遼東岫巖東勝菱鎂礦礦床地質(zhì)特征及開(kāi)采技術(shù)條件探討

劉永俊

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110032)

遼東海城到大石橋一帶，菱鎂礦儲(chǔ)量十分豐富，約占全國(guó)總儲(chǔ)量85%，是我國(guó)重要的化工資源基地[1]。礦床類(lèi)型大都屬于層控晶質(zhì)型，少數(shù)屬于隱晶質(zhì)型。其中，以產(chǎn)于古元古代遼河群大石橋組三段高鎂質(zhì)碳酸鹽巖中的層控晶質(zhì)菱鎂礦最為代表，產(chǎn)量巨大，質(zhì)地良好，易于開(kāi)發(fā)利用[2]。

1 成礦地質(zhì)背景

東勝菱鎂礦床位于營(yíng)口—長(zhǎng)白(次級(jí)隆起，Pt1裂谷)Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-硼-菱鎂—滑石成礦帶，海城—大石橋菱鎂礦成礦亞帶上[3-5]。大地構(gòu)造位置屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)，膠遼臺(tái)隆(Ⅰ1)，營(yíng)口—寬甸臺(tái)拱(Ⅰ13)，鳳城凸起，處在蓋縣—草河口復(fù)向斜、虎皮峪背斜南翼。

區(qū)域出露地層主要為古元古代遼河群高家峪組、大石橋組變質(zhì)巖系，少量的新生代第四系，高家峪組主要巖性為云母片巖，大石橋組主要巖性為條帶狀大理巖、方解大理巖、白云石大理巖、矽線(xiàn)片巖夾大理巖，含菱鎂礦白云大理巖，該地層控制著菱鎂礦床的產(chǎn)出和分布[6-7]。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，主要為一系列脈巖。斷裂構(gòu)造對(duì)大石橋組白云大理巖影響較大，對(duì)礦床控制作用明顯。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為遼河群大石橋組(Pt1d )和第四系(Q)。大石橋組在區(qū)內(nèi)大面積出露，可劃分為三個(gè)巖性段，其中一段主要由條帶狀大理巖、方解大理巖組成，二段以矽線(xiàn)片巖、二云片巖夾大理巖為主，三段則為含菱鎂礦層白云大理巖。第四系僅零星分布于河谷，為洪沖積物。其中，大石橋組三段是區(qū)內(nèi)菱鎂礦床的主要賦礦層位(圖1)。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖較為發(fā)育，分布在礦區(qū)東部，均呈脈狀產(chǎn)出，巖性為花崗斑巖、煌斑巖，走向近SN。

2.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要發(fā)育北東向和近東西向兩組斷裂。其中，北東向板石溝斷裂(F1)位于礦區(qū)北部，走向50～60°，傾向140～150°，傾角65～85°，局部直立或反傾，延長(zhǎng)1.6km，寬0.1～5m。F2斷裂位于礦區(qū)中部，錯(cuò)斷近南北向花崗斑巖脈。F3和F4斷裂位于F2斷裂的南部，規(guī)模較小。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于板石溝斷裂上盤(pán)遼河群大石橋組三段白云石大理巖中，整體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，有分支復(fù)合、膨縮現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)發(fā)育2條菱鎂礦體，走向?yàn)?5～82°，傾向145～172°，傾角66～80°。礦體特征見(jiàn)表1。其中，Mg1號(hào)礦體呈似層狀產(chǎn)出，地表出露320m，控制延長(zhǎng)250m，傾向SE，傾角為66～80°，地下324m中段控制延長(zhǎng)250m，水平厚度13.60～39.60m，平均25.59m；真厚度13.39～42.10m，平均26.35m。Mg2號(hào)礦體位于Mg1南東，呈透鏡狀產(chǎn)出，走向82°，傾向172°，傾角76°，地表出露120m，控制延長(zhǎng)70m，水平厚度約9.1m。

表1 礦體特征一覽

3.2 礦石質(zhì)量

礦石礦物為菱鎂礦，脈石礦物為白云石、方解石、透閃石、蛇紋石和石英。礦石呈灰色、灰白色，礦石結(jié)構(gòu)多為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，粒徑0.5～2.5mm，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造。

礦石化學(xué)成分主要為MgO、CaO、SiO2，少量Al2O3、Fe2O3。據(jù)槽探和巷道樣品分析結(jié)果，Mg1號(hào)礦體MgO平均含量45.69%，CaO平均含量1.11%，SiO2平均含量1.74%。Al2O3平均含量0.24%，F(xiàn)e2O3平均含量0.45%。各品級(jí)品位見(jiàn)表2。

