圖們市碧水水泥用大理巖礦地質(zhì)特征及成因

曾慶彬

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033)

【礦產(chǎn)資源】

圖們市碧水水泥用大理巖礦地質(zhì)特征及成因

曾慶彬

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033)

吉林省圖們市碧水水泥用大理巖礦床位于天山—興安地槽褶皺區(qū)(Ⅰ級)、吉黑褶皺系(亞Ⅰ級)、延邊優(yōu)地槽(Ⅱ級)、延邊復向斜(Ⅲ級)、葦子溝倒轉(zhuǎn)背斜(Ⅳ級)內(nèi)。賦存于中二疊統(tǒng)寺洞溝組中，為大理巖礦床。本文介紹了礦床的地質(zhì)特征，并分析研究了礦床成因，具有一定參考價值。

水泥用大理巖礦；礦床地質(zhì)特征；礦床成因；吉林圖們

碧水水泥用大理巖礦位于吉林省圖們市，該區(qū)交通條件便利，礦體規(guī)模大，礦石質(zhì)量好。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于天山—興安地槽褶皺區(qū)(Ⅰ級)、吉黑褶皺系(亞Ⅰ級)、延邊優(yōu)地槽(Ⅱ級)、延邊復向斜(Ⅲ級)、葦子溝倒轉(zhuǎn)背斜(Ⅳ級)內(nèi)。區(qū)內(nèi)有上古生界中二疊統(tǒng)寺洞溝組在區(qū)域中部零星出露，廟嶺組在區(qū)域的東北部零星出露；中生界下白堊統(tǒng)大拉子組在區(qū)域的東北和東南部零星出露，上白堊統(tǒng)龍井組在區(qū)域東南部零星出露；新生界古近系漸新—始新統(tǒng)琿春組在區(qū)域西部零星出露；第四系中更新統(tǒng)Ⅲ級階地堆積、上更新統(tǒng)Ⅱ級階地堆積、全新統(tǒng)Ⅰ級階地及河漫灘堆積。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為葦子溝—小盤嶺一帶，軸部在礦區(qū)附近通過，為一殘缺不全倒轉(zhuǎn)背斜，軸部近于北西—南東向，巖層走向近東西，傾向北西，傾角30～40°，次級褶皺發(fā)育，斷裂縱橫，兩翼地層被花崗閃長巖侵入吞蝕得支離破碎呈島狀殘留體，局部形成了水泥用大理巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露的地層單一，除第四系全新統(tǒng)(Qhal)外，只有中二疊統(tǒng)寺洞溝組(P2s)地層(見右圖)。地層由老至新分述如下：

2.1.1 中二疊統(tǒng)寺洞溝組(P2s)

(1) 大理巖層(P2s1)。

分布在礦區(qū)的中、南部，巖層產(chǎn)狀：傾向330～15°，傾角25～50°。巖性以大理巖為主，夾含硅灰石石英巖及黑云角閃斜長片麻巖。出露長度約850m，厚度150～220m，為本次含礦層位。

大理巖：呈白色，中—粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物成分為方解石，并有少量石英等。鏡下鑒定：粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石礦物成分幾乎全部由方解石組成，占95%以上。局部見少量透閃石、黑云母及石英集合體，偶見白云石菱面體分布于方解石晶體內(nèi)。

圖們市碧水水泥用大理巖礦地形地質(zhì)圖

含硅灰石石英巖：巖石呈灰白色，細粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物成分為石英，其次為硅灰石、方解石及少量泥質(zhì)等。鏡下鑒定：縫合狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物成分石英80%、方解石10%、硅灰石10%。石英：他形粒狀，彼此呈齒狀邊緣接觸。顆粒大小約0.08～0.16mm。

黑云角閃斜長片麻巖：呈灰綠—灰黑色，變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。巖石主要礦物成分為黑云母、角閃石、斜長石等。鏡下鑒定：鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖石主要由斜長石50%、石英20%、黑云母20%、角閃石5%組成。斜長石呈板條狀，聚片式雙晶清楚。粒徑約0.112～0.2mm。微斜長石呈板狀，具有格子狀雙晶，輕微的泥化。粒徑約0.128～0.16mm。

