晉北養(yǎng)家會冶鎂白云巖礦礦床地質特征

聶 天

(中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心山西總隊，山西 太原 030031)

山西省金屬鎂年生產(chǎn)能力達35 萬噸，占全國總產(chǎn)量的60%以上，鎂及鎂合金是山西七大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一。按照有關規(guī)劃，山西將構建以太原為中心，大同和運城為兩極，大運線為軸線的全國最大的鎂業(yè)基地[3]，冶鎂用白云巖是生產(chǎn)金屬鎂不可缺少的原料。晉南對白云巖的勘探及開發(fā)利用相對較早，運城市的張夏組白云巖已得到開發(fā)與利用。而晉北的五臺、定襄一帶瑤池村組白云巖也開展了勘查及利用工作，但受限于分布范圍較小，總資源量有限。靈丘、廣靈一帶的高于莊組三段白云巖質量較好，目前開發(fā)利用程度相對較低[4]。養(yǎng)家會白云巖位于靈丘、廣靈成礦帶上，對其附近冶鎂白云巖進行調查與勘探，表明養(yǎng)家會附近一帶白云巖層位穩(wěn)定，資源量可觀，規(guī)模大、質量好，開發(fā)利用前景優(yōu)，可作為山西省能源重化工基地重要的礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略地。本文對山西省養(yǎng)家會長城系高于莊組碳酸鹽巖地層進行了詳細的礦產(chǎn)調查及分析測試，養(yǎng)家會地區(qū)共劃分5 個礦體，層位穩(wěn)定，主要礦石類型為微晶白云巖，礦石品位均達冶鎂白云巖工業(yè)要求，變化系數(shù)小，具有很好的優(yōu)質冶鎂白云巖資源潛力，為白云巖的開發(fā)和利用提供了參考依據(jù)。

1 成礦地質背景

研究區(qū)大地構造位置位于中朝準地臺上的燕山沉降帶和山西中臺隆，結合部的次級單元淶源塊隆的北部[5](圖1)。中、新元古界海相碳酸鹽巖夾碎屑巖地層總厚度約8 000m，自下而上劃分為中元古界的長城系、薊縣系和新元古界的青白口系[9]。

圖1 研究區(qū)成礦地質背景圖

中—新元古代華北地臺進入了拗拉谷發(fā)展階段，并伴隨強烈的火山活動，在長城紀中期，隨著裂谷的發(fā)展海水逐漸向北侵，形成了廣闊的陸表海，在長城紀中期海水略深沉積了不厚的潮下局限海相黑色頁巖(高于莊組二段)和廣海陸棚相的厚層白云巖，長城紀晚期，由于陸地早已準平原化，陸源碎屑缺少，形成碳酸鹽巖(白云巖)沉積[10-11]，此時，山西北部一帶海水不深，咸度偏大，氣候溫暖，藍綠藻興盛。高于莊組沉積以后，華北地區(qū)再次整體上升，海水退縮，長城紀時代結束。該區(qū)域太古世大致為一個以靈丘為中心并向北東傾沒的大隆起，長城系和薊縣系地層向西變薄，向東變厚。故本礦床為濱海和淺海海相沉積，由化學沉積作用和同生交代作用的共同作用下形成的沉積白云巖礦床，在成巖過程中和后生交代階段有一定的重結晶及白云巖化。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

研究區(qū)出露地層自下而上有太古界五臺群老潭溝組(Arl)、上長城統(tǒng)高于莊組第一、二段(Ch3g1+2)、上長城統(tǒng)高于莊組第三段第一層(Ch3g3-1)、上長城統(tǒng)高于莊組第三段第二層(Ch3g3-2)，區(qū)域地層傾向240°～270°，傾角16°～32°(圖2)。

圖2 研究區(qū)地質簡圖

礦體賦存于上長城統(tǒng)高于莊組第三段第一層(Ch3g3-1)中，呈層狀產(chǎn)出，礦體頂板為薄層白云巖、薄層含燧石條帶白云巖，底板為薄層—中厚層含燧石條帶白云巖。由于礦層厚度變化不大且無夾層，根據(jù)礦區(qū)地層被溝谷切割和斷層斷開地層的情況，區(qū)內分為5 個礦體( 表1)，賦存標高為1 325 ～1 630m，埋深0 ～80m，根據(jù)普查工作，共推斷資源量5 000 萬噸以上?，F(xiàn)將礦體特征分別敘述。

1 號礦體位于研究區(qū)西南部，由5 個探槽(TC11-1、TC13-2、TC15-2、TC17-1、TC19-1)控制，南北長約2 600m，東西寬約80 ～360m。礦體呈層狀，傾向為240°～260°，傾角為26°～32°。礦體真厚度62.9 ～73.9m，平均69.56m，變化系數(shù)6.68%。白云石MgO 含量20.61%～21.18%，平均20.96%，變化系數(shù)0.90%；SiO2含量0.302%～0.681%，平均0.486%，變化系數(shù)28.57%；K2O+Na2O 含量0.04%～0.08%，平均0.06%，變化系數(shù)25.34%。

2 號礦體位于研究區(qū)南部，由2 個探槽(TC15-1、TC17-1)控制，南北長約1 200m，東西寬約90 ～460m。礦體呈層狀，傾向為250°～261°，傾角為26°～31°，礦體真厚度74.9 ～80.1m，平均77.33m，變化系數(shù)2.76%(表1)。白云石MgO含量21.18%～21.31%，平均21.25%，變化系數(shù)0.26%；SiO2含量0.384%～0.632%，平均0.539%，變化系數(shù)20.40%；K2O+Na2O 含量0.08%～0.10%，平均0.09%，變化系數(shù)9.07%。

