山西盂县獐儿坪冶金熔剂用石灰岩矿床地质特征及成因

2020-04-30王浩乾郭政斌王明明

中国非金属矿工业导刊 2020年2期

关键词：奥陶统熔剂峰峰

王浩乾，郭政斌，刘安，王明明

(中国冶金地质总局三局，山西太原 030000)

1 区域地质特征

山西省盂县獐儿坪冶金熔剂用石灰岩矿大地构造位置位于华北板块(I)山西块隆(Ⅱ)块沁水块坳(Ⅲ)北缘盂县块坪东缘[1](图1)。

1.1 区域地层

区域内出露地层有：上元古界下震旦统常州沟组(Z1c)、下震旦统高于庄组(Z1g)；古生界下寒武统馒头组 (∈1m)，中寒武统徐庄组 (∈2x)、张夏组 (∈2z)，上寒武统崮山组 (∈3g)、长山组 (∈3c)、凤山组 (∈3f )；下奥陶统亮甲山组(O1l)，中奥陶统下马家沟组(O2x)、上马家沟组(O2s)、峰峰组(O2f )；中石炭统本溪组(C2b)，上石炭统太原组(C3t)及新生界第四系地层[1]。

1.2 区域构造

区域构造简单，仅在东北部、东南部及西北部见小规模断层产出，按产状可划分为近东西向及近南北向，延伸较短，均为正断层性质。

1.3 区域岩浆岩

区内未见岩浆岩出露。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层为中奥陶统峰峰组(O2f )及新生界第四系上更新统马兰组(Q3m)。

(1)中奥陶统峰峰组(O2f )：广泛分布于矿区，可划分为峰峰组下段(O2f1)、上段(O2f2)。下段(O2f1)在区内出露面积较大，岩性主要为为中—厚层灰黄、褐黄色泥灰岩、角砾状泥灰岩，泥质结构，块状构造。在该区最高赋存标高为1 278m，厚度大于80m，未见底。为本次熔剂灰岩矿体的底板。上段(O2f2)是本区熔剂灰岩矿赋存层位，矿石质量好，地层走向北东东—南西西向，倾向110～120°，倾角4～10°。岩性主要为青灰色厚层泥晶灰岩，未见有夹层，出露厚度2～28m。

(2)第四系上更新统马兰组(Q3m)：分布于矿区中部沟谷，主要为冲积、洪坡积黄土状亚粘土和亚砂土，厚度约0～11m。

2.2 矿区构造

图1 区域构造位置(a)及矿区地质简图(b)

矿区地层呈单斜构造，倾向110～120°，倾角4～8°。矿区中部推测存在一正断层，平面上将矿体切割成两段，断层走向为近东西向。该断层不影响矿体开采。矿区构造属简单类型。

3 矿床特征

獐儿坪熔剂灰岩矿体构造简单，呈单斜，产状变化小；矿体连续，厚度变化小，未见岩浆岩，岩溶不发育。根据以上特征，本次勘探以400m工程间距在区内布置探槽，共取样58个，所有刻槽样品均布设在槽壁，连续铅垂采样(表1)。对样品分析测试了CaO、MgO、SiO2、P、S。分析结果进行了内检、外检，均达到规范要求。

表1 本次工程及采样情况

3.1 矿体特征

獐儿坪熔剂灰岩矿体赋存于中奥陶统峰峰组上段(O2f2)，呈层状产出，产状为倾向110～120°，倾角4～8°。矿体赋存标高1 184～1 292m。分布于区内山顶及山脊，总体走向北东东向，厚度随地形发生变化。根据矿体分布范围及特征，划分为3个矿体，编号分别为I、Ⅱ、Ⅲ。各矿体特征见表2。

