甘肅石灰巖礦分布特征及資源潛力分析

趙文博，羅小紅

(中國建筑材料工業地質勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

石灰巖礦是甘肅省優勢礦產之一，資源較為豐富，其中制堿用、制灰用灰巖礦名列全國第12位，熔劑用灰巖礦名列全國第14位，水泥用和電石用灰巖礦名列全國第19位。目前省內已發現和評價石灰巖礦產地130處，其中大型礦床[1]13處，中型礦床32處，小型礦床53處，礦點32處。礦床規模以小型、中型礦床為主，大型礦床數量較少；資源儲量占比以大型礦床為主，約占全省累計查明資源儲量的57.13%。石灰巖的開發利用不僅促進了當地經濟的發展，同時也推動了各行各業的發展。開采礦山71處(大型13處，中型2處，小型56處)，占礦山總數的54.62%；年開采石灰巖礦4 101.88萬t，其中77.69%的石灰巖用于生產水泥。

本文通過對全省已發現的石灰巖礦山進行綜合分析研究，總結其區域成礦因素和所處大地構造位置和成礦時代，預測出3個成礦遠景區，對今后石灰巖的勘查開發利用具有一定的指導意義。

1 區域成礦地質背景

甘肅省地處西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊、塔里木板塊、華北板塊、柴達木—祁連板塊和楊子板塊的交匯處，構造部位獨特，構造形跡復雜。各板塊的離散、匯聚和洋陸轉化形成了祁連山、北山、西秦嶺造山帶和鄂爾多斯盆地“三帶一盆”的格局，一系列的碰撞擠壓、離散拉伸、走滑剪切作用形成了眾多的韌性剪切帶、蛇綠巖帶等大型變形構造，構造輪廓基本清楚，在南、北各有一條橫貫全省的巨型緯向構造體系，其間發育著各種型式的扭動構造，西南部分布有規模巨大的青藏歹字型構造的頭部外圍褶帶。

甘肅省地殼運動多期發展的特點明顯，大致劃分為五臺—薊縣期、加里東期、華力西期、印支期、燕山期和喜馬拉雅期等六個運動期，每一運動期的期末都有一場激烈的構造運動。各地層間的接觸關系，雖因地而異，但在同一地層區內，各地層系、統間的接觸關系基本相同。

區內地層發育齊全，從前長城系至第四系均有分布。沉積巖建造十分發育，大致以早、晚二疊世間的北山運動為界，這以前是較活動的海相碎屑巖、碳酸鹽巖夾火山巖建造，之后是較穩定的陸相碎屑巖建造，嚴格控制了石灰巖礦山的時空分布。晚二疊世海水退縮至西秦嶺—南祁連一隅，印支運動最終結束了海侵史[6-7]。

2 成礦規律和成因分析

2.1 時間分布規律

甘肅石灰巖礦床嚴格受地層控制[9-10]，含礦地層時代[11-12]較多，自前長城紀至三疊紀均有分布，其中以奧陶紀為主，次為二疊紀、薊縣紀和石炭紀，約占礦床總數的70.26%，其余僅占29.74%(表1)。

甘肅省累計查明石灰巖礦資源儲量337 814.6萬t(表1)，其中奧陶紀、二疊紀、薊縣紀和石炭紀累計查明資源儲量占總量的87.45%，薊縣紀—前長城紀僅占總量的12.55%。

表1 甘肅石灰巖礦床規模及儲量按時代統計排序表

(1)奧陶紀石灰巖礦含礦層位。

主要分布于北祁連山區的陰溝群(O1Y)、中堡群(O2Z)、妖魔山組(O2-3y)和三道溝組(O2s)；其次為隴東地區的霧宿山群(O2-3w)、李子園群(Pz1Lz)、扣門子組(O3k)和天祝組(O2-3t)。已發現礦產地33個，占全省28.56%；查明資源儲量147 597.9萬t，占全省資源儲量43.69%。其中北祁連山區中堡群是一套海相火山巖及碎屑沉積，總厚達4 000m，石灰巖為其中的夾層或大的透鏡體，本省主要熔劑、水泥石灰巖礦床賦存于此群。

(2)二疊紀石灰巖礦含礦層位。

該時代石灰巖皆分布于西秦嶺。在合作—武山和迭部—武都成礦亞帶內均大量分布，現評價礦床集中在北帶，已發現礦產地18個，占全省15.76%；查明資源儲量58 584.58萬t，占全省資源儲量17.34%。含礦地層有山西組(P1s)、石關山組(P3s)和大關山組(P2d)，巖石組合以石灰巖為主，次為含炭頁巖及鈣質頁巖等，均屬海相沉積。建造類型以潮下帶碳酸鹽巖為主，潮間帶碎屑巖—碳酸鹽巖次之[13]。

