武鄉(xiāng)縣南郊礦區(qū)冶鎂白云巖礦地質(zhì)特征

馮 宇 翔

(山西省地勘局二一二地質(zhì)隊(duì)地勘處，山西 長治 046000)

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武鄉(xiāng)縣南郊礦區(qū)冶鎂白云巖礦地質(zhì)特征

馮 宇 翔

(山西省地勘局二一二地質(zhì)隊(duì)地勘處，山西 長治 046000)

通過探查武鄉(xiāng)縣南郊冶鎂白云巖礦礦區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、含礦層位及礦體空間展布，大致查明了礦體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、厚度、礦石成分、礦石類型及分布；礦體覆蓋層的分布及巖性特征，了解了礦體中夾石的種類、分布、夾石的礦物成分、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，為在該地區(qū)開展巖礦調(diào)查工作提供了很好的依據(jù)。

礦體形態(tài)，冶鎂白云巖，地層

0 引言

武鄉(xiāng)縣南郊冶鎂白云巖礦區(qū)調(diào)查評價(jià)及勘查工作始于二十世紀(jì)五六十年代，1953年山西省工礦研究所薄紹宗同志曾在其所著的《黎城、襄垣、武鄉(xiāng)一帶白云石報(bào)告》中，對包括普查區(qū)有所敘述。1957年北京地質(zhì)學(xué)院在該區(qū)(包括普查區(qū))做了一定的地質(zhì)調(diào)查工作，1959年晉東南專員公署地質(zhì)局黎城地質(zhì)隊(duì)姚禹欽、張崇淦等圈出了含礦地層(寒武系三山子組一段)的頂、底界，最近的勘查工作于20世紀(jì)90年代后期，山西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二一二地質(zhì)隊(duì)曾于黎城縣南委泉鄉(xiāng)茶棚灘一帶開展過提煉金屬鎂用白云巖的地質(zhì)檢查評價(jià)工作。綜上所述，本地區(qū)及周邊地區(qū)地質(zhì)勘查工作程度較低，對本次工作的借鑒意義較低。經(jīng)過本次的勘查工作，通過分析冶鎂白云巖礦的成礦地質(zhì)特征，在該區(qū)發(fā)現(xiàn)了較好的找礦線索，因此在該地區(qū)開展冶鎂白云巖礦調(diào)查工作具有很好的找礦意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于太行山塊隆的西緣，晉獲褶斷帶的西側(cè)，沁水塊坳的東翼娘子關(guān)坪頭坳緣翹起帶。區(qū)域地層總體走向北東，傾向北西，晉—獲褶斷帶北北東自沁水塊坳東緣通過。區(qū)域內(nèi)出露地層由老至新有長城系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、新近系及第四系等。其中區(qū)域寒武系三山子組一段地層為冶鎂白云巖的含礦層位。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

研究大部分為基巖裸露區(qū)，主要出露地層為中元古界長城系常州溝組，古生界寒武系下統(tǒng)饅頭組、寒武系中統(tǒng)張夏組、寒武系上統(tǒng)崮山組、寒武系上統(tǒng)三山子組一段，奧陶系下統(tǒng)三山子組二段、奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組地層，其中寒武系上統(tǒng)三山子組一段中上部白云巖品質(zhì)優(yōu)良，為本次工作的重點(diǎn)對象。第四系黃土及基巖殘坡積物沿山坡和沖溝分布。

現(xiàn)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征及研究區(qū)實(shí)測地層剖面將普查區(qū)地層由老至新分述如下：

1)長城系常州溝組(Chc)。

出露于研究區(qū)東北角，頂部主要巖性為灰白色巨厚層狀石英巖，中部巖性主要為淺紅色厚層狀石英巖夾淺黃色或灰綠色薄層鈣質(zhì)頁巖，底部為中厚層石英巖狀砂巖，巖層局部可見小型交錯(cuò)層理，波痕等構(gòu)造，本組巖性較單一，巖石碎屑幾乎全為石英顆粒，頂部巖層中SiO2含量達(dá)到98%以上，可作為優(yōu)質(zhì)的硅質(zhì)原料。出露最大厚度105 m左右。

2)寒武系下統(tǒng)饅頭組(∈1m)。

寒武系下統(tǒng)饅頭組零星出露于研究區(qū)的東部，下部主要巖性為灰黃色薄層狀泥灰?guī)r、白云質(zhì)泥灰?guī)r夾紫紅色泥巖為主，夾有少量的薄板狀泥質(zhì)微晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r、薄板狀粉砂巖；中部巖性主要為磚紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾鮞?；?guī)r為主，局部可見水平層理以及波狀層理；上部巖性主要為灰紫色泥巖、頁巖夾砂巖。本組地層出露最大厚度50 m左右。

