內(nèi)蒙古清水河縣楊家窯東山水泥灰?guī)r礦礦床地質(zhì)特征及成因淺析

趙學(xué)波

摘要：內(nèi)蒙古清水河縣楊家窯東山水泥灰?guī)r礦賦存于華北地臺(tái)寒武系中統(tǒng)張夏組地層中。對(duì)其礦床地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及自然類型等分析認(rèn)為該礦床成因?yàn)闇\海相沉積礦床。同時(shí)，該礦床礦石質(zhì)量較好、巖性巖相較穩(wěn)定、儲(chǔ)量豐富，具有一定遠(yuǎn)景資源量和找礦前景。

關(guān)鍵詞：水泥灰?guī)r礦；地質(zhì)特征；成因淺析；楊家窯東山

Geological Characteristics and Genesis of Dongshan Cement Limestone Deposit in Yangjiayao， Qingshuihe County， Inner Mongolia

Zhao Xue-bo

Inner Mongolia autonomous region land use right and mining right transfer Trading CenterHuhehot010010

Abstract：The Yangjiayao Dongshan cement limestone mine in Qingshuihe County， Inner Mongolia， is found in the Middle Cambrian Zhangxia Formation strata in the North China Platform. The geological characteristics of the deposit， the quality of the ore， the structure of the ore and the natural type are considered to be due to the shallow marine deposits. At the same time， the ore bed has good ore quality， lithologic facies are relatively stable， and the reserves are abundant. It has certain prospective resources and prospecting prospects.

Key words：Cement limestone mine； Geological Features； Analysis of the causes； Yangjiayao Dongshan

1.地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)清水河縣城關(guān)鎮(zhèn)北東約20km處。大地構(gòu)造位置屬華北地臺(tái)山西臺(tái)隆與鄂爾多斯臺(tái)坳接壤處[1]。地層區(qū)劃屬于山西分區(qū)，區(qū)域上出露地層豐富，有太古界、寒武系、寒武-奧陶系、石炭系、二疊系、白堊系、第三系、第四系；產(chǎn)狀較平緩，總體走向北東或北東東向，北西傾向，傾角一般小于10°。區(qū)內(nèi)侵入巖有太古代第一期第三次鉀長(zhǎng)花崗巖石灣子巖體，主要由中細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖組成，巖石具壓碎現(xiàn)象，次生節(jié)理發(fā)育。構(gòu)造變動(dòng)主要表現(xiàn)為升降運(yùn)動(dòng)，局部有斷裂活動(dòng)，褶皺構(gòu)造輕微，僅形成一些撓曲。研究區(qū)一帶礦產(chǎn)資源以沉積成因?yàn)橹?，主要礦產(chǎn)資源有石灰?guī)r、白云巖、鐵、耐火粘土、黃鐵礦、煤等[2]。

2.礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

勘查區(qū)內(nèi)出露地層主要有：太古界興和巖群、寒武系下統(tǒng)饅頭組、寒武系中統(tǒng)張夏組、寒武系上統(tǒng)炒米店組、第四系上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。

太古界興和巖群出露于礦區(qū)東北角清水河兩岸，巖性為灰白色黑云二長(zhǎng)片麻巖，為區(qū)內(nèi)最老的地層單元，分布標(biāo)高在1350m左右；片麻理北東走向，傾向南東，傾角70°～ 80°。

寒武系下統(tǒng)饅頭組在礦區(qū)東北部、西邊部小范圍出露，下部為紫紅色含云母頁(yè)巖、含粉砂質(zhì)泥質(zhì)頁(yè)巖，可見厚度20m～30m；上部為鈣質(zhì)細(xì)粉砂巖，厚度在2m～10m。與其下伏地層界線不清，局部見不整合于太古代花崗巖之上，與上覆張夏組呈整合接觸。分布標(biāo)高一般在1400m左右。本組及以上寒武系地層總體呈北西傾向，傾角1°～5°。

寒武系中統(tǒng)張夏組為本礦區(qū)水泥灰?guī)r的主要含礦巖系，大面積分布于礦區(qū)中部；分上、下兩個(gè)巖段，完整厚度110m～150m。下巖段底部為白云質(zhì)灰?guī)r，厚度一般2m～10m；以上為（厚層）粉晶灰?guī)r、含條帶粉晶灰?guī)r夾薄層條帶狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，厚度60m～70m，分布標(biāo)高一般在1420m～ 1500m。上巖段以（厚層）粉晶灰?guī)r、（鮞狀）粉晶灰?guī)r、含條帶粉晶及泥晶灰?guī)r為主，局部夾竹葉狀灰?guī)r；厚度60m～ 80m，分布標(biāo)高一般在1500m～1570m。