表1 冶鎂白云巖礦體主要特征

3 號礦體位于研究區(qū)中部，由3 個探槽(TC21-1、TC23-1、TC27-1)控 制， 南 北 長 約1 800m，東 西 寬 約80 ～440m。 礦 體 呈 層 狀， 傾 向 為243°～255°，傾角為25°～30°，礦體真厚度61.2 ～74.6m，平均67.6m，變化系數(shù)8.12%。白云石MgO 含量21.01%～21.23%，平均21.12%，變 化 系 數(shù)0.43%；SiO2含 量0.315% ～0.533%，平均0.424%，變化系數(shù)20.77%；K2O+Na2O 含量0.06%～0.07%，平均0.06%，變化系數(shù)7.44%。

4 號礦體位于研究區(qū)中北部，由2 個探槽(TC25-1、TC29-1) 控 制， 南 北 長 約1 500m，東 西 寬 約80 ～500m。 礦 體 呈 層 狀， 傾 向 為255°～270°，傾角為16°～20°，礦體真厚度72.3 ～78.6m，平均75.45m，變化系數(shù)4.17%。白云石MgO 含量21.12%～21.17%，平均21.15%，變 化 系 數(shù)0.12%；SiO2含 量0.360% ～0.624%，平均0.498%，變化系數(shù)26.83%；K2O+Na2O 含量0.06%～0.07%，平均0.07%，變化系數(shù)7.69%。

5 號礦體位于研究區(qū)北部，由一個礦層組成，由1 個探槽(TC31-1) 控制，南北長約770m，東西寬約100 ～350m。礦體呈層狀，傾向為250°～260°，傾角為18°～23°，礦體真厚度49.5m。白云石MgO 含量21.14%、SiO2含量0.43%、K2O+Na2O 含量0.07%。

2.2 礦石特征

(1)礦石類型及特征。

研究區(qū)內5個礦體主要礦石類型為微晶白云石，其次為不等晶白云石，兩種類型礦石無明顯分布規(guī)律。

微晶白云巖：淺灰白色、淺黃色、淺玫瑰紅色，風化面呈灰色、黃灰色，微晶結構，塊狀構造，在風化面上有刀砍狀和波紋狀溶蝕細溝。巖石組成礦物主要為白云石，次為石英與鐵質。白云石(Dol)：粒徑多在0.004 ～0.03mm，為微晶，單偏光鏡下呈灰色，局部偶見少量由粒徑0.03 ～0.10mm 晶體形成的粉晶—細晶團塊，顏色略淺，高級白干涉色，含量約97%。石英(Q)：次棱角狀，粒徑0.02 ～0.07mm，為粉砂，晶體無色透明，一級灰干涉色，零星分布，含量約1%。鐵質：微小薄片狀，片徑0.005 ～0.05mm，散布于白云石間隙，含量約2%。

不等晶白云巖：灰白色、淺黃色、淺玫瑰紅色，不等晶結構，塊狀構造，薄層片狀，有輕微的刀砍狀溶蝕溝，風化比較嚴重，層理清晰。風化面為灰白色、淺黃色。巖石組成礦物主要為白云石，次為極少量鐵質。白云石(Dol)：鏡下半數(shù)左右由微晶組成，粒徑0.01 ～0.03mm，單偏光鏡下呈淺灰色，另外半數(shù)由粒徑0.03 ～0.23mm 的粉晶—細晶—粗晶形成的無色透明團塊組成，該團塊為重結晶所成，含量約99%。鐵質：多沿礦物間微裂隙充填形成寬0.005 ～0.01mm 的微小脈體分布，少量以微小薄片狀散布于白云石間隙，含量約1%。

(2)礦石化學成分。

根據(jù)DZ/T 0348-2020《礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范 菱鎂礦、白云巖類》冶鎂白云巖的一般工業(yè)指標為：MgO ≥20%，SiO2≤3%，K2O+Na2O ≤0.30%[12]。對研究區(qū)內白云巖進行了采樣基本分析(主要為MgO、SiO2和K2O+Na2O 三 項)，并 選 擇 代 表 性礦層采取了多元素分析樣(表1)，礦石品位：MgO 20.61%～21.31%，平均21.08%，變化系數(shù)0.81%；SiO20.302%～0.681%，平均為0.472%，變化系數(shù)25.57%；K2O+Na2O 0.04%～0.10%，平均0.07%，變化系數(shù)23.09%。因此，研究區(qū)礦石品級均為Ⅰ級品。

2.3 礦床頂?shù)装?/h3>

根據(jù)巖性特征結合工業(yè)指標，對礦床頂?shù)装暹M行了界定及區(qū)分。礦床頂板為上長城統(tǒng)高于莊組第三段第二層，巖性為薄層狀泥晶白云巖、中厚含燧石條帶白云巖、白云巖?；瘜W成分MgO 11.77% ～20.53%；SiO24.42% ～42.28%；K2O+Na2O 0.03%～0.4%。礦床底板為上長城統(tǒng)高于莊組第一、二段，底板界線與地層界線基本一致，巖性為薄層泥晶白云巖、中厚層含燧石條帶白云巖、中厚層白云巖?；瘜W成分MgO 7.34%～19.73%、SiO25.68% ～51.46%；K2O+Na2O 0.04%～0.87%。

3 結論

山西養(yǎng)家會冶鎂白云巖賦存于長城系高于莊組第三段第一層(Ch3g3-1)地層中，層位穩(wěn)定，共劃分5 個礦體，主要礦石類型為微晶白云巖，具有很好的優(yōu)質冶鎂白云巖資源潛力。

冶鎂白云巖礦石類型以微晶白云石為主，不等晶白云石為輔。礦石品位均達Ⅰ級品，是優(yōu)質冶鎂白云巖原料。