安徽芜湖市施墩铁矿成矿地质特征及开采技术条件浅析

■鄢月亮

（安徽省核工业勘查技术总院 安徽 芜湖241003）

安徽芜湖市施墩铁矿成矿地质特征及开采技术条件浅析

■鄢月亮

（安徽省核工业勘查技术总院 安徽 芜湖241003）

施墩铁矿位于芜湖市鸠江区沈巷镇160°方向，平距约6km，行政区划隶属芜湖市鸠江区沈巷镇管辖。三迭系中统徐家山组（T2X）为矿区主要铁矿含矿层位，岩体为成矿提供了一定的物质来源，是主要的成矿母岩。岩体接触带的凹陷构造与成矿关系密切，主要矿体受岩体接触带凹陷构造控制明显，矿体形态呈似层状、透镜状及不规则状。矿化蚀变主要为钠长石化和碳酸盐化等，蚀变越强烈，与铁矿化关系越密切。矿床开采技术条件综合归类为Ⅲ—4类型，矿床成因类型为以热液充填为主的接触交代～热液型铁矿床。

施墩铁矿徐家山组接触带矿体特征开采技术条件

1 地质概况

1.1 地层

矿区地表全为第四系松散冲积物覆盖，钻探揭露的地层主要为三迭系中统徐家山组（T2X）及黄马青组（T2h）

三迭系中统徐家山组（T2X）分布于矿区中部。岩性下部以浅灰、灰白色灰质白云岩、白云质灰岩为主，偶夹薄层灰岩；上部为浅灰、浅灰绿色钙质泥岩、含粉砂泥岩，灰岩夹薄层状白云质灰岩、泥灰岩，具有水平微层理构造；顶部有一薄层～中层状钙质泥岩或泥灰岩，水平微细层理发育。与上覆黄马青组地层为整合接触。其下部被岩浆侵入体吞没，未见底。厚度大于150米。该地层为矿区主要含矿层位。

三迭系中统黄马青组（T2h）分布于矿区南部及北西部。岩性下部主要由紫红色泥岩、含粉砂泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等组成厚底式韵律层，单个韵律层厚度较大，泥岩多于粉砂岩，粉砂岩在走向和倾向上均不甚稳定。岩石中常见灰绿色色斑及钙质结核，虫管构造发育，具水平微细层理构造，底部有时可见微型斜层理构造；上部岩性为紫红色泥岩，含粉砂泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹多层薄层细砾岩。粉砂岩多于泥岩，具交错层理、钙质结核、色斑。其厚度大于150米。

第四系（Q）广泛分布于全区。主要为粘土，含粉砂粘土、泥质粉砂、粉细砂及砂砾石层。上部常夹有薄层泥炭。厚度50～70米。

1.2 构造

矿区褶皱构造主要为一背斜构造，系裕汤复背斜之太平村段。该背斜轴部位于矿区中部贾小庄～代墩一带，轴向北东50°～60°；核部地层为三迭系中统徐家山组，两翼为黄马青组一、二段地层。背斜两翼地层总体走向北东，分别倾向北西、南东，产状一般较平缓，倾角约10°～15°。岩体由背斜构造的核部侵入，由于岩体侵入抬拱作用不同而对两翼地层产状产生影响，在岩体隆起部位，地层相对抬高，在凹陷部位地层则相对降低，在太平村附近，似表现为迭加于北东向背斜构造上的一个北西向短轴向斜构造。

矿区内未发现大的断裂构造。但从岩石裂隙、角砾岩及热液脉岩较发育等情况分析，区内在成矿作用前后，均可能在不同应力场作用下，形成各种局部张裂隙、层间破碎带、小型压性断裂等。

在矿床范围内岩体与围岩接触面产状总体比较平缓，倾角一般在10°～15°，与围岩地层产状大体一致，仅局部较陡，如太平村东，倾角可达40°左右。因接触面具有相对隆起和凹陷，并常有岩枝沿围岩层理穿插，而使接触带复杂化。在太平村的东、西、北三面岩体与围岩接触面均相对隆起，从而在太平村的南侧形成一个总体

