內蒙古清水河縣楊家窯東山水泥灰巖礦礦床地質特征及成因淺析

趙學波

摘要：內蒙古清水河縣楊家窯東山水泥灰巖礦賦存于華北地臺寒武系中統張夏組地層中。對其礦床地質特征、礦石質量、礦石結構構造及自然類型等分析認為該礦床成因為淺海相沉積礦床。同時，該礦床礦石質量較好、巖性巖相較穩定、儲量豐富，具有一定遠景資源量和找礦前景。

關鍵詞：水泥灰巖礦；地質特征；成因淺析；楊家窯東山

Geological Characteristics and Genesis of Dongshan Cement Limestone Deposit in Yangjiayao， Qingshuihe County， Inner Mongolia

Zhao Xue-bo

Inner Mongolia autonomous region land use right and mining right transfer Trading CenterHuhehot010010

Abstract：The Yangjiayao Dongshan cement limestone mine in Qingshuihe County， Inner Mongolia， is found in the Middle Cambrian Zhangxia Formation strata in the North China Platform. The geological characteristics of the deposit， the quality of the ore， the structure of the ore and the natural type are considered to be due to the shallow marine deposits. At the same time， the ore bed has good ore quality， lithologic facies are relatively stable， and the reserves are abundant. It has certain prospective resources and prospecting prospects.

Key words：Cement limestone mine； Geological Features； Analysis of the causes； Yangjiayao Dongshan

1.地質背景

研究區位于內蒙古自治區清水河縣城關鎮北東約20km處。大地構造位置屬華北地臺山西臺隆與鄂爾多斯臺坳接壤處[1]。地層區劃屬于山西分區，區域上出露地層豐富，有太古界、寒武系、寒武-奧陶系、石炭系、二疊系、白堊系、第三系、第四系；產狀較平緩，總體走向北東或北東東向，北西傾向，傾角一般小于10°。區內侵入巖有太古代第一期第三次鉀長花崗巖石灣子巖體，主要由中細粒鉀長花崗巖組成，巖石具壓碎現象，次生節理發育。構造變動主要表現為升降運動，局部有斷裂活動，褶皺構造輕微，僅形成一些撓曲。研究區一帶礦產資源以沉積成因為主，主要礦產資源有石灰巖、白云巖、鐵、耐火粘土、黃鐵礦、煤等[2]。

2.礦區地質特征

2.1地層

勘查區內出露地層主要有：太古界興和巖群、寒武系下統饅頭組、寒武系中統張夏組、寒武系上統炒米店組、第四系上更新統和全新統。

太古界興和巖群出露于礦區東北角清水河兩岸，巖性為灰白色黑云二長片麻巖，為區內最老的地層單元，分布標高在1350m左右；片麻理北東走向，傾向南東，傾角70°～ 80°。

寒武系下統饅頭組在礦區東北部、西邊部小范圍出露，下部為紫紅色含云母頁巖、含粉砂質泥質頁巖，可見厚度20m～30m；上部為鈣質細粉砂巖，厚度在2m～10m。與其下伏地層界線不清，局部見不整合于太古代花崗巖之上，與上覆張夏組呈整合接觸。分布標高一般在1400m左右。本組及以上寒武系地層總體呈北西傾向，傾角1°～5°。

寒武系中統張夏組為本礦區水泥灰巖的主要含礦巖系，大面積分布于礦區中部；分上、下兩個巖段，完整厚度110m～150m。下巖段底部為白云質灰巖，厚度一般2m～10m；以上為（厚層）粉晶灰巖、含條帶粉晶灰巖夾薄層條帶狀灰巖、泥質灰巖，厚度60m～70m，分布標高一般在1420m～ 1500m。上巖段以（厚層）粉晶灰巖、（鮞狀）粉晶灰巖、含條帶粉晶及泥晶灰巖為主，局部夾竹葉狀灰巖；厚度60m～ 80m，分布標高一般在1500m～1570m。

寒武系上統炒米店組分布于礦區中心地段，以白云質灰巖為主；厚度5m～20m，分布標高一般在1580m～1600m。與下伏張夏組整合接觸。

第四系上更新統廣泛分布于基巖四周低緩山坡，由沖積、風積黃土組成，厚度不等，一般10m～30m；黃土穩定，偶含鈣質結核，層理不發育，有明顯的垂直節理，礦物成分以石英粉砂為主，含砂、亞粘土質礦物。分布標高一般在1350m～1450m。

第四系全新統分布于礦區東北角內清水河河谷，分布標高1300m左右；由沖積砂土、砂礫石組成，厚度一般在5m左右。

2.2構造

礦區一帶構造較為簡單，寒武系地層總體產狀平緩，近于水平，未見斷層發育。

2.3巖漿巖

太古代花崗巖發育在礦區東北部，呈小范圍出露，巖性為淺肉紅色中細粒鉀長花崗巖，巖石具壓碎現象，次生節理發育。其上覆為饅頭組紫紅色頁巖。礦區內地表及鉆孔深部均未發現其他后期侵入的巖體和脈巖。

