淺析廣西富川縣南蛇塘水泥配料用砂巖礦地質特征

唐漢林

（中國建筑材料工業地質勘查中心廣西總隊，廣西 桂林 541002）

1.區域地質概況

礦區所屬區域大地構造位置為羌塘-揚子-華南板塊揚子克拉通（Ⅳ-4）湘桂被動陸緣（Pt3-Pz1）（Ⅳ-4-2）大瑤山陸緣沉降帶（Pt3-Pz1）（Ⅳ-4-2-4）。區域內出露的主要地層有泥盆系中上統、石炭系下統和第四系。區域構造較復雜，褶皺構造主要有蓮山向斜，斷裂構造主要有福利—蓮山—木江正斷裂、下路—蜈蚣嶺—白沙正斷裂和古城—青草洞斷裂。區域主構造線方向以北北東向和近東西向為主。區域內在西南、南部出露有燕山晚期侵入的巖漿巖，屬中侏羅紀晚期花山巖體（J3ξγ2），巖性主要為灰色～淺紅色中粒斑狀黑云正長花崗巖。區域內變質巖少見，僅在局部地層內見有輕微蝕變現象。

2.礦區地質概況

2.1 地層

礦區出露地層主要為泥盆系中統信都組（D2x）和唐家灣組（D2t）。

信都組（D2x）：地層傾向北西，傾角約16°～32°，在礦區內分為上、下兩段：上段（D2x2）為粉砂巖、細砂巖、含泥質粉砂巖，局部夾鐵質粉砂巖、鐵泥質粉砂巖，厚度140～250m，分布于礦區中部大部分范圍，為礦區的含礦層位；下段（D2x1）為深灰、墨綠色泥質粉砂巖、鈣鎂泥質粉砂巖夾細砂巖和鐵泥質粉砂巖，厚度大于100m，分布于礦區東部和南部，為礦層底板。相比于上段，下段巖石的顏色總體較深，硅質成分較低，含泥質和鈣鎂泥質成分較高，碎屑粒度較細。

家灣組（D2t）：巖性為白云巖、白云質灰巖夾隱晶灰巖，呈灰黑～深灰色，中厚層狀，控制地層厚度大于50m，地層傾向北西，與信都組（D2x）地層呈整合接觸，分布于礦區外圍北西和西南部。

2.2 構造

礦區地層主體為一單斜構造，斷層構造主要為兩條小型平移斷層，分別位于南蛇塘村東面山溝和礦區南部由大田灣往東的山溝處。南蛇塘村東面斷層走向呈南北向，沿山溝分布延伸長1km以上，斷裂帶內見地下水露頭和錫礦化、硫鐵礦化等現象；礦區南部斷層走向呈東西向，沿山溝分布延伸長600m以上，斷層北盤為信都組（D2x）粉砂巖、細砂巖或泥質粉砂巖，南盤為家灣組（D2t）白云巖、白云質灰巖和信都組（D2x）粉砂巖、泥質粉砂巖互層。斷層分布于礦體外圍，對礦體基本沒有影響。

2.3 巖漿巖

礦區內未見巖漿巖出露，僅在礦區西部外圍的Ⅳ號勘探線ZK404鉆孔深部見有隱伏的黑云正長花崗巖脈侵入泥盆系中統信都組（D2x）地層內，該巖脈深部可能與區域內西部的花山巖體相連接，其主要化學組分含量（%）：SiO271.06～79.60，Al2O310.04～15.48，Fe2O31.73～3.18，K2O 4.66～6.39，Na2O 0.23～0.30，CaO 0.23～1.31，MgO 0.21～0.48，SO30.016～0.069。接觸帶的花崗巖石被強烈風化成砂土、含礫砂土。該巖脈的侵入構成了礦體的底板圍巖，對礦體局部產生影響。

