淮北市程蔣山礦區(qū)南段水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

摘要：程蔣山礦區(qū)位于淮北市杜集區(qū)與宿州市蕭縣兩行政區(qū)交界處。該礦區(qū)礦石工業(yè)類型為水泥用石灰?guī)r。了解程蔣山礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦體的地質(zhì)特征及成礦規(guī)律，可為其它水泥用灰?guī)r礦山勘查和開(kāi)采提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：程蔣山礦區(qū)；水泥用灰?guī)r礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；找礦標(biāo)志

1.區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ級(jí)）東南之淮河臺(tái)坳（Ⅱ級(jí)）淮北陷褶斷帶（Ⅲ級(jí)）中部，宿州凹段褶束（Ⅳ級(jí)）北部蕭縣復(fù)北斜的近核部位。其北部為臺(tái)（兒莊）—豐（沛）隆起，南部為蚌埠臺(tái)拱，發(fā)育斷裂、褶皺。主要是印支期地殼運(yùn)動(dòng)造成的褶皺，在燕山期有所加強(qiáng)。褶皺軸向北北東至北東。復(fù)背斜相對(duì)緊密，褶曲軸面多向東傾斜。區(qū)域內(nèi)對(duì)礦床形成影響較大斷裂構(gòu)造有蕭縣斷層帶徐樓斷層帶，及圖附相山斷層帶。該斷層帶位于蕭縣復(fù)背斜及石樓背斜兩翼，多為褶皺軸平行，規(guī)模較大，斷層間距1.5km～2.0km，其走向隨背斜軸偏轉(zhuǎn)而改變。帶中斷層按展布方向可歸納為北北東、北東、北西和近東西向。（圖1）

2.礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

2.1.1寒武系中統(tǒng)張夏組

位于礦區(qū)大部，組成程蔣山背斜核部，是山體的主要組成，是礦體的賦存部位，地層出露好，巖相、厚度、化學(xué)成分較為穩(wěn)定。厚度>89.30m。按巖性特征可上、下兩段，三個(gè)巖性層，巖性層特征較為明顯，界線較清楚。

（1）張夏組下段

巖性為灰—深灰色厚層中粗粒鮞狀灰?guī)r。鮞粒粗細(xì)相間出現(xiàn)，成為分層的主要標(biāo)志，其間夾少量純灰?guī)r，未見(jiàn)底，厚度>24.60m。

（2）張夏組上段

根據(jù)巖性特征將其分為兩個(gè)巖性層，平均厚度62.90m。

①第一巖性層：灰—淺灰色中—厚層細(xì)—中粒鮞狀灰?guī)r，局部夾1層～3層灰色灰?guī)r或豹皮狀灰?guī)r。底部夾一層礫屑砂屑灰?guī)r，厚1.27m～1.90m。平均厚40.20m。

②第二巖性層：灰色豹皮狀灰?guī)r，夾灰色灰?guī)r或鮞狀含白云質(zhì)灰?guī)r1層～5層，平均厚22.67m。

2.1.2寒武系上統(tǒng)崮山組

主要分布在東坡，傾向95°～103°，∠34°～∠38°。由灰—淺灰褐色中—厚層狀鮞狀灰?guī)r、薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r和含白云質(zhì)鮞狀灰?guī)r及薄層條帶狀灰?guī)r組成，偶見(jiàn)竹葉狀灰?guī)r，平均厚度46.23m。

2.1.3寒武系上統(tǒng)長(zhǎng)山組

分布于礦區(qū)東部，山坡坡腳一帶，厚度>37.42m。與下伏崮山組呈連續(xù)過(guò)渡關(guān)系。其巖性為灰黃色夾灰紅色薄—中厚層泥質(zhì)條帶灰?guī)r或含白云質(zhì)灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r，紫灰、灰紅及灰綠色薄層頁(yè)片狀灰?guī)r，灰色薄層細(xì)—中鮞條帶狀灰?guī)r及灰色中厚層斑紋狀灰?guī)r。

