甘肃石灰岩矿分布特征及资源潜力分析

赵文博，罗小红

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

石灰岩矿是甘肃省优势矿产之一，资源较为丰富，其中制碱用、制灰用灰岩矿名列全国第12位，熔剂用灰岩矿名列全国第14位，水泥用和电石用灰岩矿名列全国第19位。目前省内已发现和评价石灰岩矿产地130处，其中大型矿床[1]13处，中型矿床32处，小型矿床53处，矿点32处。矿床规模以小型、中型矿床为主，大型矿床数量较少；资源储量占比以大型矿床为主，约占全省累计查明资源储量的57.13%。石灰岩的开发利用不仅促进了当地经济的发展，同时也推动了各行各业的发展。开采矿山71处(大型13处，中型2处，小型56处)，占矿山总数的54.62%；年开采石灰岩矿4 101.88万t，其中77.69%的石灰岩用于生产水泥。

本文通过对全省已发现的石灰岩矿山进行综合分析研究，总结其区域成矿因素和所处大地构造位置和成矿时代，预测出3个成矿远景区，对今后石灰岩的勘查开发利用具有一定的指导意义。

1 区域成矿地质背景

甘肃省地处西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块、塔里木板块、华北板块、柴达木—祁连板块和杨子板块的交汇处，构造部位独特，构造形迹复杂。各板块的离散、汇聚和洋陆转化形成了祁连山、北山、西秦岭造山带和鄂尔多斯盆地“三带一盆”的格局，一系列的碰撞挤压、离散拉伸、走滑剪切作用形成了众多的韧性剪切带、蛇绿岩带等大型变形构造，构造轮廓基本清楚，在南、北各有一条横贯全省的巨型纬向构造体系，其间发育着各种型式的扭动构造，西南部分布有规模巨大的青藏歹字型构造的头部外围褶带。

甘肃省地壳运动多期发展的特点明显，大致划分为五台—蓟县期、加里东期、华力西期、印支期、燕山期和喜马拉雅期等六个运动期，每一运动期的期末都有一场激烈的构造运动。各地层间的接触关系，虽因地而异，但在同一地层区内，各地层系、统间的接触关系基本相同。

区内地层发育齐全，从前长城系至第四系均有分布。沉积岩建造十分发育，大致以早、晚二叠世间的北山运动为界，这以前是较活动的海相碎屑岩、碳酸盐岩夹火山岩建造，之后是较稳定的陆相碎屑岩建造，严格控制了石灰岩矿山的时空分布。晚二叠世海水退缩至西秦岭—南祁连一隅，印支运动最终结束了海侵史[6-7]。

2 成矿规律和成因分析

2.1 时间分布规律

甘肃石灰岩矿床严格受地层控制[9-10]，含矿地层时代[11-12]较多，自前长城纪至三叠纪均有分布，其中以奥陶纪为主，次为二叠纪、蓟县纪和石炭纪，约占矿床总数的70.26%，其余仅占29.74%(表1)。

甘肃省累计查明石灰岩矿资源储量337 814.6万t(表1)，其中奥陶纪、二叠纪、蓟县纪和石炭纪累计查明资源储量占总量的87.45%，蓟县纪—前长城纪仅占总量的12.55%。

表1 甘肃石灰岩矿床规模及储量按时代统计排序表

(1)奥陶纪石灰岩矿含矿层位。

主要分布于北祁连山区的阴沟群(O1Y)、中堡群(O2Z)、妖魔山组(O2-3y)和三道沟组(O2s)；其次为陇东地区的雾宿山群(O2-3w)、李子园群(Pz1Lz)、扣门子组(O3k)和天祝组(O2-3t)。已发现矿产地33个，占全省28.56%；查明资源储量147 597.9万t，占全省资源储量43.69%。其中北祁连山区中堡群是一套海相火山岩及碎屑沉积，总厚达4 000m，石灰岩为其中的夹层或大的透镜体，本省主要熔剂、水泥石灰岩矿床赋存于此群。

(2)二叠纪石灰岩矿含矿层位。

该时代石灰岩皆分布于西秦岭。在合作—武山和迭部—武都成矿亚带内均大量分布，现评价矿床集中在北带，已发现矿产地18个，占全省15.76%；查明资源储量58 584.58万t，占全省资源储量17.34%。含矿地层有山西组(P1s)、石关山组(P3s)和大关山组(P2d)，岩石组合以石灰岩为主，次为含炭页岩及钙质页岩等，均属海相沉积。建造类型以潮下带碳酸盐岩为主，潮间带碎屑岩—碳酸盐岩次之[13]。

