大關(guān)縣某煉鎂白云巖礦地質(zhì)特征及礦床成因簡(jiǎn)析

黃加忠，楊明龍

鎂廣泛應(yīng)用于交通、電子及通信等領(lǐng)域，前景廣闊。作為世界上鎂礦資源最豐富的國(guó)家之一，我國(guó)鎂礦資源主要來(lái)源于菱鎂礦，煉鎂白云巖，鹽湖區(qū)鎂鹽以及海水等。白云巖是碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原料，可用于水泥、冶金、化工等領(lǐng)域。含氧化鎂（MgO）較高的白云巖可以冶煉金屬鎂。

云南省昭通市大關(guān)縣白云巖礦資源儲(chǔ)量可觀(guān)，區(qū)內(nèi)廣泛分布著古生代泥盆紀(jì)海相碳酸鹽沉積建造，是區(qū)內(nèi)碳酸鈣礦產(chǎn)資源的主要賦礦層位。合理開(kāi)發(fā)利用白云巖礦，尋找優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)，成為了當(dāng)?shù)卣惹行枰鉀Q的問(wèn)題。

1 交通位置及自然地理?xiàng)l件

1.1 交通位置

該煉鎂白云巖礦位于大關(guān)縣城85°方向，直距10km，行政區(qū)劃屬于大關(guān)縣玉碗鎮(zhèn)。玉碗鎮(zhèn)，地處大關(guān)縣南部，東依天星鎮(zhèn)，南靠昭通市昭陽(yáng)區(qū)盤(pán)河鄉(xiāng)，西接上高橋回族彝族苗族鄉(xiāng)，北連翠華鎮(zhèn)。區(qū)域面積102.94km2。

大關(guān)縣交通較為便利，是云南北大門(mén)和滇、川、黔三省經(jīng)濟(jì)和文化交匯地。國(guó)道“213線(xiàn)”，昭麻、彝岔二級(jí)公路，G85渝昆高速公路交匯穿越而過(guò)；全長(zhǎng)59.3公里的內(nèi)昆鐵路從北向南穿越全縣，于天星鎮(zhèn)設(shè)有大關(guān)火車(chē)站；公路、鐵路、航空、水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)交織互補(bǔ)，各村均有水泥路相通。

1.2 自然地理?xiàng)l件

玉碗鎮(zhèn)地貌形態(tài)同山地地貌，峰巒重疊，溝壑縱橫，河谷深切，地形切割大。最高點(diǎn)位于高家梁子，海拔2785m；最低點(diǎn)位于石灰村觀(guān)音橋，海拔1050m，平均海拔1928.7m。

玉碗鎮(zhèn)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候立體氣候明顯，多年平均氣溫14℃，年平均降水量120mm，降雨集中在每年的6月～8月。

玉碗鎮(zhèn)境內(nèi)河道屬金沙江流域，主要河道有三級(jí)河1條，長(zhǎng)14km；四級(jí)河2條，總長(zhǎng)12km。河流總長(zhǎng)度26km，河網(wǎng)密度0.25km/km2。境內(nèi)最大河流為大關(guān)河，從南至北流經(jīng)境內(nèi)玉碗、老街、石灰3個(gè)村民委員會(huì)，長(zhǎng)14km。

2 地質(zhì)背景

2.1 構(gòu)造背景

該煉鎂白云巖礦位于大關(guān)縣城85°方向，直距10km，行政區(qū)劃屬于大關(guān)縣玉碗鎮(zhèn)。區(qū)內(nèi)交通便利，各村均有水泥路相通。

區(qū)域在大地構(gòu)造上位于特提斯-喜馬拉雅與濱太平洋兩大全球巨型構(gòu)造域結(jié)合部位，揚(yáng)子陸塊（Ⅲ）西南緣，上揚(yáng)子陸塊（Ⅲ1），揚(yáng)子陸塊南部碳酸鹽臺(tái)地（Ⅲ1-7），威寧-昭通褶沖帶。

2.2 區(qū)域地層

區(qū)域地層屬于華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)上揚(yáng)子地層分區(qū)昭通地層小區(qū)。

昭通地層小區(qū)西以小江斷裂與昆明地層小區(qū)分界，南東以者海-待補(bǔ)一線(xiàn)為界與曲靖地層小區(qū)相鄰。為中元古界淺變質(zhì)雜巖的基礎(chǔ)上，發(fā)育的一套震旦系-中三疊統(tǒng)陸表海沉積，和一套上三疊世統(tǒng)-下白堊統(tǒng)紅色坳陷盆地沉積。

