内蒙古察右中旗金盆地区大理岩矿床地质特征及找矿前景分析

边雄飞

(山东省第六地质矿产勘查院，山东 威海 264200)

大理岩矿是一种多用途的建筑基材，可做建筑水泥、饰面石材等[1-2]。另外将白度高、结晶好、无杂质的大理岩矿作为重质碳酸钙的原料，可用于建筑、饲料、牙膏、橡胶、颜料、造纸、医用等行业，在国民经济发展中有重要的作用[3-4]。金盆矿区位于内蒙古察哈尔右翼中旗西南40km处，南边紧邻G7京新高速，区位交通便利，通过勘查，查明矿产资源储量3 851万t，远景规模可达特大型。

1 区域地质特征

金盆大理岩矿大地构造位于华北陆块区(Ⅱ)，狼山—阴山地块(Ⅱ-4)，固阳—兴和陆核(Ⅱ-4-1)[5]。区域资料显示[6-7]，该区地层位于华北陆块北缘，古生代属华北地层大区、晋冀鲁豫地层区、阴山地层分区、大青山地层小区；中新生代属滨太平洋地层区、大兴安岭—燕山地层区、阴山地层小区，该区是一个地质条件比较复杂的区域，根据区内出露的变质岩石类型、变质相与变形特点可以看出该区内主要变质作用类型为区域变质作用、动力变质作用，广泛分布的中太古代高级变质岩系普遍经历了不同程度的混合岩化作用。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区分布地层[6]主要为太古界乌拉山岩群哈德门沟岩组(Ar2hd)和桃儿湾岩组(Ar2t)、新生界新近系中新统汉诺坝组(N1h)和上新统宝格达乌拉组(N2b)、第四系堆积物(图1)。

2.1.1 乌拉山岩群哈德门沟岩组(Ar2hd)

哈德门沟岩组呈近东西向展布于矿区中部，地层产状146～179°∠32～46°，工程控制最大厚度145.76m。主要岩性由混合岩化云闪斜长片麻岩夹黑云钾长片麻岩、黑云斜长片麻岩组成，局部夹有含铁石英岩透镜体，其原岩建造是一套火山沉积和碎屑沉积交替产出的沉积建造，反映了裂谷后期活动和稳定交替的沉积环境[8-10]。岩石呈灰白色，花岗变晶结构，片麻状构造，由基体和脉体组成，基体主要成分为斜长石40%，钾长石30%，石英25%～30%，(黑云母+角闪石)25%～30%组成；脉体由中粗粒钾长石、石英及少量斜长石组成，脉体宽度一般为0～10mm，含量一般少于10%。

图1 金盆矿区地质简图

2.1.2 乌拉山岩群桃儿湾岩组(Ar2t)

主要分布在哈德门沟岩组两侧，工程控制最大厚度为692.81m。以白色厚层状含石英大理岩、白云石大理岩为主，夹方解石大理岩、黑云母石英片岩，该岩组反映了一套富镁的碳酸盐沉积建造[8-10]。岩层产状150～200°∠30～70°。岩石为白—灰白色，以厚层状为主，粒状变晶结构，块状构造、条带状构造，主要矿物成分为白云石、石英、方解石，少量蛇纹石、金云母、滑石、石墨、透闪石等变质矿物。

2.1.3 新生界新近系

新近系中新统汉诺坝组(N1h)分布在矿区北部，主要由伊丁玄武岩、橄榄玄武岩所组成；上新统宝格达乌拉组(N2b)主要分布在矿区西南部，由砂砾粘土组成。

2.1.4 第四系堆积物 (Qh)

主要由风积砂土、坡积砂砾石、洪冲积砂砾石组成，分布在山坡、洼地、沟谷及河床等地。

2.2 构造

矿区主要表现为褶皱和断裂构造。矿区褶皱构造表现为一同斜背斜，轴向近东西，倾向南东，倾角多为20～60°左右，核部为哈德门沟岩组片麻岩组，两翼为桃儿湾岩组大理岩组，矿体赋存在南东翼大理岩组地层中，与其对称的北西翼未进行系统勘查工作。矿区存在两组较大的断裂构造F2和F31，主要表现为多期性和继承性，断裂构造被后期脉岩充填，矿体集中区域未见大的断裂构造，断裂形成时代较晚，对矿体无破坏作用。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆活动主要表现为片麻岩组的混合岩化时期，大量酸性岩浆侵入到片麻岩组地层中形成脉体，混合岩化时期的岩浆活动为该区的变质作用提供了大量热源。未见大规模岩体出露，仅见不同类型的小规模脉岩，脉岩主要类型为辉绿岩、石英斑岩、硅质脉和石英脉。脉岩走向为北东和北西，与该区构造方向一致。

