磁縣水池村西水泥灰巖礦床地質特征及成因淺析

李斌山（中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

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磁縣水池村西水泥灰巖礦床地質特征及成因淺析

李斌山
（中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

【摘 要】本文綜述了磁縣水池村西水泥灰巖礦的賦存層位、礦體特征、礦石質量及礦石類型，并分析了礦床成因，認為該礦床成因類型屬大型淺海相生物化學沉積礦床。

【關鍵詞】水泥灰巖；地質特征；河北磁縣

磁縣西部水池村一帶的水泥灰巖礦產資源十分豐富，礦石質量較好，CaO含量多＞54%，且有害成分含量少，是理想的水泥原料。礦區位于磁縣縣城西部30km，礦區以東2km有黃沙煤礦，自備鐵路與京廣鐵路相通，交通便利。礦床屬大型海相生物化學沉積礦床，礦區的水泥灰巖主要賦存于古生界奧陶系峰峰組地層中。

1　區域地質概況

礦區大地構造位置位于中朝準地臺山西斷隆太行拱斷束武安凹斷束帶內。區域內出露地層主要為中寒武統的徐莊組、張夏組，上寒武統的崮山組、長山組、鳳山組，下奧陶統的冶里組、亮甲山組，中奧陶統的馬家溝組、磁縣組、峰峰組，中石炭統的本溪組，上石炭統的太原組，下二疊統的山西組、下石盒子組，上二疊統的上石盒子組、石千峰組，新生界古近系、新近系及第四系。

2　礦區地質特征

礦區石灰巖礦主要賦存于古生界奧陶系地層中，沿地層走向呈北西—南東向展布。礦區內出露地層主要為古生界，其次為新生界。構造主要表現為褶皺，巖溶不發育，無巖漿活動。

2.1 地層

礦區內出露地層為中奧陶統峰峰組及第四系。峰峰組分為上下兩段。

峰峰組第一段(O2f1)：為一套雜色角礫狀灰巖。下部為灰綠、淺桔黃色角礫狀微晶灰巖、角礫狀泥灰巖、角礫狀含泥質灰巖；中部角礫狀灰巖夾中厚層致密灰巖；上部為土黃、粉、桔黃色角礫狀灰巖、角礫狀白云質灰巖。厚49.09～66.48m。

峰峰組第二段(O2f2)：下部為深灰色巨厚—厚層致密灰巖，含鐵質結核；上部為深灰—淺灰色厚層、巨厚層致密灰巖夾花斑狀灰巖，頂部夾黃褐色、雜色角礫狀灰巖。厚度＞100m。

其中，峰峰組第二段大面積分布于礦區中部，為含礦層。

2.2 構造及巖溶

礦區內構造主要為褶皺構造，其次為節理構造，巖溶不發育。

褶皺為一寬緩背斜。背斜東接蘇村向斜，西接都黨向斜。背斜軸向南北，與山體走向一致。背斜軸位于山體西部。背斜核部地層為中奧陶統峰峰組一段，兩翼地層為中奧陶統峰峰組二段。背斜南部兩翼齊全，北部僅見東翼。背斜東翼巖層產狀：傾向36～153°，傾角2～26°。背斜西翼巖層產狀：傾向224～254°，傾角3～6°。受構造影響，巖層在走向和傾向方向略有起伏，從而使礦體底界形成不規則波狀面。

礦區節理比較發育。最發育的一組節理走向為NNE向，傾向280～290°，傾角56～81°。節理密度0.11條/m。節理多為封閉型，少數有節理縫。節理縫寬一般2～5mm，多被鈣質充填。節理傾向與礦體傾向相反，且傾角較陡，不易形成滑動面。對露天開采來說，巖體是穩定的。

礦區內未見到大的巖溶裂隙及溶洞，巖溶率＜3%，巖溶不發育。

3　礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于中奧陶統峰峰組第二段(O2f2)地層中。共兩個礦體，由下至上編號為K1、K2。兩個礦體之間以一夾層分界。礦體出露南北長2 776m，東西平均寬712m，出露面積1.98km2。礦體特征見表1。

表1　礦體特征一覽

根據中華人民共和國地質礦產行業標準DZ/ T0213-2002《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》，K1礦體厚度是穩定的，K2礦體厚度是較穩定的。

K1礦體分布于礦床下部，其下為礦床底板。礦體呈厚層板狀產出，傾向43～148°，傾角3～22°。礦石類型以厚層致密灰巖為主，少量花斑狀灰巖。礦體產狀與含礦層一致，礦體下界面受總體構造影響，呈舒緩波狀。礦體南部出現一層內夾石，自礦區南界起，至礦區中部尖滅，為一連續夾石，礦體內部結構屬簡單型。

K2礦體分布于礦床上部，其下為一夾層，頂部無蓋層。礦體呈厚層板狀產出，傾向65～144°，傾角6～26°。礦石類型以厚層致密灰巖為主，少量花斑狀灰巖。礦體產狀與含礦層一致。礦體下界面受總體構造影響，亦呈舒緩波狀。礦體內部無夾石，礦體內部結構屬簡單型。

