安徽省淮北市滂汪山水泥用石灰巖礦床地質特征及找礦方向

朱廣居

［關鍵詞］淮北地區；滂汪山；石灰巖；地質特征

礦產資源是國民經濟建設的重要物質基礎，搞好礦產資源總量預測可以為國家制定國民經濟發展規劃和確定資源政策提供依據，而且可以作為擬定地質工作長遠規劃和部署近期地質工作的依據。

石灰巖礦產是建材、化工、冶金等工業的重要原料。隨著國民經濟的發展，工業部門對石灰巖礦產的需求量愈來愈大。淮北地區石灰巖資源豐富，但分布不夠均勻，已探明的儲量還不能滿足工業發展的需要，而且主要是水泥灰巖礦石儲量。

為了合理開發利用石灰巖資源，合理部署石灰巖地質找礦工作，通過對滂汪山水泥用石灰巖礦床地質特征進行分析，總結規律，為下一步淮北地區尋找石灰巖礦提供方向。

1. 區域地質

1.1 區域地質特征

本區所處大地構造單元屬中朝準地臺，魯西隆起區南端[1]。

區內所見地層有：寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系。寒武系和奧陶系為海相碳酸鹽巖建造。石炭系和二疊系為海陸交替相—陸相含煤碎屑巖建造和紅色碎屑巖建造。

區內褶皺強烈，斷裂構造也十分發育[2]。褶皺有蕭縣復式背斜和閘河復式向斜：蕭縣復式背斜：軸向約北東30°，但由背斜軸中部向其西端延伸，都略向右緩轉彎，形態似弓形，褶皺緊密。因此，橫向寬度較小，兩翼地層傾角不等。在蕭縣附近，北西翼地層傾角在25°～30°間，而南東翼地層傾角40°左右，但在淮北市相山（相山背斜），即蕭縣復式背斜南端，其兩翼地層傾角與北部相反，則東翼緩，西翼陡，局部近直立。復式背斜核部為寒武系，兩翼為寒武系—奧陶系的部分出露。

閘河復式向斜，其軸向北東30°左右，向斜開闊，地層傾角平緩，核部為二疊系組成，均為第四系掩蓋。

區內斷裂構造主要有兩組：一組與背斜軸近乎一致的走向逆斷層，其規模較大，延伸較遠，一般長達數公里，分布于復式背斜與復式向斜銜接部位。另一組是橫斷層，往往切斷走向斷層。

區內侵入巖體除丁里微粒花崗巖體外，還有閃長巖、閃長玢巖、石英閃長玢巖和石英正長斑巖。

其余的巖體出露面積較小，多被浮土掩蓋。與水泥灰巖的開發利用無關系。

1.2 區域礦產

區內礦產極為豐富，具有一定工業價值的礦產如下：

內生礦產：前常鐵銅礦、秦樓銅金礦、王場鐵礦、石樓鐵礦、史小樓鐵礦和后馬場銅鎳礦等。

外生礦產：除聞名的閘河煤田外，還有耐火粘土和水泥灰巖等。

2. 礦區地質特征

2.1 地層

出露地層有寒武系中統徐莊組、張夏組、寒武系上統崮山組、長山組、鳳山組、奧陶系下統賈汪組、蕭縣組、第四系全新統[3]。

鳳山組和蕭縣組按巖性又進行兩分和三分，即鳳山組上段、鳳山組下段。蕭縣組團山段、蕭縣組王場段和蕭縣組青龍山段，青龍山段在礦區中未見出露。

上述地層在礦區中組成一單斜層狀構造。地層產狀：走向北西—北東，傾向北東—南東，傾角30°～50°之間，局部狀60°。現由老到新綜合敘述如下：

1、寒武系中統徐莊組（∈₂x）

上部鮞狀灰巖。灰色，局部灰紅色。中薄層狀，局部厚層狀。頂部為含葛萬藻粗鮞狀灰巖，粗鮞子呈豆粒狀，常富集呈粗鮞狀灰巖條帶或薄層，其厚度2～5cm之間，這樣的粗鮞狀灰巖條帶有數條，構成與張夏組分界的標志層。

