孙伟 许卓朋 李晓潇

摘要：广东英德观音岩-大山洞石灰岩区矿床主要赋存于石炭系下统石磴子组，本文通过梳理矿床不同岩性特征、岩性组合下的地形地貌、化学成分变化及岩溶发育等特征，对矿床地质特征进行研究，并就石灰岩矿产资源开发引起的地质环境问题进行探讨。

关键词：石灰岩；地质特征；资源开发；地质环境问题

1.地质背景

广东英德观音岩-大山洞石灰岩区大地构造位置属南岭中段，九峰东西向构造带与佛冈—丰良东西向构造带之间，北北东向粤北拗陷带中的北江复式向斜南东翼[1-2]。北江复式向斜的总体延伸方向为北北东向，受北北东向区域性压扭性深断裂的影响，地层不连续、不完整，局部地段产生扭曲、褶皱，地貌上出现顺北江复式向斜的延伸方向分布不稳定连续的山体。组成北江复式向斜的地层为泥盆系（D）、石炭系（C）的浅海相碳酸盐岩沉积。区域北侧分布有呈北北东走向、倾向南东、倾角50°左右的官坪断层；走向近东西、倾向南、倾角70°以上的压扭性断层龙头山断层；及呈北北东走向、倾向南东、倾角70°左右，与北江向斜轴向近乎一致，平行北江展布的纵向压性断层冬瓜铺断层。区域上未见规模岩浆岩出露。

研究区出露的地层主要为石炭系下统石磴子组（C1sh），由于构造影响，总体形态呈“S”型条带状（图1），局部有轻微的变质现象，未见岩浆岩出露。

1.1地层

石炭系下统石磴子组（C1sh）：按不同的岩性特征、岩性组合共分八段，按自东向西划分：第一段至第八段。岩层产状：中北部倾向北西、中南部倾向南西、南部倾向北西，倾角一般为41°～52°。

第一段：该段分布于研究区东侧，沿走向和倾向延伸稳定。岩性为灰、灰黄色薄层状泥灰岩夹条带状泥质灰岩、页岩，靠顶部层间含黑色炭质薄膜，往下部泥质含量增加，风化后颜色变浅，层理变薄，易成碎片状裂开。

第二段：该段分布于研究区东侧，位于第一段之上，沿走向和倾向延伸较稳定，平均厚度约100m。岩性为深灰色中厚～厚层状灰岩，下部含不连续泥质条纹。

第三段：该段分布于研究区东侧，位于第二段之上，层位稳定，厚3.0m～11.64m。岩性为灰色薄层状砂质泥灰岩，层间含较多泥质，风化后成片状，易碎裂，局部见钙质粉砂岩。

第四段：分布研究区中部，位于第三段之上，该层沿走向和倾向延伸稳定，厚度稳定，厚大于116.9m。岩性为灰、深灰色中厚层状灰岩，节理和岩溶较发育，偶见砂泥质不连续条带出现。

第五段：该段位于研究区中部偏西，位于第四段之上，层位稳定，沿走向和倾向均较连续。厚25.2m～42.2m。岩性为灰白、灰色薄～中厚层状砂（泥）质灰岩为主、灰岩次之，顶底为厚3m～7m砂质泥灰岩或泥质灰岩。

第六段：该段分布于研究区西侧，位于第五段之上，地表岩溶较发育，沿走向和倾向稳定，厚度大于179.5m。岩性为灰、深灰色中厚～厚层状灰岩、泥质灰岩、条纹状泥质灰岩夹泥灰岩。层间含泥质较多，风化后成棕红色薄膜。

第七段：该段分布于研究区西侧，位于第六段之上，厚3m～7m。岩性为紫红色薄层砂质泥灰岩，层间有方解石脉充填。局部为泥质灰岩、大理岩化泥灰岩。

第八段：该段分布于研究区西侧边缘，位于第七段之上。岩性为深灰色中厚～厚层状灰岩、泥质灰岩、夹白云质泥灰岩，偶见硅质团块或条带不连续出现。

1.2构造

（1）褶皱：研究区上岩层整体呈“S”型条带状展布，局部地段地层沿走向和倾向具有波状起伏现象，而致倾向、倾角变化较大。

（2）断层：主要分布于研究区的北江西侧观音岩附近，主要发育两条断层：F1、F2。

F1：断层走向为320°～340°，倾向南西，倾角67°～85°，长900m以上，斜切各段地层。断层两侧岩层错动明显，破碎带宽度1m～25m，破碎带中充填角砾状灰岩碎块，大小不一，方解石脉较发育，泥质填充包裹。局部岩层因挤压错动，可见擦痕、扭动摩擦镜面、雁列平行之节理裂隙，裂隙中充填方解石脉。断层性质为压性平推逆断层。

