寧夏石灰?guī)r礦特征及成礦規(guī)律淺析

鄭偉彬

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

寧夏地區(qū)石灰?guī)r礦資源量豐富，屬優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)之一[1]。按照用途分為水泥用、制堿用、電石用、冶金溶劑用及建筑石料用5類(lèi)。依據(jù)寧夏回族自治區(qū)礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2021～2025年)，截至2020年12月全區(qū)石灰?guī)r查明礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量約58億t，其中主要以水泥用灰?guī)r為主，約43億t，查明儲(chǔ)量居全國(guó)第14位。

本文對(duì)全區(qū)石灰?guī)r區(qū)域地質(zhì)背景，分布特征，特別是已發(fā)現(xiàn)的典型石灰?guī)r礦產(chǎn)地地質(zhì)特征進(jìn)行評(píng)述，分析了礦床成因，總結(jié)成礦規(guī)律，對(duì)今后寧夏地區(qū)石灰?guī)r地質(zhì)找礦有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

寧夏位于柴達(dá)木—華北板塊中部，地處華北陸塊、阿拉善微陸塊和祁連早古生代造山帶交匯地區(qū)，是連接我國(guó)北方西部與東部不同大地構(gòu)造單元的樞紐地區(qū)[2]。寧夏經(jīng)歷了長(zhǎng)期不同方式的構(gòu)造變動(dòng)，加里東期基本奠定了寧夏大地構(gòu)造格架雛形，但中-新生代強(qiáng)大的逆沖推覆構(gòu)造是該地區(qū)構(gòu)造面貌定型的主體變動(dòng)方式，它們改造和重組了前期構(gòu)造樣式和地層關(guān)系[2]。

區(qū)內(nèi)主要為元古宇變質(zhì)巖系及古生界、中生界、新生界地層；下古生界寒武系濱淺海相—淺海陸棚相碎屑巖、泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖沉積，奧陶系主要以臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積為主，石灰?guī)r礦層主要產(chǎn)于下-中奧陶統(tǒng)天景山組，志留系為濱淺海相碎屑巖—碳酸鹽巖沉積；上古生界泥盆系山麓相—河湖相紅色碎屑巖沉積，石炭系為濱淺海相碎屑巖—碳酸鹽巖沉積及海陸交互相含煤碎屑巖沉積，二疊系為海陸交互相—河流相含煤碎屑巖沉積及河流相碎屑巖沉積夾有火山碎屑巖；中生界三疊系河湖相碎屑巖沉積，侏羅系為河流相—河湖相碎屑巖沉積、下部含煤，白堊系為湖泊相—河湖相碎屑巖沉積，夾巖鹽及油頁(yè)巖；新生界為河湖相紅色碎屑巖及膏巖沉積[2]。

2 寧夏石灰?guī)r礦特征

2.1 分布特征

寧夏區(qū)內(nèi)石灰?guī)r資源分布不均，中部吳忠市及中衛(wèi)市資源豐富，占全區(qū)石灰?guī)r查明資源儲(chǔ)量的90%以上，其他地區(qū)資源相對(duì)稀缺?，F(xiàn)階段區(qū)內(nèi)石灰?guī)r礦山148個(gè)，其中大型20個(gè)、中型14個(gè)及小型114個(gè)，主要以水泥灰?guī)r為主，約43億t，占總查明資源量的74%。截至2020年底查明礦山分布情況見(jiàn)表1。區(qū)內(nèi)大中型礦產(chǎn)地由北向南依次為：西夏區(qū)套門(mén)溝、青銅峽卡子廟、沙壩溝，中寧縣煙洞山，中衛(wèi)市天景山—米缽山，紅寺堡紅柳山及青山，同心縣青龍山西道梁，鹽池縣萌城石梁，彭陽(yáng)縣新集東石灰?guī)r礦區(qū)(圖1)。

