內(nèi)蒙古自治區(qū)庫倫旗地區(qū)石灰?guī)r礦地質(zhì)特征淺析

曹軍 張華川

摘要：研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)庫倫旗境內(nèi)，水泥用石灰?guī)r礦主要產(chǎn)于石炭系上統(tǒng)白家店組地層中，本礦床為石炭系上統(tǒng)的淺海相生物化學(xué)沉積的石灰?guī)r礦層。成因?qū)贉\海相潮間坪、潮上坪沉積環(huán)境下的化學(xué)—生物化學(xué)沉積成因。研究區(qū)內(nèi)以厚層塊狀結(jié)晶灰?guī)r為主，礦石結(jié)構(gòu)主要有微晶結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)、微晶—細(xì)晶結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為層狀構(gòu)造、厚層狀構(gòu)造。

關(guān)鍵詞：石灰?guī)r；淺海相；白家店組

Geological characteristics of limestone ore in Kurunqi area， Inner Mongolia Autonomous Region

CaoJun Zhang-Hua chuan

Natural Resources Physical Geological Data Center，Sanhe City，065201

Abstract： The research area is located in Coulomb Banner，Inner Mongolia Autonomous Region.The limestone deposits for cement are mainly produced in the Baijiadian formation of the upper Carboniferous，and the deposit is a limestone bed of neritic Marine facies biodeposition in the lower Carboniferous.The genesis belongs to the chemicalbiochemical sedimentary genesis in the sedimentary environment of the intertidal flat of shallow Marine facies and the upper tidal flat.In the study area，the bulk crystalline limestone is mainly thick，and the ore structure mainly consists of microcrystalline structure， fine crystal structure，microcrystalline-fine crystal structure，and the ore structure mainly consists of layered structure and thick layered structure.

Keywords： limestone，neritic facies，Baijiadian formation

1.區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)大地構(gòu)造單元屬天山—內(nèi)蒙中部—興安地槽褶皺系，溫都爾廟—翁牛特旗加里東地槽褶皺帶，敖漢旗復(fù)向斜北東段。研究區(qū)處于東西向赤峰—開源大斷裂與敖漢復(fù)向斜交匯的銳角部分，由于受區(qū)域構(gòu)造的影響，研究區(qū)內(nèi)的褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，巖漿侵入活動頻繁，既有華力西期巖漿侵入又有燕山期巖漿巖分布。

研究區(qū)內(nèi)古生代地層區(qū)劃為華北地層大區(qū)，內(nèi)蒙古草原地層區(qū)，烏蘭浩特—哈爾濱地層分區(qū)；中、新代地層區(qū)劃屬濱太平洋地層區(qū)，大興安嶺—燕山地層分區(qū)，寧城—敖漢地層小區(qū)。區(qū)域出露地層主要為古生界石炭系上統(tǒng)白家店組及石咀子組，中生界侏羅系上統(tǒng)土城子組，白堊系下統(tǒng)義縣組，第四系上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)。

區(qū)域大地構(gòu)造位置屬于華北地臺北緣與內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系、溫都爾廟—翁牛特旗加里東地槽褶皺帶的交匯地帶，槽臺界線從區(qū)域東南通過。區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育東西向、北東向和北西向構(gòu)造。東西向構(gòu)造表現(xiàn)為中生代區(qū)域性脆性斷裂和脈巖、次火山巖的侵位。北東向構(gòu)造是區(qū)域的主體構(gòu)造，主要表現(xiàn)為地層的北東向展布、侵入體的北東向侵位、火山口和次火山巖的北東向展布、糜棱巖帶和脆韌性斷層的北東向展布。北西向構(gòu)造主要表現(xiàn)為脆性斷層。