3)寒武系中統(tǒng)張夏組(∈2z)。

寒武系中統(tǒng)張夏組下部主要巖性為深灰色厚層狀鮞狀灰?guī)r，深灰色泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾薄層灰綠或灰紫色薄層狀泥巖；中上部巖性主要為深灰色厚層狀鮞?；?guī)r、砂屑灰?guī)r、泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r，沉積構(gòu)造主要見水平層理、板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理等，本組地層地貌下部呈一緩坡，中上部呈一陡崖。本組地層厚160.41 m。

4)寒武系上統(tǒng)崮山組(∈3g)。

下部主要巖性為灰色泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r夾竹頁狀灰?guī)r，竹頁狀礫屑一般呈水平排列，礫徑0.5 cm～2 cm左右，向上竹頁狀灰?guī)r減少；中上部巖性主要為含白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r,本組沉積構(gòu)造發(fā)育，可見水平層理、板狀斜層理等。本組地層厚43.13 m。

5)寒武系上統(tǒng)三山子組一段(∈3S1)。

該組為冶鎂白云巖礦含礦層位，其下部巖性主要為淺灰綠、淺黃色中～薄層細(xì)晶白云巖夾中層狀泥質(zhì)細(xì)晶白云巖，局部夾灰綠色白云質(zhì)泥巖。中下部巖性主要為灰白色厚層狀中粗晶鈣質(zhì)白云巖，多見褐色鐵質(zhì)薄膜，局部見后期溶蝕坑洞，為冶鎂白云巖礦體底板。中上部巖性主要為灰白色厚層狀中粗晶白云巖，局部見少量白色燧石團(tuán)塊，局部見水平層理、板狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造，該層為冶鎂白云巖礦體層位,地貌上呈一陡坎。該段地層厚69.3 m。

6)奧陶系下統(tǒng)三山子組二段(O1S2)。

主要巖性下部為灰白色中～厚層狀中細(xì)晶白云巖，多含燧石團(tuán)塊或燧石條帶，燧石大部呈白色，少量呈黑色，多為蜂窩狀呈層狀分布；上部巖性為淺灰色中層狀細(xì)晶白云巖夾中薄層含泥質(zhì)條帶細(xì)晶白云巖，發(fā)育水平層理、波狀層理等沉積構(gòu)造。與下伏寒武系上統(tǒng)三山子組一段地層呈整合接觸。該段地層厚71.37 m。

7)奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組(O2x)。

主要巖性下部為淺黃色中厚層狀白云質(zhì)泥灰?guī)r、淺黃色角礫狀泥灰?guī)r，上部巖性主要為中薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r，偶見生物屑灰?guī)r及豹斑狀灰?guī)r，發(fā)育水平層理。主要分布于普查區(qū)西部及零星殘留于普查區(qū)中西部山包。殘留最大厚度約25 m。

8)第四系(Q)。

主要巖性為沿山坡及沖溝分布的淺紅色粉質(zhì)亞粘土，粉質(zhì)亞砂土，其頂部多為黑色腐殖土，植物根系發(fā)育，中部多為粘土層，局部見灰白色鈣質(zhì)結(jié)核，似層狀分布；另于溝谷中多見砂、礫石層，礫石大小混雜，磨圓度不一。厚0 m～10 m。

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)位于太行山塊隆的西緣，晉獲褶斷帶的西側(cè)，沁水塊坳的東翼娘子關(guān)坪頭塊坳翹起帶，普查區(qū)內(nèi)地層走向北北東，傾向300°左右，傾角5°～12°，普查區(qū)構(gòu)造總體呈北西傾斜的單斜構(gòu)造。另于研究區(qū)南東部見一條正斷層，走向北東42°，延伸長度1 200 m左右，傾向310°，傾角75°，北西盤下降，南東盤上升，落差40 m左右?？傮w來說研究區(qū)構(gòu)造簡單。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

普查區(qū)白云巖礦體呈層狀賦存于寒武系上統(tǒng)三山子組一段，位于寒武系上統(tǒng)三山子組一段的中上部，總體上呈一層礦，根據(jù)研究區(qū)礦體自然剝蝕分布特征，分為三個(gè)礦體。

