大關縣某煉鎂白云巖礦地質特征及礦床成因簡析

黃加忠，楊明龍

鎂廣泛應用于交通、電子及通信等領域，前景廣闊。作為世界上鎂礦資源最豐富的國家之一，我國鎂礦資源主要來源于菱鎂礦，煉鎂白云巖，鹽湖區鎂鹽以及海水等。白云巖是碳酸鈣產業發展的重要原料，可用于水泥、冶金、化工等領域。含氧化鎂（MgO）較高的白云巖可以冶煉金屬鎂。

云南省昭通市大關縣白云巖礦資源儲量可觀，區內廣泛分布著古生代泥盆紀海相碳酸鹽沉積建造，是區內碳酸鈣礦產資源的主要賦礦層位。合理開發利用白云巖礦，尋找優質礦產，成為了當地政府迫切需要解決的問題。

1 交通位置及自然地理條件

1.1 交通位置

該煉鎂白云巖礦位于大關縣城85°方向，直距10km，行政區劃屬于大關縣玉碗鎮。玉碗鎮，地處大關縣南部，東依天星鎮，南靠昭通市昭陽區盤河鄉，西接上高橋回族彝族苗族鄉，北連翠華鎮。區域面積102.94km2。

大關縣交通較為便利，是云南北大門和滇、川、黔三省經濟和文化交匯地。國道“213線”，昭麻、彝岔二級公路，G85渝昆高速公路交匯穿越而過；全長59.3公里的內昆鐵路從北向南穿越全縣，于天星鎮設有大關火車站；公路、鐵路、航空、水運網絡交織互補，各村均有水泥路相通。

1.2 自然地理條件

玉碗鎮地貌形態同山地地貌，峰巒重疊，溝壑縱橫，河谷深切，地形切割大。最高點位于高家梁子，海拔2785m；最低點位于石灰村觀音橋，海拔1050m，平均海拔1928.7m。

玉碗鎮屬北亞熱帶季風氣候立體氣候明顯，多年平均氣溫14℃，年平均降水量120mm，降雨集中在每年的6月～8月。

玉碗鎮境內河道屬金沙江流域，主要河道有三級河1條，長14km；四級河2條，總長12km。河流總長度26km，河網密度0.25km/km2。境內最大河流為大關河，從南至北流經境內玉碗、老街、石灰3個村民委員會，長14km。

2 地質背景

2.1 構造背景

該煉鎂白云巖礦位于大關縣城85°方向，直距10km，行政區劃屬于大關縣玉碗鎮。區內交通便利，各村均有水泥路相通。

區域在大地構造上位于特提斯-喜馬拉雅與濱太平洋兩大全球巨型構造域結合部位，揚子陸塊（Ⅲ）西南緣，上揚子陸塊（Ⅲ1），揚子陸塊南部碳酸鹽臺地（Ⅲ1-7），威寧-昭通褶沖帶。

2.2 區域地層

區域地層屬于華南地層大區揚子地層區上揚子地層分區昭通地層小區。

昭通地層小區西以小江斷裂與昆明地層小區分界，南東以者海-待補一線為界與曲靖地層小區相鄰。為中元古界淺變質雜巖的基礎上，發育的一套震旦系-中三疊統陸表海沉積，和一套上三疊世統-下白堊統紅色坳陷盆地沉積。

揚子陸塊南部碳酸鹽臺地西接康滇斷隆，東北以七耀山斷裂與川中前陸盆地分界，南界從西向東為師宗-南丹-都勻-慈利-大庸斷裂。總體表現為梵凈山群等前震旦系地層之上由新元古宙開始至中三疊世演化的碳酸鹽巖臺地。據巖石構造組合特征、斷代及分布差異可細分為陸緣裂谷相、碳酸鹽陸表海亞相、碎屑巖陸表海亞相、周緣前陸盆地亞相。

其中碳酸鹽陸表海亞相沉積志留紀末加里東造山運動結束之后，到泥盆紀開始整個華南地區的沉積環境與古地理得以真正統一，海水從南東向北西侵入，形成了泥盆紀的碎屑巖陸表海沉積和石炭紀-中三疊世的碳酸鹽陸表海沉積，該巖相的碳酸鈣資源潛力巨大。