寒武系上統(tǒng)炒米店組分布于礦區(qū)中心地段，以白云質(zhì)灰?guī)r為主；厚度5m～20m，分布標(biāo)高一般在1580m～1600m。與下伏張夏組整合接觸。

第四系上更新統(tǒng)廣泛分布于基巖四周低緩山坡，由沖積、風(fēng)積黃土組成，厚度不等，一般10m～30m；黃土穩(wěn)定，偶含鈣質(zhì)結(jié)核，層理不發(fā)育，有明顯的垂直節(jié)理，礦物成分以石英粉砂為主，含砂、亞粘土質(zhì)礦物。分布標(biāo)高一般在1350m～1450m。

第四系全新統(tǒng)分布于礦區(qū)東北角內(nèi)清水河河谷，分布標(biāo)高1300m左右；由沖積砂土、砂礫石組成，厚度一般在5m左右。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)一帶構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，寒武系地層總體產(chǎn)狀平緩，近于水平，未見斷層發(fā)育。

2.3巖漿巖

太古代花崗巖發(fā)育在礦區(qū)東北部，呈小范圍出露，巖性為淺肉紅色中細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石具壓碎現(xiàn)象，次生節(jié)理發(fā)育。其上覆為饅頭組紫紅色頁(yè)巖。礦區(qū)內(nèi)地表及鉆孔深部均未發(fā)現(xiàn)其他后期侵入的巖體和脈巖。

3.礦床地質(zhì)

3.1礦體特征

礦體賦存于寒武系中統(tǒng)張夏組，主要巖性有粉晶灰?guī)r及鮞狀粉晶灰?guī)r、含條帶粉晶灰?guī)r，總體在海拔1450m以上，基本屬水平巖層，工程控制長(zhǎng)度約2000m，沿傾斜方向延伸3000m左右。因剝蝕程度不同及覆蓋原因，含礦巖層可見到地表露頭連續(xù)的剖面厚度最大110m；通過(guò)鉆探控制完整的含礦巖層最大厚度175m，含礦巖系分布標(biāo)高范圍在1420m～1590m。含礦巖系下伏地層為寒武系下統(tǒng)饅頭組黃灰色鈣質(zhì)粉砂巖和紫紅色頁(yè)巖，僅小范圍有露頭。含礦巖系上覆地層為寒武系上統(tǒng)炒米店組白云質(zhì)灰?guī)r，出露面積較小，厚度一般10m左右。另外含礦巖系地表一般可見0.5m～3m殘坡積及表土層。通過(guò)工程控制，含礦巖系由自上而下可分為3個(gè)礦層，編為K1、K2、K3，及其間兩個(gè)穩(wěn)定的夾石層J1、J2，底板為白云質(zhì)灰?guī)r；單工程控制礦層最大總厚度107.7m，最小厚度17.9m。

3.1.1 K1礦層地質(zhì)特征

K1礦層為含礦巖系寒武系中統(tǒng)張夏組上巖段主體，主要巖性有粉晶灰?guī)r及鮞狀粉晶灰?guī)r、含條帶粉晶灰?guī)r，總體在海拔1490m以上。剝蝕嚴(yán)重，致地表露頭不規(guī)則?？刂频V層長(zhǎng)度400m～1400m，沿傾斜方向控制寬度3000m左右；礦層產(chǎn)狀一般近水平。工程中控制礦層厚度6.16m～ 67.93m，平均35m。本礦層與其下伏J1夾石層界線清楚；礦層上覆多為0.5m～3m的殘坡積層，局部為炒米店組（下部巖層）白云質(zhì)灰?guī)r。

3.1.2 K2礦層地質(zhì)特征

K2礦層位于張夏組下巖段中部，主要巖性有（含條帶）粉晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r，總體在海拔1480m左右。由于上覆地層覆蓋，地表露頭僅限于V型溝谷半坡處?？刂频V層長(zhǎng)度400m～1800m，沿傾斜方向控制寬度3000m左右；礦層產(chǎn)狀近水平。工程中控制礦層厚度5.0m～27.21m，平均12.98m。本礦層上覆J1夾石層，下伏為J2夾石層（張夏組下巖段條帶狀灰?guī)r）；總體來(lái)看該礦層厚度較小，質(zhì)量較差，J1夾石層厚度較大，難以圈定出連續(xù)的符合要求的工業(yè)礦體。

