山東省滕州市中頂山礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦的礦區(qū)地質(zhì)及成因分析

逄業(yè)茂

（遼寧省有色地質(zhì)局一0一隊(duì) 遼寧省撫順市 113000）

山東省滕州市中頂山礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦的礦區(qū)地質(zhì)及成因分析

逄業(yè)茂

（遼寧省有色地質(zhì)局一0一隊(duì) 遼寧省撫順市 113000）

山東石灰?guī)r礦床在新元古代震旦紀(jì)-古生代寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)和石炭紀(jì)-二疊紀(jì)地層中。這些礦床統(tǒng)歸于淺海相碳酸鹽巖含礦沉積建造。

水泥用石灰?guī)r；寒武系；鮞粒結(jié)構(gòu)

滕州市羊莊鎮(zhèn)中頂山地區(qū)蘊(yùn)藏有豐富的水泥用灰?guī)r礦資源。水泥灰?guī)r礦礦床呈層狀賦存于寒武紀(jì)張夏組地層中。礦床是近南北向或北東向延伸的山體，礦層呈單斜層狀產(chǎn)出，傾向90～160°，傾角5～20°。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于中朝地臺(tái)（Ⅰ）、魯西臺(tái)背斜（Ⅱ）、魯中隆斷區(qū)（Ⅲ）、尼山隆斷區(qū)（Ⅳ）、山亭斷塊凸起（Ⅴ）西部桑村穹窿構(gòu)造單元南東邊緣地帶棗（莊）-陶（莊）斷陷（Ⅴ）北側(cè)。屬剝蝕低山丘陵區(qū)。

區(qū)域地層為古生代寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)長清群朱砂洞組、饅頭組、九龍群張夏組、崮山組、炒米店組、三山子組、馬家溝組，局部山頂有殘存的第三紀(jì)白彥組及低凹地區(qū)分布的第四紀(jì)山前組等沉積物。斷裂構(gòu)造主要發(fā)育有北西向及北東向斷裂。地層呈單斜產(chǎn)出，受桑村穹窿影響，地層傾向主要為南東東向，部分傾向東、北東。巖漿巖以桑村穹窿內(nèi)部最為發(fā)育，穹隆核部以傲徠山超單元條花峪單元為主，巖性為中粗粒黑云二長花崗巖；其次為嶧城超單元馬家河單元中粗?；◢忛W長巖。在穹隆邊部與灰?guī)r接觸部位發(fā)育有燕山期巖體，主要有蒼山超單元磨坑單元中粗斑花崗閃長巖和沂南超單元銅漢莊單元中細(xì)粒石英閃長玢巖。

2 礦床成因類型

山東石灰?guī)r礦床在新元古代震旦紀(jì)-古生代寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)和石炭紀(jì)-二疊紀(jì)地層中。這些礦床統(tǒng)歸于淺海相碳酸鹽巖含礦沉積建造，按石灰?guī)r礦床成因，可分為四種類型：

海相化學(xué)或生物化學(xué)沉積作用生成的石灰?guī)r礦床、海相機(jī)械碎屑沉積作用生成的石灰?guī)r礦床、海相生物沉積作用生成的石灰?guī)r礦床、重結(jié)晶作用生成的石灰?guī)r礦床。

礦床基本形態(tài)和礦石成分具以下基本特征：①礦體呈規(guī)則層狀，厚度、成分極其穩(wěn)定。②礦石具鮞粒結(jié)構(gòu)、藻屑結(jié)構(gòu)、富含藻和三葉蟲等海相生物肢體，顯示氣候相屬濕熱環(huán)境。③礦石具亮晶加泥晶結(jié)構(gòu)，除局部有細(xì)層構(gòu)造，大多呈厚層至巨厚層甚至塊狀構(gòu)造，部分有交錯(cuò)層理和斜層理，顯示水體較淺、水動(dòng)力較強(qiáng)沉積環(huán)境。據(jù)此分析，本礦床的成因類型為：在比較穩(wěn)定的潮下高能環(huán)境中沉積而成的化學(xué)、生物化學(xué)沉積礦床。

在當(dāng)時(shí)溫?zé)釟夂蛳赂吣墉h(huán)境中，過飽和海水中CaCO3圍繞縣浮狀態(tài)的砂、內(nèi)碎屑、生物碎屑、等小質(zhì)點(diǎn)，沉積形成泥晶方解石，隨著在海水多次間隙性攪動(dòng)，泥晶方解石結(jié)晶越來越多，逐漸形成渾圓形鮞粒，當(dāng)鮞粒的質(zhì)量達(dá)到足以克服海水的機(jī)械能量時(shí)，便在海底沉積下來，當(dāng)海水機(jī)械能量變大時(shí)，有一部分鮞又被海水?dāng)_動(dòng)起來，繼續(xù)懸浮在在飽和Ca－CO3表層海水中，圍繞鮞粒表面又繼續(xù)發(fā)生沉淀結(jié)晶作用，又增加了一個(gè)同心圓。如此反復(fù)多次，直到海水的水動(dòng)力條件不能把它擾動(dòng)起來，鮞粒便最后沉積于海底形成鮞?；?guī)r。當(dāng)鮞粒形成過程中，同時(shí)又有少量生物碎屑、亮晶白云石、藻球粒、藻凝塊沉淀時(shí)，可形成生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)鮞?；?guī)r及藻凝塊鮞?；?guī)r等不同的巖石類型。

