山東蒙陰北峪熔劑白云巖礦地質特征及形成機理

王志亮

山東蒙陰北峪熔劑白云巖礦地質特征及形成機理

王志亮

（山東省魯南地質工程勘察院，山東 兗州272100）

論述了北峪白云巖礦的礦床地質特征及分布規律，對其控礦地質條件和成因機理進行了研究。通過開展系統的勘查工作，發現山東省蒙陰縣北峪白云巖礦賦存于寒武系九龍群三山子組c段和奧陶系九龍群三山子組b段地層中，層狀產出，按其層位自下而上劃分為①號礦體（三山子組c段）和②號礦體（三山子組b段），二者呈上下整合接觸。礦體的頂板巖石為下奧陶統三山子組a段含燧石結核白云巖，底板巖石為芙蓉統-下奧陶統炒米店組灰巖，礦體內部結構簡單、厚度變化小，嚴格受地層層位控制，為濱海相沉積礦床。

白云巖礦；礦床地質特征；成因機理；蒙陰縣北峪

北峪白云巖礦區位于蒙陰縣城北約20km，屬該縣舊寨鄉管轄。區內非金屬礦產較為豐富，主要為水泥石灰巖及溶劑白云巖等*。

1 區域地質概況

礦區位于新甫山－孟良崮凸起西部、新泰-垛莊斷裂北東部，屬華北地層區、魯西地層分區、淄博—新泰地層小區。區內出露地層有新太古代泰山巖群雁翎關組，古生代寒武系、奧陶系，新生代第四系等。斷裂構造較發育，主要以北西、北東、近東西向展布。區內巖漿巖發育，出露新太古代、古元古代、中遠古代及中生代巖漿巖。

圖1　蒙陰縣北峪白云巖礦區地質略圖

2 礦區地質特征

2.1地層

礦區內出露的地層主要有寒武紀長清群朱砂洞組、饅頭組，九龍群張夏組、崮山組、炒米店組、三山子組等。為一套淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖沉積建造，巖石多裸露地表，其總體走向北西—北東，傾向北東—南東，傾角2°～5°。第四系多分布于山腳下及溝谷處。

2.2構造

區內構造主要為2條北東向斷層，分別為F1、F2，其中對礦層影響較大的為F1斷層。

F1斷層：分布于區內北部，區內長度2 250m，兩端延出區外。走向65°，傾向南東，傾角66°。構造角礫巖發育，寬度為5～20m，角礫巖成分以白云巖、灰巖等為主，呈棱角狀，鈣質膠結。垂直斷距約為450m，平面上呈舒緩波狀延伸，為張性正斷層。下盤地層為朱砂洞組和饅頭組地層，上盤地層為崮山組、炒米店組和朱砂洞組地層。

F2斷層：分布于區內中部，區內長2 600m，兩端延出區外。在區內走向75°，傾向南東，傾角67°。構造角礫巖發育，寬度為2～15m，角礫巖成分以白云巖、灰巖等為主，呈棱角狀，鈣質膠結。垂直斷距為55m，水平斷距100～200 m，右行平移。平面上呈波狀延伸，為張扭性正斷層，兩盤地層為朱砂洞組、炒米店組和三山子組。

3　礦床地質特征

3.1礦體特征

北峪白云巖礦床礦體賦存于寒武紀九龍群三山子組c段和奧陶紀九龍群三山子組b段地層中，按其賦存層位不同，自下而上劃分為①號礦體（三山子組c段）和②號礦體（三山子組b段），二者呈上下整合接觸（見圖2）。礦體呈近東西向帶狀分布，北部邊界以F2斷呈層狀產出，產狀與地層產狀一致，總體走向北西，傾向北東，傾角2°～5°，產狀穩定。

①號礦體位于礦床下部,賦存于三山子組c段地層中。分布于第3～第8勘查線之間，賦存于226m標高以上，在第0勘查線以西被三山子組b段（②號礦體）覆蓋，以東裸露地表。由4個鉆孔和5個探槽系統控制，沿走向控制長度約1 700m，沿傾向控制寬度約800m。最大厚度59.42m，最小厚度38.00m，平均厚度49.63m，厚度變化系數為12.38%。礦體平均品位：MgO：20.05%，CaO：29.46%。

