山东省滕州市中顶山矿区水泥用灰岩矿的矿区地质及成因分析

2016-07-15逄业茂

大科技 2016年9期

关键词：石灰岩白云石方解石

逄业茂

（辽宁省有色地质局一0一队辽宁省抚顺市 113000）

山东省滕州市中顶山矿区水泥用灰岩矿的矿区地质及成因分析

逄业茂

（辽宁省有色地质局一0一队辽宁省抚顺市 113000）

山东石灰岩矿床在新元古代震旦纪-古生代寒武纪-奥陶纪和石炭纪-二叠纪地层中。这些矿床统归于浅海相碳酸盐岩含矿沉积建造。

水泥用石灰岩；寒武系；鲕粒结构

滕州市羊庄镇中顶山地区蕴藏有丰富的水泥用灰岩矿资源。水泥灰岩矿矿床呈层状赋存于寒武纪张夏组地层中。矿床是近南北向或北东向延伸的山体，矿层呈单斜层状产出，倾向90～160°，倾角5～20°。

1 区域地质概况

矿区位于中朝地台（Ⅰ）、鲁西台背斜（Ⅱ）、鲁中隆断区（Ⅲ）、尼山隆断区（Ⅳ）、山亭断块凸起（Ⅴ）西部桑村穹窿构造单元南东边缘地带枣（庄）-陶（庄）断陷（Ⅴ）北侧。属剥蚀低山丘陵区。

区域地层为古生代寒武纪-奥陶纪长清群朱砂洞组、馒头组、九龙群张夏组、崮山组、炒米店组、三山子组、马家沟组，局部山顶有残存的第三纪白彦组及低凹地区分布的第四纪山前组等沉积物。断裂构造主要发育有北西向及北东向断裂。地层呈单斜产出，受桑村穹窿影响，地层倾向主要为南东东向，部分倾向东、北东。岩浆岩以桑村穹窿内部最为发育，穹隆核部以傲徕山超单元条花峪单元为主，岩性为中粗粒黑云二长花岗岩；其次为峄城超单元马家河单元中粗粒花岗闪长岩。在穹隆边部与灰岩接触部位发育有燕山期岩体，主要有苍山超单元磨坑单元中粗斑花岗闪长岩和沂南超单元铜汉庄单元中细粒石英闪长玢岩。

2 矿床成因类型

山东石灰岩矿床在新元古代震旦纪-古生代寒武纪-奥陶纪和石炭纪-二叠纪地层中。这些矿床统归于浅海相碳酸盐岩含矿沉积建造，按石灰岩矿床成因，可分为四种类型：

海相化学或生物化学沉积作用生成的石灰岩矿床、海相机械碎屑沉积作用生成的石灰岩矿床、海相生物沉积作用生成的石灰岩矿床、重结晶作用生成的石灰岩矿床。

矿床基本形态和矿石成分具以下基本特征：①矿体呈规则层状，厚度、成分极其稳定。②矿石具鲕粒结构、藻屑结构、富含藻和三叶虫等海相生物肢体，显示气候相属湿热环境。③矿石具亮晶加泥晶结构，除局部有细层构造，大多呈厚层至巨厚层甚至块状构造，部分有交错层理和斜层理，显示水体较浅、水动力较强沉积环境。据此分析，本矿床的成因类型为：在比较稳定的潮下高能环境中沉积而成的化学、生物化学沉积矿床。

在当时温热气候下高能环境中，过饱和海水中CaCO3围绕县浮状态的砂、内碎屑、生物碎屑、等小质点，沉积形成泥晶方解石，随着在海水多次间隙性搅动，泥晶方解石结晶越来越多，逐渐形成浑圆形鲕粒，当鲕粒的质量达到足以克服海水的机械能量时，便在海底沉积下来，当海水机械能量变大时，有一部分鲕又被海水扰动起来，继续悬浮在在饱和Ca－CO3表层海水中，围绕鲕粒表面又继续发生沉淀结晶作用，又增加了一个同心圆。如此反复多次，直到海水的水动力条件不能把它扰动起来，鲕粒便最后沉积于海底形成鲕粒灰岩。当鲕粒形成过程中，同时又有少量生物碎屑、亮晶白云石、藻球粒、藻凝块沉淀时，可形成生物碎屑灰岩、白云质鲕粒灰岩及藻凝块鲕粒灰岩等不同的岩石类型。

在鲕粒固结成岩过程中，海水中富含的含镁卤水在Mg2+达到一定浓度时，进入渗透性较好的鲕粒中，交代了鲕粒中的泥晶方解石产生白云岩化，形成了白云石变晶鲕粒，同时鲕粒间的胶结物，也产生不同程度的白云石交代方解石的现象，由于饱和溶液中的Mg2+对方解石的生长产生控制作用，而对白云石晶体的生产不产生抑制作用，故白云石呈常较大的菱形晶体，自形程度明显好于方解石。

当海水相对较浅进，钙藻类生物比较繁盛，可以分泌钙质或促使水介质中钙质的沉淀，也可以通过藻类的特殊生长方式，如蓝绿藻类生物在生命活动过程中，沉淀并粘结成岩而成凝块石。藻类生长过程中，提供大量生物和生物化学成因的碳酸盐沉积物，当其中的CaCO3趋于饱和时，便形成泥晶方解石沉淀。泥晶方解石呈胶结物状态充填于藻凝块石中，经后期固结成岩作用而形成藻凝块灰岩，藻凝块灰岩中所含鲕粒表明形成环境为静水—强烈扰动的潮间带环境。

矿床形成的控制因素为：①在沉积环境上属浅海台地边缘相带、陆架边缘盆地相、台地边缘生物礁滩相的沉积；②在矿物成分上受方解石、白云石多少的影响，白云石含量的增多，造成矿石质量的下降或不符合工业指标的要求；③在化学成分上，受CaO、MgO含量的控制，该矿床CaO、MgO为划分矿石品级的重要参数。

3 地层

矿区平面形状呈南北向长方形。区内地层裸露，分布近南北向山体三条：邱庄山体、北王庄山体、中顶山山体。自桑村穹窿南东边缘外侧即矿区北西端部向矿区南东方向分布地层由老到新依次为：朱砂洞组、馒头组、张夏组、崮山组和炒米店组。地层产状受桑村穹窿影响，呈单斜产出，地层倾向南东、东、北东。山前组主要分布在山谷低洼地带。矿区内断裂分布较少，侵入岩不发育。

4 构造

矿区主要出露单斜构造和断裂构造。单斜构造矿区内地层总体走向为北东，一般10～65°；倾向南东，倾角6～17°。整个矿区地层产状较稳定，倾角较缓。断裂构造矿区内断裂主要分布在南西部，北部断裂规模较小，对矿层完整程度影响甚微。

5 岩浆岩

矿区内岩浆岩主要分布在矿区北西部，主要有苍山超单元磨坑单元中粗斑花岗闪长岩和沂南超单元铜汉庄单元中细粒石英闪长玢岩。皆顺地层呈岩床产出，地表出露宽度一般50～200m。越接近桑村穹窿核部，岩浆岩越发育，局部朱砂洞组呈残留体出露；岩体呈脉状产出，一般宽40～60m，常顺馒头组洪河段地层底部侵入产出。对矿层赋存层位张夏组无破坏影响。