白兆安，张龙海

（中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃天水 741000）

永登花鹿坪石灰石矿是甘肃省最早发现的优质水泥用灰岩矿山之一，首次发现于1952年，先后多次开展了地质工作，为永登祁连山水泥有限公司的发展提供了原料支撑，为兰州的经济发展及城市建设做出了卓越贡献[1]。本文论述了矿区的成矿地质背景，评价了围岩的物理性能，分析了围岩作为建筑石料的可行性，为同类矿山的资源综合利用提供了参考。

1 区域地质背景

矿区大地构造上属北祁连加里东褶皱带东部的中堡—老虎山复式向斜的南翼。构造主体为南东东—北西西向。出露的地层主要为奥陶系中统中堡群火山碎屑岩，夹碳酸盐岩及奥陶系中上统石灰岩、玄武岩、硅质板岩等组合，呈长条带状南东东—北西西向沿山脊沟梁展布[2-3]。另在藏民台以北为志留系马营沟组变粉砂碎屑岩和中基性火山岩等分布。各岩层大都裸露，多构成悬崖峭壁。仅矿区以南及西部为第三系、第四系砂砾碎屑、黄土沉积(图1)。

图1 花鹿坪石灰石矿区域地质略图

本区位于祁吕系与古河西系的复合地带，祁吕系其中部复合在古河西系构造形迹之上。作为整个褶皱束，褶皱和断裂均较发育，区域构造线为北西西—东西向。西部边缘分布着两个倾伏向斜。

（1）南泥沟—鲁家沟复向斜：该向斜较大部分在打柴沟幅内，仅其南部分布在该区域图幅内，且比较完整，向斜明显向北西倾伏，核部为下二叠统大黄沟群（P1Dh），两翼及东南扬起端依次为下石炭统臭牛沟组（C1c）、下石炭统前黑山组（C1q）及上泥盆统沙流水群（D3Sh）。轴向呈连续的反“S”形，明显的显示了顺向压扭特征。两翼倾向相向，倾角45°～65°，东部扬起端倾角20°～30°。

（2）大川向斜：位于图幅西南大川一带，该向斜由上新统临夏组（N2l）组成，占据整个次沉降带。轴向330°，东翼地层倾向南西，倾角10°，西翼地层倾向北东，倾角15°，属极为平缓开阔的对称向斜。该向斜多被第四系黄土、洪积层掩盖。

区内断层较发育，但分布比较集中，沿野葱沟—马家庄及鲁家沟—石灰沟分布，均为逆断层，以北西西向断层为主，其次为北西向和北东向断层。

（1）庄浪河断裂：为测区河西系规模最大，反映最明显的一条断裂。展布方向为335°。该断裂倾向北东东，倾角60°～90°。断面呈舒缓波状，破碎带中见挤压扁豆体、断层泥等。

（2）华藏寺压性断裂：该断裂为古河西系的复合断裂。展布方向305°，出露长度13km。断面倾向北北东，倾角50°～80°。破碎带宽约100m，带内岩石强烈破碎，并见断层角砾岩、断层泥、糜棱岩及挤压透镜体。沿该断裂分布的下石炭统前黑山组（C1q）石膏层也呈碎团块状。两侧产状明显相交。地貌上呈明显的负地形。

2 矿区地质特征

矿区出露地层较简单，仅有奥陶系中统中堡群（O2Zh），该群为一套浅变质的槽型海相碎屑岩—碳酸盐岩—硅质岩—火山岩建造。岩性主要由基性、中性和碱性火山岩、硅质岩、结晶灰岩、硅质板岩。总厚度大于2800m。根据岩性组合特征、岩相建造等，将该群自下而上分为十二个岩性段(图2)。

