遼西星星山水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因

柳忠杰，韓玉信，程 林，王 林，吳 赟（.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧 沈陽 0004；.陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二綜合物探大隊(duì)，陜西 西安 7006）

遼西星星山水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因

柳忠杰1，韓玉信2，程 林1，王 林1，吳 赟1
（1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧 沈陽 110004；2.陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二綜合物探大隊(duì)，陜西 西安 710016）

【摘 要】遼西星星山水泥用石灰?guī)r礦床主要含礦層位為下奧陶統(tǒng)冶里組、亮甲山組，次為上寒武統(tǒng)鳳山組。礦石有益組分含量低，礦石有害組分含量高，為一低品位淺海相內(nèi)源沉積碳酸鹽巖型水泥用石灰?guī)r礦床。

【關(guān)鍵詞】水泥用石灰?guī)r；地質(zhì)特征；成因；遼西星星山

1　地質(zhì)概況

遼西星星山水泥用石灰?guī)r礦床位于中朝準(zhǔn)地臺(Ⅰ)燕山臺褶帶(Ⅱ)遼西臺陷(Ⅲ)朝陽穹褶斷束(Ⅳ)的東南部[1]。分布地層主要為華北地臺型寒武系—奧陶系地層，水泥用石灰?guī)r主要含礦層位為下奧陶統(tǒng)冶里組(O1y)、亮甲山組(O1l)，次為上寒武統(tǒng)鳳山組(∈3f)。其他地層有上寒武統(tǒng)崮山組(∈3g)、長山組(∈3c)，石炭—二疊系(C+P)，第四系(Q4)。

礦區(qū)地層總體走向呈一近“S”形的單斜形態(tài)展布。地層傾角變化不大，由下至上有逐漸變陡的趨勢，即由30～40°漸變?yōu)?0°，局部可達(dá)60°。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

礦區(qū)內(nèi)燕山晚期次輝綠玢巖脈較發(fā)育。

2　礦床地質(zhì)特征

2.1 礦層特征

礦床位于上寒武統(tǒng)鳳山組、下奧陶統(tǒng)冶里組和亮甲山組地層中。礦床底板為上寒武統(tǒng)鳳山組中厚層泥粉晶灰質(zhì)白云巖，頂板為下奧陶統(tǒng)亮甲山組中厚層狀含硅質(zhì)結(jié)核粉泥晶灰?guī)r。

礦床由5個(gè)礦層和4個(gè)夾石層組成。

礦床南北長6km，東西寬350～420m，礦層和夾層平均厚213.95m，礦層平均厚139.61m，夾層平均厚度74.34m。

2.2 礦石類型

礦石按自然類型劃分主要有花紋狀泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、粉晶礫屑灰?guī)r三種，其次還有少量的含海綠石碎屑灰?guī)r。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為原生結(jié)構(gòu)，其次有泥晶結(jié)構(gòu)、粉晶礫屑結(jié)構(gòu)、粉細(xì)晶碎屑結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造較簡單，主要有層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等。

2.4 礦石礦物成分

礦物成分主要為方解石，含量90%以上；次為白云石；少量粘土礦物、石英、鐵質(zhì)等。

2.5 礦石化學(xué)成分及變化規(guī)律

礦石化學(xué)成分(%)為：CaO 45.71～49.94、MgO 0.85～2.54、SiO23.82～9.33、Al2O30.89～2.89、Fe2O30.62～1.36、LOI 37.13～40.99、K2O 0.63～1.32、Na2O 0.0l～0.07、fSiO22.18、SO30.02。

礦石化學(xué)成分總體上具有低鈣低鎂高堿的特性。

各礦層CaO、MgO和K2O+Na2O變化性質(zhì)和變化程度總體為：CaO變化屬均勻(變化系數(shù)＜10%)；MgO變化屬不均勻(變化系數(shù)約50%)；K2O+Na2O變化屬均勻—較均勻(變化系數(shù)約40%左右)。

從化學(xué)成分上看，礦石中泥質(zhì)成分含量較多，造成礦石化學(xué)成分CaO偏低，K2O+Na2O偏高。據(jù)0、1、2、3、4號五個(gè)礦層統(tǒng)計(jì)，CaO＜48%的樣品占42%，K2O+Na2O＜0.8%的占33%。化學(xué)成分另一特征是MgO含量低，SiO2含量雖高，但f SiO2不高。MgO＞3%者只占9%，平均1.44%；SiO2平均7.27%，f SiO2平均2.23%。各礦層平均化學(xué)成分詳見下表。

各礦層平均化學(xué)成分(%)

綜上所述，該礦床為一低品位水泥用石灰?guī)r礦床，按照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》[2]中水泥用石灰?guī)r礦床評價(jià)的一般工業(yè)指標(biāo)要求：

