恒泰公司矿井开采范围硬石膏品位分析报告.doc

恒泰公司矿井开采范围硬石膏品位分析报告安 徽 理 工 大 学恒泰新型材料有限责任公司二00五年六月1.概况1.1交通位置图1 交通位置图含山陶厂石膏矿位于安徽省含山县陶厂镇境内，行政区隶属于含山县陶家厂镇。该井田北距含山县城17km，南距合（肥）巢（湖）芜（湖）高速公路出口5km，距合裕公路10km，含山至芜湖公路途经陶家厂镇，南北综贯矿区中部，淮南铁路途经矿区西侧，铜城闸火车站距本井田12km，交通十分便利。矿井交通位置见图1。1.2地形地貌本区地势北高南低，属丘陵地带，地表由浅丘和谷给成，地面标高一般在+10m左右，矿床地表无大的积水区域，均为可耕地水田，区内村庄较多，人口稠密。1.3气象与地震本区属北亚热带温润性季风气候，夏季长，冬季短，四季分明，春夏季以东南风为主，冬季以西北风为主，全年主导风向为西北风，各风向风频相差不大。最高气温为40.4，最低气温为-13.5，年平均气温为15.6，年平均降雨量1035mm，雨量多集中在七月份，无霜期234天，本地区地震烈度为6度。2. 地质特征2.1区域地质图2 区域构造图本区位于含山庐江隆褶带，其中次级褶皱陈夏背斜（东段）位于本区北缘，太湖山背斜（东段）位于本区南侧，两背斜之间为陶家厂向斜，本井田位于陶家厂向斜中段南东翼(见图2)。2.2矿井地质概况2.2.1地层矿区地层基本被第四系松散层覆盖，仅在矿区的东部边缘地带有早三叠地层零星出露。本区硬石膏矿层为三叠系中统东马鞍山组。现把矿区含矿地层自下而上叙述如下：2.2.1.1下三叠统为一套开阔台地相碳酸盐沉积，地层厚度大于470m，各组之间为整合接触。殷坑组（T1y）：以浅灰灰黄灰色灰岩、泥质灰岩为主，下部间夹浅灰灰黄色泥质灰岩及钙质页岩，底部有一厚1015m的钙质页岩夹泥质灰岩的标志层。产克氏蛤Cleraia clarai,佛莱明菊石Flemingites sp，全组厚91.44148.44m。和龙山组（T1h）：为灰青灰色灰岩，薄中厚层状。夹砾状灰岩具缝合线构造，间夹少量泥质灰岩或钙质页岩。产环蛇菊石Gyrophiceras sp，海浪蛤Tosidonea sp，全组厚约130m。南陵湖组（T1n）：灰浅灰色、厚中厚层状灰岩，局部为厚层状灰岩，底部夹数层瘤状灰岩。产阿比克多脑菊石Danubites ambira Diener，西伯利亚菊石sibirites sp，全组厚大于200m。2.2.1.2中三叠统沉积范围较前期逐渐缩小，海水逐渐退出，在适宜地段形成了石膏矿，本区发育的东马鞍山组，控制厚度870m。全组厚大于627m，整合于南陵湖组之上。东马鞍山组（T2d）：属本区含矿地层，主要岩石类型有白云质灰岩、硅质灰岩、灰岩、水化石膏和硬石膏。根据岩性组合及含矿性，本组可分上、中、下三个岩性段。下部白云质灰岩段：以灰白色浅灰肉红色白云质灰岩为主。该段中上部为灰深灰色灰岩、硅质灰岩。微晶细晶结构，岩性坚硬而脆。薄中厚层状，水平缓波状层理。局部节理发育，被方解石或硬石膏脉状充填。缝合线构造较为发育，含瓣鳃类Myophoria sp，腹足类cheilotomona sp。该层段在本区控制不全，据邻区资料，该层段厚度大于157m，与下伏南陵湖地层整合接触。中段（硬石膏矿层）：主要矿石类型为硬石膏，浅灰灰白色为主，局部深灰色。下部有0数层灰岩或硅质灰岩夹石。夹石透镜状。中部硬石膏质较纯，夹有半透明状硬石膏，局部夹少量透镜状灰岩夹石。上部以硬石膏为主，含同生砾较多，常呈花斑硬石膏。砾石成份以硬石膏为主，含少量硅质或灰质杂质。砾径0.520cm，一般以0.55cm居多。夹少量硅质灰岩或灰岩透镜体。顶部有薄层状水化硬石膏及淋滤带石膏。该段沉积厚度大，控制厚度两极值384.87715.04m，平均厚518.85m。上段（岩溶灰岩段）：该层段为矿体的直接顶板，下部为灰灰黄色岩溶灰岩，细中晶结构。中层状，水平缓波状层理。裂隙及溶洞发育，似蜂窝状。近底部岩溶更发育，钻孔中见有1040cm的溶洞，风井检查孔见有0.81m的溶洞。中上部岩溶现象也较明显，溶洞呈蜂窝状，溶洞一般0.52cm居多且连通性较好，局部夹水化石膏。顶部以灰灰黄色灰岩为主，裂隙及溶洞较发育，常充填紫红色钙质泥岩，砂质泥岩及水化石膏。该层段岩性特征明显，孔隙率约占1040%，岩溶发育，富含水，是良好的标志层。控制厚度两极值0150.84m，平均厚78.92m。2.2.1.3白垩系上统（K2）为一套红色内陆碎屑沉积，以角度不整合覆盖在二叠系、三叠系及其它更老的地层之上。底部有02m的古风化壳，岩性为红紫红色间夹灰绿色砂砾岩。