山東青州王家輦-南王孔地區(qū)水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征分析

徐友松

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

山東青州王家輦-南王孔地區(qū)水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征分析

徐友松

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

王家輦-南王孔地區(qū)水泥用灰?guī)r礦位于青州市西北10km處。區(qū)內(nèi)第四系廣布，以大站組為主，含礦地層為奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組微晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，呈單斜形式產(chǎn)出，礦層延伸穩(wěn)定。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，斷裂只對(duì)礦體有局部的位移，以及巖石的破碎，對(duì)礦體、礦石質(zhì)量基本沒有影響。礦石自然類型為微晶灰?guī)r型和條帶狀灰?guī)r型。工業(yè)類型為水泥用灰?guī)r，成礦類型為淺海相沉積礦床。

淺海相沉積礦床；水泥用石灰?guī)r；山東青州

我國(guó)是個(gè)石灰?guī)r資源較豐富的國(guó)家，資源產(chǎn)地出露廣，儲(chǔ)量大，石灰?guī)r中的礦產(chǎn)又非常豐富，其本身便是很有價(jià)值的資源，廣泛用于冶金、建筑、化工、農(nóng)業(yè)等各方面[1]。近幾年，隨建筑等行業(yè)的發(fā)展，水泥企業(yè)不斷擴(kuò)大，水泥用灰?guī)r[2]的需求逐漸增加。因此，總結(jié)該地區(qū)水泥用灰?guī)r的地質(zhì)特征與成因類型，研究其找礦方向具有重大意義。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

王家輦-南王孔地區(qū)位于青州市西北10km處，隸屬青州市邵莊鎮(zhèn)管轄，距邵莊鎮(zhèn)3km。大地構(gòu)造位置位于華北板塊(Ⅰ)、魯西隆起區(qū)(Ⅱ)、魯中隆起(Ⅲ)、魯山-鄒平斷隆(Ⅳ)、博山凸起(Ⅴ)的東北部[3](圖1)。

1.1 地層

該地區(qū)地層屬于華北-柴達(dá)木地層大區(qū)、華北地層區(qū)的魯西地層分區(qū)，區(qū)內(nèi)古生代寒武系、奧陶紀(jì)地層發(fā)育，新生代第四紀(jì)地層廣布[4-5]。

1.1.1 寒武紀(jì)地層

主要出露區(qū)域東部、東南部，發(fā)育有九龍群炒米店組。頂部為疊層石白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、灰?guī)r；中部為泥晶灰?guī)r、云斑灰?guī)r、礫屑灰?guī)r；下部為藻灰?guī)r。

1.1.2 奧陶紀(jì)地層

(1)九龍群三山子組a段：位于區(qū)域東部、東南部，整合在炒米店組之上，主要巖性為燧石結(jié)核白云巖。

(2)馬家溝群：主要分布在區(qū)域南部、西部和西南部，分為東黃山組、北庵莊組、土峪組、五陽(yáng)山組。

東黃山組：位于區(qū)域東部、南部，主要巖性為黃灰色中厚層微晶白云巖、紋層狀白云巖及膏溶角礫狀白云巖。

北庵莊組：分布廣泛，是水泥灰?guī)r礦的主要產(chǎn)出層位。厚度大于100m，以傾向270°～330°為主，傾角3°～10°左右。是馬家溝群第一個(gè)灰?guī)r層位。以灰—深灰色中厚層微晶灰?guī)r、厚層條帶狀灰?guī)r為主。富含頭足類化石。以深灰色微帶淺棕色和(泥質(zhì))條帶狀構(gòu)造為該段特征。組成礦體的主體巖性為厚層狀微晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r，或厚層狀微晶灰?guī)r夾條帶狀灰?guī)r，或條帶狀灰?guī)r夾微晶灰?guī)r等。微晶灰?guī)r呈黑—灰黑色，風(fēng)化面為灰—灰白色，塊狀—微紋層狀構(gòu)造，條帶狀灰?guī)r呈黑—灰黑色，風(fēng)化面為灰—灰白色，風(fēng)化表面泥質(zhì)條帶脫落成蠕蟲狀凹坑，巖石呈條帶狀—層狀—細(xì)紋狀構(gòu)造，含豐富的生物化石。組成夾層的主體巖性為薄層紋狀細(xì)晶白云巖，或白云質(zhì)灰?guī)r夾淺黃色中薄層狀細(xì)晶白云巖或薄層紋狀微晶白云巖及泥質(zhì)灰?guī)r，巖石總體顏色較淺，呈灰白—褐黃色，呈塊狀—細(xì)、薄層狀構(gòu)造。