Ⅰ級品：CaO≥48%、MgO≤3.0%、K2O+Na2O ≤0.6%、SO3≤1%、f SiO2燧石質(zhì)≤4%。

Ⅱ級品：CaO≥45%、MgO≤3.5%、K2O+Na2O ≤0.8%、SO3≤1%、f SiO2燧石質(zhì)≤4%。

礦區(qū)內(nèi)只有1號礦體可圈為Ⅱ級品，占總資源儲量的27.52%。

2.6 夾石類型及特征

該礦床有4層夾石，主要由薄層狀泥晶灰?guī)r與微薄層狀泥晶泥質(zhì)灰?guī)r組成互層和頁巖組成，在0、2、3、4號礦層內(nèi)也夾有少量這兩類巖石，致使礦石質(zhì)量變差。

泥晶泥質(zhì)灰?guī)r：薄—微薄層狀，單層厚度幾毫米～5cm。礦物成分主要是方解石占75%以上，白云石占5%，粘土礦物及鐵泥質(zhì)占15%?；瘜W(xué)成分(%)為：CaO 40.74～43.58、MgO 0.89～1.05、SiO213.29～15.91、Al2O33.23～4.30、Fe2O31.29～1.64、LOI 33.88～35.22、K2O 1.50～2.00、Na2O 0.04。

鈣質(zhì)頁巖：在夾2層中厚1.35m，夾3層中厚0.95m，其余層位僅有5～10cm厚。礦物成分(%)為：方解石4.5～27.9、平均12.8，云母10.2～26.0、平均20.4，石英4.0～13.1、平均10.7，長石5.8～13.1、平均10.3，綠泥石4.1～4.7、平均4.5，非晶態(tài)礦物35～50、平均41.3?；瘜W(xué)成分平均值(%)為：CaO 23.24、MgO 1.69、SiO235.58、Al2O310.36、Fe2O32.91、LOI 20.41。

泥粉晶灰質(zhì)白云巖：此類型夾石僅在夾4層中及底板出現(xiàn)，數(shù)量不多。化學(xué)成分(%)為：CaO 37.66～40.27、MgO 6.36～8.84、SiO25.91～9.30、Al2O31.58～2.95、Fe2O31.69～1.94、LOI 38.17～40.35、K2O 1.04～1.39、Na2O 0.03。

3　礦床成因

綜合分析區(qū)域成礦條件、礦體地質(zhì)特征，認(rèn)為該礦床為機(jī)械碎屑沉積作用成因?yàn)橹?，化學(xué)沉積作用為輔的淺海相內(nèi)源沉積碳酸鹽巖礦床。

除1號礦體外，其他4個(gè)礦體都夾有粉晶礫屑灰?guī)r(竹葉狀灰?guī)r)、少量泥晶泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖。這種礦石一般質(zhì)量較差，CaO較低，SiO2偏高，K2O+Na2O也較高。這種礦體系由海水波浪、潮汐把碳酸鹽巖沉積物帶到潮上帶或滯留在潮間帶，固結(jié)或半固結(jié)后形成泥裂或泥卷，后來的潮水把它破碎、搬運(yùn)，然后在同一沉積盆地中沉積下來，膠結(jié)成巖而成。由于該礦床距內(nèi)蒙古陸較近，隨著陸源物質(zhì)的注入，局部形成泥晶泥質(zhì)灰?guī)r，甚至形成鈣質(zhì)頁巖，構(gòu)成該低品位水泥用石灰?guī)r礦床的夾石。

而1號礦體主要為中厚層—厚層狀花紋泥晶灰?guī)r，厚度穩(wěn)定，質(zhì)量較好，是海水鹽度正常、能量較低的靜水環(huán)境中化學(xué)沉積作用形成的[3-4]。

【參考文獻(xiàn)】

[1]遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社, 1989:707-709,724-725.

[2]中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心.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[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[3]章少華.我國水泥石灰?guī)r礦床的幾個(gè)特點(diǎn)[J].建材地質(zhì),1986 (4):8-9.

[4]馮增昭.華北早奧陶世巖相古地理新探[J].地質(zhì)科學(xué),1979(4): 10-12.

【礦產(chǎn)資源】

Geological Characteristics and Genesis of the Star Mountain Limestone Deposit for Cement in the West of Liaoning

LIU Zhong-jie1, HAN Yu-xin2, CHENG Lin1, WANG Lin1, WU Yun1
(1.Liaoning Branch of China National Geological Exploration Centor of Building Materials Industry, Shenyang 110015, China; 2.The Second Comprehensive Geophysical Prospecting Brigade of Shanxi Provincial Geological Exploration & Development Bureau, Xian 710016, China)

Abstract:The main ore bearing horizons of the Star mountain limestone deposit for cement in the west of Liaoning is lower Ordovician Yeli, Liangjiashan formation, followed by the upper Cambrian Fengshan formation. Ore with low content of beneficial components and high content of harmful components.The deposit is a neritic facies sedimentary carbonate type endogenous cement with limestone deposit which has a low grade.

Key words:limestone for cement; geological characteristics; genesis; Star mountain in the west of Liaoning

【收稿日期】2015-03-10

【文章編號】1007-9386(2015)04-0046-02

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【中圖分類號】P619.225