2.1.4第四系

分布于低洼處，主要為棕黃、黃褐色粘性土，局部見(jiàn)有鐵錳質(zhì)結(jié)核，厚度3m～16m。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)位于蕭縣復(fù)背斜南部，程蔣山背斜南段。背斜核部由張夏組下段及上段第一巖性段構(gòu)成，翼部為長(zhǎng)山組、崮山組、張夏組上段，軸向15°～20°，軸面略傾向北西西，∠85°左右，樞紐向北北東傾伏，傾伏角3°～5°。西翼產(chǎn)狀290°～318°∠20°～∠225°，東翼產(chǎn)狀95°～110°∠25°～∠42°。

礦區(qū)發(fā)育有一條斷層，即F1。該斷層貫穿礦區(qū)北中部，位于1線以北至5線以北。斷層走向63°～243°，傾向南南東，∠80°左右，沿?cái)鄬影l(fā)育有破碎帶，寬2.5m～4.0m，并發(fā)育有斷層角礫巖，角礫呈次棱角狀，直徑2mm～120mm，鐵泥質(zhì)膠結(jié)。

3.礦體地質(zhì)特征

3.1礦體特征

礦體為NNE向展布，寬450m～1000m，控制長(zhǎng)度2217m。含礦層位均為張夏組及崮山組。礦體呈厚層、層狀產(chǎn)出，較穩(wěn)定的層位，厚度變化受山體形狀制約，平面呈一不規(guī)則的長(zhǎng)方形，剖面上為一緩傾斜背斜層狀體，礦體走向北北東向，背斜西翼傾向270°～300°，∠20°～28°，背斜東翼傾向90°～110°，∠20°～40°。礦床位于程蔣山山頂南側(cè)一帶，北起7勘探線北側(cè)，南到8線南側(cè)，礦體出露東西寬450m～1000m，南北長(zhǎng)約2217m，出露最高標(biāo)高位于7線北側(cè)，標(biāo)高+215.00m，至最低開(kāi)采標(biāo)高（+35m）相對(duì)高差170.16m。

3.2礦石質(zhì)量

礦石中礦物主要成分為方解石，一般90%～95%，其次為少量白云石、粘土礦物、碎屑礦物等。礦石中方解石多以晶粒和膠結(jié)物形式出現(xiàn)，白云石以交代礦物的形式出現(xiàn)。

礦石中各組分含量為CaO49.32%～53.68%，平均51.05%；MgO 0.32%～4.56%，平均2.22%；其他成分平均為K2O+Na2O 0.125%；SiO2 0.64%；Al2O30..39%；Fe2O3 0.41%；SO3 0.036%；Cl-0.014%；燒失量42.94%。（表1）

3.3礦石類型

3.3.1鮞狀灰?guī)r

灰、灰褐、深灰色，中—厚層狀，鮞粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部鮞粒呈豆?fàn)睿家?jiàn)少量海綠石。鏡下鑒定由鮞粒（50%～75%）、粒屑（<5%）、生物碎屑（<5%）和膠結(jié)物（亮晶方解石15%～40%）組成。

3.3.2豹皮狀灰?guī)r

灰、淺灰褐、淺紫色、褐色斑片，片寬0.30cm～2.5cm，厚層狀構(gòu)造，風(fēng)化表面凹凸不平。灰色豹皮狀灰?guī)r多為礦石，土黃色豹皮狀灰?guī)r多為Ⅱ級(jí)品或夾層（石）。

豹皮狀灰?guī)r由泥微晶方解石和填隙物（基質(zhì)與膠結(jié)物）組成，見(jiàn)少量泥微晶結(jié)構(gòu)的生物砂屑和碎屑。

3.3.3純灰?guī)r

（1）微晶灰?guī)r：淺灰色，泥微晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為厚層狀。節(jié)理不發(fā)育，性脆，呈窄長(zhǎng)似層狀和透鏡狀產(chǎn)出。方解石為主要成分。

（2）含礫屑砂屑灰?guī)r：灰—淺灰色，含礫屑砂屑結(jié)構(gòu)，成分主要為方解石。顆粒組分：砂屑含量60%，礫屑含量10%，生物屑含量<5%，鮞粒含量<5%。