3.礦床地質

3.1礦體特征

礦體賦存于寒武系中統張夏組，主要巖性有粉晶灰巖及鮞狀粉晶灰巖、含條帶粉晶灰巖，總體在海拔1450m以上，基本屬水平巖層，工程控制長度約2000m，沿傾斜方向延伸3000m左右。因剝蝕程度不同及覆蓋原因，含礦巖層可見到地表露頭連續的剖面厚度最大110m；通過鉆探控制完整的含礦巖層最大厚度175m，含礦巖系分布標高范圍在1420m～1590m。含礦巖系下伏地層為寒武系下統饅頭組黃灰色鈣質粉砂巖和紫紅色頁巖，僅小范圍有露頭。含礦巖系上覆地層為寒武系上統炒米店組白云質灰巖，出露面積較小，厚度一般10m左右。另外含礦巖系地表一般可見0.5m～3m殘坡積及表土層。通過工程控制，含礦巖系由自上而下可分為3個礦層，編為K1、K2、K3，及其間兩個穩定的夾石層J1、J2，底板為白云質灰巖；單工程控制礦層最大總厚度107.7m，最小厚度17.9m。

3.1.1 K1礦層地質特征

K1礦層為含礦巖系寒武系中統張夏組上巖段主體，主要巖性有粉晶灰巖及鮞狀粉晶灰巖、含條帶粉晶灰巖，總體在海拔1490m以上。剝蝕嚴重，致地表露頭不規則。控制礦層長度400m～1400m，沿傾斜方向控制寬度3000m左右；礦層產狀一般近水平。工程中控制礦層厚度6.16m～ 67.93m，平均35m。本礦層與其下伏J1夾石層界線清楚；礦層上覆多為0.5m～3m的殘坡積層，局部為炒米店組（下部巖層）白云質灰巖。

3.1.2 K2礦層地質特征

K2礦層位于張夏組下巖段中部，主要巖性有（含條帶）粉晶灰巖、條帶狀灰巖，總體在海拔1480m左右。由于上覆地層覆蓋，地表露頭僅限于V型溝谷半坡處。控制礦層長度400m～1800m，沿傾斜方向控制寬度3000m左右；礦層產狀近水平。工程中控制礦層厚度5.0m～27.21m，平均12.98m。本礦層上覆J1夾石層，下伏為J2夾石層（張夏組下巖段條帶狀灰巖）；總體來看該礦層厚度較小，質量較差，J1夾石層厚度較大，難以圈定出連續的符合要求的工業礦體。

3.1.3 K3礦層地質特征

K3礦層位于張夏組上巖段下部，主要巖性有（含條帶）粉晶灰巖、條帶狀灰巖，總體在海拔1450m左右。由于上覆地層覆蓋，地表露頭僅限于V型溝谷下部。控制礦層長度400m～1400m，沿傾斜方向控制寬度2500m左右；礦層產狀近水平。工程中控制礦層厚度3.0～36.0m，平均17.89m。本礦層其下伏為張夏組下巖段底部白云質灰巖，界線較穩定；礦層上覆J2夾石層，巖性為條帶狀灰巖，厚度呈互消長關系。總體來看該礦層厚度一般，質量較好，上覆夾石層厚度較大，難以圈定出連續的符合要求的工業礦體。

3.2礦石質量

從整個張夏組含礦地層來看，總體特點是上巖段含礦性較好，達到礦石質量要求的層位厚度較大；而下巖段巖性組成較復雜，礦層厚度較小，考慮到礦層厚度及與夾石層比例難以圈定出連續穩定的可采礦層。從影響劃分礦層的組分構成來看，有益組分CaO含量一般，Na2O+K2O含量偏高，即巖石中陸源碎屑物質泥質條帶偏高是主要因素。

水泥用石灰巖一級品質Na2O+K2O含量要求達到0.60%，K1、K2、K3三個礦層，多數工程中含量難以達到要求，所以按照二級品質0.80%，對K1礦層各塊段做出系統估算（K2、K3礦層未做系統的估算），礦層即全礦床CaO平均含量49.53%，MgO平均含量1.37%，SiO2平均含量5.02%，fSiO2平均含量2.39%，Na2O+K2O平均含量0.66%，Al2O3平均含量1.31%，Fe2O3平均含量0.95%，SO3平均含量0.032%，ClP-平均含量0.020%，燒失量平均40.59%。

3.3礦石結構和構造

3.3.1礦石結構

K1礦層灰巖，以粉晶結構、鮞粒粉晶結構為主，其次為砂屑粉晶結構、細晶鮞粒結構，粉晶方解石粒徑一般在0.01mm～0.06mm，鮞粒粒徑在0.3mm～0.8mm；少量長石石英粉砂粒徑0.02mm～0.08mm。K2、K3礦層灰巖，粉晶結構、微晶結構為主，部分為鮞粒粉晶結構。

3.3.2礦石構造

K1礦層，灰巖以厚層狀為主，少數為含條帶構造，礦石即為塊狀構造為主，礦石中成分分布較為均一。K2、K3礦層，含條帶灰巖、條帶狀灰巖為主，故礦石為層狀構造、塊狀構造兼有。