區(qū)域內(nèi)侵入巖東南部發(fā)育，西北部不發(fā)育。侵入時代主要是晚古生代和中生代。主要以酸性侵入活動為主，主要有晚古生代早期閃長巖及石黃閃長巖、晚古生代晚期黑云母花崗巖、侏羅紀(jì)第二期黑云母二長花崗巖和早白堊紀(jì)黑云母花崗巖及花崗斑巖。其中以晚古生代晚期花崗巖出露面積較大。

2.研究區(qū)（床）地質(zhì)

2.1地層

研究區(qū)出露地層有：古生界石炭系上統(tǒng)白家店組及石咀子組，中生界侏羅系上統(tǒng)土城子組，第四系上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)。

（1）石炭系上統(tǒng)白家店組。主要分布研究區(qū)西北部，沿北東走向的北大山山脊及其其北坡分布，面積不大，約1.8km2，出露厚度大于500m，是組成研究區(qū)水泥灰?guī)r礦體的主體含礦層位。巖性主要為厚層結(jié)晶灰?guī)r。巖層傾向290°～310°，傾角55°～65°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。控制厚度153.00m～402.81m。

結(jié)晶灰?guī)r：灰白—深灰色，隱晶、微晶、細(xì)晶結(jié)構(gòu)，塊狀及厚層狀構(gòu)造。貝殼狀斷口為主，平坦?fàn)畲沃?。礦物成分以方解石為主，占95%～99%，含少量燧石顆粒，方解石在0.02mm～0.04mm之間，他形近等軸狀微粒聚集分布。后期碳酸鹽脈沿構(gòu)造破碎帶，斷裂、裂隙充填，寬窄不一，寬的可達1m，窄的1cm，呈不規(guī)則形態(tài)分布于結(jié)晶灰?guī)r之中。地表未見大的巖溶洞穴，局部見風(fēng)蝕孔，鉆孔中灰?guī)r較完整，區(qū)內(nèi)結(jié)晶灰?guī)r中巖溶不發(fā)育。

（2）石炭系上統(tǒng)石咀子組。主要分布在研究區(qū)中部及其以南區(qū)域。為區(qū)內(nèi)出露最多，分布面積最大的地層，出露面積約18km2，出露厚度大于3000m。巖性主要為深灰色板巖、碳質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖及薄層結(jié)晶灰?guī)r。巖層傾向280°～330°，傾角40°～78°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。區(qū)內(nèi)由于覆蓋嚴(yán)重，未見與下伏地層的接觸界線，接觸關(guān)系不清。局部表現(xiàn)為斷層接觸。

（3）侏羅系上統(tǒng)土城子組。分布在研究區(qū)西北部北大山南坡，出露范圍較小，面積約1.1km2，為一套碎屑沉積巖組合，巖性主要為灰紫、灰色凝灰質(zhì)砂礫巖、英安質(zhì)含角礫晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r。傾向280°～310°，傾角40°～55°，區(qū)內(nèi)與下伏地層呈斷層接觸，出露最大厚度大于600m。

（4）第四系。巖石多為坡積物，成份為灰?guī)r碎塊、砂土；局部為浮土覆蓋，厚度0.20m～8.00m，以砂土成份為主。

2.2構(gòu)造

研究區(qū)位于敖漢旗復(fù)向斜南東部。褶皺與斷裂構(gòu)造均有發(fā)育，構(gòu)造線呈北東東向展布，上石炭統(tǒng)石咀子組巖層走向總體為北東東向，傾向北北西，傾角40°～60°；局部向南南東傾，構(gòu)成小型背斜和向斜構(gòu)造。斷裂構(gòu)造控制了礦體的局部邊界，但未見對礦體及礦石質(zhì)量有影響。

F1斷裂：前人稱為“南城子斷層”，橫貫研究區(qū)中北部，南部為石咀子組。該斷裂東部段控制長1.22km，走向近東西，傾向北，傾角60°；中部被第四系覆蓋，西部段控制長0.95km，走向向北偏轉(zhuǎn)，為北西西向，傾向北北東向，傾角60°。該斷層可見寬5m的斷層角礫巖帶，為北盤下降、南盤上升的正斷層，估計斷距較大。F1斷裂將北東向斷層截斷，根據(jù)穿截關(guān)系，判定區(qū)內(nèi)東西向斷層晚于北東向斷層。

