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1.1 极复杂工程地质条件分析
本区位于位于安徽省当涂县太白镇东约4.0 km,地理坐标东经118°31’53”,北纬34°27’34’’,距离当涂县约15.0 km,距离芜湖市约20.0 km,当涂-马桥公路穿过矿区,与姑山铁矿的铁路专用线相距2.0 km,矿区距青山河约1.5 km,交通便利。
该区位于华中地洼区、苏鄂地洼系或秦淮弧构造系东翼之宁芜地洼南缘钟姑凹内,晚侏罗至白垩世地洼激烈期,宁芜断陷盆地南段,长江东岸,南部为长江冲积一级阶地,地势平坦,地面标高多为6.0~7.0 m;北部为低山丘陵剥蚀堆积地形,地面标高多为30.0~200.0 m,山脊发育方向与区域构造基本一致,呈NNE向。区内褶皱断裂构造发育、岩浆活动强烈、成矿条件有利。
矿体分布面积1.4 km2,铁矿表内B+C1+C2级储量1.46亿吨,表外储量460万吨,Tfe平均品位39.43 %。由于该矿矿床工程地质与水文地质条件复杂,且地表有长江支流-青山河流经矿区,因此,该矿床长时间未得到开发。近年来随着我国钢铁工业对铁矿石的大量需求,目前马钢集团公司姑山矿业公司进行了矿山建设。 1.1.1 地层
根据钻探资料和岩石试验结果,按照岩层形成地质时代、层序、成因、矿物组成、富水性的不同,将主、副井深度范围内的岩层划分为6大层,白象山铁矿主副井地质柱状图如图1-1所示,现将各岩层特征描述如下:
(1)第四系更新统坡积粉土夹碎石层(Q3)
土黄色,湿,密实,粘性土呈硬塑状态,主要由角砾、碎石和粘性土组成,粒径约20.0~50.0 mm左右,碎石含量约30.0 %。该层仅在副井有分布,层厚3.4 m,层底标高30.52 m。
(2)侏罗系中下统长石石英砂岩层(J1-2xn)
灰白色,中粒结构,层状构造。主要矿物成分为长石、石英和少量云母,裂隙较发育,现有裂隙多被岩浆热液携带的铁质所充填,见2组裂隙与岩芯中轴夹角分别为30°、60°,裂面平直,裂口闭合,裂面可见高岭土化。在主井地表测得该层产状为65°~80°/NW∠20°,岩石裂隙密度3~4条/m。在主井,该层岩石呈微风化状态,层厚46.2 m,偶见小溶洞,洞径0.5 cm;在副井,该层岩石呈强风化状态,层厚7.5 m。该层分布于地表,厚度较小,层底标高8.74~23.02 m。层底见有角砾岩(2-A)亚层。
角砾岩(2-A):灰白色,角砾状结构、构造。角砾成分为石英岩,砾径1.0 cm,含量50.0 %左右,胶结程度好,胶结物为隐晶质。裂隙较发育,宽约0.1 cm,裂面平直。
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见黄铁矿化星点状,稀疏浸染状分布,岩石呈微~未风化状态,岩芯呈块状、碎块状。该亚层厚度较小,层厚8.5~20.0 m,层底标高-11.26~14.52 m,该层是由晚侏罗世岩浆喷发作用形成的。该亚层中夹黑色炭质页岩薄层,仅在主井有发现,深度厚度较小,层厚2.0 m,炭质页岩强度低。
(3)三叠系上统黄马青组紫红色粉砂质泥岩层(T3h2)
紫红色,块状结构,层状构造。主要矿物成分为石英和粘土矿物,裂隙不发育(2组与岩芯中轴夹角分别呈10°和60°),裂面较平直,裂口闭合,裂面见方解石细脉充填,宽度0.5 mm。岩石呈微~未风化状态,岩芯多呈短柱~长柱状。主井在182.4~198.7 m岩芯破碎,有饼化现象。该层厚度大,层厚306.6~372.4 m,层底标高-357.88~-317.86m。层中夹有粉砂岩(3-A)、辉绿岩(3-B)、泥质粉砂岩(3-C)共3个亚层。
粉砂岩(3-A):灰白色,细粒状结构,层状构造。主要矿物成分为长石、石英及云母。裂隙不发育,见2组裂隙(与岩芯中轴夹角为0°、30°),裂面较平直,见有方解石薄膜。岩石呈微~未风化状态。岩芯呈长、短柱状,少量块状。该亚层呈多层、薄层状分布于层中,层厚6.6~31.5 m。