1)Ⅰ號礦體。Ⅰ號礦體位于研究區(qū)的北部，礦體最大厚度61.47 m，礦體最小厚度11.65 m，礦體平均厚度40.58 m，礦體厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，局部見1層～2層白云巖夾層。礦體頂板為三山子組二段含燧石中細(xì)晶白云巖，底板為中厚層狀含泥質(zhì)細(xì)晶白云巖。礦體總體走向北東，侵向西或北西，產(chǎn)狀與圍巖巖層一致，傾角5°～12°左右。礦體底部局部見溶蝕坑洞。礦體賦存標(biāo)高1 630 m～1 855 m。

2)Ⅱ號礦體。Ⅱ號礦體位于普查區(qū)的中北部和南部，其上覆蓋層較厚，礦體主要為沿溝谷兩側(cè)分布的礦體露頭，礦體最大厚度64.69 m，礦體最小厚度24.50 m，平均為49.53 m，礦體厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單。冶鎂白云巖礦體頂板巖性主要為淺灰黃色中厚層狀含燧石條帶細(xì)晶白云巖，在研究區(qū)的東部，第四系黃土或基巖殘坡積物直接覆蓋于礦體之上。礦體底板巖性主要為灰黃色薄層狀泥質(zhì)細(xì)晶白云巖。礦體總體走向北東，侵向西或北西，產(chǎn)狀與圍巖巖層一致，傾角10°～12°。礦體賦存最低標(biāo)高位于研究區(qū)北西部南郊村南側(cè)山坡，礦體賦存最高標(biāo)高位于研究區(qū)的東部，礦體賦存標(biāo)高1 450 m～1 930 m。

3)Ⅲ號礦體。Ⅲ號礦體位于普查區(qū)的中西部，由于剝蝕作用，礦體露頭主要分布于沖溝兩側(cè)，礦體中上部厚度41.08 m，Ⅲ號礦體未見底板，而其上覆蓋層較厚，Ⅲ號礦體厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，局部見1層～2層白云巖夾層。冶鎂白云巖礦體頂板巖性主要為淺灰黃色中厚層狀含燧石條帶細(xì)晶白云巖，底板巖性主要為灰黃色薄層狀泥質(zhì)細(xì)晶白云巖。礦體總體走向北東，侵向西或北西，產(chǎn)狀與圍巖巖層一致，傾角8°～12°，礦區(qū)中西部局部巖層扭曲，形成寬緩的向斜構(gòu)造。礦體賦存最低標(biāo)高位于普查區(qū)中西部沖溝，礦體賦存最高標(biāo)高位于普查區(qū)的中部山坡，礦體賦存標(biāo)高1 470 m～1 600 m。

3.2 礦石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

普查區(qū)冶鎂白云巖礦石自然類型單一。主要為中粗粒結(jié)晶白云巖，呈灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，礦層呈巨厚層產(chǎn)出。礦石主要礦物成分為白云石，占95%以上，有少量硅質(zhì)礦物和褐鐵礦細(xì)小顆粒占2%左右，還有微量其他雜質(zhì)，粒徑多在0.1 mm～0.5 mm之間，大者為2 mm。偶見褐鐵礦質(zhì)點(diǎn)，硅質(zhì)礦物充填于白云巖礦物顆粒之間。

3.3 礦石類型及質(zhì)量變化特征

研究區(qū)冶鎂白云巖礦石自然類型單一，礦石呈灰～灰白色厚層狀中粗?；蛑屑?xì)晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分為自形、半自形白云石，白云石顆粒彼此鑲嵌，大小溶蝕坑發(fā)育，局部見褐色鐵質(zhì)薄膜?；瘜W(xué)成分含量按15個(gè)探槽單樣品統(tǒng)計(jì)MgO：19.19%～21.68%，平均21.02%；SiO2：0.04%～3.02%，平均0.8%；Na2O+K2O：0.03%～0.29%，平均0.12%。

據(jù)現(xiàn)有工程控制總體分析，主要化學(xué)組分MgO含量于縱向上及橫向上變化較小，無明顯變化規(guī)律，SiO2與Na2O+K2O含量在礦體中也無明顯變化規(guī)律。

3.4 礦體結(jié)構(gòu)

普查區(qū)內(nèi)礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬簡單類型，15個(gè)控制工程中有夾層的工程數(shù)為6個(gè)，含夾層率40%。夾層數(shù)0層～2層，厚度0.5 m～7.50 m，巖性為灰白色厚層含燧石中粗晶白云巖，化學(xué)成分MgO：18.45%～21.52%，平均20.38%；CaO:28.99%～30.19%，平均29.56%；SiO2：0.60%～4.44%，平均1.62%；Na2O+K2O：0.11%～0.82%，平均0.25%。

