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摘要：矿区位于区域性花垣～张家界～慈利深大段裂的北西盘之张家界～三官寺向斜南东翼，区内地层整体呈一北西向缓倾斜的单斜构造。矿体赋存于寒武系上统上统（武陵统～芙蓉统）娄山关组白云岩地层中，矿体呈层状展布，矿体未受断裂构造影响。矿体的厚度、品位及有害组分含量变化都较为稳定。区内两种矿石均达到普通建筑用砂石土矿Ⅱ类技术指标，均为优质白云岩矿石。本次主要从白云岩矿的地质特征、矿体特征及矿石特征进行分析和研究，为今后区内矿产资源的开发利用提供了相关依据。

关键词：分脉垭矿区；建筑用白云岩；矿石特征

0  引言

白云岩是一种常见的矿石，其用途非常广泛，尤其是在建筑领域。作为建筑材料之一，白云岩可以制造成顺直的云石板，用于天花板、墙面、地面等的装饰;同时白云岩也可以制成十字花纹的云石花板，用于建筑立面的装饰等。研究区位于张家界市北东方向，张家界-阳湖坪-王家铺公路北侧，隶属张家界市永定区阳湖坪镇竹园塔村管辖。矿区含矿地层为寒武系上统上统娄山关组白云岩地层，该地层呈层状展布，分布较为稳定。

1  研究区概况

1.1 位置交通

研究区位于张家界市北东方向，张家界-阳湖坪-王家铺公路北侧，隶属张家界市永定区阳湖坪镇竹园塔村管辖。往南东距张家界市阳湖坪镇约5km，往南西距张家界城区约10km，距枝柳铁路张家界北站约6km，矿区有矿山公路与当地乡村公路相接至阳湖坪镇，交通较为方便。

1.2 地形地貌

研究区地貌属中低山—丘陵溶蚀型岩溶地貌，峰峦重叠，沟脊相间，植被发育。海拔标高+822.8～+650m，最高点位于矿区西部，最高点位于矿区东部，最大相对高差173m左右。矿区内山坡较陡，平均坡度角30°左右。坡上植被主要为草本、灌木，植被覆盖率50%。

1.3 气象水文

研究区所处地区属亚热带季风型湿润气候区。四季分明，雨量充沛。据张家界市永定区气象局1958～2021年资料，历年平均气温16.3℃，极端高温40.7℃（1981.8.8），极端低温－10.2℃（1977.1.30）。降雨多集中在5～8月，年降雨量824.5～2228.9mm（最高为1983年），平均1526mm；日最大降雨量379.1mm（2003年7月9日）。历年平均蒸发量1140.6mm，降雨量大于蒸发量。无霜期260天。

2  地质背景

2.1 区域地质背景

研究区区域上位于羌塘～扬子～华南板块扬子陆块八面山小区，为沉积岩分布区，从南东至北西，出露地层由老至新，自新元古界青白口系板溪群，至早古生界志留系，均有出露，而区内澧水河及其两侧，有中生界白垩系与第四系分布。

矿区周边区域出露地层由老至新主要有：古生界寒武系上统娄山关组、奥陶系桐梓组、大湾组、志留纪下统龙马溪群（S1ln）及白垩系、新生界第四系等。与矿体有关的地层为寒武系上统娄山关组。

矿区大地构造位置属于扬子准地台新华夏系第三隆起带（中段），区域上位于湘西北断褶带，区域构造特征为北东向的断裂较为发育，褶皱较弱。茶洞～花垣～保靖～张家界～慈利～澧县深大断裂为区域主要断裂。

2.2 矿区地质

2.2.1 地层

矿区范围内出露地层为寒武系上统娄山关组：岩性为浅灰、灰色厚～块状白云岩（照片3-1），层理不发育。白云岩以中～粗晶结构为主，次为细晶结构，局部具轻微破裂结构至碎裂砾状结构，厚～块状构造，单层厚度 0.6～1.8m 左右，岩层倾向315～325°，倾角35～45°，岩石主要矿物成分为白云石。

2.2.2 构造

矿区位于区域性花垣～张家界～慈利深大段裂的北西盘之张家界～三官寺向斜南东翼，矿区内构造不发育。区内地层整体呈一北西向缓倾斜的单斜构造，区内其他断层、褶皱构造不发育，节理裂隙较发育。