下部砂質灰巖與含云白質生物碎屑灰巖互層，灰—青灰色，局部淺黃色。中薄層狀，局部厚層狀。底部為細砂巖及粉砂巖。

出露于滂汪山西坡，可見厚度65.70 m。

與上伏張夏組是整合接觸。

2、張夏組（∈₂z）

上部斑紋狀灰巖夾白云質斑紋狀灰巖。灰色，風化表面呈灰黑色，中厚層狀局部厚層狀。斑紋為白云質、泥質和鐵質組成。斑紋的顏色，在巖層的風化面上呈黑色，而且呈不規則狀凸出。巖石新鮮面上的斑紋多為灰紅色。

中部鮞狀灰巖夾斑紋狀灰巖[4]。灰—灰紅色局部淺灰色。中厚層狀，局部厚層狀。

下部斑紋狀灰巖。灰紅色，局部灰色，中薄層狀為主，局部為中厚層狀。斑紋主要由鮞子密集而成條帶或不規則的小團塊鮞子集合體構成。

底部粗鮞狀灰巖。灰紅色—灰色，中厚層狀，含白云質不穩定。

出露于滂汪山上，厚度180.05 m。

與上伏崮山組整合接觸。

3、寒武系上統崮山組（∈₃g）

上部鮞狀灰巖。灰色，中薄層—中厚層狀。

中部灰巖夾白云質灰巖。灰色—淺黃色，薄層狀。

下部鮞狀灰巖夾含白云質鮞狀灰巖。灰—灰紅色，中厚層狀，具鮞狀結構。

出露于滂汪山東坡上，與下伏張夏組界線清楚，厚度48.00 m。

與上伏長山組為整合接觸。

4、長山組（∈₃c）

上部含白云質細鮞狀灰巖夾斑紋狀灰巖及生物碎屑灰巖。灰色，薄層—中薄層狀。

中部泥質灰巖夾竹葉狀泥質灰巖。淺灰—黃色，中薄層狀，局部為條帶狀。

下部泥灰巖與竹葉狀泥灰巖互層：淺灰—黃綠色，中薄層狀。

底部竹葉狀泥灰巖：厚0.20 m，作為與崮山組的分層標志。

出露于滂汪山之東山梁上，厚度56.19 m。

與上伏鳳山組呈整合接觸。

5、鳳山組下段（∈₃f¹）

上部含泥質斑紋白云質灰巖夾瘤狀白云質泥質灰巖，灰—灰黃色。薄層狀為主，局部見有鏈條狀薄層理，產生原因系成分不均一的薄層灰巖或泥質灰巖受風化作用造成的。

中部白云質泥質灰巖夾數層泥灰巖。泥質灰巖為灰—青灰，泥灰巖為黃綠色。均呈中薄層狀。本層下部白云質灰巖中，含大窩卷構造。

下部泥質白云質灰巖夾鮞狀灰巖、泥灰巖。灰巖為灰—淺灰色，泥灰巖為黃—黃綠色。以薄層狀為主，在泥灰巖中，含有不穩定的竹葉和灰巖透鏡體。

出露于滂汪山東面的小山頭上，厚度80.02 m。

與上伏鳳山組上段為整合接觸。

6、鳳山組上段（∈₃f²）

白云巖：淺灰—肉紅色，風化面呈黑色。巖石的風化面上具刀砍狀紋溝。中厚層狀，局部為厚層狀，礦物成分以白云石為主。其氧化鎂含量達20.5%。

出露于滂汪山之東山梁上。厚度25.98 m。

與上伏奧陶系下統賈汪組呈假整合或整合接觸。

7、奧陶系下統賈汪組（O₁j）

頁巖及泥灰巖夾砂質白云巖。泥黃色，薄層狀—葉片狀。

出露于滂汪山最東的小山梁上，厚度為8.5 m。與上伏蕭縣組團山段界線清楚，為假整合接觸。

8、蕭縣組團山段（O₁xt）

白云質灰巖為主，其中局部夾有斑紋狀白云質灰巖、含硅質結核灰巖和具微細層理的白云質灰巖。出露于滂汪山最東的山頭上，厚度53.53 m。

與上伏蕭縣組王場段界線清楚為整合接觸。

9、蕭縣組王場段（O₁xw）

白云質灰巖和角礫狀泥質白云質灰巖。灰—淺灰色，薄層—中厚層狀。

出露于滂汪山最東的小山東坡上，即國防公路西側石灰窯附近。地層出露不全，可見厚度大于5.19 m。

10、第四系全新統（Q₄）

上部為亞粘土，下部為粘土夾亞粘土和灰巖小石塊。