下部为杂色砾岩，砾石成份以灰岩，泥质灰岩为主，少量砂岩及硬石膏砾石。砾径大小不一，呈次棱角次圆状，分选性差。上部为暗紫红色细砂岩，含泥质及砾石，厚层状，具虫孔构造。控制厚度大于181.64m。2.2.1.4第四系（Q）为一套冲积、洪积沉积。分布于河岸，圩区及谷地。地表为耕植土、中下部为棕黄色黄褐色粘土，砂质粘土，近底部底部含砾石。该组地层控制厚度11.1043.07m，不整合于各地层之上。2.2.2构造矿区位于陶厂向斜的中段，受F1、F2两条边界断层的控制，矿区在走向上呈一长条形断块构造，根据本区断裂与褶皱情况叙述如下：2.2.2.1褶皱图3 岩石揉皱现象区内褶皱不很发育，地层走向北东4050，地层倾角较平缓，局部发育次一级层间小褶曲，局部出现包卷小褶皱（见图3）。矿体顶部围岩（岩溶灰岩）的分布情况：矿区的南东部埋深较浅，厚度稍薄，局部缺失；矿区的北西部，埋深较大，厚度亦大。矿层的顶板较平缓，南东部稍高，北西部稍低，微有起伏。矿体底板呈一单斜，倾向南东，倾角1015。倾向剖面形状为一向南东开阔的喇叭形。沿纵向剖面矿体顶板较平缓，矿体底板北东稍高，南西稍低。矿体内部同沉积褶曲发育，倾角变化大，同沉积硬石膏砾石较多，均被硬石膏重新胶结。2.2.2.2断层井田位于陶家厂向斜之东南翼，受F1、F2断层的控制，井田位其两断陷部位。在走向上呈一狭长断块构造，构造简单，断裂以走向断层为主。井田内共发现断层4条，均位于井田边界。断裂大致有两组：一组为北东向断层（F1、F2）；一组为北西向斜切断层（F17、F18），具体分述如下：按其性质分正断层2条（F1、F17），逆断层1条（F2），按其方向分走向断层2条，斜切断层1条。详细情况分述如下：（见断层情况表1-2-1）表1 断 层 情 况 表 编号性质断距（m）产状依据备注落差地层断距F1走向正断层大于600m不清倾向312324倾角76804-5孔T2d硬石膏层砂与P1g硅质灰岩接触，缺失T1、P2d、P2L地层，7-3孔与7-5孔地层在倾向上不连续，电法资料反映明显。南东边界断层F2走向逆断层大于600m不清倾向312324倾角76804-5孔硬石膏矿与4-6孔白云质灰岩在倾向上不连续，电法资料有反映。南东边界断层F17斜切正断层大于100m160129倾向312324倾角76807-5孔、7-7孔缺失P2d下部及P2L中上部地层F18斜切正断层4080m不清倾向南东倾角约751-3孔揭露，矿层底部断缺F1走向正断层：是矿区南东边界断层。有本矿区4-4孔、邻区4-5孔穿过，还有本区1-1孔及邻区7-5孔之间地层缺失推测。4-4孔孔深387.20445.21m处为一断层破碎带，破碎带岩性以灰岩砾石为主夹有硬石膏砾石，被钙质及硬石膏重新胶结，取芯完整。破碎带上、下均见水化石膏。硬石膏矿体断缺中下部，2线剖面控制断距大于350m。邻区4-5孔中见硬石膏矿体底部与二叠系孤峰组硅质灰岩接触，推测该断层落差大于600m。另据“综合找矿”报告电法资料，电性剖面推测该断层走向北4050东，倾向北西，倾角7580。F2走向逆断层：是矿区北西侧边界断层，本区内没有控制工程。根据原“综合找矿报告”资料，4线4-5孔与4-6孔之间，地层在倾向上不连续。前者地层下降见硬石膏矿层、后者地层抬升，幅度较大。据地层分析，推测两孔之间地层断距大于600m。另据“综合找矿”电法资料推测，该断层走向为北45东，倾向北西，倾角5463。F17斜切正断层：据“综合找矿”资料，矿区外围7-5孔中见缺失龙潭组中上部及大隆组下部地层，7-7孔缺失龙潭组上部、大隆组及殷坑组底部地层。断层倾向西，倾角3050，落差大于100m。该断层由邻区延伸至本矿区南东边界逐渐消失。F18斜切正断层：该断层仅被本矿区1-3孔揭露，孔深634.70638.40m处有一破碎带，破碎带岩性为硅质灰岩，较松散，矿层底部断缺。推测断层倾向南东，倾角约75,北西盘抬升，南东盘下降，落差4080m。该断层仅有一点控制，尚有摆动空间。2.2.2.3首采区节理发育特征节理在空间分布和成因机理上均与褶皱和断层密切相关。本次节理产状的测量主要选择井下巷道未遭受采动明显破坏的地段，以便较好的反映构造应力场的原始状态。根据井下巷道实际情况，实测了5个点节理产状（见表2）。表2 首采区节理统计一览表测量点倾向走向倾角密度（条/m)备注A2922362硬石膏充填A514555361A5225135711011采房12535300.5B362152791.2剪切B335080671B532050251充填薄膜B922545540.6图4裂隙附近的岩石破裂现象 据井下巷道及采房实测，首采区主要发育三组节理。