福建漳平西溪矿区水泥用石灰岩矿床特征及矿石质量变化规律

徐助龙

（中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001）

福建漳平西溪矿区水泥用石灰岩矿床特征及矿石质量变化规律

徐助龙

（中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001）

西溪水泥用石灰岩矿床位于永安—梅县上古拗陷带中部，龙岩—漳平复式向斜之北翼，为一中型水泥用石灰岩矿床。本文阐述了主矿体规模、形态及夹石层特征，并通过对矿石的化验分析结果进行数理统计，编制等值线与散点图等方法，总结出主矿体中矿石在水平方向、垂直方向上的分布与变化规律，对矿石、夹石的开采、利用及配比有一定的指导作用。

下二叠统栖霞组；水泥用石灰岩；矿体特征；矿石质量变化规律

1 引言

闽西南地区，在晚石炭世至早二叠世，地壳缓慢下降，发生了一次较大的海侵，这次海侵为该地区的石灰岩沉积提供了良好的古地理条件，形成了具有工业价值的石灰岩矿产[1-2]。本矿床正形成于该时期龙岩—永安海湾的中心位置。

福建省漳平市西溪矿区水泥用石灰岩矿详查报告于2014年12月通过福建省国土资源评估中心评审，共施工52个钻孔，6 174.51m，确定矿区为中型水泥用石灰岩矿床。该矿床目前正准备开发利用成为一条4 500t/d旋窑水泥生产线的配套矿山。

2 矿区地质概况

西溪矿区出露的地层由老至新有：上泥盆统桃子坑组(D3tz)、上石炭统船山组(C3c)、下二叠统栖霞组(P1q)、文笔山组(P1w)以及第四系(Q)[3]。水泥用石灰岩矿床赋存在上石炭统船山组和下二叠统栖霞组。上石炭统船山组分布于矿区内的中部偏西侧，地表零星出露，大部隐伏于下二叠统栖霞组和当地最低侵蚀基准面之下，岩性为灰、灰白色中厚层—巨厚层状灰岩、含白云质灰岩。地层呈北东向展布，倾向116～132°，倾角10～20°，厚度约200m。下二叠统栖霞组主要分布于矿区内的中部，总体呈北东向展布，倾向105～138°，倾角25～40°。厚度约260m。

根据岩性组合特征，矿区栖霞组地层可分为四个岩性亚段。第一岩性段(P1q1)：岩性为深灰—灰黑色中薄层状含泥炭质燧石灰岩、钙质泥岩；第二岩性段(P1q2)：岩性为灰—深灰色中厚层状微晶—细晶灰岩夹燧石灰岩；第三岩性段(P1q3)：岩性为薄层状—中层状燧石灰岩、条带状燧石灰岩及钙质泥岩呈互层；第四岩性段(P1q4)：岩性为深灰—灰黑色中厚—厚层状古生物微晶灰岩、细砾状碎屑微晶燧石灰岩。

矿区断裂构造较发育，以北东向与近南北向为主，矿区内见有三条断裂构造。

矿区岩浆岩较发育，共8条岩脉，岩性均为辉绿岩，呈墨绿色，辉绿结构，块状构造，主要矿物成分为辉石、斜长石及少量方解石、绿泥石、石英。

3 矿体特征

矿区共圈定了水泥用灰岩矿体3个，自下往上依次编号为KT1、KT2、KT3矿体，分别赋存于上石炭统船山组(C3c)、下二叠统栖霞组第二岩性亚段(P1q2)及第四岩性亚段(P1q4)中。

KT1矿体地表出露沿走向长约780m，沿倾向宽20～150m，呈一单斜层状构造形态产出，最大厚度约120m。KT2矿体地表出露沿走向长约1 180m，沿倾向宽100～600m，矿体最大厚度97.36m，总体呈一单斜层状构造形态产出，局部有褶曲。KT3矿体地表出露沿走向长约1 400m，沿倾向宽33～246m，矿区内矿体最大厚度50m，总体呈一单斜层状构造形态产出。其中KT2矿体为主矿体，矿石由微晶—细晶灰岩组成，含燧石结核。其资源量占全区总资源量的79.61%，本文仅对KT2矿体特征进行分析研究。

