福建龙岩王庄矿区水泥粘土质、硅质原料矿床地质特征及成因浅析

刘 迪

（中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001）

1 区域地质概况

矿区大地构造位置处于闽西南上古生代坳陷带西南部，广平—龙岩坳陷内的漳平龙岩复向斜轴部南段，龙岩山字型构造脊柱与东翼弧夹持部位。区域出露地层有奥陶系魏坊群(OiWf )和罗峰溪群(O2-3Lf )，泥盆系天瓦栋组(D3t )，下石炭统林地组(C1l )和中石炭统黄龙组(C2h)，下二叠统栖霞组(P1q )、文笔山组(P1w)、童子岩(P1t)，上二叠统翠屏山组(P2cp)，上侏罗统南园组(J3n)以及上白垩统赤石群(K2CH)，第四系全新统(Q4)。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层自老至新有下二叠统童子岩组第三段(P1t3)、上二叠统翠屏山组(P2cp)、第四系(Q)。

2.1.1 下二叠统童子岩组第三段(P1t3)

分布在矿区的中部与西部，约占矿区总面积的70%，总体地层近似成单斜岩层产出，大致走向10～60°，倾向南东，倾角15～57°，自下而上划分为七层。

(1) 第一层(P1t3-1)：岩性为灰黑色炭质页岩，夹两层劣煤和众多的煤线以及单层厚几十厘米至2米的含炭粉砂岩夹层。

(2) 第二层(P1t3-2)：岩性为深灰、灰黑色含炭粉砂岩夹灰黑色含炭页岩及灰色细粒石英砂岩。

(3) 第三层(P1t3-3)：岩性为灰白、浅灰色细粒石英砂岩，石英粉砂岩、粉砂质粘土岩互层状产出。

(4) 第四层(P1t3-4)：岩性为灰黄、灰白色细粒长石石英砂岩夹薄层状砂质粘土岩或细粒石英砂岩。

(5) 第五层(P1t3-5)：岩性为灰、灰白色厚层状中细粒石英砂岩及浅肉红色中细粒含长石石英砂岩。该层岩性比较稳定，连续性好，纵贯全矿区，故确定为矿区的标志层，作为地层及矿层对比标准。

(6) 第六层(P1t3-6)：是本区分布最广的层位，也是矿区内主要矿层赋存层位。岩性为浅灰、浅黄色粘土岩(粉砂质粘土岩、粘土岩)，夹浅灰、浅肉红色细粒石英砂岩。

(7) 第七层(P1t3-7)：岩性为细粒石英砂岩、中粒含长石石英砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩。本层是水泥硅质原料矿赋存层位。与下伏(P1t3-6)地层呈整合接触，与上覆上二叠统翠屏山组(P2cp)地层呈断层接触。

2.1.2 上二叠统翠屏山组(P2cp)

岩性主要为灰白、浅灰色细粒长石石英砂岩、黑灰色含炭页岩互层。与下伏童子岩组第三段(P1t3)地层呈假整合接触。

2.1.3 第四系(Q)