第一组走向在3555之间，倾角在3054之间，平均36，与井田主要断层走向一致。该组节理主要表现为压性，节理面经常出现滑面或重结晶硬石膏矿薄膜。节理附近岩石受挤压发生破裂（见图4）。第二组走向在135152之间，倾角较大，一般在7179之间。节理密度在11.2条/m之间。图5 不同走向节理分布图第三组走向在80左右，倾角67左右。三组节理中以第一组较为发育占中数的49%左右（见图5）。2.2.3矿体地质2.2.3.1 矿体特征本区含巨厚矿体一层，原14个钻孔中有8个孔穿过完整厚度，两极值384.87m715.04m，平均厚度578.85m，变化系数18.9%。南东略厚，北西略薄，厚度稳定。矿体产状：顶板平缓微起伏。底板倾向南东，倾角1015，局部4060，两侧分别被F1、F2断层切割；倾向剖面形态呈一不完整单斜。走向N30E；据区外钻孔资料，矿体沿走向矿区外围继续延伸。深度分布范围，一般在-150m水平至-800m水平，钻孔控制最深达-859.43m水平。 2.2.3.2 矿石质量根据野外岩芯鉴定和采样化验成果，将矿体划分为淋滤带、水化石膏带和原生带。淋滤带：矿体顶部受地下水淋滤后，硬石膏大量流失，溶蚀现象明显小溶洞发育。采样化验其硬石膏含量9.2827.26%。结晶水1.883.62%。野外鉴定为含泥质岩溶灰岩或岩溶灰岩。全区3个孔见到，带厚2.707.58m。水化石膏带：硬石膏流失甚微，采样化验硬石膏含量65.1695.20%，但结晶水含量偏高，为7.1518.58%。野外鉴定为水化石膏，呈浅灰白色，性软，能被指甲刻划。全区10个孔见到。带厚3.7715.92m。其中1-1孔矿体直接与上白垩统砾岩接触，水化石膏带增厚达15.92m。原生带：野外鉴定为硬石膏层。浅灰深灰色；一般结晶中晶粗晶质，薄层厚层状，发育近水平缓波状层理，上部和下部含大量同生砾石。含硅质、泥质和灰质时色较深。含灰质时点稀盐酸微起泡。中上部局部偶见星点状蛋黄色自然硫。据采样化验，硬石膏（CaSO42H2O+CaSO4)平均含量85.96%，矿石结构简单。 矿体围岩和夹石：矿体顶板矿体与顶板呈明显接触。直接顶板岩性，在14个孔中，9个孔为岩溶灰岩，3个孔为硅质泥岩、钙质页岩和泥质灰岩。局部夹水化石膏层。有2个孔矿体直接与上白垩统砾岩和砂砾岩接触。顶板岩性分述如下：岩溶灰岩：浅灰灰黄色，细中晶结构，中厚层状，局部巨厚层状。近水平层理。溶洞发育为其主要特征，呈蜂窝状，溶洞直径一般0.52cm ，大者达1520cm，近底部发育尤甚。溶洞表面为水锈色，溶洞内局部见灰华沉积物。硅质泥岩：见于1-3孔。深灰灰黑色，含砾石，砾径一般0.52cm，次棱角状，裂隙及小溶洞较发育，岩性易碎。钙质页岩：见于1-2孔，为测井曲线分层。泥质灰岩：见于风检孔。浅灰色，隐晶质，含细小方解石脉。裂隙发育，内充填紫红色砂质及泥质。砾岩：见1-1孔。为上白垩统地层。紫红色夹灰白色，砾石以石膏为主，少量灰岩砾石，次棱角次园状，砾径一般16cm。泥钙质胶结。局部夹有石膏薄层，厚0.51cm。砂砾岩：见2-2孔。为上白垩统地层。浅灰色，厚巨厚层状，以灰岩砾石为主，砾径一般0.55cm，大者达15cm。泥质胶结，局部泥钙质胶结。见紫红色充填物。矿体底板矿体与底板呈明显接触，底板内局部夹薄层硬石膏。全区8个孔见到底板，其中3个孔直接底板为灰岩，5个孔为硅质灰岩。现将底板岩性分述如下：灰岩：1-2、2-2、4-1、6-2、8-2等5个孔见到。浅灰深灰色，隐晶质细晶质，薄中厚层状，致密性脆，节理发育，内充填方解石及少量石膏。偶见缝合线构造。近水平缓波状层理。局部偶夹薄层硬石膏。硅质灰岩：2-1、4-3、6-1等3个孔见到。灰深灰色，薄中厚层状。裂隙较发育，见方解石脉和石膏脉。局部夹硬石膏薄层。偶见缝合线构造。水平缓波状层理。含硅质高时色较深。夹石矿体含夹石。据钻孔取芯鉴定及系统采样化验成果，全区钻孔共见夹石64层次，总厚度373.12m，夹石率8.1%。夹石呈透镜状零星分布，岩性为含石膏硅质灰岩及硅质灰岩。分述如下：含石膏硅质灰岩：浅灰灰色，细晶质，薄中厚层状，近水平层理，裂隙发育，见乳白色硬石膏脉和方解石脉，性坚硬而脆。化验成果表明，硬石膏含量较高，一般3040%。全区夹石大部分属此类。硅质灰岩：深灰灰黑色，细晶质，薄中厚层状，岩性坚硬而脆，裂隙发育，见乳白色硬石膏脉和方解石脉。化验成果表明，硬石膏含量一般小于10%。2.2.3.3井田矿石品位特征初评根据已施工，矿石品位已化验的钻孔资料分析，石膏品位大于82%的占52.5%74.3%（详见恒泰石膏矿钻孔石膏品位分析成果表）。