含鋯石、鈦鐵礦、金紅石等，考慮到鈦、鋯等礦物對(duì)玻璃面板會(huì)有負(fù)面影響，補(bǔ)充的重砂測(cè)試類(lèi)型為鋯石、鈦鐵礦、金紅石。二是在外圍同一礦層采集小體重樣。在野外地質(zhì)調(diào)查中，注意礦區(qū)外圍是否存在陡坎、岸坡。該地區(qū)礦體呈層狀、似層狀，連續(xù)性好，可在岸坡、礦山邊坡采集小體重樣進(jìn)行測(cè)試。三是明確原礦、精礦測(cè)試目的。勘查中，礦體劃分與資源量計(jì)算的樣品以原礦測(cè)試為主，涉及礦產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估的以精礦測(cè)試為主，做好同一測(cè)試項(xiàng)目精礦、原礦測(cè)試數(shù)據(jù)比較與規(guī)律總結(jié)，提供礦山開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。四是開(kāi)展水下、水上自然休止角測(cè)試。礦區(qū)涉及的地層主要為北海組和湛江組，湛江組中雜色黏土多為可塑黏土，可作為多層建筑物的地基持力層[5]。采集覆蓋層樣品、黏土夾層樣品、礦體砂樣進(jìn)行水上、水下自然休止角測(cè)試，同時(shí)結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，綜合確定各層開(kāi)采邊坡角度。

3.2 科學(xué)設(shè)計(jì)勘查工程

一是綜合設(shè)計(jì)勘查網(wǎng)度。結(jié)合礦區(qū)地形起伏程度、前期踏勘、礦體形態(tài)與礦石質(zhì)量等，合理確定勘查網(wǎng)度，在實(shí)際鉆探過(guò)程中，根據(jù)鉆探中間成果，及時(shí)機(jī)動(dòng)加密或減少鉆探密度。雷州半島地勢(shì)平坦，勘查設(shè)計(jì)鉆孔間距一般為150 m，征地困難區(qū)域適當(dāng)放寬至200 m。二是綜合確定開(kāi)采深度。綜合考慮礦區(qū)面積、周邊礦區(qū)開(kāi)采深度、抽砂設(shè)備揚(yáng)程、地下水位深度、黏土層深度與厚度，以30 m 深度以下的黏土夾層頂面作為底板，前期鉆孔可分散施工，鉆探深度根據(jù)礦區(qū)黏土夾層深度與厚度靈活調(diào)整，適當(dāng)打穿30 m以下的黏土夾層，了解礦區(qū)黏土夾層數(shù)量與厚度，綜合確定底板深度。

3.3 加強(qiáng)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查

開(kāi)展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，完善截排水與邊坡穩(wěn)定措施。根據(jù)氣候、地形與開(kāi)采工藝，調(diào)查降水、地下水與地表徑流的關(guān)系。編制核實(shí)報(bào)告時(shí)，做好邊坡穩(wěn)定評(píng)述，補(bǔ)充截排水措施，提醒采礦人減少水位升降對(duì)開(kāi)采施工、邊坡穩(wěn)定性的影響。

3.4 強(qiáng)化資源利用與生態(tài)保護(hù)

一是綜合利用剝離層與尾泥，減少排土場(chǎng)土地占用。剝離層包括覆蓋層與黏土層，尾泥主要為礦體淘洗后壓濾機(jī)產(chǎn)生的黏土濾餅。覆蓋層綜合利用的方向有復(fù)墾復(fù)綠、燒磚、燒制陶器、道路墊層和基坑回填土等；黏土層、尾泥綜合利用方向有燒磚、燒制陶瓷等。綜合利用的各項(xiàng)指標(biāo)要滿(mǎn)足各自領(lǐng)域的規(guī)范要求，所以要根據(jù)綜合利用方向進(jìn)行測(cè)試。二是資源儲(chǔ)量規(guī)模盡可能滿(mǎn)足中大型礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模與年限要求，方便推進(jìn)砂石資源規(guī)模開(kāi)發(fā)與整體修復(fù)。按照礦業(yè)權(quán)設(shè)置程序，拓寬礦區(qū)范圍，整合周?chē)系V山。三是合理選擇資源儲(chǔ)量估算方法。受農(nóng)田與林地等限制，部分鉆孔不在設(shè)計(jì)的勘探線(xiàn)上，雷州半島地勢(shì)較緩，沉積砂礦體層狀、似層狀分布，傾角較緩，可采用水平投影地質(zhì)塊段法估算砂礦體資源量。四是區(qū)域聯(lián)動(dòng)，細(xì)化經(jīng)濟(jì)效益分析。加強(qiáng)資源供給端和需求端的銜接，結(jié)合交通條件，調(diào)研主礦種市場(chǎng)需求及價(jià)格，預(yù)測(cè)市場(chǎng)走勢(shì)，并根據(jù)市場(chǎng)、交通、價(jià)格、政策等因素，提出綜合利用方向供礦權(quán)人選擇。五是發(fā)展綠色礦業(yè)。依靠新技術(shù)和管理創(chuàng)新，最大限度減輕勘查活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，避免大規(guī)模開(kāi)挖。將綠色發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求貫穿于礦產(chǎn)勘查的全過(guò)程，并在報(bào)告中體現(xiàn)。

4 結(jié)論

遂溪縣位于雷州半島，蘊(yùn)藏豐富的陸相沉積型砂礦資源。勘查時(shí)，要確定礦床是否含有達(dá)到工業(yè)品位的重砂礦物，采集體重樣，開(kāi)展樣品原礦與精礦的比較測(cè)試。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，合理布置工程間距，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況機(jī)動(dòng)確定勘查深度，注意地下水與開(kāi)采幫坡對(duì)安全生產(chǎn)的影響。要加大研發(fā)投入，綜合利用剝離層及尾泥，合理估算資源儲(chǔ)量，實(shí)現(xiàn)綠色勘查和綠色開(kāi)發(fā)。