内蒙古清水河县杨家窑东山水泥灰岩矿矿床地质特征及成因浅析

赵学波

摘要：内蒙古清水河县杨家窑东山水泥灰岩矿赋存于华北地台寒武系中统张夏组地层中。对其矿床地质特征、矿石质量、矿石结构构造及自然类型等分析认为该矿床成因为浅海相沉积矿床。同时，该矿床矿石质量较好、岩性岩相较稳定、储量丰富，具有一定远景资源量和找矿前景。

关键词：水泥灰岩矿；地质特征；成因浅析；杨家窑东山

Geological Characteristics and Genesis of Dongshan Cement Limestone Deposit in Yangjiayao， Qingshuihe County， Inner Mongolia

Zhao Xue-bo

Inner Mongolia autonomous region land use right and mining right transfer Trading CenterHuhehot010010

Abstract：The Yangjiayao Dongshan cement limestone mine in Qingshuihe County， Inner Mongolia， is found in the Middle Cambrian Zhangxia Formation strata in the North China Platform. The geological characteristics of the deposit， the quality of the ore， the structure of the ore and the natural type are considered to be due to the shallow marine deposits. At the same time， the ore bed has good ore quality， lithologic facies are relatively stable， and the reserves are abundant. It has certain prospective resources and prospecting prospects.

Key words：Cement limestone mine； Geological Features； Analysis of the causes； Yangjiayao Dongshan

1.地质背景

研究区位于内蒙古自治区清水河县城关镇北东约20km处。大地构造位置属华北地台山西台隆与鄂尔多斯台坳接壤处[1]。地层区划属于山西分区，区域上出露地层丰富，有太古界、寒武系、寒武-奥陶系、石炭系、二叠系、白垩系、第三系、第四系；产状较平缓，总体走向北东或北东东向，北西倾向，倾角一般小于10°。区内侵入岩有太古代第一期第三次钾长花岗岩石湾子岩体，主要由中细粒钾长花岗岩组成，岩石具压碎现象，次生节理发育。构造变动主要表现为升降运动，局部有断裂活动，褶皱构造轻微，仅形成一些挠曲。研究区一带矿产资源以沉积成因为主，主要矿产资源有石灰岩、白云岩、铁、耐火粘土、黄铁矿、煤等[2]。

2.矿区地质特征

2.1地层

勘查区内出露地层主要有：太古界兴和岩群、寒武系下统馒头组、寒武系中统张夏组、寒武系上统炒米店组、第四系上更新统和全新统。

太古界兴和岩群出露于矿区东北角清水河两岸，岩性为灰白色黑云二长片麻岩，为区内最老的地层单元，分布标高在1350m左右；片麻理北东走向，倾向南东，倾角70°～ 80°。

寒武系下统馒头组在矿区东北部、西边部小范围出露，下部为紫红色含云母页岩、含粉砂质泥质页岩，可见厚度20m～30m；上部为钙质细粉砂岩，厚度在2m～10m。与其下伏地层界线不清，局部见不整合于太古代花岗岩之上，与上覆张夏组呈整合接触。分布标高一般在1400m左右。本组及以上寒武系地层总体呈北西倾向，倾角1°～5°。

寒武系中统张夏组为本矿区水泥灰岩的主要含矿岩系，大面积分布于矿区中部；分上、下两个岩段，完整厚度110m～150m。下岩段底部为白云质灰岩，厚度一般2m～10m；以上为（厚层）粉晶灰岩、含条带粉晶灰岩夹薄层条带状灰岩、泥质灰岩，厚度60m～70m，分布标高一般在1420m～ 1500m。上岩段以（厚层）粉晶灰岩、（鲕状）粉晶灰岩、含条带粉晶及泥晶灰岩为主，局部夹竹叶状灰岩；厚度60m～ 80m，分布标高一般在1500m～1570m。

寒武系上统炒米店组分布于矿区中心地段，以白云质灰岩为主；厚度5m～20m，分布标高一般在1580m～1600m。与下伏张夏组整合接触。

第四系上更新统广泛分布于基岩四周低缓山坡，由冲积、风积黄土组成，厚度不等，一般10m～30m；黄土稳定，偶含钙质结核，层理不发育，有明显的垂直节理，矿物成分以石英粉砂为主，含砂、亚粘土质矿物。分布标高一般在1350m～1450m。

第四系全新统分布于矿区东北角内清水河河谷，分布标高1300m左右；由冲积砂土、砂砾石组成，厚度一般在5m左右。

2.2构造

矿区一带构造较为简单，寒武系地层总体产状平缓，近于水平，未见断层发育。

2.3岩浆岩

太古代花岗岩发育在矿区东北部，呈小范围出露，岩性为浅肉红色中细粒钾长花岗岩，岩石具压碎现象，次生节理发育。其上覆为馒头组紫红色页岩。礦区内地表及钻孔深部均未发现其他后期侵入的岩体和脉岩。

