安徽省渦陽(yáng)縣石弓山大理石礦床地質(zhì)特征及其成因

胡聰聰

摘要：渦陽(yáng)縣石弓山大理石礦床是安徽省發(fā)現(xiàn)的重要大理石礦床，本文通過對(duì)石弓山大理石礦床地質(zhì)特征的分析，認(rèn)為該礦床屬于壓縮結(jié)晶灰?guī)r型的大理石礦床。

關(guān)鍵詞：大理石礦床；渦陽(yáng)縣；壓縮結(jié)晶灰?guī)r型

大理巖作為高級(jí)建筑石料暢銷國(guó)內(nèi)外，渦陽(yáng)縣石弓山大理石礦的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。石弓山探明的礦石資源量約為7879730立方米，其中灰云大理石為3835026立方米，占礦石總量的49%；彩云大理石為3306360立方米，占礦石總量的42%；墨大理巖為738344立方米，占礦石總量的9%。

1.區(qū)域地質(zhì)特征

本區(qū)北至永城，南到渦陽(yáng)，東瀕臨渙，西到雪楓以西的范圍內(nèi)。經(jīng)揭露，自二迭系上統(tǒng)到寒武系下統(tǒng)均有分布。永城隱伏背斜縱貫全區(qū)。沿隱伏背斜軸部的一些斷裂帶中，常有閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖等分布。

區(qū)內(nèi)地形平坦，是淮北平原的一部分。因此，基巖多被第四系掩蓋（第四系厚0～240m）只有在平原中的一些殘山上才有基巖出露。根據(jù)區(qū)內(nèi)對(duì)基巖的揭露情況來看，隱伏背斜的西翼地層比東翼完整。按其巖性從新到老包括二迭系上統(tǒng)石千峰組（P2sh）、二迭系上統(tǒng)上石盒子組（P2S）、二迭系下統(tǒng)下石盒子組（P1X）、二迭系下統(tǒng)山西組（P1S）、石炭系中上統(tǒng)太原組和本溪組（C2+3）、奧陶系中統(tǒng)閣莊組（O2g）、奧陶系下統(tǒng)（O1）、寒武系上統(tǒng)（∈3）、寒武系中統(tǒng)（∈2）、寒武系下統(tǒng)（∈1）。

本區(qū)在大地構(gòu)造上處于華北陸臺(tái)山東臺(tái)背斜徐蚌凹褶帶的北部。永城隱伏背斜縱貫全區(qū)。背斜的核部是寒武系，背斜兩翼的地層由二迭系、石炭系、奧陶系組成，東翼地層不及西翼地層完整。另在永城隱伏背斜的東翼上的次一級(jí)構(gòu)造——鄒樓向斜，是半盆狀，向斜軸部屬于二迭系，翼部由石炭系、奧陶系、寒武系組成，向斜南部地層完整。見一組張扭性斷裂發(fā)育在隱伏背斜的軸部和其附近，沿著這一組斷裂有巖漿侵入活動(dòng)。另一組近東西走向斷裂將巖層錯(cuò)開。

區(qū)內(nèi)巖漿巖有閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)玢巖四種。其中以閃長(zhǎng)巖以及閃長(zhǎng)玢巖為主，是屬于燕山期的[1]。

2.礦床地質(zhì)特征

2.1地層

礦區(qū)內(nèi)部出露第四系的地層以外，其余是寒武系下統(tǒng)饅頭組和猴家山組[2]。饅頭組按巖性可劃分為七個(gè)巖性層，按巖性自上而下分別是頁(yè)巖和粉砂質(zhì)頁(yè)巖、泥灰?guī)r和含泥質(zhì)灰質(zhì)白云巖；墨大理石；白云質(zhì)泥灰?guī)r、泥灰?guī)r與瘤狀白云質(zhì)灰質(zhì)互層；墨大理石；泥灰?guī)r、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖；彩云大理石、灰云大理石和墨大理石礦層；粉砂質(zhì)頁(yè)巖。其中第二層—第七層地表均有出露（第二層、第四層和第六層為礦層），第一層和猴家山組為鉆孔揭露后所得（圖1）。

2.2構(gòu)造

礦床在永城隱伏背斜核部的南部，地層的產(chǎn)狀變化不大，走向呈北東，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為張性斷裂為北東向，西北向斷裂次之（圖1）。

2.2.1單斜構(gòu)造

經(jīng)測(cè)制1∶2000地質(zhì)圖，在圖幅內(nèi)為寒武系下統(tǒng)饅頭組和猴家山組。巖性為頁(yè)巖，粉砂質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r。巖層的走向約為40°～70°，傾向在310°～340之間°，傾角為3°～10°。

2.2.2斷裂構(gòu)造

斷層和節(jié)理是該礦區(qū)的主要斷裂構(gòu)造[1]，區(qū)內(nèi)共有五條斷層，現(xiàn)將各斷層描述如下：

F1斷層：為一條正斷層，斷層的長(zhǎng)度大約為343m，走向35°。斷層面的傾角約83°，傾向?yàn)槟蠔|，斷層的上盤是泥灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r等，下盤為肝紫色頁(yè)巖，斷距約為4m左右。分布于中山北坡。

