方解石矿产地质工作指南
1概述
1.1矿物岩石学特征
方解石是一种白色工业矿物，其化学成分为CaCO，大多数为灰岩在特定的地质作用下重结晶形成的产物。理论上化学成分应该是100%CaCO，但实际在自然状态下均有镁、铁、锰、锌等杂质。
方解石矿物属三方晶系，晶体常呈复三方偏三角面体及菱面体；依（0001）的底面双晶及依（0112）的负菱面双晶常见，且多为聚片双晶；集合体常呈晶族、粒状、钟乳状、鲕状、致密块状或泉华状。
1.2物理性能
方解石无色或白色，但常因含其他杂质而染成各种颜色，其中纯净无色透明者为冰洲石。玻璃光泽，硬度3，节理平行菱面体{1011}完全，密度2.6~2.8，遇冷稀盐酸剧烈起泡。
2用途
方解石是轻质碳酸钙和重质碳酸钙及其深加工系列产品的重要原料，碳酸钙因其无毒无味、色泽白并易着色、硬度低、化学纯度高、易干燥、价格低廉等多种优点而使用广泛。在塑料改性技术中作为填充剂和改性剂，不仅可以显著降低塑料制品的原材料成本，而且可以有效地改善塑料材料的性能，是塑料行业不可缺少的重要原材料之一，主要用作聚氯乙烯建材产品、降解塑料、塑料薄膜、人造革等的填料；在橡胶中主要用作胶带、胶鞋、橡胶杂品、耐磨胶管、绝缘胶布等的填料；在涂料中主要用作建筑涂料（乳胶漆）、腻子、油性调和漆、磁性调和漆、钙脂黑板漆、无光或亚光白酯胶墙漆等的填料；在造纸中主要用作铜版纸、涂布白纸等的涂料和填料以及新闻纸、印刷书写纸、字典纸等的填料；在牙膏中主要用作摩擦剂和酸中和剂。另外，还在应用于饲料、油墨、胶粘剂、医药等行业中。
3主要产品生产工艺
碳酸钙产品有重质碳酸钙和轻质碳酸钙两种，重质碳酸钙是将矿石机械粉碎和分选而成，密度2.6~2.9g/cm；轻质碳酸钙是由矿石经煅烧、消化和重新碳酸化而成，密度2.4~2.6g/cm。国内重质碳酸钙的发展速度和发展规模已超过轻质碳酸钙，其生产工艺主要有干法和湿法两种，干法工艺设备主要是雷蒙磨和高速机械冲击式粉碎机、球磨机、旋磨机、立式磨等；湿法生产工艺主要是用湿法搅拌磨进行加工。
矿床成因、类型
矿床成因
灰岩、白云质灰岩等碳酸盐岩经后期成矿作用改造，使得岩石中的方解石矿物重结晶而成。
4.2矿床类型和特征
方解石矿床按成因不同可分为热接触变质矿床和低温热液矿床两种。
热接触变质包括区域地质作用形成的大理岩型矿床，是碳酸盐岩石受岩浆岩体高温热液影响，使得其产生大理岩化作用，矿体仍保留原岩的形态、产状和空间位置。矿床规模由原岩分布范围和岩体的大小决定。距岩体越近则变质越明显，变质程度强弱决定了矿石自然类型的不同
低温热液改造型矿床是碳酸盐岩地区因断裂构造作用，产生巨大热能同时又为热液的运移、溶蚀、沉淀、再结晶直接提供通道与空间而形成。矿体的形状、规模受断裂构造控制明显，多呈脉状，少数呈透镜状。矿床一般规模不大，具矿体分散、数量多的特点，其中方解石结晶程度高，矿石质量好。
5质量要求和工业指标
5.1质量要求
不同的工业用途对方解石矿石的质量要求不同。
①生产一般重钙、轻钙要求CaO≥54.0%；SiO≤1.0%；FeO≤0.3%。
②高档重钙产品要求CaCO3≥98%；MgO≤0.5%；酸不溶物≤0.3%；白度≥92%。
③造纸填料要求方解石不仅质纯粉白，而且对产品中的致色元素要求尽可能低。
④医药食品中使用的添加剂对方解石中的Pb、As、Ba、S等有害元素含量也有严格要求。
5.2矿山开采技术条件要求
方解石矿山的最低开采标高一般不低于当地最低侵蚀基准面；就现时的矿床规模和开采方法，矿体最小可采厚度一般为4m，夹石剔除厚度为2m。