3.矿床地质

3.1矿体特征

矿体赋存于寒武系中统张夏组，主要岩性有粉晶灰岩及鲕状粉晶灰岩、含条带粉晶灰岩，总体在海拔1450m以上，基本属水平岩层，工程控制长度约2000m，沿倾斜方向延伸3000m左右。因剥蚀程度不同及覆盖原因，含矿岩层可见到地表露头连续的剖面厚度最大110m；通过钻探控制完整的含矿岩层最大厚度175m，含矿岩系分布标高范围在1420m～1590m。含矿岩系下伏地层为寒武系下统馒头组黄灰色钙质粉砂岩和紫红色页岩，仅小范围有露头。含矿岩系上覆地层为寒武系上统炒米店组白云质灰岩，出露面积较小，厚度一般10m左右。另外含矿岩系地表一般可见0.5m～3m残坡积及表土层。通过工程控制，含矿岩系由自上而下可分为3个矿层，编为K1、K2、K3，及其间两个稳定的夹石层J1、J2，底板为白云质灰岩；单工程控制矿层最大总厚度107.7m，最小厚度17.9m。

3.1.1 K1矿层地质特征

K1矿层为含矿岩系寒武系中统张夏组上岩段主体，主要岩性有粉晶灰岩及鲕状粉晶灰岩、含条带粉晶灰岩，总体在海拔1490m以上。剥蚀严重，致地表露头不规则。控制矿层长度400m～1400m，沿倾斜方向控制宽度3000m左右；矿层产状一般近水平。工程中控制矿层厚度6.16m～ 67.93m，平均35m。本矿层与其下伏J1夹石层界线清楚；矿层上覆多为0.5m～3m的残坡积层，局部为炒米店组（下部岩层）白云质灰岩。

3.1.2 K2矿层地质特征

K2矿层位于张夏组下岩段中部，主要岩性有（含条带）粉晶灰岩、条带状灰岩，总体在海拔1480m左右。由于上覆地层覆盖，地表露头仅限于V型沟谷半坡处。控制矿层长度400m～1800m，沿倾斜方向控制宽度3000m左右；矿层产状近水平。工程中控制矿层厚度5.0m～27.21m，平均12.98m。本矿层上覆J1夹石层，下伏为J2夹石层（张夏组下岩段条带状灰岩）；总体来看该矿层厚度较小，质量较差，J1夹石层厚度较大，难以圈定出连续的符合要求的工业矿体。

3.1.3 K3矿层地质特征

K3矿层位于张夏组上岩段下部，主要岩性有（含条带）粉晶灰岩、条带状灰岩，总体在海拔1450m左右。由于上覆地层覆盖，地表露头仅限于V型沟谷下部。控制矿层长度400m～1400m，沿倾斜方向控制宽度2500m左右；矿层产状近水平。工程中控制矿层厚度3.0～36.0m，平均17.89m。本矿层其下伏为张夏组下岩段底部白云质灰岩，界线较稳定；矿层上覆J2夹石层，岩性为条带状灰岩，厚度呈互消长关系。总体来看该矿层厚度一般，质量较好，上覆夹石层厚度较大，难以圈定出连续的符合要求的工业矿体。

3.2矿石质量

从整个张夏组含矿地层来看，总体特点是上岩段含矿性较好，达到矿石质量要求的层位厚度较大；而下岩段岩性组成较复杂，矿层厚度较小，考虑到矿层厚度及与夹石层比例难以圈定出连续稳定的可采矿层。从影响划分矿层的组分构成来看，有益组分CaO含量一般，Na2O+K2O含量偏高，即岩石中陆源碎屑物质泥质条带偏高是主要因素。

水泥用石灰岩一级品质Na2O+K2O含量要求达到0.60%，K1、K2、K3三个矿层，多数工程中含量难以达到要求，所以按照二级品质0.80%，对K1矿层各块段做出系统估算（K2、K3矿层未做系统的估算），矿层即全矿床CaO平均含量49.53%，MgO平均含量1.37%，SiO2平均含量5.02%，fSiO2平均含量2.39%，Na2O+K2O平均含量0.66%，Al2O3平均含量1.31%，Fe2O3平均含量0.95%，SO3平均含量0.032%，ClP-平均含量0.020%，烧失量平均40.59%。

3.3矿石结构和构造

3.3.1矿石结构

K1矿层灰岩，以粉晶结构、鲕粒粉晶结构为主，其次为砂屑粉晶结构、细晶鲕粒结构，粉晶方解石粒径一般在0.01mm～0.06mm，鲕粒粒径在0.3mm～0.8mm；少量长石石英粉砂粒径0.02mm～0.08mm。K2、K3矿层灰岩，粉晶结构、微晶结构为主，部分为鲕粒粉晶结构。

3.3.2矿石构造

K1矿层，灰岩以厚层状为主，少数为含条带构造，矿石即为块状构造为主，矿石中成分分布较为均一。K2、K3矿层，含条带灰岩、条带状灰岩为主，故矿石为层状构造、块状构造兼有。

