山西盂縣獐兒坪冶金熔劑用石灰?guī)r礦床地質特征及成因

王浩乾，郭政斌，劉 安，王明明

(中國冶金地質總局三局，山西 太原 030000)

1 區(qū)域地質特征

山西省盂縣獐兒坪冶金熔劑用石灰?guī)r礦大地構造位置位于華北板塊(I)山西塊隆(Ⅱ)塊沁水塊坳(Ⅲ)北緣盂縣塊坪東緣[1](圖1)。

1.1 區(qū)域地層

區(qū)域內(nèi)出露地層有：上元古界下震旦統(tǒng)常州溝組(Z1c)、下震旦統(tǒng)高于莊組(Z1g)；古生界下寒武統(tǒng)饅頭組 (∈1m)，中寒武統(tǒng)徐莊組 (∈2x)、張夏組 (∈2z)，上寒武統(tǒng)崮山組 (∈3g)、長山組 (∈3c)、鳳山組 (∈3f )；下奧陶統(tǒng)亮甲山組(O1l)，中奧陶統(tǒng)下馬家溝組(O2x)、上馬家溝組(O2s)、峰峰組(O2f )；中石炭統(tǒng)本溪組(C2b)，上石炭統(tǒng)太原組(C3t)及新生界第四系地層[1]。

1.2 區(qū)域構造

區(qū)域構造簡單，僅在東北部、東南部及西北部見小規(guī)模斷層產(chǎn)出，按產(chǎn)狀可劃分為近東西向及近南北向，延伸較短，均為正斷層性質。

1.3 區(qū)域巖漿巖

區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層為中奧陶統(tǒng)峰峰組(O2f )及新生界第四系上更新統(tǒng)馬蘭組(Q3m)。

(1)中奧陶統(tǒng)峰峰組(O2f )：廣泛分布于礦區(qū)，可劃分為峰峰組下段(O2f1)、上段(O2f2)。下段(O2f1)在區(qū)內(nèi)出露面積較大，巖性主要為為中—厚層灰黃、褐黃色泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r，泥質結構，塊狀構造。在該區(qū)最高賦存標高為1 278m，厚度大于80m，未見底。為本次熔劑灰?guī)r礦體的底板。上段(O2f2)是本區(qū)熔劑灰?guī)r礦賦存層位，礦石質量好，地層走向北東東—南西西向，傾向110～120°，傾角4～10°。巖性主要為青灰色厚層泥晶灰?guī)r，未見有夾層，出露厚度2～28m。

(2)第四系上更新統(tǒng)馬蘭組(Q3m)：分布于礦區(qū)中部溝谷，主要為沖積、洪坡積黃土狀亞粘土和亞砂土，厚度約0～11m。

2.2 礦區(qū)構造

圖1 區(qū)域構造位置(a)及礦區(qū)地質簡圖(b)

礦區(qū)地層呈單斜構造，傾向110～120°，傾角4～8°。礦區(qū)中部推測存在一正斷層，平面上將礦體切割成兩段，斷層走向為近東西向。該斷層不影響礦體開采。礦區(qū)構造屬簡單類型。

3 礦床特征

獐兒坪熔劑灰?guī)r礦體構造簡單，呈單斜，產(chǎn)狀變化小；礦體連續(xù)，厚度變化小，未見巖漿巖，巖溶不發(fā)育。根據(jù)以上特征，本次勘探以400m工程間距在區(qū)內(nèi)布置探槽，共取樣58個，所有刻槽樣品均布設在槽壁，連續(xù)鉛垂采樣(表1)。對樣品分析測試了CaO、MgO、SiO2、P、S。分析結果進行了內(nèi)檢、外檢，均達到規(guī)范要求。

表1 本次工程及采樣情況

3.1 礦體特征

獐兒坪熔劑灰?guī)r礦體賦存于中奧陶統(tǒng)峰峰組上段(O2f2)，呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀為傾向110～120°，傾角4～8°。礦體賦存標高1 184～1 292m。分布于區(qū)內(nèi)山頂及山脊，總體走向北東東向，厚度隨地形發(fā)生變化。根據(jù)礦體分布范圍及特征，劃分為3個礦體，編號分別為I、Ⅱ、Ⅲ。各礦體特征見表2。

表2 獐兒坪熔劑石灰?guī)r礦體特征

I號礦體位于礦區(qū)東部，呈層狀產(chǎn)出，平面形態(tài)表現(xiàn)為彎曲帶狀，長1 568m，平均寬122m，由 TC01、TC02、TC03、TC04、TC05控 制，見礦厚度13.0～19.8m。分布于礦區(qū)東部山頂上，無蓋層。經(jīng)分析測試礦體品位如下：CaO 52.90% ～ 55.97%、MgO 0.239% ～ 1.130%、SiO20.122% ～ 0.713%、S 0.009% ～ 0.019%、P 0.0013%～0.0052%。按樣品厚度加權平均求得I號礦體平均品位為：CaO 54.75%、MgO 0.39%、SiO20.31%、S 0.013%、P 0.002 7%。