5.3矿床规模
方解石矿床规模按照矿石储量划分，>1000万吨为大型，200~1000万吨为中型，<200万吨为小型。
6地质勘查工作
地质勘查工作分为预查、普查、详查、勘探四个阶段。
6.1矿床地质
6.1.1地层
预查和普查阶段应分别大致了解和大致查明含矿层位及矿体空间展布。
详查与勘探阶段应详细划分地层层序，岩性组合、建立标志层，确定准确的含矿（控矿）地层年代；确定矿体赋存层位及矿体的空间分布。
6.1.2构造
预查和普查阶段应分别大致了解和大致查明矿区内较大的褶皱、断层、裂隙发育地段。
详查与勘探阶段应分别基本查明和详细查明对矿体影响较大的褶皱、断层和破碎带的性质、规模、产状、分布规律以及对矿体的破坏程度和对矿石质量的影响。研究节理裂隙的性质、产状、分布规律和发育层位、地段及程度。
6.1.3岩浆岩
预查和普查阶段应分别大致了解和大致查明岩浆岩体的数量、种类、及分布情况。
详查与勘探阶段应分别基本查明和详细查明对矿体影响较大的岩浆岩体（包括脉岩）的种类、形态、规模、产状对矿体的破坏程度和对矿石质量的影响。
6.1.4风化带
预查和普查阶段应分别大致了解和大致查明矿床风化带的深度及分布范围。
详查与勘探阶段应分别基本查明和详细查明矿床风化带的深度、分布范围、风化作用对矿石质量及开采的影响。
6.1.5覆盖层
预查和普查阶段应分别大致了解和大致查明矿床覆盖层的分布与厚度。
详查与勘探阶段应分别基本查明和详细查明覆盖层的分布规律、厚度变化。研究覆盖层的种类、物理性能、矿物成分、化学成分及胶结程度。当矿区覆盖层分布面积较大，厚度大于2m时，要编制覆盖层等厚线图。
6.2矿体地质
预查阶段应大致了解矿体规模、产状、厚度、矿石类型及分布；大致了解矿体中夹石的种类。
普查阶段应大致查明矿体形态、规模、产状、厚度、矿石成分、矿石类型及分布；大致查明矿体中夹石的种类、分布，夹石的矿物成分、化学成分、结构与构造。
详查阶段应基本查明矿体形态、规模、产状、厚度及其变化规律；基本查明矿石类型、品级、分布及变化规律；基本查明矿石矿物成分、化学成分、结构与构造；基本查明矿体中夹石的种类、规模、产状、分布规律；基本查明夹石矿物成分、化学成分、结构与构造。勘探阶段应详细查明矿体形态、规模、产状、厚度；详细查明矿石类型、品级、分布；详细查明矿石矿物成分、化学成分、结构与构造；详细查明矿体中夹石的种类、规模、产状。
6.3矿石质量
碳酸钙原料的性能和质量与方解石的质量有密切关系，所以对方解石矿石有一定的质量要求。矿石中CaO质量分数应大于54.0%，SiO和AlO过高对加工设备和研磨介质磨损大，FeO主要影响产品的白度和耐持久性。
另外，方解石的粗大自形晶菱面体，聚片双晶在超细微深加工过程中仍保持其晶型结构构造特征，而等粒状他形变晶结构块状构造的方解石加工性能较好。
6.4矿床开采技术条件（见附录）
6.5综合评价（见附录）
6.6勘查控制程度
6.6.1勘查类型划分
勘查类型划分依据主要为矿体内部结构、矿体厚度、构造、岩浆岩与岩溶等地质因素（见表13-1）。
表13-1方解石矿产勘查类型表
勘查类型矿床特征
Ⅰ矿石质量、矿层厚度稳定或有变化规律，矿体连续，不含或含少量不连续夹层。构造简单或中等复杂，岩浆岩、岩溶不发育或较发育。矿石质量较稳定，含不连续夹层。矿体基本连续，厚度变化不大，变化系数40~70%。构造中等或复杂。岩浆岩、岩溶较发育或发育。
Ⅱ矿石质量不稳定，含较多不连续夹层。矿体连续性差，厚度变化大。构造复杂。岩浆岩、岩溶发育.