F2：位于F1南西侧，东北端与F1相交，斜切石磴子组第一段、第二段等地层。断层走向为近南北向，倾向西，倾角为55°～70°，可见长度约300m，南西端被第四系所掩盖。断层两侧岩石错动明显，南盘（下盘）相对下降。破碎带宽1m～5m，带中充填泥质包裹的角砾状灰岩或泥灰岩碎块，大小不一。局部岩层因挤压错动，而见擦痕、滑动面。岩石节理、裂隙发育，为方解石脉充填。断层性质为纵向逆断层。

（3）节理：研究區主要发育的四组节理。第一组：走向北东，倾向北西，走向与岩层走向近乎一致，产状一般为305°∠70°，该组节理较发育，主要属张节理性质，大部分呈“V”型开口。第二组：走向近南北，倾向东，总体走向与岩层走向呈大角度（30°以上）斜交，其产状为倾向80°～103°、倾角36°～45°、平均90°∠40°，该组节理亦较发育，节理面平直、紧闭，方解石微脉充填，局部见滑动面和雁列状方解石脉，属压剪性质。第三组：走向近南北，倾向西，总体走向与岩层走向斜交，交角40°左右，产状一般为倾向253°～268°、倾角55°～70°、平均260°∠60°，该组节理与第二组节理为共扼关系，节理面粗糙，开口呈“V”型，显示张节理性质。第四组：走向北北西，倾向北东，总体走向与岩层走向斜交，交角30°～40°，产状一般为倾向60°～68°、倾角50°～58°、平均65°∠55°，该组节理发育一般，节理断面呈“V”字型，显示张性性质。上述四组节理相互切割，以第一组节理为主并切割其他节理。

2.矿体地质特征

2.1形态、产状特征

矿体沿走向上总体形态呈“S”型条带状展布，内部构造形态较简单，总体呈单斜层状产出，整体产状与地层产状一致。

2.2地形地貌特征

研究区属丘陵地貌，区内最高海拔295.30m（观音岩），最低海拔30m（北江河滩），相对高差265.3m。山势陡峻，北侧观音岩一带以高近100m～150m的陡岩直立于北江；东侧大部分地形为高50m以上的陡崖；南、西坡一般40°～50°；山体四周平坦，海拔30m～40m。

石磴子组各分段岩层特征如下：

第一段地表特征较明显，常见薄状层理，易成碎片状裂开，与第二段深灰色中厚～厚层状灰岩分解明显；第三段呈灰色薄层状砂质泥灰岩，风化后成片状，易碎裂特征，主要分布于第四段中厚层状灰岩东侧陡崖边，其层位稳定，地貌与植被较其上、下段有差异，与上下段差异较明显；第四段中厚层灰岩，东侧（与倾向相反方向）易形成陡崖，植被覆盖较少，西侧与第五段区别亦明显；第五段主要为薄～中厚层砂（泥）质灰岩，地形常较两侧底，地貌上多为槽沟，为矿床的明显标志层，走向稳定，特征明显；第六段主要为灰～深灰色中厚～厚层状灰岩、泥质灰岩，与东侧第五段区别较明显；第七段多为紫红色薄层砂质泥灰岩，地貌上多形成沟槽；第八段深灰色中厚～厚层状灰岩、泥质灰岩，与第七段分解明显。

整体分析：纵向上整体呈“M”型；第一段、第二段、第三段分布在“M”型右侧（即东侧）山坡地带；第四段地貌上沿走向多形成山峰，联线为沿走向的山脊，且东侧多为陡崖（第三段即位于陡崖底），分布在“M”型右侧（即东侧）山峰；第五段整体呈沟槽，分布在“M”型中间坳陷部位，右侧凸起为第四段，左侧凸起为第六段；第六段地貌上沿走向亦多形成山峰，联线为沿走向的山脊，分布在“M”型左侧（即西侧）山峰；第七段、第八段分布在“M”型左侧（即西侧）山坡，其中第七段在地貌表现上为第六段和第八段之间的沟槽。

2.3化学成分特征

石磴子组各段平均化学成分见表1。

化学成分沿走向的变化：较稳定，整体呈波状变化；沿倾向的变化：CaO总体具有从地表向深部呈波状渐降的趋势，MgO呈负相关关系；沿厚度的变化：具波状起伏变化。按国家标准水泥用石灰岩工业指标，如CaO≥45及MgO≤3.5，fsio2等含量满足要求，可作为水泥用石灰质原料，该矿床主体岩层满足该要求，现已被开发利用为水泥用石灰岩矿开采基地。

2.4岩溶发育特征

地表岩溶较发育，以溶沟、溶槽为主，局部偶见溶蚀塌陷形成的漏斗，地表岩溶率为1.27%～2.68%，平均为2.14%，岩溶发育程度有一定差异，北段较南段发育；深部岩溶不发育，深部岩溶率为0.58%～2.25%。平均为0.81%，岩溶发育程度亦有一定差异，在近地表15m～50m范围内，岩溶较发育，深部随岩层和节理裂隙逐渐“闭合”而减弱、甚至消失。第四段和第六段岩溶较发育。