各钻孔在垂向上，石膏品位的变化较大，具体表现在各种品位的厚度占石膏层总厚度的百分比差异明显。从同一水平（-350-450）石膏品位分析，各钻孔在该水平上相同品位石膏厚度的百分比变化更大（附表 1附表2）。综观分析，石膏层的品位沿走向及倾向均有较大的变化 ，矿区范围内，南东块段比北西块段稍好。但矿石的品位变化较大，各品级的稳定性差，不易对比。矿区膏层之厚、矿石品位变化之大。3. 马鞍山组硬石膏沉积特征及成因分析3.1三叠系东马鞍山组石膏、硬石膏区域分布特征三叠系东马鞍山组石膏、硬石膏在下扬子区分布广泛。该组是穿时性岩石地层单位，其石膏、硬石膏形成时间在鄂东南一带约为奥伦尼期，而在苏皖地区则为安尼锡期，即膏盐化沉积作用。石膏、硬石膏在地表往往被方解石交代，露头上常呈盐溶交代角砾岩及次生灰岩。因所含的某些盐类比石膏、硬石膏更易溶解，造成溶洞结构，当上覆岩层在重力作用下垮塌破碎后，充填于溶洞中，后胶结成盐溶垮塌角砾岩（其角砾大小不等，混杂堆积，成分复杂：包括白云岩、灰岩、硬石膏岩及其他上覆岩层碎块，由碳酸盐或硫酸盐胶结）。从区域地质资料可知该套石膏、硬石膏层厚度，由西向东依次为（见图6）：图6 长江中下游地区石膏层厚度等值线及岩相分布图3.1.1鄂东南地区蒲圻凤凰山107.70m，通山新桥106.50m，张敬简106.86m，武昌土地堂20m，鄂城程潮51.50m，灵乡余华寺50.90，大冶沙田11.80m，黄石345m，广济田家镇49.50m，童家31.72m，黄梅马鞍山400m。3.1.2安徽沿江地区怀宁月山140m，贵池东湖232.59m，铜陵西湖6.70m，繁昌白马山115.69m，当涂年斗门铁矿98m，当涂钟九铁矿80m，当涂钓鱼山铁矿21m，含山陶厂370.13m，无为杨桥247.29440.94m，无为汤沟600m。3.1.3南京地区岔路口聚宝山黄铁矿130m，岔路口朝阳洞黄铁矿29m，仙鹤门16m，其林门铁矿180m，凤凰山铁矿68.55m，东阳9m，周冲村石膏矿400m。3.1.4江苏其他沿江地区泰兴黄桥241m，句容老人峰105m，镇江劳动路90m，镇江九华山20m，常州郑陆桥210m，无锡南门4m。该石膏、硬石膏层由鄂东南向东北方向延伸，直至南黄海之底。3.2井田硬石膏类型3.2.1 原生硬石膏图7 薄层块状微晶细晶硬石膏3.2.1.1 薄层块状微晶细晶硬石膏呈灰灰白色，单层厚3cm 至几十cm，局部含纹层白云岩薄层互层，有时单层厚约2m硬石膏为微晶细粒结构，粒径0.02mm 0.15mm ，基质状分布，定向排列（见图7）。局部沿层理有丝状平行及波状黑色有机质纹，含自形半自形菱面体白云石均匀分布在硬石膏中。3.2.1.2 纹层状白云石硬石膏图8 纹层状白云石硬石膏呈灰灰黑色，细粒结构，含白云岩细粒硬石膏与微生物纹层泥晶白云岩互层，韵律明显（见图8）。纹层一般厚2mm4mm，有时弯曲，甚至呈圆锥或椭球状构造，可能是成岩作用过程中石膏脱水时排出大量水分形成的流体压力变化造成的塑性变形。白云石条带由0.020.03mm 细粒自形半自形菱面体白云石组成，含有机质纹，达3%5%，较浑浊，常含少量0.01mm 0.03mm, 细粒硬石膏与白云石混杂共生。硬石膏条带由0.03mm0.05mm 硬石膏粒组成，定向排列。往往有少量白云石为自形晶，较洁净，呈集合体或星散状分布。3.2.1.3结核镶嵌状石膏、硬石膏在钻孔浅部（松散层下部）往往仅见石膏、硬石膏被溶解后的空洞残留在白云岩中，形成蜂巢状空洞白云岩，有时空洞被紫红色粉砂质泥岩充填。空洞少数呈正方体（钠盐溶洞），多数为长方体（石膏溶洞）。3.2.2 次生石膏3.2.2.1 水化石膏有青灰色、白色板条状石膏，亦有裂隙中充填的纤维状石膏及少量透石膏，系硬石膏受地下水作用水化而成。位于潜水面以上或断层破碎带含水层附近。其板条状石膏最多，为不等粒板状柱状结构，长1mm2mm，排列极不规则，个别呈燕尾双晶。常含残余硬石膏碎块，并有细粒自形半自形菱面体白云岩，星散分布。往往含天青石，呈他形粒状散布在石膏中，粒径0.050.78mm，大多0.45mm0.75mm。3.2.2.2, 交代硬石膏图9 交代硬石膏系硬石膏夹层中白云岩经石膏溶液作用，石膏化形成的硬石膏。其成因可能是石膏成岩时脱水变成硬石膏，体积收缩，白云岩破碎（见图9），石膏溶液沿裂隙充填交代而成；或成岩期后地下水活动，溶解硬石膏岩（见图10），形成石膏溶液后再交代白云岩。3.2.2.3 重结晶硬石膏图10 裂隙充填结晶硬石膏上述各型硬石膏外观很像灰岩或白云岩，而重结晶硬石膏却极似大理岩。它们往往呈洁白透明半透明状，亦有浅灰蓝灰色者。