依山口建筑石料用灰?guī)r礦地質(zhì)特征及找礦前景

宋 雪，劉彥志，解小東

（1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊<山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省海洋地質(zhì)勘查院>，山東 煙臺 264000；2.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院<山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊>，山東 濟寧 272100；3.青島地質(zhì)工程勘察院<青島地質(zhì)勘查開發(fā)局>，山東 青島 266000）

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

相關(guān)部門經(jīng)過實地勘察后發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)礦層的絕大部分裸露于地面，且礦床東部頂板發(fā)育量較少，屬于典型的寒武系九龍群崮山組泥質(zhì)條帶灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r等地質(zhì)條件。礦業(yè)企業(yè)在整合礦層過程中，根據(jù)寒武紀長清群饅頭組洪河段砂質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)砂巖等地質(zhì)條件的分析結(jié)果，制定了科學(xué)合理的灰?guī)r礦開采方案，促進了建筑石料用灰?guī)r產(chǎn)量的有效提升。

1.2 構(gòu)造

由于礦區(qū)內(nèi)基底構(gòu)造尚未完全發(fā)育，且經(jīng)過晚太古代至早元古時代的發(fā)展，礦區(qū)僅僅發(fā)育出了區(qū)域性片理、片麻理地質(zhì)構(gòu)造。在這其中片麻理走向為60°～320°，傾角60°～75°。蓋層總體呈現(xiàn)出向東北傾斜的單斜式構(gòu)造形式，桑村穹窿周圍的斷裂構(gòu)造發(fā)育形式，則主要有北西向、北北西向、近東西向、北東向和北北東向等幾種組合形式，這些不同的組合形式，從整體上控制了區(qū)域內(nèi)地層與巖漿巖的分布。如圖1為依山口地質(zhì)構(gòu)造圖。

圖1 依山口地質(zhì)構(gòu)造圖

（1）北西向斷裂。該組斷裂不僅發(fā)育完成，而且區(qū)域內(nèi)出露長度達到了4～8km，總體走向呈290°～320°，偏向西南，部分傾向北東，傾角67°～77°，屬于高角度正斷層，由此形成的5～30m 寬的構(gòu)造破碎帶，局部存在著礫石與斷泥層。因此可確定該斷裂切割底層為寒武系—奧陶系的長清群和九龍群。

（2）北北西向斷裂。該斷裂帶分布于芹沃東山和下黃溝一帶，整體的延伸長度達到了2～6km，斷裂帶總體走向347°，傾向南西，傾角77°左右。根據(jù)勘察數(shù)據(jù)，該斷裂帶屬于高角度正斷層，且切割底層位于寒武系—奧陶系的長清群和九龍群。

（3）近東西向斷裂。近東向西斷裂帶位于下黃溝—橫嶺埠一帶，區(qū)域內(nèi)出露長度約5km 左右，傾向北，傾角80°，該斷裂帶具有顯著的北盤下降、南盤上升的特點，斷裂帶破碎帶寬度約為2～5m，局部發(fā)育為角礫巖，構(gòu)成成分屬于圍巖鈣質(zhì)膠結(jié)構(gòu)，斷裂帶切割底層位于九龍群。

（4）北東向斷裂。北東向斷裂帶發(fā)育規(guī)模相對較小，僅在上黃溝北部出現(xiàn)部分出露，斷裂帶長度約2km，破碎帶寬約2～3m，通過時代勘查發(fā)現(xiàn)，切割底層位于長清群和九龍群且北端與北西向斷裂呈現(xiàn)出相互交叉的趨勢。

1.3 巖漿巖

該礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖發(fā)育不完善且規(guī)模較小，主要零散的分布于西部芹沃一帶，主要以晚太古代、早元古代與中生代巖漿巖為主。按照《山東省地層侵入巖構(gòu)造單位劃分方案》，相關(guān)部門將該礦區(qū)內(nèi)的侵入巖詳細地劃分為以下幾個單元。

（1）新太古代侵入巖。礦區(qū)內(nèi)出露嶧山序列馬家溝單元，主要分布于礦區(qū)西部一帶，且整體呈現(xiàn)出透鏡狀，巖性主要以中粗粒黑云花崗閃長巖為主。

（2）中生代侵入巖。中生代侵入巖出露沂南序列銅漢莊單元細粒角閃閃長玢巖；蒼山序列栗園單元中粒石英閃長玢巖、磨坑單元花崗閃長玢巖。其整體呈現(xiàn)出橢圓狀的不規(guī)則條帶狀產(chǎn)出形式。

2 礦體特征

2.1 礦層特征

礦區(qū)礦層位于寒武系九龍群張夏組上、下灰?guī)r段地層中，且大部分礦層裸露于地表。根據(jù)礦區(qū)勘察數(shù)據(jù)，礦層整體呈現(xiàn)出的單斜層狀產(chǎn)狀形式與地層產(chǎn)狀保持一致。礦區(qū)整體走向為向北東，傾向為120°～140°，傾角11°～20°，礦石產(chǎn)量穩(wěn)定。由于該礦區(qū)礦層沿山體走向控制長度達到了377m，控制寬度達到了487m。所以位于最低開采標高以上的礦層最大厚度約為148.73m，最小厚度3.70m，平均厚度84.13m。礦層底板屬于饅頭組洪河段砂巖、長石石英砂巖以及砂質(zhì)灰?guī)r等類型。