揚(yáng)子陸塊南部碳酸鹽臺(tái)地西接康滇斷隆，東北以七耀山斷裂與川中前陸盆地分界，南界從西向東為師宗-南丹-都勻-慈利-大庸斷裂?？傮w表現(xiàn)為梵凈山群等前震旦系地層之上由新元古宙開(kāi)始至中三疊世演化的碳酸鹽巖臺(tái)地。據(jù)巖石構(gòu)造組合特征、斷代及分布差異可細(xì)分為陸緣裂谷相、碳酸鹽陸表海亞相、碎屑巖陸表海亞相、周緣前陸盆地亞相。

其中碳酸鹽陸表海亞相沉積志留紀(jì)末加里東造山運(yùn)動(dòng)結(jié)束之后，到泥盆紀(jì)開(kāi)始整個(gè)華南地區(qū)的沉積環(huán)境與古地理得以真正統(tǒng)一，海水從南東向北西侵入，形成了泥盆紀(jì)的碎屑巖陸表海沉積和石炭紀(jì)-中三疊世的碳酸鹽陸表海沉積，該巖相的碳酸鈣資源潛力巨大。

2.3 區(qū)域構(gòu)造

區(qū)域被NS向小江斷裂、NW向紫云-埡都斷裂、NE向彌勒-師宗斷裂夾持，又受華南褶皺帶、三江褶皺帶的強(qiáng)烈擠壓，區(qū)內(nèi)褶皺，斷裂均較發(fā)育。區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)以北東向及北西向?yàn)橹?，略作弧形展布，并明顯控制著鉛鋅礦床（點(diǎn)）、礦化點(diǎn)的展布。區(qū)內(nèi)褶皺完整、舒緩開(kāi)闊、形態(tài)對(duì)稱(chēng)，僅局部形成一些線(xiàn)性緊密褶皺或倒轉(zhuǎn)褶皺。斷裂發(fā)育，具多期活動(dòng)特征，主要由北東向褶皺和壓扭性斷裂組成，并伴生張（扭）性斷裂。區(qū)域的構(gòu)造穩(wěn)定程度影響著地層的延續(xù)和沉積，對(duì)碳酸鈣礦產(chǎn)資源分布影響較大。

2.4 區(qū)域礦產(chǎn)

工作區(qū)主要屬沉積巖地區(qū)。地質(zhì)背景決定了區(qū)內(nèi)以沉積型及火山沉積型非金屬礦產(chǎn)為主，少數(shù)受到后期構(gòu)造-熱液的改造或受到近地表風(fēng)化作用的影響形成沉積-熱液型金屬礦產(chǎn)或風(fēng)化淋濾型非金屬礦產(chǎn)。個(gè)別為火山巖漿型及火山熱液型礦產(chǎn)。區(qū)域礦產(chǎn)資源主要有石英砂巖、鉛鋅、銀、煤、磷，鐵、鋁土礦、銅次之。

近年來(lái)，通過(guò)多輪地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，一些長(zhǎng)期被忽視的礦種逐漸被發(fā)掘，比較有代表性的戰(zhàn)略資源礦產(chǎn)包括稀有礦、稀土金屬礦、石英砂礦、鈦鐵礦、鋁土礦等；重要的能源礦產(chǎn)有頁(yè)巖氣、煤層氣等。這些礦產(chǎn)資源在區(qū)內(nèi)具有非常好的成礦條件，加以重視，再輔以合理的勘查手段就有可能實(shí)現(xiàn)突破，從而為烏蒙山區(qū)扶貧工作提供重要的資源支撐。區(qū)內(nèi)具有規(guī)模的主要有毛坪鉛鋅礦床、卡哈洛磷塊巖礦床、箐門(mén)鐵礦、大灣子中型無(wú)煙煤礦床、蘇家坡水晶礦床、天星大型石英砂巖礦床、青杠大型石英砂巖礦產(chǎn)、鐘鳴大型石英砂巖礦產(chǎn)等。

2.5 以往工作程度

20世紀(jì)50年代～60年代，區(qū)內(nèi)陸續(xù)開(kāi)展礦產(chǎn)勘查工作，以一些礦床（點(diǎn)）的普查-勘探為主，發(fā)現(xiàn)和探明了一批鉛鋅、銅、鐵、銀、磷等礦床；20世紀(jì)70年代，隨著區(qū)域地質(zhì)、物探、化探等基礎(chǔ)地質(zhì)工作的全面開(kāi)展，地質(zhì)找礦以區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家急缺礦產(chǎn)如富銅、富鐵為主；80年代，開(kāi)展了區(qū)域礦產(chǎn)規(guī)劃和部分鉛鋅礦的補(bǔ)充勘探工作。

