河南省勛掌礦區(qū)水泥灰?guī)r礦地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志

馬騰飛， 王曉黎， 王 倩， 沈柳生

（1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊，河南 鄭州450016；2.天津華北地質(zhì)勘查總院，天津300170）

1 地層特征

礦區(qū)出露地層有寒武系和第四系。

1.1 寒武系（∈）

礦區(qū)寒武系出露廣泛，單斜層狀產(chǎn)出，走向為北西～南東向，傾向北東，傾角一般25° ～50°，該系分下、中、上三統(tǒng)，本次工作僅填出與礦體相關(guān)的中統(tǒng)徐莊組（∈2x），張夏組（∈2zh） 和上統(tǒng)（ ∈3），分述如下。

中統(tǒng)徐莊組（∈2x）：出露于礦區(qū)西南部，下部為紫紅及黃綠色頁巖夾薄層透鏡狀灰?guī)r及紫紅色粉砂巖，中上部為灰色中厚層致密灰?guī)r，鮞狀灰?guī)r夾灰綠色頁巖，或呈互層狀產(chǎn)出，頂部的黃綠色頁巖作為與張夏組的分界標(biāo)志，該層總厚約164 m。 礦區(qū)的Ⅱ號礦體（ 中厚層致密灰?guī)r，鮞狀灰?guī)r） 產(chǎn)于此層中上部。

中統(tǒng)張夏組（∈2zh）：分布于礦區(qū)中部，是礦體賦存層位，總厚96.86 m，據(jù)巖性特征可分為六層。

第一層，主要為薄層灰?guī)r，灰色，灰黃色，隱細(xì)晶結(jié)構(gòu)，薄層狀或條帶狀構(gòu)造，中夾薄層泥巖。 下部灰?guī)r與泥巖多呈互層狀產(chǎn)出，泥巖為灰黃色，泥狀結(jié)構(gòu)，單層厚1～3 cm，上部泥質(zhì)有時呈條帶狀產(chǎn)出，條帶平行層理，規(guī)則連續(xù)，厚度14.62 m。 該層灰?guī)r為可利用礦石，因與泥巖互層，受此影響氧化鈣偏低。

第二層，為鮞、豆?fàn)罨規(guī)r，灰～深灰色，鮞、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。 鮞粒大小不等，粒徑0.5～2 mm，一般1 mm，豆?fàn)罨規(guī)r厚10 ～20 cm，豆粒粒徑2 ～15 mm，一般10 mm。 圓及次圓狀，同心層狀結(jié)構(gòu)明顯，鮞豆粒均為晶質(zhì)。 該層巖性特殊，分布穩(wěn)定，是良好的標(biāo)志層，厚3 m 左右。

第三層，底部為厚約0.5 m 的泥灰?guī)r，下部為黃綠色頁巖夾薄層泥灰?guī)r、灰?guī)r；中下部為黃色豹皮灰?guī)r，中上部為紫（褐） 紅色豹皮灰?guī)r，豹皮灰?guī)r為淺灰、灰及褐灰色，隱～細(xì)晶結(jié)構(gòu)，豹皮狀構(gòu)造，局部為條帶狀構(gòu)造，豹斑形態(tài)各異，大小不一，多呈云朵狀，大小一般3 cm×5 cm，為黃灰色（中下部）或褐紅色（中上部），成分為泥質(zhì)、鐵質(zhì)及白云質(zhì)，含量15% ～30%，總厚22.15 m。 該層中上部的豹皮灰?guī)r為可利用礦石，中下部豹皮灰?guī)r局部可用。

第四層，主要為鮞狀條帶灰?guī)r，灰～深灰色，厚～巨厚層狀，鮞狀結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，鮞粒為圓形，粒徑1 mm 左右，晶質(zhì)分布不夠均勻，條帶為灰黃、青灰色等，泥質(zhì)或泥灰質(zhì)成分，局部可見鮞粒順層富集而成的條帶。 條帶多不連續(xù)，疏密不一，一般3 ～5米／ 條，寬0.5～1 cm。 該層上部有一層厚3 ～5 m 的晶質(zhì)灰?guī)r，灰色，中厚層狀，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，條帶為褐紅色鐵泥質(zhì)，平行層理方向，較連續(xù)。 寬1～3 mm，總厚25.80 m。 該層為礦區(qū)主礦層，局部見白云巖化現(xiàn)象。