1.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩属钠质石英闪长岩类，呈岩枝状侵入于三迭系徐家山组、黄马青组地层中，出露于矿区中部太平村北侧和西侧，面积约0.5平方公里，属燕山期侵入体。根据其矿物成分、结构、构造的差异，可分为钠质闪长岩、钠质石英闪长岩、钠质角闪闪长岩、钠质石英正长闪长岩等。其中以钠质石英闪长岩、钠质石英正长闪长岩为主。岩石为灰色、深灰色～肉红色，连续不等粒结构或似斑状结构，块状构造。矿物成分为斜长石（35～80%）、角闪石（5～15%）、石英（0～15%）、钾长石（0～30%）、黑云母（2～12%）；钛铁矿及磁铁矿（1～5%）、磷灰石（1%）、榍石（1%）。斜长石呈自形～半自形粒状、板状，粒径以0.1～2毫米为多，少数可达3～4毫米，聚片双晶，环带结构；角闪石呈柱状，柱长一般在0.5～2毫米，少量可达3毫米；石英、钾长石多呈他形粒状，粒度多小于0.5毫米。当其中的角闪长、石英、钾长石、黑云母的含量超过一定含量时，由钠质闪长岩过渡到另一类岩石，如钠质石英闪长岩、钠质石英正长闪长岩、钠质角闪石英闪长岩。

岩浆侵入体与成矿作用密切相关，铁矿体均产于岩体与围岩的接触带附近，岩体为成矿作用提供了一定的物质来源，是主要的成矿母岩。

1.4 变质作用

矿区内三迭系中统徐家山组及黄马青组岩层均遭受不同程度的接触热变质作用，形成一套角岩类和大理岩类接触热变质岩，各类变质岩石与原岩具有良好的对应关系，详见表1。根据各类变质岩石的矿物共生组合，矿区内的变质岩主要是低级接触热变质作用的产物，属接触热变质作用中的钠长石～绿帘石角岩相。岩体与围岩的接触面具有波伏起伏且岩浆岩常呈脉状、舌状穿插，矿区内接触变质带不规则，宽窄变化较大，强接触变质带宽度一般自数十米到一百五十米左右。

表1 变质岩石与原岩岩性对应表

1.5 围岩蚀变

围岩蚀变主要是钠长石化和碳酸盐化。两者均发生在接触热变质作用之后。岩浆岩中的斜长石、钾长石及暗色矿物常被钠长石交代，当交代强烈时，原岩的成分基本上全部变成钠长石而形成钠长石岩；蚀变强度随距接触带或矿体的距离增加而逐渐减弱。岩浆岩中的造岩矿物、角岩中的变质矿物，有时矿石中的矿石矿物及脉石矿物都可被碳酸盐交代,碳酸盐化是一种明显的近矿围岩蚀变，在矿体附近的岩浆岩或角岩中均可见到，但其范围不广。除钠长石化和碳酸盐化主要蚀变外，岩浆岩中局部尚有绿泥石化、绢云母化、高岭石化、阳起石化等蚀变作用。

2 矿体特征

2.1 矿体分布特征

施墩铁矿体均分布于背斜构造南东翼钠质石英闪长岩体与围岩（徐家山组地层）接触带附近岩体之凹陷构造内。矿床由9个铁矿体组成（矿体编号为Ⅰ～Ⅸ），矿体埋深一般在50米～190米。矿体主要呈似层状、透镜状，其形态、规模受围岩地层及接触带控制。矿体产状一般较平缓，略向南东倾斜，倾角一般在5°左右；Ⅳ号矿体倾角稍大，一般在5°～20°。区内矿体规模一般较小，其走向、倾向延伸均在100米左右，厚度2.23米～9.27米不等；矿体产出标高－45米～－190米。产于徐家山组地层中的矿体，一般呈薄板状、透镜状，产状大体与地层产状相近，矿体规模一般较小，TFe平均品位较低，如Ⅰ～Ⅲ、Ⅴ～Ⅸ号矿体。受闪长岩体接触带构造控制的矿体，一般呈似层状，矿体产状与接触面产状一致，规模相对较大，TFe平均品位较高，如Ⅳ号矿体。

