广东封开地区大冲石灰岩矿床地质特征及成因分析

周 强

（中国建筑材料工业地质勘查中心广东总队）

广东省封开县矿产资源等较为丰富，近年矿产经济长足发展。大冲石灰岩矿位于广东省封开县城北东方向，为水泥用石灰岩矿，矿石质量较好。矿区范围查明水泥用石灰岩矿（332+333）矿石量为419 062 kt，其中控制的内蕴经济资源量（332）矿石量为317 251 kt，占总量的75.71%，推断的内蕴经济资源量（333）矿石量为101 811 kt，占总量的24.29%。矿山开采方式为露天开采，生产规模为2 000万t/a。

1 区域地质

研究区属于江南古陆华南板块的一部分，大地构造位置处于华夏系构造带南西侧，渔涝—莲都向斜的南东翼（图1）［1］。

区域出露地层由老至新有寒武系八村群（ϵbc）、泥盆系下统莲花山组（D1l）、那高岭组（D1n）、中统东岗岭组（D2d）、上统融县组（D3r）、石炭系下统（C1）、白垩系下统（K1）、第四系（Q4）。

加里东构造运动使得区域的下古生界形变为封开—德庆复式褶皱，于其东侧的上古生界受海西期的构造运动的影响不大，而受印支期构造运动影响较大，发生形变形成断褶构造带。区域上规模较大的构造有渔涝—莲都向斜，渔涝—莲都逆冲断层，横切渔涝—莲都向斜的多个横向断层［1-2］。

区域内大面积出露于区域的东南部，距矿区约为1.2 km，为加里东期的侵入体（γ3），岩性主要为黑云母花岗岩和花岗闪长岩。形成早于含矿层，故对矿体形态及矿石质量无影响。区内未见明显的变质作用。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露地层较为简单，由老至新分布如下。

（1）泥盆系中统郁江组（D2y）分布于矿区南东侧，为页片状泥质、砂质页岩夹泥质粉砂岩及细粒石英砂岩，厚度为50～230 m。

（2）泥盆系中统东岗岭组（D2d）分布于矿区中部，呈北东向延伸长约为2 193 m，岩性为中厚层状白云质灰岩、白云岩、灰岩夹角砾状灰岩等。该组下部以灰岩为主，中部以白云质灰岩为主，上部则以白云岩为主。厚度为153～422 m，与下伏郁江组呈整合接触。

（3）泥盆系上统融县组（D3r）为主要含矿层，分布于矿区北西侧；沿北东向延伸2 193 m，岩性为中厚层状灰岩及白云质灰岩、白云岩、角砾状灰岩等。该组以灰岩为主。控制厚度为123～328 m，与下伏东岗岭组（D2d）为整合接触。第四系（Q4）为残坡积、冲积、洪积层。残坡积层主要分布于矿区中部及南东侧与东侧的山凹、低洼处及部分露头的低凹处或地表。冲积层主要分布在矿区北西侧平缓（水田）、低洼处，厚度为1.5～15.0 m。

2.2 构造

（1）褶皱构造。矿区为一向北西倾斜的单斜构造，局部呈现宽缓的向斜构造，地层产状总体变化不大，只有局部产状有较大的变化，但沿走向和倾向局部呈波浪状起伏，在矿区南北两端地层有明显向内翘起现象。

（2）断裂构造。通过地质填图发现，有矿区内有1条断层（F1），从矿区的1～5线穿过，呈弧形延伸，矿区内走向延长约为2 000 m，总体走向为北西—南东向，倾向北东，倾角约为75°。断层北东盘上升、南西盘下降为正断层。断层经过3线处见有明显的断层角砾岩，在1～5线的陡壁上及钻孔中都见有明显的断层角砾岩，但对矿体影响较小。矿体内主要发育有北东和北西2组节理，还发育有近东西及近南北2组节理裂隙。