第五層，晶質(zhì)灰?guī)r，灰色，中厚層狀，細(xì)～中粒晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，條帶呈細(xì)波狀，連續(xù)，成分為褐紅色鐵泥質(zhì)，厚8.14 m。 該層為可利用礦層。

第六層，白云質(zhì)灰?guī)r，灰色，厚～巨厚層狀，細(xì)鮞狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部為條帶狀，虎皮狀構(gòu)造，鮞粒粒徑0.3～0.5 mm，局部可達(dá)1 mm 左右，含量10% ～30%不等。 條帶為黃灰色泥質(zhì)或鮞粒順層富集而成，虎斑為白云質(zhì)聚集而成的不規(guī)則團(tuán)塊，由下往上白云石含量增高，白云巖化增強，厚24.04 m。

上統(tǒng)（∈3）：未分層，分布于礦區(qū)東側(cè)，巖性下部為灰～深灰色厚層塊狀及細(xì)晶質(zhì)糖粒狀白云巖，底部有鮞狀白云巖，中部為灰～深灰色厚層細(xì)粒結(jié)晶白云巖夾泥質(zhì)白云巖，上部為淺灰色、灰色、灰紫色厚層含硅質(zhì)條帶，團(tuán)塊或結(jié)核白云巖。 總體上看，寒武系上統(tǒng)巖性變化不大，該層刀砍狀溶溝發(fā)育，風(fēng)化表面呈煙灰或灰黑色，厚度大于100 m。

1.2 第四系（Q）

分布于礦區(qū)東西兩側(cè)及礦區(qū)中部的山麓和沖溝，巖性為淺黃色亞黏土、黏土、亞砂土等，中夾鈣質(zhì)結(jié)核及礫石層，厚度零至幾十米［1］。

2 構(gòu)造特征

礦區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為單斜層狀構(gòu)造，部分巖層局部變陡、變緩，起伏不定，褶皺、斷裂均不甚發(fā)育，區(qū)內(nèi)未見褶曲構(gòu)造形跡和規(guī)模較大的斷層［2］。

礦區(qū)解理中等發(fā)育，其中產(chǎn)狀為130°∠55°的一組節(jié)理較發(fā)育，密度十幾厘米至3 ～5 m 一條，一般為1～2 m，節(jié)理面平坦規(guī)則，延伸數(shù)米至十幾米，個別達(dá)幾十米，節(jié)理未被填充，局部充填方解石、石英等。

礦區(qū)巖溶、裂隙不發(fā)育，裂隙率1% ～2%。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)達(dá)到工業(yè)品位的礦層兩條，分別賦存于寒武系中統(tǒng)張夏組和寒武系中統(tǒng)徐莊組，兩條礦層產(chǎn)出于礦區(qū)中部，以北西～南東走向穿礦區(qū)而過，其中賦存于張夏組的礦層編號為K1 號礦體（見圖1）；K2 號礦體位于徐莊組，礦層厚度較小且傾角較大（最大60°），如果開采底盤按最小60 m 寬度和穩(wěn)定邊坡角60°來圈定礦體會造成剝采比遠(yuǎn)超過0.5 ∶1，達(dá)0.83 ∶1，全區(qū)剝采比也將超標(biāo)，因而K2 不作為可采礦體對待。

圖1 K1 礦體勘探工程平面圖

K1 礦體規(guī)模特征：K1 號礦體全長1 310 m，地表出露面寬度42 m（12 線）至159 m（09 線），傾向延伸51 m（12 線）至360 m（08 線），其中08 線傾向延伸360 m，深部由ZK0801 控制，礦區(qū)內(nèi)K1 礦體賦存標(biāo)高為362.37～571.79 m；礦體傾向30° ～40°，傾角40° ～50°，呈層狀向下延伸，礦層底板產(chǎn)狀緩，頂板產(chǎn)狀陡，產(chǎn)狀與地層一致；K1 號礦體由張夏組下部薄層灰?guī)r、豆鮞狀灰?guī)r，中部的豹皮灰?guī)r，上部鮞狀、條帶狀灰?guī)r、晶質(zhì)灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r組成［3］；從8 線～13 線，礦層厚度總體上呈中間厚、向西有變薄的趨勢。 根據(jù)各勘探線礦層厚度統(tǒng)計，礦層總厚度最小（12 線） 為32.45 m，最大（09 線）112.59 m，算術(shù)平均值為54.24 m，礦體厚度變化系數(shù)為47.16%。

