云南昆玉地区石灰石矿山开发及土层分布特点.pdf

收稿日期:作者简介:杨智()男 云南寻甸县人 地质工程师 从事矿产地质及水工环地质工作云南昆玉地区石灰石矿山开发及土层分布特点杨 智 董泽伟 李雪蕊 秦 文(云南省有色地质局三六队 云南 昆明)摘 要:云南昆明至玉溪地区石灰石矿山分布众多 露天开采 石灰石矿山土层浅薄 土地贫瘠 论述石灰石矿山分布、石灰石土层形成及其特点 对于矿山开发与生态保护具有很大的理论和实际意义关键词:石灰石地质特征 土壤分布 建筑石料用灰岩矿山 昆明玉溪地区 云南中图分类号:文献标识码:文章编号:()云南是国内碳酸盐岩分布面积较集中的区域之一 昆(明)至玉(溪)地处扬子准地台 特殊的大地构造位置 为石灰石矿的形成创造了良好的成矿环境和成矿条件 蕴藏着丰富的石灰石矿资源 同时昆玉地区水泥用灰岩、建筑石料用灰岩分布众多 区内石灰石矿山全为露天开采 大多无序开采 对生态环境破坏较大 随着国家对矿山生态环境的重视 树立“绿水青山就是金山银山”的理念 建设绿色矿山 发展绿色矿业是石灰石矿山发展的必由之路 石灰岩矿山多为石灰岩土 土地贫瘠 认识石灰石矿山特点、石灰石土层形成及分布特点 有助于开展矿山生态修复、土地复垦、水土保持及绿色矿山建设 合理的进行表土的剥覆、土壤改良 具有理论和实际意义 昆玉地区石灰石分布及利用 昆玉地区石灰石分布昆玉地区位于扬子准地台川滇台背斜与滇东台褶带之间 区内震旦系至三叠系均有不同程度的石灰岩地层出露(图)大致分 个主要的碳酸盐岩沉积阶段:元古宙末晚震旦世、早古生代清虚洞期至红花园期、晚古生代中泥盆世至早二叠世和中生代初期的早中三叠世震旦系():上统陡山沱组及灯影组一般为白云岩 昆明至玉溪地区局部为灰岩、泥灰岩 厚寒武系():以白云岩、砂岩、泥岩及磷块岩为主 昆明周边寒武系中下统夹灰岩、白云质灰岩 厚度可达 奥陶系()上中统、志留系()中统、泥盆系()中统在东川至昆明一带 夹 连续的灰岩、泥质灰岩或泥灰岩石炭系():分布范围与泥盆系相似 昆明地区石炭系几乎全为灰岩 下统下部多为不纯的灰岩及碎屑岩夹层或碎屑岩夹灰岩 下统上部及中统 在全区范围有连续的沉积 厚度 二叠系():下二叠统岩性几乎全为灰岩及燧石结核灰岩(栖霞组和茅口组)一般厚 为昆玉地区石灰石矿山主要开采层位三叠系():下统永宁镇组下段也沉积 余 灰岩 昆玉地区石灰岩主要开采层位昆玉地区石灰岩沉积地层较多 成矿条件优越 石灰石分布广泛 潜在资源量丰富 目前开采利用最多的为石炭系中统威宁组()石灰岩及二叠系中统茅口组()石灰岩 年第 卷 第 期 页 云 南 地 质/图 昆玉地区石灰岩分布简图.第四系 上第三系 下第三系 白垩系 侏罗系 三叠系 二叠系 石炭系 泥盆系 志留系 奥陶系 寒武系 上元古界震旦系 上元古界下部 中元古界 下元古界 花岗岩 辉绿岩 断层 地质界线 石灰岩分布位置 石灰石矿山及编号:()东川水泥厂()寻甸东山水泥厂()昆明嘉华水泥厂()石林宏熙水泥厂()华宁珠山水泥厂()峨山小海洽某水泥厂 寻甸鲁嘎采石场 昆明麦地厂采石场 石林罗过箐采石场 华宁尖山采石场 通海白坡采石场 峨山貌江采石场石炭系中统威宁组():以浅灰色、灰、深灰色厚巨厚层状生物碎屑灰岩为主 含量约 、含量 、挥发组分(烧失量)约 矿石主要矿物成分为方解石 