2.2 矿石质量特征

本区铁矿石的矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿（假象赤铁矿），其次是穆磁铁矿、黄铁矿，微量磁黄铁矿、黄铜矿等。脉石矿物以方解石为主，在不同地段又分别出现较多的阳起石、黑云母、石英（玉髓），此外还有少量绿泥石、绢云母、磷灰石、高岭石、硬石膏、褐铁矿等。

矿石中主要有用组份为铁，伴生有益组份为五氧化二钒；主要有害组份为硫、磷；其他成分含量很低。造渣组份以CaO、MgO、SiO2、Al2O3为主，其他造渣组份含量均低于1%。矿床矿石中主要成份的平均含量见表2。

表2 施墩铁矿床矿石平均品位表

2.3 矿石结构构造

矿区铁矿石主要由磁铁矿、赤铁矿、穆磁铁矿等构成。磁铁矿呈自形～半自形粒状结构，次为他形粒状结构；赤铁矿呈半自形～他形粒状结构，穆磁铁矿呈自形片状结构。磁铁矿（穆磁铁矿）的自形晶可包于黑云母、方解石、石英等晶体中呈嵌晶结构，磁铁矿（穆磁铁矿）被赤铁矿、脉石矿物不同程度地交代形成浸蚀结构，嵌晶结构、反应边结构、交代网状结构、骸晶结构、残余结构、假象结构。

矿石构造有稠密浸染状构造、块状构造、条带状构造、角砾状构造等。

2.4 矿石类型

根据矿石中的矿石矿物、脉石矿物组合，以及矿石构造、品级、伴生组分含量特征，矿石自然类型划分为：块状～稠密浸染状高硫黑云母、阳起石富磁铁矿矿石；块状～稠密浸染状高硫方解石富磁铁矿矿石；稠密状高硫方解石贫磁铁矿矿石；浸染状方解石贫磁铁矿矿石；浸染状方解石贫假象赤铁矿磁铁矿矿石；浸染状方解石贫假象赤铁矿矿石。

矿石工业类型为需选铁矿石。依据矿石磁性铁占有率高低划分为：需选磁铁矿矿石；需选赤铁矿磁铁矿混合矿石；需选赤铁矿矿石。

2.5 矿体围岩和夹石

矿体的顶板、底板围岩主要为大理岩类、方解石岩类、闪长岩类，部分为角岩类、少量角砾岩及安山玢岩。矿体与围岩的界线一般较清晰。但当矿体顶、底为方解石岩类和角砾岩类时，两者之间常呈渐变关系。区内矿体铁矿化一般较均匀，矿体内一般无夹石分布。

2.6 矿床成因

根据矿床的主要地质特征综合分析，该矿床属以热液充填为主的接触交代～热液型铁矿床。

3 矿床开采技术条件

3.1 水文地质条件

依据矿区地下水的赋存条件分为四个含水岩组：

3.1.1 第四系孔隙含水岩组

该含水岩组呈层状覆盖在矿区上部，剖面上划分上、中、下三段：

（1）极弱富水孔隙含水层：该层位于第四系上部，岩性为灰黄色亚粘土、灰黑色淤泥质粘土组成，平均厚度约5m，富水性极弱，可视为相对隔水层。

（2）中等富水孔隙含水层：该层位于第四系中部，岩性为青灰色粉细砂与亚粘土互层，埋藏深度5～6m，平均厚度约36m，呈层状。钻孔单位涌水量qcp=0.17L/s.m，渗透系数Kcp=0.67m/d，水质类型为HCO3—Ca.Mg型，富水性中等偏弱。

（3）强富水孔隙含水层：该层位于第四系下部，岩性为青灰色砂砾石层，埋藏深度31～44m，平均厚度约11m，呈层状。砾石成份主要为石英砂岩、石英岩及燧石，磨园度2～3级，砾径3～5cm，大者可达10cm以上。钻孔单位涌水量qcp=1.95L/s.m，渗透系数Kcp=5. 195m/d，水质类型为HCO3—Ca.Mg型，为主要含水层，富水性强，具承压性质。