該礦體內部結構簡單、厚度變化小、構造簡單及巖漿巖、變質巖、巖溶不發育。

②號礦體位于礦床的中上部，分布于第3～第0勘查線之間，賦存于①號礦體以上，裸露地表。由3個鉆孔和2個探槽系統控制，礦體產狀與地層產狀一致，沿走向控制長度約550m，沿傾向控制寬度約550m。最大厚度59.92m，最小厚度27.58m，平均厚度41.12m，厚度變化系數為30.11%，屬厚度穩定型礦體。礦體平均品位：MgO：19.09%，CaO：27.02%。

該礦體內部結構簡單、厚度變化小、構造簡單及巖漿巖、變質巖、巖溶不發育。

圖2　北峪白云巖礦床剖面圖

3.2礦石特征

3.2.1主要礦物成分

礦石呈淺灰褐色、灰褐色等，礦物成分主要為白云石、方解石和少量的氧化鐵質、方解石、粘土質礦物等。

白云石：含量約95%～99%，為半自形－他形粒狀，少數為自形菱面狀，粒徑0.05～1.0mm，晶粒間緊密鑲嵌，構成白云石主體；局部見白云石分布于泥晶方解石晶粒間，粒度較大。其他成分充填于白云石晶粒間。

方解石：可分為泥晶和亮晶兩種，一種為重結晶作用所形成，呈淡黃色，他形粒狀，粒徑在0.03～0.004mm之間，較致密分布，為微晶；另一種為泥晶方解石，呈褐灰色，為重結晶方解石的殘留體，集合體呈不規則狀。

氧化鐵質：褐色，不規則細粒狀，半透明-不透明，巖石中呈細小條紋狀集合體，主要以填隙狀充填于方解石或白云石晶粒間，少部分充填于逢合線中。含量1%～2%。

粘土質：褐灰色，散亂分布于白云石晶粒上或方解石晶粒間，含量小于1%。

3.2.2化學成分

主要化學成分有CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO、SO3、P2O5等，其中有益組分為MgO，有害組分為CaO、SiO2、、SO3、P2O5等。

1）主要有用組分：MgO：礦石中MgO的最高含量為20.37%，最低含量18.80%，平均為19.75%，變化系數為2.66%，有用組分變化小。

2）主要有害組分：礦石中主要有害組分為CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Mn3O4、SO3、P2O5等。

①CaO：礦石中CaO的最高含量為31.08%，最低含量為26.04%，平均含量為28.63%，變化系數為4.65%，變化穩定。

②Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2：礦石中Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2的最高含量12.57%，最低含量1.29%，平均含量為4.50%，變化系數59.14%。

③SiO2：礦石中SiO2主要為燧石和少量石英。最高含量9.04%，最低含量0.73%，平均含量3.05%，變化系數64.93%，變化較大。

④P2O5：礦石中的P2O5的最高含量為0.023%，最低為0.003%，平均含量0.010%，含量較低，變化系數72.24%,變化較大。

⑤SO3：礦石中SO3最高含量0.315%，最低含量0.027%，平均含量0.105%，變化系數為72.24%，變化較大。

3.2.3結構、構造

1）礦石結構。

礦石結構主要有礫屑結構、細晶結構等。

礫屑結構：主要由礫屑和基質兩部分組成，其中礫屑粒徑大于2mm，呈扁圓狀、竹葉狀、渾圓狀等，具明顯的氧化圈。主要成分為白云石和氧化鐵質等，含量約75%～80%；基質部分主要為白云石和氧化鐵質，粒經多在0.1～0.25mm左右，含量約20%～25%。

細晶結構：主要由細晶白云石顆粒緊密鑲嵌形成。

2）礦石的構造。礦石構造主要為中厚層狀構造、塊狀構造。

3.2.4礦石類型

礦石工業類型為熔劑白云巖。

自然類型主要為原生礫屑白云巖和原生細晶白云巖等。

1）礫屑白云巖。主要分布在②號礦體中，層狀產出。礦石呈淺灰褐色，礫屑結構，塊狀構造。礫屑多呈竹葉狀，部分呈橢圓狀或不規則狀，粒徑多大于2mm，邊部圓滑，長軸定向排列近一致，礫屑成分為細晶白云石碎塊，主要由他形粒狀為主的細粒白云石構成。含量60%～65%。邊部具明顯的氧化鐵圈。