3.1.3 K3礦層地質(zhì)特征

K3礦層位于張夏組上巖段下部，主要巖性有（含條帶）粉晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r，總體在海拔1450m左右。由于上覆地層覆蓋，地表露頭僅限于V型溝谷下部?？刂频V層長(zhǎng)度400m～1400m，沿傾斜方向控制寬度2500m左右；礦層產(chǎn)狀近水平。工程中控制礦層厚度3.0～36.0m，平均17.89m。本礦層其下伏為張夏組下巖段底部白云質(zhì)灰?guī)r，界線較穩(wěn)定；礦層上覆J2夾石層，巖性為條帶狀灰?guī)r，厚度呈互消長(zhǎng)關(guān)系?？傮w來(lái)看該礦層厚度一般，質(zhì)量較好，上覆夾石層厚度較大，難以圈定出連續(xù)的符合要求的工業(yè)礦體。

3.2礦石質(zhì)量

從整個(gè)張夏組含礦地層來(lái)看，總體特點(diǎn)是上巖段含礦性較好，達(dá)到礦石質(zhì)量要求的層位厚度較大；而下巖段巖性組成較復(fù)雜，礦層厚度較小，考慮到礦層厚度及與夾石層比例難以圈定出連續(xù)穩(wěn)定的可采礦層。從影響劃分礦層的組分構(gòu)成來(lái)看，有益組分CaO含量一般，Na2O+K2O含量偏高，即巖石中陸源碎屑物質(zhì)泥質(zhì)條帶偏高是主要因素。

水泥用石灰?guī)r一級(jí)品質(zhì)Na2O+K2O含量要求達(dá)到0.60%，K1、K2、K3三個(gè)礦層，多數(shù)工程中含量難以達(dá)到要求，所以按照二級(jí)品質(zhì)0.80%，對(duì)K1礦層各塊段做出系統(tǒng)估算（K2、K3礦層未做系統(tǒng)的估算），礦層即全礦床CaO平均含量49.53%，MgO平均含量1.37%，SiO2平均含量5.02%，fSiO2平均含量2.39%，Na2O+K2O平均含量0.66%，Al2O3平均含量1.31%，F(xiàn)e2O3平均含量0.95%，SO3平均含量0.032%，ClP-平均含量0.020%，燒失量平均40.59%。

3.3礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

3.3.1礦石結(jié)構(gòu)

K1礦層灰?guī)r，以粉晶結(jié)構(gòu)、鮞粒粉晶結(jié)構(gòu)為主，其次為砂屑粉晶結(jié)構(gòu)、細(xì)晶鮞粒結(jié)構(gòu)，粉晶方解石粒徑一般在0.01mm～0.06mm，鮞粒粒徑在0.3mm～0.8mm；少量長(zhǎng)石石英粉砂粒徑0.02mm～0.08mm。K2、K3礦層灰?guī)r，粉晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)為主，部分為鮞粒粉晶結(jié)構(gòu)。

3.3.2礦石構(gòu)造

K1礦層，灰?guī)r以厚層狀為主，少數(shù)為含條帶構(gòu)造，礦石即為塊狀構(gòu)造為主，礦石中成分分布較為均一。K2、K3礦層，含條帶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r為主，故礦石為層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造兼有。

3.4礦石自然類型

K1礦層礦石自然類型主要為粉晶灰?guī)r及鮞狀粉晶灰?guī)r、含條帶粉晶灰?guī)r，少部分結(jié)晶較好達(dá)細(xì)晶灰?guī)r，另有部分為微晶灰?guī)r。粉晶灰?guī)r及鮞狀粉晶灰?guī)r：厚層狀構(gòu)造，鮞粒粉晶結(jié)構(gòu)，粉晶方解石占50%左右，方解石重結(jié)晶鮞粒占30%～40%，泥質(zhì)條帶、長(zhǎng)英質(zhì)砂屑很少，鏡下鑒定含次生白云石5%～10%。含條帶粉晶灰?guī)r：宏觀特征是泥質(zhì)條帶占10%～20%，中厚層構(gòu)造，粉晶結(jié)構(gòu)、砂屑及泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，偶含少量鮞粒。鏡下可見次生少量白云石。

