內(nèi)蒙古阿拉善左旗大疙瘩山水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因探討

王鵬

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì)，寧夏 銀川 750021)

大疙瘩山水泥用石灰?guī)r礦床位于阿拉善左旗巴彥浩特鎮(zhèn)以南直距約70km，地處阿拉善左旗巴潤別立鎮(zhèn)境內(nèi)，包蘭鐵路于大疙瘩山東部23km 處通過，距銀川至阿拉善左旗的高速公路巴潤別立鎮(zhèn)出口約25km，銀川至阿拉善左旗的省道S218 于大疙瘩山北部23km 處通過，交通方便。本文依據(jù)本礦區(qū)2017 年度野外勘查資料，同時(shí)對(duì)比參考區(qū)域地質(zhì)資料，對(duì)礦床地層及構(gòu)造特征通過深部工程予以控制查證，并就礦體特征、礦石品質(zhì)、礦床成因等進(jìn)行綜合研究及探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

該區(qū)域地層古生界區(qū)劃屬華北地層大區(qū)(Ⅴ)，晉冀魯豫地層區(qū)(Ⅴ4)，鄂爾多斯地層分區(qū)(Ⅴ44)，賀蘭山- 桌子山小區(qū)(Ⅴ44-2)。中、新代地層劃屬阿拉善地層區(qū)(2)、潮水地層分區(qū)(22)。區(qū)內(nèi)出露的地層有奧陶系下- 中統(tǒng)天景山組和中-上統(tǒng)米缽山組、泥盆系上統(tǒng)大岱山組和中寧組、新近系中新統(tǒng)彰恩堡組、第四系上更新統(tǒng)洪積層和全新統(tǒng)沖積層。

區(qū)域地處賀蘭山南段，大地構(gòu)造位置屬北祁連加里東褶皺帶東北緣，曾歷經(jīng)多次構(gòu)造變動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。區(qū)內(nèi)發(fā)育塔塔溝背斜、峨眉山向斜及營盤山斜沖斷層(F1)，軸向多為北西向，兩翼地層常被不同性質(zhì)的斷層切割，導(dǎo)致其地層展布形態(tài)不對(duì)稱。見圖1。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層總體呈寬緩背斜產(chǎn)出，出露的地層有奧陶系中下統(tǒng)天景山組第一段(O1-2t1)、天景山組第二段(O1-2t2)、新近系中新統(tǒng)彰恩堡組(N1z)及第四系全新統(tǒng)沖積層(Qhal)。見圖2。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.1.1 天景山組第一段(O1-2t1):在礦區(qū)內(nèi)依據(jù)其巖性組合特征，按地層由老到新可劃分為6 個(gè)巖性層：第一層(O1-2t1-1)為灰色中- 厚層網(wǎng)紋狀灰?guī)r為主，頂部燧石結(jié)核- 條帶較發(fā)育，底部夾有(含)白云質(zhì)灰?guī)r，傾向106-256°，傾角15-50°，控制厚度223.04-363.76m；第二層(O1-2t1-2) 為灰色中- 厚層狀泥質(zhì)網(wǎng)紋狀灰?guī)r，網(wǎng)紋多呈淺紫紅- 土黃色，局部分布雜亂呈條紋- 團(tuán)塊狀，傾向132-266°，傾角18-56°，控制厚度186.35-517.69m；第三層(O1-2t1-3)為灰- 深灰色厚層泥質(zhì)網(wǎng)紋灰?guī)r、中厚- 薄層含燧石團(tuán)塊- 條帶灰?guī)r、白云質(zhì)條帶- 網(wǎng)紋灰?guī)r及泥質(zhì)條帶灰?guī)r，傾向155-266°，傾角30-60°，控制厚度59.01-123.41m，為標(biāo)志層；第四層(O1-2t1-4) 為灰色厚- 中層含泥質(zhì)網(wǎng)紋狀灰?guī)r為主，網(wǎng)紋多呈紫紅- 黃綠色，局部發(fā)育密集、 分布雜亂， 傾向130-255°，傾角28-60°，控制厚度75.31-206.20m；第五層(O1-2t1-5) 為深灰色薄層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r為主，條帶多呈玫紅色，條帶寬約0.2-0.5cm，間距多為2-8cm，順層分布，平行層理較發(fā)育，傾向125-160°，傾角29-46°，控制厚度為128.54m；第六層(O1-2t1-6) 頂部巖性為灰色厚- 中厚層網(wǎng)紋狀含白云質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r為主，白云質(zhì)團(tuán)塊多呈土黃色不規(guī)則分布于風(fēng)化表面或鑲嵌于巖層中，該層傾向135-150°，傾角36-50°，控制厚度為321.54m。

