五道河石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因分析

劉 幸

（遼寧省有色地質(zhì)一 〇 九隊有限責(zé)任公司，遼寧 朝陽 122000）

1 地質(zhì)背景簡介

工作區(qū)位于華北地臺北緣—燕山臺褶帶—遼西臺陷西部—朝陽穹褶斷束中部。北以NE向凌源—北票巖石圈斷裂為界，與內(nèi)蒙地軸毗鄰；南以要路溝—錦西北東東向殼斷裂為界，與山海關(guān)臺拱相連[1]。朝陽穹褶斷束呈北北東向展布，其北西和南東兩側(cè)分別為四官營子—三家子和建昌中、新生代火山巖斷陷盆地(圖1)。

圖1 遼西地區(qū)地質(zhì)略圖

區(qū)域出露地層從老到新主要有元古界的長城系，古生界的寒武系、奧陶系，二疊系以及中生界的侏羅系、白堊系和新生界第四系。

區(qū)域上的構(gòu)造較發(fā)育，主要體現(xiàn)在褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。

褶皺構(gòu)造：主要為南窯—黨杖子倒轉(zhuǎn)向斜，軸向北東，出露長度約10km，寬2～3km，工作區(qū)內(nèi)的寒武系和奧陶系地層處于該倒轉(zhuǎn)向斜的西北翼，傾角50～85°。

斷裂構(gòu)造：主要為北東向斷裂構(gòu)造。馬圈山—塔子山逆斷層：位于工作區(qū)的西北部，全長25km，呈直線型北東向展布，斷層走向45～65°，傾向北西，傾角為24～27°。鐵杖子逆斷層：位于區(qū)內(nèi)二疊系與奧陶系地層的接觸部位，主要體現(xiàn)為粗面巖充填，走向?yàn)?0°左右，傾向北西，傾角56～80°，全長7km。王寶營子逆斷層：位于礦區(qū)的東南部，土城子組與藍(lán)旗組的接觸部位，走向50°左右，傾向北西，傾角22～51°，全長14km[1]。

區(qū)內(nèi)巖漿活動較小，燕山期侵入體呈條帶狀展布。早期有輝綠巖，晚期有粗面巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

勘查區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界寒武系、奧陶系、二疊系，中生界侏羅系和新生界第四系[2]。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

區(qū)內(nèi)為南窯—黨杖子倒轉(zhuǎn)向斜的北西翼，其地層走向30～60°，傾向300～330°，傾角32～88°。該北西翼局部地層向北北東傾斜，造成局部地層產(chǎn)狀有所變化。

2.2.2 斷裂

該區(qū)主要斷裂為鐵杖子逆斷層：位于區(qū)內(nèi)二疊系與奧陶系接觸部位，主要體現(xiàn)為粗面巖充填，走向?yàn)?0°左右，傾向北西，傾角56～80°，全長7km。受其影響發(fā)育有北北東向壓扭性斷裂和北西西向張扭性兩組斷裂。

2.3 巖漿巖

工作區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為燕山期輝綠巖和粗面巖[2]。

輝綠巖：分布在工作區(qū)東部，在平面上呈條帶狀產(chǎn)出，長340m，寬10～40m?；揖G—灰黑色，輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，組成礦物主要為斜長石、輝石，含有少量的角閃石、黑云母及金屬礦物(磁鐵礦)。斜長石自形柱狀，約含45%。輝石為普通輝石，淡棕色，自形短柱狀，約含45%。角閃石為綠色，長柱狀，約含7%。黑云母為褐色，片狀，約含1%。金屬礦物為他形板粒狀，約含2%。

粗面巖：分布在工作區(qū)西部，在平面上呈牛角狀產(chǎn)出，長2 000m左右，寬5～200m?；壹t色—肉紅色，粗面結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，組成礦物主要為正長石、斜長石、輝石、角閃石。正長石半自形板狀—他形粒狀，約含61%，斜長石半自形板狀—他形粒狀，約含15%，輝石為普通輝石，淡棕色，自形短柱狀，約含19%。角閃石為綠色，長柱狀，約含5%。

3 礦層地質(zhì)特征

工作區(qū)內(nèi)白云質(zhì)灰?guī)r礦層呈層狀、似層狀產(chǎn)出，為倒轉(zhuǎn)地層層序。依據(jù)各條礦層地表出露特征，規(guī)模、品位變化特征，結(jié)合地質(zhì)測量實(shí)測成果，共圈定5條黑色冶金熔劑白云質(zhì)灰?guī)r礦層[2]。