2.5矿床成因

根据该矿床特征，岩石普遍含泥砂质，为石灰质成分与泥砂质成分混合搬运沉积而成。沉积的灰岩主要为薄层或中厚层，水平层理发育，其中纹层由石灰质成分与泥砂质成分交互重叠而成，从而反映该灰岩在沉积时的环境主要为浅海～滨海潮坪环境，因此判定该矿床成因类型为浅海台地～滨海潮坪相碳酸盐岩沉积建造。

3.资源开发利用现状

该矿床中北侧于2003年共探明水泥用石灰岩矿资源量约3亿吨，2006年12月底由广东省国土资源厅发证开采水泥用石灰岩矿，该矿山历经十几年的露天开采，截止2019年底，采矿证范围内保有资源储量约1.8亿吨，按矿山生产规模，预计还可开采20年以上。现状形成成北东-南西向长条形开采面，长宽为1600m×650m，中部形成140m开采平台，其南侧现状形成三个台阶：160m、175m、191m开采平台，北侧主要形成6个台阶：160m、175m、189m、204m、219m开采平台。

4.资源开发利用引起的地质环境问题

矿山资源开发利用必然会引起矿山地质环境问题，按导致的结果[4]，可分为地质灾害、土地资源破坏、地形地貌景观破坏、含水层破坏。其中地质灾害含崩塌、滑坡、泥石流、地面沉积、地面塌陷及地裂缝等；土地资源破坏含土地压占、挖损、污染等；地形地貌景观破坏指人视觉感官改变；含水层破坏含结构破坏、水质恶化等。

该矿床处设立的矿山，开采方式为露天开采，最低开采标高高于当地侵蚀基准面，引起的地质环境问题主要为：①地质灾害：崩塌、滑坡；②土地资源破坏：土地压占、挖损；③地形地貌景观破坏；④含水层破坏：含水层结构破坏。

地质灾害：现状未见崩塌、滑坡等地质灾害发生；根据矿山开发利用方案，矿山将形成北东侧、南侧、东侧终了边坡，自上而下呈台阶式，单台阶高15m；其中北东侧和南侧边坡坡向近乎垂直岩层倾向，东侧边坡基本沿岩层面，根据极射赤平投影方法分析结果，该边坡属于稳定状态。矿山岩层节理发育，矿山开采造成原结构破坏，加之矿山开采采用爆破方法，边坡常有楔形和爆破碎裂的松散岩体，如不进行及时清除，容易崩落，威胁人身财产安全。矿山最低开采标高高于当地侵蚀基准面，且未设置排土场，基本不存在泥石流和因抽排地下水引起的岩溶地面塌陷等地质灾害问题。

土地资源破壞：矿山含采场、工业场地、运矿道路、办公区等；其中采场会造成土地挖损，因该矿山开采区域为原基岩基本裸露的山地，可供种植的土地资源少，矿山开采导致的土地挖损对土地资源（农业用地）影响较小，如矿山闭坑进行覆土复垦后，可增加可供利用的土地资源；工业场地、办公区主要为压占土地资源，后可恢复原土地功能；运矿道路同时存在土地资源挖损和压占，靠近山体一侧主要为挖损，外侧为压占。因该矿山开采水泥用石灰岩矿，为非金属矿种，基本无重金属等污染物，对土地污染较小。

地形地貌景观破坏：该矿山位于北江西侧，京广高铁线东侧，采场距北江最近约600m，距高铁线最近约1km，矿山开采造成地表植被破坏、岩石裸露、坡脚堆积滚石等，对地貌景观形成不可逆的破坏，直接反映在对视觉冲击。在矿山开采过程中，需按矿山地质环境保护和土地复垦要求，边开采边复垦，及时复绿，减小对景观的影响。

含水层破坏：矿山开采导致地形、岩层结构等发生改变，从而引起原有含水层结构发生改变，形成破坏。因矿山最低开采标高位于当地侵蚀基准面之上，开采现状未见地下水出露，总体对地下水结构影响不大；另矿山开采矿种为水泥用石灰岩矿，基本无重金属等污染物，其对水体污染亦较小。

5.结论

该矿床在不同岩性特征、岩性组合下，有不同的地形地貌、化学成分及岩溶发育特征；其资源开发利用易引起崩塌、滑坡等地质灾害，土地压占、挖损，地形地貌景观破坏及含水层结构破坏等地质环境问题。

参考文献

[1]广东省地质矿产局.广东省区域地质志.地质出版社. 1988.

[2]广东省地质局. 1∶20万英德幅说明书1966

[3]中国建筑材料工业地质勘查中心广东总队.广东省英德市英城镇观音山水泥石灰岩矿区勘探报告. 2003.

[4]徐友宁等.矿山环境地质问题特点及类型划分.西北地质.2003.