廣東封開地區大沖石灰巖礦床地質特征及成因分析

周 強

（中國建筑材料工業地質勘查中心廣東總隊）

廣東省封開縣礦產資源等較為豐富，近年礦產經濟長足發展。大沖石灰巖礦位于廣東省封開縣城北東方向，為水泥用石灰巖礦，礦石質量較好。礦區范圍查明水泥用石灰巖礦（332+333）礦石量為419 062 kt，其中控制的內蘊經濟資源量（332）礦石量為317 251 kt，占總量的75.71%，推斷的內蘊經濟資源量（333）礦石量為101 811 kt，占總量的24.29%。礦山開采方式為露天開采，生產規模為2 000萬t/a。

1 區域地質

研究區屬于江南古陸華南板塊的一部分，大地構造位置處于華夏系構造帶南西側，漁澇—蓮都向斜的南東翼（圖1）［1］。

區域出露地層由老至新有寒武系八村群（?bc）、泥盆系下統蓮花山組（D1l）、那高嶺組（D1n）、中統東崗嶺組（D2d）、上統融縣組（D3r）、石炭系下統（C1）、白堊系下統（K1）、第四系（Q4）。

加里東構造運動使得區域的下古生界形變為封開—德慶復式褶皺，于其東側的上古生界受海西期的構造運動的影響不大，而受印支期構造運動影響較大，發生形變形成斷褶構造帶。區域上規模較大的構造有漁澇—蓮都向斜，漁澇—蓮都逆沖斷層，橫切漁澇—蓮都向斜的多個橫向斷層［1-2］。

區域內大面積出露于區域的東南部，距礦區約為1.2 km，為加里東期的侵入體（γ3），巖性主要為黑云母花崗巖和花崗閃長巖。形成早于含礦層，故對礦體形態及礦石質量無影響。區內未見明顯的變質作用。

2 礦區地質

2.1 地層

礦區出露地層較為簡單，由老至新分布如下。

（1）泥盆系中統郁江組（D2y）分布于礦區南東側，為頁片狀泥質、砂質頁巖夾泥質粉砂巖及細粒石英砂巖，厚度為50～230 m。

（2）泥盆系中統東崗嶺組（D2d）分布于礦區中部，呈北東向延伸長約為2 193 m，巖性為中厚層狀白云質灰巖、白云巖、灰巖夾角礫狀灰巖等。該組下部以灰巖為主，中部以白云質灰巖為主，上部則以白云巖為主。厚度為153～422 m，與下伏郁江組呈整合接觸。

（3）泥盆系上統融縣組（D3r）為主要含礦層，分布于礦區北西側；沿北東向延伸2 193 m，巖性為中厚層狀灰巖及白云質灰巖、白云巖、角礫狀灰巖等。該組以灰巖為主。控制厚度為123～328 m，與下伏東崗嶺組（D2d）為整合接觸。第四系（Q4）為殘坡積、沖積、洪積層。殘坡積層主要分布于礦區中部及南東側與東側的山凹、低洼處及部分露頭的低凹處或地表。沖積層主要分布在礦區北西側平緩（水田）、低洼處，厚度為1.5～15.0 m。

2.2 構造

（1）褶皺構造。礦區為一向北西傾斜的單斜構造，局部呈現寬緩的向斜構造，地層產狀總體變化不大，只有局部產狀有較大的變化，但沿走向和傾向局部呈波浪狀起伏，在礦區南北兩端地層有明顯向內翹起現象。

（2）斷裂構造。通過地質填圖發現，有礦區內有1條斷層（F1），從礦區的1～5線穿過，呈弧形延伸，礦區內走向延長約為2 000 m，總體走向為北西—南東向，傾向北東，傾角約為75°。斷層北東盤上升、南西盤下降為正斷層。斷層經過3線處見有明顯的斷層角礫巖，在1～5線的陡壁上及鉆孔中都見有明顯的斷層角礫巖，但對礦體影響較小。礦體內主要發育有北東和北西2組節理，還發育有近東西及近南北2組節理裂隙。

