湖北咸寧桂花白云巖礦成礦模式和成礦遠(yuǎn)景

周賢榮，徐興寬

(湖北省第四地質(zhì)大隊(duì)，湖北咸寧 431700)

湖北咸寧桂花白云巖礦成礦模式和成礦遠(yuǎn)景

周賢榮，徐興寬

(湖北省第四地質(zhì)大隊(duì)，湖北咸寧 431700)

桂花冶金用白云巖礦賦礦層位為寒武系婁山關(guān)組中段，以細(xì)晶白云巖為主，為海相沉積、滲透回流成礦模式，資源遠(yuǎn)景在億噸以上，屬大型礦床。礦石質(zhì)量優(yōu)良，除用作冶金熔劑外尚可發(fā)展金屬鎂及化工等多種用途。

冶金用白云巖礦;婁山關(guān)組;海相沉積;滲透回流;大型礦床

0 引言

白云巖礦在咸寧地區(qū)分布較廣，但規(guī)模較大的礦床主要分布在咸安區(qū)桂花鎮(zhèn)一帶，屬咸寧市優(yōu)勢礦種，主要賦存于寒武系婁山關(guān)組地層中。目前，礦區(qū)內(nèi)白云巖礦開發(fā)利用程度較低，只有獅子山礦段有幾家采石場，但規(guī)模不大，開采白云巖大部分用做建筑石料，少量優(yōu)質(zhì)白云巖供應(yīng)武鋼，礦區(qū)內(nèi)沒做較詳細(xì)的地質(zhì)工作，致使一部分冶金用白云巖用作建筑石料，造成資源浪費(fèi)。因此開展該區(qū)白云巖礦分布特點(diǎn)、礦床成因類型、成礦模式及成礦遠(yuǎn)景研究對合理開發(fā)利用白云巖礦資源，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

1 區(qū)域成礦背景

1.1 地層

區(qū)域地層除泥盆系外從中元古界冷家溪群—中生界三疊系、新生界第四系均有發(fā)育。中元古界冷家溪群組成大幕山及坑口背斜核部，新元古界南華系、震旦系和古生界寒武系—二疊系，在區(qū)內(nèi)廣為分布，往往組成背、向斜翼部。中生界三疊系主要分布在西部與東南部，構(gòu)成向斜核部。第四系分布于壟丘、河谷等地。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺坪大冶臺褶帶咸寧臺褶束中段，大幕山復(fù)式背斜西傾伏端。

咸寧地區(qū)南為江南臺隆，北為下?lián)P子臺坳。隨著晉寧運(yùn)動(dòng)結(jié)束，本區(qū)由褶皺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為震蕩運(yùn)動(dòng)，其主體構(gòu)造呈近東西向褶皺為主，斷裂為次等特點(diǎn)。

區(qū)域斷裂構(gòu)造以近東西向斷裂較發(fā)育，規(guī)模較大，常構(gòu)成主干斷裂出露于褶皺構(gòu)造的翼部，伴生北東向、北西向及南北向次級斷裂。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1.1 地層特征(圖1)

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有寒武系、奧陶系、志留系和第四系［1］。

寒武系婁山關(guān)組與下伏高臺組地層呈整合接觸。

(2)奧陶系 測區(qū)奧陶系地層為一套以海相碳酸鹽巖為主，粘土巖及碎屑巖為次的沉積巖。分布于礦區(qū)北部。與下伏寒武系婁山關(guān)組地層呈整合接觸。

奧陶系下統(tǒng)(O1n)南津關(guān)組，分布于礦區(qū)北部。為淺灰、灰、深灰色中寬度—寬度層狀亮晶骨屑灰?guī)r、粉晶骨屑灰?guī)r、亮晶礫砂屑灰?guī)r、晶?；?guī)r、殘余鮞粒晶粒灰?guī)r。

奧陶系下統(tǒng)紅花園組、大灣組、牯牛潭組并層(O1h+d+g)，分布于礦區(qū)北部。巖性為龜裂紋骨屑灰?guī)r、紫紅色瘤狀骨屑灰?guī)r、骨屑灰?guī)r。紫紅色瘤狀骨屑灰?guī)r，為牯牛潭組特征地層。

奧陶系中上統(tǒng)寶塔組(O2－3b)：一套含頭足類、三葉蟲等化石，上部為灰綠色泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r，下部為中寬度層、寬度層狀紫紅、灰綠色龜裂紋灰?guī)r，夾薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r。與下伏地層奧陶系下統(tǒng)牯牛潭組呈整合接觸。

2.1.2 構(gòu)造特征

與礦區(qū)關(guān)系密切的區(qū)域褶皺構(gòu)造主要是印支運(yùn)動(dòng)形成的花紋復(fù)式向斜和大幕山復(fù)式背斜(圖1)。

圖1 湖北咸寧桂花白云巖礦地質(zhì)圖Fig.1 Sketch geological map of dolomite deposits within Guihua area，Xianning city