Ⅲ勘查类型划分应根据矿床中占70%以上资源/储量的主矿体（一个或几个矿体）的地质特征来确定。当不同的主矿体或同一主矿体不同地段，其地质特征和勘查程度相差很大时，也可划分为不同的勘查类型。由于地质因素的复杂性，允许过渡类型存在。
6.6.2工程间距的确定
工程间距的确定，首先要看矿体的整体规模，并结合其主要因素。不同地质可靠程度、不同勘查类型的工程间距，视实际情况而定，不限于加密或放稀一倍。当矿体沿走向或倾向变化不一致时，工程间距要适应其变化；矿体出露地表时，地表工程间距应比深部工程间距适当加密。工程间距通常采用与同类矿床类比的办法。特征相近的可用同一工程间距。也可根据已完工的勘查成果，运用地质统计学的办法，论证工程分布的合理性。方解石矿勘查工程参考间距见表13-2。
表13-2方解石矿勘查工程参考间距
勘查工程间距m
勘查类型探明的控制的
Ⅰ300~200600~400
Ⅱ200~100400~200
Ⅲ100200~100
6.6.3勘查控制程度要求（见附录）
7地质勘查工作质量要求
7.1地形及工程测量
地形及工程测量应尽可能采用全国通用的坐标系统和最新的国家高程基准点进行。比例尺一般为1:1000~1:2000。测区范围以能满足勘查任务为原则。勘探线测量比例尺应大于地形测量比例尺，实测地质剖面的成果，可作为矿区地质填图和测制勘探线剖面图的分层依据。测量精度达到相关规程、规范的质量标准。
7.2地质填图
地质填图比例尺的选择应以矿床的规模、形态复杂程度以及各勘查阶段的要求为依据。一般方法为追索法，或辅以穿越法。观察点距控制在30~50m范围内，含矿地段及构造复杂部位点距宜密，以便能准确圈定矿体和夹层界线，控制切穿矿体的主要断裂；非含矿地段和构造简单部位，点距可适当放宽能满足划分不同地层或岩石类型界限即可。所有观察点必须用仪器法测制。观察点控制范围内各种地质现象应作详细描述和记录，必要时应附素描图或照片，采集各种岩石、化石或样品标本，供室内研究鉴定。预查、普查阶段可用手持GPS定测地质点。
7.3探矿工程
7.3.1槽井探
矿体地表多采用槽探。探槽应垂直地层平均走向布置，相互间尽可能平行，当矿层走向变化较大时，可适当改变探槽方向。主要探槽要揭穿整个含矿层。探槽深度一般在3m以内，很少超过5m。槽底宽以0.6~0.8m为宜，槽壁坡度视覆盖层的稳固性而定，一般在50o~55o。槽底应揭露到新鲜基岩，以保证取样的代表性。覆盖层厚度大，探槽无法揭露到底时，可以施工浅井。浅井一般沿勘探线布置，垂直向下掘进断面形状以矩形为好，规格采用0.7×1.1或0.8×1.2m，长边沿勘探线方向，固定在一壁分段刻槽取样。
7.3.2钻探工程
钻探工程用于圈定深部矿体界线，了解厚度及品位变化情况。一般沿勘探线布置，沿矿层厚度方向钻进。要求矿心采取率按连续8m计算，平均不应低于80%，矿体内的夹石、距矿体顶底板3~5m的围岩采取率要求同矿体。其他岩心采取率一般不低于70%。钻探质量要求按有关规程、规定执行。
7.4采样测试
7.4.1基本分析取样
基本分析取样在勘查工程中分层、分段采取。地表样品应在新鲜岩矿层中采取，采取方法一般用刻槽法，刻槽断面规格一般为（3cm×2cm）~（10cm×5cm），钻孔中采样用半心法。样长2~4m。采样方法、长度和断面规格，应根据矿石质量变化情况，考虑矿体可采厚度和夹石剔除厚度而定。采样时应保证质量，要求不重号、不漏采、不重采、不混入外来物质。分析项目一般为CaO、SiO、FeO、MgO、酸不溶物、白度(物性测试)等组分，超限或在允许质量分数临界线波动时应增加。组合分析样品应按勘查工程分层、分类型、分品级由基本分析的副样中按所代表的厚度比例组合而成。样品代表厚度一般8~16m。分析项目一般为MgO、AlO、酸不溶物、白度(物性测试)、灼失量，有特殊要求时，需增加Pb、As、Ba、S。
7.4.2样品加工