2.3 岩浆岩

矿区内未见岩浆岩体或与之有关的小岩脉出露。

3 矿床地质特征

3.1 矿层（体）特征

石灰岩矿体赋存在泥盆系上统融县组（D3r）及泥盆系中统东岗岭组（D2d）石灰岩地层中，直接底板为泥盆系中统东岗岭组（D2d）的白云岩、白云质灰岩等。矿床由4个矿层（体）组成，编号依次为KCI、KCII、KCIII、KCIV。

矿体沿矿区西侧在形态上呈近“长条带状”分布，矿区范围内矿体走向长度大于2 193 m。矿层受地层控制，呈宽缓单斜层状产出，与地层产状一致。矿体沿走向和倾向局部呈波状起伏，在矿区南西、北东两端矿层有明显向内翘起现象。

矿体基本裸露地表，位于当地侵蚀基准面以上，无覆盖层。矿区范围内矿体控制总长度约为2 193 m，出露宽度为531～986 m，延深为168～525 m，矿体连续分布，控制厚度为109～415 m，厚度变化平均系数为30.50%，为较稳定的大型矿床。

矿体呈稳定的单斜构造，产状清楚较稳定，F1断层对矿体质量影响小。

3.2 矿石特征

3.2.1矿石矿物成分及类型

矿石呈浅灰—灰色，主要矿物成分为方解石，含量为95%～99%，次要成分为石英，含量为1%～3%，微量元素有泥质矿物及炭质、铁质充填。矿物粒径多为小于0.005 mm，少量在0.005～0.03 mm。局部方解石晶体有拉长并定向排列现象，粗细晶粒相对集中定向间隙分布，形成了比较清晰的显微层纹状（条纹状）构造。矿石中普遍见有细晶状、白色方解石细脉，脉宽多在0.2～3 mm，少量大于1 cm，呈不规则网状、树枝状交错穿插分布。

矿区矿石的自然类型为浅灰—灰色中厚层状灰岩，为I级品矿石［3］，分布于全矿区。

3.2.2化学组分

（1）主要化学成分。矿石总体CaO含量高（45.12%～55.84%，平均为54.78%），而MgO含量低（0.10%～8.79%，平均为0.75%）。分析采样的1 447个矿石样品，I级样品占97.78%，其中CaO≥50%的样品占99.03%，MgO<1%的样品占80.97%。CaO与MgO含量呈现显著的负相关关系，反应沉积环境是干燥气候环境［3］。全矿区矿石主要化学成分平均含量：CaO为54.78%，MgO为0.75%，SiO2为0.75%，Al2O3为0.23%，Fe2O3为0.08%，K2O+Na2O为0.033%，SO3为0.02%，Cl为0.005 5%，fSio2为0.31%。

（2）次要化学成分。次要化学成分平均含量：SiO2为0.75%，Al2O3为0.23%，Fe2O3为0.08%。SiO2，Al2O3，Fe2O3的含量均较低，CaO含量与SiO2，Al2O3，Fe2O3的关系不明显，有较大的随机性。

3.2.3矿石结构、构造

矿石主要结构为泥—粉晶结构、细粒结构，粒径多在0.01～0.05 mm，较粗的方解石粒径可达0.2 mm。构造以致密块状构造为主。

3.3 围岩与夹层

3.3.1矿体夹层

矿区内共圈定7个夹层，编号依次为J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7，呈层状、透镜状或喇叭状产出，其特征见表1。夹层岩性为白云质灰岩或白云岩。夹层基本都能利用，但J3在开采利用时不作为夹层，仅作为底板。

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白云岩呈灰色，细晶结构的断口具粗糙感，泥—粉晶结构的断口较细嫩。矿物成分以白云石为主，微量次生方解石充填于间隙中，有时集中形成白色方解石细脉。偶见黄铁矿小晶粒；裂隙面或层面上可见浅褐红、褐红色铁质、泥质薄膜。

