磁縣水池村西水泥灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因淺析

李斌山（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051）

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磁縣水池村西水泥灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因淺析

李斌山
（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051）

【摘 要】本文綜述了磁縣水池村西水泥灰?guī)r礦的賦存層位、礦體特征、礦石質(zhì)量及礦石類型，并分析了礦床成因，認(rèn)為該礦床成因類型屬大型淺海相生物化學(xué)沉積礦床。

【關(guān)鍵詞】水泥灰?guī)r；地質(zhì)特征；河北磁縣

磁縣西部水池村一帶的水泥灰?guī)r礦產(chǎn)資源十分豐富，礦石質(zhì)量較好，CaO含量多＞54%，且有害成分含量少，是理想的水泥原料。礦區(qū)位于磁縣縣城西部30km，礦區(qū)以東2km有黃沙煤礦，自備鐵路與京廣鐵路相通，交通便利。礦床屬大型海相生物化學(xué)沉積礦床，礦區(qū)的水泥灰?guī)r主要賦存于古生界奧陶系峰峰組地層中。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)山西斷隆太行拱斷束武安凹斷束帶內(nèi)。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為中寒武統(tǒng)的徐莊組、張夏組，上寒武統(tǒng)的崮山組、長山組、鳳山組，下奧陶統(tǒng)的冶里組、亮甲山組，中奧陶統(tǒng)的馬家溝組、磁縣組、峰峰組，中石炭統(tǒng)的本溪組，上石炭統(tǒng)的太原組，下二疊統(tǒng)的山西組、下石盒子組，上二疊統(tǒng)的上石盒子組、石千峰組，新生界古近系、新近系及第四系。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)石灰?guī)r礦主要賦存于古生界奧陶系地層中，沿地層走向呈北西—南東向展布。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界，其次為新生界。構(gòu)造主要表現(xiàn)為褶皺，巖溶不發(fā)育，無巖漿活動(dòng)。

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層為中奧陶統(tǒng)峰峰組及第四系。峰峰組分為上下兩段。

峰峰組第一段(O2f1)：為一套雜色角礫狀灰?guī)r。下部為灰綠、淺桔黃色角礫狀微晶灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r、角礫狀含泥質(zhì)灰?guī)r；中部角礫狀灰?guī)r夾中厚層致密灰?guī)r；上部為土黃、粉、桔黃色角礫狀灰?guī)r、角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r。厚49.09～66.48m。

峰峰組第二段(O2f2)：下部為深灰色巨厚—厚層致密灰?guī)r，含鐵質(zhì)結(jié)核；上部為深灰—淺灰色厚層、巨厚層致密灰?guī)r夾花斑狀灰?guī)r，頂部夾黃褐色、雜色角礫狀灰?guī)r。厚度＞100m。

其中，峰峰組第二段大面積分布于礦區(qū)中部，為含礦層。

2.2 構(gòu)造及巖溶

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為褶皺構(gòu)造，其次為節(jié)理構(gòu)造，巖溶不發(fā)育。

褶皺為一寬緩背斜。背斜東接蘇村向斜，西接都黨向斜。背斜軸向南北，與山體走向一致。背斜軸位于山體西部。背斜核部地層為中奧陶統(tǒng)峰峰組一段，兩翼地層為中奧陶統(tǒng)峰峰組二段。背斜南部兩翼齊全，北部僅見東翼。背斜東翼巖層產(chǎn)狀：傾向36～153°，傾角2～26°。背斜西翼巖層產(chǎn)狀：傾向224～254°，傾角3～6°。受構(gòu)造影響，巖層在走向和傾向方向略有起伏，從而使礦體底界形成不規(guī)則波狀面。

礦區(qū)節(jié)理比較發(fā)育。最發(fā)育的一組節(jié)理走向?yàn)镹NE向，傾向280～290°，傾角56～81°。節(jié)理密度0.11條/m。節(jié)理多為封閉型，少數(shù)有節(jié)理縫。節(jié)理縫寬一般2～5mm，多被鈣質(zhì)充填。節(jié)理傾向與礦體傾向相反，且傾角較陡，不易形成滑動(dòng)面。對露天開采來說，巖體是穩(wěn)定的。

礦區(qū)內(nèi)未見到大的巖溶裂隙及溶洞，巖溶率＜3%，巖溶不發(fā)育。

3　礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于中奧陶統(tǒng)峰峰組第二段(O2f2)地層中。共兩個(gè)礦體，由下至上編號(hào)為K1、K2。兩個(gè)礦體之間以一夾層分界。礦體出露南北長2 776m，東西平均寬712m，出露面積1.98km2。礦體特征見表1。

表1　礦體特征一覽

根據(jù)中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/ T0213-2002《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》，K1礦體厚度是穩(wěn)定的，K2礦體厚度是較穩(wěn)定的。

K1礦體分布于礦床下部，其下為礦床底板。礦體呈厚層板狀產(chǎn)出，傾向43～148°，傾角3～22°。礦石類型以厚層致密灰?guī)r為主，少量花斑狀灰?guī)r。礦體產(chǎn)狀與含礦層一致，礦體下界面受總體構(gòu)造影響，呈舒緩波狀。礦體南部出現(xiàn)一層內(nèi)夾石，自礦區(qū)南界起，至礦區(qū)中部尖滅，為一連續(xù)夾石，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬簡單型。

K2礦體分布于礦床上部，其下為一夾層，頂部無蓋層。礦體呈厚層板狀產(chǎn)出，傾向65～144°，傾角6～26°。礦石類型以厚層致密灰?guī)r為主，少量花斑狀灰?guī)r。礦體產(chǎn)狀與含礦層一致。礦體下界面受總體構(gòu)造影響，亦呈舒緩波狀。礦體內(nèi)部無夾石，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬簡單型。