3.4矿石自然类型

K1矿层矿石自然类型主要为粉晶灰岩及鲕状粉晶灰岩、含条带粉晶灰岩，少部分结晶较好达细晶灰岩，另有部分为微晶灰岩。粉晶灰岩及鲕状粉晶灰岩：厚层状构造，鲕粒粉晶结构，粉晶方解石占50%左右，方解石重結晶鲕粒占30%～40%，泥质条带、长英质砂屑很少，镜下鉴定含次生白云石5%～10%。含条带粉晶灰岩：宏观特征是泥质条带占10%～20%，中厚层构造，粉晶结构、砂屑及泥质结构，偶含少量鲕粒。镜下可见次生少量白云石。

3.5矿体围岩、覆盖层与夹石层

3.5.1围岩、覆盖层

矿区K1矿层一部分地段直接出露地表，其上部见残坡积松散覆盖层，厚度一般0.5m～3m；估算资源量时按外剥离层处理。部分地段K1矿层上覆围岩为炒米店组白云质灰岩，分布面积较小且不连续，标高在1580m以上，厚度10m左右；岩石呈浅黄灰色，中厚层构造，细晶—粉晶结构，主要成分方解石、白云石，CaO含量一般45%左右，MgO含量3%～6%；估算资源量时按外剥离层处理。

从整个含矿岩系来讲，矿层下伏围岩为K3矿层之下的白云质灰岩，地表出露很有限，钻孔控制其厚度一般在10m～20m，标高一般在1420m～1440m；岩石呈浅黄灰色，中厚层构造，细晶结构，主要矿物方解石、白云石及砂泥质碎屑，CaO含量一般40%左右，MgO含量3%～10%。

3.5.2夹石层

本次工作在矿层之间圈定J1、J2两个稳定夹石层。J1夹石层：为张霞组下岩段顶部，在K1和K2矿层之间，岩性为薄层灰岩、泥质灰岩，分布标高一般在1485m～1510m，厚度一般15m～25m，延伸稳定。其岩性特点是，浅灰色，薄层状构造，泥质—泥晶结构，砂泥质成分含量较高，CaO含量一般在30%～40%左右，MgO含量1%～3%，SiO2和Na2O+K2O含量明显偏高，分别达10%～20%和1%～3%。

J2夹石层：为张霞组下岩段中部，在K2和K3矿层之间，岩性为条带状灰岩、含条带灰岩，分布标高一般在1450m～1475m，厚度一般15m～25m，延伸较稳定。其岩性特点是，浅灰色，条带状构造，泥质—泥晶结构，砂泥质条带占20%～30%，CaO含量一般40%～46%左右，MgO含量1%～3%，SiO2和Na2O+K2O含量偏高，分别达8%～15%和1%～2%。

3.6岩溶

矿区地表岩溶不发育，基岩区主要有10°方向、100°方向两组节理，节理交汇处经地表水渗漏形成岩溶裂隙。深部钻孔岩芯偶见有不规则溶洞，但多数规模仅几厘米；有钻孔见几处大于1m的溶洞，充填物有红色胶泥、岩石碎块，造成钻探施工难度大。

4.矿床成因简述

从区域地质单元分布来看，本区一带在早寒武世到中奥陶世一直处于海洋环境，沉积了一套以碳酸岩为主的地层。寒武纪中晚世，海面时有升降，环境相对动荡，沉积了一套（厚层）粉晶、泥晶灰岩、条带状灰岩、薄层灰岩，夹鲕状灰岩、竹叶状灰岩等，到早奥陶世，本区环境相对稳定，沉积了一套细粒结构的白云岩、白云质灰岩及石灰岩，所含化石为浅海相头足类。

本矿区含矿层为寒武系中、上统的张夏组和炒米店组，中统张夏组中矿层与夹石层的交互出现也反映出碳酸盐物质和碎屑物质随环境变化含量消长关系，到上统炒米店组环境趋于稳定，岩性组合为（厚层）粉晶灰岩夹白云质灰岩。综合上述，本研究区石灰岩矿床属浅海相沉积矿床。

5.结语

通过对内蒙古清水河县杨家窑东山石灰岩矿矿床地质特征、矿石质量、矿石结构构造及其自然类型、矿体围岩覆盖层与夹石层、岩溶等特征分析，归纳得出如下结论：

（1）矿床属寒武系浅海相沉积矿床。

（2）矿体分布连续，岩性、岩相较稳定，矿石质量较好，剥采比较小，矿床规模为大型，矿山开发具有较好的社会效益及经济效益。

参考文献：

[1]梅钧.清水河县石灰岩地质特征及开发利用[J].中国非金属矿工业导刊， 2011（03）：54+58.

[2]内蒙古自治区地质调查院.内蒙古自治区清水河县杨家窑东山水泥灰岩矿普查报告[R]. 2013.