圖1 寧夏石灰?guī)r主要礦產(chǎn)地分布圖

表1 全區(qū)石灰?guī)r查明礦床類(lèi)型及資源儲(chǔ)量占比統(tǒng)計(jì)表

2.2 礦層地質(zhì)特征綜述

寧夏地區(qū)目前已查明的大—中型石灰?guī)r礦產(chǎn)地的含礦地層都為下-中奧陶統(tǒng)天景山組地層，部分小型的礦產(chǎn)地分布于中-上寒武統(tǒng)阿不切亥組(吳忠市青龍山地區(qū))、中-上奧陶統(tǒng)米缽山組及上奧陶統(tǒng)徐家圈組(中衛(wèi)天景山、香山地區(qū))以及下石炭統(tǒng)前黑山組(青銅峽、中衛(wèi)香山地區(qū))等。大中礦產(chǎn)地礦層一般呈層狀和似層狀產(chǎn)出，構(gòu)造簡(jiǎn)單，厚度和品位較穩(wěn)定。礦石埋藏淺、儲(chǔ)量豐富、開(kāi)發(fā)利用條件良好。巖性主要以中厚層狀微晶—泥晶灰?guī)r、中厚層狀(含)白云質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、含燧石結(jié)核(條帶)灰?guī)r為主。小型礦產(chǎn)地厚度變化大，化學(xué)成分難以滿足水泥用灰?guī)r化學(xué)指標(biāo)要求，物理性能能夠滿足建筑石料一般指標(biāo)要求，可作為建筑石料用灰?guī)r礦使用。巖性主要為中厚層礫屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。

全區(qū)石灰?guī)r主要化學(xué)成分CaO含量45.01%～56.21%，平均為51.51%；MgO含量0.01%～4.18%，平 均 為1.26%；SiO2含 量0.03%～12.55%，平 均 為4.07%；fSiO2含 量0.06%～9.54%，平均為2.53%(表2)，其中吳忠市及中衛(wèi)市石灰?guī)r品位相對(duì)較高，銀川市及固原市相對(duì)較低。

表2 寧夏石灰?guī)r主要礦產(chǎn)地礦石品位含量一覽表

2.3 各地區(qū)典型礦區(qū)地質(zhì)特征

2.3.1 銀川地區(qū)石灰?guī)r礦

銀川市石灰?guī)r礦產(chǎn)地主要為西夏區(qū)套門(mén)溝石灰?guī)r礦區(qū)，該礦區(qū)儲(chǔ)量規(guī)模大型，賦礦層位為奧陶系天景山組，巖性為灰色含燧石結(jié)核灰?guī)r夾薄層灰?guī)r，深灰色燧石條帶灰?guī)r，礦層長(zhǎng)1.2km，最大厚約400m，化學(xué)成分CaO 51.14%、MgO 1.04%、SiO24.36%、fSiO22.85%，礦石工業(yè)類(lèi)型主要為水泥用灰?guī)r及伴生建筑石料用灰?guī)r。

2.3.2 吳忠地區(qū)石灰?guī)r礦

吳忠地區(qū)石灰?guī)r資源豐富，主要分布于卡子廟、沙壩溝、萌城石梁、青龍山、紅柳山、青山。其中沙壩溝的礦石工業(yè)用途為建筑石料礦，現(xiàn)階段未進(jìn)行系統(tǒng)的勘查工作。

卡子廟礦區(qū)，儲(chǔ)量規(guī)模為大型，賦礦層位為奧陶系天景山組，主要巖性為灰—灰黑、微紫紅色薄層狀灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r，含透鏡狀泥質(zhì)灰?guī)r—泥灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r夾石層。礦層長(zhǎng)800m，最大厚133m，化學(xué)成分為CaO 49.54%、MgO 1.62%、SiO26.25%，CaO含量整體一般，礦石工業(yè)類(lèi)型為水泥用灰?guī)r。

萌城石梁礦區(qū)，儲(chǔ)量規(guī)模屬大型，賦礦層位為奧陶系天景山組，可分為天景山組第一段和第二段[3]，第一段巖性主要為深灰色粉—中晶白云巖，粉—中晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石致密堅(jiān)硬，風(fēng)化面具砂感，粗糙，發(fā)育刀砍紋，可作為溶劑用白云巖使用。第二段主要巖性為灰—深灰色白云質(zhì)條帶灰?guī)r、含白云質(zhì)條帶灰?guī)r、含燧石結(jié)核(條帶)白云質(zhì)灰?guī)r、灰—深灰色灰?guī)r，巖石中常見(jiàn)方解石細(xì)脈分布，裂隙發(fā)育，沿裂隙面分布褐鐵礦化，為主要的水泥用石灰?guī)r含礦層位，化學(xué)成分為CaO 52.79%、MgO 1.41%、fSiO21.10%，礦石品質(zhì)量整體穩(wěn)定。