在鮞粒固結(jié)成巖過程中，海水中富含的含鎂鹵水在Mg2+達(dá)到一定濃度時(shí)，進(jìn)入滲透性較好的鮞粒中，交代了鮞粒中的泥晶方解石產(chǎn)生白云巖化，形成了白云石變晶鮞粒，同時(shí)鮞粒間的膠結(jié)物，也產(chǎn)生不同程度的白云石交代方解石的現(xiàn)象，由于飽和溶液中的Mg2+對(duì)方解石的生長產(chǎn)生控制作用，而對(duì)白云石晶體的生產(chǎn)不產(chǎn)生抑制作用，故白云石呈常較大的菱形晶體，自形程度明顯好于方解石。

當(dāng)海水相對(duì)較淺進(jìn)，鈣藻類生物比較繁盛，可以分泌鈣質(zhì)或促使水介質(zhì)中鈣質(zhì)的沉淀，也可以通過藻類的特殊生長方式，如藍(lán)綠藻類生物在生命活動(dòng)過程中，沉淀并粘結(jié)成巖而成凝塊石。藻類生長過程中，提供大量生物和生物化學(xué)成因的碳酸鹽沉積物，當(dāng)其中的CaCO3趨于飽和時(shí)，便形成泥晶方解石沉淀。泥晶方解石呈膠結(jié)物狀態(tài)充填于藻凝塊石中，經(jīng)后期固結(jié)成巖作用而形成藻凝塊灰?guī)r，藻凝塊灰?guī)r中所含鮞粒表明形成環(huán)境為靜水—強(qiáng)烈擾動(dòng)的潮間帶環(huán)境。

礦床形成的控制因素為：①在沉積環(huán)境上屬淺海臺(tái)地邊緣相帶、陸架邊緣盆地相、臺(tái)地邊緣生物礁灘相的沉積；②在礦物成分上受方解石、白云石多少的影響，白云石含量的增多，造成礦石質(zhì)量的下降或不符合工業(yè)指標(biāo)的要求；③在化學(xué)成分上，受CaO、MgO含量的控制，該礦床CaO、MgO為劃分礦石品級(jí)的重要參數(shù)。

3 地層

礦區(qū)平面形狀呈南北向長方形。區(qū)內(nèi)地層裸露，分布近南北向山體三條：邱莊山體、北王莊山體、中頂山山體。自桑村穹窿南東邊緣外側(cè)即礦區(qū)北西端部向礦區(qū)南東方向分布地層由老到新依次為：朱砂洞組、饅頭組、張夏組、崮山組和炒米店組。地層產(chǎn)狀受桑村穹窿影響，呈單斜產(chǎn)出，地層傾向南東、東、北東。山前組主要分布在山谷低洼地帶。礦區(qū)內(nèi)斷裂分布較少，侵入巖不發(fā)育。

4 構(gòu)造

礦區(qū)主要出露單斜構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。單斜構(gòu)造礦區(qū)內(nèi)地層總體走向?yàn)楸睎|，一般10～65°；傾向南東，傾角6～17°。整個(gè)礦區(qū)地層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，傾角較緩。斷裂構(gòu)造礦區(qū)內(nèi)斷裂主要分布在南西部，北部斷裂規(guī)模較小，對(duì)礦層完整程度影響甚微。

5 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要分布在礦區(qū)北西部，主要有蒼山超單元磨坑單元中粗斑花崗閃長巖和沂南超單元銅漢莊單元中細(xì)粒石英閃長玢巖。皆順地層呈巖床產(chǎn)出，地表出露寬度一般50～200m。越接近桑村穹窿核部，巖漿巖越發(fā)育，局部朱砂洞組呈殘留體出露；巖體呈脈狀產(chǎn)出，一般寬40～60m，常順饅頭組洪河段地層底部侵入產(chǎn)出。對(duì)礦層賦存層位張夏組無破壞影響。

6 找礦標(biāo)志

寒武紀(jì)張夏組上下灰?guī)r段為該區(qū)水泥用灰?guī)r礦礦體賦存層位。與礦床底板紫紅色砂巖和頂板黃綠色頁巖夾薄層灰?guī)r分界明顯。

在地貌特征上，一般呈正地形，于地表多形成聳立突兀的山體地貌，局部常具大的巖石陡坎。礦床礦石風(fēng)化多呈灰—灰白色，新鮮面為青灰色，呈較穩(wěn)定層狀，厚—巨厚層構(gòu)造。

植被一般不發(fā)育，顯示出裸露山的特點(diǎn)，與植被較發(fā)育的底板、頂板地貌差異明顯。

由上述特征可以看出，水泥用灰?guī)r礦易于尋找，關(guān)鍵在于正確選點(diǎn)，應(yīng)選擇石灰?guī)r出露好、相對(duì)高差大、分布廣、規(guī)模大、水文工程地質(zhì)條件簡單和地區(qū)交通條件好的地區(qū)進(jìn)行勘查工作。

[1]劉志學(xué).中國水泥灰?guī)r礦產(chǎn)分布與資源潛力分析.2011礦山論壇文集.

[2]張?zhí)斓?，等?山東非金屬礦地質(zhì).1998.

[3]陳喜軍.淺談石灰?guī)r及其開發(fā)利用.

[4]朱筱敏，主編.沉積巖石學(xué).石油工業(yè)出版社，2008，9.

P619.22

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1004-7344（2016）09-0173-01

2016-3-11