內蒙古雙臺子礦區石灰巖礦床地質特征及找礦標志

梁志寶

（中國建筑材料工業地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010）

1 區域地質概況

本區域所處大地構造位置為華北地臺(Ⅰ)山西臺隆(Ⅰ6)清水河凸起(Ⅰ61)的中部。本區古生代地層區劃屬華北地層大區(Ⅴ)、晉冀魯豫地層區(Ⅴ4)、鄂爾多斯地層分區(Ⅴ44)、東勝地層小區(Ⅴ4-1)。中、新生代地層區劃屬山西地層區(4)、涼城地層分區(41)。

區域出露地層自老至新有：古生界上、中、下寒武統，中、下奧陶統，上石炭統，下二疊統；中生界下白堊統；新生界新近系上新統，第四系上更新統、全新統。

本區為地臺型構造特征，結合本區域東北外圍分析，太古代桑干群混合巖化榴石黑云鉀長片麻巖組成了地臺的基底。經前震旦紀歷次造山運動及太古代花崗巖的侵入使地層強烈褶皺與變質。總體來看，本區太古代以后構造運動以升降運動為主，褶皺極其微弱，地層近水平產出，略向南至南西緩傾，傾角一般≤5°，斷裂較為發育，按其走向劃分，以北東向和北西向斷裂為主，近東西向、北北西向及北北東向斷裂較少。

區內巖漿巖不發育，僅在本區域東北部及清水河一帶分布出露。侵入時代為太古代第一期，根據侵入巖的相互接觸關系，活動順序可分為三次，各次侵入的巖性分別為：第一次為蘇長巖νO11(1)，第二次為中粗粒似斑狀黑云斜長花崗巖γO11(2)，第三次為鉀長花崗巖γO11(3)，其中以第二次中粗粒似斑狀黑云斜長花崗巖為主，第三次鉀長花崗巖次之，第一次蘇長巖出露面積較小，呈巖株及殘留體產出。

2 礦床地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層有下—中寒武統饅頭組(∈1-2m)，中寒武統張夏組 (∈2z)，上寒武統炒米店組(∈3c)；新近系上新統(N2)；第四系上更新統(Q3)。由老至新分述如下(圖1)。

(1) 下—中寒武統饅頭組(∈1-2m)。

出露分布于礦區西南、北東部沖溝底部。上部巖性由深灰色層狀含粉砂泥質灰巖、鈣質細粉砂巖組成；中部為紫紅色含粉砂質頁巖、含云母粘土質頁巖，夾含云母粉砂巖；未見下部。產狀近水平，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般在1～5°。該層工程控制厚度0.33～8.82m，平均厚度4.05m。與下伏地層呈整合接觸。

(2) 中寒武統張夏組(∈2z)。

該組為本次工作的含礦層，出露分布于礦區的西、南、東側的山坡上部及各沖溝中。產狀近水平，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般在1～5°。該層厚度3.58～58.93m，平均厚度34.06m。與下伏下—中寒武統饅頭組(∈1-2m)整合接觸。

(3) 上寒武統炒米店組(∈3c)。

該組為本次工作的含礦層，出露于礦區的中部、東、南、西、北側的山坡上部及各沖溝的陽坡處。產狀近水平，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般在1～5°。該層厚度0.61～83.99m，平均厚度36.95m。與下伏中寒武統張夏組(∈2z)整合接觸。

(4) 新近系上新統(N2)。

礦區內地表沒有出露分布，均被第四系覆蓋。由于受沉積時的古地形限制及沉積后的風化剝蝕，只有部分鉆探工程見到。其巖性為紫紅色泥巖，控制厚度9.49～40.51m。該層中夾有鈣質結核層，不整合于下伏老地層之上。

(5) 第四系全新統(Q3)。

廣泛分布于礦區的山梁頂部及沖溝的陰坡地帶，巖性為黃土夾少量鈣質結核。該層黃土受沉積時古地形限制及沉積后的剝蝕，厚度不等，保留最大厚度43.95m。柱狀節理發育，不整合于下伏各老地層之上。

圖1 內蒙古自治區清水河縣雙臺子礦區地質略圖

2.2 構造

礦區內構造簡單，未發現明顯的褶皺構造、斷裂構造。地(礦)層近水平產出，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般1～5°，起伏幅度一般都不大。

2.3 巖漿巖

礦區地表及深部均未發現后期侵入的巖體與巖脈。

3 礦體地質特征

3.1 礦體特征

礦區水泥用石灰巖礦賦存于中寒武統張夏組(∈2z)、上寒武統炒米店組(∈3c)地層中。通過本次勘查工作，根據礦體物質組成、空間分布及賦存層位特征，按水泥用石灰巖礦圈出5層礦層，編號由下至上為KC1、KC2、KC3、KC4和KC5礦層。受沖溝的切割沖刷，各礦層平面形態呈不規則狀，為近水平產出的層狀礦體，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般1～5°。礦層特征見表1。