青龍山礦區(qū)，儲(chǔ)量規(guī)模為超大型，賦礦層位為奧陶系天景山組，可分為天景山組第一段和第二段，第一段巖性主要為厚—巨厚層狀含白云質(zhì)灰?guī)r(風(fēng)化面多呈暗黑色、白云質(zhì)呈蠕蟲(chóng)狀凸起)，白云質(zhì)局部密集呈1～3cm斑紋狀分布；頂部為厚層狀含白云質(zhì)條紋灰?guī)r、含白云質(zhì)條帶灰?guī)r，第一段頂部可作為水泥用灰?guī)r使用，第二段巖性下部為厚層狀灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r、含白云質(zhì)條帶灰?guī)r；上部巖性主要為中—厚層狀灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r、含燧石含白云質(zhì)灰?guī)r[4]，第二段屬水泥用灰?guī)r與制堿灰?guī)r伴生礦床。水泥用灰?guī)r化學(xué)成分CaO 52.01%、MgO 1.96%、fSiO21.14%、K2O+Na2O 0.203%；制堿灰?guī)r化學(xué)成分CaO 53.15%、MgO 1.29%、fSiO20.65%、R2O30.51%、酸不溶物1.89%；石灰?guī)r整體化學(xué)成分CaO 52.75%、MgO 1.77%、fSiO20.91%。該地區(qū)礦層整體品位較高，礦石工業(yè)類(lèi)型分為水泥用灰?guī)r及制堿灰?guī)r，兩種礦石類(lèi)型互層狀產(chǎn)出于天景山組第二段。

紅柳山礦區(qū)，儲(chǔ)量規(guī)模中型，賦礦層位為奧陶系天景山組，主要巖性為天景山組第一段灰色—深灰色厚層微晶灰?guī)r[5]，方解石細(xì)脈較發(fā)育，脈寬1～6mm，局部發(fā)育泥質(zhì)、白云質(zhì)網(wǎng)紋，礦層長(zhǎng)約1.4km，厚度85.97～251.36m?；瘜W(xué)成分為：CaO 50.72%、MgO 1.37%、fSiO23.49%。礦石工業(yè)類(lèi)型為水泥用石灰?guī)r。

青山礦區(qū)，儲(chǔ)量規(guī)模大型，賦礦層位為奧陶系天景山組，天景山組可分為第一段、第二段及第三段[6]，天景山組第一段以灰—深灰色中厚—厚層狀微晶灰?guī)r為主體，其次有少量含燧石結(jié)核灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，巖性自上而下白云質(zhì)成分逐漸增多，直至底部出現(xiàn)底板白云巖，控制厚度為25～406m，為主含礦層。天景山組第二段為淺灰—灰色中厚—厚層狀灰?guī)r，見(jiàn)有少量(含)白云質(zhì)灰?guī)r及含燧石結(jié)核灰?guī)r，呈泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石裂隙較發(fā)育，裂隙充填泥質(zhì)，呈現(xiàn)紫紅色、棕黃色網(wǎng)紋狀，分布密集無(wú)規(guī)律，控制厚度為72～271m。天景山組第三段為淺灰—灰色厚層狀灰?guī)r，其次為含燧石結(jié)核灰?guī)r、燧石條帶灰?guī)r及少量(含)白云質(zhì)灰?guī)r，控制厚度25.51～247.75m。水泥用石灰?guī)r化學(xué)成分CaO 52.38%、MgO 1.23%、fSiO22.13%、K2O+Na2O 0.176%，制堿用石灰?guī)r化學(xué)成分CaO 54.01%、MgO 0.66%、fSiO21.09%、R2O30.68%、酸不溶物2.30%。該地區(qū)礦層整體品位較高，礦石工業(yè)類(lèi)型分為水泥用灰?guī)r及制堿灰?guī)r，兩種礦石類(lèi)型互層狀產(chǎn)出。

2.3.3 中衛(wèi)地區(qū)石灰?guī)r礦

中衛(wèi)地區(qū)石灰?guī)r分布集中，主要分為天景山—米缽山重點(diǎn)開(kāi)采區(qū)及煙洞山重點(diǎn)開(kāi)采區(qū)，以上兩處都為超大型礦產(chǎn)地。