兩種長石接觸處有蠕蟲狀石英。石英呈他形粒狀，部分石英晶體內(nèi)有黑云母嵌晶，粒徑約0.064～0.096mm。黑云母呈褐色，片狀，解理完全。呈不連續(xù)的帶狀大致定向分布。粒徑約0.08～0.24mm。有少量已綠泥石化。

(2) 石英巖層(P2s2)。

分布在礦區(qū)的北部，巖層產(chǎn)狀：傾向330～15°，傾角25～40°。巖性以灰白色石英巖為主，夾灰白色大理巖及灰綠色黑云角閃斜長片麻巖。出露長度500～600m，厚度大于50m。石英巖呈灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物成分為石英。鏡下鑒定：縫合狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石幾乎全部由石英組成。石英：他形粒狀彼此呈齒狀邊緣接觸。2.1.2 第四系全新統(tǒng)(Qhal)

主要由殘坡積、沖洪積物組成，殘坡積分布在勘查區(qū)地表，由黑色腐植土、黃色粘土及大理巖、含硅灰石石英巖、黑云角閃斜長片麻巖、二長花崗巖巖塊和碎石及砂組成。厚0.5～6m不等。一般在山脊及山坡處較薄，在溝谷、低洼處較厚，洪積、沖積物分布在溝谷、河谷中，巖性為砂、礫石及淤泥質(zhì)亞粘土組成，厚度2～10m。

2.2 構(gòu)造

勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造處于葦子溝倒轉(zhuǎn)背斜的西翼，屬正常翼。巖層呈單斜產(chǎn)出，其巖層總體產(chǎn)狀走向60～105°，傾向北西，而個別為北北西，北北東傾向，產(chǎn)狀局部有變化。

斷層：礦區(qū)西部巖體與地層之間為斷層接觸，走向近南北向，被第四系掩蓋。性質(zhì)不明。

2.3 巖漿巖

(1) 中粒黑云母花崗閃長巖(J1γδ)。

分布于礦區(qū)的西部和東部，灰白色，中細粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物粒度1～2.5mm，由斜長石、石英、堿長石和黑云母組成。其中石英＞20%，呈他形粒狀，斜長石60%～70%，半自形板狀。堿長石柱狀或不規(guī)則狀，含量8%～10%。黑云母片狀，約3%～5%，局部見角閃石。

(2) 中粒二長花崗巖(J1ηγ)。

分布于礦區(qū)南部，二長花崗巖風化面黃褐色，新鮮面淺肉紅色，中粒花崗結(jié)構(gòu)，粒度一般在2～4mm，石英他形粒狀，含量＞20%，充填在其他礦物之中。斜長石半自形厚板狀，有聚片雙晶，含量30%～40%，堿長石40%～50%，有包裹斜長石現(xiàn)象，具條紋結(jié)構(gòu)，輕微高嶺石化，局部有交代蠕蟲結(jié)構(gòu)。黑云母3%～5%，呈片狀，局部有輕微綠泥石化。

(3) 鉀長偉晶巖脈。

分布在00線、03線、05線南端，呈灰白—肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分由鉀長石、斜長石、石英及黑云母組成，粒徑0.5～2mm。鏡下鑒定：斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具有花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石斑晶15%，基質(zhì)85%兩部分組成。斑晶由石英、鉀長石、斜長石、黑云母組成。粒度約0.32～0.6mm。基質(zhì)由石英約25%、鉀長石40%、斜長石15%、黑云母5%組成。粒度約0.048～0.08mm。

上述巖漿巖與大理巖礦層均呈侵入接觸關(guān)系，二者接觸處位于10線、04線、08線、02線、06線、00線、01線、03線、05線南端。接觸破碎帶走向近東西向，傾向北—北北西，傾角65～80°。該帶控制著南側(cè)礦體與二長花崗巖的界線。接觸帶寬度6.50～11.50m。由棱角狀鉀長花崗巖及大理巖角礫與膠結(jié)物組成，角礫大小在2～5cm之間，約占30%～40%，余者為膠結(jié)物；膠結(jié)物為泥質(zhì)及碳酸鹽巖成分。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