(3)石炭纪石灰岩矿含矿层位。

主要分布于西秦岭，北山和祁连山零星分布。西秦岭区的臭牛沟组(C1ch)、羊虎沟组(C2y)、巴都组(C1b)、下加岭组(C2x)、益洼沟组(C1yw)、岷河组(C2m)及略阳组(C1l)均有较多石灰岩层，其中以略阳组、岷河组和尕海组尤为发育。已发现矿产地19个，占全省12.55%；查明资源储量50 250.25万t，占全省资源储量14.88%。主要为潮间带碎屑岩—碳酸盐岩建造和潮下带碳酸盐岩建造。地层受西秦岭纬向构造控制，祁吕系和青藏系构造对其有一定影响。

(4)蓟县纪石灰岩矿含矿层位。

主要分布在中祁连，在中秦岭和敦煌地块亦有零星分布。含矿地层有花石山群克素尔组(Jxk)、兴隆山岩群高家湾组(Pt2g)、皋兰岩群(Pt2G)及平头山组(Jx2p)，已发现矿产地15个，占全省13.39%；查 明资 源储 量38 988.35万t，占 全省 资源 储量11.54%。其中以兴隆山岩群高家湾组最具代表，现有评价矿床多集中在该地层中，岩性为石灰岩、片岩、千枚岩及板岩等，属陆源碎屑岩—富硅镁碳酸盐岩建造，受区域低温动力变质作用，形成单相的低绿片岩相变质地层。

(5)其他石灰岩含矿地层。

震旦纪石灰岩含矿地层：石灰岩主要赋存于韩母山群(ZH)，厚度巨大，局部夹泥质灰岩、千枚岩，属碳酸盐岩建造和泥质岩—碳酸盐岩建造[4]，晚期受区域东西内构造与古河西系构造复合控制。

寒武纪石灰岩含矿地层：石灰岩赋存于中上寒武统香毛山组(∈2-3xm)和三山子组(∈3s)，属碳酸盐岩—硅质岩—火山碎屑岩建造，岩性为千枚岩夹硅质岩、白云岩、泥质灰岩、页岩及鲕状灰岩。石灰岩在障壁型浅海环境中形成，受古河西系北祁连褶带与区域东西向构造天祝—景泰构造带复合控制。

泥盆纪石灰岩含矿地层：石灰岩主要发育在西秦岭的北带，赋矿层位较多，主要以碳酸盐岩建造、泥质岩—碳酸盐岩建造及碎屑岩—碳酸盐岩建造为主。岩相古地理属浅海相、陆缘海相及浅海—泻湖相等。

2.2 空间分布规律

从地理位置上看，石灰岩在全省各市州均有分布，主要集中在平凉、兰州、陇南、武威、张掖、定西、天水及金昌等8个市，累计查明资源储量291 101.71万t，占全省90%以上(图1)。其中平凉市发现矿产地6处，资源储量64 679.79万t，占全省20.16%；兰州市发现矿产地21处，资源储量54 719.64万t，占全省17.06%；陇南市发现矿产地39处，资源储量47 757.62万t，占全省14.89%； 武威市发现矿产地7处，资源储量32 266.09万t，占全省10.06%； 张掖市发现矿产地4处，资源储量28 655.51万t，占全省8.93%； 定西市发现矿产地9处，资源储量22 393.83万t，占全省6.98%； 天水市发现矿产地11处，资源储量20 494.62万t，占全省6.39%； 金昌市发现矿产地5处，资源储量20 134.61万t，占全省6.28%。

图1 甘肃省各市(州)石灰岩矿查明资源储量结构图

从甘肃Ⅲ级大地构造单元位置上看，全省石灰岩矿床主要分布于南秦岭裂陷大陆边缘、中秦岭裂陷大陆边缘、中祁连岩浆弧、北祁连沟弧盆系和鄂尔多斯西缘裂陷带，次为龙首山—雅布赖山地块、河西走廊盆地、摩天岭地块、敦煌地块、鄂尔多斯西缘裂陷带和南祁连裂陷大陆边缘[7]，其余构造单元目前未发现石灰岩矿产地。

从Ⅳ级成矿亚带看，全省共有19个成矿亚带有石灰岩矿显示，除文县东—康县、陇东、别盖—硫磺山、碌曲—徽县、柳沟峡—小柳沟和方山口—鹰嘴红山等6个成矿亚带显示的灰岩矿床数量及规模等较小外，其余13个成矿亚带中石灰岩矿分布广泛，矿产地数量较多，资源储量丰富，各主要成矿带石灰岩矿的分布数量不同(表2)。根据统计结果看，合作—两当成矿亚带中矿床数量最多，矿产资源最为丰富，是甘肃省最重要的成矿亚带，其次为昌马—靖远、平凉—安口镇、九个泉—景泰、迭部—陇南和红古—兴隆山等5个成矿亚带，以上6个成矿亚带共有石灰岩矿床92个，占全省灰岩矿山总数的70.77%；累计查明资源储量268 714.2万t，占总量的79.54%。

