甘谷小池溝水泥用大理巖礦地質特征和成因分析

康 增，王錫榮

(中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

甘谷縣小池溝水泥用大理巖礦位于甘肅省天水市甘谷縣武家河鎮(zhèn)南約2km處。礦區(qū)內地質工作始于1984年，先后進行了調查評價、普查、詳查等地質勘查工作，累計查明水泥用大理巖礦資源量1 235.96萬t，屬中型礦床[1]。為當?shù)氐乃嗌a企業(yè)提供了原料保障，支撐了當?shù)亟洕陌l(fā)展。本文通過對礦區(qū)成礦地質背景、礦區(qū)地質的分析研究，總結了礦體地質特征[2-4]及構造對礦體的影響等，為研究鴛鴦鎮(zhèn)—關子鎮(zhèn)蛇綠混雜巖帶中大理巖礦的地質特征提供一定的理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質概況

該礦床大地構造位于柴達木—華北板塊(Ⅲ)—北秦嶺新元古代—早古生代造山帶(Ⅲ-6)—北秦嶺早古生代弧溝系(Ⅲ-6-1)—鴛鴦鎮(zhèn)—關子鎮(zhèn)蛇綠混雜巖(Ⅲ-6-1-2)中[5]?？傮w構造方向為北西—南東向，發(fā)育有程度不同的扭性斷裂，呈北北東走向。賦礦地層呈北西走向產出，分布于秦州區(qū)藉口鄉(xiāng)鄭集寨至甘谷武家河之間長約18km、寬約8km的范圍內。由多次變質的碎屑巖夾碳酸鹽巖組成[6]，以綠片巖化和夾火山巖為特征，其中部所夾大理巖可作為水泥用原料。在向斜南側與上泥盆統(tǒng)大草灘群(D3dc)[7]粗碎屑巖呈斷層接觸。區(qū)域西南有二疊紀的中—細粒黑云二長花崗閃長巖侵入。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地層

礦區(qū)內出露地層主要為寒武系關子鎮(zhèn)蛇綠巖(?YGsl)變質碎屑巖[11]夾碳酸鹽巖和第四系全新統(tǒng)(Qh)殘坡積物及黃土(圖1)。

圖1 甘谷小池溝水泥用大理巖礦區(qū)地質簡圖

(1)寒武系關子鎮(zhèn)蛇綠巖(?YGsl)。

第一層〔?YGsl(Chsc+ahsi)〕：角閃片巖、綠泥片巖。主要分布于礦區(qū)北部，東西長約200m，南北寬在20～90m之間。在礦區(qū)的東部為第四系所覆蓋，僅在局部地段有零星出露。巖性以角閃片巖及綠泥片巖為主，局部夾混合巖化黑云母片麻巖，綠泥絹云母石英片巖、鈣質綠泥片巖。綠泥石片巖呈灰綠色，細?！[晶變晶結構，巖石堅硬，片狀構造，礦物成分為角閃石72%～79%，斜長石20%～25%，石英及少量磁鐵礦；角閃片巖呈灰綠色，纖狀變晶結構、變余斑狀結構、片狀構造，礦物組成為角閃石77%，斜長石20%，綠簾石2.6%，磁鐵礦微量。

第二層〔?YGsl(Mb)〕：大理巖。主要分布在礦區(qū)中部，走向北西西向，區(qū)內出露長度約1 200m，寬60～120m，東段局部被第四系覆蓋?？傮w產狀200°～224°∠46°～63°。該層巖性為大理巖，呈乳白色、淺粉色，中—粗粒結構，塊狀構造。礦物成份以方解石為主，含量在98%以上，有時可見微量石英，偶見極少量絹云母礦物，這些副礦物總量＜2%，方解石粒徑一般在0.15～0.3mm。表面偶見少量淺黃色臘狀鈣質薄膜或重結晶方解石網脈。該層厚度約40～62m，為區(qū)內的主要賦礦層位。

第三層〔?YGsl(ahsi)〕：斜長角閃片巖。該層為大理巖層的下覆地層，分布范圍較大，主要在礦區(qū)西南部和中部與大理巖層接觸。地層走向呈北西西向，地表出露長度約900m，出露寬50～300m不等。中東部大部分地區(qū)被第四系所覆蓋。主要巖性為斜長角閃巖，灰綠色，結晶細小，其礦物晶徑多＜0.1mm。粒狀、纖狀變晶結構、變余斑狀結構、片狀構造。主要礦物成分角閃石77%、斜長石20%、綠簾石2.6%，磁鐵礦微量。

(2)第四系。

全新統(tǒng)(Qh)：殘坡積物及黃土，大面積分布在勘查區(qū)的東北部和東南部。厚度2～8m。

2.2 構造

礦區(qū)內構造相對簡單，賦礦地層呈單斜層狀產出，總體走向110°～126°，傾向南南西，傾角50°～70°。發(fā)育有F1、F2兩條斷層，由于構造影響，賦礦地層局部有扭曲、錯動、變寬(窄)等現(xiàn)象。