1—沂河組;2—臨沂組;3—大站組;4—五陽(yáng)山組;5—土峪組;6—北庵莊組;7—東黃山組;8—三山子組;9—炒米店組;10—地質(zhì)界線;11—平行不整合界線;12—張性斷裂;13—壓扭性斷裂;14—性質(zhì)不明斷裂;15—推測(cè)斷裂圖1 王家輦-南王孔地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

土峪白云巖段：主要位于區(qū)域中北部和西部，主要巖性為黃灰色薄層狀白云巖、膏溶角礫狀白云巖。

五陽(yáng)山石灰?guī)r段：僅在區(qū)域中北部、西部零星出露于山頂處，主要巖性為含燧石結(jié)核微晶灰?guī)r、云斑灰?guī)r，含藻屑灰?guī)r、層紋狀灰?guī)r、黃色薄層白云巖。

1.1.3 第四系地層

低洼處出露有沂河組、臨沂組和大站組，以大站組為主。

沂河組：位于淄河及其兩側(cè)，巖性為黃色含礫混礫砂、礫石等。

臨沂組：位于淄河兩側(cè)，淄河西部較東部發(fā)育，巖性為黃灰色粘土質(zhì)粉砂、含礫中粗砂。

大站組：分布較廣，位于山間谷地，巖性為土黃色、黃褐色粉砂、砂質(zhì)粘土夾礫石層。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，主要構(gòu)造線方向?yàn)镹E，NEE和近EW向。主要有淄河斷裂帶、范家林?jǐn)嗔选⒗仙綌嗔选⒚髯嫔綌嗔裑6]。

斷裂只對(duì)礦體有局部的位移，以及巖石的破碎，對(duì)礦體、礦石質(zhì)量基本沒有影響。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦層地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)共圈出王家輦和南王孔2個(gè)礦段，8個(gè)工業(yè)礦層，礦層均賦存于古生代奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組中，基本呈層狀平行排列。

2個(gè)礦段的礦層均為奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組微晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，呈單斜形式產(chǎn)出，礦層延伸穩(wěn)定。王家輦礦段以傾向NW270°～320°為主，傾角3°～10°，局部?jī)A向NE20°～45°，傾角4°～10°。南王孔礦段以傾向NW270°～330°為主，傾角4°～10°。其特征見圖2。

1—微晶灰?guī)r(礦層);2—條帶狀灰?guī)r(礦層);3—白云質(zhì)灰?guī)r(頂板);4—白云巖(頂板、夾層);5—頁(yè)巖(頂板);6—對(duì)比連接線圖2 王家輦-南王孔地區(qū)水泥用灰?guī)r礦層、夾層對(duì)比圖

通過研究對(duì)比，王家輦礦段礦層底部巖性為深灰色蟲際云斑灰?guī)r夾同色層紋狀微晶灰?guī)r，產(chǎn)頭足類：Kotocerassp；南王孔礦段頂部巖性為厚層蟲際云斑灰?guī)r，條帶狀灰?guī)r，富含頭足類：Polydesmiacanalicuiata，Actinocerassp，兩礦段之間缺失了深灰色厚層蟲際云斑含砂屑微晶灰?guī)r、淺黃灰色中薄層細(xì)晶白云巖夾藻紋層狀微晶白云巖及紫灰色中層微晶白云巖，缺失部分的真厚度為92.4m，所以王家輦礦段位于南王孔礦段之上92.4m。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石類型

根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物含量等，確定其礦石自然類型為微晶灰?guī)r型和條帶狀灰?guī)r型，以前者為主，占75%以上。工業(yè)類型為水泥用灰?guī)r。

