湖北咸宁桂花白云岩矿成矿模式和成矿远景

周贤荣，徐兴宽

(湖北省第四地质大队，湖北咸宁 431700)

湖北咸宁桂花白云岩矿成矿模式和成矿远景

周贤荣，徐兴宽

(湖北省第四地质大队，湖北咸宁 431700)

桂花冶金用白云岩矿赋矿层位为寒武系娄山关组中段，以细晶白云岩为主，为海相沉积、渗透回流成矿模式，资源远景在亿吨以上，属大型矿床。矿石质量优良，除用作冶金熔剂外尚可发展金属镁及化工等多种用途。

冶金用白云岩矿;娄山关组;海相沉积;渗透回流;大型矿床

0 引言

白云岩矿在咸宁地区分布较广，但规模较大的矿床主要分布在咸安区桂花镇一带，属咸宁市优势矿种，主要赋存于寒武系娄山关组地层中。目前，矿区内白云岩矿开发利用程度较低，只有狮子山矿段有几家采石场，但规模不大，开采白云岩大部分用做建筑石料，少量优质白云岩供应武钢，矿区内没做较详细的地质工作，致使一部分冶金用白云岩用作建筑石料，造成资源浪费。因此开展该区白云岩矿分布特点、矿床成因类型、成矿模式及成矿远景研究对合理开发利用白云岩矿资源，促进当地经济发展具有重要意义。

1 区域成矿背景

1.1 地层

区域地层除泥盆系外从中元古界冷家溪群—中生界三叠系、新生界第四系均有发育。中元古界冷家溪群组成大幕山及坑口背斜核部，新元古界南华系、震旦系和古生界寒武系—二叠系，在区内广为分布，往往组成背、向斜翼部。中生界三叠系主要分布在西部与东南部，构成向斜核部。第四系分布于垄丘、河谷等地。

1.2 构造

矿区大地构造位置位于扬子准地台下扬子台坪大冶台褶带咸宁台褶束中段，大幕山复式背斜西倾伏端。

咸宁地区南为江南台隆，北为下扬子台坳。随着晋宁运动结束，本区由褶皱运动转为震荡运动，其主体构造呈近东西向褶皱为主，断裂为次等特点。

区域断裂构造以近东西向断裂较发育，规模较大，常构成主干断裂出露于褶皱构造的翼部，伴生北东向、北西向及南北向次级断裂。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质特征

2.1.1 地层特征(图1)

矿区内出露的地层主要有寒武系、奥陶系、志留系和第四系［1］。

寒武系娄山关组与下伏高台组地层呈整合接触。

(2)奥陶系 测区奥陶系地层为一套以海相碳酸盐岩为主，粘土岩及碎屑岩为次的沉积岩。分布于矿区北部。与下伏寒武系娄山关组地层呈整合接触。

奥陶系下统(O1n)南津关组，分布于矿区北部。为浅灰、灰、深灰色中宽度—宽度层状亮晶骨屑灰岩、粉晶骨屑灰岩、亮晶砾砂屑灰岩、晶粒灰岩、残余鲕粒晶粒灰岩。

奥陶系下统红花园组、大湾组、牯牛潭组并层(O1h+d+g)，分布于矿区北部。岩性为龟裂纹骨屑灰岩、紫红色瘤状骨屑灰岩、骨屑灰岩。紫红色瘤状骨屑灰岩，为牯牛潭组特征地层。

奥陶系中上统宝塔组(O2－3b)：一套含头足类、三叶虫等化石，上部为灰绿色泥质瘤状灰岩，下部为中宽度层、宽度层状紫红、灰绿色龟裂纹灰岩，夹薄层状泥质灰岩。与下伏地层奥陶系下统牯牛潭组呈整合接触。

2.1.2 构造特征

与矿区关系密切的区域褶皱构造主要是印支运动形成的花纹复式向斜和大幕山复式背斜(图1)。

图1 湖北咸宁桂花白云岩矿地质图Fig.1 Sketch geological map of dolomite deposits within Guihua area，Xianning city