F2斷層：為一平推沖斷層，兩盤相對(duì)錯(cuò)動(dòng)約44m，是F1斷層的派生構(gòu)造。該條斷層的走向?yàn)?5°，斜交與地層的走向，斷層的長(zhǎng)度約為230m，傾向南東，傾角在80°左右。斷層的上盤為泥灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r超覆于下盤的頁(yè)巖、含泥質(zhì)灰質(zhì)白云巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖和Ⅲ礦層之上，斷距約7米左右。分布于中山西北坡上。

F3斷層：是一條正斷層，其走向約25°，長(zhǎng)度約192m，斷層面傾向南東，傾角在70°～80°，斷層的上盤巖性是泥灰?guī)r、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r；下盤的巖性是粉砂質(zhì)頁(yè)巖，斷距3米左右。斷層面上有擦痕和斷層角礫巖。角礫的主要巖性是粉砂質(zhì)頁(yè)巖、瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，膠結(jié)物為泥鈣質(zhì)。分布于東山北坡之上。

F4斷層：為一正斷層，斷層走向?yàn)?8°，長(zhǎng)度約450m。斷層的傾角約70°～80°，傾向?yàn)楸蔽飨颉鄬拥纳媳P巖性是紫紅色粉砂質(zhì)頁(yè)巖，下盤巖性是豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r，即Ⅰ礦層。斷距13m。斷層面上擦痕發(fā)育，擦痕方向與斷層面的傾向一致，在斷層面上及其附近普遍見到斷層角礫巖，角礫的巖性是粉砂質(zhì)頁(yè)巖以及豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r，膠結(jié)物為鈣泥質(zhì)。分布于東山的東部。

F5斷層：為一逆斷層，斷層走向?yàn)?58°，長(zhǎng)110m，是F3和F4的派生構(gòu)造，斷層面的傾角約為50°，傾向是南西向。斷層的上盤為紫紅色粉砂質(zhì)頁(yè)巖，下盤為Ⅱ礦層及紫紅色粉砂質(zhì)頁(yè)巖.斷距4米以上。分布于東山頭的西南側(cè)。

（2）節(jié)理：在開采場(chǎng)中，觀察測(cè)得的節(jié)理有兩類，一類是剪節(jié)理，另一類是張節(jié)理。剪節(jié)理即35°∠80°、86°∠84°和158°∠77°三個(gè)節(jié)理組，而組成一個(gè)共軛節(jié)理系。張節(jié)理是隨著剪節(jié)理的構(gòu)造行跡而出現(xiàn)的派生節(jié)理，為局部應(yīng)力作用形成的節(jié)理，其形狀一般不規(guī)則。裂面不平直，并為張開狀，且被方解石細(xì)脈充填，脈的寬窄不一，變化較大，一般寬度在1cm～6cm間，垂直于礦層或巖層層面分布。

2.3礦床特征

2.3.1礦床概述

石弓山大理石礦床，屬寒武系下統(tǒng)饅頭組。礦層呈單斜層狀。礦層雖受一些張性斷裂構(gòu)造破壞，但斷層兩盤相對(duì)位移不大，最大的F4斷層落差只有13m，一般只有幾米的落差，而且斷層破碎帶不發(fā)育，并被方解石細(xì)脈及泥鈣質(zhì)物質(zhì)充填膠結(jié)。因此，斷層帶一般較緊密。所以，礦層在走向和延伸上均未受到大的破壞，其主礦層仍具連續(xù)性。

礦層自下而上劃分為三層，其中以Ⅰ礦層為主，Ⅱ礦層次之。Ⅲ礦層僅剩下不多的資源量。三個(gè)礦層的礦石質(zhì)量變化不大，礦層的厚度也較為穩(wěn)定。礦石自然類型主要是以豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r為主，其次是白云質(zhì)灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、條帶狀含泥質(zhì)灰?guī)r以及亮晶砂屑灰?guī)r礦石。在這些自然類型中，采取98塊裝飾性鑒定樣品，經(jīng)靈璧縣大理石廠鑒定結(jié)果，定名為：彩云大理石、灰云大理石和墨大理石三種大理石品種，這三種大理石品種與礦石的自然類型之相應(yīng)關(guān)系如表1：

2.3.2礦層特征

Ⅰ礦層，為本礦層的主要礦層。呈層狀，長(zhǎng)1500m，沿礦層走向由西向東展布。

礦石自然類型：上部主要是豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r礦石，其次為白云質(zhì)灰?guī)r礦石；而下部主要是鮞狀灰?guī)r礦石，其次為豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r礦石。中部是含泥質(zhì)灰?guī)r礦石。

礦層按大理石的品種來劃分：上部是彩云大理石及灰云大理石；中部是墨大理石；下部是彩云大理石、墨大理石以及灰云大理石。

礦層的頂板巖性主要為瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，粉砂質(zhì)頁(yè)巖和泥灰?guī)r；底板巖性是紫紅色粉砂質(zhì)頁(yè)巖。頂?shù)装搴偷V層的傾向約為335°，傾角9°。