3.5 礦床成因

普查區(qū)冶鎂白云巖礦體位于寒武系上統(tǒng)三山子組一段中上部，三山子組是以次生準(zhǔn)同生的白云巖為主的地層，其巖石組合表現(xiàn)為結(jié)晶白云巖組成，底部含少量泥質(zhì)白云巖、灰質(zhì)白云巖和白云質(zhì)泥巖組成，結(jié)晶白云巖可分為細(xì)晶、中晶、粗晶白云巖等，呈厚～巨厚層狀，由于白云石化強(qiáng)烈，沉積構(gòu)造已很少保留，僅下部見水平層理、板狀交錯(cuò)層理。常含白色燧石團(tuán)塊，原生晶洞發(fā)育，充填有亮晶方解石、石英、泥質(zhì)白云巖、灰質(zhì)白云巖，呈中薄層狀，具水平層理，竹葉狀構(gòu)造、縫合線構(gòu)造、豹斑狀構(gòu)造，層面有時(shí)見鐵質(zhì)泥巖。根據(jù)本段巖石組合，結(jié)合區(qū)域資料，本段沉積環(huán)境為兩類：局限臺地潮間云泥坪環(huán)境和局限臺地環(huán)境，潮間云泥坪環(huán)境相當(dāng)于本段底部；局限臺地為本段主要沉積環(huán)境，沉積物為厚～巨厚層狀，常含燧石結(jié)核，可見水平層理，而咸化海水的出現(xiàn)，表明已處于局限海環(huán)境。

冶鎂白云巖礦體頂板巖性為奧陶系下統(tǒng)三山子組二段地層，巖石組合表現(xiàn)為含燧石條帶細(xì)晶白云巖～細(xì)晶白云巖或具水平層理、波狀紋層理的泥質(zhì)細(xì)晶白云巖～塊狀層理、風(fēng)化面發(fā)育刀砍紋的泥質(zhì)細(xì)晶白云巖。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，本段沉積環(huán)境為潮間～潮下云泥坪環(huán)境。

總之，本組地層形成于咸化海域的潮間～潮下局限臺地環(huán)境下，碳酸鹽沉積后在成巖過程中由于混合水的作用，整體受白云石化作用改造而成。其中一段為潮間～潮下局限臺地環(huán)境沉積而成，二段為潮間～潮下云泥坪環(huán)境沉積而成，兩者以角礫狀泥晶白云巖為界，分別歸屬寒武系和奧陶系。

4 找礦標(biāo)志

冶鎂白云巖礦體賦存于寒武系上統(tǒng)三山子組一段，嚴(yán)格受層位控制，因此寒武系上統(tǒng)三山子組一段層位是最重要的找礦標(biāo)志，此外白云巖礦體地形、地貌特殊，表現(xiàn)為大的陡坎，在陽光的照耀下呈灰白色宛如白云，另外原生露頭、沖洪積物中的白云巖轉(zhuǎn)石、民采白云巖礦的采坑也是良好的找礦標(biāo)志。

[1]申黎明，王 峰.山西省武鄉(xiāng)縣南郊礦區(qū)冶鎂白云巖礦普查地質(zhì)報(bào)告.長治:山西省地勘局二一二地質(zhì)隊(duì)，2014.

[2]山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局.山西省區(qū)域地質(zhì)志.北京:地質(zhì)出版社，1989.

Geological characteristics of electrolytic magnesium dolomite in southern suburb of Wuxiang county

Feng Yuxiang

(DepartmentofGeologySurvey,GeologicalTeamNo.212,ShanxiGeologySurveyBureau,Changzhi046000,China)

Through investigating stratum, structure, mineral stratum and orebody space layout of electrolytic magnesium dolomite in southern suburb of Wuxiang county, the paper generally clarifies orebody shape, scale, production condition, thickness, mine components, mine categories and distribution, basically surveys orebody cover distribution and geotechnical characteristics, and commonly grasps orebody rock categories, distribution, rock mineral components, chemical components and structure, which has provided basis for launching geotechnical survey in the region.

orebody shape, electrolytic magnesium dolomite, stratum

1009-6825(2015)18-0083-03

2015-04-18

馮宇翔(1985- )，男，助理工程師

P966

A