2.1.2 天景山組第二段(O1-2t2)：分布于礦區(qū)南西部及南東角，巖性從下到上為深灰色中- 厚層狀含砂質(zhì)灰?guī)r、含砂質(zhì)白云巖、淺紫色- 灰黃色含砂質(zhì)板巖夾中厚層含燧石結(jié)核灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖。該層以泥質(zhì)板巖為主，夾有燧石結(jié)核灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖互層。該層以板巖區(qū)別于下伏含礦層，為含礦層頂板，與下伏天景山組第一段第四層(O1-2t1-4)為斷層接觸。該層厚度＞353.24m。

2.1.3 彰恩堡組(N1z)：僅出露于礦區(qū)北東角，巖性為淺棕- 灰褐色中細(xì)粒長石石英砂巖，夾少量灰綠色粘土質(zhì)粉砂巖。該層厚度＞16.36m。

2.1.4 第四系全新統(tǒng)沖積層(Qhal)：分布于礦區(qū)東部塔塔溝一帶或山前低洼地帶，巖性主要由砂、粘土質(zhì)砂及礫石組成，分選性差。在沖溝中見其厚度＞3.0m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)共查明5 條斷層，特征如下：

F1 逆斷層：位于礦區(qū)東部塔塔溝內(nèi)，為一高角度逆斷層，斷面平均產(chǎn)狀245°∠70°，破碎帶內(nèi)為方解石脈、角礫巖及泥砂質(zhì)膠結(jié)物，破碎帶寬2-5m，沿北西- 南東方位延伸大于2.3km，穿越礦區(qū)邊界。南西盤(上盤)上升，巖性以灰色厚層含泥質(zhì)網(wǎng)紋灰?guī)r為主，總體傾向150°，傾角35°；北東盤(下盤)下降，巖性以灰?guī)r為主，常見白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖夾層有別于上盤。

F2 正斷層：位于礦區(qū)北東部，破碎帶寬1-5m,由方解石、泥砂質(zhì)膠結(jié)物及角礫巖組成，斷面走向近于南北，延伸長約660m，斷面傾向275°，傾角55°。西盤(上盤)下降，東盤(下盤)上升，為正斷層。

F3 逆斷層：位于礦區(qū)北部，破碎帶寬3-5m,由方解石、泥砂質(zhì)膠結(jié)物及角礫巖組成，斷層走向延伸約1.3km，斷面傾向330°，傾角70°。北東盤(下盤)下降，南西盤(上盤)上升，為逆斷層。受該斷層影響，兩盤地層巖性及產(chǎn)狀發(fā)生較大變化。

F4 逆斷層：位于礦區(qū)南西部，破碎帶寬2-8m, 延伸長度大于2.6km。破碎帶內(nèi)為方解石、泥砂質(zhì)膠結(jié)物及角礫巖，斷面見有斷層糜棱巖，斷面傾向230°，傾角30°，為一低角度逆掩斷層。受該斷層影響，南西盤(上盤)礦層頂板天景山組第二段(O1-2t2)泥砂質(zhì)板巖逆沖于含礦層天景山組第一段第四層(O1-2t1-4)之上，在礦區(qū)南西部覆蓋了天景山組第一段第五層(O1-2t1-5)和第六層(O1-2t1-6)。

