寧夏中衛市某水泥生產企業天景山水泥用石灰巖礦床地質特征及成因探討

郭亞龍

(中國建筑材料工業地質勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川 750021)

天景山水泥用石灰巖礦床位于寧夏中衛市宣和鎮以南約25km 的天景山腹地，行政區劃屬中衛市宣和鎮管轄，北東距中寧縣城約32km，北西距中衛市區約28km，交通方便。本文依據本礦區2021 年度野外詳查資料，同時對比參考區域地質資料，對礦區地層及構造特征通過深部工程予以控制查證，并就礦層特征、礦石品質、礦床成因等進行綜合研究及探討。

1 區域地質背景

依據2017 年7 月出版的《中國區域地質志》（寧夏志），該區域地層區劃屬華北、柴達木地層大區-阿拉善地層區-阿拉善南緣地層分區-景泰、中寧地層小區（Ⅲ31-1）。區域出露的地層有奧陶系下-中統天景山組、中-上統米缽山組、上統徐家圈組、泥盆系上統中寧組，新近系中新統彰恩堡組及第四系全新統。

區域大地構造單元劃屬柴達木、華北板塊-阿拉善微陸塊-騰格里早古生代增生楔-衛寧北山、香山晚古生代前陸、上疊盆地-香山褶斷帶（Ⅲ41-1-5）。斷裂極其發育，縱橫交錯，主要表現為北西向鏟式疊瓦狀逆沖推覆斷層，礦區構造屬該逆沖推覆構造的一部分，該構造位于柴達木-華北板塊的阿拉善微陸塊南緣、鄂爾多斯地塊西緣、祁連早古生代造山帶北緣。加里東運動使其褶皺隆起，形成軸向北西-北北西的復式褶皺和斷裂，中泥盆世末期，鄂爾多斯西緣南部發生褶皺和逆沖推覆作用，致使上泥盆統不整合于其上，且呈上陡下緩的鏟形，逆沖巖席及多個飛來峰發育。見圖1。

圖1 區域地質簡圖

2 礦區地質特征

2.1 地層

區內出露地層從老至新依次為：奧陶系下-中統天景山組(O1-2t)，奧陶系中-上統米缽山組(O2-3m），第四系全新統人工堆積（Qs）。見圖2。

圖2 礦區地質簡圖

2.1.1 天景山組(O1-2t):在礦區內按巖性組合特征自下而上分為三個巖性層：第一層(O1-2t1)為厚層含硅質結核灰巖，碎屑-泥晶-亮晶結構，層內由北向南結核分布逐漸密集，結核多呈灰黑色，2-5cm 大小。該層主要分布于礦區北側，走向近東西向，厚度22.25-94.21m，為礦區次要含礦層；第二層(O1-2t2) 為淺灰-灰色厚層硅質條帶灰巖，層內灰黑色硅質條帶呈麻繩狀，寬3-5cm，連續穩定，條帶間距多在10-50cm 之間，出露于礦區中北部，厚度19.69-40.37m，為礦區明顯標志層；第三層(O1-2t3) 為灰-深灰色厚層狀微晶灰巖，單層厚度1-2m，該層大范圍出露于礦區中部及中南部，厚度117.53-260.90m，為礦區主要含礦層。

2.1.2 米缽山組（O2-3m）：分布于礦區南部、東部局部地段，主要巖性上部為灰綠色板巖，下部少量薄層灰巖發育，礦區內厚度11.54-78.00m。

2.1.3 第四系（Q）：分布于詳查區東側、南側，主要以黃土、碎石組成，坡向堆積，覆蓋厚度1-15m 不等，多為開采剝離物。

2.2 構造

礦區內水泥灰巖地層總體呈傾向南的單斜構造，傾向變化不大，在165-220°之間，傾角在35-60°之間。礦區北側出露區域性逆沖推覆構造界面，界面傾向南，傾角可達60°；南側通過礦區施工的直孔、斜孔等深部鉆探工作控制及地表揭露，進一步驗證了區域推覆構造的存在，研究為多期推覆，推覆界面深于礦區附近最低侵蝕面標高(1698m)一下94.5m。推覆構造對礦山采礦權范圍內(最低開采標高1700m)的礦層特征基本無影響。見圖3。

圖3 礦區南北兩側推覆構造面實景

3 礦床地質特征

3.1 礦體形狀、產狀及規模

礦區內水泥用石灰巖礦層主要賦存于奧陶系下-中統天景山組第一層(O1-2t1)和第三層（O1-2t3）中，共見礦2 層（編號依次為K1、K2）。

3.1.1 K1 礦層：小范圍層狀出露于礦區北部，寬度0-52m，東西向延伸長度約245m，厚度16.6-85.29m，平均厚度為46.94m。整體呈單斜層狀產出，傾向170-210°，傾角為40-52°。主要巖性為淺灰色中厚-厚層狀含硅質結核灰巖，層內由北向南硅質結核分布逐漸密集，結核多呈灰黑色，大小2-5cm 不等。

