王 紅

(山西省煤炭地質(zhì)物探測(cè)繪院有限公司，山西 榆次 030600)

0 引 言

山西省靈石縣位于呂梁山塊隆與晉中新斷陷的接觸部位，區(qū)域礦產(chǎn)較豐富，煤炭蘊(yùn)藏量最多，石膏、建筑材料、鐵、硫磺等地下資源也很豐富。與成礦有關(guān)的為太原組，主要由泥巖、砂巖、灰?guī)r、煤層和黃鐵礦層組成。由于太原組沉積時(shí)地殼周期性升降，海水時(shí)進(jìn)時(shí)退，因而形成了一套韻律旋回明顯的海陸交互沉積[1]。區(qū)內(nèi)硫鐵礦礦床為沉積型硫鐵礦礦床，賦存于石炭系煤系地層的底部，是山西省硫鐵礦主要礦床類(lèi)型。山西省靈石縣硫化總廠硫鐵礦為單獨(dú)保留的礦山，整合后開(kāi)采礦種為硫鐵礦，開(kāi)采方式為地下開(kāi)采。

1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)位于霍西煤田北部。礦區(qū)范圍部分地段為新生界地層覆蓋，局部出露石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)、二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)和下石盒子組(P1x)地層。根據(jù)勘查揭露情況將礦區(qū)內(nèi)賦存的地層由老至新敘述如下：

奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組(O2s)：礦區(qū)內(nèi)地表未見(jiàn)出露，鉆孔揭露厚度為50.92 m，未揭露完全。其主要巖性為灰色厚層狀白云質(zhì)石灰?guī)r、角礫狀泥質(zhì)灰?guī)r，巖溶、裂隙發(fā)育，裂隙常為石膏充填。

奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)：根據(jù)鉆孔資料，地層厚度為104.62 m。其主要巖性為深灰色厚層狀石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r，巖溶、裂隙發(fā)育，裂隙常為石膏充填。

石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)：平行不整合于峰峰組地層之上，沉積厚度為3.80～24.15 m，平均厚12.29 m。。主要巖性為灰色砂巖、泥灰?guī)r、泥巖、鋁質(zhì)泥巖以及鋁土巖，底部發(fā)育鋁土礦、硫鐵礦，局部為山西式鐵礦(赤鐵礦)。

石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)：整合于本溪組地層之上，為海陸交互相沉積，礦區(qū)內(nèi)該巖層遭受剝蝕，沉積厚度為82.24～112.24 m，平均厚98.08 m。該組巖性主要由煤層、泥巖、砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r及砂巖組成。礦區(qū)主要揭露底層砂巖(K1)，三層石灰?guī)r(K2、K3、K4)及九層煤層(4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、7下、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)、11號(hào))。據(jù)其巖相巖性及古生物組合對(duì)比，將本組地層分為3個(gè)巖性段，礦區(qū)及其鄰近地段沉積一段、二段和三段部分地層，地表零星出露一段、二段和三段部分地層。

太原組一段(C3t1)：從K1砂巖底界到K2灰?guī)r底界。沉積厚度27.55～52.79 m，平均厚38.54 m。

太原組二段(C3t2)：從K2灰?guī)r底界到K4灰?guī)r頂界。礦區(qū)局部區(qū)域該巖層遭受剝蝕，沉積厚度為22.70～45.22 m，平均厚度為28.70 m。主要巖性包括3層石灰?guī)r，其中夾灰色泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖和2層薄煤層。

太原組三段(C3t3)：從K4灰?guī)r頂界到K7砂巖底界，沉積厚度為20.37～46.05 m，平均厚度為31.42 m。主要巖性為砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾3層薄煤層。

二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)：礦區(qū)內(nèi)該巖層部分地區(qū)遭受剝蝕，沉積厚度為15.95～52.60 m，平均厚33.91 m。本組巖性主要為灰黑色泥巖和淺灰黃色的細(xì)粒砂巖及3層不可采薄煤層。泥巖為厚層狀，均勻?qū)永?，含大量不完整植物化石；?xì)粒砂巖為厚層狀，波狀層理，其成份以石英為主，長(zhǎng)石、巖屑次之，泥質(zhì)膠結(jié)，分選中等。

二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)：礦區(qū)內(nèi)該巖層遭受剝蝕，該次鉆探未完全揭露該地層。揭露的主要巖性包括3層砂巖，其中夾灰色泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖。據(jù)其巖相巖性及古生物組合對(duì)比，將本組地層分為2個(gè)巖性段，礦區(qū)及其鄰近地段沉積一段、二段部分地層。

下石盒子組下段(P1x1)：從K8砂巖底界到K9砂巖底界。沉積厚度11.47～40.04 m，平均厚27.60 m。巖性為灰色灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾黃綠色砂巖、粉砂巖。