由砖红色，黄褐色粘土及砂砾等组成，砂砾成分常见有粘土岩、粉砂岩、砂岩等。

2.2 构造

矿区地层总体呈北东走向，向南东倾斜的单斜构造。在东南部发育有一小向斜，见有三条断裂。

(1) F1断裂：位于矿区东部，为正断层，走向347°左右，倾向北东，倾角80°左右。

(2) F2断裂：位于矿区的东部，为正断层，走向0～35°，倾向南东，倾角80°左右。

(3) F3断裂：位于矿区的西南部，为逆断层，走向345°，倾向北东，倾角45～64°。该断层错动了1、2、3号矿体，使矿体走向不连续。

2.3 岩浆岩

龙岩市新罗区王庄矿区水泥粘土质、硅质原料矿地质略图

矿区内岩浆岩主要为燕山早期第三阶段第三次侵入的粗中粒似斑状黑云母花岗岩及辉绿岩脉。花岗岩分布于矿区南部边缘。辉绿岩脉见有两条，其中主要一条位于2～8线之间。辉绿岩脉斜切了矿体，但未造成矿体错位现象。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区内水泥粘土质、硅质原料矿是一个粘土、砂岩矿体互层共生的大型矿床，粘土矿体和砂岩矿体赋存于童子岩组第三段上部的四个岩性段地层中。粘土矿岩性为粘土岩、含粉砂粘土岩、粘土质粉砂岩、含粘土粉砂岩等；硅质原料矿岩性主要为石英砂岩、长石石英砂岩、含长石石英砂岩等。矿层分布范围：北至TC1、TC15一带，东部以F1、F2与翠屏山组地层呈断层接触，西部以童子岩组三段第四层为界，西南部以F3与童子岩组下部的煤系地层呈断层接触。矿层出露标高500～632m，走向长710m，倾向宽237～450m，面积0.29km2。

矿层总体呈单斜产出，但地表因受构造影响，产状变化较大，总体平均走向21～28°，倾向南东，倾角21～30°(局部45°)。在东南部13线与F2断层之间有一个小向斜及微小褶曲、挠曲。

根据岩性和品级变化，水泥粘土质、硅质原料矿可分为9个矿层，编号为0、0-1、1、2、3、4、5、6、7。其中0-1、1、3、5、7号矿层为砂岩矿，0、2、4、6号矿层为粘土矿，粘土矿中由于夹有数量不等，厚度不一的砂岩矿，呈薄层或透镜体，因而使矿体复杂化，为了比较准确地反映这种变化，又按品级分为若干个亚矿层，详见表1。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石结构、构造

粘土质原料矿石结构：主要为泥质结构、粉砂泥质结构、含粉砂泥质结构；硅质原料矿石结构：主要为中细粒砂状结构和中粒砂状结构。

粘土质、硅质原料矿石主要为块状构造、薄层状构造、显微层状构造。

3.2.2 矿石自然类型

根据矿石化学成分结合工业指标，可分为硅质原料、粘土质原料矿两大类型。

3.2.3 矿石化学成分

(1) 粘土质原料。

Ⅰ级品：硅酸率(SM)2.5～3.5，铝氧率(AM)1.5～3.5。

Ⅱ级品：硅酸率(SM)1.5～2.5，铝氧率(AM)不限。

Ⅰ、Ⅱ级品：MgO≤3%，K2O+Na2O≤4%，SO3≤2%，Cl-≤0.015%。

表1 矿层特征一览

(2) 硅质原料。

硅酸率(SM)＞3.5，MgO≤3%，K2O+Na2O≤4%，SO3≤2%，Cl-≤0.015%。

根据矿区各矿体矿石基本分析成果，表明矿区矿石质量较好，各矿体矿石主要化学成分含量见表2。

3.2.4 矿石矿物成分

粘土质原料矿石：由56%～95%粘土矿物及1%～5%石英、长石、白云母等碎片组成；硅质原料矿石：由75%～99%石英、5%～10%长石及7%～10%粘土质胶结物组成。

3.3 矿体围岩及夹石特征

矿体顶板为翠屏山组(P2cp)地层，岩性为灰白、浅灰色中细粒长石石英砂岩、石英粉砂岩。地层总体走向5～35°，倾向南东，倾角13～36°，局部倾向北西。探矿工程未揭露到矿层底板。

表2 各矿体矿石平均化学成分统计(%)

区内夹石是一条中基性岩脉，岩脉长216m，宽1～2m，走向为320°，倾向南西，倾角53～72°。岩脉斜切部分矿体。

4 矿床成因及找矿标志

综合分析研究区域成矿条件、矿体地质特征，认为该矿床为一套海陆交互相含煤细碎屑沉积型矿床，矿床形成于二叠世早期。该区为一片开阔的滨海潮汐区，矿区为潮下相区，处在海域中的相对凹陷地带，以沉积粘土岩、石英砂岩为主，厚度变化较大，普遍呈层状或透镜状产出。

根据该矿床成因特点，童子岩组第三段地层是寻找此类型矿床的有利地段。