F5 正斷層：位于礦區(qū)南部，破碎帶寬2-5m,由方解石、泥砂質(zhì)膠結(jié)物及角礫巖組成，走向近于南北，延伸長約870m，斷面西傾，傾角53°，為正斷層。受該斷層影響，上盤地層(O1-2t1-4)向南錯(cuò)動(dòng)變寬，斷層兩盤地層不對(duì)稱。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體形狀、產(chǎn)狀及規(guī)模

礦區(qū)內(nèi)水泥用石灰?guī)r礦層賦存于奧陶系中下統(tǒng)天景山組第一段(O1-2t1)中，劃分為6 個(gè)含礦層(O1-2t1-1～O1-2t1-6)，每個(gè)含礦層各圈定1 個(gè)礦層，全礦區(qū)共有6個(gè)礦層。

K1 礦層：分布于礦區(qū)北西- 北東部，巖性為灰色中- 厚層泥質(zhì)網(wǎng)紋灰?guī)r，礦層產(chǎn)出形態(tài)受背斜構(gòu)造控制，傾向245～110°，傾角15～46°。礦層出露寬度110-870m，延伸長度1850m，控制厚 度 49.48-463.90m， 平 均 厚 度256.69m。

K2 礦層：分布于礦區(qū)北西- 北東部，巖性為灰色中- 厚層狀泥質(zhì)網(wǎng)紋狀灰?guī)r為主，網(wǎng)紋多呈淺紫紅- 土黃色，局部分布雜亂呈條紋- 團(tuán)塊狀，傾向240～130°，傾角21～56°。礦層出露寬度70-620m，延伸長度2980m，控制厚度17.61-314.97m，平均厚度166.29m。

K3 礦層：分布于礦區(qū)中西- 中東部，巖性主要為灰- 深灰色厚層泥質(zhì)網(wǎng)紋灰?guī)r。傾向250～140°，傾角27～55°。礦層出露寬度10-73m，延伸長度2800m，控制厚度8.45-44.81m，平均厚度26.63m。

K4 礦層：分布于礦區(qū)中部標(biāo)志層之上，巖性以灰色厚-中層含泥質(zhì)網(wǎng)紋灰?guī)r為主，局部夾有少量薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r，傾向260～140°，傾角31～60°。該礦層出露寬度30-620m，延伸長度3710m，控制厚度10.93-365.87m，平均厚度188.40m。

K5 礦層：分布于礦區(qū)中東- 南東部，巖性為深灰色薄層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r，條帶多呈玫紅色，條帶寬約0.2-0.5cm，間距多為2-8cm，順層分布，平行層理較發(fā)育，傾向155～125°，傾角25～46°。該礦層出露寬度130-320m，延伸長度980m，控制厚度55.26-174.51m，平均厚度82.99m。

K6 礦層：分布于礦區(qū)南東部，巖性以灰色厚- 中厚層含泥質(zhì)網(wǎng)紋狀灰?guī)r為主，網(wǎng)紋多呈淺紫紅- 黃綠色，局部見暗灰色泥質(zhì)條紋，傾向150～135°，傾角36～42°。礦層出露寬度350-590m，延伸長度740m，控制厚度195.04-309.99m，平均厚度245.48m。

3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 礦石類型與結(jié)構(gòu)構(gòu)造

根據(jù)礦石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，結(jié)合礦石宏觀特征將礦區(qū)內(nèi)礦石劃分為泥質(zhì)網(wǎng)紋狀微晶灰?guī)r和條帶狀泥晶灰?guī)r兩種自然類型。

3.2.1.1 泥質(zhì)網(wǎng)紋狀微晶灰?guī)r：為礦區(qū)內(nèi)主要礦石類型，廣泛分布于K1、K2、K3、K4 及K6 礦層，礦石一般呈灰- 深灰色，微晶- 泥晶結(jié)構(gòu)，厚- 中厚層狀網(wǎng)紋狀構(gòu)造。礦石礦物主要為方解石，含少量自生石英、鐵質(zhì)、泥質(zhì)、生物碎屑及白云石等。