全新統屬山麓坡積—洪積層，分布于礦床南北兩側的谷地中和山坡的邊緣。厚度0～25.51 m，與基巖呈不整合接觸。

2.2構造

1、單斜構造：礦床位于蕭縣復式背斜之南端，即相山背斜東翼上。因此，在礦床的范圍內，為一單斜構造。

2、斷層：礦床內共有斷層五條，其中正斷層三條，平移斷層二條，平移正斷層一條，斷距均小。

F11為一右行平移斷層，分布在15～11線間，出露長度約80 m。斷層走向近東西，傾角直立或近于直立。地表形態平直，兩側地層呈順時針方向相對錯開，錯開距離約38 m。斷層帶寬度在1 m左右。斷層帶中的破碎物均被方解石，灰質、泥質和鐵質充填膠結緊密。因此，該斷層對礦層破壞性不大，對礦山開采無較大的影響。

F12為一正斷層：分布于16線上。出露于張夏組鮞狀灰巖中，長度約140 m。斷層產狀：走向近南北，傾向西，傾角75°～80°。湯層地表形跡平直，兩盤相對運動表現為上盤向下滑動。由于地層傾向與斷層面傾向相反，所以使鮞狀灰巖變厚。由于斷層發生在同一巖性層中，斷開的標志不明顯。因此，斷距不詳。但總的看來，該斷層屬于裂開性的斷裂，其規模不大。斷層帶的寬度在1～2 m之間，斷層破碎物被灰質、泥質膠結充填嚴實，對礦層破壞不大，對礦山開采不會產生影響。

F13為一左行平移斷層：分布在礦床的西南角，斷層東端被第四系掩蓋，西端延伸出礦床的范圍。出露長度約300 m。斷層產狀：走向南東，傾角直立或近于直立。地表形跡平直，兩側地層呈逆時針方向相對錯開，錯開距離約60 m。斷層破碎帶寬1～3 m之間，帶中斷層產物：東端以細砂巖、砂質灰巖碎塊為主，西端以灰巖碎塊為主。這些斷層破碎物均被方解石、泥質和鐵質膠結充填，局部已形成斷層角礫巖。在斷層帶的兩側或附近地層中，方解石細脈極發育，脈寬1～7 cm，其分布無規律性，但以充填為主。

該斷層距離礦層較遠，不影響礦床的施工設計和開采。

F14為一正斷層：分布于10～16線的西部，于張夏組和徐莊組接觸界線附近。斷層南部被第四系掩蓋，北部為F15 斷層所錯開。斷層地表形跡比較平直，出露長度約300 m。斷層產狀走向近南北，傾向西，傾角75°～80°。斷層帶的寬1～3 m，其間破碎物被鈣質、泥質和鐵質膠結充填，局部已形成角礫巖。在斷層面上見有擦痕和鐵質薄膜粘附。擦痕似釘字形，其釘字形尖頭指的方向與斷層面傾向近于一致。由于斷層傾向與地層傾向方向相反，故使張夏組斑紋狀灰巖出露重復。

該斷層發生于礦層中，最大斷距約18 m，雖對礦層起了一定的破壞作用，但對礦石質量影響不大。

F15為一左行平移正斷層：分布在礦床中部，東頭到11線上，西頭在16線南側被第四系掩蓋，可見長度約540 m，把礦層分割成南北兩部分。使兩側地層呈逆時針方向相對錯開，距離約40 m。

而斷層地表形跡比較平直，其產狀：走向南東東，傾向北北東，傾角80°左右。斷層帶寬1～3m，破碎帶中，為灰巖、泥質灰巖碎塊被碳酸鹽類物質、泥質和鐵質膠結充填。一般充填較嚴實密布，如ZK121，在孔深64.59～71.96 m，為斷層角礫巖，巖心雖然較破碎，但膠結緊密，氧化鈣含量為54.84%，氧化鎂含量為0.36％，從而證明該斷層雖然對礦層起一定的破壞作用，但它畢竟產生在礦層內。破碎帶中的物質成分仍符合礦石標準。

該斷層另一特征是：除作水平方向相對位移外，還沿傾向方向，上盤向下滑動，表現在斷層上盤斑紋狀灰巖變薄，和在ZK121中見到的擦痕方向與巖心軸向一致。因為擦痕形態也是呈釘子形的，這就足以說明該斷層有向下滑動的趨勢。