3.2 礦石質(zhì)量

（1）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。 組成該礦區(qū)石灰?guī)r礦床的礦石主要為灰色、深灰色的鮞狀、條帶狀灰?guī)r，豹皮狀灰?guī)r，致密塊狀灰?guī)r，中厚層狀晶質(zhì)灰?guī)r，具有結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物成分簡單的特點。

礦石結(jié)構(gòu)：根據(jù)野外觀察大多數(shù)為微晶～隱晶結(jié)構(gòu)，次為含生物碎屑結(jié)構(gòu)，豹皮主要為晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造：主要為鮞狀、條帶狀、豹皮狀構(gòu)造，少量致密塊狀構(gòu)造。

（2）礦石礦物成分。 礦石礦物成分簡單，以方解石為主，含量一般為90%，其他少量礦物為白云石、石英、泥質(zhì)等。

方解石：為礦石中的主要有益組分，他形、半自形，晶粒狀，粒徑多小于0.01 mm，為隱晶～微晶級，其中隱晶占大多數(shù)，僅在張夏組的第五層有中細(xì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，粒徑0.05～0.5 mm。

白云石：為礦石中的有害組分，不均勻分布，含量一般低于10%，在豹皮灰?guī)r中含量有所增加。

石英、泥質(zhì)：分布不均勻，一般呈填隙物分布于巖石裂隙或條帶中。

3.3 礦體的圍巖和夾石

（1）礦體的圍巖。 礦體頂?shù)装鍑鷰r在不同的勘探線間有所不同，K1 號礦體由寒武系中統(tǒng)張夏組豹皮灰?guī)r、鮞粒條帶灰?guī)r、晶質(zhì)灰?guī)r等礦層組成，厚度32.45～112.59 m，平均54.24 m，直接頂板為張夏組晶質(zhì)灰?guī)r、條帶狀鮞狀灰?guī)r、豹皮灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和寒武系上統(tǒng)的白云巖，直接底板多為頁巖，其次為豹皮灰?guī)r。

（2）夾石特征。 根據(jù)勘探線及深部鉆孔樣品控制情況，K1 號礦體中共有4 層夾石分布。 夾石的自然類型主要是品位不能達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的晶質(zhì)灰?guī)r、豹皮灰?guī)r、鮞狀條帶狀灰?guī)r等，雖然化學(xué)成分上表現(xiàn)為CaO 含量普遍在45% 以上，但該類巖石中MgO 含量較高，一般介于3.92% ～5.08%之間，對巖石品質(zhì)影響較大。

為便于表示夾層在各勘探線區(qū)間分布情況及估算夾層剝離量，連續(xù)夾層被勘探線分割并分別編號，其中，J1夾石為一層相對穩(wěn)定的透鏡狀夾石，延伸長度約420 m，在08、09 線均見到；其余夾石穩(wěn)定性差，多在一條剖面見到，延伸長度為100 ～300 m 不等，對比原報告Ⅷ線夾石情況，與本次工作發(fā)現(xiàn)的夾石分布比較吻合。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

研究區(qū)含礦巖系主要為寒武系徐莊組和張夏組，為一套巨厚層的碳酸鹽巖建造，區(qū)域延伸穩(wěn)定，厚度巨大，具有巨大的找礦潛力。 含礦巖系主要包括致密塊狀灰?guī)r、鮞狀條帶狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r、白云巖等，在垂向上具有明顯的交替變化特征，反映出含礦巖系在形成過程中處于頻繁動蕩的沉積環(huán)境中。 同時，根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)變化特征，如豹皮結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)等，暗示了水動力環(huán)境為相對較弱的淺海環(huán)境。

4.2 找礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志：含礦巖系主要為寒武系徐莊組和張夏組，因此徐莊組和張夏組是主要的間接找礦標(biāo)志之一。

（2）巖性標(biāo)志：賦礦巖石包括致密灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、鮞狀條帶狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r、晶質(zhì)灰?guī)r，為直接找礦標(biāo)志之一。

5 結(jié)論

礦區(qū)寒武系中統(tǒng)張夏組為含礦層位，該層位礦體比較穩(wěn)定，礦層邊界明顯，內(nèi)部構(gòu)造比較簡單，雖然有少量夾層存在，但礦層形態(tài)比較完整，厚度品位變化較小，資源儲量較大，具有進(jìn)一步開發(fā)利用的價值。