2.2.2 礦石品級(jí)

根據(jù)《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》要求，以CaO,MgO,K2O+Na2O,SO3,fSiO2的含量為準(zhǔn)則，將水泥用灰?guī)r礦石劃分為2個(gè)工業(yè)品級(jí)。即：Ⅰ級(jí)品礦石：CaO≥48%,MgO≤3%,K2O+Na2O≤0.6%,SO3≤1%,fSiO2≤6%；Ⅱ級(jí)品礦石：CaO≥45%,MgO≤3.5%,K2O+Na2O≤0.8%,SO3≤1%,fSiO2≤6%。

區(qū)內(nèi)CaO含量一般在51%左右，Mg1.5%左右、K2O+Na2O一般在0.3%左右、SO30.02%～0.05%,fSiO21.7%～3.8%。有益成分CaO均在48%以上，有害組分K2O,Na2O,SO3,SiO2等遠(yuǎn)低于Ⅰ級(jí)品工業(yè)要求。區(qū)內(nèi)王家輦、南王孔2個(gè)礦段的礦石都是Ⅰ級(jí)品。

2.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要為微晶或泥晶結(jié)構(gòu)，少量礫屑結(jié)構(gòu)和生物碎屑結(jié)構(gòu)。其構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、層紋狀構(gòu)造、鳥眼構(gòu)造。

微晶或泥晶結(jié)構(gòu)：主要表現(xiàn)為礦石由微晶或泥晶方解石構(gòu)成，顆粒含量很低，一般不超過10%，具較光滑的貝殼狀斷口。

礫屑結(jié)構(gòu)：主要表現(xiàn)為次渾圓狀的灰?guī)r小團(tuán)塊被后期的灰泥雜基膠結(jié)。礫屑含量20%左右，粒徑1～5mm。

生物碎屑結(jié)構(gòu)：主要表現(xiàn)為生物碎屑雜亂無(wú)章排列，被微晶方解石膠結(jié)。

塊狀構(gòu)造：主要產(chǎn)生于中厚層灰?guī)r中，巖石致密，破碎時(shí)呈不規(guī)則塊狀。

條帶狀構(gòu)造：產(chǎn)于條帶狀灰?guī)r中，巖石垂直于層面方向?yàn)闂l帶狀，平行于層面則成斑塊狀，巖石致密。新鮮巖石破碎時(shí)呈不規(guī)則狀，風(fēng)化面有沿層面剝離的現(xiàn)象。 薄層紋狀構(gòu)造：巖石宏觀為中薄層狀，微觀顯示呈平行排列的層紋狀，層紋厚多在1mm之下，并呈波紋狀。

2.2.4 礦石成分

(1)礦石主要礦物成分方解石含量95%以上，其他非礦石礦物含量小于5%(表1)。

表1 王家輦-南王孔地區(qū)礦物成分

(2)礦石化學(xué)成分主要為CaO,MgO;其次為SiO2;其余氧化物含量較低。同一礦層CaO,MgO,K2O,Na2O在走向和傾向上均較穩(wěn)定;有害組分K2O,Na2O在礦區(qū)范圍內(nèi)都比較穩(wěn)定。由分析結(jié)果(表2)可以看出，該區(qū)水泥灰?guī)r礦石CaO含量較高，有害組分Cl-含量稍高之外，其他均在工業(yè)指標(biāo)之內(nèi)。

2.3 礦層圍巖及夾石

2.3.1 礦層圍巖

礦層大部分裸露，部分被馬家溝群土峪組白云巖覆蓋。其與礦層呈層狀平行排列，產(chǎn)狀與礦層相同。

表2 王家輦-南王孔地區(qū)礦石化學(xué)成分

2.3.2 礦層夾石

礦層夾石巖性為薄層狀褐黃色微晶白云巖、泥晶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和黃色、淺黃綠色泥巖、頁(yè)巖以及白云質(zhì)條帶狀灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r等。夾層在走向和傾向上均較連續(xù)，與礦體界線清晰可辨，但白云質(zhì)條帶狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等夾層肉眼較難識(shí)別。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)從礦層的產(chǎn)出形態(tài)分析，礦層均產(chǎn)于奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組中，礦層受層位巖性的控制明顯，礦層內(nèi)部夾層比較穩(wěn)定，與礦層大致平行排列。礦層與圍巖層理完全一致，界線清楚，具有一定的沉積韻律。