2.3 區域構造

區域被NS向小江斷裂、NW向紫云-埡都斷裂、NE向彌勒-師宗斷裂夾持，又受華南褶皺帶、三江褶皺帶的強烈擠壓，區內褶皺，斷裂均較發育。區域構造線以北東向及北西向為主，略作弧形展布，并明顯控制著鉛鋅礦床（點）、礦化點的展布。區內褶皺完整、舒緩開闊、形態對稱，僅局部形成一些線性緊密褶皺或倒轉褶皺。斷裂發育，具多期活動特征，主要由北東向褶皺和壓扭性斷裂組成，并伴生張（扭）性斷裂。區域的構造穩定程度影響著地層的延續和沉積，對碳酸鈣礦產資源分布影響較大。

2.4 區域礦產

工作區主要屬沉積巖地區。地質背景決定了區內以沉積型及火山沉積型非金屬礦產為主，少數受到后期構造-熱液的改造或受到近地表風化作用的影響形成沉積-熱液型金屬礦產或風化淋濾型非金屬礦產。個別為火山巖漿型及火山熱液型礦產。區域礦產資源主要有石英砂巖、鉛鋅、銀、煤、磷，鐵、鋁土礦、銅次之。

近年來，通過多輪地質礦產調查，一些長期被忽視的礦種逐漸被發掘，比較有代表性的戰略資源礦產包括稀有礦、稀土金屬礦、石英砂礦、鈦鐵礦、鋁土礦等；重要的能源礦產有頁巖氣、煤層氣等。這些礦產資源在區內具有非常好的成礦條件，加以重視，再輔以合理的勘查手段就有可能實現突破，從而為烏蒙山區扶貧工作提供重要的資源支撐。區內具有規模的主要有毛坪鉛鋅礦床、卡哈洛磷塊巖礦床、箐門鐵礦、大灣子中型無煙煤礦床、蘇家坡水晶礦床、天星大型石英砂巖礦床、青杠大型石英砂巖礦產、鐘鳴大型石英砂巖礦產等。

2.5 以往工作程度

20世紀50年代～60年代，區內陸續開展礦產勘查工作，以一些礦床（點）的普查-勘探為主，發現和探明了一批鉛鋅、銅、鐵、銀、磷等礦床；20世紀70年代，隨著區域地質、物探、化探等基礎地質工作的全面開展，地質找礦以區域經濟發展和國家急缺礦產如富銅、富鐵為主；80年代，開展了區域礦產規劃和部分鉛鋅礦的補充勘探工作。

21世紀，礦業企業在已發現礦區的深部及外圍開展了一些補充勘查工作。區內已發現礦產資源種類較多，以非金屬礦產為主，主要有煤、鐵礦、鉛礦、鋅礦、重晶石、水泥用灰巖、建筑石料 用灰巖、白云巖、建筑用砂、磚瓦用頁巖等。

雖然先后有多家單位進行過礦點踏勘、檢查、普查等不同程度的工作，但均限于局部。云南省地質調查局等單位完成了云南省礦產資源潛力評價工作，但總體工作程度較低。礦產勘查工作以煤、鉛鋅為主，工作程度以普查為主。

2018年，中國地質調查局成都地質調查中心在區內開展《云南省柿子壩（G48E001009）、大關縣（G48E002008）、火燒壩（G48E002009）3幅1：5萬礦產地質調查》，重點對大關天星鎮、彝良縣峰子溝、鐘鳴地區的中泥盆統縮頭山組進行了調查評價，發現3處大型優質石英砂巖礦；同時對區內稀土礦做了簡要調查，新發現數處稀土礦化點。

3 礦區地質

3.1 地層

區內出露下泥盆統坡松沖組、坡肢組，中泥盆統箐門組、縮頭山組、曲靖組、紅崖坡組，上泥盆統在結山組；下石炭統萬壽山組，上石炭統黃龍組；下二疊統梁山組，中二疊統棲霞組、茅口組。而以中、上泥盆統為主，南北向條帶狀展布。由老至新，主要地層巖性分述如下：

箐門組（D2qm）：為灰綠、黃綠色泥巖、砂質泥巖與黃灰色粉砂巖、灰色灰巖、泥質條帶灰巖互層。厚43m～146m。與下伏坡腳組整合接觸。為陸表海泥巖粉砂巖組合，屬潮坪相沉積。

縮頭山組（D2st）：由石英砂巖組成，局部含少量粉砂巖、泥巖。本組巖性在區內無顯著變化，厚度較穩定，厚87.50m～125.74m。為石英砂巖礦含礦層，其細粒石英砂巖質地純凈，以前濱相沉積為主。與下伏箐門組整合接觸。為陸表海砂泥巖組合，屬潮坪相沉積。