辉绿岩(3-B):暗灰色,斑状结构,块状构造。斑晶以辉石为主,角闪石等次之,基质为隐晶质。裂隙不发育,裂面与岩芯中轴夹角为10°。岩石呈微~未风化状态。岩芯呈短柱状,少量碎块状。该亚层是由岩浆侵入作用形成的,呈薄层状分布于层中,该亚层层厚2.97~6.09 m。
泥质粉砂岩(3-C):紫红色,细粒状结构,层状构造,主要矿物成分为长石、石英、粘土矿物及少量云母。裂隙不发育,见2组裂隙与岩芯中轴夹角为30°、45°,宽2.0 mm,裂面见碳酸盐充填。岩石呈微~未风化状态。岩芯多呈长柱状。该亚层分布于层底部,厚度56.4~66.82 m,层底标高-336.68~-317.86 m。
(4)三叠系上统黄马青组杂色粉砂岩层(T3h2)
灰白~灰褐色,细粒状结构,层状构造。主要矿物成分由长石、石英及云母。发育有4组裂隙,裂面与岩心中轴夹角分别为5°、10°、60°、80°,宽度1.0~6.0 mm,裂隙面较平直。岩芯中多处见有方解石晶簇、晶洞,洞径3.0~10.0 mm,冲洗液消耗严重,消耗量0.4 L/s,副井钻探过程中,冲洗液不返出井口,主井冲洗液少量返出井口。岩石呈微~未风化状态,岩芯呈长柱状,少量块状。该层是主要含水层,厚度大,层厚150.2~174.54m,层底标高-492.4~-486.88 m。
图1-1 白象山铁矿主副井地质柱状图
(5)燕山期闪长岩层(δ)
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灰白色,中~细粒结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石、角闪石,辉石、黑云母次之,少见石英。高岭土化中等,见绿泥石化、碳酸盐化等。裂隙不发育,岩芯呈长柱状,与岩芯中轴夹角分别为5°、15°、30°,宽约1.0 mm,裂隙面见高岭土化、碳酸盐薄膜充填。岩石呈中等~微风化状态,岩石局部高岭土化严重,抗压强度偏低,该岩石呈层状分布于沉积岩中。
(6)三叠系上统黄马青组白云质泥灰岩层(T3h1)
浅灰~灰白色,隐晶质结构,块状构造。成分主要为白云质、泥质等。裂隙不发育,见3组与岩芯中轴夹角分别为5°、30°和45°。裂隙面宽约1.0 mm,呈波状或闭合,裂隙面有绿泥石化,见碳酸盐类充填裂隙。岩石呈微~未风化状态,岩芯呈长柱状。该层仅在主井有揭露,未揭穿该层。 1.1.2 构造
(1)褶皱构造
褶皱构造主要有白象山背斜、白象山~钟山间向斜、阴山向斜。白象山背斜走向NNW,轴部出露黄马青组砂页岩,两翼为象山群石英砂岩,背斜宽2.0 km左右,延长达6.0 km,为矿区主要控矿构造,地层倾角东翼15~20o,西翼20~30°,在挠曲部位达40~50°,呈波状向北倾伏,倾伏角8~5°。白象山~钟山间向斜位于白象山背斜之间,为F2断层切割,走向近南北,轴部为象山群石英砂岩,两翼及深部为黄马青组砂页岩,该向斜宽0.8~1.0 km,轴向延长5.0 km以上。阴山向斜位于白象山背斜东部,出露地层为象山群石英砂岩,两翼产状平缓。
(2)断裂构造
矿区内断裂构造较发育,纵向断裂有船底山断裂带(F1)和西部断裂带(F2),横向的断裂有青山街~豹子山断裂带(F3)以及F4~F10等小断裂,主要断层特征见表1-1。
船底山断裂带(F1)出露在背斜轴部,宽20.0 m。走向近南北,倾向南东,倾角87°。断层角砾呈棱角状,岩屑和硅质胶结,强烈镜铁矿化。走向延长200.0 m,倾向延长150.0 m。
西部断裂带(F2)走向NNW,与背斜轴基本一致,倾向西,倾角70~80°。断裂带延长大于5000.0 m,断距100.0 ~150.0 m,由南向北落差逐渐减小。沿断裂带有岩脉侵入及较强矿化和蚀变、地温变化相对强烈、赋矿层位出现挠曲。
F3断裂位于矿区南部,横切背斜和F1。走向290~300°,倾向南,倾角70~75°。断裂延长大于7.0 km,断距约100.0 m,大部为闪长岩充填。豹子山南侧断层角砾岩带宽达50.0~100.0 m,胶结物为岩屑和硅质。强烈镜铁矿化和黄铁矿化,普遍见有重晶石,
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