3.1.2 弱富水性碎屑岩类裂隙含水岩组

由三迭系中统黄马青组组成，岩性为泥岩、角岩化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及粉砂岩。矿床内该层平面上呈带状、剖面上呈层状埋藏在第四系之下，厚度0～26m。据钻孔揭露资料，该层岩石半坚硬～坚硬，岩芯完整、呈柱状，裂隙不发育，其含水性弱、渗透性差，整体上可视为矿床的相对隔水层。钻孔单位涌水量q=0.13～0.20L/s.m，渗透系数K=0.11～0.13m/d,水质类型为SO4.HCO3—Ca. Na型，其富水性中等。

3.1.3 中～强富水性碳酸岩裂隙岩溶含水岩组

由三叠系中统徐家山组组成，岩性下部为灰质白云岩、白云质灰岩、薄层灰岩；上部为浅灰、灰绿色钙质泥岩、含粉砂泥岩、灰岩夹薄层白云质灰岩、泥灰岩。矿床内该层平面上呈带状，剖面上呈层状，向南东方向倾斜，厚度60～114m，平均厚度约87m，为矿体的顶板含水层。该层灰岩含泥质成份较高，具有不同程度的大理岩化、角岩化特征，其岩溶发育以溶孔、溶蚀裂隙为主。钻孔单位涌水量q=0. 834～1.257L/s，渗透系数K=1.3～2.17m/d，水质类型为SO4—Ca.Na型，矿化度为3.1g/L，其富水性中～强。

3.1.4 弱富水性侵入岩裂隙含水层岩组

岩性为钠质石英闪长岩，为矿体的底板地层，其岩石坚硬、完整，裂隙不发育。钻孔单位涌水量q=0.011～0.097L/s.m，渗透系数K=0.019～0.0964m/d，水质类型为SO4·HCO3—Na.Ca型，矿化度为0.95g/L。该岩体除接触带含裂隙水外，其整体富水性弱，可视为本矿床的相对隔水层。

矿床埋藏在当地侵蚀基准面以下，矿区及其附近地表水体发育，矿体顶板含水层富水性中～强，地下水补给条件较好，矿坑疏干排水产生地面沉降的可能性较大。在构造裂隙、岩体接触带裂隙发育处往往是第四系强含水层与裂隙岩溶含水层沟通的有利通道，未来巷道突水现象严重。综合分析其矿区水文地质条件属复杂类型。

3.2 工程地质条件

根据岩(土)成因类型、结构特征及力学性质，划分为四个工程地质岩组：

（1）松散岩类

主要为第四系地层，次为基岩强风层。其饱和度高、富水性强，岩性松软、松散，呈互层或夹层交替出现，结构复杂，其工程地质稳定性极差。

（2）碎屑岩层状岩类

由三叠系中统黄马青组组成，岩石呈半坚硬～坚硬状，层状结构，厚度较稳定，富水性弱。岩石平均密度（饱水）为2.67g/cm3，抗压强度（饱水）在35.5～90.0MPa之间，故其工程地质条件稳定性较好。

（3）碳酸岩层状岩类

由三叠系中统徐家山组组成，主要岩性为碳酸岩类，构成矿体的顶板。岩石密度（饱水）为2.66g/cm3，抗压强度（饱水）为23.68Mpa，弹性模量为 39.52Gpa，泊松比为 0.22，粘聚力为6.21Mpa，内摩角为39.4度。虽然该类岩石大部分为半坚硬、完整，工程地质条件稳定性较好，但在局部构造发育地段,由于岩溶发育或蚀变作用的结果，岩石呈松散、软弱状，含水性强，加之地下水压力大等综合因素考虑，其工程地质条件稳定性差，危害性突出。

（4）侵入岩块状岩类

由钠质石英闪长岩组成，构成矿体的底板。岩石密度（饱水）为2.66g/cm3，抗压强度（饱水）为44.69Mpa，弹性体模量为68.05Gpa，泊松比为0.19，粘聚力为7.22Mpa，内摩擦角为40.5度。该类岩石大部分坚硬、完整，裂隙不发育，其工程地质条件稳定性好。但在岩体接触带处，因蚀变作用强烈，裂隙较为发育，部分岩石已呈松散状，其富水性增强，地下水压力大，工程地质条件稳定性差、危害性大。

