甘肃省通渭县苦水湾白云岩矿地质特征及成因分析

梁鹏琼

(甘肃煤炭地质勘查院，甘肃 兰州 730700)

1 地质背景

甘肃省通渭县苦水湾白云岩矿处于甘肃中部地区，地层区划属华北区(Ⅳ)祁连分区(Ⅳ2)中北祁连小区(Ⅳ22)中段[1]。区域上蓟县系陆盆构造环境下的碳酸盐岩沉积稳定，区域变质作用较强烈，成矿地质条件较优越。

区域主要出露地层有：中元古界长城系兴隆山岩群、蓟县系高家湾组，新元古界震旦系白银群，古生界寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系，中生界侏罗系、白垩系，新生界古近系渐新统野狐城组、新近系甘肃群、第四系。与白云岩矿产有关的主要是蓟县系高家湾组。

区域内褶皱和断裂构造较发育，主要褶皱为NW向的炭山向斜、党家岘向斜及石咀向斜构造，与会宁—庄浪—庙滩逆冲断层(F19)、甘沟驿—隆德县隐伏断裂(F1)及散渡河—西吉隐伏断裂(F20)等断裂组成了本区的基本构造格架，控制着区内金属、非金属的产出[2]。

区域上岩浆岩主要分布在西南部华家岭一带，但与勘查区的白云岩矿成矿关系不大。

2 勘查区地质

2.1 地层

勘查区内大部分地区被第四系覆盖，基岩仅在沟谷中出露；地层自下而上有长城系兴隆山岩群(ChX)、蓟县系高家湾组(Jxg)、古近系渐新统野狐城组(E3y)、上更新统风积黄土(Qp3)及全新统冲洪积堆积类型(Qh)。其中，白云岩矿产于蓟县系高家湾组地层中。勘查区出露岩性主要为：大理岩、白云质大理岩(含白云岩)、绢云石英片岩、绢云石英千枚岩、粉砂质板岩、变质砂岩及黄土[3]。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

勘查区褶皱总体表现为一向北东倾伏的复式向斜，从西至东依次为阳坡向斜、苦水湾背斜、宋家河湾向斜。

(1)阳坡向斜：轴部位于中心村阳坡一线，走向NNE-SWW，北西翼地层倾向100°，倾角59°；南东翼地层倾向280°，倾角20°。

(2)苦水湾背斜：轴部位于中心村苦水湾一线，为该复向斜的中部，走向NNE-SWW，北西翼地层倾向280°～290°，倾角30°～70°；南东翼地层倾向85°～130°，倾角55°～75°。

(3)宋家河湾向斜：轴部位于宋家河湾—花阳屲岔一线，西南部与金牛河走向基本一致，北西翼地层倾向75°～82°，倾角40°～70°；南东翼地层倾向280°～300°，倾角60°～78°。

2.2.2 断裂

区域性大断裂即会宁—庄浪—庙滩逆冲断裂(F19)从勘查区西南部穿过。通过本次普查工作，大致了解该断层在勘查区内总体走向为NW-SE向。其中，断层以北为蓟县系高家湾组白云岩段及结晶灰岩段，岩性主要为大理岩、白云质大理岩，地层倾向200°，倾角55°；断层以南为长城系兴隆山岩群四岩组，岩性主要为变质砂岩、大理岩等，地层倾向240°，倾角23°。

图1 勘查区构造简图

2.3 变质作用与围岩蚀变

勘查区内变质作用主要为区域变质，岩性主要由大理岩(含白云岩)、片岩、千枚岩、变质砂岩、石英岩等组成。

其中，长城系兴隆山岩群变质岩岩性主要为变质砂岩、砂质板岩、片状石英岩等，其原岩为泥质岩或黏土岩，含砂质，夹硅质岩，为泥硅质岩沉积建造组合，受区域变质作用形成。主要出露于勘查区南部及邻近的陇川乡一带，沿金牛河两岸分布。

蓟县系高家湾组变质岩岩性主要为大理岩(含白云岩)、绢云石英片岩、绢云石英千枚岩等，其原岩为灰岩、泥质砂岩、硅质岩等，属海相沉积，碳酸盐建造，受区域变质作用形成。主要出露于勘查区中部及石峰堡一带，沿金牛河及沟谷两岸分布[4]。

白云岩矿体上下围岩为大理岩、白云质大理岩，矿体与顶底板大理岩过渡接触界面上，有星点状黄铁矿晶体。钻孔中上部矿体顶部因剥蚀直接与古近系渐新统清水营组不整合接触。矿体夹石主要为大理岩、白云质大理岩，个别为砂质泥岩。

3 矿体特征

3.1 主要矿体特征

区内白云岩矿床位于通渭县寺子川乡中心村苦水湾，含矿地层为蓟县系高家湾组白云岩段，呈厚层状、块状产出。高家湾组由黑云石英片岩、绢云石英片岩和青灰、灰白色厚层大理岩(夹白色白云岩矿体)组成，主要出露在寺子川乡中心村苦水湾—石峰堡一带，沿金牛河河床两岸出露，向金牛河两岸延伸至山前半坡被第四系覆盖。白云岩矿体产出主要受蓟县系高家湾组地层控制，矿体产状与围岩基本一致。