2.3巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)侵入巖體分布較少，只在西部邊緣見晚古生代晚期黑云母花崗巖出露，北部面積0.38km2，侵入于白家店組中，南部面積0.07km，侵入于石咀子組中，巖體接觸帶之圍巖普遍大理巖化。巖性為肉紅色中粗?；◢弾r，花崗結(jié)構(gòu)、中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要有斜長石、鉀長石、石英及少量黑云母。含圍巖蝕變發(fā)育，主要有硅化、矽卡巖化。受斷裂的影響，巖石普遍壓碎形成碎裂花崗巖和花崗碎裂巖。

3.礦體地質(zhì)

3.1礦體特征

石炭系上統(tǒng)白家店組是研究區(qū)水泥用石灰?guī)r礦的主要含礦層位，巖礦層空間位置穩(wěn)定，延伸好，呈厚層狀產(chǎn)出。層內(nèi)碳酸鹽巖物質(zhì)成分較均勻，組分和結(jié)構(gòu)上差異不明顯。礦層產(chǎn)狀與石炭系地層一致，傾向290°～310°，傾角55°～65°。賦礦巖石為灰白色厚層狀結(jié)晶灰?guī)r。分布于柳樹底下北大山北側(cè)一帶。

石炭系上統(tǒng)石咀子組中的薄層結(jié)晶灰?guī)r為次要含礦層，巖礦層空間位置不穩(wěn)定，分布范圍小，呈薄層狀產(chǎn)出。研究區(qū)內(nèi)僅南城子西洼山脊處有小面積出露。

研究區(qū)內(nèi)查明水泥用石灰?guī)r礦體兩個，編號為1、2號。1號礦體，為厚層結(jié)晶灰?guī)r，礦層穩(wěn)定，面積大。2號礦體，為薄層結(jié)晶灰?guī)r，面積較小，賦存不穩(wěn)定。成礦后斷裂構(gòu)造不發(fā)育，構(gòu)造簡單，巖漿巖、變質(zhì)巖及巖溶不發(fā)育。

1號礦體：平面為梯形，近北東向展布。傾向290°～310°，傾角55°～65°，控制礦體沿走向長約1780m，寬約480m左右。受F5斷層影響西部礦層厚度稍小，由于F5斷層產(chǎn)狀與礦層產(chǎn)狀相反，對1號礦體沒有影響。地表山脊部位巖層裸露，陰坡部分區(qū)域被風(fēng)積砂土覆蓋。由150m～300m不等間距的7條勘查線，18個鉆孔，一條探槽，7條采樣剖面控制。采樣剖面和探槽控制礦體厚度102.14m～402.81m，平均309.15m，CaO品位52.11%～53.13%，平均52.84%；MgO品位1.41%～1.53%，平均1.49%；鉆探控制礦體厚度127.58m～ 262.77m，平均204.38m，CaO品位52.38%～53.67%，平均52.94%；MgO品位0.91%～1.41%，平均0.98%。品位變化系數(shù)CaO 1.34%；MgO 21.82%，屬均勻型。

3.2礦石質(zhì)量

（1）礦石主要礦物成分。礦石礦物成分以隱晶—微細(xì)晶方解石為主，含量為90%～95%，粒徑0.013mm～0.028mm，含少量白云石、石英粉細(xì)砂。巖石中見次生碳酸鹽脈穿插。平均化學(xué)成分CaO含量52.11%～53.13%、MgO含量1.41%～1.53%。

（2）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要為微晶結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。

（3）礦石化學(xué)成分及有益有害組分變化。該研究區(qū)水泥用石灰?guī)r礦石主要化學(xué)成分為CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O。其中有益組分為CaO、SiO2、Al2O3及Fe2O3，有害組分為MgO、K2O、Na2O、SO3、Cl等。