下石盒子組上段(P1x2)：從K9砂巖底界K10砂巖底界，該地層在本礦區(qū)未完全揭露，巖性為灰色、灰黃色砂巖、粉砂巖為主，夾灰黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖。

第四系中、上更新統(tǒng)(Q2+3)：角度不整合于下伏各時(shí)代地層單元之上，以棕黃、褐黃色粉土和碎石土為主，含粗砂及鈣質(zhì)結(jié)核層，垂直節(jié)理發(fā)育，地貌上易形成沖溝和陡壁，厚度0～29.83 m。

構(gòu)造線(xiàn)方向主要以NNE向?yàn)橹?，推測(cè)礦區(qū)發(fā)育3條背斜和3條向斜，部分被黃土覆蓋，地層傾角7°～20°。無(wú)斷層發(fā)育，無(wú)巖漿巖侵入。

2 含礦地層

礦區(qū)主要含礦地層為石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)。平行不整合于峰峰組地層之上，沉積厚度為3.80～24.15 m，平均厚12.29 m。主要巖性為灰色砂巖、泥灰?guī)r、泥巖、鋁質(zhì)泥巖以及鋁土巖，底部發(fā)育鋁土礦、硫鐵礦，局部為山西式鐵礦(赤鐵礦)，巖層總體傾向有兩組NW與SE，傾角6～20°。根據(jù)巖性組合特征，將該組分為2段，各段特征如下：

一段(C2b1)：主要由灰黃、灰綠色硫鐵礦(局部為褐紅色山西式鐵礦)、淺灰色鋁土礦、硬質(zhì)粘土礦及鋁質(zhì)泥巖組成，沉積厚度為2.03～20.51 m，平均厚度約8.19 m。

二段(C2b2)：主要由灰、深灰色砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖組成，底部常發(fā)育一層淺灰色含泥灰?guī)r，沉積厚度為0～13.13 m，平均厚度約4.30 m。

3 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)硫鐵礦礦床屬淺海相的膠體化學(xué)沉積及濱海盆地沉積而形成的礦床[2]，賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組底部(含礦段)，奧陶系中統(tǒng)峰峰組灰?guī)r古侵蝕面之上。礦層底板為奧陶灰?guī)r，嚴(yán)格受其風(fēng)化作用形成的大小不一、凹凸不平的巖溶地形所控制，礦層與底板界線(xiàn)清楚，屬平行不整合接觸。礦體頂板為鋁土礦、硬質(zhì)粘土礦或粘土巖，接觸界線(xiàn)也較清楚，其與礦層屬一套連續(xù)沉積的鐵鋁巖相建造。

硫鐵礦含礦層位穩(wěn)定，其分布主要受奧陶系侵蝕面控制，局部出現(xiàn)不可采地段，工業(yè)礦體占有率為86.7 %，連續(xù)性較好。礦區(qū)西南部礦體尖滅，橫向變化較大，礦體斷續(xù)幾十米至幾百米，形成1個(gè)波狀起伏的似層狀礦體；局部與“山西式鐵礦”共生，相變?yōu)槎Y(jié)構(gòu)，即下部為硫鐵礦層，上部沉積山西式鐵礦。

礦體總體產(chǎn)狀與圍巖地層基本一致，礦體局部產(chǎn)狀受古侵蝕面形態(tài)及頂板巖層產(chǎn)狀控制，頂面相對(duì)平整，底面隨下伏灰?guī)r侵蝕面凹凸不平而起伏，總體傾向有2組NW與SE，礦體傾角6°～20°，一般11°左右。

礦區(qū)礦體總體呈北部厚南部薄，厚度變化較大，層位較穩(wěn)定，礦體單工程揭露厚度為0.30～4.05 m，見(jiàn)圖1。工業(yè)礦體最大厚度為4.05 m，礦區(qū)礦體平均厚度1.46 m，厚度變化系數(shù)42.6 %，礦體厚度較穩(wěn)定。礦區(qū)內(nèi)礦體賦存標(biāo)高960～1 080 m，埋深63.25～233.46 m。

圖1 礦區(qū)內(nèi)礦體厚度分布圖Fig.1 Distribution of Ore Body Thickness in the Mining Area

4 礦石質(zhì)量

礦體礦物成分主要為黃鐵礦，其次為菱鐵礦、粘土礦、褐鐵礦，少量石英等。

礦石結(jié)構(gòu)：黃鐵礦多為碎屑結(jié)構(gòu)，不規(guī)則狀，分布不均。粘土礦物和菱鐵礦多充填于黃鐵礦碎屑間隙，泥晶狀，膠結(jié)物由粘土礦、菱鐵礦及黃鐵礦共同組成，接觸式膠結(jié)。

礦石主要構(gòu)造有團(tuán)塊構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造條帶狀、塊狀、結(jié)核狀構(gòu)造等。