21世紀(jì)，礦業(yè)企業(yè)在已發(fā)現(xiàn)礦區(qū)的深部及外圍開(kāi)展了一些補(bǔ)充勘查工作。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源種類(lèi)較多，以非金屬礦產(chǎn)為主，主要有煤、鐵礦、鉛礦、鋅礦、重晶石、水泥用灰?guī)r、建筑石料 用灰?guī)r、白云巖、建筑用砂、磚瓦用頁(yè)巖等。

雖然先后有多家單位進(jìn)行過(guò)礦點(diǎn)踏勘、檢查、普查等不同程度的工作，但均限于局部。云南省地質(zhì)調(diào)查局等單位完成了云南省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作，但總體工作程度較低。礦產(chǎn)勘查工作以煤、鉛鋅為主，工作程度以普查為主。

2018年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在區(qū)內(nèi)開(kāi)展《云南省柿子壩（G48E001009）、大關(guān)縣（G48E002008）、火燒壩（G48E002009）3幅1：5萬(wàn)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查》，重點(diǎn)對(duì)大關(guān)天星鎮(zhèn)、彝良縣峰子溝、鐘鳴地區(qū)的中泥盆統(tǒng)縮頭山組進(jìn)行了調(diào)查評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)3處大型優(yōu)質(zhì)石英砂巖礦；同時(shí)對(duì)區(qū)內(nèi)稀土礦做了簡(jiǎn)要調(diào)查，新發(fā)現(xiàn)數(shù)處稀土礦化點(diǎn)。

3 礦區(qū)地質(zhì)

3.1 地層

區(qū)內(nèi)出露下泥盆統(tǒng)坡松沖組、坡肢組，中泥盆統(tǒng)箐門(mén)組、縮頭山組、曲靖組、紅崖坡組，上泥盆統(tǒng)在結(jié)山組；下石炭統(tǒng)萬(wàn)壽山組，上石炭統(tǒng)黃龍組；下二疊統(tǒng)梁山組，中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組。而以中、上泥盆統(tǒng)為主，南北向條帶狀展布。由老至新，主要地層巖性分述如下：

箐門(mén)組（D2qm）：為灰綠、黃綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖與黃灰色粉砂巖、灰色灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r互層。厚43m～146m。與下伏坡腳組整合接觸。為陸表海泥巖粉砂巖組合，屬潮坪相沉積。

縮頭山組（D2st）：由石英砂巖組成，局部含少量粉砂巖、泥巖。本組巖性在區(qū)內(nèi)無(wú)顯著變化，厚度較穩(wěn)定，厚87.50m～125.74m。為石英砂巖礦含礦層，其細(xì)粒石英砂巖質(zhì)地純凈，以前濱相沉積為主。與下伏箐門(mén)組整合接觸。為陸表海砂泥巖組合，屬潮坪相沉積。

紅崖坡組（D2hy）：為紫紅色、黃綠色泥巖夾深灰色粉砂巖。厚131.16m。與下伏縮頭山組整合接觸。為陸表海泥巖組合，屬潮坪相沉積。

曲靖組（D2q）：上部黃綠、紫紅色細(xì)砂巖，中部灰色灰?guī)r，下部泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。厚59.56m。與下伏紅崖坡組整合接觸。陸表?；?guī)r組合，屬開(kāi)闊臺(tái)地相沉積。

在結(jié)山組（D3zj）：為一套淺海碳酸鹽臺(tái)地相局限臺(tái)地亞相碳酸鹽巖沉積。上部為深灰-灰黑色中厚層-塊狀泥晶-細(xì)晶白云巖，夾灰色中厚層硅質(zhì)泥晶白云巖，和深灰色生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r；中、下部為淺灰-深灰色厚層-塊狀細(xì)晶白云巖，夾少量灰色薄層狀粉砂巖。局部白云巖中礦物顆粒粗大，可達(dá)中晶。下部白云巖中常見(jiàn)方解石晶洞，1cm～10cm大小不等，晶洞內(nèi)常發(fā)育水晶晶體，是區(qū)內(nèi)水晶礦重要來(lái)源。生物化石多見(jiàn)層孔蟲(chóng)，少量腕足等。沉積建造類(lèi)型白云巖＞灰?guī)r＞粉砂巖建造，有煉鎂白云巖含礦建造礦。與下伏曲組整合接觸。按巖性組合可分兩個(gè)巖性段。陸表?；?guī)r組合，屬臺(tái)地相沉積。