根据地表采样工程及钻探采样测试工作，圈出白云岩矿体7条，主要分布在金牛河两岸露头处及延伸至隐伏区，大致呈南北向依次展布。自西向东依次为Ⅰ号～Ⅶ号矿体。其中:

Ⅰ号矿体：平均厚度32.94 m，走向长度100 m，矿层倾向130°，倾角45°～70°；

Ⅱ号矿体：厚度9.93～12.75 m，平均11.34 m，厚度变化系数12.43%，厚度稳定，矿体走向长度500 m，矿层倾向130°，倾角75°；

Ⅲ号矿体：厚度9.59～61.91 m，平均42.78 m，厚度变化系数50.25%，厚度较稳定，矿体走向长度600 m，矿层倾向60°～120°，倾角43°～70°；Ⅳ号矿体：厚度2.30～122.90 m，平均40.68 m，厚度变化系数102.49%，厚度不稳定，矿体走向长度1 000 m，矿层倾向45°～105°，倾角30°～70°；

Ⅴ号矿体：厚度8.03～52.76 m，平均23.30 m，厚度变化系数89.40%，厚度不稳定，矿体走向长度1 000 m，矿层倾向45°～80°，倾角40°～73°；

Ⅵ号矿体：厚度27.24～103.24 m，平均65.24 m，厚度变化系数58.25%，厚度较稳定，矿体走向长度400 m，矿层倾向40°～80°，倾角53°～85°；Ⅶ号矿体：平均厚度14.51 m，矿体走向长度80 m，矿层倾向300°、倾角78°。

3.2 矿石特征

(1)矿石矿物组成。主要为白云石，少量方解石、石英、炭质、绢云母等。白云石粒径在0.03～0.5 mm，含量80%～98.5%。新鲜矿石表面滴稀盐酸不起泡或微弱起泡。

(2)矿石的化学成分。矿石分子式为CaMg(CO3)2，其主要含CaO、MgO,常含铁、锰的类质同象混入物等。按工业溶剂指标评价：MgO平均品位19.22%>16%，SiO2平均品位2.54%<4%，Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2平均品位3.26%<10%，K2O+Na2O平均品位0.080%<0.30%，S平均品位0.007%<0.15%，P平均品位0.006%<0.03%。矿石质量达到工业溶剂用白云岩用途，质量较好。

(3)矿石结构。按矿石中矿物粒度大小分为：显微变晶结构、细粒变晶结构、中粒变晶结构，其中大多数为细粒变晶结构。矿物晶体多呈不规则粒状，粒径为0.03～1.50 mm。矿石构造主要为厚层状、块状构造。脉状构造主要为方解石充填节理裂隙所成。

(4)矿石类型。

自然类型：按白云岩矿石成因分类，区内白云岩属原生白云岩(化学沉积型)；按白云岩矿石结构分类，区内白云岩主要有微晶白云岩、细晶白云岩及中晶白云岩。总体区内白云岩自然类型只有一种，即浅灰～灰白色，厚层状，微～细中晶原生白云岩。

工业类型：区内白云岩矿体MgO平均品位19.22%，SiO2平均品位2.54%，Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2平均品位3.26%，K2O+Na2O平均品位0.080%，S平均品位0.007%，P平均品位0.006%。上述矿石品位达到工业溶剂用白云岩要求，区内白云岩主要工业类型为溶剂用白云岩。

4 矿床成因分析

本区白云岩成矿层位为蓟县系高家湾组白云岩段，白云岩矿床产于镁质碳酸盐岩地层中，成矿层位与甘肃省同类化学沉积型(或受变质型)白云岩矿床的成矿层位一致。

勘查区白云岩矿石结构简单，主要为细粒变晶结构，少数为显微、中粒变晶结构，粒径为0.03～1.50 mm。矿石主要矿物成分为白云石，含量80%～98.5%，少量为方解石、石英、炭质、绢云母等。新鲜矿石表面滴稀盐酸不起泡或微弱起泡。矿石构造主要为厚层状、块状构造。脉状构造主要为方解石充填节理裂隙所成。上述矿体、矿石特征与化学沉积型(或受变质型)白云岩矿床特征基本相同。

通过对比分析研究甘肃省白云岩典型矿床，结合本区白云岩成矿地质背景、区内矿体、矿石等地质特征，初步确定本区白云岩矿床类型属于化学沉积型(或受变质型)。

本区白云岩矿床形成初步分析：推测勘查区在进入中元古代蓟县纪时沉积趋于稳定，堆积了浅海陆盆构造环境下的碳酸盐岩和碎屑岩建造组合，其典型地层为高家湾组。在区内高家湾组白云岩段沉积形成过程中，高盐度海水中的Mg2+置换底部CaCO3灰泥中的Ca2+，形成原生白云岩，而后在区域变质作用背景下，原生灰岩及白云岩发生变质作用最终形成大理岩及化学沉积型(受变质型)白云岩矿床。

综上，本区白云岩矿主要受地层控制，故总结本区矿床成因为化学沉积型(或受变质型)。