花纹复式向斜：呈北东向分布于测区西北部，在本区只出露其北东部分。东起上新屋，经马桥，到老屋庞，向南西延伸。北与孙镜铺倒转背斜相连，南东与大幕山背斜相接，由古田倒转向斜、周家山倒转背斜、花纹倒转向斜组成。复式向斜核部为三叠系大冶组，两翼由二叠系—志留系组成。

大幕山复式背斜：位于测区东部，在区内只出露其西倾伏端，向东延伸出图外，枢纽波状起伏，轴迹60°～80°。北西与花纹复式向斜相连。由大幕山背斜、黄石洞向斜和坑口背斜组成。背斜核部为前南华系基底，两翼为南华系—志留系。

矿区断裂不发育。矿区地质构造主要为构造节理，次为风化裂隙，致使岩石比较破碎。

2.2 矿体特征

大屋邵矿段延伸长度1 400 m，出露宽度200 m。矿体倾向南东，倾角平均70°左右［2］。狮子山矿段走向延伸长度3 100 m，出露宽度260 m。矿体倾向南东，倾角平均60°左右。矿体形态规则，呈层状。矿体沿走向、倾向的宽度、品位较稳定［3］。

2.3 矿石矿物特征

2.3.1 矿石结构构造

寒武系娄山关组中段白云岩矿矿石，呈不等粒晶质结构，以块状构造为主，次为砾状构造。

2.3.2 矿石矿物成分

白云岩矿石矿物成分主要为白云石(含量90%以上)，少量方解石(含量 ＜5%)，偶见石英(含量 ＜4%)，极少量黄铁矿(含量＜＜1%)、有机质(含量＜1%)等。主要矿物白云石呈半自形—它形粒状，部分呈菱面体自形晶，大小为0.06～0.80 mm，晶间孔隙较发育，晶间孔隙有极微量石英。方解石呈半自形—它形粒状，大小为0.06～0.80 mm，呈线型单脉和网脉出现，脉宽1 mm～7 cm，脉体延伸长度一般＜1 m。石英呈它形粒状和硅质条带出现，硅质条带宽1～50 cm，呈透镜状尖灭。

2.3.3 矿石化学成分

白云岩矿石化学成分：MgO为15.83% ～21.70%，平均为 20.64%;CaO 为 6.98% ～33.59%，平均为30.15%;SiO2为 0.07% ～3.94%，平均为 1.30%;S 为0.001% ～0.063%，平均为 0.019%;P 为 0.001% ～0.009%，平均为 0.003%;酸不溶物为 0.19% ～4.21%，平均为1.42%。其化学成分完全能满足冶金用熔剂白云岩的要求。

2.4 矿石类型

矿石自然类型主要为层状、致密块状白云岩矿石，其次是松散砾状白云岩矿石。

矿石的工业类型为冶金用熔剂白云岩。

2.5 矿体围岩和夹石

2.5.1 顶板围岩

2.5.2 底板围岩

2.5.3 夹石

矿体中夹石很少，主要为含硅质白云岩，成透镜状，其中SiO2为4.53% ～6.37%。对矿体的连续性基本无影响，对今后矿山开采影响亦不大。

3 岩相古地理特征

咸宁地区晚南华世早期气候温暖，沉积环境为浅海，接受了含泥质的碳酸盐沉积和非补偿海盆较深、深水静水硅泥质沉积。寒武纪—奥陶纪地壳虽有微弱的垂直震荡运动，海水时浅时深但总体为浅海陆棚环境，早寒武世为浅海陆棚静水还原环境，接受炭泥质沉积。早寒武世末期—中、晚寒武世气候变得干燥，海水咸化，形成潮坪环境下沉积的一套白云岩。

区域内高台组和娄山关组以厚层云岩为主，鲕状结构，并含砂质综合指数在0.33左右，Sr/Ba比值在7～8之间，V/Cr比值在0.9左右，Zr元素含量为76×10－6，为一套潮间—潮下低能带滨海相，含盐度高的静水盆地沉积而形成的沉积岩，海水含盐度高，生物稀少。

4 矿床类型和成矿模式

4.1 矿床类型

本区大地构造单元属扬子地块，寒武纪时期为海侵期，为海相沉积环境，寒武系地层在本区发育较齐全，宽度大，分布广。从本矿区岩性组合及古生物特征分析属局限海台地相碳酸盐岩沉积建造，冶金用白云岩矿体位于寒武系娄山关组中段，受岩相、岩层控制明显，因此可以确定该矿床为海相沉积成因类型。