3.5礦體圍巖、覆蓋層與夾石層

3.5.1圍巖、覆蓋層

礦區(qū)K1礦層一部分地段直接出露地表，其上部見殘坡積松散覆蓋層，厚度一般0.5m～3m；估算資源量時(shí)按外剝離層處理。部分地段K1礦層上覆圍巖為炒米店組白云質(zhì)灰?guī)r，分布面積較小且不連續(xù)，標(biāo)高在1580m以上，厚度10m左右；巖石呈淺黃灰色，中厚層構(gòu)造，細(xì)晶—粉晶結(jié)構(gòu)，主要成分方解石、白云石，CaO含量一般45%左右，MgO含量3%～6%；估算資源量時(shí)按外剝離層處理。

從整個(gè)含礦巖系來(lái)講，礦層下伏圍巖為K3礦層之下的白云質(zhì)灰?guī)r，地表出露很有限，鉆孔控制其厚度一般在10m～20m，標(biāo)高一般在1420m～1440m；巖石呈淺黃灰色，中厚層構(gòu)造，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，主要礦物方解石、白云石及砂泥質(zhì)碎屑，CaO含量一般40%左右，MgO含量3%～10%。

3.5.2夾石層

本次工作在礦層之間圈定J1、J2兩個(gè)穩(wěn)定夾石層。J1夾石層：為張霞組下巖段頂部，在K1和K2礦層之間，巖性為薄層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，分布標(biāo)高一般在1485m～1510m，厚度一般15m～25m，延伸穩(wěn)定。其巖性特點(diǎn)是，淺灰色，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)—泥晶結(jié)構(gòu)，砂泥質(zhì)成分含量較高，CaO含量一般在30%～40%左右，MgO含量1%～3%，SiO2和Na2O+K2O含量明顯偏高，分別達(dá)10%～20%和1%～3%。

J2夾石層：為張霞組下巖段中部，在K2和K3礦層之間，巖性為條帶狀灰?guī)r、含條帶灰?guī)r，分布標(biāo)高一般在1450m～1475m，厚度一般15m～25m，延伸較穩(wěn)定。其巖性特點(diǎn)是，淺灰色，條帶狀構(gòu)造，泥質(zhì)—泥晶結(jié)構(gòu)，砂泥質(zhì)條帶占20%～30%，CaO含量一般40%～46%左右，MgO含量1%～3%，SiO2和Na2O+K2O含量偏高，分別達(dá)8%～15%和1%～2%。

3.6巖溶

礦區(qū)地表巖溶不發(fā)育，基巖區(qū)主要有10°方向、100°方向兩組節(jié)理，節(jié)理交匯處經(jīng)地表水滲漏形成巖溶裂隙。深部鉆孔巖芯偶見有不規(guī)則溶洞，但多數(shù)規(guī)模僅幾厘米；有鉆孔見幾處大于1m的溶洞，充填物有紅色膠泥、巖石碎塊，造成鉆探施工難度大。

4.礦床成因簡(jiǎn)述

從區(qū)域地質(zhì)單元分布來(lái)看，本區(qū)一帶在早寒武世到中奧陶世一直處于海洋環(huán)境，沉積了一套以碳酸巖為主的地層。寒武紀(jì)中晚世，海面時(shí)有升降，環(huán)境相對(duì)動(dòng)蕩，沉積了一套（厚層）粉晶、泥晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r，夾鮞狀灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r等，到早奧陶世，本區(qū)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，沉積了一套細(xì)粒結(jié)構(gòu)的白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及石灰?guī)r，所含化石為淺海相頭足類。

本礦區(qū)含礦層為寒武系中、上統(tǒng)的張夏組和炒米店組，中統(tǒng)張夏組中礦層與夾石層的交互出現(xiàn)也反映出碳酸鹽物質(zhì)和碎屑物質(zhì)隨環(huán)境變化含量消長(zhǎng)關(guān)系，到上統(tǒng)炒米店組環(huán)境趨于穩(wěn)定，巖性組合為（厚層）粉晶灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r。綜合上述，本研究區(qū)石灰?guī)r礦床屬淺海相沉積礦床。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古清水河縣楊家窯東山石灰?guī)r礦礦床地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其自然類型、礦體圍巖覆蓋層與夾石層、巖溶等特征分析，歸納得出如下結(jié)論：

（1）礦床屬寒武系淺海相沉積礦床。

（2）礦體分布連續(xù)，巖性、巖相較穩(wěn)定，礦石質(zhì)量較好，剝采比較小，礦床規(guī)模為大型，礦山開發(fā)具有較好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅鈞.清水河縣石灰?guī)r地質(zhì)特征及開發(fā)利用[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊， 2011（03）：54+58.

[2]內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院.內(nèi)蒙古自治區(qū)清水河縣楊家窯東山水泥灰?guī)r礦普查報(bào)告[R]. 2013.