原始样品数量多、颗粒大，必须加工到化验室所需的要求。样品加工包括破碎、过筛、拌匀和缩分四个程序。样品缩分按Q=Kd2公式进行，缩分系数一般采用0.05~1，对质量均匀者采用较小的K值，反之采用较大的K值。
7.4.3化学分析质量检查
为保证化学分析质量，分析结果必须进行质量检查。检查样品从基本分析样的副样中选送，并适当照顾到样品的代表性。内部检查样的数量分别为基本分析和组合分析样品数的10%，合格率要求≥90%。外部检查样的数量分别为基本分析和组合分析样品数的5%，合格率要求≥80%。
7.4.4岩矿石物理性能测试
7.4.4.1岩矿鉴定样
应按矿石类型采取有代表性样品鉴定，夹层、覆盖层、近矿围岩、脉岩等也应采取有代表样品鉴定，采样数量视实际需要而定。
7.4.4.2小体积质量（体重）样、湿度样
应按矿石类型、品级分别采样测试。每个样品块度约5~10cm。详查与勘探阶段采取的小体积质量（体重）样、湿度样总数不得小于30件。
7.4.4.3抗压强度样
抗压强度样应按矿石类型、大夹层、近矿围岩等分别采取，各类型一般分别2~3组。
8可行性评价工作
地质勘查工作和可行性评价密切结合，在勘查工作的同时就要进行可行性评价工作。根据勘查规范总则，地质勘查单位只做概略性可行性研究，而可行性研究和预可行性研究工作由有资质的单位或有资质的技术专家会同有关人员完成。
9矿产资源储量估算
9.1资源/储量估算的一般原则
①资源/储量应根据工业指标进行圈定和估算。
②矿床中的资源/储量应按矿体资源/储量分类、块段、矿石类型、品级分别估算，然后估算总资源/储量，估算单位为万吨。剥离量和剥采比也应先分块段估算，后估算总剥离量和平均剥采比，估算单位为m3。
③当矿体中岩石湿度、岩溶率和裂隙率大于3%时，应对其资源/储量进行校正。
9.2确定资源/储量估算参数的要求及计算方法
一般包括矿体圈定的面积、厚度、小体积质量（体重）等计算参数，应以实际测定为依据，要求数据真实、准确、具代表性。资源/储量的计算方法，应根据矿体的产出特征，勘探工程的布置形式和分布情况决定，常选用垂直断面法、地质块段法、地形等高线法等。
10地质勘查报告的编写
按照DZ/T0033—2002《固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范》的要求编制勘查地质报告。
11矿床勘查实例
安徽省青阳县来龙山矿区方解石矿
11.1矿产地质概况
11.1.1矿床地质
1.1.1.1区域地质
矿区大地构造位于扬子准地台下扬子台坳沿江拱断褶带石台穹褶断束七都复背斜的北西翼。地层区划属于扬子地层区，区域横跨下扬子地层和江南地层两个分区。早古生代地层发育相对较好，白垩纪和第四纪零星分布。区内构造较为复杂，褶皱和断层比较发育。区内岩浆活动强烈，岩体出露范围较大，以侵入岩为主。
11.1.1.2矿区地质
矿区内出露地层有寒武系上统青坑组下段（∈13q）：白色、灰白色厚～巨厚层白云石大理岩，局部夹少量含灰质白云石大理岩、灰质白云石大理岩，及方解石大理岩；青坑组上段(∈23q)：白色、浅灰白色中厚～巨厚层方解石大理岩，局部夹白云质方解石大理岩及含云质方解石大理岩。奥陶系下统仑山组(O1l)：白色、灰白色中厚～巨厚层致密白云石大理岩、白云质方解石大理岩，局部夹少量白色厚层方解石大理岩。红花园组上段(O1h)：上部为海百合砂屑灰岩，下部为浅灰色厚层微晶灰岩、砂屑灰岩、含白云质灰岩。第四系(Q)：主要岩性为灰褐色粘土及砾石等。矿区构造位置位于七都复背斜之鱼龙洞向斜北西翼，总体呈单斜构造，地层倾向85~135o，倾角变化较大，31～76o。矿区内分布有两条正断层，F断层分布于矿区中部，近南北向延伸；F断层分布于矿区的东部。区内岩浆活动强烈，矿区的西北部出露燕山期青阳花岗闪长岩体。由于岩体的侵入，围岩均发生了不同程度的变质，各地层纯灰岩、白云岩等均发生不同程度大理岩化。
11.1.1.3矿床成因
