池州市神山水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因

王超峰（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230031）

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池州市神山水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因

王超峰
（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230031）

【摘 要】礦體賦存于下三疊統(tǒng)和龍山組上段和南陵湖組地層中，呈倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，裸露地表。礦床質(zhì)量好、規(guī)模大，為陸棚—開闊臺地—局限臺地相碳酸鹽沉積礦床。本文對礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體地質(zhì)特征進(jìn)行了總結(jié)，對礦床成因進(jìn)行了探討，在長江中下游(皖江)一帶同類礦床中具有一定代表性。

【關(guān)鍵詞】水泥灰?guī)r；地質(zhì)特征；成因；池州

池州市神山水泥用石灰?guī)r礦位于池州市南西方向約37km。區(qū)內(nèi)屬低山丘陵地貌，山體總體走向北東向；氣候?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)性氣候區(qū)。礦區(qū)距318國道(殷匯鎮(zhèn))15km，距長江牛頭山碼頭13km，交通方便。礦床資源量18.16億t，為特大型優(yōu)質(zhì)水泥用石灰?guī)r礦床。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺、下?lián)P子臺坳，沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束西南部。地層總體呈北東方向展布。

區(qū)域地層隸屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)貴池地層小區(qū)。出露地層有志留系、泥盆系五通組、石炭系、二疊系、三疊系及第四系(見圖1)。區(qū)域構(gòu)造格架比較清晰，褶皺強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造發(fā)育。褶皺主要表現(xiàn)為自北西向南東緊密排列的姥山背斜、北山蓬復(fù)向斜、吳田背斜、神山向斜、牌樓背斜五條線形褶皺，走向呈NE50～60°方向；斷層主要為北西、北東向兩組。區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，多為小侵入體，分布于礦區(qū)北部。

圖1　區(qū)域地質(zhì)簡圖

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層有中志留統(tǒng)墳頭組(S2f )，上志留統(tǒng)茅山組(S3m)，上泥盆統(tǒng)五通組(D3w)，下二疊統(tǒng)孤峰組(P1g)，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l )、大隆組(P1d )，下三疊統(tǒng)殷坑組(T1y )、和龍山組(T1h)、南陵湖組(T1n)，中三疊統(tǒng)東馬鞍山組(T2d )和第四系(見圖2)。主要地層分述如下：

圖2　水泥用石灰?guī)r礦區(qū)地質(zhì)簡圖

(1) 下三疊統(tǒng)殷坑組(T1y)。

分布于礦區(qū)北西部，下部黃綠、灰綠色鈣質(zhì)頁巖夾少量泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體；中部黃綠色鈣質(zhì)頁巖與薄層灰?guī)r互層；上部灰、深灰色薄至中厚層灰?guī)r夾黃綠色鈣質(zhì)頁巖。與下伏地層呈整合接觸。厚147.90m。

(2) 下三疊統(tǒng)和龍山組(T1h)。

下段(T1h1)：分布于礦區(qū)北部，黃綠、灰綠色鈣質(zhì)頁巖夾薄層條帶狀灰?guī)r、薄層泥晶或微晶灰?guī)r。與下伏地層整合接觸。厚>34.42m。為礦體底板。

上段(T1h2)：分布于礦區(qū)北部，下部灰、青灰、深灰色薄層泥晶灰?guī)r、炭泥質(zhì)條帶灰?guī)r，上部灰色薄層至中厚層泥晶灰?guī)r，泥質(zhì)條帶灰?guī)r、局部夾厚層泥晶灰?guī)r。為賦礦層位，與下伏地層整合接觸。厚79.17～107.10m。

(3) 下三疊統(tǒng)南陵湖組(T1n)。

一段(T1n1)：分布于礦區(qū)北中部和南部。灰色、淺紫紅色薄層(假厚層)泥晶灰?guī)r夾中—厚層泥晶灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r，底部為薄層—中厚層似瘤狀灰?guī)r。與下伏地層整合接觸。厚100.76～160.42m。

二段(T1n2)：灰色中厚—厚層狀泥晶、微晶泥晶灰?guī)r、微晶含巨礫礫屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。厚27.75～39.51m。

三段(T1n3)：紫紅、黃灰、灰黑色薄層似瘤狀泥晶灰?guī)r夾薄層泥晶灰?guī)r、礫屑灰?guī)r。瘤狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。厚42.52～52.96m。

四段(T1n4)：下部灰色薄—中厚層泥晶灰?guī)r，中上部淺灰色、微帶肉紅色中厚層至厚層泥晶灰?guī)r、微晶泥晶灰?guī)r，局部夾柔性碎屑灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r。厚262.75～274.67m。

本組一至四段為水泥用灰?guī)r礦主要賦礦層位。與下伏地層整合接觸。

(4) 中三疊統(tǒng)東馬鞍山組(T2d )。

分布于礦區(qū)南西部和中部，灰、淺灰、紅灰色薄層至厚層具刀砍狀構(gòu)造白云巖、灰質(zhì)白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r。厚>26.08m。