F1斷層位于礦區(qū)的外圍，為平移斷層，斷距約20m。走向145°～158°，延伸長度約160m。對礦體無影響。

F2斷層為逆斷層，分布在勘查區(qū)中部，長約600m，走向為100°～106°，傾向10°～16°，傾角43.7°～52.3°；斷層破碎帶寬約3.8～9.4m，主要由角礫和膠結物組成，成分多為大理巖，另含有少量泥質物及重結晶的方解石團塊。該斷層對礦體影響較大，使礦體發(fā)生扭曲變形。

2.3 巖漿巖

本礦區(qū)內未見巖漿活動。

3 礦體地質特征

3.1 礦體特征

小池溝水泥用大理巖礦賦存于寒武系關子鎮(zhèn)蛇綠巖帶(?YGsl)第二層[8]。礦體分布于礦區(qū)中部，礦體受地層控制，呈單斜層狀產出(表1)[9]。

表1 礦體特征一覽表

礦 體 在6線 以 西 沿105 °方 位 延 伸，在6W線(圖2)和8線 之 間 向 北 凸 起，在8線 以東又沿129°方位向東南方向延伸，礦體延伸長度＞1 200m。8線以西礦體較薄，8線以東逐 漸 變 厚，變 化 于58.05～77.09m，平 均 厚66.42m。礦體西部沿傾向延伸較小，中東部較大，其中礦區(qū)中部8線沿傾斜延伸最大，礦體長度沿傾向總體變化于44.31～149.74m。產狀200°～224°∠46°～63°。

圖2 小池溝礦區(qū)6W線地質剖面圖

由于F2斷層影響，礦體的連續(xù)性遭到破壞，礦體在標高+1 900～+1 860m段被向北錯到標高+1 860～+1 862m的位置,斷距為20m。

3.2 礦石質量

(1)礦石礦物成分及結構構造。

礦物主要成分為方解石，含少量白云石、石英等，副礦物有磁鐵礦等。巖石中交代結構發(fā)育，表現(xiàn)為白云石被方解石沿解理縫交代。礦石為中細粒變晶結構，中厚層—塊狀構造，局部見有條帶狀構造。

(2)礦石的化學成分及品位變化特征。

區(qū)內礦石總體CaO含量41.50%～55.70%，變化系數(shù)2.13%；MgO含量0.11%～1.47%，變化系數(shù)45.68%；K2O含量0.03%～0.54%，變化系數(shù)102.58%；Na2O含量0.007%～0.15%，變化系數(shù)65.72%。礦石化學成分CaO、MgO穩(wěn)定，K2O和Na2O變化較大(表2)。

表2 主要有用和有害化學成分變化特征一覽表(單位：%)

根據(jù)采樣測試分析，區(qū)內礦石有用組分CaO的變化特征見表3。通過對地表和深部礦石有用組分CaO含量的對比發(fā)現(xiàn)，區(qū)內礦石質量總體較好，其中地表礦體礦石質量較深部更好、更穩(wěn)定。

表3 礦石主要有用組分(CaO)的變化特征一覽表

(3)礦石類型及品級。

根據(jù)礦石結構構造等特征，水泥用大理巖的礦石自然類型為乳白色中厚層—塊狀中細粒大理巖。礦區(qū)內礦石平均品位：CaO 54.19%、MgO 0.36%、K2O+Na2O 0.05%,為水泥用大理巖Ⅰ級品。

4 礦床成因

該大理巖所處的寒武系關子鎮(zhèn)蛇綠巖帶(?YGsl)西段出露在武山縣鴛鴦鎮(zhèn)茍家河—華靈山一帶，中部在關子鎮(zhèn)—甘谷古坡—武家河一帶，東段在光王山一帶斷續(xù)出露，多呈大型構造巖塊或巖片產出。該含礦層是秦嶺商丹洋盆在新元古代—早古生代期間擴張過程中巖漿活動的產物，其形成環(huán)境為洋盆環(huán)境，屬于商丹蛇綠巖帶的西延[10]。礦區(qū)地層巖相建造屬中深變質火山碎屑巖夾少部分碳酸鹽巖，為一套優(yōu)地槽的沉積物，在火山活動間歇階段在海底形成一層穩(wěn)定的碳酸鹽巖沉積層，之后又接受了火山噴發(fā)沉積。因而該大理巖的分布出現(xiàn)局部的不連續(xù)性，在地表呈狹長條帶狀等特征，形成一海相化學沉積變質型礦床[11]。

4 結論

小池溝水泥用大理巖礦賦存于寒武紀關子鎮(zhèn)蛇綠巖地層中，屬東秦嶺早古生代商丹蛇綠巖帶在西秦嶺的西延部分，屬于海相化學沉積變質型礦床。

礦體呈層狀、厚度較為穩(wěn)定，礦石質量較好，達到水泥用大理巖Ⅰ級品的工業(yè)要求。但后期構造運動對深部礦體有較大影響。在實際勘查和生產活動中應加強對礦體深部延伸方向的斷裂構造研究。