2.2 礦石質(zhì)量

（1）礦石結(jié)構(gòu)：通過對礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，本礦區(qū)的礦石結(jié)構(gòu)主要有鮞粒結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)、泥微晶結(jié)構(gòu)、重結(jié)晶結(jié)構(gòu)等幾種類型。

礦石構(gòu)造：礦區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、云斑構(gòu)造、厚層狀構(gòu)造等類型。

（2）礦區(qū)內(nèi)的礦石主要以方解石、白云石及少量氧化鐵質(zhì)等為主。

經(jīng)過實驗分析，礦區(qū)內(nèi)的礦石礦物成分主要包括了方解石礦物與少量白云石粘土礦物及微量硅酸鹽礦物、氧化鐵等成分。

方解石：屬于泥晶細粉晶狀形態(tài)，且在鏡下為五色透明狀，顆粒粒級大約在0.01～0.5mm 之間，重結(jié)晶者顆?？蛇_1mm左右。如果在正交鏡干涉下，方解石呈現(xiàn)出珍珠暈高級白色。

白云石：白云石表面為菱面體，顏色為灰白色，鏡下為無色透明狀，伴有渾濁色，顆粒粒徑通常在0.05mm左右，產(chǎn)出形式為聚集狀且表面附著泥質(zhì)與鐵質(zhì)成分。

（3）山東省魯南地質(zhì)工程勘察院于2014 年編制的《山亭區(qū)桑村鎮(zhèn)依山口地區(qū)儲量估算報告》與此次取樣測試分析報告中明確指出了，本礦區(qū)內(nèi)的礦石中的化學(xué)成分主要以CaO、MgO 為主，伴有少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、P2O5等。其中主要化學(xué)成分CaO 平均含量高達50.44%，MgO 平均含量2.65%，K2O+Na2O平均含量0.38%。見表1。

表1 礦石化學(xué)成分一覽表

（4）石灰?guī)r屬于一種由方解石構(gòu)成的碳酸巖類沉積巖，是地殼中分布最廣的礦產(chǎn)之一。石灰?guī)r最為一種重要的礦產(chǎn)原材料，被廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)、建材工業(yè)、化工領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域中。由于該礦區(qū)作為建筑石料用的灰?guī)r礦，主要開采用于建筑、建材等行業(yè)的礦石原料為主。再加上礦區(qū)內(nèi)的礦層大部分裸露于地表，且礦床東部發(fā)育了少量頂板，為寒武系九龍群崮山組泥質(zhì)條帶灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r等，通過對礦層的全面整合，礦產(chǎn)材料的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到了顯著提高。圖2為鮞粒灰?guī)r。

圖2 鮞粒灰?guī)r圖

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

通過對本礦區(qū)礦石自然類型組合形式、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、化學(xué)成分的深度分析發(fā)現(xiàn)，本礦區(qū)的礦產(chǎn)為中、晚寒武紀淺海相沉積的礦床，礦層是在相對穩(wěn)定的高能環(huán)境中沉積形成的。由于高能環(huán)境中，海水中飽和的碳酸鈣圍繞在懸浮狀泥質(zhì)質(zhì)點中形成了泥質(zhì)礦物或方解石等礦物質(zhì)，在海水長期作用下翻滾懸浮后形成了鮞粒。隨著鮞粒直徑達到一定大小后，一旦其整體質(zhì)量達到克服海水機械能量的狀態(tài)后，便在淺海臺地邊緣沉淀并堆積下來，形成了鮞灘，最后在成巖作用下形成了鮞?；?guī)r。隨著海水能量的逐漸減弱，水動力變小后，直徑較大的顆粒則因為無法爆出懸浮狀態(tài)，最后在泥質(zhì)礦物相互吸附以及海藻生長的影響下，形成了鈣泥質(zhì)斑塊和藻鈣質(zhì)團塊，在臺地前緣斜坡邊緣礁灘相沉積。

3.2 找礦標志

此次開展的礦層勘察工作，不僅大致查明了該礦區(qū)的地層、構(gòu)造、巖漿巖分布特點，而且通過對礦石質(zhì)量特點的分析研究，進一步明確了礦石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及其所含有的化學(xué)成分，為后續(xù)礦石加工技術(shù)與工業(yè)利用性能的類比研究和分析指明了方向。隨著礦區(qū)內(nèi)礦層底板圍巖分布范圍的明確，工作人員在開展礦區(qū)水文地質(zhì)測量工作時，通過對礦床開采技術(shù)條件的分析研究，圈定了該礦區(qū)礦層范圍，為后續(xù)礦產(chǎn)資源量的準確估算和礦床開發(fā)工作的開展提供了準確無誤的地質(zhì)依據(jù)。此外，針對該礦區(qū)礦床礦石具有的結(jié)構(gòu)致密、堅硬、抗壓以及抗剪強度高等特點，建議相關(guān)部門在進行該礦區(qū)的開采作業(yè)時，應(yīng)該采用自上而下分層臺階式開采方式，以確保礦石開采工作的安全順利進行。