湖南株洲市车冲坳矿区地质特征及矿床成因

曾慧敏，胡建新，曾 嵘

（湖南省煤田地质局物探测量队，湖南 株洲 412000）

砂石资源是我国重要非金属资源，具有广泛的建筑用途，主要用于城市建设、新农村建设、道路交通建设等，是社会经济发展的重要原材料（翟裕生等，2011）。

我国砂石资源总量大、分布广、需求多，易开采，其开采方式一般为露天开采，开采技术要求低，投资成本低（张华等，2018砂石资源）。目前，湖南省砂石矿资源需求量缺口很大，市场前景好，具有较好的勘探开发价值。天然砂石的需求量大导致天然砂石价格的上涨，带动长株潭地区以及周边机制砂石价格的上涨，可创造良好经济收入。因此对砂石资源的勘探的需求较为迫切。

车冲坳位于株洲市天元区雷打石镇，地质人员多年在此开展勘探工作，勘探结果显示车冲坳地区水文地质条件简单，工程地质条件中等，开采砂石比较容易，具有较良好开采砂石资源的条件。

1 矿区地质特征

1.1 地层

车冲坳地区地面大面积出露第四系白水江组～第四系新开铺组（Qp2x）地层，西北侧受逆断层影响，使老地层冷家溪群小木坪组（Pt3x）大面积出露。区域总体出露的地层由新至老为：第四系白水江组～第四系新开铺组（Q），石炭系下统樟树湾组（C1zs）、尚保冲组（C1sb），泥盆系上统岳麓山组（D3yl）、七里江组（D3ql）、龙口冲组（D3lk），泥盆系中统棋子桥组（D2q）及青白口系冷家溪群小木坪组（Pt3x）。

1.2 构造

车冲坳地区位于株洲盆地，盆地内部褶皱均为短轴的背、向斜，规模小，形态简单；断层多为逆断层，断层倾角均在50°以上。区域内褶皱主要有晒谷塘背斜，余家湾背斜，伞铺垅向斜等，褶皱呈北北东向。区域内断层从西往东主要发育F59逆断层、F60逆断层、F61正断层，断层呈北东向，由西往东倾的单斜构造。研究区主要发育有F60逆断层、F61正断层两条断层。F60逆断层位于车冲坳地区西部，为一条逆断层，走向北北东，倾向西北，倾角50°～60°，长约6km，推覆体为冷家溪群小木坪组（Pt3x）；F61正断层位于车冲坳地区中部，走向北北东，倾向南，倾角45°～60°，延伸约15km，从车冲坳地区中部通过，断层沿线见硅化破碎带宽5m～40m，断距大于50m。综上所述，本区矿区构造复杂程度为简单。

图1 湖南省株洲市车冲坳矿区区域地质图

1.3 岩体特征

1.3.1 较弱～坚硬厚层状砂岩、砾岩夹泥岩页岩岩性综合体

分布于研究区中部，为主采矿层，由泥盆纪上统岳麓山组（D3yl）组成，岩性主要为石英砂岩、石英砾岩、含砾砂岩夹砂质、炭质页岩；石英砂岩、石英砾岩呈中～厚层状，岩质较坚硬，抗风化能力、抗变形能力较强，不易软化，工程性质较好；砂质、炭质页岩呈薄层状，强度低，抗风化能力、抗变形能力弱，遇水易软化，极易产生泥化现象，一般呈软弱夹层产出。

岩体节理裂缝发育，一般线裂缝密度2条/m～5条/m，裂隙一般延伸较长，可见长一般0.5m～2.5m。饱和抗压强度一般为26.5MPa～126MPa，软化系数大于0.4。

1.3.2 坚硬中～巨厚层状白云岩、灰岩岩性综合体

主要分布于研究区西侧，为矿层的直接底板灰岩，上部被第四系所覆盖，岩性为泥盆系上统七里江组（D3ql），其上部岩性为灰色中～厚层状泥粉晶灰岩、白云质灰岩，生物屑灰岩；下部为厚～巨厚层状白云岩。

1.3.3 较弱～坚硬层状碳酸盐岩、碎屑岩互层综合体

分布于研究区东侧，位于矿层顶板，出露地层为石炭系下统尚保冲组（C1sb）。上部岩性以灰黄色铁泥质粉砂岩、中细粒石英砂岩，粉砂质泥岩及粉晶灰岩等为主；中部为浅黄色薄～中层状泥质石英粉砂岩、石英细砂岩为主夹钙质砂岩、钙质泥岩、泥灰岩、炭质泥灰岩；下部由粉砂岩、钙质泥岩、泥灰岩、生物屑粉晶云质化灰岩，粉砂质页岩、粉砂岩。该套岩石强度差异大，节理裂缝一般较发育，线裂缝密度2条/m～7条/m。