(2)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要為微晶結(jié)構(gòu)，塊狀—條帶狀和薄層紋狀構(gòu)造，與圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造相同。

(3)礦石成分主要為碳酸鹽礦物方解石，方解石含量95%以上，圍巖礦物成分亦為碳酸鹽為主，區(qū)別在于MgO含量稍高，均為淺海相沉積地層。

(4)礦床是在淺海動(dòng)力條件下，以低能為特征的陸表海陸棚[7]環(huán)境下形成的含石灰?guī)r礦，其厚度和巖性變化穩(wěn)定、含礦率高，所賦存礦層厚度大、礦石類型簡(jiǎn)單、礦物成分單一、有用組分高、有害成分或雜質(zhì)少[8]。

綜上所述，該礦床應(yīng)屬開闊臺(tái)地相至潮坪瀉湖相交替沉積環(huán)境，礦床屬淺海相沉積礦床。在該地區(qū)一般有北庵莊組地層出現(xiàn)，即可視為水泥用灰?guī)r礦的找礦標(biāo)志，可視其裸露情況選擇性開展工作。

礦床中有白云巖夾層，其MgO含量達(dá)不到白云巖礦的指標(biāo)。所以該地區(qū)礦床是單一的水泥用灰?guī)r礦床，無(wú)可綜合開采利用的共(伴)生礦產(chǎn)。

[1] 劉發(fā)榮,楊風(fēng)辰.我國(guó)水泥用石灰?guī)r礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀與需求預(yù)測(cè)研究[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2004,(2):44-48.

[2] 倪振平,倪志霄,李秀章,等.山東省重要礦種成礦系列成礦譜系研究[J].山東國(guó)土資源,2014,30(3):31-37.

[3] 張?jiān)銎?張成基,王世進(jìn),等.山東省地層侵入巖構(gòu)造單元?jiǎng)澐謱?duì)比意見[J].山東國(guó)土資源,2014,30(3):1-23.

[4] 宋明春,王沛成.山東省區(qū)域地質(zhì)[M].濟(jì)南:山東省地圖出版社,2003.

[5] 張?jiān)銎?劉明渭.山東省巖石地層[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1996.

[6] 宋明春,徐軍祥,王沛成,等.山東省大地構(gòu)造格局和地質(zhì)構(gòu)造深化演化[M].北京:地質(zhì)出版社,2009.

[7] 王超峰.池州市神山水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2015,(3):32-34.

[8] 孔慶友,張?zhí)斓?于學(xué)峰,等.山東礦床[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

Analysis on Geological Characteristics of Cement Using Limestone in Wangjianian-Nanwangkong Area in Qingzhou County of Shandong Province

XU Yousong

(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

Wangjianian-Nanwangkong cement using limestone deposit is located in 10km northwest of Qingzhou city. Quaternary strata are distributed widely in this area. Dazhan group is major strata. Ore-bearing strata are micrite limestone, argillaceous strip of Ordovician Majiagou group. It occurred in the form of monoclinic output, and strata extended stably. Structures in this area are fault structures majorly. Faluts caused regional displacement of fractures and broken rocks. It had no effect on the quality of ore bodies. Natural ore types are micrite and banded limestone. Industry type is cement using limestone. The metallogenic type is shallow marine facies sedimentary deposit.

Neritic facies sedimentary deposit; origin types; Qingzhou city in Shandong province

2016-01-29；

2016-04-08；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

徐友松(1983—)，男，山東高密人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查等工作；E-mail:xuyousong1983@163.com

P619.225

A

徐友松.山東青州王家輦-南王孔地區(qū)水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征分析[J].山東國(guó)土資源，2016,32(9)：10-13.XU Yousong.Analysis on Geological Characteristics of Cement Using Limestone in Wangjianian-Nanwangkong Area in Qingzhou County of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(9)：10-13.