天景山—米缽山石灰?guī)r地區(qū)儲(chǔ)量規(guī)模超大型，賦礦層位為奧陶系天景山組。天景山組可分為第一段、第二段及第三段。第一段中下部主要巖性為淺灰、紅灰色厚—巨厚層微晶砂屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r夾中厚層疙瘩狀灰?guī)r，上部為泥晶—中晶白云巖，上部與頂部以白云質(zhì)含量高區(qū)別于第二段[7]，該段整個(gè)地區(qū)出露范圍較小。第二段為淺灰色—灰色厚—巨厚層含燧石條帶灰?guī)r，淺灰色微晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r不等厚互層，局部燧石條帶分布不均勻，該段該地區(qū)大范圍出露，部分地區(qū)該段的石灰?guī)r質(zhì)量極佳，可圈定出電石灰?guī)r、制堿灰?guī)r礦層，主要為水泥灰?guī)r賦礦層位。第三段灰—淺灰色中薄層微晶灰?guī)r夾中厚層粉晶—微晶砂屑灰?guī)r，部分地區(qū)為厚層含燧石條帶與燧石團(tuán)塊灰?guī)r，偶夾鈣質(zhì)板巖，薄層礫屑灰?guī)r，主要是水泥灰?guī)r賦礦層位。米缽山團(tuán)缽郎地區(qū)的電石灰?guī)r化學(xué)成分CaO 54.44%、MgO 0.37%、SiO21.18%[8]；張大井地區(qū)的電石灰?guī)r化學(xué)成分為CaO 54.35%、MgO 0.31%、SiO21.28%；制堿灰?guī)rCaCO394.83%、MgO 0.88%、酸不溶物2.61%；青疙瘩地區(qū)的水泥用石灰?guī)r化學(xué)成分為CaO 51.48%、MgO 1.06%、fSiO24.68%。

煙洞山石灰?guī)r礦區(qū)儲(chǔ)量規(guī)模大型，賦礦層位為奧陶系天景山組，主要巖性為灰色中—厚層灰?guī)r、灰色中—厚層含燧石條帶灰?guī)r、含燧石結(jié)核灰?guī)r。燧石結(jié)核密集時(shí)多呈條帶狀，且順層發(fā)育，呈灰黑色，寬4～8cm，條帶之間距在10～20cm之間。局部可見(jiàn)方解石脈充填于裂隙中。巖石表面可見(jiàn)紫紅色、土黃色泥質(zhì)網(wǎng)紋，網(wǎng)紋寬1～5mm。該地區(qū)礦層可分為3層，巖性變化不明顯，主礦層長(zhǎng)約3.3km，平均厚度為110.87m?；瘜W(xué)成分為CaO 51.75%、MgO 0.84%、SiO24.20%、fSiO23.49%，CaO含量整體變化不大，礦石工業(yè)類(lèi)型為水泥用灰?guī)r。

2.3.4 固原地區(qū)石灰?guī)r礦

固原地區(qū)石灰?guī)r分布極少，目前發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量規(guī)模大型礦區(qū)只有新集東。賦礦層位為奧陶系天景山組，該地巖層劃分為四個(gè)大層：第一層巖性為淺灰色含泥白云質(zhì)灰?guī)r，局部夾薄層含泥白云巖，粉晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造；第二層巖性為淺灰色含泥含白云質(zhì)灰?guī)r，泥晶、粉晶、粒晶結(jié)構(gòu)，塊狀—中厚層狀構(gòu)造；第三層巖性為淺灰色含泥灰質(zhì)白云巖，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造；第四層巖性為淺灰色厚層狀含泥質(zhì)灰?guī)r，巖石具粉晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造。第二層與第四層為主要的水泥灰?guī)r含礦層，化學(xué)成分為CaO 50.54%、MgO 2.48%、SiO23.59%、fSiO22.09%，礦石工業(yè)類(lèi)型為水泥用灰?guī)r。

3 成礦規(guī)律和成因分析

3.1 成礦時(shí)代規(guī)律

寧夏地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的大—中型石灰?guī)r礦產(chǎn)地都屬于加里東早中期形成的，礦層都賦存于奧陶系天景山組，同時(shí)該時(shí)期的中上奧陶統(tǒng)米缽山組以及上奧陶統(tǒng)的徐家圈組也形成了部分小型的石灰?guī)r礦產(chǎn)地。加里東期寧夏中北部奧陶紀(jì)進(jìn)入深拗發(fā)育階段，早奧陶世晚期至中奧陶世早期賀蘭山、天景山及青龍山地區(qū)均為開(kāi)闊的淺海臺(tái)地，接受了臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積，形成以化學(xué)沉積為主的碳酸鹽巖建造[2]。部分小型灰?guī)r礦產(chǎn)地形成于晚寒武世—中寒武世阿不切亥組以及早石炭世前黑山組。寒武紀(jì)以及石炭紀(jì)形成的石灰?guī)r礦床規(guī)模一般較小，且含礦層因夾雜泥沙質(zhì)礦石質(zhì)量一般，有少量可作為水泥灰?guī)r使用，大部分以建筑石料用為主。