图2 花鹿坪石灰岩矿区地质图

一岩组一岩段（O2Zh1-1）：分布于矿区南部，出露面积约0.031km2，地层产状为20°∠39°，岩性主要为红褐色硅质板岩，薄至中层结构，块状构造，岩石节理裂隙发育，裂隙面多见红褐色氧化物充填。一岩组二岩段（O2Zh1-2）：分布于矿区南部，出露面积约0.041km2，地层产状为21°∠67°，岩性主要为灰绿色蚀变玄武岩，斑状结构，杏仁构造，岩石致密坚硬。一岩组三岩段（O2Zh1-3）：分布于矿区南部，出露面积约0.021km2，呈长条状分布，地层产状为21°∠67°，岩性主要为红褐色硅质板岩。一岩组四岩段（O2Zh1-4）：分布于矿区南部，出露宽度约60m，面积约0.036km2，地层产状为21°∠67°，岩性主要为灰绿色蚀变玄武岩。一岩组五岩段（O2Zh1-5）：分布于矿区中南部，出露面积约0.034km2，呈长条状分布，地层产状为30°∠50°，岩性主要为红褐色硅质板岩。一岩组六岩段（O2Zh1-6）：分布于矿区中部，出露面积较大约0.207km2，地层产状为30°∠50°，岩性主要为灰绿色蚀变玄武岩。一岩组七岩段（O2Zh1-7）：分布于矿区中部，基岩裸露，出露面积约0.079km2，呈长条状分布，西部出露较宽，向东逐渐变窄，地层产状为4°∠67°，岩性主要为红褐色硅质板岩。奥陶系中统中堡群二岩组（O2Zh2-2）：该层分布于矿区中部，出露宽度约224m，岩性为灰色亮晶砂屑灰岩，细晶结构，块状构造，岩石岩性较稳定。三岩组一岩段（O2Zh3-1）：分布于矿区南部，出露面积约0.035km2，呈长条状分布，地层产状为13°∠57°，岩性主要为红褐色硅质板岩。三岩组二岩段（O2Zh3-2）：分布于矿区北部，出露宽度约100m，面积约0.06km2，呈长条状分布，地层产状为23°∠61°，岩性主要为灰绿色蚀变玄武岩。三岩组三岩段（O2Zh3-3）：分布于矿区北部，出露面积约0.0327km2，呈北西南东向，地层产状为17°∠56°，西部出露较窄，向东逐渐变宽。岩性主要为红褐色硅质板岩。三岩组四岩段（O2Zh3-4）：分布于矿区北部，出露面积约0.076km2，地层产状为17°∠56°，岩性主要为灰绿色蚀变玄武岩。

矿区内构造不发育，仅在北部发育一条平移断层F1，走向为323°，断距约15m，延伸长度为470m，规模较小，将奥陶系中统中堡群二岩组（O2Zh2-2）灰岩、奥陶系中统中堡群三岩组一岩段（O2Zh3-1）硅质板岩、奥陶系中统中堡群三岩组二岩段（O2Zh3-2）蚀变玄武岩、奥陶系中统中堡群三岩组三岩段（O2Zh3-3）硅质板岩、奥陶系中统中堡群三岩组四岩段（O2Zh3-4）蚀变玄武岩向北西向错开，对矿体影响较小。

3 综合利用探讨

花鹿坪石灰石矿综合利用对象为难以开采利用的石灰岩矿体及围岩，岩性为石灰岩、蚀变玄武岩、硅质板岩，根据绿色矿山建设要求，需对其用途进行研究[4-5]。矿区内各岩层均呈层状产出，厚度及形态较稳定（表1）。

表1 各地质体特征一览表

化学组分是研究矿石利用价值的基础，也决定着矿石的性质与用途(表2)。

表2 化学全分析成果表

灰岩矿石中CaO 平均含量为53.61%；MgO 平均含量为0.78%；SiO2平均含量为3.55%；K2O 含量为0.054%～0.10%，平均值为0.075%；Na2O 平均含量为0.0167%；Fe2O3平均含量为0.28%；Al2O3平均含量为0.30%。硅质板岩中CaO 平均含量为4.51%；MgO 平均含量为0.89%；SiO2平均含量为84.01%；K2O 平均含量为0.83%；Na2O平均含量为0.0183%；Fe2O3平均含量为2.76%；Al2O3平均含量为3.07%。蚀变玄武岩中CaO平均含量为14.46%；MgO 平均含量为6.91%；SiO2平均含量为40.61%；K2O 平均含量为1.41%；Na2O 平均含量为0.38%；Fe2O3平均含量为7.40%；Al2O3平均含量为14.66%。

本次对212 件物性样及6 件碱活性测试样进行了物理性能和岩石力学性质测定（表3）。灰岩矿体及围岩饱和抗压强度最小值为12.38MPa，最大值125.93MPa；硫化物及硫酸盐最小值0.031%，最大值0.87%；坚固性最小值1.5%，最大值16.5%；压碎值指标最小值3.67%，最大值33.33%。各项物理性能指标变化较小，总体较稳定，属于Ⅱ类建筑用石料矿。

表3 岩石物性测试结果统计表

4 结论

（1）矿床赋矿层位为奥陶系中统中堡群（O2Zh），岩性为灰色亮晶砂屑灰岩，CaO平均含量为53.61%；MgO平均含量为0.78%。围岩岩性为蚀变玄武岩及硅质板岩，化学成分均一，有害组分含量较低，物理性能稳定[6]。

（2）矿床单独难以开采利用部分可与围岩综合开采利用，灰岩、蚀变玄武岩、硅质板岩总体能达到Ⅱ类建筑石料标准，保有资源量为4800×104m3。

（3）矿产资源是不可再生的，节约矿产资源，采矿方式必须由粗放式转变为集约式，切实执行矿产资源利用(三率)最低指标[7]要求，提高矿产资源综合利用能力。