3.2 礦石質量

根據對礦體內699件樣品的基本分析結果統計，礦石單樣主要組分CaO含量最高為55.85%、最低為45.07%。其中CaO含量≥52%的占基本分析樣品總數的93.7%。CaO含量分布情況見表2。礦區CaO品位變化系數為23%，小于40%，說明CaO組分在礦體內的分布是均勻的。

表2　CaO含量區間統計

MgO含量最高為7.75%、最低為0.06%。其中MgO含量≤2%的樣品661件，占基本分析樣品總數的94.5%。MgO含量分布情況見表3。MgO品位變化系數為84%，介于40%～100%之間，說明MgO組分在礦體內的分布較均勻。極個別樣品品位大于3%，反應到巖石上表現為鎂質花斑含量增多。

表3　MgO含量區間統計

K2O+Na2O含量≤0.3%的樣品達到91.5%。大多數樣品K2O+Na2O含量遠低于一般工業指標要求(Ⅰ級品≤0.6%)。

組合分析統計結果見表4，個別樣品Cl-含量略有偏高，加權平均后亦滿足水泥原料工業指標要求。其他指標全部滿足水泥原料工業指標要求。

表4　組合分析統計結果(%)

3.3礦石類型和品級

3.3.1 礦石類型

礦石按自然類型可分為致密灰巖、花斑狀灰巖兩種。K1、K2礦體均以致密灰巖為主，花斑狀灰巖次之?；ò郀罨規r多分布在夾層附近。

致密灰巖：為灰至深灰色，隱晶質結構，塊狀構造。礦物成分為方解石、白云石及鐵泥質。方解石含量95%左右，粒徑一般＜0.01mm。白云石含量＜5%，鐵泥質含量＜1%。

花斑狀灰巖：灰、灰褐色，隱晶質結構，花斑狀構造。礦物成分主要為方解石，其次為白云石、生物碎屑、鐵質等。方解石含量90%～95%。粒徑＜0.01mm。白云石含量5%～10%，粒徑0.05～0.01mm。白云石化強烈。白云石交代方解石呈花斑狀分布于泥晶方解石中，構成花斑狀構造。

3.3.2 礦石品級

本礦床礦石質量好，全部為Ⅰ級品，無Ⅱ級品礦石。

根據基本分析、組合分析、加權平均品位統計結果，本礦床礦石品位除滿足普通水泥用石灰巖化學成分一般要求外，還可用作低堿水泥、黑色冶金熔劑、有色冶金熔劑、電石、制堿原料。

3.4 礦體圍巖和夾石

本礦床無頂板。礦床直接底板為中

奧陶統峰峰組第一段角礫狀白云質灰巖、角礫狀泥灰巖。巖石呈土黃、黃綠、粉紅色，隱晶—微晶結構，角礫狀構造，層理不清。角礫成分主要為灰巖、白云質灰巖、泥灰巖碎塊，泥鈣質膠結。礦物成分主要為方解石、白云石、泥質。其主要化學成分：CaO含量33.81%～53.97%，平均43.84%；M g O含量0.18 %～1 3.86 %，平均3.78%；K2O+Na2O含量0.200%～0.897%，平均0.557%。

本礦床共有兩層夾石：第一層夾石為K1礦體內部，該夾石自礦區南界起，至礦區中部尖滅，走向延伸817m，最大厚度8.67m，最小厚度2.08m，平均3.76m。夾石平均品位：CaO含量45.94%～54.97%，平均50.40%；MgO含量0.74%～7.23%，平均4.15%。K2O+Na2O含量0.111%～0.407%。第二層夾石位于K1與K2之間，夾石走向延伸2 776m，最大厚度9.59m，最小厚度1.48m，平均3.40m。夾石平均品位：CaO含量46.68%～54.95%，平均50.33%；MgO含量0.22%～4.95%，平均3.78%；K2O+Na2O含量0.130%～0.181%。

4　礦床成因

根據巖石組合、地層基本層序等特征，奧陶世峰峰期沉積環境主要表現為：初期階段，受北部地殼抬升影響，海底地勢變為北高南低，形成一個淺而動蕩的潮間—潮上沉積環境。沉積物為薄層、中層鈣質泥質白云巖、白云質泥質灰巖和角礫狀白云質灰巖，屬潮間瀉湖相。在本礦區表現為角礫狀白云質灰巖底板。后期隨著水體的加深，形成了較穩定的淺海相環境，物質來源豐富，受古地理氣候影響形成了厚層、巨厚層灰巖和花斑狀灰巖，含頭足類及三葉蟲化石，屬淺海陸棚相。在本礦區表現為巨厚層的致密灰巖、花斑狀灰巖。因此，該礦床成因類型屬大型淺海相生物化學沉積礦床。

【其 他】

【礦產資源】

【收稿日期】2015-01-26

【文章編號】1007-9386(2015)03-0045-02

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.225