山西省靈石縣硫化總廠硫鐵礦資源評價

王 紅

(山西省煤炭地質物探測繪院有限公司，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，區域礦產較豐富，煤炭蘊藏量最多，石膏、建筑材料、鐵、硫磺等地下資源也很豐富。與成礦有關的為太原組，主要由泥巖、砂巖、灰巖、煤層和黃鐵礦層組成。由于太原組沉積時地殼周期性升降，海水時進時退，因而形成了一套韻律旋回明顯的海陸交互沉積[1]。區內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型。山西省靈石縣硫化總廠硫鐵礦為單獨保留的礦山，整合后開采礦種為硫鐵礦，開采方式為地下開采。

1 礦區地質

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

奧陶系中統上馬家溝組(O2s)：礦區內地表未見出露，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石灰巖、角礫狀泥質灰巖，巖溶、裂隙發育，裂隙常為石膏充填。

奧陶系中統峰峰組(O2f)：根據鉆孔資料，地層厚度為104.62 m。其主要巖性為深灰色厚層狀石灰巖、泥質灰巖、白云質石灰巖，巖溶、裂隙發育，裂隙常為石膏充填。

石炭系中統本溪組(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、泥灰巖、泥巖、鋁質泥巖以及鋁土巖，底部發育鋁土礦、硫鐵礦，局部為山西式鐵礦(赤鐵礦)。

石炭系上統太原組(C3t)：整合于本溪組地層之上，為海陸交互相沉積，礦區內該巖層遭受剝蝕，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、砂質泥巖、石灰巖及砂巖組成。礦區主要揭露底層砂巖(K1)，三層石灰巖(K2、K3、K4)及九層煤層(4號、5號、6號、7號、7下、8號、9號、10號、11號)。據其巖相巖性及古生物組合對比，將本組地層分為3個巖性段，礦區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灰巖底界。沉積厚度27.55～52.79 m，平均厚38.54 m。

太原組二段(C3t2)：從K2灰巖底界到K4灰巖頂界。礦區局部區域該巖層遭受剝蝕，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層石灰巖，其中夾灰色泥巖、粉砂巖、細粒砂巖和2層薄煤層。

太原組三段(C3t3)：從K4灰巖頂界到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、砂質泥巖、粉砂巖夾3層薄煤層。

二疊系下統山西組(P1s)：礦區內該巖層部分地區遭受剝蝕，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粒砂巖及3層不可采薄煤層。泥巖為厚層狀，均勻層理，含大量不完整植物化石；細粒砂巖為厚層狀，波狀層理，其成份以石英為主，長石、巖屑次之，泥質膠結，分選中等。

二疊系下統下石盒子組(P1x)：礦區內該巖層遭受剝蝕，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、細粒砂巖。據其巖相巖性及古生物組合對比，將本組地層分為2個巖性段，礦區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、砂質泥巖。

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

構造線方向主要以NNE向為主，推測礦區發育3條背斜和3條向斜，部分被黃土覆蓋，地層傾角7°～20°。無斷層發育，無巖漿巖侵入。

2 含礦地層

礦區主要含礦地層為石炭系中統本溪組(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、泥灰巖、泥巖、鋁質泥巖以及鋁土巖，底部發育鋁土礦、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、硬質粘土礦及鋁質泥巖組成，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、砂質泥巖及粉砂巖組成，底部常發育一層淺灰色含泥灰巖，沉積厚度為0～13.13 m，平均厚度約4.30 m。

3 礦體特征

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

硫鐵礦含礦層位穩定，其分布主要受奧陶系侵蝕面控制，局部出現不可采地段，工業礦體占有率為86.7 %，連續性較好。礦區西南部礦體尖滅，橫向變化較大，礦體斷續幾十米至幾百米，形成1個波狀起伏的似層狀礦體；局部與“山西式鐵礦”共生，相變為二元結構，即下部為硫鐵礦層，上部沉積山西式鐵礦。

礦體總體產狀與圍巖地層基本一致，礦體局部產狀受古侵蝕面形態及頂板巖層產狀控制，頂面相對平整，底面隨下伏灰巖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。

礦區礦體總體呈北部厚南部薄，厚度變化較大，層位較穩定，礦體單工程揭露厚度為0.30～4.05 m，見圖1。工業礦體最大厚度為4.05 m，礦區礦體平均厚度1.46 m，厚度變化系數42.6 %，礦體厚度較穩定。礦區內礦體賦存標高960～1 080 m，埋深63.25～233.46 m。

圖1 礦區內礦體厚度分布圖Fig.1 Distribution of Ore Body Thickness in the Mining Area

4 礦石質量

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。

礦石結構：黃鐵礦多為碎屑結構，不規則狀，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，膠結物由粘土礦、菱鐵礦及黃鐵礦共同組成，接觸式膠結。

礦石主要構造有團塊構造、星點狀構造條帶狀、塊狀、結核狀構造等。

5 礦石類型及品級

礦體厚度、埋深及品位統計見表1，S含量分布見圖2，S含量與礦體埋深關系分布見圖3。礦區礦石品位：S含量8.09 %～40.21 %，礦區礦體平均品位20.62 %。根據《硫鐵礦地質勘查規范》(DZ/T 0210-2002)[2]礦石品級以Ⅲ級品為主，Ⅱ級品次之。該礦區硫鐵礦各化學組分含量沿埋深品位變化均無規律，沿傾向、沿走向品位變化規律性不強。

表1 硫鐵礦礦體厚度、埋深及品位統計表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含量與礦體埋深關系分布圖Fig.3 Distribution of Sulfur Content Versus Ore Body Depth

6 礦床共(伴)生礦產

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

該礦區屬于霍西煤田靈石區外新增勘查區西側的勘查空白區，故煤層極不穩定。2號、9號、11號為局部可采煤層，10號為大部可采煤層。經過礦區及其邊緣原分布的靈石縣梁家焉鄉田家山煤礦、老虎山煤礦、馬思坡聯辦煤礦、店頭煤礦和硫化總廠煤礦等5座正規礦井大規模的正規開采以及礦井的超層、越界開采和小煤窯的私挖濫采，對煤炭資源的破壞十分嚴重，礦區內上覆煤層不具有工業開采價值。

鋁土礦含礦層位不穩定，其分布主要受奧陶系侵蝕面控制，連續性較差。礦體形態多呈透鏡狀和團塊狀，形態較為復雜。礦體厚度變化大，揭露厚度為0.12～4.15 m，時而變厚，時而變薄，甚至尖滅，變化較大，礦體延續幾十米。礦體規模較小，礦區內地表未出露，保存較好?？傮w產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。

硬質粘土礦主要賦存于石炭系中統本溪組一段，與鋁土礦賦存于同一層位，多為鋁土礦頂板。礦區內該礦體連續較好，延伸幾百米，分布面積較大。礦體形狀不規則，形態較復雜，多夾石，有分層現象。礦區內地表未出露，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本溪組底部，奧陶系中統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，多呈窩狀、透鏡狀，規模小，連續性差，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有限公司硫鐵礦累計查明硫鐵礦資源量(122b+333)2 583.2萬t，其中：保有資源量944.2萬t，動用資源量1 639.0萬t。另外，還有縣級文物保護單位-老峰山圣壽寺壓覆(保安礦柱)保有資源量7.1萬t未統計在內。

8 結 語

該礦區構造屬簡單類型，硫鐵礦含礦層位穩定，資源豐富，資源規模中型，地質條件較好，礦山生產實踐表明，供礦成本較為合理，硫鐵礦資源開發是經濟的。