(5) 第四系(Q)。

棕黃、褐黃色腐植土、殘坡積粘土、含礫粘土。主要分布在礦區(qū)周圍山麓地帶和礦區(qū)中部巖溶洼地中。厚0.00～4.80m。

2.2 構(gòu)造及巖溶

礦區(qū)褶皺主要表現(xiàn)為神山倒轉(zhuǎn)向斜。軸向總體呈NE～SW向，樞紐西部向南西方向傾伏，傾伏角約30°，東部樞紐近水平；核部地層為中三疊統(tǒng)東馬鞍山組(T2d )。向斜北翼地層正常，南翼倒轉(zhuǎn)，傾向130～175°，傾角30～80°，大多在60～70°之間，局部揉皺較發(fā)育。影響礦體斷層主要有北西向F1、F2、F3斷層，次為近東西向F4、F5斷層。斷層對礦石質(zhì)量沒有影響。巖溶率平均1.73%，巖溶總體不發(fā)育。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育，地表未見巖體(脈)出露，僅12勘探線向斜南翼鉆孔深部見一條灰黑色閃斜煌斑巖脈，長400m，寬9.83m，似斑狀結(jié)構(gòu)、煌斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。與礦體界線明顯，易剔除。

3　礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體位于神山向斜核部、賦存于下三疊統(tǒng)和龍山組上段(T1h2)和南陵湖組一段(T1n1)至四段(T1n4)地層中，呈倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，傾向130～175°，傾角30～80°，各層位礦層厚度穩(wěn)定，連續(xù)性好，為一個(gè)礦體。礦體東西長4 510m，中東部最寬處1 536m，最高標(biāo)高408.63m，至開采標(biāo)高(40m)相對高差368.63m；中東部高，向四周逐漸降低形成一獨(dú)立山體，裸露地表。

經(jīng)估算，礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦(332+333)資源量18.16億t，為特大型水泥用石灰?guī)r礦床。

3.2 礦石化學(xué)成分特征

據(jù)化學(xué)分析結(jié)果，礦石中CaO含量平均52.73%，MgO含量平均0.98%。不同工程、層位和品級化學(xué)成分平均含量見表1、表2。由表1、表2可知：CaO含量地表略高于深部，走向上呈波狀起伏，中部略高，南陵湖組質(zhì)量好于和龍山組上段質(zhì)量。Ⅱ級品CaO含量平均48.04%，大于48%，K2O+Na2O含量平均0.65%，為Ⅱ級品。MgO含量地表略低于深部，走向上亦波狀起伏，含量與CaO呈負(fù)相關(guān)性。和龍山組上段SiO2含量平均4.16%，略偏高，總體平均2.55%，仍較低。

表1　礦區(qū)不同工程礦石主要化學(xué)成分平均品位(%)

3.3 礦石類型

礦石工業(yè)類型為水泥用石灰?guī)r原料礦。自然類型有五種，其中以泥晶灰?guī)r、微晶泥晶灰?guī)r為主。

(1) 泥晶灰?guī)r。

淺灰、灰、灰白色，泥晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造。礦物成分主要為泥晶方解石(79%～86%)，次為微晶方解石(9%～15%)及少量微晶白云石(3%)、鐵泥質(zhì)(1%)、有機(jī)質(zhì)。泥晶方解石粒徑<0.005mm，分布均勻。微晶方解石呈微粒狀，粒徑0.01～0.02mm，均勻散布于泥晶方解石中。

(2) 微晶泥晶灰?guī)r。

淺灰、灰、灰黑色，微晶泥晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造。礦物成分主要為泥晶方解石，含量31%～76%，次為微晶方解石(23%～62%)、微晶白云石及鐵泥質(zhì)。微晶方解石粒徑0.01～0.02mm，分布均勻。泥晶方解石粒徑＜0.005mm，與微晶方解石交織共生。

(3) 碎屑灰?guī)r。

灰、深灰、灰黑色，碎屑結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造。內(nèi)碎屑含量57%～86%，成分單一，由泥晶灰?guī)r組成，呈次棱角狀—渾圓狀；碎屑由微晶及泥晶方解石組成，通常呈無序雜亂分布狀態(tài)，偶爾與微晶方解石共生?；|(zhì)膠結(jié)物由泥晶方解石及少量微晶方解石、炭泥質(zhì)組成，含量14%～43%，基底式膠結(jié)。

(4) 瘤狀灰?guī)r。

灰、灰黃、紫灰、灰黑色，泥晶或微晶結(jié)構(gòu)，瘤狀構(gòu)造，層理構(gòu)造。瘤屑及周圍礦物成分主要為泥晶方解石或微晶方解石，含量90%以上。瘤屑呈瘤狀、扁豆?fàn)罴象w，粒徑5.40～16.10mm，瘤體與周圍微晶方解石基質(zhì)界線不清，雜亂分布，無分選性。基質(zhì)膠結(jié)物由泥晶方解石及少量泥質(zhì)組成，含量32%左右，基底式膠結(jié)。