3.4礦石自然類型

K1礦層礦石自然類型主要為粉晶灰巖及鮞狀粉晶灰巖、含條帶粉晶灰巖，少部分結晶較好達細晶灰巖，另有部分為微晶灰巖。粉晶灰巖及鮞狀粉晶灰巖：厚層狀構造，鮞粒粉晶結構，粉晶方解石占50%左右，方解石重結晶鮞粒占30%～40%，泥質條帶、長英質砂屑很少，鏡下鑒定含次生白云石5%～10%。含條帶粉晶灰巖：宏觀特征是泥質條帶占10%～20%，中厚層構造，粉晶結構、砂屑及泥質結構，偶含少量鮞粒。鏡下可見次生少量白云石。

3.5礦體圍巖、覆蓋層與夾石層

3.5.1圍巖、覆蓋層

礦區K1礦層一部分地段直接出露地表，其上部見殘坡積松散覆蓋層，厚度一般0.5m～3m；估算資源量時按外剝離層處理。部分地段K1礦層上覆圍巖為炒米店組白云質灰巖，分布面積較小且不連續，標高在1580m以上，厚度10m左右；巖石呈淺黃灰色，中厚層構造，細晶—粉晶結構，主要成分方解石、白云石，CaO含量一般45%左右，MgO含量3%～6%；估算資源量時按外剝離層處理。

從整個含礦巖系來講，礦層下伏圍巖為K3礦層之下的白云質灰巖，地表出露很有限，鉆孔控制其厚度一般在10m～20m，標高一般在1420m～1440m；巖石呈淺黃灰色，中厚層構造，細晶結構，主要礦物方解石、白云石及砂泥質碎屑，CaO含量一般40%左右，MgO含量3%～10%。

3.5.2夾石層

本次工作在礦層之間圈定J1、J2兩個穩定夾石層。J1夾石層：為張霞組下巖段頂部，在K1和K2礦層之間，巖性為薄層灰巖、泥質灰巖，分布標高一般在1485m～1510m，厚度一般15m～25m，延伸穩定。其巖性特點是，淺灰色，薄層狀構造，泥質—泥晶結構，砂泥質成分含量較高，CaO含量一般在30%～40%左右，MgO含量1%～3%，SiO2和Na2O+K2O含量明顯偏高，分別達10%～20%和1%～3%。

J2夾石層：為張霞組下巖段中部，在K2和K3礦層之間，巖性為條帶狀灰巖、含條帶灰巖，分布標高一般在1450m～1475m，厚度一般15m～25m，延伸較穩定。其巖性特點是，淺灰色，條帶狀構造，泥質—泥晶結構，砂泥質條帶占20%～30%，CaO含量一般40%～46%左右，MgO含量1%～3%，SiO2和Na2O+K2O含量偏高，分別達8%～15%和1%～2%。

3.6巖溶

礦區地表巖溶不發育，基巖區主要有10°方向、100°方向兩組節理，節理交匯處經地表水滲漏形成巖溶裂隙。深部鉆孔巖芯偶見有不規則溶洞，但多數規模僅幾厘米；有鉆孔見幾處大于1m的溶洞，充填物有紅色膠泥、巖石碎塊，造成鉆探施工難度大。

4.礦床成因簡述

從區域地質單元分布來看，本區一帶在早寒武世到中奧陶世一直處于海洋環境，沉積了一套以碳酸巖為主的地層。寒武紀中晚世，海面時有升降，環境相對動蕩，沉積了一套（厚層）粉晶、泥晶灰巖、條帶狀灰巖、薄層灰巖，夾鮞狀灰巖、竹葉狀灰巖等，到早奧陶世，本區環境相對穩定，沉積了一套細粒結構的白云巖、白云質灰巖及石灰巖，所含化石為淺海相頭足類。

本礦區含礦層為寒武系中、上統的張夏組和炒米店組，中統張夏組中礦層與夾石層的交互出現也反映出碳酸鹽物質和碎屑物質隨環境變化含量消長關系，到上統炒米店組環境趨于穩定，巖性組合為（厚層）粉晶灰巖夾白云質灰巖。綜合上述，本研究區石灰巖礦床屬淺海相沉積礦床。

5.結語

通過對內蒙古清水河縣楊家窯東山石灰巖礦礦床地質特征、礦石質量、礦石結構構造及其自然類型、礦體圍巖覆蓋層與夾石層、巖溶等特征分析，歸納得出如下結論：

（1）礦床屬寒武系淺海相沉積礦床。

（2）礦體分布連續，巖性、巖相較穩定，礦石質量較好，剝采比較小，礦床規模為大型，礦山開發具有較好的社會效益及經濟效益。

參考文獻：

[1]梅鈞.清水河縣石灰巖地質特征及開發利用[J].中國非金屬礦工業導刊， 2011（03）：54+58.

[2]內蒙古自治區地質調查院.內蒙古自治區清水河縣楊家窯東山水泥灰巖礦普查報告[R]. 2013.