矿区地层岩石中节理裂隙主要有J1：144°∠68°、J2：52°∠50°两组节理，J1密度为3～10条/m，J2密度为3～10条/m，节理面较为平整光滑，多为剪性节理。节理裂隙内少量充填，其充填物为黄色粘土，深部仅见铁染现象。岩层中节理裂隙发育有利于岩石爆破和破碎，不利于边坡稳定，节理裂隙的发育程度对矿山开采具有一定影响。

3 矿体地质特征

3.1 矿体形态、产状

研究区内开采的矿体为寒武系上统娄山关组浅灰、灰色厚层～块状白云岩（照片2）。矿体呈稳定的厚层状产出，产状与地层完全一致。矿体（层）形态简单，埋藏浅，厚度大，变化小，层位稳定。矿体总体走向北东，倾向一般315～325°，倾角一般35～45°。岩性为浅灰、灰色厚～块状白云岩，岩石致密、坚硬。区内已控制矿体走向长约300m，倾向宽350m，最大厚度为100.8m，平均厚度60m左右。

3.2 矿体围岩和夹石

矿区内矿体上部覆盖残坡积浮土层，残坡积层上部为腐殖土，含少量根茎，中部为黄褐色粘土、粉质粘土，下部为褐黄～黄色含碎石块粘土层，碎石粒径一般为 1～3cm，具棱角状，坡顶至坡脚均有分布。一般厚度0.8～2.0m，沟谷、山坳一带可达2.5m，平均厚1.5m。区内矿石作为建筑石料，均可利用，未见夹石。

3.3 岩溶发育特征

研究区寒武系上统娄山关组岩性主要为中粗晶白云岩，属可溶岩类，局部地段岩溶较发育。岩溶表现有溶沟溶槽、溶蚀裂隙与溶洞、落水洞等。溶沟发育于地表浅部，溶蚀裂隙分布于沿岩石节理和裂隙溶蚀而成，溶蚀裂隙一般宽1～50mm。岩溶沿岩石层面和溶蚀裂隙进一步溶蚀而成，其产状与岩层产状或节理产状基本一致。研究区地下岩溶总体弱发育，地下岩溶主要为岩溶裂隙及溶洞。

4  矿石特征

4.1  矿物组成与结构构造

4.1.1 矿石矿物组成

研究区内白云岩矿石中的矿物组成为白云石和少量胶结物，矿石中白云石含量95%～99%，白云石薄片中无色，闪突起显著，具高级白干涉色，以粗晶锒嵌结构为主，晶体大小d=0.5～2mm均有，自形粒状结构。晶体内发育两组斜交的解理，交角约70°，晶体密集分布，晶隙中残余暗色炭质物，显示粗晶锒嵌结构，见较粗大的陸源石英细砂，浑圆状居多，粒径在0.15～0.2mm之间，稀疏分布。次为中细晶结构，晶体大小d=0.07～0.5mm，以粒径在0.15～0.2mm居多，晶体密集分布，晶隙中残余暗色炭质物。区内矿石风化后呈砂糖状，风化表面分布刀砍状沟槽。

4.1.2 矿石结构构造

矿区内矿石具粗晶锒嵌结构，厚层～块状构造。

粗晶锒嵌结构：矿区内白云岩矿石中的矿物组成为白云石和少量胶结物，白云石含量占总量的95%左右，白云石自形粒状相互嵌生，晶体一般大于0.5mm，少部分小于0.5mm，晶隙及解理缝中残余炭泥质物。

厚层～块状状构造：矿区内的白云岩矿石内部结构均质，95%以上为白云石，形成厚层～块状状构造。晶体大小集中在0.07～0.15mm之间，晶体密集分布，晶隙中残余暗色炭质物，岩石中另见较粗大的陸源石英细砂，浑圆状居多，粒径在0.15～0.2mm之间，稀疏分布。

4.2  矿石的化学成分

根据测试分析结果显示，白云岩化学成分：CaO含量29.82～32.02%，平均30.63%；MgO含量为18.68～20.88%，平均20.05%；SiO2含量0.058～2.10%，平均0.58%；K2O含量0.016～0.065%，平均0.04%；Na2O含量0.046～0.34%，平均0.14%；AL2O3含量0.023～0.087%，平均0.05%，Fe2O3含量0.074～0.14%，平均0.11%；TiO2含量0.0024～0.02%，平均0.004%；P2O5含量0.0022～0.04%，平均0.01%；烧矢量47.37～47.85%，平均47.54%。