3.1 矿体厚度及其变化

矿体厚度7.01～97.36m，平均厚度约55.25m。矿体厚度沿走向由南西往北东有先略变厚，后逐渐变薄的变化趋势；沿倾向由北西往南东有中间厚两边薄的变化趋势。总体倾向变化幅度比走向变化幅度大，厚度变化较稳定。

3.2 矿体主要化学成分及其变化分析

3.2.1 矿体主要化学成分在水平方向上的变化特征

根据控制KT2矿体的27个钻孔单工程CaO、MgO、fSiO2质量分数平均值编制等值线水平投影图。

矿石中CaO质量分数为49.92%～53.66%，平均51.82%。质量变化系数仅为1.83%，数值极小，表明CaO含量在水平方向上的变化极小，矿化均匀。其含量东部、北西部略高，南、北部略低(图1)。

图1 CaO质量分数等值线水平投影

矿石中MgO质量分数为0.40%～3.50%，平均1.65%。质量变化系数为14.35%，数值较小，表明MgO含量在水平方向上的变化稳定。其含量东部、北西部略低，南、北部略高(图2)。

图2 MgO质量分数等值线水平投影

矿石中fSiO2质量分数为0.09%～7.03%，平均2.70%。质量变化系数为60.24%，表明fSiO2含量在水平方向上的变化较稳定。其含量中东部较高，四周较低(图3)。

图3 fSiO2质量分数等值线水平投影

3.2.2 矿体主要化学成分在垂直方向上的变化特征

对矿区完整控制KT2矿体层的13个钻孔进行垂直方向品位变化统计分析，并选择具代表性的ZK505钻孔编制矿体CaO、MgO和fSiO2质量分数与采样深度曲线图(见图4)。

图4 矿体CaO、MgO、fSiO2质量分数与采样深度曲线

经统计，该钻孔KT2矿体CaO含量曲线呈波状起伏，CaO质量分数的变化系数为2.12%，数值极小，表明CaO含量在垂直方向上的变化很小且稳定。

MgO含量曲线呈波状起伏，MgO质量分数的变化系数为29.01%，数值相对较小，表明MgO含量在垂直方向上的变化稳定。

fSiO2含量曲线呈波状起伏，fSiO2质量分数的变化系数为62.25%，表明fSiO2含量在垂直方向上的变化较稳定。

3.2.3 矿体主要化学成分之间的相关分析

根据27个见矿钻孔中KT2矿体115件单样CaO、MgO、fSiO2质量分数编制CaO与MgO、CaO与fSiO2质量分数相关分析散点图(见图5)。

CaO与MgO质量分数相关系数r为-0.590，概率值P＜0.01，说明呈负相关，即CaO含量增高MgO含量降低(图5a)，KT2矿体CaO与MgO含量中等的线性相关程度显著。经回归分析，其一元一次回归方程为y=-1.281x+53.91。CaO与fSiO2质量分数相关系数r为-0.713，概率值P＜0.01，说明呈负相关，即CaO含量增高fSiO2含量降低(图5b)，KT2矿体CaO与fSiO2含量较强线性相关程度显著。经回归分析，其一元一次回归方程为y=-0.656x+53.51。

4 夹石层特征及矿石与夹石配比分析

4.1 夹石层特征

图5 CaO与MgO、CaO与fSiO2质量分数散点图

主矿体中共圈定出2条夹石层，自下至上分别编号为J6、J7。夹石层岩性为燧石结核灰岩，呈层状、似层状、透镜状顺层产出，其产状与矿体产状基本一致。对其规模及化学成分极值进行了统计，并对夹石层中样品进行了加权平均(见下表)。