（3）生物碎屑灰?guī)r：灰—淺灰色，含生物碎屑結(jié)構(gòu)，方解石為主要成分。顆粒組分：生物屑含量<5%，鮞粒含量<5%。

3.3.4條帶狀灰?guī)r

灰—灰黃色，薄層條帶狀構(gòu)造，層理清晰，含海綠石，局部富集成條帶或團(tuán)塊狀。條帶為深灰色、土黃色，條帶寬2.0mm～7.0mm。成分主要為方解石和少量白云石（5%～15%）、少量鐵質(zhì)等。泥微晶結(jié)構(gòu)。

3.3.5含白云質(zhì)灰?guī)r

淺灰色，泥微晶、鮞粒結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造。表面溶蝕溝發(fā)育，節(jié)理發(fā)育，性脆，產(chǎn)出層狀為透鏡狀或似層狀。方解石為主要礦物成分，白云石次之，一般10%左右。

4.成礦規(guī)律

本礦床為海相碳酸鹽型沉積礦床，屬生物化學(xué)和濱海—淺海相化學(xué)沉積的混合產(chǎn)物，礦層賦存于中寒武世張夏組—晚寒武世崮山組中。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)間的沉積，同一地層單元的沉積環(huán)境發(fā)生多次變化，產(chǎn)出了不同類型的礦石，反映了當(dāng)時(shí)不同的沉積環(huán)境。

中寒武世，地殼趨于穩(wěn)定，沉積時(shí)海水加深，生物活動(dòng)和繁殖在淺海區(qū)域，促進(jìn)碳酸鹽沉積，使處于懸浮和掩埋的顆粒在潮流作用和底流作用下形成渾圓狀的復(fù)鮞和同心鮞，形成了以鮞狀灰?guī)r為主的巖石。沉積時(shí)陽(yáng)光較強(qiáng)、氣候溫暖、氧氣充足，海水蒸發(fā)量大且含鹽度高，導(dǎo)致藻類及生物碎屑富含于巖石中，局部含有較高的MgO。豹皮狀灰?guī)r和純灰?guī)r礦石分布在張夏組上段第二巖性層的局部，顯現(xiàn)的藻礁發(fā)育環(huán)境下形成的藻屑和藻團(tuán)塊，礦石質(zhì)量較好。其中，豹皮狀灰?guī)r較為穩(wěn)定，潮間帶沉積的“豹斑”，在鏡下見(jiàn)有攪動(dòng)構(gòu)造，礦石質(zhì)量稍差。

5.找礦標(biāo)志

第四系、寒武系長(zhǎng)山組、崮山組及張夏組組成了礦區(qū)主要地層，為海相沉積的同生沉積的外生礦床，崮山組及張夏組為含礦層位。若礦層為賦礦地層，則不需考慮化學(xué)成分含量高低。從這一點(diǎn)出發(fā)，水泥灰?guī)r的找礦標(biāo)志大致如下：

5.1地形標(biāo)志：山體具有一定高度。山峰的兩側(cè)多為張夏組，是因?yàn)閺埾慕M層位上下的地層，尤其是張夏組的耐風(fēng)化程度高于其以下的層位，并使之成為山體的資源組成部分。

5.2構(gòu)造標(biāo)志：背斜構(gòu)造發(fā)育區(qū)由古生界構(gòu)成。根據(jù)已知同類型礦床淮北地區(qū)分布資料分析，區(qū)域性背斜構(gòu)造的兩翼近核部位多為張夏組主礦層。

5.3地層標(biāo)志：集中在崮山組及張夏組。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究資料，淮北—程蔣山一線的崮山組及張夏組，MgO含量低于其它地區(qū)，故該區(qū)的灰?guī)r可用作水泥用灰?guī)r，具有較大的工業(yè)意義。

通過(guò)對(duì)程蔣山礦水泥用灰?guī)r礦地質(zhì)特征、成礦規(guī)律及找礦標(biāo)志的研究，可指導(dǎo)淮北地區(qū)同類礦床的找礦工作。

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