3.2 成礦空間規(guī)律

依據(jù)《中國(guó)區(qū)域地質(zhì)志·寧夏志》，寧夏地區(qū)Ⅴ級(jí)成礦區(qū)帶共劃分6個(gè)[3](表3)，與石灰?guī)r相關(guān)的有3個(gè)成礦區(qū)帶，分別為：Ⅴ1-賀蘭山褶斷帶金、銅、鐵、硅石、磷、白云巖、石灰?guī)r、黏土、煤、煤層氣成礦帶，Ⅴ1成礦帶主要產(chǎn)水泥用灰?guī)r及建筑石料用灰?guī)r，主產(chǎn)地賀蘭山南段套門(mén)溝(水泥)；Ⅴ3-陶樂(lè)—彭陽(yáng)沖斷帶白云巖、石灰?guī)r、石膏、黏土、石油、煤、煤層氣、鈾成礦帶，Ⅴ3成礦帶主要產(chǎn)制堿用灰?guī)r、水泥用灰?guī)r及建筑石料用灰?guī)r，主產(chǎn)地蒙城石梁(水泥)及青龍山(制堿及水泥)；Ⅴ5-衛(wèi)寧北山—香山褶斷帶銅、金、鐵、石灰?guī)r、石膏、巖鹽、煤、地?zé)岢傻V帶，Ⅴ5成礦帶主要產(chǎn)制堿用灰?guī)r、電石用灰?guī)r、水泥用灰?guī)r、溶劑用灰?guī)r及建筑石料用灰?guī)r，主產(chǎn)地天景山—米缽山(電石及水泥)及煙洞山(水泥)。寧夏Ⅴ3及Ⅴ5成礦帶石灰?guī)r資源分布集中且礦石資源量占比高達(dá)94%，石灰?guī)r礦石品位也較高，可做電石、制堿、冶金溶劑及水泥使用,具有較好的找礦潛力。

表3 寧夏Ⅴ級(jí)成礦單元石灰?guī)r礦床類(lèi)型及礦床規(guī)模統(tǒng)計(jì)表

3.3 礦床成因

寧夏地區(qū)的大中型石灰?guī)r礦產(chǎn)地地層巖性特征主要以中—厚層微晶—泥晶灰?guī)r，(含)白云質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r，含燧石結(jié)核(條帶)灰?guī)r為主，礦石結(jié)構(gòu)基本以微晶、泥晶、粉晶或者混晶為主，礦床成因類(lèi)型為海相化學(xué)沉積型混晶石灰?guī)r礦床[9]。該類(lèi)礦床是陸緣海海水中碳酸鈣達(dá)到飽和而發(fā)生化學(xué)沉積，形成混晶石灰?guī)r礦層。其特點(diǎn)是礦層形態(tài)簡(jiǎn)單，規(guī)模大，走向延伸可達(dá)數(shù)千米，厚數(shù)米至幾十米。礦石質(zhì)量較純，由泥晶方解石為主組成，顆粒細(xì)小。部分小型礦床巖性以中厚層礫屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r為主，礦層厚度較小，礦床成因?yàn)楹Ｏ鄼C(jī)械沉積型顆粒石灰?guī)r礦床。該類(lèi)礦床是陸緣海中水流運(yùn)動(dòng)活躍，形成顆粒石灰?guī)r礦層，一般形成于濱海、淺海環(huán)境?；瘜W(xué)成分碳酸鈣含量稍低，礦層一般厚幾米至十幾米，礦石主要由鈣質(zhì)的礫、砂屑、粉屑及生物碎屑由泥晶或亮晶方解石膠結(jié)組成。

4 結(jié)論

(1)寧夏地區(qū)石灰?guī)r礦產(chǎn)資源豐富，主要分布于中北部地區(qū)，工業(yè)用途齊全，礦床類(lèi)型為沉積型礦床。礦層一般呈層狀和似層狀產(chǎn)出，構(gòu)造簡(jiǎn)單，厚度和品位較穩(wěn)定，礦石埋藏淺、開(kāi)發(fā)利用條件良好。

(2)石灰?guī)r礦床成因主要以海相化學(xué)沉積型混晶石灰?guī)r礦床為主，有少量小型礦床成因?yàn)楹Ｏ鄼C(jī)械沉積型顆粒石灰?guī)r礦床?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的大中型礦床都為海相化學(xué)沉積型混晶石灰?guī)r礦床，形成時(shí)代都是早—中奧陶世時(shí)期[10]，巖性絕大多數(shù)為中厚層微晶—泥晶灰?guī)r，(含)白云質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r，含燧石結(jié)核(條帶)灰?guī)r等。寧夏地區(qū)Ⅴ3及Ⅴ5成礦帶具有較好的找礦潛力，下一步可將以上成礦帶中的下-中奧陶統(tǒng)天景山組地層作為重點(diǎn)靶區(qū)進(jìn)行石灰?guī)r找礦。