本矿床赋存层位为寒武系上统青坑组上段，其原岩为灰色、灰白色中厚层、厚层及巨厚层微晶灰岩，局部含少量白云质灰岩及白云岩，为蒸发台地相—台地边缘浅滩相环境下沉积而成。当燕山早期青阳花岗闪长岩岩体侵入后，使沉积的碳酸盐岩产生接触热变质作用，其灰岩变质重结晶后成为方解石大理岩，局部白云质灰岩、白云岩变质重结晶后，形成白云质大理岩、白云石大理岩，即为矿体中的夹石体或顶底板围岩。原岩变质程度强弱决定了矿石的自然类型不同。当原岩离岩体较远，且变质程度相对较弱，形成的矿石自然类型往往为灰白色粗晶及极粗晶方解石大理岩，矿石多为粗晶—极粗晶变晶结构。当原岩距岩体较近，变质程度较强时，则易形成白色、纯白色极粗晶及巨晶方解石大理岩，矿石结构也呈极粗晶—巨晶结构。
11.1.2矿体地质
矿床为一大型沉积变质型方解石矿床。矿体规模大，呈层状产出，倾向85~135o，倾角变化较大，31~76o。根据矿石结构和构造的不同分为三个矿石自然类型：①巨晶方解石大理岩：白色～纯白色，巨晶变晶结构，厚层或块状层构造，少数为中厚层构造。方解石晶体粒径大于4mm。矿石中方解石质量分数高，大于99%，镜下观察，鲜见其他矿物或有机质。②极粗晶方解石大理岩：浅灰白色～纯白色，极粗晶变晶结构，主要为厚层、块状层构造，少数为中厚层构造。方解石晶体粒径为1~4mm。主要矿物成分为方解石，质量分数在96%以上。镜下观察可见有石英、白云石以及泥炭质成份少量。此类型矿石为本矿床的主要矿石类型，约占80%以上。③粗晶方解石大理岩：浅灰白色～白色，纯白色较少，粗晶变晶结构，中厚层、厚层或块状层构造，方解石晶体粒径为0.5~1mm。主要矿物成分为方解石，质量分数为96%以上。镜下观察，可见有石英、白云石、泥炭质和铁质成份少量。该类型矿石于本矿床中所占比例很少。全矿区矿石平均化学成分：CaO55.19%，SiO0.37%，FeO0.04%，MgO0.52%，AlO0.07%，灼失量43.38%。全矿区矿床夹石类型主要为沉积变质大理岩型夹石，CaO质量分数较低，达不到工业指标要求而圈定的夹石体，主要岩性为含白云石方解石大理岩、云质方解石大理岩，灰质白云石大理岩及白云石大理岩。
11.2勘查工作
11.2.1勘查控制程度
本矿床为单斜层状沉积变质型矿床，以F断层为界，矿床分为两个矿体，在同一矿体内部构造简单，矿体连续，矿石质量稳定，但含有不连续夹石体，厚度较稳定，岩溶不发育，岩浆岩不发育，确定本矿床为第Ⅱ勘探类型，C级储量实际控制网度340~403×227~377m。
11.2.2勘查方法和手段
详查地质工作采用垂直断面法，地表采用探槽工程系统揭露，并连续刻槽取样，深部采用钻孔控制。
11.3资源储量估算
本矿床工业指标为：
质量要求：CaO≥54.0%；SiO≤1.0%；FeO≤0.3%。
注：若连续样段中个别单样不能满足质量指标要求，但经上下任意8~16m样段加权平均后，能符合质量指标要求时，仍圈为矿石。矿山开采技术条件：最低开采标高为190m；矿体最小可采厚度为4m；夹石剔除厚度为2m。本矿床矿体呈单斜层状产出，矿层厚度基本稳定，根据矿床地质特征及勘探工程布置情况，储量估算方法选择垂直断面法。矿体圈定原则：在矿区范围内，综合矿层对比、顶底板围岩界限、矿体的自然形态及产状，根据工程控制结果，凡方解石矿石质量及开采技术条件均符合工业指标要求的，即圈为矿石。否则，作为夹石圈定。另外，对于某些单样，其化学分析结果未能达到工业指标要求，并且在对应工程相应层位上没有相同类型夹石与之对应，则该样按上下任意8~16m样段加权计算，满足工业指标要求时，则圈为矿石。夹石圈定：剖面上，对因不符合工业指标要求的样段作为夹石体圈定后，在对应工程相应位置有相同类型的夹石，则直接相连，不能对应的，则在工程间距的一半处尖灭；平面上，在相邻剖面大致对应的层位上有相同类型的夹石，则直接相连，不能对应者，则在剖面间距的一半处尖灭。经过详查地质工作，本矿区共求得C＋D级矿石储量15061.7万吨，其中Ｃ级储量8387.6万吨，D级储量6674.1万吨，C级储量占C＋D及总储量的55.69%。
|
|