矿物主要为板条状硬石膏，粗者长1.5mm 2.8mm，最长达3mm，宽0.4mm 0.6mm。有的一组或两组定向排列，相互交叉；有的则杂乱无章。含白云石较少，白云石常呈洁白的细粒自形晶，零星散布在硬石膏中，有时有自然硫析出，呈细脉或不规则小团块。一些重结晶硬石膏可能在石膏脱水成硬石膏的成岩作用时即已重结晶，如含白云石细粒硬石膏中常有板条状硬石膏及放射状硬石膏。3.3 沉积特征本区东马鞍山组下部为白云质灰岩。灰灰黑色，中厚层，隐晶细晶质，缝合线构造较为发育，含瓣鳃类Myophoria sp，腹足类cheilotomona sp.。厚度大于157m。中部为硬石膏。灰灰白色，局部为青灰色或深灰色。玻璃珍珠光泽，半透明，性脆。中厚层状，隐晶细晶质。有时含砾，砾石成分为灰质或白云质灰岩，砾径为0.315cm不等。有时在硬石膏层的底部含灰岩数层。矿层最大厚度为370.13m。顶部溶蚀现象明显，呈盐溶角砾岩，溶蚀后呈蜂窝状。灰白色，厚层状，细晶质。中部为硬石膏具有多个旋回。3.3.1. 薄层中厚层状白云石硬石膏段（第一段）图11 中厚层状硬石膏以薄层块状微晶细晶硬石膏为主（见图11），偶夹数层季纹层白云岩，常呈平行微波状纹理。中部夹同生角砾白云岩及含鲕粒、生物屑白云岩，上部含有机质细纹及菱面体白云石。该段沉积时期为盐湖初期，常被广海侵没。当海水进入盐湖，卤水被冲淡，底栖微生物席发育，沉积微生物纹层白云岩；海水退出，卤水蒸发浓缩，形成薄层块状细粒硬石膏；在其间稳定封闭时期，沉积与季节性变化有关的季纹层白云岩硬石膏沉积；水动力作用一旦加强（可能是风暴或天文大潮）时则形成同生角砾、鲕粒、生物屑白云岩沉积。3.3.2灰黑色纹层白云岩与季纹层白云岩硬石膏互层段（第二段）图12白云岩硬石膏互层微生物纹层白云岩单层厚1m10 余m，白云岩中见黄铁矿粒及有机质细纹（微生物席遗留物），中部白云岩含球粒及生物屑，球粒占3%，生物屑中海百合茎占0.545%，海胆10%，有孔虫5%15% ；季纹层白云石硬石膏岩单层厚2mm4mm，由白云石与硬石膏组成互层（见图12）。白云岩纹层中含少量细粒硬石膏，而硬石膏纹层中也含少量白云石。该段沉积时，盐湖进入中期稳定阶段，往往呈停滞状态。雨季水体盐度降低，沉积白云岩；旱季水体盐度升高，沉积硬石膏；偶尔水动力能量升高，海水补入（如风暴或天文大潮时），则沉积球粒、生物屑白云石。3.3.3 盐溶垮塌角砾硬石膏层段（第三段）图13 盐溶垮塌角砾硬石膏层角砾成分主要为白云石和硬石膏(见图 13)。该段是比硬石膏易溶的盐类沉积被溶解掏空垮塌形成。显示盐湖晚期海水进一步蒸发浓缩，沉淀了较多的易溶盐。3.3.4网格状含白云质硬石膏段（第四段）主要分布于东马鞍山组顶部，浅灰灰黄色，薄中厚层状，具蜂窝状空洞（结核状石膏、石盐溶解留下的）为白云质灰岩，亦含鲕粒、生物屑及少量双壳类化石，局部为微生物纹层白云岩，含不规则有机质纹层（微生物席遗留物）及结核状镶嵌状硬石膏，是萨布哈型蒸发盐坪沉积。综上所述，第1 段3 段沉积时期，因盐湖尚未完全与海洋隔绝，常有新的海水加入，底栖微生物仍较发育，故有微生物纹层白云岩沉积；薄层块状细粒硬石膏、季纹层白云石硬石膏及易溶盐沉积，说明盐湖经历了较长时间；盐湖沉积过程中，卤水较浓，窄盐性生物绝迹，但广盐性和嗜盐性微生物丰富，常形成底栖微生物席，在白云质沉积中构成层状、层柱状、苞状及柱状叠层石。甚至石膏、硬石膏中亦见微生物席降解后形成的有机质纹层，显然微生物积极参与了盐湖的沉积作用。第4 段沉积时期是海退晚期，潮上带周期性沉积、干化作用，影响了微生物席的生长，形成不规则有机质纹层。风暴或天文大潮等带来的海水及盐湖渗入的卤水经浓缩，饱和沉淀形成结核状石膏及石盐沉积。3.4矿床沉积环境特征分析3.4.1古地理概况简述本区石膏矿床地处长江流域的皖中，在早三叠世时，属下扬子海的一部分。它的西部通过上扬子海与特提斯海相连；东部可能与古太平洋相接，向南通过乐平海峡，与湘赣海勾通，成为环太平洋与特提斯海的天然通道。3.4.2沉积相早三叠的殷坑期、和龙山期的陆棚相沉积。该相区的特点是：一般具氧化条件，盐度正常，水循环良好，分布广阔，沉积作用比较均匀等，可代表稍深的浅海沉积区。该沉积相在区内的特点是：沉积物为含丰富化石的泥（页）岩、微晶灰岩及其互层等，并显示细的水平层理，瘤状体常见；生物以窄盐分的广海型菊石及薄壳型瓣鳃类为特点。早三叠的南陵湖早期，其海域范围与和龙山期相同，沉积环境也大体相同，只是海水更浅，形成开阔海台地相沉积类型。可能处在潮下浪击面间的近滨海带；盐度正常，水流循环仍比较畅通。