福建大田獅古洞礦區(qū)黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦地質(zhì)特征及成因探討

劉檢生

(福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，三明，365000)

獅古洞黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦床位于大田廣平鎮(zhèn)、沙縣湖源鄉(xiāng)，地處大田—龍巖坳陷區(qū)東北端。廣平—龍巖復(fù)式向斜北端部廣平—建愛中深層次的逆沖推覆斷層[1，2]在區(qū)內(nèi)發(fā)育。近年來，閩西南廣平推覆構(gòu)造體下相繼發(fā)現(xiàn)了煤和一批多金屬礦[3]，如坑口、蘇橋、元沙3個隱伏煤礦井田[注]福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建省大田縣奇韜煤礦區(qū)廣平坑口井田普終報(bào)告，1995。[注]福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建省大田縣奇韜煤礦區(qū)蘇橋井田詳查(最終)報(bào)告，2005。[注]福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建省大田縣奇韜煤礦區(qū)元沙井田詳查(最終)報(bào)告，2007。，大田元沙鉛鋅礦床[4]，龍鳳場中型鐵硫多金屬礦等。獅古洞礦區(qū)深部發(fā)現(xiàn)埋藏深、厚度大、品質(zhì)好的石灰?guī)r，2012～2016年經(jīng)普查、詳查、勘探工作確定為大型黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦床[注]福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建省大田縣獅古洞礦區(qū)黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦詳查報(bào)告，2016。[注]福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建省大田—沙縣獅古洞礦區(qū)黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦、水泥用灰?guī)r勘探報(bào)告，2018。。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)出露地層簡單，自老到新有新元古代大嶺(巖)組、晚泥盆世天瓦崠組和桃子坑組、早石炭世林地組、早二疊世船山組、中二疊世棲霞組及新生代第四紀(jì)全新世地層(圖1)，并對各組巖性特征和船山組3個標(biāo)志層進(jìn)行詳細(xì)描述(表1)。

船山組主要巖性為青灰色中-厚層狀微晶灰?guī)r、(含)生物碎屑灰?guī)r，微晶灰?guī)r中見豹紋狀微晶灰?guī)r、扁豆?fàn)钗⒕Щ規(guī)r。上、中部常夾有泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，底部往往有較多的泥質(zhì)灰?guī)r、含生物碎屑泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。通過礦區(qū)鉆孔巖性對比，建立了3個標(biāo)志層：豹紋狀-大扁豆?fàn)罨規(guī)r組合、白云質(zhì)灰?guī)r、小扁豆?fàn)罨規(guī)r。

圖1 大田獅古洞礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 The geological map of Shigudong deposit in Datian county1—第四紀(jì)全新世；2—早二疊世船山組；3—晚泥盆世桃子坑組；4—晚泥盆世天瓦崠組；5—新元古代大嶺(巖)組；6—斷層破碎帶；7—實(shí)測地質(zhì)界線/不整合地質(zhì)界線；8—實(shí)測逆斷層及編號；9—實(shí)測性質(zhì)不明斷層；10—推測性質(zhì)不明斷層；11—逆沖推覆斷層；12—隱伏背斜/向斜；13—勘探線及編號；14—A-A'縱剖面線；15—鉆孔位置；16—礦區(qū)范圍

豹紋狀-大扁豆?fàn)罨規(guī)r組合：分布在船山組上部Ⅲ礦體中。豹紋狀灰?guī)r是由微晶灰?guī)r組成，含炭泥質(zhì)相對較多的深灰色灰?guī)r與較純凈的淺灰色-灰白色灰?guī)r相間出現(xiàn)，在切面上形成豹紋狀花紋的構(gòu)造，寬一般1～3 cm，厚度1～8 m(照片1-c)。顯微鏡下巖石全由方解石組成，含少量生物碎屑。呈泥微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。沿其炭質(zhì)縫合線見泥晶狀方解石呈不規(guī)則團(tuán)塊狀分布，手標(biāo)本見其呈豹紋狀分布(照片2-a)。大扁豆?fàn)罨規(guī)r扁豆由方解石組成，形成大小不一的扁豆體、透鏡體，具拉長定向排列形成扁豆?fàn)顦?gòu)造，扁豆顆粒較大，大部分呈橢圓狀，粒徑一般為(0.5×4～1×4)cm，具定向排列，厚0.5～20 m(照片1-d)。顯微鏡下呈微晶結(jié)構(gòu)，定向構(gòu)造。方解石受壓實(shí)壓溶作用后，長軸基本呈定向排列(照片2-b)。該標(biāo)志層上部為Ⅲ礦體中-厚層狀微晶灰?guī)r、含生物碎屑泥晶-微晶灰?guī)r和礦體頂板泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r，下部為微晶灰?guī)r。

表1 礦區(qū)地層劃分及特征

照片1 礦石巖心照片Photo.1 Core photos of the orea—角礫狀灰?guī)r；b—角礫狀灰?guī)r；c—豹紋狀灰?guī)r；d—大扁豆?fàn)罨規(guī)r；e—小扁豆?fàn)罨規(guī)r