含量 次要矿物成分为白云石及少量铁泥质物 含量 隐晶()它形微粒()次为少量隐晶微晶粒状白云岩 矿石中生物碎屑含量 矿石内聚力平均 内摩擦角平均 抗拉强度平均 单轴抗压强度平均 昆玉地区石灰岩用途及矿山分布石灰石以方解石为主要成分 其分布相当广泛 岩性均匀 具有导热性、坚固性、吸水性、不透气性、隔音性、磨光性 很好的胶结性能及可加工性等优良的性能 可直接利用原石 也可深加工应用 第 期杨智等 云南昆玉地区石灰石矿山开发及土层分布特点是冶金、建材、化工、轻工、农业等部门的重要工业原料昆玉地区石炭系中统威宁群()石灰岩及二叠系中统茅口组()石灰岩 其 含量高含 低(表)矿石质量优良 属级品水泥用石灰质原料矿 除昆明城区外各县市均有水泥用灰岩矿山分布 昆玉地区水泥用灰岩矿山分布十余座表 昆玉地区各水泥用灰岩矿山矿石化学分析.样品出处化学分析(平均)样品数(件)烧失量东川水泥厂 寻甸东山水泥厂 昆明嘉华水泥厂 石林宏熙水泥厂 华宁珠山水泥厂 峨山小海洽某水泥厂 昆玉地区石灰岩由于软硬程度适中 物理性能较好(表)石灰石易于开采加工 作为建筑材料有着悠久的开采历史 石灰石直接破碎加工即可利用 不需选矿 矿石易碎性和易磨性较好 矿石的加工技术性能较简单 生产建筑用毛石、公分石、瓜子石及石粉用于建房、骨料及铺路 目前昆玉地区石灰石作为建筑石料用灰岩矿山开采 除昆明城区及各保护区范围 基本每一两个乡镇分布一座矿山 建筑石料用灰岩分布八十余座 石灰石矿山较多表 昆玉地区各建筑石料用灰岩矿石物理力学分析.样品出处物理性质(平均)样品数(组)天然密度/内聚力内摩擦单轴抗压强度 抗拉强度寻甸鲁嘎采石场 昆明麦地厂采石场 石林罗过箐采石场 华宁尖山采石场 通海白坡采石场 峨山貌江采石场 昆玉地区石灰石矿山土壤类型 昆玉地区石灰石矿山土层形成过程昆玉地区石灰石矿山土层形成主要为风化成土 为石灰岩中“杂质及酸不容物”在遭受溶蚀、风化、剥蚀过程中逐渐堆积形成的残积土 酸不溶物是其土壤发育的主要物质基础 石灰岩成土过程与溶蚀、岩石风化及灰岩风化壳密切相关 由于石灰岩刚脆的岩石力学性质 早期在各种构造应力影响下 石灰岩易形成大量的节理、裂隙或破碎带 节理裂隙在近地表更为密集 加强了地表及近地表“水岩”相互作用 再经生物、气候等自然风化作用下形成风化土 风化残积形成的土在重力和水作云 南 地 质 卷用下 堆积在地势相对平缓或低洼带堆积形成 高处土壤不断被流失 基岩裸露 低凹处则接受沉积形成较厚的松散堆积土或残积土层 昆玉地区石灰石矿山土壤类型及质量昆玉地区石灰石矿山土壤为石灰岩风化残坡积形成的岩性土 多属石灰土亚类红色石灰土 岩溶区岩隙与峰丛间零星分布有少量黑色石灰土 该类土主要特征为风化成土速率慢 土壤侵蚀速率快 土壤有机碳易于积累 而营养元素供给速率慢昆玉地区石灰石矿山石灰土具有机构性好 土层浅薄 抗旱能力差 分布零星 耕作不便等特点石灰土受强烈的风化作用 土壤中铁铝含量高 母质中碳酸钙已被淋失 表现出明显的脱硅富铝化作用和灰化作用 已接近红壤 呈红色、黑色、红棕色、黄棕色 土体与基岩面过度清晰 土壤有机质和养分含量较丰富 有机质含量约/土壤质地为粘壤土、砂壤土 粘土矿物以高岭石、蛭石为主 粘粒含量 土壤 呈中性至微碱性 有效土层厚度在 昆玉地区石灰土腐殖质层较薄、通透性差、不耐干旱 