表2 甘肃主要Ⅳ级成矿带石灰岩矿产地统计一览表

从时空分布来看，前长城纪石灰岩主要分布于河西走廊盆地、北祁连沟弧盆系和龙首山—雅布赖山地块等构造单元中，多为矿点，规模较小；长城纪至震旦纪石灰岩主要分布于中祁连岩浆弧、龙首山—雅布赖山地块、中秦岭裂陷大陆边缘和敦煌地块等构造单元中；寒武纪至三叠纪石灰岩主要分布于南秦岭裂陷大陆边缘、中秦岭裂陷大陆边缘、中祁连岩浆弧、北祁连沟弧盆系、鄂尔多斯西缘裂陷带、河西走廊盆地、摩天岭地块、敦煌地块、鄂尔多斯西缘裂陷带、南祁连裂陷大陆边缘等构造单元中。

3 资源潜力分析

根据甘肃省目前已发现和开采的石灰岩矿产地，对各矿床的成矿条件和分布规律等进行分析研究，结合矿山开发利用实际情况，归纳出双红圈—宁远堡、尖山子一带和苟家寨—马力3个石灰岩矿成矿远景区(图2)。远景区的划定也为未来政府进行资源集约化、规模化开采提供了一定的参考。

图2 甘肃省石灰岩矿成矿远景区分布图

按照目前省内对石灰岩矿的开采用途，综合利用模式归纳为：熔剂、制碱、电石用灰岩→水泥用灰岩→制灰用灰岩→建筑石料用灰岩。

(1)双红圈—宁远堡石灰岩矿成矿远景区。

该区地处龙首山变质基底杂岩中，位于龙首山成矿亚带上。已发现石灰岩矿产地5处，以九墩湾和红泉水泥用及孩母寺熔剂用石灰岩矿最具代表，含矿地层为震旦系韩母山群，岩性以灰岩为主，夹薄层钙质千枚岩及大理岩，底部为砾岩或含砾千枚岩、变质粉砂岩。岩石具有一定程度的变质，矿石为结晶灰岩，矿石质量属水泥Ⅰ、Ⅱ级品及熔剂Ⅰ—Ⅲ级品[14]。矿体整体倾向北东，倾角40°，长度约265～1 200m，宽度10～60m不等，CaO和MgO平均含量54.42%、2%。综上所述，该区成矿地质背景良好，具有一定的资源潜力，矿石质量稳定，可作为水泥用和熔剂用灰岩进行开发利用，熔剂用灰岩优先开采。资源开采可辐射至金昌市、武威市及张掖市等地区，满足这些地区对石灰岩资源的各种需求。

(2)尖山子一带石灰岩矿成矿远景区。

该区地处祁连早古生代造山带—中祁连岩浆弧中，位于红古—兴隆山成矿亚带上。已发现石灰岩矿产地11处，以丁家豁岘和凤泉沟水泥用灰岩矿及张家沟制灰用石灰岩矿最具代表，含矿地层为蓟县系兴隆山岩群高家湾组，岩性以灰岩和白云岩为主，夹少量钙质板岩。矿体整体呈层状、似层状和透镜状，延伸长数百米，厚度在120～280m，斜深＞100m[15-16]。矿石质量符合水泥、制灰等多种用途工业指标，属优质石灰岩。区内成矿地质背景良好，具有一定的成矿潜力。资源开采可辐射至兰州市、白银市、临夏州及定西北部等地区，满足这些地区对石灰岩资源的需求。

(3)苟家寨—马力石灰岩矿成矿远景区。

该区地处新元古代—晚古生代裂陷大陆边缘—夏河—礼县陆缘沉积区中，已发现石灰岩矿床5处，含矿地层为二叠系大关山组和石关山组，矿体规模较大，质量较好，用途广泛，属优质石灰岩。该区成矿地质条件优越，具有较大的找矿潜力。资源开采可辐射至定西市南部、天水市、甘南州及陇南市西北等地区，满足这些地区对石灰岩资源的市场需求。

4 结论

(1)甘肃省内已发现的石灰岩矿床均为海相化学沉积型，矿层形态简单，规模大，矿石质量较纯，氧化钙含量可高达55%，用途广泛，资源储量丰富，是地方经济发展的重要非金属矿产之一。

(2)甘肃省石灰岩矿床(点)成矿时代以奥陶纪为主，次为二叠纪、蓟县纪和石炭纪，空间上主要处于南秦岭裂陷大陆边缘、中秦岭裂陷大陆边缘、中祁连岩浆弧、北祁连沟弧盆系等构造单元中。

(3)通过对全省已发现的石灰岩矿山进行综合分析研究，根据区域成矿因素和所处大地构造位置和成矿时代，预测出双红圈—宁远堡、尖山子一带和苟家寨—马力等3个石灰岩矿成矿远景区，对今后石灰岩的勘查开发利用具有一定的指导意义。