辽东岫岩东胜菱镁矿矿床地质特征及开采技术条件探讨

刘永俊

（辽宁省地质矿产研究院，辽宁 沈阳 110032)

辽东海城到大石桥一带，菱镁矿储量十分丰富，约占全国总储量85%，是我国重要的化工资源基地[1]。矿床类型大都属于层控晶质型，少数属于隐晶质型。其中，以产于古元古代辽河群大石桥组三段高镁质碳酸盐岩中的层控晶质菱镁矿最为代表，产量巨大，质地良好，易于开发利用[2]。

1 成矿地质背景

东胜菱镁矿床位于营口—长白(次级隆起，Pt1裂谷)Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-硼-菱镁—滑石成矿带，海城—大石桥菱镁矿成矿亚带上[3-5]。大地构造位置属于中朝准地台(Ⅰ)，胶辽台隆(Ⅰ1)，营口—宽甸台拱(Ⅰ13)，凤城凸起，处在盖县—草河口复向斜、虎皮峪背斜南翼。

区域出露地层主要为古元古代辽河群高家峪组、大石桥组变质岩系，少量的新生代第四系，高家峪组主要岩性为云母片岩，大石桥组主要岩性为条带状大理岩、方解大理岩、白云石大理岩、矽线片岩夹大理岩，含菱镁矿白云大理岩，该地层控制着菱镁矿床的产出和分布[6-7]。区内岩浆活动较为强烈，主要为一系列脉岩。断裂构造对大石桥组白云大理岩影响较大，对矿床控制作用明显。

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区出露地层主要为辽河群大石桥组(Pt1d )和第四系(Q)。大石桥组在区内大面积出露，可划分为三个岩性段，其中一段主要由条带状大理岩、方解大理岩组成，二段以矽线片岩、二云片岩夹大理岩为主，三段则为含菱镁矿层白云大理岩。第四系仅零星分布于河谷，为洪冲积物。其中，大石桥组三段是区内菱镁矿床的主要赋矿层位(图1)。

图1 矿区地质简图

2.2 岩浆岩

区内岩浆岩较为发育，分布在矿区东部，均呈脉状产出，岩性为花岗斑岩、煌斑岩，走向近SN。

2.3 构造

区内断裂构造主要发育北东向和近东西向两组断裂。其中，北东向板石沟断裂(F1)位于矿区北部，走向50～60°，倾向140～150°，倾角65～85°，局部直立或反倾，延长1.6km，宽0.1～5m。F2断裂位于矿区中部，错断近南北向花岗斑岩脉。F3和F4断裂位于F2断裂的南部，规模较小。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于板石沟断裂上盘辽河群大石桥组三段白云石大理岩中，整体呈似层状、透镜状产出，有分支复合、膨缩现象。区内发育2条菱镁矿体，走向为55～82°，倾向145～172°，倾角66～80°。矿体特征见表1。其中，Mg1号矿体呈似层状产出，地表出露320m，控制延长250m，倾向SE，倾角为66～80°，地下324m中段控制延长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号矿体位于Mg1南东，呈透镜状产出，走向82°，倾向172°，倾角76°，地表出露120m，控制延长70m，水平厚度约9.1m。

表1 矿体特征一览

3.2 矿石质量

矿石矿物为菱镁矿，脉石矿物为白云石、方解石、透闪石、蛇纹石和石英。矿石呈灰色、灰白色，矿石结构多为粒状变晶结构，粒径0.5～2.5mm，矿石构造为块状构造。

矿石化学成分主要为MgO、CaO、SiO2，少量Al2O3、Fe2O3。据槽探和巷道样品分析结果，Mg1号矿体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%，Fe2O3平均含量0.45%。各品级品位见表2。

表2 矿石品级及化学成分特征 (单位：%)

3.3 矿石类型和品级

矿石类型为晶质菱镁矿，工业类型为冶镁菱镁矿。矿石品级可分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，以Ⅲ级品为主，占总矿石量的60.37%，其次为Ⅱ级品，占29.63%。

3.4 矿床成因

矿床产于古元古代辽河群大石桥组三段白云大理岩中，为浅海相化学沉积的富镁质碳酸盐岩建造，岩石普遍遭受区域变质作用和后期热液叠加，矿体分布、形态、产状、规模严格受大石桥组和断裂构造控制，围岩具有明显的菱镁矿化、硅化、蛇纹石化、白云岩化，矿床成因类型属于沉积变质后期热液叠加改造层控矿床[8-10]。

4 矿床开采技术条件

矿床位于长白山余脉延伸部分，地貌属于构造剥蚀低山丘陵区，地形整体呈NW-SE向展布，地势西高东低，区内最高海拔511m，最低海拔256m，相对高差255m。矿区外东侧发育一条小河，水量较小，水量偏大，由北向南最终汇入包家堡子河。

4.1 水文地质条件

矿区含水层主要包括第四系松散堆积物孔隙含水层、基岩风化裂隙含水层、断裂构造含水层。第四系松散堆积物分布广泛，位于河谷坡地，厚度1～5m，含较丰富的孔隙水；大石桥组含菱镁矿白云大理岩富含裂隙水，为矿区主要含水层，水化学类型为重碳酸钙镁水，矿化度0.3～0.4g/L；板石沟断裂及分支断裂为较大的导水、含水断裂，但富水极不均匀。

区内侵蚀基准面标高227m，矿体标高426～310m，开采标高412～324m，位于基准面之上。矿体主要赋存在板石沟断裂附近，断裂含水为矿床主要充水因素，围岩为白云大理岩，有一定的风化裂隙水，断裂水和基岩裂隙水的主要补给来源为大气降水。

枯水期矿坑未见涌水，坑道局部地区见有渗水淤积。丰水期巷道局部积水较多，涌水量可达180m3/d。水文地质条件属于简单类型。

4.2 工程地质条件

矿体为含菱镁矿白云大理岩，围岩为方解大理岩、白云大理岩、花岗伟晶岩及花岗斑岩，矿体和围岩较为坚硬稳固。因前期露天开采形成的槽型采坑，采段高达20～30m，边帮最高可达60m，但多年来未发生坍塌或滑坡现象。矿体分布受断裂构造影响，断裂带内岩石较为破碎，稳固性较差。矿区工程地质条件中等。

4.3 环境地质条件

影响区内环境地质因素为地震，历史记载1973年发生在海城7.3级地震最大，本区也有强烈震感，最近发生4.0级以上地震是1999年，震中分别为偏岭地区(4.2级)和孤山地区(5.6级)。本区位于地震烈度Ⅵ度地区，地震对该区影响一般。区域稳定性较好，无原生环境污染问题，矿山开采环境地质条件简单。

5 结语

东胜菱镁矿床赋存于古元古代辽河群大石桥组三段含菱镁矿白云大理岩中，受板石沟断裂构造控制，矿体呈似层状、透镜状产出，走向NE，倾向SE，倾角一般为66～80°。矿区(333+122b)类保有矿石量114.85万t。

矿床开采技术条件较好，矿体位于当地侵蚀基准面以上，工程地质条件中等，水文和环境地质条件简单，该矿床属于以工程地质问题为主的开采技术条件中等矿床，为II-2类型。