表1 水泥用石灰巖礦層特征

3.2 礦石質量

3.2.1 礦石結構、構造

礦石結構為微晶、泥微晶、亮晶鮞粒、泥晶結構；構造為塊狀、條帶狀、層狀構造。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石的礦物成分主要以方解石為主，粒徑＜0.03mm，含量為85%～95%，見少量白云石、鐵質物與泥質物。礦石局部發育細小裂隙，其內充填有微細粒方解石。

3.2.3 礦石化學成分

各礦層礦石的化學成分見表2、表3。

3.3 礦石類型

根據礦石的礦物成分及含量、結構、構造等特征，石灰巖礦石自然類型為厚層灰巖，工業類型為水泥用石灰巖。

表2 各礦層礦石化學成分

3.4 礦體圍巖及夾石特征

3.4.1 礦體圍巖

KC1礦層頂板圍巖為中寒武統張夏組第一巖性段(∈2z1)和第二巖性段(∈2z2)質量未達到工業指標要求的條帶狀灰巖、微晶灰巖。底板圍巖為下—中寒武統饅頭組(∈1-2m)深灰色層狀含粉砂泥質灰巖、鈣質細粉砂巖及中寒武統張夏組第一巖性段(∈2z1)質量未達到工業指標要求的微晶灰巖。該頂板同時也是KC1與KC2礦層之間的夾層，即KC2礦層底板，厚度0.60～31.67m。

KC2礦層頂板圍巖為中寒武統張夏組第二巖性段(∈2z2)和第三巖性段(∈2z3)質量未達到工業指標要求的條帶狀灰巖、微晶灰巖。底板圍巖為KC1礦層頂板。該頂板同時也是KC2與KC3礦層之間的夾層，即KC3礦層底板，厚度0.00～28.00m。

表3 各礦層礦石組合化學成分

KC3礦層頂板圍巖為中寒武統張夏組第三巖性段(∈2z3)及上寒武統炒米店組第一巖性段(∈3c1)質量未達到工業指標要求的條帶狀灰巖、微晶灰巖。底板圍巖為KC2礦層頂板。該頂板同時也是KC3與KC4礦層之間的夾層，即KC4礦層底板，厚度0.00～32.00m。

KC4礦層頂板圍巖為上寒武統炒米店組第一巖性段(∈3c1)和第二巖性段(∈3c2)質量未達到工業指標要求的條帶狀灰巖、竹葉狀灰巖，由于長期的風化剝蝕，礦層分布面積約有50%已不存在頂板(第四系黃土直接覆蓋在礦層之上)。底板圍巖為KC3礦層頂板。該頂板同時也是KC4與KC5礦層之間的夾層，即KC5礦層底板，厚度0.00～73.00m。

KC5礦層頂板圍巖為上寒武統炒米店組第三巖性段(∈3c3)質量未達到工業指標要求的泥晶灰巖，由于長期的風化剝蝕，礦層分布面積約有70%已不存在頂板(第四系黃土直接覆蓋在礦層之上)，厚度0～36.00m。底板圍巖為KC4礦層頂板。

3.4.2 夾石層特征

根據圈礦工業指標要求，圈出71個夾層，各礦層內夾層均為不連續的透鏡狀夾層，巖性為未達到水泥灰巖礦工業指標要求的微晶灰巖、條帶狀灰巖、鮞狀灰巖、泥晶灰巖。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

從本區地層的巖性及接觸關系分析，本區從早寒武世后到中奧陶世一直處于海洋環境，沉積了中寒武統至中奧陶統的一套以碳酸鹽巖為主的地層。中晚寒武世，海面時有升降，海水動蕩，沉積了中寒武統至上寒武統的一套鮞狀灰巖、薄層灰巖、竹葉狀灰巖、微晶灰巖、泥晶灰巖、條帶狀灰巖等。從地層中的化石來看，生物群主要是節肢動物三葉蟲，其次為腕足類、頭足類及藻類。三葉蟲的特點是多節多刺，也說明當時本區環境是動蕩的淺海環境。早奧陶世起，本區海面緩慢下降，環境相對穩定，沉積了下奧陶統至中奧陶統的一套細粒結構白云巖、白云質灰巖及石灰巖，所含化石為淺海相頭足類。中奧陶世后期，海水全面退出，地殼上升為陸地，并接受長期風化剝蝕，一直到早石炭世后。

綜上所述，本礦床成因類型屬淺海—濱海相沉積的石灰巖礦床。

4.2 找礦標志

結合以上地質特征及礦床成因，勘查區東北部外圍寒武系地層分布廣泛，按其海相沉積的石灰巖礦床質量變化不大的規律分析，可得知勘查區東北部外圍寒武系地層是石灰巖礦的重要找礦標志。