3.1 礦床的礦層特征

工作區(qū)內(nèi)共查明黑色冶金熔劑白云質(zhì)灰?guī)r礦層5條，編號分別為1號、2號、2-1號、3號、4號。

1號礦層西區(qū)：產(chǎn)出于下寒武統(tǒng)饅頭組地層。地表控制延長1 300m，傾斜方向控制延伸200m，厚度為54.41m，SiO2品位為0.91%，CaO品位為50.40%，MgO品位為3.71%。礦層在走向上呈連續(xù)分布，礦層在地表整體走向48°，傾向NW，傾角75～88°，厚度變化系數(shù)為14.64%。

1號礦層?xùn)|區(qū)：產(chǎn)出于下寒武統(tǒng)饅頭組地層。地表控制延長600m，厚度為55.00m，SiO2品位為0.82%，CaO品位為51.20%，MgO品位為2.98%。礦層在走向上呈連續(xù)分布，但是經(jīng)過地表TC32-1的控制以及地質(zhì)填圖得出結(jié)論，判斷1號礦層在東北部延伸的尖滅形態(tài)，礦層整體走向48°，傾向NW，傾角80～85°，厚度變化系數(shù)為49.37%。

2號礦層：產(chǎn)出于中寒武統(tǒng)張夏組。地表控制延長1 300m，傾斜方向控制延伸200m，厚度為14.04m，SiO2品位為2.30%，CaO品位為50.30%，MgO品位為2.43%。礦層在走向上呈連續(xù)分布，礦層整體走向48°，傾向NW，傾角60～75°，厚度變化系數(shù)為48.66%。

2-1號礦層：產(chǎn)出于中寒武統(tǒng)徐莊組。地表整體控制延長400m，傾斜方向控制延伸100m，厚度為15.60m，SiO2品位為1.79%，CaO品位為52.16%，MgO品位為1.45%。礦層在走向上呈連續(xù)分布，礦層整體走向48°，傾向NW，傾角70～75°，厚度變化系數(shù)為53.26%。

3號礦層：產(chǎn)出于中奧陶統(tǒng)馬家溝組。地表整體控制延長400m，深部傾斜方向控制延伸200m，厚度為49.62m，SiO2品位為1.92%，CaO品位為52.17%，MgO品位為1.54%。礦層在走向上呈連續(xù)分布，礦層走向80°，傾向NW，傾角40～50°，厚度變化系數(shù)為28.41%。

4號礦層：產(chǎn)出于下寒武統(tǒng)饅頭組。地表整體控制延長200m，深部傾斜方向控制延伸200m，未見有4號礦層在深部的延伸，推斷4號礦層在深部尖滅。厚度為46.85m，SiO2品位為1.23%，CaO品位為51.58%，MgO品位為2.54%。礦層在地表走向上呈連續(xù)分布，礦層走向30°，傾向NW，傾角50°，厚度變化系數(shù)為12.44%。

3.2 礦床的礦石特征

3.2.1 礦石化學(xué)成分

礦石主要組分為CaO、MgO和SiO2，全部采于區(qū)內(nèi)5條黑色冶金熔劑用白云質(zhì)灰?guī)r礦層，基本查明區(qū)內(nèi)礦石主要組分及變化特征。根據(jù)分析樣品測試結(jié)果，礦層礦石的主要化學(xué)成分及其他組分含量見表1、表2。

表1 礦石主要化學(xué)成分含量

表2 礦石其他組分含量

從以上數(shù)據(jù)可知，礦層主要組分含量高，其他組分含量少，變化小。礦石中P和S的平均含量均低于工業(yè)指標(biāo)要求，完全符合黑色冶金熔劑白云質(zhì)灰?guī)r的化學(xué)成分要求。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石的有用礦物為方解石，含量為75%左右，脈石礦物成分為白云石和隱晶質(zhì)石英，白云石含量在23%左右，石英含量為2%左右。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為泥晶結(jié)構(gòu)、粒晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)以及鮞粒結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為中—厚層狀構(gòu)造。

3.3 礦床的礦石類型

礦石類型分為自然類型和工業(yè)類型。本區(qū)礦石的自然類型如下。

白云質(zhì)灰?guī)r：泥晶結(jié)構(gòu)、粒晶結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)，方解石脈發(fā)育。泥晶物質(zhì)成分由方解石組成，具泥晶結(jié)構(gòu)，粒度為0.01～0.03mm，約含65%。粒晶物質(zhì)成分由白云石組成，自形，具粒晶結(jié)構(gòu)，粒度為0.03～0.1mm，約含25%。脈石成分由方解石組成，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，粒度為0.2～6.4mm，約含10%。為本區(qū)內(nèi)的1號和4號礦層礦石[3]。