沉积物除微晶灰岩发育外，瘤状灰岩层位稳定；中部的沿江区域至北西部的巢县一带，同生砾状灰岩相当发育，瘤状灰岩泥质高，层数多，并且上下往往有同生砾状灰岩；广海型的菊石化石之丰富，保存之完好，也为下扬子地层区所少见。这说明一是下扬子海南东浅北西深的差异仍然存在；二是下扬子海仍处在潮下环境。中三叠世东马鞍山期的沉积环境，其海水更浅，甚至是潮上低能带，应属局限台地蒸发台地相。由于气候炎热，蒸发量大于补给量，海水不断咸化。沉积物为灰、红、棕等杂色微晶白云岩，含针状石膏假晶白云岩、石膏、硬石膏等。岩层在地表水的作用下，可生成盐溶角砾岩和次生石灰岩，在地表，往往呈蜂窝状。生物以有孔虫为主，窄盐度的生物已灭绝，大化石稀少，只是其间的白云质灰岩夹层中可能有少量的瓣鳃类、腹足类等。到中晚三叠世该区属近海盆地相沉积，其特点是：濒临海边，不时有海水侵入，沉积物为海陆交互相的陆源碎屑沉积；岩层中可见小型板状交错层理；遗迹化石丰富，如潜穴、U形管等，生物以海相的瓣鳃与陆相的植物混生为特点。中三叠世月山期，气候温湿，形成海陆交互相的杂色岩系；铜头尖期，由于气候较炎热干燥，形成海陆交互相的红色碎屑沉积；晚三叠世，气候又相对温湿，则形成一套由浅到暗的海陆交互相碎屑含煤沉积。综上所述：该区域早三叠世主要为一浅海陆棚。殷坑期海水稍深，海底地形比较开阔平缓；和龙山期，海域变化不大，只是海水稍有变浅，但仍为陆棚；到南陵湖早期，随着江南古陆的抬升，海水更浅了，下扬子海由原来的陆棚相转变成开阔台地相，南东浅北西深的差异也加大了。到南陵湖晚期，下扬子海已发展至潮下局限台地。海底地形较复杂，水循坏也受到一定限制，再因为气候炎热，海水开始咸化。中三叠东马鞍山期，下扬子海随着江南古陆的抬升和扩大，范围大大缩小，仅局限在沿江一带。随着海退，逐步形成潮间潮下泻湖及潮平环境。最后，海水向东西两个方向退去，退出了下扬子区，也退出了安徽。从而结束了大规模海侵的历史，迎来了海陆交互的新阶段。3.5 有关成因的讨论本区的硬石膏不但保留着化学沉积的结晶粒状结构和机械沉积的粒屑结构，而且还保留着许多沉积时形成的纹层、条带状层理，以及波痕、交错层理和粒序层理等构造。显然是原生的膏盐沉积。一般说来，石膏是海水蒸发浓缩形成的沉淀物。在30以下、海水含盐度提高3.35 倍时，石膏开始沉淀；在45以上、或浓度更大时，石膏沉淀为硬石膏所代替。从本区膏盐层上部（第4 段）存在石盐晶体溶解后留下的正方形空洞来看，当时卤水浓度已进一步升高，可能已出现钠盐沉淀。根据对本区下中三叠统下部（青龙组嘉陵江组）古生物化石和沉积相的研究，其主要化石类型的演替是从正常盐度环境的菊石类、双壳类、有孔虫类、牙形类、鱼类及鱼龙类等变为高盐度环境的微生物类；同时沉积物也由以碳酸盐为主相应地转为以硫酸盐为特征。结合古地磁测定，显示该区在三叠纪早期中期之初（印度期安尼早期）古地理经历了从赤道附近暖湿气候陆表海环境，向北回归线附近受大陆副热带高气压影响的干热气候潮坪泻湖环境的演变。体现了扬子板块自古生代末以来在地球构造作用下发生了大距离跨气候带的北移。北移的扬子板块在早三叠世晚期首先以其西部与亚洲板块碰撞，挤压抬升。因此，扬子板块西部海退最早，在北方大陆干燥季风影响下，最先转为干热气候潮坪泻湖环境，沉积以含膏盐白云岩为特征的东马鞍山组。随着扬子板块北缘由西向东北陆续与亚洲板块碰撞抬升，海水也相应由西向东北逐渐退出，干热气候的潮坪泻湖带也由西向东北迁移，东马鞍山组膏盐沉积亦与之同步发育，分布在一些构造低洼处陆续形成一系列膏盐盆地。因扬子板块与亚洲板块的接触边缘并不规整，各部的碰撞也有先有后，必然造成板块间发生偏转运动。有的区域拼合后又一度分离，使潮坪泻湖也一度转为局限海台地，直至中三叠世早期扬子板块才与亚洲板块拼合。根据对该区中三叠统上部上三叠统化石生物群及沉积相的研究，当时的生物已转为陆相的双壳类、介壳类、鱼类和昆虫类等动物，以及轮藻类、苏铁类、有节类和蕨类等植物为主；沉积物也变为以湖沼相的粉砂质及碳质为主。反映了扬子板块与亚洲板块拼合后，在构造作用下继续挤压抬升，至中三叠世晚期晚三叠世，导致秦岭大别山脉的逐渐隆起，海水完全退出。而这一系列山脉的进一步降升又削弱或阻挡了北方大陆干燥季风的影响，使该区转为受北西太平洋暖流控制的亚热带温湿气候三角洲平原丘陵环境。充沛的降水及丰富的地下水淋漓溶解了中三叠世早期膏盐沉积中的易溶盐（造成大量盐溶垮塌角砾岩及蜂巢状网格状白云岩等），使其很难保存钾、钠等盐类矿床，仅较难溶的硬石膏矿床得以保存。4.首采区硬石膏品位分析4.1采样点位置及采样方法本次首采区硬石膏分析样均采自井下巷道、采房及井下钻孔采样，采样点见图14，总计采集样324个，其中钻孔取样179个，巷道取样48个，采房取样98个（利用数量）。