2.3 巖漿巖

礦區內未見巖漿巖體或與之有關的小巖脈出露。

3 礦床地質特征

3.1 礦層（體）特征

石灰巖礦體賦存在泥盆系上統融縣組（D3r）及泥盆系中統東崗嶺組（D2d）石灰巖地層中，直接底板為泥盆系中統東崗嶺組（D2d）的白云巖、白云質灰巖等。礦床由4個礦層（體）組成，編號依次為KCI、KCII、KCIII、KCIV。

礦體沿礦區西側在形態上呈近“長條帶狀”分布，礦區范圍內礦體走向長度大于2 193 m。礦層受地層控制，呈寬緩單斜層狀產出，與地層產狀一致。礦體沿走向和傾向局部呈波狀起伏，在礦區南西、北東兩端礦層有明顯向內翹起現象。

礦體基本裸露地表，位于當地侵蝕基準面以上，無覆蓋層。礦區范圍內礦體控制總長度約為2 193 m，出露寬度為531～986 m，延深為168～525 m，礦體連續分布，控制厚度為109～415 m，厚度變化平均系數為30.50%，為較穩定的大型礦床。

礦體呈穩定的單斜構造，產狀清楚較穩定，F1斷層對礦體質量影響小。

3.2 礦石特征

3.2.1礦石礦物成分及類型

礦石呈淺灰—灰色，主要礦物成分為方解石，含量為95%～99%，次要成分為石英，含量為1%～3%，微量元素有泥質礦物及炭質、鐵質充填。礦物粒徑多為小于0.005 mm，少量在0.005～0.03 mm。局部方解石晶體有拉長并定向排列現象，粗細晶粒相對集中定向間隙分布，形成了比較清晰的顯微層紋狀（條紋狀）構造。礦石中普遍見有細晶狀、白色方解石細脈，脈寬多在0.2～3 mm，少量大于1 cm，呈不規則網狀、樹枝狀交錯穿插分布。

礦區礦石的自然類型為淺灰—灰色中厚層狀灰巖，為I級品礦石［3］，分布于全礦區。

3.2.2化學組分

（1）主要化學成分。礦石總體CaO含量高（45.12%～55.84%，平均為54.78%），而MgO含量低（0.10%～8.79%，平均為0.75%）。分析采樣的1 447個礦石樣品，I級樣品占97.78%，其中CaO≥50%的樣品占99.03%，MgO<1%的樣品占80.97%。CaO與MgO含量呈現顯著的負相關關系，反應沉積環境是干燥氣候環境［3］。全礦區礦石主要化學成分平均含量：CaO為54.78%，MgO為0.75%，SiO2為0.75%，Al2O3為0.23%，Fe2O3為0.08%，K2O+Na2O為0.033%，SO3為0.02%，Cl為0.005 5%，fSio2為0.31%。

（2）次要化學成分。次要化學成分平均含量：SiO2為0.75%，Al2O3為0.23%，Fe2O3為0.08%。SiO2，Al2O3，Fe2O3的含量均較低，CaO含量與SiO2，Al2O3，Fe2O3的關系不明顯，有較大的隨機性。

3.2.3礦石結構、構造

礦石主要結構為泥—粉晶結構、細粒結構，粒徑多在0.01～0.05 mm，較粗的方解石粒徑可達0.2 mm。構造以致密塊狀構造為主。

3.3 圍巖與夾層

3.3.1礦體夾層

礦區內共圈定7個夾層，編號依次為J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7，呈層狀、透鏡狀或喇叭狀產出，其特征見表1。夾層巖性為白云質灰巖或白云巖。夾層基本都能利用，但J3在開采利用時不作為夾層，僅作為底板。

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白云巖呈灰色，細晶結構的斷口具粗糙感，泥—粉晶結構的斷口較細嫩。礦物成分以白云石為主，微量次生方解石充填于間隙中，有時集中形成白色方解石細脈。偶見黃鐵礦小晶粒；裂隙面或層面上可見淺褐紅、褐紅色鐵質、泥質薄膜。