Cl-含量：0.024～0.035%，平均0.03%，小于0.06%，达到Ⅲ类混凝土细骨料指标要求；硫化物及硫酸盐含量（以SO3计）：0.046～0.12%，平均0.07%，小于0.5%，达到Ⅰ类指标要求。

4.3  风（氧）化特征

研究区地表范围内的风化层主要为残坡积层，冲沟内分布少量冲积层。残坡积层上部为腐殖土、含少量根茎，中部为黄褐色粘土、粉质粘土，下部为褐黄～黄色含碎石块粘土层，碎石粒径一般为1～3cm，具棱角状，以低洼平地分布为主。冲积层成分主要为杂色碎石、黄褐～杂色含碎块石粘土，主要分布于冲沟内。一般厚度0～0.8m，沟谷、山坳一带可达1.5m，平均厚度0.5m，区内无强风化层分布。

4.4  矿石类型

4.4.1 自然类型

据野外观察和矿石的结构构造、矿物成分及物化特征等，将区内的主要矿石类型确定为原生白云岩矿。

4.4.2 工业类型

按矿床矿石质量特征及主要工业用途，分脉垭矿区矿石工业类型为普通建筑用白云岩矿。

4.5  矿石质量特征

4.5.1 矿石物理力学性能

研究区内建筑用白云岩矿石水饱和抗压强度41.54～93.41MPa，平均72.31MPa；压碎值4.84—14.73％平均9.86%；坚固性1.65—3.33％，平均2.20%；吸水率0.22-0.61%，平均0.34%，本区建筑用白云岩矿综合质量定为Ⅱ类矿石。

4.5.2 碱活性反应特征

区内样品在规定的试验龄期膨胀率均≤0.10%，碱集料反应合格。

4.5.3 矿石放射性特征

对区内矿石放射性进行了测试，共采集放射性样3件，IRa、Ir均≤1.0，所有测试样品均满足建筑主体材料 IRa≤1、 Ir≤1 的要求。矿区矿石类别为Ⅱ类。

4.5.4 有毒有害元素分析

对研究区内岩石采样分析了铬、铅、镉、汞、砷等7种基本有毒有害元素。矿石中Hg含量0.22～0.27mg/kg，Cr含量0.33～4.71mg/kg，Cd元素含量未检出，As含量为0.21～1.64mg/kg，Pb未检出，Tl含量0.006～0.012mg/kg，Mn含量88.57-96.29mg/kg；对照相关标准中污染风险管控值，矿区内有毒有害元素均低于污染风险管控值，矿山后期开采对农用地、建设用地土壤不会造成污染。

4.6  矿石品级

通过测试结果与《地质矿产勘查规范建筑用石料类》（DZ/T0341-2020）技术指标对比分析，分脉垭矿区建筑用白云岩矿石的块体密度、吸水率、硫酸盐及硫化物、坚固性、碱活性反应、饱水抗压强度及放射性等7项指标满足Ⅰ级建筑用石料指标要求，压碎指标满足Ⅱ级建筑用石料指标要求，所以矿石类型确定为Ⅱ级建筑用白云岩矿。

4.7  矿石体重

根据采样进行小体重样品测试分析，其值范围在2.75～2.82g/cm3，平均2.80g/cm3。

5  结束语

本次工作分析研究了矿区地层、构造分布特征。矿区出露地层单一，为寒武系上统娄山关组，为矿区容矿地层，平均厚度约100m；矿区构造简单，褶皱表现为一北西倾向的单斜岩层，倾角 35°～45°。未见断裂构造分布。 研究了区内矿体地质特征。区内石白云岩矿床为沉积矿床。矿体呈稳定的层状形态，产状与顶底板围岩一致，矿床规模为中型。矿体产于寒武系上统上统娄山关组白云岩地层。区内矿石质量特征。区内矿石质量好，均为优质矿石。矿石加工技术性能优良，可以用于建筑及公路用的块石、碎石及机砂。

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