控制J6夹石层的有13个钻孔，44件单样，质量分数CaO＞45%的占75.0%，MgO＜3.5%的占81.8%，fSiO2＜6%的仅占4.5%。控制J7夹石层的有17个钻孔，35件单样，质量分数CaO＞45%的占74.3%，MgO＜3.5%的占80.0%，fSiO2＜6%的仅占8.6%。可以看出，夹石层的化学成分主要表现为fSiO2含量超标。

主矿体中夹石层特征

4.2 矿石与夹石配比初步分析

要使混合均化后矿石品位能够满足DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》规定的水泥用石灰岩矿Ⅰ级品矿石化学成分一般要求，需要对矿石、夹石配比进行初步分析。通过对主矿体中矿石、夹石的平均品位进行加权平均计算后得出，平均开采1m3的矿石可搭配1.54m3J6号夹石，混合均化后的矿石平均品位CaO 48.93%、MgO 2.06%、fSiO26.00%。平均开采1m3的矿石可搭配1.12m3的J7号夹石，混合均化后的矿石平均品位CaO 48.59%、MgO 1.79%、fSiO25.99%。平均开采1m3的矿石可搭配约0.14m3的CaO含量极低夹石，或约0.16m3的MgO含量极高夹石，或约0.50m3的fSiO2含量极高夹石。

5 结论

(1) 经对西溪矿区水泥用石灰岩KT2矿体中钻孔样品化验等数据的数理统计，并编制等值线图分析，KT2号水泥用石灰岩矿体的矿石主要化学成分在水平方向与垂直方向上有小幅的波动变化，fSiO2含量变化较CaO、MgO含量变化大，矿石质量总体稳定。

(2) 水泥用灰岩工业指标的主要成分为CaO、MgO、fSiO2，CaO与MgO、CaO与fSiO2质量分数均呈负相关，其CaO与MgO、CaO与fSiO2化学成分含量简单关系为线性关系。

(3) 夹石层化学成分主要表现为低钙、高硅、局部高镁，且MgO、fSiO2化学成分变化相对较大。

(4) 根据矿石、夹石的分布情况，建议合理布置采矿工程，在开采矿石的同时，按照矿石、夹石的化学成分来确定两者的配比，可稳定矿石质量。外加调节配料中有害元素含量(如高硅矿石可搭配低硅粘土)，使之混合料质量满足水泥生料质量的要求[4]，从而提高资源的利用率。

[1]徐助龙，池垂铭.福建省漳平市西溪矿区水泥用灰岩矿详查报告[R].福建：中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，2014.

[2]福建省地质矿产局.福建省区域地质志[M].北京：地质出版社，1985.

[3]池垂铭.漳平市西溪矿区水泥用灰岩矿地质特征[J].中国非金属矿工业导刊，2014(4)：39-40.

[4]林其钦.顺昌洋姑山石灰石矿层中夹层综合利用的探讨[J].中国非金属矿工业导刊，1993(4)：44-47.

Characteristics of Cement Limestone Ores Deposit and the Change of Ores Qualities in the Xixi Mine District, Fujian Zhangping

XU Zhu-long
(Fujian Brigade of Geological Surveying Center of China Building Materials Industry, Fuzhou 350001, China)

The Xixi mining area, located in the middle part of the Yongan-Meixian late Paleozoic depression and the north limb of Longyan-Zhangping synclinorium, is a middle size of cement limestone deposit. This paper explained the characteristics of the scale, type and dirt band of main orebody. The analyzed results of ores show the distribution and change in horizontal and vertical directions through the methods of mathematical statistics, contour map and scatter diagram. This study has certain guidance functions to the mining and utilization of ores and horsestones.

the lower Permian Qixia formation; cement limestone deposit; characteristics of the orebody; change law of ores qualities

P619.225

A

1007-9386(2016)04-0035-03

2016-06-16