表2 礦石品級(jí)及化學(xué)成分特征 (單位：%)

3.3 礦石類(lèi)型和品級(jí)

礦石類(lèi)型為晶質(zhì)菱鎂礦，工業(yè)類(lèi)型為冶鎂菱鎂礦。礦石品級(jí)可分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，以Ⅲ級(jí)品為主，占總礦石量的60.37%，其次為Ⅱ級(jí)品，占29.63%。

3.4 礦床成因

礦床產(chǎn)于古元古代遼河群大石橋組三段白云大理巖中，為淺海相化學(xué)沉積的富鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造，巖石普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用和后期熱液疊加，礦體分布、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模嚴(yán)格受大石橋組和斷裂構(gòu)造控制，圍巖具有明顯的菱鎂礦化、硅化、蛇紋石化、白云巖化，礦床成因類(lèi)型屬于沉積變質(zhì)后期熱液疊加改造層控礦床[8-10]。

4 礦床開(kāi)采技術(shù)條件

礦床位于長(zhǎng)白山余脈延伸部分，地貌屬于構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，地形整體呈NW-SE向展布，地勢(shì)西高東低，區(qū)內(nèi)最高海拔511m，最低海拔256m，相對(duì)高差255m。礦區(qū)外東側(cè)發(fā)育一條小河，水量較小，水量偏大，由北向南最終匯入包家堡子河。

4.1 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)含水層主要包括第四系松散堆積物孔隙含水層、基巖風(fēng)化裂隙含水層、斷裂構(gòu)造含水層。第四系松散堆積物分布廣泛，位于河谷坡地，厚度1～5m，含較豐富的孔隙水；大石橋組含菱鎂礦白云大理巖富含裂隙水，為礦區(qū)主要含水層，水化學(xué)類(lèi)型為重碳酸鈣鎂水，礦化度0.3～0.4g/L；板石溝斷裂及分支斷裂為較大的導(dǎo)水、含水?dāng)嗔?，但富水極不均勻。

區(qū)內(nèi)侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高227m，礦體標(biāo)高426～310m，開(kāi)采標(biāo)高412～324m，位于基準(zhǔn)面之上。礦體主要賦存在板石溝斷裂附近，斷裂含水為礦床主要充水因素，圍巖為白云大理巖，有一定的風(fēng)化裂隙水，斷裂水和基巖裂隙水的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水。

枯水期礦坑未見(jiàn)涌水，坑道局部地區(qū)見(jiàn)有滲水淤積。豐水期巷道局部積水較多，涌水量可達(dá)180m3/d。水文地質(zhì)條件屬于簡(jiǎn)單類(lèi)型。

4.2 工程地質(zhì)條件

礦體為含菱鎂礦白云大理巖，圍巖為方解大理巖、白云大理巖、花崗偉晶巖及花崗斑巖，礦體和圍巖較為堅(jiān)硬穩(wěn)固。因前期露天開(kāi)采形成的槽型采坑，采段高達(dá)20～30m，邊幫最高可達(dá)60m，但多年來(lái)未發(fā)生坍塌或滑坡現(xiàn)象。礦體分布受斷裂構(gòu)造影響，斷裂帶內(nèi)巖石較為破碎，穩(wěn)固性較差。礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。

4.3 環(huán)境地質(zhì)條件

影響區(qū)內(nèi)環(huán)境地質(zhì)因素為地震，歷史記載1973年發(fā)生在海城7.3級(jí)地震最大，本區(qū)也有強(qiáng)烈震感，最近發(fā)生4.0級(jí)以上地震是1999年，震中分別為偏嶺地區(qū)(4.2級(jí))和孤山地區(qū)(5.6級(jí))。本區(qū)位于地震烈度Ⅵ度地區(qū)，地震對(duì)該區(qū)影響一般。區(qū)域穩(wěn)定性較好，無(wú)原生環(huán)境污染問(wèn)題，礦山開(kāi)采環(huán)境地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

5 結(jié)語(yǔ)

東勝菱鎂礦床賦存于古元古代遼河群大石橋組三段含菱鎂礦白云大理巖中，受板石溝斷裂構(gòu)造控制，礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向NE，傾向SE，傾角一般為66～80°。礦區(qū)(333+122b)類(lèi)保有礦石量114.85萬(wàn)t。

礦床開(kāi)采技術(shù)條件較好，礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，工程地質(zhì)條件中等，水文和環(huán)境地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，該礦床屬于以工程地質(zhì)問(wèn)題為主的開(kāi)采技術(shù)條件中等礦床，為II-2類(lèi)型。