遼西星星山水泥用石灰巖礦床地質特征及成因

柳忠杰，韓玉信，程 林，王 林，吳 赟（.中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 0004；.陜西省地質礦產勘查開發局第二綜合物探大隊，陜西 西安 7006）

遼西星星山水泥用石灰巖礦床地質特征及成因

柳忠杰1，韓玉信2，程 林1，王 林1，吳 赟1
（1.中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004；2.陜西省地質礦產勘查開發局第二綜合物探大隊，陜西 西安 710016）

【摘 要】遼西星星山水泥用石灰巖礦床主要含礦層位為下奧陶統冶里組、亮甲山組，次為上寒武統鳳山組。礦石有益組分含量低，礦石有害組分含量高，為一低品位淺海相內源沉積碳酸鹽巖型水泥用石灰巖礦床。

【關鍵詞】水泥用石灰巖；地質特征；成因；遼西星星山

1　地質概況

遼西星星山水泥用石灰巖礦床位于中朝準地臺(Ⅰ)燕山臺褶帶(Ⅱ)遼西臺陷(Ⅲ)朝陽穹褶斷束(Ⅳ)的東南部[1]。分布地層主要為華北地臺型寒武系—奧陶系地層，水泥用石灰巖主要含礦層位為下奧陶統冶里組(O1y)、亮甲山組(O1l)，次為上寒武統鳳山組(∈3f)。其他地層有上寒武統崮山組(∈3g)、長山組(∈3c)，石炭—二疊系(C+P)，第四系(Q4)。

礦區地層總體走向呈一近“S”形的單斜形態展布。地層傾角變化不大，由下至上有逐漸變陡的趨勢，即由30～40°漸變為50°，局部可達60°。

礦區內斷裂構造不發育。

礦區內燕山晚期次輝綠玢巖脈較發育。

2　礦床地質特征

2.1 礦層特征

礦床位于上寒武統鳳山組、下奧陶統冶里組和亮甲山組地層中。礦床底板為上寒武統鳳山組中厚層泥粉晶灰質白云巖，頂板為下奧陶統亮甲山組中厚層狀含硅質結核粉泥晶灰巖。

礦床由5個礦層和4個夾石層組成。

礦床南北長6km，東西寬350～420m，礦層和夾層平均厚213.95m，礦層平均厚139.61m，夾層平均厚度74.34m。

2.2 礦石類型

礦石按自然類型劃分主要有花紋狀泥晶灰巖、泥晶灰巖、粉晶礫屑灰巖三種，其次還有少量的含海綠石碎屑灰巖。

2.3 礦石結構、構造

礦石結構主要為原生結構，其次有泥晶結構、粉晶礫屑結構、粉細晶碎屑結構等。礦石構造較簡單，主要有層狀構造、塊狀構造等。

2.4 礦石礦物成分

礦物成分主要為方解石，含量90%以上；次為白云石；少量粘土礦物、石英、鐵質等。

2.5 礦石化學成分及變化規律

礦石化學成分(%)為：CaO 45.71～49.94、MgO 0.85～2.54、SiO23.82～9.33、Al2O30.89～2.89、Fe2O30.62～1.36、LOI 37.13～40.99、K2O 0.63～1.32、Na2O 0.0l～0.07、fSiO22.18、SO30.02。

礦石化學成分總體上具有低鈣低鎂高堿的特性。

各礦層CaO、MgO和K2O+Na2O變化性質和變化程度總體為：CaO變化屬均勻(變化系數＜10%)；MgO變化屬不均勻(變化系數約50%)；K2O+Na2O變化屬均勻—較均勻(變化系數約40%左右)。

從化學成分上看，礦石中泥質成分含量較多，造成礦石化學成分CaO偏低，K2O+Na2O偏高。據0、1、2、3、4號五個礦層統計，CaO＜48%的樣品占42%，K2O+Na2O＜0.8%的占33%。化學成分另一特征是MgO含量低，SiO2含量雖高，但f SiO2不高。MgO＞3%者只占9%，平均1.44%；SiO2平均7.27%，f SiO2平均2.23%。各礦層平均化學成分詳見下表。

各礦層平均化學成分(%)

綜上所述，該礦床為一低品位水泥用石灰巖礦床，按照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》[2]中水泥用石灰巖礦床評價的一般工業指標要求：