(3)石炭紀石灰巖礦含礦層位。

主要分布于西秦嶺，北山和祁連山零星分布。西秦嶺區的臭牛溝組(C1ch)、羊虎溝組(C2y)、巴都組(C1b)、下加嶺組(C2x)、益洼溝組(C1yw)、岷河組(C2m)及略陽組(C1l)均有較多石灰巖層，其中以略陽組、岷河組和尕海組尤為發育。已發現礦產地19個，占全省12.55%；查明資源儲量50 250.25萬t，占全省資源儲量14.88%。主要為潮間帶碎屑巖—碳酸鹽巖建造和潮下帶碳酸鹽巖建造。地層受西秦嶺緯向構造控制，祁呂系和青藏系構造對其有一定影響。

(4)薊縣紀石灰巖礦含礦層位。

主要分布在中祁連，在中秦嶺和敦煌地塊亦有零星分布。含礦地層有花石山群克素爾組(Jxk)、興隆山巖群高家灣組(Pt2g)、皋蘭巖群(Pt2G)及平頭山組(Jx2p)，已發現礦產地15個，占全省13.39%；查 明資 源儲 量38 988.35萬t，占 全省 資源 儲量11.54%。其中以興隆山巖群高家灣組最具代表，現有評價礦床多集中在該地層中，巖性為石灰巖、片巖、千枚巖及板巖等，屬陸源碎屑巖—富硅鎂碳酸鹽巖建造，受區域低溫動力變質作用，形成單相的低綠片巖相變質地層。

(5)其他石灰巖含礦地層。

震旦紀石灰巖含礦地層：石灰巖主要賦存于韓母山群(ZH)，厚度巨大，局部夾泥質灰巖、千枚巖，屬碳酸鹽巖建造和泥質巖—碳酸鹽巖建造[4]，晚期受區域東西內構造與古河西系構造復合控制。

寒武紀石灰巖含礦地層：石灰巖賦存于中上寒武統香毛山組(∈2-3xm)和三山子組(∈3s)，屬碳酸鹽巖—硅質巖—火山碎屑巖建造，巖性為千枚巖夾硅質巖、白云巖、泥質灰巖、頁巖及鮞狀灰巖。石灰巖在障壁型淺海環境中形成，受古河西系北祁連褶帶與區域東西向構造天祝—景泰構造帶復合控制。

泥盆紀石灰巖含礦地層：石灰巖主要發育在西秦嶺的北帶，賦礦層位較多，主要以碳酸鹽巖建造、泥質巖—碳酸鹽巖建造及碎屑巖—碳酸鹽巖建造為主。巖相古地理屬淺海相、陸緣海相及淺海—瀉湖相等。

2.2 空間分布規律

從地理位置上看，石灰巖在全省各市州均有分布，主要集中在平涼、蘭州、隴南、武威、張掖、定西、天水及金昌等8個市，累計查明資源儲量291 101.71萬t，占全省90%以上(圖1)。其中平涼市發現礦產地6處，資源儲量64 679.79萬t，占全省20.16%；蘭州市發現礦產地21處，資源儲量54 719.64萬t，占全省17.06%；隴南市發現礦產地39處，資源儲量47 757.62萬t，占全省14.89%； 武威市發現礦產地7處，資源儲量32 266.09萬t，占全省10.06%； 張掖市發現礦產地4處，資源儲量28 655.51萬t，占全省8.93%； 定西市發現礦產地9處，資源儲量22 393.83萬t，占全省6.98%； 天水市發現礦產地11處，資源儲量20 494.62萬t，占全省6.39%； 金昌市發現礦產地5處，資源儲量20 134.61萬t，占全省6.28%。

圖1 甘肅省各市(州)石灰巖礦查明資源儲量結構圖

從甘肅Ⅲ級大地構造單元位置上看，全省石灰巖礦床主要分布于南秦嶺裂陷大陸邊緣、中秦嶺裂陷大陸邊緣、中祁連巖漿弧、北祁連溝弧盆系和鄂爾多斯西緣裂陷帶，次為龍首山—雅布賴山地塊、河西走廊盆地、摩天嶺地塊、敦煌地塊、鄂爾多斯西緣裂陷帶和南祁連裂陷大陸邊緣[7]，其余構造單元目前未發現石灰巖礦產地。

從Ⅳ級成礦亞帶看，全省共有19個成礦亞帶有石灰巖礦顯示，除文縣東—康縣、隴東、別蓋—硫磺山、碌曲—徽縣、柳溝峽—小柳溝和方山口—鷹嘴紅山等6個成礦亞帶顯示的灰巖礦床數量及規模等較小外，其余13個成礦亞帶中石灰巖礦分布廣泛，礦產地數量較多，資源儲量豐富，各主要成礦帶石灰巖礦的分布數量不同(表2)。根據統計結果看，合作—兩當成礦亞帶中礦床數量最多，礦產資源最為豐富，是甘肅省最重要的成礦亞帶，其次為昌馬—靖遠、平涼—安口鎮、九個泉—景泰、迭部—隴南和紅古—興隆山等5個成礦亞帶，以上6個成礦亞帶共有石灰巖礦床92個，占全省灰巖礦山總數的70.77%；累計查明資源儲量268 714.2萬t，占總量的79.54%。