表2 獐儿坪熔剂石灰岩矿体特征

I号矿体位于矿区东部，呈层状产出，平面形态表现为弯曲带状，长1 568m，平均宽122m，由 TC01、TC02、TC03、TC04、TC05控制，见矿厚度13.0～19.8m。分布于矿区东部山顶上，无盖层。经分析测试矿体品位如下：CaO 52.90% ～ 55.97%、MgO 0.239% ～ 1.130%、SiO20.122% ～ 0.713%、S 0.009% ～ 0.019%、P 0.0013%～0.0052%。按样品厚度加权平均求得I号矿体平均品位为：CaO 54.75%、MgO 0.39%、SiO20.31%、S 0.013%、P 0.002 7%。

Ⅱ号矿体位于矿区西部，呈层状产出，平面形态表现为带状，长529m，平均宽92m，由TC06、TC07控制，见矿厚度14.3～19.7m。分布于矿区西部山顶上，无盖层。经分析测试矿体品位如下：CaO 53.67% ～ 55.47%、MgO 0.194% ～ 1.100%、SiO20.318% ～ 0.755%、S 0.009% ～ 0.016%、P 0.002 3%～0.025 0%。按样品厚度加权平均求得Ⅱ号矿体平均品位为：CaO 54.85%、MgO 0.48%、SiO20.50%、S 0.012%、P 0.005 9%。

Ⅲ号矿体位于矿区北西部，呈层状产出，平面形态表现为三角状，长116m，平均宽80m，由TC08控制，见矿厚度12.9m。分布于矿区北西部山顶上，无盖层。经分析测试矿体品位如下：CaO 54.64%～55.34%、MgO 0.205% ～ 0.353%、SiO20.287% ～ 0.303%、S 0.014% ～ 0.019%、P 0.002 0% ～ 0.008 2%。按样品厚度加权平均求得Ⅲ号矿体平均品位为：CaO 54.86%、MgO 0.25%、SiO20.29%、S 0.015%、P 0.0047%。

3.2 矿石质量

矿石结构为微晶、泥晶结构；构造为块状、层状构造；矿石的主要矿物成分为方解石(90%～99%)和生物碎屑(＜5%)，以及少量的白云石、泥炭质物、石英；主要化学成分为CaO、MgO、SiO2，一般占矿石化学成分总量的55%以上。

3.3 矿石类型

本矿区作为熔剂灰岩的矿石自然类型单一，为泥晶灰岩，工业类型为黑色冶金熔剂用石灰岩、有色冶金熔剂用石灰岩[2-5]。

3.4 矿体顶、底板特征及夹石

矿区内未见直接顶板，矿体间接顶板为第四系残坡积层。矿体无夹层，矿体底板为浅黄色泥灰岩、浅黄色角砾状泥灰岩。

4 矿床成因

中奥陶纪时期华北板块一直处于浅海相环境，形成华北浅海，獐儿坪熔剂灰岩矿位于华北浅海中部[6]。该段时期处于相对较平静的浅海沉积盆环境中，沉积相为开阔台地相，为海水较浅，阳光充足，物源碎屑注入较少的开阔海环境。在该环境下沉积了一套厚度较大、岩性较均一，以微晶灰岩，含生物碎屑微晶灰岩等的碳酸盐岩建造[7]。中奥陶世以后，加里东运动使华北板块整体抬升，缺失了晚奥陶世—早石炭世沉积[8-9]。地壳上升，接受风化剥蚀[10]，直到晚石炭世地壳下降，接受新的海陆交互相的沉积，形成了中奥陶统峰峰组与中石炭统本溪组的不整合接触。石炭世晚期则沉积了一套海陆交互相含煤地层。从岩性关系分析，中奥陶统峰峰组下段地层岩性为泥灰岩、角砾状泥灰岩，峰峰组上段地层岩性为厚层状泥晶灰岩，说明当时沉积环境由动荡的浅海相环境转变为相对稳定的浅海相环境，并保持了较长一段时间，晚奥陶世该区海退回升为陆地，并接受了较长时期的风化剥蚀，形成了中奥陶统峰峰组灰岩与石炭系地层的不整合接触关系。因此，本区当时沉积环境应为浅海相，该石灰岩矿床属浅海相沉积碳酸盐岩矿床。后期，随着华北板块抬升，经历一系列构造剥蚀，矿体出露于地表[11]。