Ⅰ級品：CaO≥48%、MgO≤3.0%、K2O+Na2O ≤0.6%、SO3≤1%、f SiO2燧石質≤4%。

Ⅱ級品：CaO≥45%、MgO≤3.5%、K2O+Na2O ≤0.8%、SO3≤1%、f SiO2燧石質≤4%。

礦區內只有1號礦體可圈為Ⅱ級品，占總資源儲量的27.52%。

2.6 夾石類型及特征

該礦床有4層夾石，主要由薄層狀泥晶灰巖與微薄層狀泥晶泥質灰巖組成互層和頁巖組成，在0、2、3、4號礦層內也夾有少量這兩類巖石，致使礦石質量變差。

泥晶泥質灰巖：薄—微薄層狀，單層厚度幾毫米～5cm。礦物成分主要是方解石占75%以上，白云石占5%，粘土礦物及鐵泥質占15%。化學成分(%)為：CaO 40.74～43.58、MgO 0.89～1.05、SiO213.29～15.91、Al2O33.23～4.30、Fe2O31.29～1.64、LOI 33.88～35.22、K2O 1.50～2.00、Na2O 0.04。

鈣質頁巖：在夾2層中厚1.35m，夾3層中厚0.95m，其余層位僅有5～10cm厚。礦物成分(%)為：方解石4.5～27.9、平均12.8，云母10.2～26.0、平均20.4，石英4.0～13.1、平均10.7，長石5.8～13.1、平均10.3，綠泥石4.1～4.7、平均4.5，非晶態礦物35～50、平均41.3。化學成分平均值(%)為：CaO 23.24、MgO 1.69、SiO235.58、Al2O310.36、Fe2O32.91、LOI 20.41。

泥粉晶灰質白云巖：此類型夾石僅在夾4層中及底板出現，數量不多。化學成分(%)為：CaO 37.66～40.27、MgO 6.36～8.84、SiO25.91～9.30、Al2O31.58～2.95、Fe2O31.69～1.94、LOI 38.17～40.35、K2O 1.04～1.39、Na2O 0.03。

3　礦床成因

綜合分析區域成礦條件、礦體地質特征，認為該礦床為機械碎屑沉積作用成因為主，化學沉積作用為輔的淺海相內源沉積碳酸鹽巖礦床。

除1號礦體外，其他4個礦體都夾有粉晶礫屑灰巖(竹葉狀灰巖)、少量泥晶泥質灰巖、頁巖。這種礦石一般質量較差，CaO較低，SiO2偏高，K2O+Na2O也較高。這種礦體系由海水波浪、潮汐把碳酸鹽巖沉積物帶到潮上帶或滯留在潮間帶，固結或半固結后形成泥裂或泥卷，后來的潮水把它破碎、搬運，然后在同一沉積盆地中沉積下來，膠結成巖而成。由于該礦床距內蒙古陸較近，隨著陸源物質的注入，局部形成泥晶泥質灰巖，甚至形成鈣質頁巖，構成該低品位水泥用石灰巖礦床的夾石。

而1號礦體主要為中厚層—厚層狀花紋泥晶灰巖，厚度穩定，質量較好，是海水鹽度正常、能量較低的靜水環境中化學沉積作用形成的[3-4]。

【參考文獻】

[1]遼寧省地質礦產局.遼寧省區域地質志[M].北京:地質出版社, 1989:707-709,724-725.

[2]中國建筑材料工業地質勘查中心.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[S].北京:中國標準出版社,2002.

[3]章少華.我國水泥石灰巖礦床的幾個特點[J].建材地質,1986 (4):8-9.

[4]馮增昭.華北早奧陶世巖相古地理新探[J].地質科學,1979(4): 10-12.

【礦產資源】

Geological Characteristics and Genesis of the Star Mountain Limestone Deposit for Cement in the West of Liaoning

LIU Zhong-jie1, HAN Yu-xin2, CHENG Lin1, WANG Lin1, WU Yun1
(1.Liaoning Branch of China National Geological Exploration Centor of Building Materials Industry, Shenyang 110015, China; 2.The Second Comprehensive Geophysical Prospecting Brigade of Shanxi Provincial Geological Exploration & Development Bureau, Xian 710016, China)

Abstract:The main ore bearing horizons of the Star mountain limestone deposit for cement in the west of Liaoning is lower Ordovician Yeli, Liangjiashan formation, followed by the upper Cambrian Fengshan formation. Ore with low content of beneficial components and high content of harmful components.The deposit is a neritic facies sedimentary carbonate type endogenous cement with limestone deposit which has a low grade.

Key words:limestone for cement; geological characteristics; genesis; Star mountain in the west of Liaoning

【收稿日期】2015-03-10

【文章編號】1007-9386(2015)04-0046-02

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.225