表2 甘肅主要Ⅳ級成礦帶石灰巖礦產地統計一覽表

從時空分布來看，前長城紀石灰巖主要分布于河西走廊盆地、北祁連溝弧盆系和龍首山—雅布賴山地塊等構造單元中，多為礦點，規模較小；長城紀至震旦紀石灰巖主要分布于中祁連巖漿弧、龍首山—雅布賴山地塊、中秦嶺裂陷大陸邊緣和敦煌地塊等構造單元中；寒武紀至三疊紀石灰巖主要分布于南秦嶺裂陷大陸邊緣、中秦嶺裂陷大陸邊緣、中祁連巖漿弧、北祁連溝弧盆系、鄂爾多斯西緣裂陷帶、河西走廊盆地、摩天嶺地塊、敦煌地塊、鄂爾多斯西緣裂陷帶、南祁連裂陷大陸邊緣等構造單元中。

3 資源潛力分析

根據甘肅省目前已發現和開采的石灰巖礦產地，對各礦床的成礦條件和分布規律等進行分析研究，結合礦山開發利用實際情況，歸納出雙紅圈—寧遠堡、尖山子一帶和茍家寨—馬力3個石灰巖礦成礦遠景區(圖2)。遠景區的劃定也為未來政府進行資源集約化、規模化開采提供了一定的參考。

圖2 甘肅省石灰巖礦成礦遠景區分布圖

按照目前省內對石灰巖礦的開采用途，綜合利用模式歸納為：熔劑、制堿、電石用灰巖→水泥用灰巖→制灰用灰巖→建筑石料用灰巖。

(1)雙紅圈—寧遠堡石灰巖礦成礦遠景區。

該區地處龍首山變質基底雜巖中，位于龍首山成礦亞帶上。已發現石灰巖礦產地5處，以九墩灣和紅泉水泥用及孩母寺熔劑用石灰巖礦最具代表，含礦地層為震旦系韓母山群，巖性以灰巖為主，夾薄層鈣質千枚巖及大理巖，底部為礫巖或含礫千枚巖、變質粉砂巖。巖石具有一定程度的變質，礦石為結晶灰巖，礦石質量屬水泥Ⅰ、Ⅱ級品及熔劑Ⅰ—Ⅲ級品[14]。礦體整體傾向北東，傾角40°，長度約265～1 200m，寬度10～60m不等，CaO和MgO平均含量54.42%、2%。綜上所述，該區成礦地質背景良好，具有一定的資源潛力，礦石質量穩定，可作為水泥用和熔劑用灰巖進行開發利用，熔劑用灰巖優先開采。資源開采可輻射至金昌市、武威市及張掖市等地區，滿足這些地區對石灰巖資源的各種需求。

(2)尖山子一帶石灰巖礦成礦遠景區。

該區地處祁連早古生代造山帶—中祁連巖漿弧中，位于紅古—興隆山成礦亞帶上。已發現石灰巖礦產地11處，以丁家豁峴和鳳泉溝水泥用灰巖礦及張家溝制灰用石灰巖礦最具代表，含礦地層為薊縣系興隆山巖群高家灣組，巖性以灰巖和白云巖為主，夾少量鈣質板巖。礦體整體呈層狀、似層狀和透鏡狀，延伸長數百米，厚度在120～280m，斜深＞100m[15-16]。礦石質量符合水泥、制灰等多種用途工業指標，屬優質石灰巖。區內成礦地質背景良好，具有一定的成礦潛力。資源開采可輻射至蘭州市、白銀市、臨夏州及定西北部等地區，滿足這些地區對石灰巖資源的需求。

(3)茍家寨—馬力石灰巖礦成礦遠景區。

該區地處新元古代—晚古生代裂陷大陸邊緣—夏河—禮縣陸緣沉積區中，已發現石灰巖礦床5處，含礦地層為二疊系大關山組和石關山組，礦體規模較大，質量較好，用途廣泛，屬優質石灰巖。該區成礦地質條件優越，具有較大的找礦潛力。資源開采可輻射至定西市南部、天水市、甘南州及隴南市西北等地區，滿足這些地區對石灰巖資源的市場需求。

4 結論

(1)甘肅省內已發現的石灰巖礦床均為海相化學沉積型，礦層形態簡單，規模大，礦石質量較純，氧化鈣含量可高達55%，用途廣泛，資源儲量豐富，是地方經濟發展的重要非金屬礦產之一。

(2)甘肅省石灰巖礦床(點)成礦時代以奧陶紀為主，次為二疊紀、薊縣紀和石炭紀，空間上主要處于南秦嶺裂陷大陸邊緣、中秦嶺裂陷大陸邊緣、中祁連巖漿弧、北祁連溝弧盆系等構造單元中。

(3)通過對全省已發現的石灰巖礦山進行綜合分析研究，根據區域成礦因素和所處大地構造位置和成礦時代，預測出雙紅圈—寧遠堡、尖山子一帶和茍家寨—馬力等3個石灰巖礦成礦遠景區，對今后石灰巖的勘查開發利用具有一定的指導意義。