2.3 巖漿巖

礦床內未見火成巖。

3. 礦床地質特征

3.1 礦體賦礦層位

礦體的賦礦層位為寒武系中統徐莊組上段鮞狀灰巖，張夏組斑紋狀灰巖及鮞狀灰巖[4]。

3.2 礦層產狀

礦床為一獨生礦層，該礦層最大厚度為268.50 m，呈單斜層產出。

礦層由于受到F15 斷層破壞，而分成南北兩部分。北部礦層產狀：走向北東30°左右，傾向南東，傾角30°～45°，南部礦層產狀：走向北西30°左右，傾向北東，傾角30°～50°。

上述礦層的兩組產狀會合于F15斷層附近，使不同礦石類型和不同層位的地層相接相頂。

3.3 礦層形態

從平面上看，礦層的分布寬廣，南北長約600 m，東西寬約450 m，面積為0.27 km²，占礦床地質面積30%。

礦層在空間形態上，像饅頭狀，處于地面標高以上，礦層中心到地面標高最大垂深為117 m。

3.4 礦石自然類型

根據礦石的結構和構造特征，礦床中的礦石自然類型有三種：即鮞狀灰巖，斑紋狀灰巖和薄層狀灰巖。

各類型礦石在空間上分布，都具有一定層位和規律。若按各類型所占厚度之比鮞狀灰巖占68%，斑紋狀灰巖占26％，薄層狀灰巖占6％。

1、鮞狀灰巖：灰—灰紅色，以中厚層狀為主，薄層狀和厚層狀次之。

賦存于寒武系中統徐莊組上部，張夏組中下部及崮山組的下部。其累計總厚度達190 m左右。

礦石中礦物成分，主要為方解石。含白云石少量，鐵質和泥質微量。

方解石在礦石中含量75%～95％，平均為80％，白云石在礦石中分布不均勻，為白云石化產物，一般產于方解石與砂屑之間。

方解石的顆粒粒徑在0.01～0.10 mm，呈示泥晶，粉晶和細晶狀態組成鮞粒，砂屑和膠結物。局部方解石因受重結晶作用，使其晶體顯著變粗，而呈為中—粗晶體。

鮞狀灰巖結構：有不等晶粒結構、砂屑結構、櫛殼狀結構、微晶鮞粒結構、亮晶鮞粒結構和鮞粒結構。

鮞狀灰巖是礦床中的主要自然類型，它占礦石儲量約2/3 。

2、斑紋狀灰巖：淺灰—灰色，斑紋為灰紅色，以中厚層狀為主，厚層狀和薄層狀次之。

主要賦存于寒武系中統張夏組上部，中部和下部次之，礦層累計厚度70 m左右。

礦物成分：主要為方解石，其次含少量白云石和微量的泥質、鐵質等。

方解石含量在75%～95％，平均80%，白云石在礦石中分布不均勻，是白云石化的產物，產于方解石與砂屑顆粒之間，平均含量15% 。

方解石的顆粒粒徑在0.01～0.05 mm，多呈泥晶，結晶、微晶和細晶，部分方解石因受重結晶作用，使晶體變粗，變大。

結構：除不等晶砂屑結構外，還有微晶結構和球狀結構。

3、薄層狀灰巖：淺灰—灰色，薄層狀。

賦存于寒武系上統崮山組中部。

礦物成分，主要為方解石，其次有少量的白云石、鐵質和泥質等。

方解石平均含量85%，顆粒粒徑在0.01～0.05 mm，白云石平均含量10％，但分布不均勻，主要為白云石化的結果，白云石與鐵質、泥質組成薄層或條帶。在礦石中，因含泥質較高。因此，薄層狀灰巖含二氧化硅較高。

3.5 礦石的化學成分

1、從礦石的基本分析結果看來，礦層在10線和12線上，氧化鈣含量較高，而且很穩定，最高單樣為54.98%，平均為52.94%，而氧化鎂的含量較低，平均為1.44%[6]。

在10線以南和16線上，氧化鈣的含量略有下降，而氧化鎂的含量升高，很多地段超出工業要求，而變為非礦夾層。

為了容易看出氧化鎂在各條剖面上變化情況，將各條剖面所采的樣品，分別按含氧化鎂小于2.5%，2.5％～3％和大于3％，三級分別進行統計。氧化鎂的含量變化規律，在礦層的中部是比較穩定的，而在礦層的兩邊含量不穩定，因而在礦層中出現多層非礦夾層。