Ⅱ礦層，本礦床的次要礦層。呈層狀，長(zhǎng)340m，寬130m，厚1.90m～2.16m。礦石自然類型為含生物碎屑灰?guī)r。經(jīng)裝飾性鑒定礦石質(zhì)量尚好，可加工成墨大理石。礦石頂板為瘤狀泥灰?guī)r；底板為泥灰?guī)r及紫紅色粉砂質(zhì)頁(yè)巖。頂?shù)装搴偷V層巖石的傾向?yàn)?14°，傾角10°。

Ⅲ礦層僅剩下很少的礦石資源量。呈層狀，長(zhǎng)35m，寬12m，厚2.00m，礦石自然類型為亮晶砂屑灰?guī)r。經(jīng)裝飾性鑒定，礦石質(zhì)量尚好，可加工成墨大理石。礦層頂?shù)装宓膸r性是含泥質(zhì)灰質(zhì)白云巖；底部的巖性是泥灰?guī)r，粉砂質(zhì)頁(yè)巖及瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r。礦層及頂?shù)装鍘r層傾向?yàn)?35°，傾角10°。

2.3.3礦石的物質(zhì)組分

礦石中的主要礦物含量，跟礦石自然類型有著密切的關(guān)系（表2）。而各礦石自然類型又與它的產(chǎn)品是相依并存的。

從表2中可以看出，礦物大部分呈單個(gè)的顆粒狀，以方解石為主，白云石次之，石英、塵狀氧化鐵、黃鐵礦等金屬礦物少量至微量。礦石中還普遍含有生物碎屑。

2.3.4礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)類型有五種：

（1）隱晶—微粒鑲嵌結(jié)構(gòu)：為礦石的主要結(jié)構(gòu)，主要的礦物是方解石、次要礦物是白云石。方解石的顆粒直徑在0.01mm～0.054mm間，以0.02mm粒徑者為主；白云石的粒徑在0.02mm～0.13mm間，以0.02mm粒徑者為主，并常富集成白云石斑塊。方解石和白云石顆粒均很細(xì)小，并相互嵌合構(gòu)成隱晶—微粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r具有此結(jié)構(gòu)。

（2）含內(nèi)碎屑隱晶—微粒狀結(jié)構(gòu)：主要含隱晶質(zhì)方解石以及部分灰?guī)r內(nèi)碎屑。方解石粒徑在0.02mm～0.03mm間，灰?guī)r內(nèi)的碎屑多為次棱角狀，粒徑在0.06mm～0.2mm之間。構(gòu)成了含內(nèi)碎屑隱晶—微粒狀結(jié)構(gòu)。含生物碎屑的灰?guī)r礦石具有此結(jié)構(gòu)。

（3）生物碎屑結(jié)構(gòu)：主要包含了小于0.01mm的方解石以及少量生物碎屑和砂級(jí)灰?guī)r內(nèi)碎屑。含生物碎屑的灰?guī)r礦石具有此結(jié)構(gòu)。

（4）鮞狀結(jié)構(gòu)：以方解石為主要成分的鮞子組成，鮞徑0.45mm～1.7mm，鮞子為皮殼狀的球形，并為亮晶方解石膠結(jié)。鮞狀灰?guī)r礦石具此結(jié)構(gòu)。

（5）內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)：主要由灰?guī)r內(nèi)碎屑和鮞子組成，灰?guī)r內(nèi)碎屑直徑0.14mm～1.8mm，為隱晶質(zhì)方解石膠結(jié)。亮晶砂屑灰?guī)r的礦石具有此結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造的三種類型有豹皮狀構(gòu)造、條帶狀與塊狀構(gòu)造。其中豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r礦石具有豹皮狀構(gòu)造；厚層狀亮晶砂屑灰?guī)r的礦石具有塊狀構(gòu)造；薄層狀含泥質(zhì)灰?guī)r的礦石具有條帶狀構(gòu)造。[4]

3.礦床成因

石弓山大理石礦床，產(chǎn)于古生界寒武系下統(tǒng)饅頭組中，礦石為隱晶—微粒狀豹皮狀含白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r。礦層產(chǎn)狀與圍巖的產(chǎn)狀一致。礦層在走向上和傾向上其結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及物質(zhì)組分均無大的變化。另外在采場(chǎng)的陡壁上見有呈雁形排列的垂直于巖層分布的方解石細(xì)脈，方解石細(xì)脈形狀往往呈透鏡體，組成一火炬形的節(jié)理行跡，這種構(gòu)造行跡反映巖層受到垂直節(jié)理的壓縮作用。鑒于以上特征，礦床屬壓縮結(jié)晶灰?guī)r型的大理石礦床。[5]

4.結(jié)語(yǔ)

前文對(duì)渦陽(yáng)縣石弓山大理石礦床地質(zhì)特征進(jìn)行分析，得出此礦床是壓縮結(jié)晶灰?guī)r型的大理石礦床。

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