磁县水池村西水泥灰岩矿床地质特征及成因浅析

李斌山（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）



磁县水池村西水泥灰岩矿床地质特征及成因浅析

李斌山
（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）

【摘 要】本文综述了磁县水池村西水泥灰岩矿的赋存层位、矿体特征、矿石质量及矿石类型，并分析了矿床成因，认为该矿床成因类型属大型浅海相生物化学沉积矿床。

【关键词】水泥灰岩；地质特征；河北磁县

磁县西部水池村一带的水泥灰岩矿产资源十分丰富，矿石质量较好，CaO含量多＞54%，且有害成分含量少，是理想的水泥原料。矿区位于磁县县城西部30km，矿区以东2km有黄沙煤矿，自备铁路与京广铁路相通，交通便利。矿床属大型海相生物化学沉积矿床，矿区的水泥灰岩主要赋存于古生界奥陶系峰峰组地层中。

1　区域地质概况

矿区大地构造位置位于中朝准地台山西断隆太行拱断束武安凹断束带内。区域内出露地层主要为中寒武统的徐庄组、张夏组，上寒武统的崮山组、长山组、凤山组，下奥陶统的冶里组、亮甲山组，中奥陶统的马家沟组、磁县组、峰峰组，中石炭统的本溪组，上石炭统的太原组，下二叠统的山西组、下石盒子组，上二叠统的上石盒子组、石千峰组，新生界古近系、新近系及第四系。

2　矿区地质特征

矿区石灰岩矿主要赋存于古生界奥陶系地层中，沿地层走向呈北西—南东向展布。矿区内出露地层主要为古生界，其次为新生界。构造主要表现为褶皱，岩溶不发育，无岩浆活动。

2.1 地层

矿区内出露地层为中奥陶统峰峰组及第四系。峰峰组分为上下两段。

峰峰组第一段(O2f1)：为一套杂色角砾状灰岩。下部为灰绿、浅桔黄色角砾状微晶灰岩、角砾状泥灰岩、角砾状含泥质灰岩；中部角砾状灰岩夹中厚层致密灰岩；上部为土黄、粉、桔黄色角砾状灰岩、角砾状白云质灰岩。厚49.09～66.48m。

峰峰组第二段(O2f2)：下部为深灰色巨厚—厚层致密灰岩，含铁质结核；上部为深灰—浅灰色厚层、巨厚层致密灰岩夹花斑状灰岩，顶部夹黄褐色、杂色角砾状灰岩。厚度＞100m。

其中，峰峰组第二段大面积分布于矿区中部，为含矿层。

2.2 构造及岩溶

矿区内构造主要为褶皱构造，其次为节理构造，岩溶不发育。

褶皱为一宽缓背斜。背斜东接苏村向斜，西接都党向斜。背斜轴向南北，与山体走向一致。背斜轴位于山体西部。背斜核部地层为中奥陶统峰峰组一段，两翼地层为中奥陶统峰峰组二段。背斜南部两翼齐全，北部仅见东翼。背斜东翼岩层产状：倾向36～153°，倾角2～26°。背斜西翼岩层产状：倾向224～254°，倾角3～6°。受构造影响，岩层在走向和倾向方向略有起伏，从而使矿体底界形成不规则波状面。

矿区节理比较发育。最发育的一组节理走向为NNE向，倾向280～290°，倾角56～81°。节理密度0.11条/m。节理多为封闭型，少数有节理缝。节理缝宽一般2～5mm，多被钙质充填。节理倾向与矿体倾向相反，且倾角较陡，不易形成滑动面。对露天开采来说，岩体是稳定的。

矿区内未见到大的岩溶裂隙及溶洞，岩溶率＜3%，岩溶不发育。

3　矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于中奥陶统峰峰组第二段(O2f2)地层中。共两个矿体，由下至上编号为K1、K2。两个矿体之间以一夹层分界。矿体出露南北长2 776m，东西平均宽712m，出露面积1.98km2。矿体特征见表1。

表1　矿体特征一览

根据中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/ T0213-2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》，K1矿体厚度是稳定的，K2矿体厚度是较稳定的。

K1矿体分布于矿床下部，其下为矿床底板。矿体呈厚层板状产出，倾向43～148°，倾角3～22°。矿石类型以厚层致密灰岩为主，少量花斑状灰岩。矿体产状与含矿层一致，矿体下界面受总体构造影响，呈舒缓波状。矿体南部出现一层内夹石，自矿区南界起，至矿区中部尖灭，为一连续夹石，矿体内部结构属简单型。

K2矿体分布于矿床上部，其下为一夹层，顶部无盖层。矿体呈厚层板状产出，倾向65～144°，倾角6～26°。矿石类型以厚层致密灰岩为主，少量花斑状灰岩。矿体产状与含矿层一致。矿体下界面受总体构造影响，亦呈舒缓波状。矿体内部无夹石，矿体内部结构属简单型。