采房硬石膏分析样采用分层采样，平面上沿采房走向上每隔10m左右取样一块。为了反映首采区硬石膏品位在垂向上的变化，在00112采房、00118采房及00119采房在下部、中部和上部分别采样。巷道采样是在01回风巷、01运输巷、03回风巷、05运输巷、07运输巷及09运输巷地质素描的基础上，按矿体的矿石类型分段采取。为了了解首采区外围硬石膏品位变化情况，分别在-400运输大巷、03回风巷及01回风巷沿水平或仰角26左右施工钻孔8个，并在375m水平分别施工4个钻孔。分析样按矿体的矿石类型分段采取，样段长度按真厚度一般为0.56m。岩芯鉴定矿体沿钻孔方向质量变化不大，且不在最低可来品位上下波动时，样长适当放宽，一般不超过其厚度6m。采用半芯法连续劈取采样。样品分件包装，标贴样号，填写采样送验单，装箱后及时送实验室测试。多元素分析样的选取:在井下按矿石类型、矿石品级分别取，共选取多元素分析样20件。分析项目：基木分析:只分析矿样中SO3的含量。多元素分析:主要分析SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SO3、LOSS、和H2O+(分析结果见附表)。所有巷道及采房采取的样品的SO3(硬石膏品位)测试均由恒泰公司研究所测得，化学全分析由 *完成，钻孔岩样由*试验室测得。图14 首采区采样点分布图及矿体SO3含量等值线图4.2测试结果与分析4.2.1首采区矿石SO3分布特征根据巷道和采房下部146个样品测试结果，首采区矿体SO3含量变化较大。矿体SO3含量在7.92% 56.85 % ，算术平均值44.92%，变异系数为4.2.1.1 首采区矿石SO3平面分布特征矿石SO3平面分布总体表现为北东方向SO3含量相对较低。01运输巷及09运输巷之间，矿石品位大多低于48；而西南部SO3含量相对较高，矿石品位大多高于48（见图14及图17）图16 第三矿石低品位分布带岩石特征图15 第二矿石低品位分布带岩石特征沿巷道方向出现数个北北东向矿石低品位分布带。（1）北部运输大巷矿石低品位分布带；（2）05运输巷I4测点至01运输巷E6测点一线矿石低品位分布带，该带SO3含量在26.83950之间，巷道掘进发现有一层白云质灰岩分布（见图15）；（3）01运输巷E10测点至03回风巷h7测点一线矿石低品位分布带，该带矿体主要为含砾含灰质或白云质灰岩硬石膏，岩石中裂隙发育（见图16），岩石易破碎，裂隙常充填结晶硬石膏。4.2.1.2 首采区矿石SO3含量垂向分布特征 根据0112采房及0118采房不同采高矿石SO3含量测定结果，首采区400m水平矿石SO3含量由低到顶有降低的趋势。0112采房下部矿石SO3含量在54.0856.85之间，平均55.27；中部矿石SO3含量38.8451.86，平均44.04；上部矿石SO3含量43.3845.31，平均44.64（见图18）。0118采房采房下部矿石SO3含量在51.1754.35，平均53.71；中部矿石SO3含量50.37；上部矿石SO3含量39.2650.09，平均45.29（见图19）。这种变化与岩相在垂向上的变化有关。图18 0112采房SO3含量分布图图19 0118采房SO3含量分布图4.2.2多元素分析分析结果表 3 首采区矿石多元素分析结果一览表序号SiO2%CaO%MgO%Fe2O3%Al2O3%SO3%LOSS%H2O+%15.60 36.60 3.41 0.85 0.44 41.60 12.17 7.07 24.28 39.70 2.36 0.13 0.64 43.30 11.43 3.74 32.09 38.96 2.62 0.05 0.60 46.48 9.64 3.66 41.76 40.10 2.20 0.56 54.25 1.78 0.19 51.52 40.27 5.67 0.56 44.90 8.87 0.24 61.60 39.80 3.69 0.68 45.50 9.01 0.15 71.27 39.78 5.24 0.99 46.59 3.55 0.35 80.84 41.60 2.79 0.65 51.05 4.64 90.20 42.40 3.49 0.51 54.30 1.79 0.08 102.17 41.38 1.73 0.62 53.45 0.78 0.10 111.08 35.31 14.76 0.66 19.85 30.07 0.19 122.61 41.10 2.37 0.75 53.49 1.61 0.18 132.17 35.12 15.05 0.03 