3.2 礦石質(zhì)量

根據(jù)對礦體內(nèi)699件樣品的基本分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，礦石單樣主要組分CaO含量最高為55.85%、最低為45.07%。其中CaO含量≥52%的占基本分析樣品總數(shù)的93.7%。CaO含量分布情況見表2。礦區(qū)CaO品位變化系數(shù)為23%，小于40%，說明CaO組分在礦體內(nèi)的分布是均勻的。

表2　CaO含量區(qū)間統(tǒng)計(jì)

MgO含量最高為7.75%、最低為0.06%。其中MgO含量≤2%的樣品661件，占基本分析樣品總數(shù)的94.5%。MgO含量分布情況見表3。MgO品位變化系數(shù)為84%，介于40%～100%之間，說明MgO組分在礦體內(nèi)的分布較均勻。極個(gè)別樣品品位大于3%，反應(yīng)到巖石上表現(xiàn)為鎂質(zhì)花斑含量增多。

表3　MgO含量區(qū)間統(tǒng)計(jì)

K2O+Na2O含量≤0.3%的樣品達(dá)到91.5%。大多數(shù)樣品K2O+Na2O含量遠(yuǎn)低于一般工業(yè)指標(biāo)要求(Ⅰ級(jí)品≤0.6%)。

組合分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4，個(gè)別樣品Cl-含量略有偏高，加權(quán)平均后亦滿足水泥原料工業(yè)指標(biāo)要求。其他指標(biāo)全部滿足水泥原料工業(yè)指標(biāo)要求。

表4　組合分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果(%)

3.3礦石類型和品級(jí)

3.3.1 礦石類型

礦石按自然類型可分為致密灰?guī)r、花斑狀灰?guī)r兩種。K1、K2礦體均以致密灰?guī)r為主，花斑狀灰?guī)r次之?；ò郀罨?guī)r多分布在夾層附近。

致密灰?guī)r：為灰至深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分為方解石、白云石及鐵泥質(zhì)。方解石含量95%左右，粒徑一般＜0.01mm。白云石含量＜5%，鐵泥質(zhì)含量＜1%。

花斑狀灰?guī)r：灰、灰褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，花斑狀構(gòu)造。礦物成分主要為方解石，其次為白云石、生物碎屑、鐵質(zhì)等。方解石含量90%～95%。粒徑＜0.01mm。白云石含量5%～10%，粒徑0.05～0.01mm。白云石化強(qiáng)烈。白云石交代方解石呈花斑狀分布于泥晶方解石中，構(gòu)成花斑狀構(gòu)造。

3.3.2 礦石品級(jí)

本礦床礦石質(zhì)量好，全部為Ⅰ級(jí)品，無Ⅱ級(jí)品礦石。

根據(jù)基本分析、組合分析、加權(quán)平均品位統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本礦床礦石品位除滿足普通水泥用石灰?guī)r化學(xué)成分一般要求外，還可用作低堿水泥、黑色冶金熔劑、有色冶金熔劑、電石、制堿原料。

3.4 礦體圍巖和夾石

本礦床無頂板。礦床直接底板為中

奧陶統(tǒng)峰峰組第一段角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r。巖石呈土黃、黃綠、粉紅色，隱晶—微晶結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，層理不清。角礫成分主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r碎塊，泥鈣質(zhì)膠結(jié)。礦物成分主要為方解石、白云石、泥質(zhì)。其主要化學(xué)成分：CaO含量33.81%～53.97%，平均43.84%；M g O含量0.18 %～1 3.86 %，平均3.78%；K2O+Na2O含量0.200%～0.897%，平均0.557%。

本礦床共有兩層夾石：第一層夾石為K1礦體內(nèi)部，該夾石自礦區(qū)南界起，至礦區(qū)中部尖滅，走向延伸817m，最大厚度8.67m，最小厚度2.08m，平均3.76m。夾石平均品位：CaO含量45.94%～54.97%，平均50.40%；MgO含量0.74%～7.23%，平均4.15%。K2O+Na2O含量0.111%～0.407%。第二層夾石位于K1與K2之間，夾石走向延伸2 776m，最大厚度9.59m，最小厚度1.48m，平均3.40m。夾石平均品位：CaO含量46.68%～54.95%，平均50.33%；MgO含量0.22%～4.95%，平均3.78%；K2O+Na2O含量0.130%～0.181%。

4　礦床成因

根據(jù)巖石組合、地層基本層序等特征，奧陶世峰峰期沉積環(huán)境主要表現(xiàn)為：初期階段，受北部地殼抬升影響，海底地勢變?yōu)楸备吣系?，形成一個(gè)淺而動(dòng)蕩的潮間—潮上沉積環(huán)境。沉積物為薄層、中層鈣質(zhì)泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r和角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r，屬潮間瀉湖相。在本礦區(qū)表現(xiàn)為角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r底板。后期隨著水體的加深，形成了較穩(wěn)定的淺海相環(huán)境，物質(zhì)來源豐富，受古地理氣候影響形成了厚層、巨厚層灰?guī)r和花斑狀灰?guī)r，含頭足類及三葉蟲化石，屬淺海陸棚相。在本礦區(qū)表現(xiàn)為巨厚層的致密灰?guī)r、花斑狀灰?guī)r。因此，該礦床成因類型屬大型淺海相生物化學(xué)沉積礦床。

【其 他】

【礦產(chǎn)資源】

【收稿日期】2015-01-26

【文章編號(hào)】1007-9386(2015)03-0045-02

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【中圖分類號(hào)】P619.225