白云质灰岩，灰色居多，断口具粉砂感，矿物成分以方解石为主，次为白云石及微量石英、泥质、炭质等，偶见细小白色方解石脉穿插分布。

矿区矿层之上无覆盖，第四系（Q4）覆盖层主要分布在矿体外围，多分布于各线南东端、北西端及山间平缓地带，分布面积不大，厚度为0.5～5 m，其它地方零星分布。

3.3.2矿体底板

矿体底板（无顶板）为泥盆系中统东岗岭组（D2d）底部的白云岩夹白云质灰岩及少量灰岩。该底板与含矿层沿矿层（D3r）呈长带状分布，沿走向延长度大于2 193 m，其规模：宽度为41～130 m，延深为29～353m，厚度为53～169 m，形态以层状为主。

底板白云岩一般为灰—深灰色，主要由白云石组成，细晶结构为主，局部泥—粉晶结构。底板白云岩中CaO平均含量为32.60%，MgO平均含量为18.70%，SiO2平均含量为1.38%。区内底板白云岩分布基本连续，厚度较大。

底板灰岩仅分布在4、9线中的东岗岭组（D2d）地层中，部分灰岩可达水泥用Ⅰ级品矿石质量要求。底板灰岩中CaO平均含量为52.61%，MgO平均含量为1.87%，Si O2平均含量为1.27%。

4 矿床成因

矿区内未见岩浆岩，仅在区域东南部位大面积出露（距矿区约为1.2 km）加里东期的侵入体（γ3），其岩性主要为黑云母花岗岩和花岗闪长岩，该侵入体形成早于含矿层，故岩浆岩对矿体的形成无影响，且区内也未见明显的变质作用。因此，可据其地质发展史和矿床地质特征分析矿床成因［4］。

矿区及附近出露地层有寒武系、泥盆系、石炭系、白垩系、第四系。加里东运动后，形成了矿区所在的云开—腰古—增城北东向隆起和同向的坳陷带，为研究区晚古生代遭受剥蚀和接受沉积提供了场所。这一时期地壳相对稳定，从寒武纪至早泥盆世晚期陆续遭受来自印支方向海水的入侵，由于地势高差大，以滨海相陆碎屑沉积为主［5］。中泥盆世地壳再次下降，早期为滨海相碎屑沉积，晚期为浅海相碳酸盐类沉积，晚泥盆世晚期较为动荡，因而泥盆系以砂页岩及石灰岩为主。

经晚泥盆世晚期小规模的海退之后，受华力西构造影响，形成一个长条带状的凹陷，早石炭世海水入侵加强，海水沿泥盆纪海侵通道进入，在研究区内长期接受了浅海相碳酸盐及碎屑沉积，因此，该时期形成了下石炭统孟公坳组（C1ym）、刘家塘组（C1lj）的碎屑岩和巨厚碳酸岩层。华力西构造晚期，地壳明显抬升，海水后撤变浅，矿区一带抬升后成为陆地，长时期缺乏沉积，直到白垩期才堆积了一套含铁质砂页岩建造［5-7］。因此，矿区泥盆系是泥盆纪海水进退所形成的产物，赋存在泥盆系上统的大冲石灰岩矿床属于浅海相沉积成因矿床。

此外，在矿区北西一带有较多石灰岩出露，是较好的石灰质资源远景区。矿区内0～9线开采标高以下还有一些优质石灰岩矿石，是重要找矿靶区。

5 结 论

该矿含矿层位为泥盆系中统东岗岭组（D2d）和泥盆系上统融县组（D3r），区内唯一断层F1对矿石质量影响不大，未见岩浆岩出露。矿石主要矿物成分为方解石，次为石英，4个矿层（体）中CaO与MgO含量呈现显著的负相关关系，其他成分相关性不明显，矿石结构以泥—粉晶结构为主，多为块状构造。矿区内共圈定7个夹层，分别呈层状、透镜状或喇叭状产出，岩性为白云质灰岩与灰岩，控制厚度在0.5～52.8 m。大冲石灰岩矿床成因属于浅海相沉积成因矿床，后期找矿重点方向应放在区内0～9线开采标高以下的优质石灰岩矿石。