3.1.2 K2 礦層：大面積層狀出露于礦區中-南部，為主礦層。東、南部局部被第四系覆蓋。出露寬度180-345m，東西走向延伸長度 700m， 厚度101.93-218.11m， 平均厚度145.77m。礦層呈單斜層狀產出，傾向218-165°，傾角35-60°。主要巖性為灰- 深灰色厚層狀微晶灰巖，偶見含硅質結核微晶灰巖小夾層，夾層多呈不規則狀或小透鏡體。

K1 礦層在礦區內，西部厚，東部逐漸變薄，厚度較穩定；K2礦層自西至東沿走向厚度先增大后減小，整體2-2′勘查線處最厚，厚度穩定。

3.2 礦體頂底板圍巖及夾石

礦區內僅在K2 礦層南部可見頂板米缽山組（O2-3m）灰綠色板巖。K1、K2 礦層之間發育有一層硅質條帶灰巖夾層 (J2)，即O1-2t2，該夾層東西向層狀貫穿于整個礦區，延伸451m，平均厚度2.31m，為礦區內最大夾石，體積260.1 萬m3。此外，礦區內還圈定9 個小規模夾石，多呈似層狀、透鏡狀發育，礦區內夾石均因fSiO2含量超標所致，見表1。礦區內夾石總計341.4萬m3，剝采比為0.11:1（m3/m3），夾石水飽和抗壓強度一般在35.2-61.3Mpa，平均46.1Mpa，可作普通建筑石料綜合利用，參考指標見表2。

表1 礦區夾石特征一覽表

表2 建筑用石料物理性能一般要求

3.3 礦石質量特征

3.3.1 礦石類型與結構構造

根據礦區內礦石的宏觀特征結合結構、構造可將礦石分為淺灰-灰色厚層狀含硅質結核灰巖、灰-深灰色厚-巨厚層狀灰巖兩種礦石自然類型。

3.3.1.1 淺灰-灰色厚層狀含硅質結核灰巖：主要分布于分布于K1 礦層，少量似層狀分布于K2 礦層，塊狀構造，碎屑-泥晶-亮晶結構。巖石主要由方解石組成，含少量內碎屑、生物屑、硅質、白云石、金屬等礦物，多呈不規則粒狀，由粒徑＜0.004mm 的泥晶及0.01-0.68mm 的亮晶組成，含量85±2%，二者呈混雜無序狀分布，顆粒間呈緊密狀結合；此外礦石內硅質以隱晶狀石英集合體為主，粒徑＜0.05mm，無色透明，不均勻分布，含量1-2%。

3.3.1.2 灰-深灰色厚-巨厚層狀灰巖：分布于K2 礦層中，該類型礦石呈塊狀構造，碎屑-泥晶結構。巖石主要由方解石組成，含少量生物屑、白云石、金屬礦物、粘土礦物和鐵質等，礦物多呈不規則粒狀，由粒徑＜0.004mm 的泥晶為主，含量80-85%，局部重結晶成微亮晶顆粒，顆粒間呈緊密狀結合。巖石中裂隙較發育，被粒狀方解石集合體充填呈不規則脈狀，脈寬為1-20mm。

3.3.2 礦石質量

礦區各礦層礦石主要化學成分統計見表3。

表3 各礦層礦石品位情況一覽表

礦石中有害組分含量均低于水泥用石灰巖礦一般工業指標(CaO≥45%；MgO≤3.5%；fSiO2≤8%；K2O+Na2O≤0.6%；SO3≤0.50%)要求，對礦石質量影響較小，滿足水泥用石灰巖原料一般工業指標要求。

4 礦床成因

礦區內礦層為奧陶系天景山組，巖性多為淺灰－深灰色厚層微晶灰巖、中厚層含硅質結核（條帶）微晶灰巖。礦層厚、規模大，嚴格受層位控制，礦層總體呈單斜產出，局部見有腕足類化石出現，表明礦層生成于水動力條件極弱的潮下帶，當洋流發生變化時，沉積物的巖性也會相應變化，據此推斷該處水泥石灰巖應屬于淺海相碳酸鹽臺地同生沉積礦床，沉積原始環境較為穩定。

5 結論

5.1 水泥用石灰巖礦床在該區域賦礦層位為奧陶系下-中統天景山組(O1-2t)，按巖性組合特征自下而上分為三個巖性層，特征明顯，為礦區內及外圍找礦提供參考。

5.2 礦區內礦石質量良好，儲量可觀，可為生產企業提供良好的資源儲備。

5.3 礦區內夾層多為厚層含硅質結核灰巖，物理性能良好，剝離后可作為普通建筑石料綜合利用。