常见植被有云南松、旱冬瓜、柏树及栎类灌木主要为火棘、清香木、车桑子、水马桑及醉鱼草属植物 土地利用多以坡耕地为主 石灰土耕作层浅、耕性差、易受干旱 种植玉米、杂粮、薯类、小麦等作物 昆玉地区石灰石矿山地貌与土壤分布关系昆玉地区石灰石矿山多位于山地及丘陵区 分布于分水岭、山脊、河谷、鞍部及山地与盆地接合地带 斜坡或陡坡地形 矿山开采高程几十 至 之间 地形落差较大 受地形地貌制约全为露天斜坡式开采 由于石灰岩在风化溶蚀过程中存在明显的差异风化 形成强烈起伏的岩溶地貌 垂直岩溶微地貌发育且差异性大 土壤的分布受溶微地貌影响较大 以土被、土窝、土槽、土面的形态分布昆玉地区石灰岩矿山上部位于山峰、分水岭地带 地表岩溶形态以石芽、溶沟、溶槽及溶窝为主部分矿山发育小型岩溶漏斗 微地貌发育使裸岩大面积出露 土壤贫瘠、土体跳跃式分布 地面起伏度大 该段土壤剖面发育不完整 常缺失土壤淀积层和母质层 腐殖质层直接覆于基岩之上 侵蚀较严重 易发生流失 临时性干旱频繁 土体连续性差 土层面积小 土层厚度约 石灰岩矿山中部位于山脊、沟谷等斜坡地带 地表岩溶形态以溶沟、溶槽、岩溶裂隙及岩溶陡崖为主 地形较陡土壤难于附着 岩石大面积裸露、土壤贫瘠 土体主要以土窝、土槽形态分布 或直接属裸岩区 土壤易发生流失 石灰岩矿山下部位于鞍部及山地与盆地接合地带 地形相对平缓 以岩溶洼地、岩溶漏斗发育为主 土体以土面的形态分布 土壤覆盖比较均匀且面积相对较大 土层厚 砾石含量较少 该段土壤受坡残积堆积形成 剖面发育完整 土层厚度 最厚可达 余 腐质层约 淀积层较厚 母质层 岩土界面凹凸不平 凸起部分埋藏石芽 凹下部分为溶沟或溶槽在几 平距范围内 凸起和凹下高差可达 余 结 论()昆玉地区石灰岩地层自震旦系至三叠系均有不同程度出露 成矿条件优越 潜在资源量丰富目前最多的开采利用石炭系中统威宁组()及二叠系中统茅口组()石灰岩()昆玉地区石灰岩 含量高 含 低 矿石质量优良 属级品水泥用石灰质原料矿 少量为水泥用灰岩矿山开采 由于石灰岩软硬程度适中 物理性能较好 分布众多建筑石料用灰岩矿山矿山均为露天开采 对生态环境破坏较大()昆玉地区石灰石矿山土层形成主要为风化成土 为石灰岩风化残坡积形成的岩性土 属石灰土亚类红色石灰土 该类土风化成土速率慢 侵蚀速率快 土壤有机碳易于积累 但营养元素供给速率慢 具有机构性好 土层浅薄 抗旱能力差 分布零星 耕作不便等特点()昆玉地区石灰石矿山多位于山地及丘陵区 斜坡或陡坡地形 露天斜坡式开采 矿山垂直岩溶微地貌发育且差异性大 裸岩大面积出露 土壤贫瘠、土体跳跃式分布 地面起伏度大 土体连续性差 土层面积小 常以土被、土窝、土槽、土面的形态分布 第 期杨智等 云南昆玉地区石灰石矿山开发及土层分布特点()昆玉地区水泥用灰岩、建筑石料用灰岩分布众多 矿山露天多为无序开采 对生态环境破坏较大 开展矿山生态修复、土地复垦、水土保持及绿色矿山建设 合理的进行表土的剥覆、土壤改良具有理论和实际意义参 考 文 献 云南省地质矿产局.云南省区域地质志.地质出版社.张俊民等.中国的土壤.商务印书馆.程富东等.喀斯特坡耕地微地貌特征及土壤质量评价 .中国水土保持 ():.王世杰等.碳酸盐岩风化成土作用的初步研究 .中国科学 ():.:云 南 地 质 卷