白云質灰巖，灰色居多，斷口具粉砂感，礦物成分以方解石為主，次為白云石及微量石英、泥質、炭質等，偶見細小白色方解石脈穿插分布。

礦區礦層之上無覆蓋，第四系（Q4）覆蓋層主要分布在礦體外圍，多分布于各線南東端、北西端及山間平緩地帶，分布面積不大，厚度為0.5～5 m，其它地方零星分布。

3.3.2礦體底板

礦體底板（無頂板）為泥盆系中統東崗嶺組（D2d）底部的白云巖夾白云質灰巖及少量灰巖。該底板與含礦層沿礦層（D3r）呈長帶狀分布，沿走向延長度大于2 193 m，其規模：寬度為41～130 m，延深為29～353m，厚度為53～169 m，形態以層狀為主。

底板白云巖一般為灰—深灰色，主要由白云石組成，細晶結構為主，局部泥—粉晶結構。底板白云巖中CaO平均含量為32.60%，MgO平均含量為18.70%，SiO2平均含量為1.38%。區內底板白云巖分布基本連續，厚度較大。

底板灰巖僅分布在4、9線中的東崗嶺組（D2d）地層中，部分灰巖可達水泥用Ⅰ級品礦石質量要求。底板灰巖中CaO平均含量為52.61%，MgO平均含量為1.87%，Si O2平均含量為1.27%。

4 礦床成因

礦區內未見巖漿巖，僅在區域東南部位大面積出露（距礦區約為1.2 km）加里東期的侵入體（γ3），其巖性主要為黑云母花崗巖和花崗閃長巖，該侵入體形成早于含礦層，故巖漿巖對礦體的形成無影響，且區內也未見明顯的變質作用。因此，可據其地質發展史和礦床地質特征分析礦床成因［4］。

礦區及附近出露地層有寒武系、泥盆系、石炭系、白堊系、第四系。加里東運動后，形成了礦區所在的云開—腰古—增城北東向隆起和同向的坳陷帶，為研究區晚古生代遭受剝蝕和接受沉積提供了場所。這一時期地殼相對穩定，從寒武紀至早泥盆世晚期陸續遭受來自印支方向海水的入侵，由于地勢高差大，以濱海相陸碎屑沉積為主［5］。中泥盆世地殼再次下降，早期為濱海相碎屑沉積，晚期為淺海相碳酸鹽類沉積，晚泥盆世晚期較為動蕩，因而泥盆系以砂頁巖及石灰巖為主。

經晚泥盆世晚期小規模的海退之后，受華力西構造影響，形成一個長條帶狀的凹陷，早石炭世海水入侵加強，海水沿泥盆紀海侵通道進入，在研究區內長期接受了淺海相碳酸鹽及碎屑沉積，因此，該時期形成了下石炭統孟公坳組（C1ym）、劉家塘組（C1lj）的碎屑巖和巨厚碳酸巖層。華力西構造晚期，地殼明顯抬升，海水后撤變淺，礦區一帶抬升后成為陸地，長時期缺乏沉積，直到白堊期才堆積了一套含鐵質砂頁巖建造［5-7］。因此，礦區泥盆系是泥盆紀海水進退所形成的產物，賦存在泥盆系上統的大沖石灰巖礦床屬于淺海相沉積成因礦床。

此外，在礦區北西一帶有較多石灰巖出露，是較好的石灰質資源遠景區。礦區內0～9線開采標高以下還有一些優質石灰巖礦石，是重要找礦靶區。

5 結 論

該礦含礦層位為泥盆系中統東崗嶺組（D2d）和泥盆系上統融縣組（D3r），區內唯一斷層F1對礦石質量影響不大，未見巖漿巖出露。礦石主要礦物成分為方解石，次為石英，4個礦層（體）中CaO與MgO含量呈現顯著的負相關關系，其他成分相關性不明顯，礦石結構以泥—粉晶結構為主，多為塊狀構造。礦區內共圈定7個夾層，分別呈層狀、透鏡狀或喇叭狀產出，巖性為白云質灰巖與灰巖，控制厚度在0.5～52.8 m。大沖石灰巖礦床成因屬于淺海相沉積成因礦床，后期找礦重點方向應放在區內0～9線開采標高以下的優質石灰巖礦石。