花紋復(fù)式向斜：呈北東向分布于測區(qū)西北部，在本區(qū)只出露其北東部分。東起上新屋，經(jīng)馬橋，到老屋龐，向南西延伸。北與孫鏡鋪倒轉(zhuǎn)背斜相連，南東與大幕山背斜相接，由古田倒轉(zhuǎn)向斜、周家山倒轉(zhuǎn)背斜、花紋倒轉(zhuǎn)向斜組成。復(fù)式向斜核部為三疊系大冶組，兩翼由二疊系—志留系組成。

大幕山復(fù)式背斜：位于測區(qū)東部，在區(qū)內(nèi)只出露其西傾伏端，向東延伸出圖外，樞紐波狀起伏，軸跡60°～80°。北西與花紋復(fù)式向斜相連。由大幕山背斜、黃石洞向斜和坑口背斜組成。背斜核部為前南華系基底，兩翼為南華系—志留系。

礦區(qū)斷裂不發(fā)育。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要為構(gòu)造節(jié)理，次為風(fēng)化裂隙，致使巖石比較破碎。

2.2 礦體特征

大屋邵礦段延伸長度1 400 m，出露寬度200 m。礦體傾向南東，傾角平均70°左右［2］。獅子山礦段走向延伸長度3 100 m，出露寬度260 m。礦體傾向南東，傾角平均60°左右。礦體形態(tài)規(guī)則，呈層狀。礦體沿走向、傾向的寬度、品位較穩(wěn)定［3］。

2.3 礦石礦物特征

2.3.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

寒武系婁山關(guān)組中段白云巖礦礦石，呈不等粒晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，以塊狀構(gòu)造為主，次為礫狀構(gòu)造。

2.3.2 礦石礦物成分

白云巖礦石礦物成分主要為白云石(含量90%以上)，少量方解石(含量 ＜5%)，偶見石英(含量 ＜4%)，極少量黃鐵礦(含量＜＜1%)、有機(jī)質(zhì)(含量＜1%)等。主要礦物白云石呈半自形—它形粒狀，部分呈菱面體自形晶，大小為0.06～0.80 mm，晶間孔隙較發(fā)育，晶間孔隙有極微量石英。方解石呈半自形—它形粒狀，大小為0.06～0.80 mm，呈線型單脈和網(wǎng)脈出現(xiàn)，脈寬1 mm～7 cm，脈體延伸長度一般＜1 m。石英呈它形粒狀和硅質(zhì)條帶出現(xiàn)，硅質(zhì)條帶寬1～50 cm，呈透鏡狀尖滅。

2.3.3 礦石化學(xué)成分

白云巖礦石化學(xué)成分：MgO為15.83% ～21.70%，平均為 20.64%;CaO 為 6.98% ～33.59%，平均為30.15%;SiO2為 0.07% ～3.94%，平均為 1.30%;S 為0.001% ～0.063%，平均為 0.019%;P 為 0.001% ～0.009%，平均為 0.003%;酸不溶物為 0.19% ～4.21%，平均為1.42%。其化學(xué)成分完全能滿足冶金用熔劑白云巖的要求。

2.4 礦石類型

礦石自然類型主要為層狀、致密塊狀白云巖礦石，其次是松散礫狀白云巖礦石。

礦石的工業(yè)類型為冶金用熔劑白云巖。

2.5 礦體圍巖和夾石

2.5.1 頂板圍巖

2.5.2 底板圍巖

2.5.3 夾石

礦體中夾石很少，主要為含硅質(zhì)白云巖，成透鏡狀，其中SiO2為4.53% ～6.37%。對礦體的連續(xù)性基本無影響，對今后礦山開采影響亦不大。

3 巖相古地理特征

咸寧地區(qū)晚南華世早期氣候溫暖，沉積環(huán)境為淺海，接受了含泥質(zhì)的碳酸鹽沉積和非補(bǔ)償海盆較深、深水靜水硅泥質(zhì)沉積。寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)地殼雖有微弱的垂直震蕩運(yùn)動(dòng)，海水時(shí)淺時(shí)深但總體為淺海陸棚環(huán)境，早寒武世為淺海陸棚靜水還原環(huán)境，接受炭泥質(zhì)沉積。早寒武世末期—中、晚寒武世氣候變得干燥，海水咸化，形成潮坪環(huán)境下沉積的一套白云巖。

區(qū)域內(nèi)高臺組和婁山關(guān)組以厚層云巖為主，鮞狀結(jié)構(gòu)，并含砂質(zhì)綜合指數(shù)在0.33左右，Sr/Ba比值在7～8之間，V/Cr比值在0.9左右，Zr元素含量為76×10－6，為一套潮間—潮下低能帶濱海相，含鹽度高的靜水盆地沉積而形成的沉積巖，海水含鹽度高，生物稀少。