3.礦床特征

3.1 礦體特征

礦床產于泥盆系中統信都組上段（D2x2），由灰～深灰、墨綠色粉砂巖、含泥質粉砂巖和細砂巖組成，局部夾含鐵泥質粉砂巖，呈致密塊狀構造，細中粒粉砂質結構，層理清楚，見有小型波狀交錯層理和水平層理，呈單斜層狀產出，產狀為280°～330°∠16°～32°。巖石風化后呈土黃、灰紫、灰褐色，地表基本風化后形成風化殘坡積，由粉砂質粘土、含礫粉砂質粘土構成。礦體節理裂隙較發育，沿裂隙面多見鐵銹色，局部裂隙為石英細脈穿插。礦體分布標高+190.0m～+312.50m，SN出露長度大于600m，EW寬度300～450m，礦體平均鉛直厚度約52m。礦體厚度較穩定，沿傾向走向變化不大。

3.2 礦石質量特征

區內礦石為灰～深灰、墨綠色粉砂巖、含泥質粉砂巖和細砂巖組成，呈致密塊狀，細中粒粉砂質結構。礦物成分以石英（65%～74%）為主，泥質（20%～31%）次之，含少量鐵質（2%～4%）、白云母（2%～4%）以及黃鐵礦（0～4%）。礦石結構成分由碎屑物（67%～76%）和膠結物（24%～31%）組成。碎屑物主要為石英和白云母，石英呈次棱角狀，無色透明，粒徑0.06～0.44mm，呈低正突起，具Ⅰ級灰白干涉色；白云母呈片狀，徑寬0.09mm上下。膠結物為泥質、鐵質構成，鐵質不均勻充填于碎屑空隙內。

根據區內礦石樣品化學分析結果，主要化學組分含量（%）：SiO260.54～95.35， 平 均 值 78.23；Al2O31.60～19.21， 平 均 值10.40；Fe2O31.47～20.59，平均值 4.59；K2O 0.22～3.93，平均值2.26；Na2O 0.05～1.30，平均值0.17；CaO 0.0～5.22，平均值0.56；MgO 0.17～2.68，平均值 0.95；SO30.015～1.84，平均值 0.215；Cl-0.007～0.026，平均值 0.012；平均硅酸率（SM）5.22，鋁氧率（AM）2.27。

礦石化學組分總體基本穩定，局部變化差異較大，主要表現為以下規律：

沿傾向上各工程控制礦體SiO2平均含量在70.48%～84.84%之間、K2O+Na2O平均含量在2.05%～3.07%之間，沿走向上各工程控制礦體SiO2平均含量在75.24%～79.64%之間、K2O+Na2O平均含量在2.26%～2.87%之間，其它有益、有害組分含量沿傾向及走向上基本亦較穩定，變化基本不大，礦石基本符合水泥用粘土質原料礦的相關工業指標要求。

雖然礦石化學組分總體上變化不大，但局部仍然存在一定的差異性，主要表現為同一礦層內個別樣品的SiO2含量較低，而其K2O+Na2O含量則相對較高；或SiO2含量較高，則其K2O+Na2O含量較低。另外，礦體內局部裂隙破碎帶內硫化礦物發育，導致局部SO3含量增高，最高可達1.84%，但按規范要求經上下樣段8m加權平均后，仍然符合相關工業指標要求，對礦床開采影響不大。

一般礦體中部和北西部的礦石質量較好，往東以及南西SiO2含量逐漸降低、K2O+Na2O含量逐漸增高；往深部SiO2含量先逐漸增高而后再逐漸降低，Al2O3含量隨SiO2含量增高而降低、隨SiO2含量降低而增高，具有一定的趨勢規律性。

總體而言，礦石有益、有害化學組分均達到了中華人民共和國地質礦產行業標準DZ/T 0213-2020《礦產地質勘查規范石灰巖、水泥用粘土質和硅質原料》中水泥用粘土質原料礦石化學成分一般要求，礦石質量達到了一類，工業類型屬水泥配料用粘土質原料礦。

3.3 礦體圍巖和夾石

礦體基本裸露地表，無頂板圍巖。礦體底板圍巖有三種：一是化學成分含量不符合本礦床確定的工業指標要求的中泥盆統信都組（D2x1）下部巖層；二是最低開采標高190m以下的巖層；三是最終開采邊坡以外的巖層。