2.4 变质作用

矿区主要岩性为乌拉山岩群片麻岩组混合岩化云闪斜长片麻岩夹黑云钾长片麻岩、黑云斜长片麻岩和含大理岩组含石英大理岩、白云石大理岩夹方解石大理岩、黑云母石英片岩，片麻岩中含有少量石榴石、堇青石等特征矿物，大理岩中含有金云母、透闪石、蛇纹石等特征矿物。通过岩石结构构造及矿物组合显示，该区主要表现为中高级区域变质作用[11]。

3 矿体特征

矿体赋存在乌拉山岩群桃儿湾岩组(Ar2t)中，似层状，产状147～184°∠31～75°。金盆矿区圈定了17条大理岩矿体，编号K1～K17。其中K6～K11号为主要矿体(图2)，占矿床总资源储量的68.61%，沿走向长度942～1 140m，沿倾向长度229～485m，矿体规模属中—大型；矿体形态较简单，厚度变化系数38.17%～69.55%；矿体质量变化较均匀，内部少有夹石， 少分枝复合，CaO品位变化系数1.76%～10.76%；岩溶不发育，矿体基本无构造破坏，无岩脉穿插。

矿石自然类型为细晶—粗晶方解石大理岩矿石，近地表矿石沿节理、裂隙有表土混入，对矿石的质量有一定影响。

4 矿石质量

4.1 矿石组分

图2 金盆矿区15号勘查线剖面图

矿石主要为方解石大理岩，白色透明，细—中粒变晶结构、似斑状结构，块状构造、条带状构造，主要矿物成分为方解石，含量约98%，另含少量白云石、透闪石、石英、水镁石、磷灰石、滑石等，含量约2%。偏光显微镜下方解石呈粒状紧密镶嵌，颗粒大小不等，粒径0.1～7.5mm，局部粒度变化较大，呈似斑状结构。

4.2 化学成分

在地表及钻孔中采取10件有代表性的矿石及围岩样品进行化学分析(表1)，结果表明：矿石样品中各种氧化物的含量变化较稳定，CaO含量53.00%～55.99%，平均值54.49%，说明矿石中方解石纯度高；MgO含量0.30%～1.38%，平均值0.69%，表面矿石中含极少白云石矿物；SiO2含量0.46%～3.45%，平均值1.27%，对矿石开发利用影响不显著；Al2O3含量0.09%～0.64%，平均值 0.24%；Fe2O3含量 0.05% ～ 0.35%，平均值0.14%，整体含量低，局部铁氧化物沉积含量较高；其他氧化物含量含量很低，对矿石加工利用几乎没有影响。

表1 金盆矿区大理岩矿石及围岩化学分析结果 (单位：%)

4.3 矿石品级

大理岩作为新型改性材料的基材，用途不同质量要求不一，目前没有一般性工业指标。金盆矿区大理岩矿按照探矿权人要求将圈矿最低工业品位设定为CaO≥50.40%；矿石CaO≥54%、白度≥90为一级品；矿石CaO≥52%、白度≥85为二级品[12]。组合分析测定矿石白度为93.39～98.22，满足一级品的要求；CaO含量52%以上矿石约占89.16%(表2)，其中CaO含量54%以上约占51.84%，满足一级品。达到二级品及以上的矿石可用于多种化工行业。CaO≤52%的矿石可以用作石绒地板、晶质挂瓦等产品的填料，达到资源的充分利用。

4.4 矿石物理性能

大理岩矿石莫氏硬度为3，硬度低，矿石易磨、易加工。矿石白度 93.39 ～ 98.22，平均 96.05，矿石白度高，满足一级品的要求；盐酸不溶物为0.12% ～ 1.03%，平均 0.37%，＜ 0.5% 的比例为86.79%，表明矿石中的有害难溶成分含量低。采取3件代表性矿石样品在粒径200目下测定吸油值，测试样品结果分别为：18.4g/100g、15.4g/100g、18.6g/100g，吸油值低，满足造纸、涂料、塑料、橡胶等行业要求。