0.91 19.79 29.22 0.27 141.71 37.60 12.36 50.70 22.00 0.32 150.68 42.03 2.77 0.53 50.63 5.19 0.12 161.53 43.25 1.35 1.08 56.35 1.03 0.04 170.18 42.23 6.34 1.10 44.10 11.20 0.03 1843.38 0.60 0.94 54.80 0.92 0.03 191.22 42.72 2.68 0.82 53.70 3.40 0.12 201.60 41.40 2.27 0.92 45.30 9.78 0.08 平均1.80 40.24 4.69 0.27 0.73 46.51 8.90 0.89 根据20个样品的多元素分析结果（见表3），本区矿石中主要化学成分中SO3含量变化较大，在19.7956.35之间，算术平均为46.51， ；CaO 含量在35.1243.38之间，平均40.24；MgO含量在0.615.05之间，平均4.69；SiO2含量较少，仅1号、2号及3号样在2以上。根据统计分析化学成分中SO3图20 首采区矿石CaO与SO3含量关系图与CaO 含量、MgO含量及烧失量（LOSS）具有明显的相关关系。随着CaO含量的增加SO3含量明显增加(见图20)，其线性关系为:Y(SO3)=3.36X(CaO)-88.86相关系数R=0.82此外，随着MgO含量的增加样品的烧失量增加（见图22），这可能是矿石中MgO含量主要来自于白云石的原因。图21 首采区矿石MgO与SO3含量关系图图22首采区矿石MgO含量与烧失量关系图 随着MgO含量的SO3含量明显减少(见图21)，其线性关系为：Y(SO3)=1.89X(MgO)+55.38, 相关系数R=0.84.3首采区外围探测结果为了了解首采区外围矿体品位变化情况，受恒泰公司委托，安徽省煤田地质局芜湖二队，在井下共施工12个钻孔，其中6个为水平孔，6个为仰角26的斜孔。表4 井下钻孔岩芯SO3含量统计表 （单位）400m水平孔号01p01X02x03P12p12x变化范围12.3951.7931.0852.3718.9355.3437.9255.3724.0355.0413.5956.6算术平均值31.8844.8140.3746.544.1841.5加权平均值31.1944.9938.845.8744.1742.72变异系数0.3990.1160.3220.1580.2310.266400m水平375m水平孔号15p15x04P05P变化范围31.6755.6520.5255.3525.2647.2627.9945.84算术平均值47.0246.3534.4435.166加权平均值46.9346.7434.9435.466变异系数0.1210.2110.2180.176根据钻孔各段岩石测试结果及SO3含量变化曲线（图23图34），可以看出以下特点（1）硬石膏品位与现开采范围一样变化较大。12个钻孔SO3含量在12.3956.6，平均变异系数为0.22。（2）各钻孔全孔SO3含量平均值较小，加权平均为41.18， 均未达到目前市场基本要求的48。 其中01p号孔矿体品位最低（见表4），全孔SO3含量在12.3951.79之间，图23 井下钻孔岩芯平均SO3分布图算术平均值为31.88，加权平均值31.19，变异系数为0.40；15p号孔矿体SO3含量相对较高，品位现对较稳定，全孔SO3含量在31.6755.65之间，算术平均值为47.02，加权平均值46.93，变异系数为0.12。（3）400m水平SO3含量较357m水平SO3含量高。400m水平SO3含量加权平均42.67，而375m水平SO3含量加权平均值分别是39.94和35.47。（4）400m水平中水平孔SO3含量相对较斜孔高，且相对稳定。根据井下钻孔岩芯分析结果，400m水平的8个钻孔中，水平钻除01(P)孔外，矿体SO3含量加权平均为45.66，且变异系数相对较小，为0.17。斜孔SO3加权平均含量为43.31%,变异系数为0.229。图25 12(P)孔SO3含量变化曲线图24 02(X) 孔SO3含量变化曲线图23 01(P)孔SO3含量变化曲线图28 15(X)孔SO3含量变化曲线:图27 15(P) 孔SO3含量变化曲线图26 12(X)孔SO3含量变化曲线图31 -375m水平 04(P)孔SO3含量变化曲线图30 03(P)孔SO3含量变化曲线图29 01(X)孔SO3含量变化曲线图33 -375m水平 5(P)孔SO3含量变化曲线图3