礦體內需剔除的夾石有5個，呈透鏡體狀或薄層狀產出，產狀與礦體產狀基本一致，沿傾向延伸長度和走向寬度差別較大，基本不連續，多含鈣鎂及泥質成分，按層位由下至上編號依次為j1、j2、j3、j4、j5，其特征敘述如下：

j1：僅見于Ⅳ號勘探線ZK402鉆孔深部162.0～170.0m處，呈透鏡狀產出，不連續；沿走向延伸長150m，沿傾向延伸60m，厚度0～8.0m，規模較小。巖性為含堿泥質粉砂巖。

j2：僅見于Ⅲ號勘探線ZK303鉆孔深部73.0～77.0m處，呈透鏡狀產出，不連續；沿走向延伸長大于75m，沿傾向延伸100m,厚度0～4.0m，規模較小。巖性為含堿泥質粉砂巖。

j3：僅見于Ⅲ號勘探線ZK303鉆孔深部63.0～65.0m處，呈透鏡狀產出，不連續；沿走向延伸長大于75m，沿傾向延伸100m,厚度0～2.0m，規模較小。巖性為含堿泥質粉砂巖。

j4：見于Ⅲ～Ⅶ號勘探線除ZK502、ZK503鉆孔外其他鉆孔的深部160.0～315.0m處，在Ⅴ～Ⅶ號勘探線構成礦層的底板巖層。呈薄層狀產出，基本連續；沿走向延伸長大于600m，沿傾向延伸大于300m,厚度2～18.0m，規模較大。巖性為含堿泥質粉砂巖。

j5：見于Ⅳ號勘探線ZK403鉆孔深部17.80～21.80m處，Ⅴ號勘探線ZK503鉆孔深部68.00～78.00m處，Ⅶ號勘探線ZK702鉆孔深部26.00～32.20m處。呈薄層條狀產出，基本連續；沿走向延伸長大于525m，沿傾向延伸大于300m，厚度6.2～12.0m，規模較大。巖性為含堿泥質粉砂巖。

夾石主要化學組分見下表。

夾石主要化學組分（單位：%）

3.4 礦床成因

本區位于大瑤山陸緣沉降帶內，下古生界地層主要出露寒武系，僅在花山北部有少量奧陶系地層出露，巖性以碎屑巖為主，雜砂巖和含礫砂巖較多，復理石韻律發育。經郁南運動、北流運動，本區抬升暴露，缺失志留系沉積；經廣西運動，新元古代—奧陶紀地層褶皺隆起，構成褶皺基底[1]。由于早泥盆世中期（布拉格期）自西南、南往北東、北向海侵抵達，區內開始接受晚古生代蓋層沉積；至中泥盆世艾菲爾期，位于隆起邊緣的本區開始接受源自褶皺基底風化的碎屑物進行沉積，形成了本區的濱岸碎屑巖相建造，本區粉砂巖、細砂巖、含泥質粉砂巖層即是在這一時期形成的，屬濱岸碎屑巖相沉積型礦床。

4.結語

本區水泥生產企業生產的產品主要是普通硅酸鹽水泥及熟料，是用石灰石、黏土質、鐵質等原料按一定配比燒結、磨制成水泥。水泥配料用粘土質原料一般占配比的10%左右，主要提供水泥（熟料）中的SiO2、Al2O3和少量Fe2O3，要求二氧化硅的平均化學成分在65%～80%之間。南蛇塘水泥配料用粘土質砂巖礦的礦石平均品位（%）：SiO278.23，Al2O310.40，Fe2O34.59，K2O 2.26，Na2O 0.17，CaO 0.56，MgO 0.95，SO30.215；硅酸率（SM）5.22，鋁氧率（AM）2.27；礦石質量符合新型干法旋窯生產水泥的黏土質原料工業指標要求。

本礦山的開發基本能夠滿足水泥生產企業1×4500t/d熟料水泥生產線黏土質原料的供應，能夠進一步帶動和促進當地與周邊地區的經濟發展，亦有利于廣西水泥工業產品結構的調整，具有較好的經濟效益和社會效益。