白云質(zhì)灰?guī)r：分布于Ⅲ-Ⅳ、Ⅳ-Ⅴ礦體間的夾石及Ⅴ礦體底板，上下巖性為微晶灰?guī)r。該標(biāo)志層在礦區(qū)中部較穩(wěn)定，由東南側(cè)、西北側(cè)白云質(zhì)灰?guī)r過渡到硅質(zhì)灰?guī)r、角礫狀硅質(zhì)灰?guī)r等。

小扁豆?fàn)罨規(guī)r：分布于Ⅴ礦體底部，顯微鏡下扁豆顆粒較小，粒徑一般為(0.1×2～0.2×2)cm，具定向排列，厚0.5～6 m(照片1-e)。顯微鏡下礫屑呈泥微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礫屑直徑為5～9 mm，扁圓狀，成分為微晶灰?guī)r，受壓實(shí)壓溶作用一致定向(照片2-c)。小扁豆?fàn)罨規(guī)r上部為Ⅴ礦體，巖性為淺灰-灰色厚層狀、巨厚層狀微晶-細(xì)晶灰?guī)r、含生物碎屑泥晶灰?guī)r；下部巖性為礦體底板的泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或F0斷層構(gòu)造角礫巖。

照片2 礦石顯微鏡下照片(4×10+)Photo.2 Microscopic photos of the ores(4×10+)a— 豹紋狀灰?guī)r；b—大扁豆?fàn)罨規(guī)r；c—小扁豆?fàn)罨規(guī)r

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺為一組南西向背斜、向斜褶皺，斷裂構(gòu)造地表發(fā)育有F1逆沖推覆斷層、F2層間逆斷層，以及西南角的F3逆斷層；深部發(fā)育F0滑脫斷層。

1.2.1 Ⅱ背斜、Ⅱ向斜

Ⅱ背斜、Ⅱ向斜發(fā)育于礦區(qū)西部龍宮—獅古洞、雙坑拱一帶，核部為船山組，兩翼為棲霞組-船山組，樞紐總體走向北北東，長大于1.9 km。背斜軸面傾向北西，軸面傾角65°～89°；向斜軸面近直立。褶皺均被F3橫切，在20線以北被F1切割，棲霞組缺失，船山組部分缺失。

在20線局部(ZK2001控制)發(fā)育一組緊閉的倒轉(zhuǎn)背向斜(Ⅲ級構(gòu)造)。該褶皺雖然使礦層增厚，但影響較小(圖2)。

圖2 A-A'地質(zhì)縱剖面圖(Ⅲ級構(gòu)造放大)Fig.2 Diagram showing the geological profile in the A-A' exploration line in Shigudong deposit1—中二疊世棲霞組；2—早二疊世船山組；3—早石炭世林地組；4—新元古代大嶺(巖)組；5—實(shí)、推測地質(zhì)界線；6—實(shí)測逆斷層及編號；7—浮土；8—黑云斜長變粒巖；9—豹紋狀灰?guī)r；10—白云質(zhì)灰?guī)r；11—扁豆?fàn)罨規(guī)r(不分大小)；12—微晶灰?guī)r；13—石英砂礫巖；14—白云質(zhì)灰?guī)r帶；15—鉆孔位置及編號；16—礦體編號

1.2.2 斷層

礦區(qū)主要控礦構(gòu)造有F1逆沖推覆斷層，F(xiàn)0滑脫斷層以及F2、F3逆斷層等。

F0滑脫斷層：地表未出露?？傮w走向北北東、傾向南東東，傾角一般為5°～15°。上盤為船山組石灰?guī)r，下盤為林地組砂礫巖，斷層中見構(gòu)造角礫巖、構(gòu)造片巖、碎粉巖，擦痕清晰，厚度較薄，為10～30 cm。

F1逆沖推覆斷層：屬區(qū)域性廣平—建愛中深層次推覆斷層北延部分，局部在(28線)有分叉復(fù)合現(xiàn)象。長度超過3 km，寬10～250 m?？傮w走向北北西、傾向南西西，產(chǎn)狀變化較大。斷層中主要見構(gòu)造角礫巖，角礫成分較復(fù)雜。該構(gòu)造角礫巖局部具金礦化，是礦區(qū)內(nèi)金礦的主要控礦和儲礦構(gòu)造。F1逆沖推覆斷層控制石灰?guī)r礦體頂板，并影響了礦石質(zhì)量(SiO2、MgO含量增多)。

F2逆斷層：出露于礦區(qū)中部，長度大于4 km，寬度5～90 m。總體走向近南北，傾向西，傾角5°～10°。新元古代大嶺(巖)組逆沖于晚泥盆世桃子坑組之上，為F1伴生的層間逆斷層。

F3逆斷層：僅見于礦區(qū)西南角。長大于1.7 km，寬5～30 m。走向北西西、傾向北北東，傾角較陡50°～60°，為后期形成。

2 礦體特征

礦區(qū)圈定有5個黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦層，Ⅰ、Ⅱ礦體貯存于棲霞組，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ貯存于船山組。Ⅲ、Ⅴ為礦區(qū)主要礦體，Ⅳ規(guī)模中等，Ⅰ、Ⅱ規(guī)模較小。