图2 研究区地形地质图

2 矿体地质特征

前及论述，车冲坳地区地面大面积出露第四系白水江组～第四系新开铺组（Qp2x）。其中，泥盆系上统岳麓山组（D3yl）由灰白厚层粉砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩、石英砂岩、砂质页岩等组成，为主采矿层，可采厚度平均85.5m，矿层稳定，可细分为7层，现分述如下：

（1）灰白色，灰黄色中厚层状石英砂岩，薄-中厚状石英砂岩与灰色薄-中厚层粉砂质泥岩成不等厚互层，泥岩具水平层理，砂岩具波状层理。厚一般22.3m。

（2）深灰色薄层状泥岩、粉砂质泥岩夹中层状砂质粉砂岩、石英砂岩、泥质粉砂岩。砂岩层面见黄铁矿结核，泥岩中具水平层理、微波状层理。厚一般10m。

（3）灰、灰黑色薄-中层状含碳质泥岩、泥岩夹少量薄层泥质粉砂岩。具水平层理，含星点状黄铁矿与少量碳质。厚一般5.6m。

（4）灰白色、灰色薄-中层状石英砂岩夹薄层状泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，砂岩层面具干扰波痕，对称波痕，局部见树枝状流痕构造，层内发育小型波状砂纹层理，小型双向人字形层理及生物扰动构造。厚一般10.2m。

（5）灰白色厚层状石英砂岩，发育大型板状交错层理，波状楔形交错层理，冲刷构造及不对称波痕。厚一般2.4m。

（6）灰白色中层状石英砂岩，泥质石英砂岩夹薄层粉砂质泥岩。岩石具波状，透镜状及小型砂纹层理。厚一般10.7m。

（7）灰白色中厚层状石英砂岩，泥质石英砂岩与粉砂岩、泥岩成不等厚互层，产植物化石，双壳化石，遗迹化石。厚一般24.3m。

3 矿石特征

3.1 矿石化学性质

矿石质量稳定，根据湖南省勘测设计院的岩矿检测报告，岩石主要由粒径0.1mm～0.3mm互相紧密镶嵌的细粒他形变晶石英、微少量电气石、氧化铁质等组成，主要化学成分SiO2含量95.7%，AI2O3含量1.08%，Fe2O3含量0.302%。构成细晶结构，块状构造。

图3 岩矿鉴定照片

其中：石英含量约99%，呈他形变晶细粒状，互相紧密镶嵌，接触界线多为弯曲状，也有少量为平直状，波状消关明显。

电气石微量，柱状、柱粒状，具电气石式吸收，零星散步在石英粒间。

氧化铁质含约1%，尘状、微粒状，零星散步。

3.2 矿石物理力学性质

中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队湖南建材与非金属测试利用研究所提供的岩石力学试验结果表如下：

矿石的抗压强度为：105.9Mpa～124Mpa。

针、片状颗粒含量：11.3%。

压碎指标值：13.2%。

吸水率：0.32%。

以上指标符合道路碎石用砂岩质量指标要求，说明本矿石可作为道路碎石用砂岩。综合所述，本地区砂石矿质量好。

3.3 矿石加工性能

矿石加工简单，按需要加工成不同粒度的碎石，砂。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

车冲坳砂石矿形成与一个低能的泥坪—砂泥混合坪沉积环境（黄建中等，1995）。砂石经过长时间的剥蚀，搬运，沉积至车冲坳地区，砂石含泥量较低、磨圆度较好，组份均匀。

4.2 找矿标志

矿体全部产于泥盆系上统岳麓山组（D3yl）中，因此此类砂石矿的产出受层位控制。泥盆系上统岳麓山组中的粉砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩、石英砂岩、砂质页岩为找矿直接标志。此外，矿体产状平缓，具盆地沉积特征，也同样是此类型矿床的找矿标志。

5 结论

湖南省株洲市车冲坳砂石矿发育于泥盆系上统岳麓山组中。地层可作为直接找矿标志，目前，在该区域推断还存在一定规模的砂石矿，具有一定的找矿潜力。