紅崖坡組（D2hy）：為紫紅色、黃綠色泥巖夾深灰色粉砂巖。厚131.16m。與下伏縮頭山組整合接觸。為陸表海泥巖組合，屬潮坪相沉積。

曲靖組（D2q）：上部黃綠、紫紅色細砂巖，中部灰色灰巖，下部泥質灰巖、白云質灰巖。厚59.56m。與下伏紅崖坡組整合接觸。陸表海灰巖組合，屬開闊臺地相沉積。

在結山組（D3zj）：為一套淺海碳酸鹽臺地相局限臺地亞相碳酸鹽巖沉積。上部為深灰-灰黑色中厚層-塊狀泥晶-細晶白云巖，夾灰色中厚層硅質泥晶白云巖，和深灰色生物碎屑灰巖、白云質灰巖；中、下部為淺灰-深灰色厚層-塊狀細晶白云巖，夾少量灰色薄層狀粉砂巖。局部白云巖中礦物顆粒粗大，可達中晶。下部白云巖中常見方解石晶洞，1cm～10cm大小不等，晶洞內常發育水晶晶體，是區內水晶礦重要來源。生物化石多見層孔蟲，少量腕足等。沉積建造類型白云巖＞灰巖＞粉砂巖建造，有煉鎂白云巖含礦建造礦。與下伏曲組整合接觸。按巖性組合可分兩個巖性段。陸表海灰巖組合，屬臺地相沉積。

在結山組二段（D3zj2）：巖性主要巖性淺灰色中-厚層狀粉-細晶白云巖，少量白云質灰巖、泥晶灰巖。巖石成分，以含有少量泥質、碎屑、方解石、硅質團塊與一段區別。厚125.62m～132.02m，為一套局限臺地相沉積。

在結山組一段（D3zj1）：為煉鎂白云巖礦含礦層。巖性為細晶白云巖。巖石成分較純凈，幾乎全部由白云石組成。以發育晶洞為特征，大小約為2cm～5cm，為方解石、水晶充填；部分晶體風化脫落，形成孔洞。厚143.32m～212.24m，為一套局限臺地相沉積。

3.2 構造

礦區構造上位于五寨向斜北端西翼，斷裂較發育。

五寨向斜：區內表現為近南北向展布的短軸狀向斜。北起黃連河，往南經沙壩出圖。組成這個向斜的最新地層為峨眉山玄武巖，最老地層為下志留統黃葛溪組。兩翼地層對稱出露，地層傾角一般5°～10°。

3.3 巖漿巖

礦區未見巖漿巖出露。

4 礦體特征

4.1 工業指標

根據《礦產工業要求手冊》（修定版，1988年3月，地質出版社），參考《礦產地質勘查規范 菱鎂礦、白云巖》（DZ/T0348-2020）,煉鎂白云巖一般質量要求：

氧化鎂（MgO）：≥19%。

二氧化硅（SiO2）：≤3%。

氧化鉀+氧化鈉（K2O+Na2O）：≤0.3%。

酸不溶物（包括SiO2）：≤4%。

最小可采厚度≥4m。

夾石最小剔除厚度＞4m。

4.2 礦體圈定原則

根據工業指標，凡礦石單樣有益組份、有害組份含量滿足工業指標要求，同時滿足可采厚度4m者，圈為礦石；凡是有益組份、有害組份不能滿足工業指標要求，且單樣厚度或相鄰樣品厚度之和大于夾石剔除厚度4m者，圈作夾石，而單樣厚度或相鄰樣品厚度之和小于夾石剔除厚度4m者，經相鄰任意8m段加權計算，符合工業指標要求的，作特殊處理，圈入礦石；否則,圈作夾石。

勘探線地表礦體向礦體傾向延深方向最大推400m為礦體邊界，勘探線礦體向礦體走向延長方向推400m為礦體邊界，連接礦體邊界線即為本次資源量估算范圍。

礦區內，緊臨礦區資源量估算范圍西側，有出水渠。礦體資源量估算范圍距離出水渠預留100m～140m的安全距離，煉鎂白云巖礦選擇硐采，礦山開采不會對出水渠造成較大的安全影響。