礦體賦存于中二疊統(tǒng)寺洞溝組的大理巖層(P2s1)中，分布于礦區(qū)的中部。呈單斜層狀產(chǎn)出，總體形態(tài)呈條帶狀東西向展布，礦體由大理巖層構(gòu)成。礦層產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致，傾向335～15°，傾角25～50°；控制礦體長度850m，寬度300～580m；控制礦體總厚度137～313m，平均厚度221.60m，礦體厚度變化系數(shù)為29.32%；礦體在走向上自西向東逐漸變薄，08線處最薄；從鉆孔看向深部可能由于接近基底花崗閃長巖的緣故，夾層有增多的趨勢，礦體相對變薄。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石自然類型

礦石自然為類型為大理巖：呈白色，中厚層狀，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石礦物成分為方解石，一般含量95%～98%。方解石：他形粒狀，顆粒間緊密鑲嵌，顆粒大小約0.8～3.84mm。在方解石顆粒邊緣，尚見有少量石英集合體，局部見少量透閃石、金云母及鐵質(zhì)，偶見白云石菱面體分布于方解石晶體內(nèi)。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：中厚層狀，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造：塊狀構(gòu)造。

3.2.4 礦石物性指標

物性指標見表1。

表1 力學性質(zhì)測試結(jié)果表

3.2.5 礦石化學成分

礦石有益組分CaO和有害組分MgO、SiO2、f SiO2沿走向和垂向變化情況見表2。

表2 礦石品位變化情況

(1) 礦體地表平均品位(%)：CaO 51.12～53.81、MgO 0.46～0.93、f SiO21.97～3.42、SiO23.04～5.64。

(2) 礦體深部平均品位(%)：CaO 52.86～ 53.92、MgO 0.42～0.77、f SiO22.05～3.16、SiO22.35～4.79。

(3) 斷面平均品位(%)：CaO 51.99～53.81、MgO 0.51～0.71、f SiO22.01～3.11、SiO22.70～5.06。

(4) 礦體平均品位(%)：CaO 52.46、MgO 0.63、f SiO21.86、SiO25.08。

(5) 礦石品位變化系數(shù)(%)：CaO 3.45、MgO 41.25、SiO290.03、f SiO258.03。

從上述礦石品位變化系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果可見，礦體中組分CaO、MgO穩(wěn)定，SiO2、f SiO2變化較大。3.2.6 礦體圍巖和夾層

(1) 圍巖。

礦體頂板圍巖為石英巖夾大理巖及黑云角閃斜長片麻巖層，與礦層呈整合接觸。礦物成分主要為石英，主要化學成分含量(%)：CaO 7.38～38.64、SiO225.39～64.72、f SiO212.35～19.37、MgO 0.99～1.64，與礦體呈整合接觸，傾角25～45°。

礦體南部為二長花崗巖，與礦體呈侵入接觸關(guān)系，接觸面地表傾角60～80°。

(2) 夾層。

礦體內(nèi)共圈出38條夾層，地表出露28條，其中16條為黑云角閃斜長片麻巖夾層，22條為含硅灰石石英巖夾層。

3.3 礦床工業(yè)指標

(1) 礦石質(zhì)量要求。

CaO≥48%、MgO≤3%、f SiO2≤6%。

(2) 礦床開采技術(shù)條件。

礦石最小可采厚度≥8m，夾石剔除厚度≥2.0m，剝采比：0.5∶1(V/V)，最低可采標高：130m，采場最終邊坡角：60°，采場最終底盤最小寬度：60m，爆破安全距離≥300m。對達不到質(zhì)量要求的大理巖樣品，按其相鄰樣品6m段加權(quán)，加權(quán)后符合質(zhì)量要求的圈為礦體，否則按夾石剔除。

4 礦床成因

礦床成因類型屬沉積變質(zhì)礦床，在晚古生代二疊紀淺海—海濱相沉積了寺洞溝組陸源碎屑—生物化學沉積的碳酸鹽巖建造。形成了以灰?guī)r為主，泥灰?guī)r、粉砂巖—長石石英砂巖次之的巖石類型；后期由于華力西期及印支期構(gòu)造運動，使區(qū)內(nèi)古生代地層普遍遭受了區(qū)域變質(zhì)作用，致使原始沉積的巖石發(fā)生區(qū)域變質(zhì)重結(jié)晶，形成了大理巖礦床及石英巖與黑云角閃斜長片麻巖。

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1007-9386(2015)02-0039-03

2014-08-12