4.2 成矿模式

矿区内白云岩矿呈厚层状，没发现蒸发岩，矿石为细晶结构，重结晶现象明显，属于准同生白云岩，成矿模式为回流渗透成矿模式［4，5］。

在碳酸盐岩台地的泻湖—浅滩体系中，由于强蒸发作用，使间歇性进入泻湖内海水不断浓缩，盐度升高，比重增大，逐渐下沉至泻湖底松散沉积物中，并通过颗粒组成的滩体向海洋方向回流。这种蒸发或浓缩的含Mg2+海水，在沉积层内的回流过程中导致原有的沉积物被云化，称之为渗透回流云化作用［6］。白云石既可以交代碳酸钙颗粒和方解石胶结物，也可以在粒间孔隙中作为胶结物沉淀，因此，渗透回流云化作用往往以形成残余颗粒云岩为特征，在这种渗透回流作用长期反复进行的情况下，白云石交代较彻底，常可形成无残余结构结晶云岩，并以细晶白云岩为主(图2)。

图2 白云岩渗透回流成矿模式Fig.2 Mineralization patterns of dolomite formation by osmotic return-flow methods

5 成矿远景与开发前景

咸安区桂花镇一带白云岩矿，区域内长约10 km，目前开展地质勘查工作仅有大屋邵和狮子山矿段中的一部分。根据区域资料预测咸宁市咸安区桂花镇一带冶金用白云岩资源总量在一亿t以上，属大型矿床。以细晶白云岩为主，杂质含量少，MgO平均含量20%以上，SiO2平均含量为1.30%，夹石含量少，其成矿远景好，交通方便，开采技术条件简单，可大规模露天开采，经济效益较好，除用作冶金用熔剂白云岩外，在开发金属镁、轻质氧化镁、轻质碳酸镁等方面，还可形成集团化产业。

［1］湖北省地质矿产局鄂东南地质大队区调分队.1∶5万马桥幅、黄砂铺幅、楠林桥北半幅、通山县北半幅区域地质调查报告［R］.咸宁：湖北省第四地质大队，1984.

［2］舒志明.湖北省咸宁市大屋邵—张家铺矿区冶金用白云岩矿普查地质报告［R］.咸宁：湖北省第四地质大队，2010.

［3］周贤荣，等.湖北省咸宁市狮子山矿区白云岩资源储量核实报告［R］.咸宁：湖北省第四地质大队，2010.

［4］赫云兰，刘波，秦善.白云石化机理与白云岩成因问题研究［J］.北京大学学报：自然科学版，2010(2)：4 －15.

［5］张学丰，胡文瑄，张军涛.白云岩成因相关问题及主要形成模式［J］.地质科技情报，2006(5)：32 －41.

［6］李振宏，杨永恒.白云岩成因研究现状及进展［J］.油气地质与采取率，2005(2)：5 －8.

Metallogenic Model and Metallogenic Prospect of Dolomitite Ore Dolomite Deposits in Guihua area，Xianning

ZHOU Xianrong，XU Xingkuan
(Fourth Team of Hubei Geological Survey，Xianning，Hubei431700)

Metallurgical dolomite mineral deposits outcrop in central portions of Cambrian Luoshanguan formation in Guihua area，Xianning.The dolomite deposits consist mainly of fine-grained dolomites，which are formed in marine basin margin by osmotic return-flow.The potential resources of this dolomite deposits are up to 100 million tons.Therefore，they are larger-scale deposits.The dolomite ores have excellent qualities，and thus are employed in metallurgical and chemical industries.

metallurgiacl dolomite deposit;Loushanguan formation;marine sedimentary;osmotic return-flow;largescale deposit

P588.24+5

A

1671－1211(2012)03－0209－04

2011－07－29;改回日期：2011－09－08

周贤荣 (1968－)，男，工程师，地质矿产勘查专业，从事咸宁地区矿产勘查、研究工作。E－mail：453304792@qq.com

于继红)