表2 矿体CaO含量区间概率分布 (单位：%)

5 成矿规律及找矿前景

5.1 成矿规律

5.1.1 地层控矿

本区位于华北地台北缘隆起带中段，乌拉山岩群是区内分布面积和出露厚度最大的基底岩系，区域上连续，太古代早中期，在活动大陆边缘较大海盆中堆积巨厚火山—沉积岩系，主要表现为下部的基性—中酸性火山岩夹硅铁质岩和上部陆源碎屑岩、厚层白云岩，该期为成矿提供了原始物质来源。沉积岩层中的镁铝含量比(m=100×MgO/Al2O3)是沉积环境的标志之一，在由淡水向海水过渡的沉积环境中，沉积岩层的m值随沉积环境中水体的盐度增加而增加，淡水环境下m＜1；陆海过渡性沉积环境为1＜m＜10；海水沉积环境为10＜m＜500，陆表海的m＞500[13-14]。矿区内方解石大理岩m值在88～690，主要为150～489，表明其形成于海水环境；白云质大理岩m值为1 585、5 460，表明矿区内广泛分布的白云质大理岩形成于陆海环境。金盆矿区大理岩矿床成因类型为太古代中晚期海相碳酸盐沉积形成灰岩[15-17]在经区域变质作用形成的大理岩矿床，矿体均赋存于乌拉山岩群大理岩组的下部，受地层控制，产状与地层产状一致，矿床产出、分布及成因符合区域成矿基本规律[18-19]。

5.1.2 构造控矿

太古代晚期，在挤压体制下该区褶皱造山，形成以面理和成分层为运动面的大型褶皱构造。矿区褶皱构造表现为一同斜背斜，轴向近东西，倾向南东，倾角多为20～60°左右，褶皱构造控制了该区地层产状、厚度。矿体在其南东翼大理岩组地层中发现，矿体分布形态、产状均由其控制。

5.2 找矿前景分析

金盆大理岩探矿权面积22.98km2，仅有东南部3.42km2达到了勘探程度，其外围广泛分布大理岩组地层，找矿前景非常好。通过分析矿区成矿地质条件、总结成矿规律圈定了两处成矿远景区。

(1)本次勘查工作主要以当地侵蚀基准面(+1 700m)为探矿控制标高，对其深部控制程度低，矿体群的西部延伸控制程度低，因此，查明的部分大理岩矿体沿走向或倾向仍未封闭，显示了深部及向两端延伸的成矿潜力。另有几条矿体仅有单工程控制，控制程度低，矿体的两端和深部具有很好的成矿远景。

(2)矿床受地层和构造双重控制，通过分析其沉积环境得出方解石大理岩为海水沉积环境，其产出空间位置主要在大理岩组的下部，由褶皱构造的对称性可知矿区北部的找矿空间巨大，有可能存在一处相当规模的矿体群，外围找矿空间巨大。

6 结论

(1)金盆地区大理岩矿床赋存在太古代乌拉山岩群大理岩组中，矿体形态、产状受地层和褶皱构造双重控制，呈似层状，倾向南东，主矿体走向长度942～1 140m，斜深229～485m，矿体规模属中—大型，矿体厚度和CaO的品位变化稳定。矿石为方解石大理岩，白色透明，油脂光泽，主要化学成分为CaCO3，有害杂质少，MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等各种氧化物含量低，近90%矿石满足二级品，其中一半矿石满足一级品。矿石硬度低，易加工，白度平均96.05，全部满足一级品，盐酸不溶物平均0.37%，含量低，吸油值低。

(2)金盆地区大理岩矿成矿类型为区域变质型，初始成矿物质来源于太古代早中期活动大陆边缘较大海盆中堆积的巨厚火山—沉积岩系，为一海相环境下钙质碳酸盐沉积经区域变质作用形成，矿床产出于乌拉山岩群大理岩组下部，与原始沉积环境一直，受地层控制特征明显。矿区褶皱构造表现为一同斜背斜，矿体在其南东翼大理岩组地层中发现，矿体分布形态、产状均由其控制。

(3)矿体沿走向或倾向仍未封闭，显示了深部及向两端延伸的成矿潜力。由褶皱构造的对称性可知矿区北部的找矿空间巨大，有可能存在一处相当规模的矿体群，下一步工作重点要放在矿区深部和北部。