Ⅱ號礦體位于礦區(qū)西部，呈層狀產(chǎn)出，平面形態(tài)表現(xiàn)為帶狀，長529m，平均寬92m，由TC06、TC07控制，見礦厚度14.3～19.7m。分布于礦區(qū)西部山頂上，無蓋層。經(jīng)分析測試礦體品位如下：CaO 53.67% ～ 55.47%、MgO 0.194% ～ 1.100%、SiO20.318% ～ 0.755%、S 0.009% ～ 0.016%、P 0.002 3%～0.025 0%。按樣品厚度加權平均求得Ⅱ號礦體平均品位為：CaO 54.85%、MgO 0.48%、SiO20.50%、S 0.012%、P 0.005 9%。

Ⅲ號礦體位于礦區(qū)北西部，呈層狀產(chǎn)出，平面形態(tài)表現(xiàn)為三角狀，長116m，平均寬80m，由TC08控制，見礦厚度12.9m。分布于礦區(qū)北西部山頂上，無蓋層。經(jīng)分析測試礦體品位如下：CaO 54.64%～55.34%、MgO 0.205% ～ 0.353%、SiO20.287% ～ 0.303%、S 0.014% ～ 0.019%、P 0.002 0% ～ 0.008 2%。按樣品厚度加權平均求得Ⅲ號礦體平均品位為：CaO 54.86%、MgO 0.25%、SiO20.29%、S 0.015%、P 0.0047%。

3.2 礦石質量

礦石結構為微晶、泥晶結構；構造為塊狀、層狀構造；礦石的主要礦物成分為方解石(90%～99%)和生物碎屑(＜5%)，以及少量的白云石、泥炭質物、石英；主要化學成分為CaO、MgO、SiO2，一般占礦石化學成分總量的55%以上。

3.3 礦石類型

本礦區(qū)作為熔劑灰?guī)r的礦石自然類型單一，為泥晶灰?guī)r，工業(yè)類型為黑色冶金熔劑用石灰?guī)r、有色冶金熔劑用石灰?guī)r[2-5]。

3.4 礦體頂、底板特征及夾石

礦區(qū)內(nèi)未見直接頂板，礦體間接頂板為第四系殘坡積層。礦體無夾層，礦體底板為淺黃色泥灰?guī)r、淺黃色角礫狀泥灰?guī)r。

4 礦床成因

中奧陶紀時期華北板塊一直處于淺海相環(huán)境，形成華北淺海，獐兒坪熔劑灰?guī)r礦位于華北淺海中部[6]。該段時期處于相對較平靜的淺海沉積盆環(huán)境中，沉積相為開闊臺地相，為海水較淺，陽光充足，物源碎屑注入較少的開闊海環(huán)境。在該環(huán)境下沉積了一套厚度較大、巖性較均一，以微晶灰?guī)r，含生物碎屑微晶灰?guī)r等的碳酸鹽巖建造[7]。中奧陶世以后，加里東運動使華北板塊整體抬升，缺失了晚奧陶世—早石炭世沉積[8-9]。地殼上升，接受風化剝蝕[10]，直到晚石炭世地殼下降，接受新的海陸交互相的沉積，形成了中奧陶統(tǒng)峰峰組與中石炭統(tǒng)本溪組的不整合接觸。石炭世晚期則沉積了一套海陸交互相含煤地層。從巖性關系分析，中奧陶統(tǒng)峰峰組下段地層巖性為泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r，峰峰組上段地層巖性為厚層狀泥晶灰?guī)r，說明當時沉積環(huán)境由動蕩的淺海相環(huán)境轉變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的淺海相環(huán)境，并保持了較長一段時間，晚奧陶世該區(qū)海退回升為陸地，并接受了較長時期的風化剝蝕，形成了中奧陶統(tǒng)峰峰組灰?guī)r與石炭系地層的不整合接觸關系。因此，本區(qū)當時沉積環(huán)境應為淺海相，該石灰?guī)r礦床屬淺海相沉積碳酸鹽巖礦床。后期，隨著華北板塊抬升，經(jīng)歷一系列構造剝蝕，礦體出露于地表[11]。

5 小結

該區(qū)石灰?guī)r礦達到黑色冶金熔劑或有色冶金熔劑石灰?guī)r標準。按照原冶金工業(yè)部石灰石質量標準(ZBD60001-85)可劃歸為普通石灰石特級品。

在礦區(qū)東北部、西南部外圍奧陶系峰峰組地層分布廣泛，其海相沉積的石灰?guī)r礦床質量變化不大。預測礦區(qū)東北部、西南部外圍奧陶系地層也是冶金熔劑用石灰?guī)r礦的重要找礦靶區(qū)。