5 礦石類(lèi)型及品級(jí)

礦體厚度、埋深及品位統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，S含量分布見(jiàn)圖2，S含量與礦體埋深關(guān)系分布見(jiàn)圖3。礦區(qū)礦石品位：S含量8.09 %～40.21 %，礦區(qū)礦體平均品位20.62 %。根據(jù)《硫鐵礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0210-2002)[2]礦石品級(jí)以Ⅲ級(jí)品為主，Ⅱ級(jí)品次之。該礦區(qū)硫鐵礦各化學(xué)組分含量沿埋深品位變化均無(wú)規(guī)律，沿傾向、沿走向品位變化規(guī)律性不強(qiáng)。

表1 硫鐵礦礦體厚度、埋深及品位統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of Ore Body Thickness，Burial Depth and Grade of Pyrite

圖2 礦體S含量分布圖Fig.2 Distribution of Sulfur Content in Ore Bodies

圖3 礦體S含量與礦體埋深關(guān)系分布圖Fig.3 Distribution of Sulfur Content Versus Ore Body Depth

6 礦床共(伴)生礦產(chǎn)

該礦區(qū)內(nèi)硫鐵礦礦床屬煤系沉積硫鐵礦礦床，與硫鐵礦共(伴)生的其它有益礦產(chǎn)有煤層、鋁土礦、硬質(zhì)粘土及山西式鐵礦。

該礦區(qū)屬于霍西煤田靈石區(qū)外新增勘查區(qū)西側(cè)的勘查空白區(qū)，故煤層極不穩(wěn)定。2號(hào)、9號(hào)、11號(hào)為局部可采煤層，10號(hào)為大部可采煤層。經(jīng)過(guò)礦區(qū)及其邊緣原分布的靈石縣梁家焉鄉(xiāng)田家山煤礦、老虎山煤礦、馬思坡聯(lián)辦煤礦、店頭煤礦和硫化總廠煤礦等5座正規(guī)礦井大規(guī)模的正規(guī)開(kāi)采以及礦井的超層、越界開(kāi)采和小煤窯的私挖濫采，對(duì)煤炭資源的破壞十分嚴(yán)重，礦區(qū)內(nèi)上覆煤層不具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。

鋁土礦含礦層位不穩(wěn)定，其分布主要受奧陶系侵蝕面控制，連續(xù)性較差。礦體形態(tài)多呈透鏡狀和團(tuán)塊狀，形態(tài)較為復(fù)雜。礦體厚度變化大，揭露厚度為0.12～4.15 m，時(shí)而變厚，時(shí)而變薄，甚至尖滅，變化較大，礦體延續(xù)幾十米。礦體規(guī)模較小，礦區(qū)內(nèi)地表未出露，保存較好?？傮w產(chǎn)狀與圍巖地層基本一致，傾向有兩組NW與SE，礦體傾角6°～20°，一般11°左右。礦體厚度變化較大，最大厚度4.15 m。

硬質(zhì)粘土礦主要賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組一段，與鋁土礦賦存于同一層位，多為鋁土礦頂板。礦區(qū)內(nèi)該礦體連續(xù)較好，延伸幾百米，分布面積較大。礦體形狀不規(guī)則，形態(tài)較復(fù)雜，多夾石，有分層現(xiàn)象。礦區(qū)內(nèi)地表未出露，保存較好。礦體厚度變化較大，厚度0.15～7.08 m，平均厚1.29 m。

山西式鐵礦賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組底部，奧陶系中統(tǒng)峰峰組碳酸鹽巖層侵蝕面上，與硫鐵礦賦存在同一層位上，多以硫鐵礦的偽頂形式存在，礦體零星分布于礦區(qū)，多呈窩狀、透鏡狀，規(guī)模小，連續(xù)性差，分布面積小。礦體最大厚度3.48 m，平均厚1.78 m。

7 資源量

通過(guò)本次資源量估算，截止至2018年12月31日，山西省靈石縣盈暢礦業(yè)有限公司硫鐵礦累計(jì)查明硫鐵礦資源量(122b+333)2 583.2萬(wàn)t，其中：保有資源量944.2萬(wàn)t，動(dòng)用資源量1 639.0萬(wàn)t。另外，還有縣級(jí)文物保護(hù)單位-老峰山圣壽寺壓覆(保安礦柱)保有資源量7.1萬(wàn)t未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。

8 結(jié) 語(yǔ)

該礦區(qū)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類(lèi)型，硫鐵礦含礦層位穩(wěn)定，資源豐富，資源規(guī)模中型，地質(zhì)條件較好，礦山生產(chǎn)實(shí)踐表明，供礦成本較為合理，硫鐵礦資源開(kāi)發(fā)是經(jīng)濟(jì)的。