4.3 礦體形態

根據礦體圈定原則，初步圈定煉鎂白云巖礦體2個，編號K1礦體、K2礦體。礦體賦存于五寨向斜北端西翼在結山組一段，呈單斜層狀產出，其分布和產狀與在結山組一段地層基本一致。產狀一般196°～279°∠3°～13°。初步控制K1礦體長903.20m，厚34.97m～46.50m；K2礦體長903.20m，厚36m。本礦床屬局限臺地相沉積碳酸鹽巖露天礦床。

4.4 礦石類型

按照礦石的結構、構造、礦物成分及化學成分等特征，本礦區礦石自然類型僅一種，即白云巖。

白云巖：灰、淺灰色，部分略帶淺黃灰色。細晶結構為主，粉晶、粗晶結構少量。層狀、塊狀構造。遇鹽酸起泡微弱。鏡下觀察：巖石成分較純凈，幾乎全部由白云石組成。白云石含量＞95%。白云石：高級白干涉色，菱形自形-半自形晶，表面潔凈，顆粒之間呈鑲嵌狀，粒徑一般為0.06mm～0.25mm，經茜素紅染色實驗不被染色。

4.5 礦石質量

K1礦 體 礦 石 單 樣 品 位SiO20.24%～1.64%，MgO 19.29%～20.08%，K2O 0.031%～0.49%，Na2O 0.010%～0.077%，酸不溶物0.37%～5.04%。平均品位SiO20.91%，MgO 21.17%，K2O 0.13%，Na2O 0.042%，酸不溶物1.50%。

K2礦 體 礦 石 單 樣 品 位SiO20.20%～0.74%，MgO 21.01%～21.82%，K2O 0.016%～0.11%，Na2O 0.017%～0.057%，酸不溶物0.60%～1.33%。平均品位SiO20.49%，MgO 20.37%，K2O 0.060%，Na2O 0.040%，酸不溶物0.91%。

礦區礦石有益組份MgO含量高，有害組分酸不溶物、TiO2、K2O、Na2O含量低。并且有益、有害元素波動幅度不大。說明礦石質量良好，且質量均勻、穩定。

4.6 夾石

根據探礦工程取樣基本分析結果，礦體內圈定J1夾石，其特征如下：

J1夾石：晶洞狀細晶白云巖，外觀為灰、灰淺色，細晶結構，厚層狀構造。巖石由白云石及少量方解石、粘土礦物，控制厚7.72m～7.97m，透鏡體狀產出，礦體與夾石之間為漸變的過渡關系。化學成分百分含量：單樣品位SiO23.50%～8.90%，MgO 17.36%～20.24%，K2O 0.016%～0.51%，Na2O 0.010%～0.057%，酸不溶物4.48%～11.85%。

由于SiO2酸不溶物含量超標而圈為夾石，但可作為熔劑、耐火用白云巖綜合利用。

5 礦床成因

本礦區的煉鎂白云巖礦賦存于上泥盆統在結山組一段，含礦沉積建造為細晶白云巖建造。在結山組一段細晶白云巖含礦沉積建造既是重要找礦標志，也是礦體產出部位。

泥盆世這一階段在大地構造演化上處于平穩沉降過程中，構造古地理環境一般較為穩定，為碳酸鹽巖沉積提供了廣泛的沉積空間，而沉積環境和地殼運動直接影響了沉積物質的特征。到中二疊世晚期，區域西部出現陸內裂谷的拉張環境。此外，華力西運動中期的古構造活動造成本區大面積地殼抬升，造成的海水深度變化、沉降中心的變遷導致了其在白云巖分布的較大差異。

華力西運動導致海盆基底地形高低不一，再加上地殼有輕微沉降，導致沉積中心有變化，海水深淺交替。區域上多發育灰巖→白云質灰巖（白云巖）的沉積韻律，導致白云巖礦體發育多層夾石，礦石質量相對較差。

根據礦體礦石類型、結構、構造等特征分析，結合區域地質背景，本礦區礦體賦存于結山組一段的煉鎂白云巖含礦建造，是一套局限臺地相化學沉積型成因。

6 結語

本礦區煉鎂白云巖礦床經查明：①礦體賦存于泥盆系在結山組一段白云巖中，礦體界線與地質界線重合，含礦沉積建造為細晶白云巖建造；②礦體為單斜層狀產出，形態簡單；③礦體與夾石之間為漸變的過渡關系，以白云巖勘查規范中的邊界品位來劃分；④礦區內無區域變質、巖漿巖侵入活動；⑤本礦床屬局限臺地相沉積碳酸鹽巖露天礦床，此次勘查工作為下一步勘查提供了找礦方向-上泥盆統結山組。