在結(jié)山組二段（D3zj2）：巖性主要巖性淺灰色中-厚層狀粉-細(xì)晶白云巖，少量白云質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r。巖石成分，以含有少量泥質(zhì)、碎屑、方解石、硅質(zhì)團(tuán)塊與一段區(qū)別。厚125.62m～132.02m，為一套局限臺(tái)地相沉積。

在結(jié)山組一段（D3zj1）：為煉鎂白云巖礦含礦層。巖性為細(xì)晶白云巖。巖石成分較純凈，幾乎全部由白云石組成。以發(fā)育晶洞為特征，大小約為2cm～5cm，為方解石、水晶充填；部分晶體風(fēng)化脫落，形成孔洞。厚143.32m～212.24m，為一套局限臺(tái)地相沉積。

3.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造上位于五寨向斜北端西翼，斷裂較發(fā)育。

五寨向斜：區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為近南北向展布的短軸狀向斜。北起黃連河，往南經(jīng)沙壩出圖。組成這個(gè)向斜的最新地層為峨眉山玄武巖，最老地層為下志留統(tǒng)黃葛溪組。兩翼地層對(duì)稱(chēng)出露，地層傾角一般5°～10°。

3.3 巖漿巖

礦區(qū)未見(jiàn)巖漿巖出露。

4 礦體特征

4.1 工業(yè)指標(biāo)

根據(jù)《礦產(chǎn)工業(yè)要求手冊(cè)》（修定版，1988年3月，地質(zhì)出版社），參考《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 菱鎂礦、白云巖》（DZ/T0348-2020）,煉鎂白云巖一般質(zhì)量要求：

氧化鎂（MgO）：≥19%。

二氧化硅（SiO2）：≤3%。

氧化鉀+氧化鈉（K2O+Na2O）：≤0.3%。

酸不溶物（包括SiO2）：≤4%。

最小可采厚度≥4m。

夾石最小剔除厚度＞4m。

4.2 礦體圈定原則

根據(jù)工業(yè)指標(biāo)，凡礦石單樣有益組份、有害組份含量滿(mǎn)足工業(yè)指標(biāo)要求，同時(shí)滿(mǎn)足可采厚度4m者，圈為礦石；凡是有益組份、有害組份不能滿(mǎn)足工業(yè)指標(biāo)要求，且單樣厚度或相鄰樣品厚度之和大于夾石剔除厚度4m者，圈作夾石，而單樣厚度或相鄰樣品厚度之和小于夾石剔除厚度4m者，經(jīng)相鄰任意8m段加權(quán)計(jì)算，符合工業(yè)指標(biāo)要求的，作特殊處理，圈入礦石；否則,圈作夾石。

勘探線(xiàn)地表礦體向礦體傾向延深方向最大推400m為礦體邊界，勘探線(xiàn)礦體向礦體走向延長(zhǎng)方向推400m為礦體邊界，連接礦體邊界線(xiàn)即為本次資源量估算范圍。

礦區(qū)內(nèi)，緊臨礦區(qū)資源量估算范圍西側(cè)，有出水渠。礦體資源量估算范圍距離出水渠預(yù)留100m～140m的安全距離，煉鎂白云巖礦選擇硐采，礦山開(kāi)采不會(huì)對(duì)出水渠造成較大的安全影響。

4.3 礦體形態(tài)

根據(jù)礦體圈定原則，初步圈定煉鎂白云巖礦體2個(gè)，編號(hào)K1礦體、K2礦體。礦體賦存于五寨向斜北端西翼在結(jié)山組一段，呈單斜層狀產(chǎn)出，其分布和產(chǎn)狀與在結(jié)山組一段地層基本一致。產(chǎn)狀一般196°～279°∠3°～13°。初步控制K1礦體長(zhǎng)903.20m，厚34.97m～46.50m；K2礦體長(zhǎng)903.20m，厚36m。本礦床屬局限臺(tái)地相沉積碳酸鹽巖露天礦床。

4.4 礦石類(lèi)型

按照礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物成分及化學(xué)成分等特征，本礦區(qū)礦石自然類(lèi)型僅一種，即白云巖。

白云巖：灰、淺灰色，部分略帶淺黃灰色。細(xì)晶結(jié)構(gòu)為主，粉晶、粗晶結(jié)構(gòu)少量。層狀、塊狀構(gòu)造。遇鹽酸起泡微弱。鏡下觀(guān)察：巖石成分較純凈，幾乎全部由白云石組成。白云石含量＞95%。白云石：高級(jí)白干涉色，菱形自形-半自形晶，表面潔凈，顆粒之間呈鑲嵌狀，粒徑一般為0.06mm～0.25mm，經(jīng)茜素紅染色實(shí)驗(yàn)不被染色。