2）細晶白云巖。主要分布在①、②號礦體中，呈層狀產出。礦石呈褐灰色，塊狀構造，細晶結構。礦物成分主要為白云石，另見少許粘土質、氧化鐵質等。白云石為他形-半自形粒狀，粒徑一般0.06～0.2mm，晶粒之間呈緊密鑲嵌狀。含量大于99%。

3.2.5圍巖與夾石

礦體底板圍巖主要為寒武紀九龍群炒米店組青灰色中～薄層泥晶灰巖、鏈條狀灰巖等；頂板圍巖主要在為奧陶紀九龍群三山子組a段灰色中薄層含燧石結核（條帶）中細晶白云巖，僅在第3勘查線北部、F2斷層上盤見有分布，面積較小。

頂底板圍巖與礦層界線明顯。

礦體中僅有一個夾層分布。分布于②礦體下部，由單工程（ZK302孔）控制，工程控制厚度4.00m，呈楔形或似層狀產出，化學組分為CaO：51.74%，MgO：2.59%，為灰巖夾層。

4　成因機理

區內白云巖礦床呈層狀分布，礦體產于芙蓉統和下奧陶統三山子組地層內，礦體的頂板巖石為下奧陶統三山子組a段含燧石結核白云巖，底板巖石為芙蓉統-下奧陶統炒米店組灰巖，除礦區北部受斷層影響，底板巖石有所變化外，礦體內部結構簡單、厚度變化小，嚴格受地層層位控制，為濱海相沉積礦床。

礦體具礫屑具結構，見有明顯的氧化鐵圈，表明白云巖形成于氧化性較強的環境，其形成模式可能為薩布哈模式。

其成因機理為:在淺海上部或潮間帶以上的潮坪區環境中，氣候干燥炎熱（28℃～35℃），蒸發作用強。在潮坪區早先沉積的碳酸鈣沉積物飽含孔隙水，在強烈蒸發時孔隙水沿毛細管上升，并使沉積物下部與海水溝通的孔隙不斷獲取海洋正常海水的補給，就象泵汲一樣。蒸發泵汲作用不斷進行，使潮坪沉積物上部孔隙水鹽度大大增高，文石、石膏首先沉淀，消耗了大量的Ca2+,從而增高了鹵水中Mg/Ca，這些鹵水就成為一種交代溶液，逐漸交代碳酸鈣沉積物而成白云巖。

[1] 張增奇，張成基，王世進，等．山東省地層侵入巖構造單元劃分對比意見[J]．山東國土資源．2014，30（3）:1~23．

[2] 張學豐，胡文瑄，張軍濤．白云巖成因相關問題及主要形成模式[J]．地質科技情報．2006，25（5）:32~39．

[3] 吳仕強，朱井泉，王國學，等．塔里木盆地寒武—奧陶系白云巖結構構造類型及其形成機理[J]．巖石學報.2008.24（6）:1390~1400．

Geological Features and Forming Mechanism of the Beiyu Dolomitite Deposit in Mengyin, Shandong

WANG Zhi-liang
（Luneng Institute of Engineering Geological Survey， Yanzhou， Shandong272100）

This paper deals with geological features and forming mechanism of the Beiyu dolomitite deposit in Mengyin， Shandong. The Beiyu dolomitite deposit is confined to the Member C of the Sanshanzi Formation of the Cambrian Jiulong Group and to the Member B of the Sanshanzi Formation of the Ordovician Jiulong Group. The orebodies occur in stratified form and are conformable with wall rock and controlled by stratigraphic horizon. The deposit is a littoral sedimentary one.

dolomitite deposit； geological feature； mechanism； Beiyu， Mengyin

P619.29

A

1006-0995（2015）03-0380-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.015

2014-08-11

王志亮(1983—)，男，山東濰坊人，地質工程師，現主要從事金屬礦產勘查工作*山東省蒙陰縣北峪礦區熔劑白云巖礦詳查報告