例如：在11線上ZK112中，自4～16號樣品累計樣長為45.12 m，樣品中的氧化鎂最高含量為3.86%，最低為2.87%，平均為3.27%，但沿礦層的傾向，到ZK111變為兩層薄層，向上延伸到地表，只有近40 m的間距，就變薄成了不厚的夾石層。

從走向上看來，到10線只有100 m間距卻無對應夾石層，因此夾石層在走向上變化也較大。

氧化鎂的含量在礦層的垂深方向變化情況：總的看來，隨著深度的增加，氧化鎂含量呈波狀形式略有遞增現象，這種現象于ZK110中較為明顯；氧化鈣的含量在礦層的垂深方向變化不太大，但與氧化鎂的含量有一定的相關關系，當氧化鎂含量增高時，氧化鈣含量就降低。

綜合上述，氧化鈣的含量無論在礦層走向，傾向和垂深上都比較穩定，而且含量較高。而氧化鎂的含量，在礦層走向，傾向、和垂深上都不穩定，而且變化較大，這是礦層的化學成分上的特征之一。

礦層中夾石層的化學成分：氧化鈣含量在51%左右，氧化鎂的含量在3％ ～3.5%，極少數樣品大于3.5％。

2、從組合分析結果來看，礦石中二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵的含量，在礦層的走向上傾向上和垂深上都不高。僅在薄層狀灰巖中二氧化硅的含量平均為3.26%，高于鮞狀灰巖及斑紋狀灰巖的含量。經野外觀察和顯微鏡下鑒定。各類型礦石中都沒有發現硅質結核存在，二氧化硅可能產于泥質組分中。

3、從多元素分析結果來看，礦石中有害元素氧化鉀氧化鈉，五氧化二磷和三氧化硫含量都很高。

4、根據光譜分析結果來看：礦石中微量分散元素含量均很低。銅在礦石中的含量為0.001%左右，接近于銅在地殼中的背景值。

鉛、鍶在礦層中的含量高低，與礦層中裂隙有關。特別是鉛，在裂隙節理發育明顯變高。

4. 找礦方向

據區域資料，1959年以來先后有325地質隊和建材505地質隊、基建局地質隊、淮北礦務局煤田勘探隊等單位在淮北部分地區進行了水泥灰巖的普查、勘探工作，已普查、勘探礦床9處，共求得資源儲量3.25×108 t，主要有蕭縣的黃山、鳳凰山、淮北的滂汪山、濉溪的土型、宿縣的大荊山等礦床。

已勘探水泥灰巖礦區主要賦礦層位為下奧陶統馬家溝組下段，次為中寒武統張夏組、徐莊組和上寒武統崮山組，尤其是馬家溝組下段灰巖有益成分CaO含量高，有害成分MgO含量一般＜2%[7]，為理想的優質水泥石灰質原料，但已基本開采完；而張夏組灰巖雖然有益成分CaO含量較高，符合工業指標要求，但MgO含量不穩定，在蕭縣復背斜一般含量較低，只有頂部25 m左右為斑紋狀白云質灰巖MgO含量大于3.5%不是礦層外，礦層厚度可達180 m左右；而在皇藏峪復式背斜南部，張夏組的中、上部MgO含量一般較高，在黃山—打鼓山—曹山一帶其上部為厚約60 m 的白云巖，MgO含量一般在20%左右，中部MgO含量在4%左右，下部MgO含量在3%上下波動，對礦石質量產生一定影響。

雖然下奧陶統馬家溝組下段為理想的優質水泥石灰質原料，因現在基本開采完，所以本地區未來尋找水泥灰巖礦主要賦礦層位為中寒武統張夏組、徐莊組和上寒武統崮山組。

5. 結論

1、本礦床屬中型偏小水泥灰巖礦床，礦區內構造、巖漿巖活動不發育。礦體主要賦存在徐莊組上部、張夏組及崮山組中，自然類型主要為鮞狀灰巖、斑紋狀灰巖和薄層狀灰巖。

2、本區石灰巖礦主要含礦層位是中寒武統張夏組、徐莊組和上寒武統崮山組，主要出露在蕭縣復式背斜兩翼，為下一步找礦提供了方向。