4.5 礦石質(zhì)量

K1礦 體 礦 石 單 樣 品 位SiO20.24%～1.64%，MgO 19.29%～20.08%，K2O 0.031%～0.49%，Na2O 0.010%～0.077%，酸不溶物0.37%～5.04%。平均品位SiO20.91%，MgO 21.17%，K2O 0.13%，Na2O 0.042%，酸不溶物1.50%。

K2礦 體 礦 石 單 樣 品 位SiO20.20%～0.74%，MgO 21.01%～21.82%，K2O 0.016%～0.11%，Na2O 0.017%～0.057%，酸不溶物0.60%～1.33%。平均品位SiO20.49%，MgO 20.37%，K2O 0.060%，Na2O 0.040%，酸不溶物0.91%。

礦區(qū)礦石有益組份MgO含量高，有害組分酸不溶物、TiO2、K2O、Na2O含量低。并且有益、有害元素波動(dòng)幅度不大。說(shuō)明礦石質(zhì)量良好，且質(zhì)量均勻、穩(wěn)定。

4.6 夾石

根據(jù)探礦工程取樣基本分析結(jié)果，礦體內(nèi)圈定J1夾石，其特征如下：

J1夾石：晶洞狀細(xì)晶白云巖，外觀(guān)為灰、灰淺色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造。巖石由白云石及少量方解石、粘土礦物，控制厚7.72m～7.97m，透鏡體狀產(chǎn)出，礦體與夾石之間為漸變的過(guò)渡關(guān)系?；瘜W(xué)成分百分含量：?jiǎn)螛悠肺籗iO23.50%～8.90%，MgO 17.36%～20.24%，K2O 0.016%～0.51%，Na2O 0.010%～0.057%，酸不溶物4.48%～11.85%。

由于SiO2酸不溶物含量超標(biāo)而圈為夾石，但可作為熔劑、耐火用白云巖綜合利用。

5 礦床成因

本礦區(qū)的煉鎂白云巖礦賦存于上泥盆統(tǒng)在結(jié)山組一段，含礦沉積建造為細(xì)晶白云巖建造。在結(jié)山組一段細(xì)晶白云巖含礦沉積建造既是重要找礦標(biāo)志，也是礦體產(chǎn)出部位。

泥盆世這一階段在大地構(gòu)造演化上處于平穩(wěn)沉降過(guò)程中，構(gòu)造古地理環(huán)境一般較為穩(wěn)定，為碳酸鹽巖沉積提供了廣泛的沉積空間，而沉積環(huán)境和地殼運(yùn)動(dòng)直接影響了沉積物質(zhì)的特征。到中二疊世晚期，區(qū)域西部出現(xiàn)陸內(nèi)裂谷的拉張環(huán)境。此外，華力西運(yùn)動(dòng)中期的古構(gòu)造活動(dòng)造成本區(qū)大面積地殼抬升，造成的海水深度變化、沉降中心的變遷導(dǎo)致了其在白云巖分布的較大差異。

華力西運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致海盆基底地形高低不一，再加上地殼有輕微沉降，導(dǎo)致沉積中心有變化，海水深淺交替。區(qū)域上多發(fā)育灰?guī)r→白云質(zhì)灰?guī)r（白云巖）的沉積韻律，導(dǎo)致白云巖礦體發(fā)育多層夾石，礦石質(zhì)量相對(duì)較差。

根據(jù)礦體礦石類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，本礦區(qū)礦體賦存于結(jié)山組一段的煉鎂白云巖含礦建造，是一套局限臺(tái)地相化學(xué)沉積型成因。

6 結(jié)語(yǔ)

本礦區(qū)煉鎂白云巖礦床經(jīng)查明：①礦體賦存于泥盆系在結(jié)山組一段白云巖中，礦體界線(xiàn)與地質(zhì)界線(xiàn)重合，含礦沉積建造為細(xì)晶白云巖建造；②礦體為單斜層狀產(chǎn)出，形態(tài)簡(jiǎn)單；③礦體與夾石之間為漸變的過(guò)渡關(guān)系，以白云巖勘查規(guī)范中的邊界品位來(lái)劃分；④礦區(qū)內(nèi)無(wú)區(qū)域變質(zhì)、巖漿巖侵入活動(dòng)；⑤本礦床屬局限臺(tái)地相沉積碳酸鹽巖露天礦床，此次勘查工作為下一步勘查提供了找礦方向-上泥盆統(tǒng)結(jié)山組。