矿床的部分矿体及顶、底板地层，岩石破碎、松散，水文地质条件复杂，不良工程地质问题多，对矿床开采影响大，工程地质条件属于复杂类型。

3.3 环境地质条件

本矿床矿石及废石的化学成份稳定，分解出有害元素较少，矿床开采后对地表水及地下水产生污染的可能较小，但矿山开采可能引发地面塌陷、地面沉降灾害，其地质环境质量中等。

综上所述，该矿床开采技术条件为复杂的复合问题为主的矿床，即属于Ⅲ-4。

4 结论及建议

（1）三迭系中统徐家山组（T2X）地层是矿区主要含矿层位。

（2）岩体接触带的凹陷构造与成矿关系密切，主要铁矿体受岩体接触带凹陷构造控制明显。

（3）岩浆侵入体与成矿作用密切相关，岩体为成矿提供了一定的物质来源，是主要的成矿母岩。

（4）矿化蚀变主要为钠长石化和碳酸盐化等，蚀变越强烈，与铁矿化关系越密切。

（5）矿石工业类型为需选铁矿石,其成因类型为以热液充填为主的接触交代～热液型铁矿床。

（6）矿床开采技术条件综合归类为Ⅲ—4类型。

（7）该矿床开采技术条件差，开采时应加强水工环的调查和监控，采取有效措施，确保矿山安全生产，保持良好生态环境。

[1]《中华人民共和国地质矿产行业标准》DZ/T0207-2002中华人民共和国国土资源部, 2002.12.17

[2]《固体矿产地质勘查规范总则》GB/T13908-2002中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2002.08.28

[3]《矿区水文地质工程地质勘探规范》 GB/T12719-1991

[4]安徽省核工业勘查技术总院·安徽省芜湖市鸠江区施墩铁矿资源储量核实报告 [R]· 2014·

J002和J012地下热水的pH值分别为7.67和7.70，均属于碱性水，分别将水质检测结果代入公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）中，J002的计算结果为，H0=559.19＞500；Kn=0.11；F=899.58；Kk=-2.84＜0，且Kk＋0.0503Ca2+=-0.32＜0。J012的计算结果为，H0=583.606＞500；Kn=0.11；F=880.52；Kk=-3.01＜0，且Kk＋0.0503Ca2+=-0.22＜0。与《水文地质手册》中的《一般锅炉用水水质评价指标》作对比，可知，从锅垢总量来说，该地下热水为锅垢很多的水；从锅垢系数来说，为具有软沉淀物的水；从起泡系数来说，该地下热水为起泡的水；从腐蚀系数来说，该地下热水为非腐蚀性水。

因此，三马坊地热田地下热水属于锅垢很多、具有软沉淀物、起泡、非腐蚀性水。

4 结语

经过上述分析与评价，结果表明：三马坊地热田地下热水为Cl·SO4·HCO3－Na型水,多年来水质动态处于稳定状态，同时，三马坊地热田地下热水基本适宜生活饮用、农田灌溉及养殖，并且具有一定的理疗价值,属于偏硅酸锶型矿泉水，属于锅垢很多、具有软沉淀物、起泡、非腐蚀性水。地下热水中铅含量有待进一步核实。

参考文献

[1]GB11607-89，渔业水质标准 [S].1989.

[2]GB5084-92，农田灌溉水质标准 [S].1992.

[3]GB5749-2006，生活饮用水卫生标准 [S].2006.

[4]GB8537-2008，饮用天然矿泉水 [S].2008.

[5]GB/T 11615-2010，地热资源地质勘查规范 [S].2010.

[6]郜洪强，樊延恩等.河北省阳原县三马坊地区地热资源调查报告 [R].河北省地质调查院，2011，9.

[7]地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究队援水文地质手册 [M].北京：地质出版社，1978:771.

[8]河北地质矿产勘查开发局 陈望和，等援河北地下水 [M].北京：地震出版社，1999: 118-123.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-118-3

鄢月亮（1971～），男，工程师，研究方向为地质勘查。向南开口类似于“箕”状的相对凹陷（岩凹）构造。在这岩凹部位，围岩受到岩浆侵入过程中不同方向的侧向挤压及岩凹下部的热熔作用，岩凹内岩层易沿层理方向形成层间张裂隙及层间破碎带，从而为成矿提供了有利的空间。岩体接触带的凹陷构造与成矿关系密切，主要矿体受岩体接触带凹陷构造控制明显。