3.2.1.2 條帶狀泥晶灰?guī)r：分布于礦區(qū)南東部K5 礦層，礦石呈深灰色，以薄層狀為主，微晶- 泥晶結(jié)構(gòu)、交代狀泥晶結(jié)構(gòu)，條帶狀- 塊狀構(gòu)造。泥質(zhì)條帶多為玫紅色，水平層理發(fā)育。礦石礦物主要為方解石及內(nèi)碎屑組成，含少量自生石英、生物碎屑、泥質(zhì)、鐵質(zhì)及白云石等。

3.2.2 礦石質(zhì)量

依據(jù)礦石化學(xué)基本分析及多元素分析測(cè)試結(jié)果，礦石主要化學(xué)成分為CaO，含量為48.19-53.92%，平均為51.03%；其次為SiO2，含量為2.18-7.14%，平均為5.28%；MgO 含量為0.45-1.83%，平均為1.07%。本次所圈定礦石宏觀特征為灰-深灰色中- 厚層泥質(zhì)網(wǎng)紋狀灰?guī)r及薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r，所取的薄片樣鑒定結(jié)果中，礦石樣品二氧化硅(SiO2)鏡下特征以自生石英為主，礦石中游離二氧化硅(fSiO2)為石英質(zhì)。全礦區(qū)含K1-K6 共6 個(gè)礦層，各礦層單工程加權(quán)平均品位統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 各礦層礦石品位情況一覽表

4 礦床成因

大疙瘩山礦區(qū)礦層以泥晶、微晶灰?guī)r為主，這與淺海盆地遠(yuǎn)離大陸有關(guān)。淺海碳酸鹽灰泥物質(zhì)的來源除靠波浪的搬運(yùn)簸選作用外，大量泥質(zhì)主要靠大海洋流，當(dāng)洋流發(fā)生變化時(shí)，沉積物的巖性也會(huì)相應(yīng)變化。礦層中夾有薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r，具水平層理，表明在地質(zhì)歷史中曾經(jīng)歷過洪水?dāng)y帶泥質(zhì)導(dǎo)致近海海水混濁，在淺海盆地中出現(xiàn)貧鈣而富泥砂質(zhì)的現(xiàn)象。

大多數(shù)碳酸鹽巖的沉積方式和碎屑巖一樣，受水動(dòng)力因素的控制。碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)(灰泥、碎屑及生物遺骸)在陸地邊緣10～15m 深的海域形成后，會(huì)因?yàn)樗畡?dòng)力因素的不同，在原地或被海流、波浪帶到遠(yuǎn)離海岸的淺海盆地中沉積、成巖。

礦區(qū)內(nèi)礦石主要類型為泥質(zhì)網(wǎng)紋狀微晶灰?guī)r和條帶狀泥晶灰?guī)r，礦層水平層理發(fā)育，層面無生物擾動(dòng)構(gòu)造，生物遺跡化石較發(fā)育。這些沉積構(gòu)造特征表明礦層生成于水動(dòng)力條件極弱的潮下帶。當(dāng)洋流發(fā)生變化時(shí)，沉積物的巖性也會(huì)相應(yīng)變化。據(jù)此推斷該處石灰?guī)r應(yīng)屬于淺海相碳酸鹽沉積礦床，沉積原始環(huán)境較為穩(wěn)定，便于形成大面積淺海相灰?guī)r。

5 結(jié)論及建議

5.1 本礦床屬淺海相碳酸鹽臺(tái)地同生沉積礦床，沉積原始環(huán)境較為穩(wěn)定，礦區(qū)外圍北西和東部仍有該套地層分布，為今后找礦勘查的有利地區(qū)。

5.2 礦床內(nèi)含有一定數(shù)量的非礦夾層，局部地段剝采比較大，未來礦山開發(fā)利用時(shí)可考慮搭配使用，或作為建筑石料綜合利用。

5.3 礦區(qū)雨季(7、8、9 月)易發(fā)生山洪，礦山開采時(shí)應(yīng)采取嚴(yán)格的防洪措施；同時(shí)要加強(qiáng)環(huán)保措施，保護(hù)好當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。