(5) 條帶狀灰?guī)r。

淺灰黃、青灰色，泥晶結(jié)構(gòu)，薄層—中厚層狀構(gòu)造，礦物成分主要為泥晶方解石，含量一般在85%左右 ，次為微晶方解石(13%)、泥質(zhì)(2%)。泥晶方解石粒徑＜0.005mm，分布均勻。微晶方解石呈微粒狀，粒徑0.01～0.02mm，與泥晶方解石共生，夾生于泥晶方解石中。

3.4 夾石、圍巖及頂?shù)装?/p>

(1) 夾石。

礦區(qū)內(nèi)有1個(gè)低鈣、14個(gè)高鎂、14個(gè)低鈣高堿和1個(gè)脈巖共計(jì)30個(gè)夾石體。其中一個(gè)為閃斜煌斑巖脈，呈脈狀；其余均為同沉積型夾石體，呈似層狀或透鏡狀，產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀一致，走向多具尖滅重現(xiàn)特征，厚度大多＜10m，向斜兩翼對應(yīng)較好。其中一個(gè)低鈣夾石為東馬鞍山組白云巖；低鈣高堿夾石主要分布于和龍山組上段和南陵湖一段中；高鎂夾石主要分布于南陵湖組二段、四段中。

夾石平均化學(xué)成分為：CaO 41.33%、MgO 9.27%。按體積加權(quán)平均后，礦區(qū)總平均品位CaO 52.45%、MgO 1.18%，且夾石分布較分散，可均化利用。

(2) 圍巖及頂?shù)装濉?/p>

礦體東側(cè)礦體延伸至開采標(biāo)高，沒有圍巖；南側(cè)、西側(cè)有少量圍巖，化學(xué)成分與礦體相同；北西側(cè)圍巖即底板，化學(xué)成分平均為(%)：CaO 39.44、MgO 1.41、SiO218.73、Al2O35.62、Fe2O32.50、K2O+Na2O 1.40、SO30.044、Cl-0.013、LOI 31.51。沒有頂板。

3.5 礦石質(zhì)量

礦石中礦物成分比較簡單，主要為方解石，含量80%以上，次為少量白云石、鐵泥質(zhì)礦物和微量石英。主要有益組分CaO 40.51%～55.84%，平均52.73%，含量較高；有害組分MgO含量為0.06%～7.56%，平均0.98%，含量低，變化系數(shù)分別為CaO 3.55%、MgO 67.36%，變化穩(wěn)定。其他次要有害組分K2O+Na2O、SO3、Cl-含量均很低，分別為0.25%、0.033%、0.012%；SiO2含量平均2.55%、＜4%。礦石分Ⅰ級品和Ⅱ級品，Ⅰ級品占總資源量的98.39%。礦石質(zhì)量沿走向、傾向及厚度方向變化穩(wěn)定。

表2　不同層位、品級礦石化學(xué)成分平均品位(%)

4　礦床成因

早三疊世早期，下?lián)P子海基本繼承了晚二疊世晚期的格局，海水稍淺，主要為泥鈣質(zhì)型陸棚相沉積，巖石呈黃綠、青灰色。主要巖石類型為頁巖、泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r。早三疊世中期沉積相與古地理格局，基本與早期相同，但鈣質(zhì)成分相對增高，晚期時(shí)水體逐漸變淺，為一北低南高的臺地，沿江一帶略高，巢湖一帶最低。隨海水逐漸由北東方向退出，由開闊臺地相沉積逐漸轉(zhuǎn)為局限臺地沉積(南陵湖組)。該期沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，物質(zhì)來源較單一，沉積了一套厚度較大的碳酸鹽建造，主要巖石類型有泥晶灰?guī)r、微晶泥晶灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、碎屑灰?guī)r。具微波狀層理、水平層理、波狀層理，時(shí)有泥鈣質(zhì)相間而組成條帶狀構(gòu)造。巖石呈深灰、灰、紫紅色。所夾瘤狀灰?guī)r、礫屑灰?guī)r層數(shù)各地不一，總的趨勢是自南東往北西層數(shù)增多。

中三疊世由于地殼抬升作用，海水大規(guī)模撤退，沉積范圍明顯縮小，形成蒸發(fā)臺地相沉積(東馬鞍山組)。主要巖石類型為白云巖、含針狀石膏假晶白云巖及石膏層。

受后期構(gòu)造運(yùn)動作用，形成皖江一帶多個(gè)大型水泥用石灰?guī)r礦床(神山、北山、烏石山等)。

【礦產(chǎn)資源】

【礦產(chǎn)資源】

【收稿日期】2014-11-17

【基金項(xiàng)目】安徽省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目(編號:2011-1-27)。

【文章編號】1007-9386(2015)03-0032-03

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【中圖分類號】P619.225