4 礦床類型和成礦模式

4.1 礦床類型

本區(qū)大地構(gòu)造單元屬揚(yáng)子地塊，寒武紀(jì)時(shí)期為海侵期，為海相沉積環(huán)境，寒武系地層在本區(qū)發(fā)育較齊全，寬度大，分布廣。從本礦區(qū)巖性組合及古生物特征分析屬局限海臺地相碳酸鹽巖沉積建造，冶金用白云巖礦體位于寒武系婁山關(guān)組中段，受巖相、巖層控制明顯，因此可以確定該礦床為海相沉積成因類型。

4.2 成礦模式

礦區(qū)內(nèi)白云巖礦呈厚層狀，沒發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)巖，礦石為細(xì)晶結(jié)構(gòu)，重結(jié)晶現(xiàn)象明顯，屬于準(zhǔn)同生白云巖，成礦模式為回流滲透成礦模式［4，5］。

在碳酸鹽巖臺地的瀉湖—淺灘體系中，由于強(qiáng)蒸發(fā)作用，使間歇性進(jìn)入瀉湖內(nèi)海水不斷濃縮，鹽度升高，比重增大，逐漸下沉至瀉湖底松散沉積物中，并通過顆粒組成的灘體向海洋方向回流。這種蒸發(fā)或濃縮的含Mg2+海水，在沉積層內(nèi)的回流過程中導(dǎo)致原有的沉積物被云化，稱之為滲透回流云化作用［6］。白云石既可以交代碳酸鈣顆粒和方解石膠結(jié)物，也可以在粒間孔隙中作為膠結(jié)物沉淀，因此，滲透回流云化作用往往以形成殘余顆粒云巖為特征，在這種滲透回流作用長期反復(fù)進(jìn)行的情況下，白云石交代較徹底，常可形成無殘余結(jié)構(gòu)結(jié)晶云巖，并以細(xì)晶白云巖為主(圖2)。

圖2 白云巖滲透回流成礦模式Fig.2 Mineralization patterns of dolomite formation by osmotic return-flow methods

5 成礦遠(yuǎn)景與開發(fā)前景

咸安區(qū)桂花鎮(zhèn)一帶白云巖礦，區(qū)域內(nèi)長約10 km，目前開展地質(zhì)勘查工作僅有大屋邵和獅子山礦段中的一部分。根據(jù)區(qū)域資料預(yù)測咸寧市咸安區(qū)桂花鎮(zhèn)一帶冶金用白云巖資源總量在一億t以上，屬大型礦床。以細(xì)晶白云巖為主，雜質(zhì)含量少，MgO平均含量20%以上，SiO2平均含量為1.30%，夾石含量少，其成礦遠(yuǎn)景好，交通方便，開采技術(shù)條件簡單，可大規(guī)模露天開采，經(jīng)濟(jì)效益較好，除用作冶金用熔劑白云巖外，在開發(fā)金屬鎂、輕質(zhì)氧化鎂、輕質(zhì)碳酸鎂等方面，還可形成集團(tuán)化產(chǎn)業(yè)。

［1］湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局鄂東南地質(zhì)大隊(duì)區(qū)調(diào)分隊(duì).1∶5萬馬橋幅、黃砂鋪幅、楠林橋北半幅、通山縣北半幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］.咸寧：湖北省第四地質(zhì)大隊(duì)，1984.

［2］舒志明.湖北省咸寧市大屋邵—張家鋪礦區(qū)冶金用白云巖礦普查地質(zhì)報(bào)告［R］.咸寧：湖北省第四地質(zhì)大隊(duì)，2010.

［3］周賢榮，等.湖北省咸寧市獅子山礦區(qū)白云巖資源儲量核實(shí)報(bào)告［R］.咸寧：湖北省第四地質(zhì)大隊(duì)，2010.

［4］赫云蘭，劉波，秦善.白云石化機(jī)理與白云巖成因問題研究［J］.北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010(2)：4 －15.

［5］張學(xué)豐，胡文瑄，張軍濤.白云巖成因相關(guān)問題及主要形成模式［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2006(5)：32 －41.

［6］李振宏，楊永恒.白云巖成因研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］.油氣地質(zhì)與采取率，2005(2)：5 －8.

Metallogenic Model and Metallogenic Prospect of Dolomitite Ore Dolomite Deposits in Guihua area，Xianning

ZHOU Xianrong，XU Xingkuan
(Fourth Team of Hubei Geological Survey，Xianning，Hubei431700)

Metallurgical dolomite mineral deposits outcrop in central portions of Cambrian Luoshanguan formation in Guihua area，Xianning.The dolomite deposits consist mainly of fine-grained dolomites，which are formed in marine basin margin by osmotic return-flow.The potential resources of this dolomite deposits are up to 100 million tons.Therefore，they are larger-scale deposits.The dolomite ores have excellent qualities，and thus are employed in metallurgical and chemical industries.

metallurgiacl dolomite deposit;Loushanguan formation;marine sedimentary;osmotic return-flow;largescale deposit

P588.24+5

A

1671－1211(2012)03－0209－04

2011－07－29;改回日期：2011－09－08

周賢榮 (1968－)，男，工程師，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，從事咸寧地區(qū)礦產(chǎn)勘查、研究工作。E－mail：453304792@qq.com

于繼紅)