白云質(zhì)鮞?；?guī)r：具鮞狀結(jié)構(gòu)、粒晶結(jié)構(gòu)和碎屑結(jié)構(gòu)，方解石脈發(fā)育。內(nèi)碎屑呈棱角狀，由含鮞?；?guī)r組成，內(nèi)碎屑粒度為1.6～6.4mm，約含7.4%。鮞粒呈圓形，鮞粒較完整，呈同心層狀，由泥晶或亮晶方解石組成，鮞粒大小為0.4～0.8mm，約含40%。粒晶由白云石組成，自形具粒晶結(jié)構(gòu)，粒度為0.03～0.1mm，約含25%。膠結(jié)物由泥晶方解石組成，粒度為0.01～0.03mm，約含20%，因方解石脈疊加，部分泥晶方解石顆粒變大。脈石由方解石組成，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，粒度為0.02～0.08mm，約含6%。巖石中石英碎屑約含2%，裂隙鐵染明顯。為本區(qū)的2號礦層礦石。

泥晶灰?guī)r：泥晶結(jié)構(gòu)和生物碎屑結(jié)構(gòu)，方解石脈發(fā)育。生物碎屑成分為原狀—半殼狀，生物體征不完整，由亮晶方解石組成，碎屑粒度為0.4～0.8mm，約含5%。泥晶基質(zhì)由泥晶方解石組成，粒度為0.01～0.03mm，約含80%。脈石成分由方解石組成，網(wǎng)狀分布，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，粒度為0.02～0.8mm，約含15%。為本區(qū)的3號礦層礦石。

礦石的工業(yè)類型：黑色冶金熔劑用白云質(zhì)灰?guī)r礦石。

3.4 礦床的圍巖和夾石

3.4.1 圍巖

1號礦層和4號礦層都產(chǎn)出于下寒武統(tǒng)饅頭組，圍巖頂板和底板都為紅色頁巖夾薄層灰?guī)r，2號礦層頂板為紅色頁巖，底板為竹葉狀灰?guī)r。3號礦層在地表大面積出露，礦層與圍巖不清楚，都為灰?guī)r。

3.4.2 夾石

經(jīng)地表槽探工程取樣化驗(yàn)分析結(jié)果顯示，礦區(qū)內(nèi)夾層主要有兩種類型：高鎂夾層、高硅夾層，產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀基本一致。

4 礦床成因

4.1 礦床成因

從寒武世早期一直到奧陶世晚期，在這一段時間內(nèi)，由于海侵的強(qiáng)烈作用，形成了典型的潮間環(huán)境，此時的海水較深，由于與海岸的距離較遠(yuǎn)，相對的陸源組分較少，并且水質(zhì)清澈，在這樣的環(huán)境下，通過在生物以及化學(xué)的雙重作用下，大量的CaCO3泥質(zhì)顆粒沉淀在了深海中，長此以久，便形成了以方解石為主，其次以白云質(zhì)以及少量的隱晶質(zhì)石英的白云質(zhì)灰?guī)r地層，這樣就形成了該區(qū)的淺海相沉積礦床[4]。

礦床在成巖的后生白云石化作用普遍發(fā)育。白云石具有顆粒較粗(0.01～0.10mm)，基本呈菱形、四邊形等交代成因標(biāo)志，是碳酸鹽在富鎂的水溶液中，與鎂離子置換鈣離子形成的，其反應(yīng)式如下：

后生白云石化大體表現(xiàn)為巖石中的花紋狀構(gòu)造，由于后生白云石化的不均勻性，在相對較強(qiáng)烈的部位，MgO含量較增高，使礦層中形成較多的不連續(xù)的“高鎂”或“高硅”夾層。因此，五道河黑色冶金熔劑用石灰?guī)r礦床屬淺海相生物化學(xué)沉積成因的碳酸鹽巖礦床[5]。

4.2 找礦標(biāo)志

區(qū)內(nèi)礦層為下寒武統(tǒng)饅頭組、中寒武統(tǒng)張夏組，以及中奧陶統(tǒng)馬家溝組，所以區(qū)內(nèi)以上礦層的地層特征即為直接找礦標(biāo)志。通過對比區(qū)內(nèi)礦層的礦石特征，中—厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r礦層即為區(qū)內(nèi)礦層的間接找礦標(biāo)志[2]。

5 結(jié)論

五道河黑色冶金熔劑用白云質(zhì)灰?guī)r礦床產(chǎn)于下寒武統(tǒng)饅頭組、中寒武統(tǒng)張夏組，以及中奧陶統(tǒng)馬家溝組，區(qū)內(nèi)礦層是典型的淺海相生物化學(xué)沉積成因的碳酸鹽巖礦床。礦層全部呈單斜中—厚層狀產(chǎn)出，有用組分品位高、厚度大，并且品位及厚度較穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合黑色冶金熔劑用白云質(zhì)灰?guī)r礦石的工業(yè)指標(biāo)要求，區(qū)內(nèi)尤以中奧陶統(tǒng)馬家溝組礦層質(zhì)量最好，資源潛力巨大，對礦床的后續(xù)勘查和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。