經(jīng)地表刻槽、深部鉆探取樣組合分析，礦石品位及其化學(xué)成分含量為CaO 52.13-53.01%，平均52.74%；MgO 0.89-1.52%，平均1.16%；SiO2 1.53-2.33%，平均1.98%；Al2O3 0.35-0.67%，平均0.51%；Fe2O3 0.14-0.17%，平均0.16%；K2O 0.19-0.33%，平均0.21%；Na2O 0.14-0.19%，平均0.17%；SO3 0.12-0.63%，平均0.44%；Cl平均0.11%，燒失量為41.07%～42.09%，平均41.62%。礦體品位變化系數(shù)CaO 0.11-0.36%、MgO 2.48-2.66%。

礦石中主要有益組分沿走向、傾向變化不明顯，有害組分含量均很低，對礦體質(zhì)量幾乎不具影響。礦體品位變化系數(shù)CaO 0.11-0.36%、MgO 2.48-2.66%，品位變化屬穩(wěn)定類型。

研究區(qū)內(nèi)共計采集15件光譜多元素分析樣，通過光譜多元素分析表明，礦石中的Mn、Ni、Cu、Zn、Nb、Th、As等元素的含量微乎其微，不具任何意義。研究區(qū)水泥用石灰?guī)r礦石化學(xué)成分含量均較均勻，有益、有害組分沿走向、傾向變化幅度不大，礦石品位變化屬穩(wěn)定類型，礦石中有益組分CaO含量較高，有害組分含量較低，礦石質(zhì)量穩(wěn)定，為優(yōu)質(zhì)水泥用石灰?guī)r原料。

3.3礦石類型及品級

（1）礦石類型。礦石自然類型為厚層狀石灰?guī)r礦及薄層狀石灰?guī)r礦；按結(jié)晶粒度可分為隱晶—微、細(xì)晶灰?guī)r。按氧化鎂對石灰?guī)r的影響應(yīng)屬純石灰?guī)r類型。

本礦床礦石有害成分含量均很低，符合水泥用石灰?guī)r礦的質(zhì)量要求，按工業(yè)用途劃分應(yīng)為水泥用石灰?guī)r類型。

（2）礦石品級。通過本次工作，研究區(qū)礦體平均品位CaO 52.74%、MgO 1.13%，礦石均為一級品礦石。

4.礦床成因及找礦標(biāo)志

本礦床為石炭系下統(tǒng)的淺海相生物化學(xué)沉積的石灰?guī)r礦層。成因?qū)贉\海相潮間坪、潮上坪沉積環(huán)境下的化學(xué)—生物化學(xué)沉積成因。

成礦物質(zhì)來源于大陸，河流將大量鈣質(zhì)以可溶性重碳酸鹽Ca（HCO3）2形式從陸地帶入海水中，其中夾雜著少量硅、鋁、鐵、鎂等組份，在溫暖的條件下，一方面淺海中重碳酸鹽處于鈣過飽和狀態(tài)，逐漸沉于海底，由于海水的溫度較高，且在近淺海中海水動蕩較大，氣壓降低，使CO2逸出，利于CaCO3沉淀的還原環(huán)境，使易溶性的Ca（HCO3）2變成難溶的CaCO3而沉積下來。

另一方面，海水中大量生物的存在，在動物遺體分解時生成銨或碳酸銨，當(dāng)它們與可溶性重碳酸鹽或海水中的CaSO4相互作用時將其CaCO3沉淀下來。

在鈣質(zhì)沉積過程中地殼有不斷的輕微變動，沉積環(huán)境也相應(yīng)變化，使沉積物形成層理，陸源碎屑物中的硅質(zhì)及硅質(zhì)生物介殼混在鈣質(zhì)一起沉積下來，由于沉積環(huán)境的改變在近陸源地段沉積泥質(zhì)為主的板巖及砂巖、粉砂巖等。

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