3.2 矿石质量

根据对矿体内699件样品的基本分析结果统计，矿石单样主要组分CaO含量最高为55.85%、最低为45.07%。其中CaO含量≥52%的占基本分析样品总数的93.7%。CaO含量分布情况见表2。矿区CaO品位变化系数为23%，小于40%，说明CaO组分在矿体内的分布是均匀的。

表2　CaO含量区间统计

MgO含量最高为7.75%、最低为0.06%。其中MgO含量≤2%的样品661件，占基本分析样品总数的94.5%。MgO含量分布情况见表3。MgO品位变化系数为84%，介于40%～100%之间，说明MgO组分在矿体内的分布较均匀。极个别样品品位大于3%，反应到岩石上表现为镁质花斑含量增多。

表3　MgO含量区间统计

K2O+Na2O含量≤0.3%的样品达到91.5%。大多数样品K2O+Na2O含量远低于一般工业指标要求(Ⅰ级品≤0.6%)。

组合分析统计结果见表4，个别样品Cl-含量略有偏高，加权平均后亦满足水泥原料工业指标要求。其他指标全部满足水泥原料工业指标要求。

表4　组合分析统计结果(%)

3.3矿石类型和品级

3.3.1 矿石类型

矿石按自然类型可分为致密灰岩、花斑状灰岩两种。K1、K2矿体均以致密灰岩为主，花斑状灰岩次之。花斑状灰岩多分布在夹层附近。

致密灰岩：为灰至深灰色，隐晶质结构，块状构造。矿物成分为方解石、白云石及铁泥质。方解石含量95%左右，粒径一般＜0.01mm。白云石含量＜5%，铁泥质含量＜1%。

花斑状灰岩：灰、灰褐色，隐晶质结构，花斑状构造。矿物成分主要为方解石，其次为白云石、生物碎屑、铁质等。方解石含量90%～95%。粒径＜0.01mm。白云石含量5%～10%，粒径0.05～0.01mm。白云石化强烈。白云石交代方解石呈花斑状分布于泥晶方解石中，构成花斑状构造。

3.3.2 矿石品级

本矿床矿石质量好，全部为Ⅰ级品，无Ⅱ级品矿石。

根据基本分析、组合分析、加权平均品位统计结果，本矿床矿石品位除满足普通水泥用石灰岩化学成分一般要求外，还可用作低碱水泥、黑色冶金熔剂、有色冶金熔剂、电石、制碱原料。

3.4 矿体围岩和夹石

本矿床无顶板。矿床直接底板为中

奥陶统峰峰组第一段角砾状白云质灰岩、角砾状泥灰岩。岩石呈土黄、黄绿、粉红色，隐晶—微晶结构，角砾状构造，层理不清。角砾成分主要为灰岩、白云质灰岩、泥灰岩碎块，泥钙质胶结。矿物成分主要为方解石、白云石、泥质。其主要化学成分：CaO含量33.81%～53.97%，平均43.84%；M g O含量0.18 %～1 3.86 %，平均3.78%；K2O+Na2O含量0.200%～0.897%，平均0.557%。

本矿床共有两层夹石：第一层夹石为K1矿体内部，该夹石自矿区南界起，至矿区中部尖灭，走向延伸817m，最大厚度8.67m，最小厚度2.08m，平均3.76m。夹石平均品位：CaO含量45.94%～54.97%，平均50.40%；MgO含量0.74%～7.23%，平均4.15%。K2O+Na2O含量0.111%～0.407%。第二层夹石位于K1与K2之间，夹石走向延伸2 776m，最大厚度9.59m，最小厚度1.48m，平均3.40m。夹石平均品位：CaO含量46.68%～54.95%，平均50.33%；MgO含量0.22%～4.95%，平均3.78%；K2O+Na2O含量0.130%～0.181%。

4　矿床成因

根据岩石组合、地层基本层序等特征，奥陶世峰峰期沉积环境主要表现为：初期阶段，受北部地壳抬升影响，海底地势变为北高南低，形成一个浅而动荡的潮间—潮上沉积环境。沉积物为薄层、中层钙质泥质白云岩、白云质泥质灰岩和角砾状白云质灰岩，属潮间泻湖相。在本矿区表现为角砾状白云质灰岩底板。后期随着水体的加深，形成了较稳定的浅海相环境，物质来源丰富，受古地理气候影响形成了厚层、巨厚层灰岩和花斑状灰岩，含头足类及三叶虫化石，属浅海陆棚相。在本矿区表现为巨厚层的致密灰岩、花斑状灰岩。因此，该矿床成因类型属大型浅海相生物化学沉积矿床。

【其 他】

【矿产资源】

【收稿日期】2015-01-26

【文章编号】1007-9386(2015)03-0045-02

【文献标识码】A

【中图分类号】P619.225