2.1 主礦體特征

Ⅲ礦體：礦體呈層狀，總體走向北北東。背斜西部傾向274°～310°，背斜東部傾向94°～130°，向斜西部傾向270°～290°，向斜東部傾向90°～110°。礦體走向延伸1 400 m，傾向延伸760～1 700 m。礦體貯存標(biāo)高628.03～-34.70 m，埋深4.80～588.89 m。真厚度8.14～180.02 m，平均真厚度64.84 m。厚度變化系數(shù)60.21%。容礦巖石為淺灰-灰色厚層狀微晶灰?guī)r、含生物碎屑泥晶-微晶灰?guī)r、豹紋狀微晶灰?guī)r、大扁豆?fàn)钗⒕Щ規(guī)r。其中豹紋狀微晶灰?guī)r-大扁豆?fàn)钗⒕Щ規(guī)r是Ⅲ礦體標(biāo)志層，有1～2層豹紋狀微晶灰?guī)r位于Ⅲ礦體中下部，有1層扁豆?fàn)钗⒕Щ規(guī)r位于Ⅲ礦體底部。礦體頂板為硅質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，或F1斷層構(gòu)造角礫巖；底板為硅質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r。礦體CaO、MgO、SiO2和S平均品位分別為54.19%、0.38%、1.38%和0.05%。

Ⅴ礦體：礦體呈層狀，總體走向北北東。背斜西部傾向274°～310°，背斜東部傾向94°～130°，向斜西部傾向270°～290°，向斜東部傾向90°～110°。礦體走向延伸1 800 m，傾向延伸540～1 700 m。礦體貯存標(biāo)高526.29～-200.90 m，埋深61.86～730.01 m。真厚度10.85～136.36 m，平均真厚度53.57 m。厚度變化系數(shù)30.16%。容礦巖石由淺灰-灰色厚層狀、巨厚層狀微晶-細(xì)晶灰?guī)r，含生物碎屑泥晶灰?guī)r、小扁豆?fàn)钗⒕Щ規(guī)r組成。其中小扁豆?fàn)钗⒕Щ規(guī)r是Ⅴ礦體標(biāo)志層，位于Ⅴ礦體底部。礦體頂板為硅質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r，底板為泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或F0斷層構(gòu)造角礫巖。礦體CaO、MgO、SiO2和S平均品位分別為54.54%、0.35%、0.86%和0.04%。

2.2 礦石質(zhì)量特征

2.2.1 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為微晶結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)，局部呈細(xì)晶結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，次為縫合線構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、豹紋狀構(gòu)造、扁豆?fàn)顦?gòu)造。

2.2.2 礦石類型

礦石自然類型為微晶灰?guī)r礦石，工業(yè)類型為黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦石。

2.2.3 礦石化學(xué)成分

礦石主要有用組分為CaO。主要雜質(zhì)組分為MgO、SiO2，主要有害組分為P、S。

根據(jù)分析結(jié)果，CaO、MgO和SiO2的礦床平均品位分別為54.48%、0.35%和1.11%。P的礦床平均含量0.002 4%，遠(yuǎn)低于0.04%的標(biāo)準(zhǔn)；S平均值為0.079%，總體能符合黑色冶金用熔劑灰?guī)r的工業(yè)要求。

經(jīng)煅燒試驗(yàn)表明樣品具有分解率高、有用組分CaO含量高(平均95.43%)、雜質(zhì)MgO(平均0.35%)、SiO2(平均0.45%)含量低、煅燒后的石灰活性度高(360～400 ml)的特性，達(dá)到優(yōu)質(zhì)冶金用石灰?guī)r標(biāo)準(zhǔn)。

3 礦床成因

4 結(jié)語

(1)船山組建立了3個標(biāo)志層——豹紋狀-大扁豆?fàn)罨規(guī)r組合、白云質(zhì)灰?guī)r、小扁豆?fàn)罨規(guī)r，為福建省內(nèi)船山組劃分提供新的證據(jù)。

(2)礦體頂部受F1斷層控制，底部受F0斷層控制；F1逆沖推覆斷層是該礦床的重要控礦因素。新元古代大嶺(巖)組，晚泥盆世天瓦崠組、桃子坑組推覆于早二疊世船山組，中二疊世棲霞組之上，為大田一帶推覆斷層之下尋找石灰?guī)r礦床、煤礦床具有一定的指導(dǎo)意義。這對推覆斷層較發(fā)育的大田一帶尋找石灰?guī)r礦床有很好的指導(dǎo)意義。

該文是在福建省大田縣獅古洞礦區(qū)黑色冶金用熔劑灰?guī)r礦詳查和勘探報(bào)告的基礎(chǔ)上總結(jié)而成，在成文過程中得到了童茜輝、邱盛安、王方權(quán)高級工程師的審閱和指導(dǎo)，并提出寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝！