内蒙古阿拉善左旗大疙瘩山水泥用石灰岩矿床地质特征及成因探讨

王鹏

(中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队，宁夏 银川 750021)

大疙瘩山水泥用石灰岩矿床位于阿拉善左旗巴彦浩特镇以南直距约70km，地处阿拉善左旗巴润别立镇境内，包兰铁路于大疙瘩山东部23km 处通过，距银川至阿拉善左旗的高速公路巴润别立镇出口约25km，银川至阿拉善左旗的省道S218 于大疙瘩山北部23km 处通过，交通方便。本文依据本矿区2017 年度野外勘查资料，同时对比参考区域地质资料，对矿床地层及构造特征通过深部工程予以控制查证，并就矿体特征、矿石品质、矿床成因等进行综合研究及探讨。

1 区域地质背景

该区域地层古生界区划属华北地层大区(Ⅴ)，晋冀鲁豫地层区(Ⅴ4)，鄂尔多斯地层分区(Ⅴ44)，贺兰山- 桌子山小区(Ⅴ44-2)。中、新代地层划属阿拉善地层区(2)、潮水地层分区(22)。区内出露的地层有奥陶系下- 中统天景山组和中-上统米钵山组、泥盆系上统大岱山组和中宁组、新近系中新统彰恩堡组、第四系上更新统洪积层和全新统冲积层。

区域地处贺兰山南段，大地构造位置属北祁连加里东褶皱带东北缘，曾历经多次构造变动，地质构造较为复杂。区内发育塔塔沟背斜、峨眉山向斜及营盘山斜冲断层(F1)，轴向多为北西向，两翼地层常被不同性质的断层切割，导致其地层展布形态不对称。见图1。

图1 区域地质简图

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内地层总体呈宽缓背斜产出，出露的地层有奥陶系中下统天景山组第一段(O1-2t1)、天景山组第二段(O1-2t2)、新近系中新统彰恩堡组(N1z)及第四系全新统冲积层(Qhal)。见图2。

图2 矿区地质简图

2.1.1 天景山组第一段(O1-2t1):在矿区内依据其岩性组合特征，按地层由老到新可划分为6 个岩性层：第一层(O1-2t1-1)为灰色中- 厚层网纹状灰岩为主，顶部燧石结核- 条带较发育，底部夹有(含)白云质灰岩，倾向106-256°，倾角15-50°，控制厚度223.04-363.76m；第二层(O1-2t1-2) 为灰色中- 厚层状泥质网纹状灰岩，网纹多呈浅紫红- 土黄色，局部分布杂乱呈条纹- 团块状，倾向132-266°，倾角18-56°，控制厚度186.35-517.69m；第三层(O1-2t1-3)为灰- 深灰色厚层泥质网纹灰岩、中厚- 薄层含燧石团块- 条带灰岩、白云质条带- 网纹灰岩及泥质条带灰岩，倾向155-266°，倾角30-60°，控制厚度59.01-123.41m，为标志层；第四层(O1-2t1-4) 为灰色厚- 中层含泥质网纹状灰岩为主，网纹多呈紫红- 黄绿色，局部发育密集、 分布杂乱， 倾向130-255°，倾角28-60°，控制厚度75.31-206.20m；第五层(O1-2t1-5) 为深灰色薄层状泥质条带灰岩为主，条带多呈玫红色，条带宽约0.2-0.5cm，间距多为2-8cm，顺层分布，平行层理较发育，倾向125-160°，倾角29-46°，控制厚度为128.54m；第六层(O1-2t1-6) 顶部岩性为灰色厚- 中厚层网纹状含白云质团块灰岩为主，白云质团块多呈土黄色不规则分布于风化表面或镶嵌于岩层中，该层倾向135-150°，倾角36-50°，控制厚度为321.54m。

2.1.2 天景山组第二段(O1-2t2)：分布于矿区南西部及南东角，岩性从下到上为深灰色中- 厚层状含砂质灰岩、含砂质白云岩、浅紫色- 灰黄色含砂质板岩夹中厚层含燧石结核灰岩、白云质灰岩及白云岩。该层以泥质板岩为主，夹有燧石结核灰岩、白云质灰岩及白云岩互层。该层以板岩区别于下伏含矿层，为含矿层顶板，与下伏天景山组第一段第四层(O1-2t1-4)为断层接触。该层厚度＞353.24m。

2.1.3 彰恩堡组(N1z)：仅出露于矿区北东角，岩性为浅棕- 灰褐色中细粒长石石英砂岩，夹少量灰绿色粘土质粉砂岩。该层厚度＞16.36m。

2.1.4 第四系全新统冲积层(Qhal)：分布于矿区东部塔塔沟一带或山前低洼地带，岩性主要由砂、粘土质砂及砾石组成，分选性差。在冲沟中见其厚度＞3.0m。

2.2 构造

矿区内共查明5 条断层，特征如下：

F1 逆断层：位于矿区东部塔塔沟内，为一高角度逆断层，断面平均产状245°∠70°，破碎带内为方解石脉、角砾岩及泥砂质胶结物，破碎带宽2-5m，沿北西- 南东方位延伸大于2.3km，穿越矿区边界。南西盘(上盘)上升，岩性以灰色厚层含泥质网纹灰岩为主，总体倾向150°，倾角35°；北东盘(下盘)下降，岩性以灰岩为主，常见白云质灰岩及白云岩夹层有别于上盘。

F2 正断层：位于矿区北东部，破碎带宽1-5m,由方解石、泥砂质胶结物及角砾岩组成，断面走向近于南北，延伸长约660m，断面倾向275°，倾角55°。西盘(上盘)下降，东盘(下盘)上升，为正断层。

F3 逆断层：位于矿区北部，破碎带宽3-5m,由方解石、泥砂质胶结物及角砾岩组成，断层走向延伸约1.3km，断面倾向330°，倾角70°。北东盘(下盘)下降，南西盘(上盘)上升，为逆断层。受该断层影响，两盘地层岩性及产状发生较大变化。

F4 逆断层：位于矿区南西部，破碎带宽2-8m, 延伸长度大于2.6km。破碎带内为方解石、泥砂质胶结物及角砾岩，断面见有断层糜棱岩，断面倾向230°，倾角30°，为一低角度逆掩断层。受该断层影响，南西盘(上盘)矿层顶板天景山组第二段(O1-2t2)泥砂质板岩逆冲于含矿层天景山组第一段第四层(O1-2t1-4)之上，在矿区南西部覆盖了天景山组第一段第五层(O1-2t1-5)和第六层(O1-2t1-6)。

F5 正断层：位于矿区南部，破碎带宽2-5m,由方解石、泥砂质胶结物及角砾岩组成，走向近于南北，延伸长约870m，断面西倾，倾角53°，为正断层。受该断层影响，上盘地层(O1-2t1-4)向南错动变宽，断层两盘地层不对称。

3 矿床地质特征

3.1 矿体形状、产状及规模

矿区内水泥用石灰岩矿层赋存于奥陶系中下统天景山组第一段(O1-2t1)中，划分为6 个含矿层(O1-2t1-1～O1-2t1-6)，每个含矿层各圈定1 个矿层，全矿区共有6个矿层。

K1 矿层：分布于矿区北西- 北东部，岩性为灰色中- 厚层泥质网纹灰岩，矿层产出形态受背斜构造控制，倾向245～110°，倾角15～46°。矿层出露宽度110-870m，延伸长度1850m，控制厚 度 49.48-463.90m， 平 均 厚 度256.69m。

K2 矿层：分布于矿区北西- 北东部，岩性为灰色中- 厚层状泥质网纹状灰岩为主，网纹多呈浅紫红- 土黄色，局部分布杂乱呈条纹- 团块状，倾向240～130°，倾角21～56°。矿层出露宽度70-620m，延伸长度2980m，控制厚度17.61-314.97m，平均厚度166.29m。

K3 矿层：分布于矿区中西- 中东部，岩性主要为灰- 深灰色厚层泥质网纹灰岩。倾向250～140°，倾角27～55°。矿层出露宽度10-73m，延伸长度2800m，控制厚度8.45-44.81m，平均厚度26.63m。

K4 矿层：分布于矿区中部标志层之上，岩性以灰色厚-中层含泥质网纹灰岩为主，局部夹有少量薄层泥质条带灰岩，倾向260～140°，倾角31～60°。该矿层出露宽度30-620m，延伸长度3710m，控制厚度10.93-365.87m，平均厚度188.40m。

K5 矿层：分布于矿区中东- 南东部，岩性为深灰色薄层状泥质条带灰岩，条带多呈玫红色，条带宽约0.2-0.5cm，间距多为2-8cm，顺层分布，平行层理较发育，倾向155～125°，倾角25～46°。该矿层出露宽度130-320m，延伸长度980m，控制厚度55.26-174.51m，平均厚度82.99m。

K6 矿层：分布于矿区南东部，岩性以灰色厚- 中厚层含泥质网纹状灰岩为主，网纹多呈浅紫红- 黄绿色，局部见暗灰色泥质条纹，倾向150～135°，倾角36～42°。矿层出露宽度350-590m，延伸长度740m，控制厚度195.04-309.99m，平均厚度245.48m。

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石类型与结构构造

根据矿石的矿物成分、结构、构造特征，结合矿石宏观特征将矿区内矿石划分为泥质网纹状微晶灰岩和条带状泥晶灰岩两种自然类型。

3.2.1.1 泥质网纹状微晶灰岩：为矿区内主要矿石类型，广泛分布于K1、K2、K3、K4 及K6 矿层，矿石一般呈灰- 深灰色，微晶- 泥晶结构，厚- 中厚层状网纹状构造。矿石矿物主要为方解石，含少量自生石英、铁质、泥质、生物碎屑及白云石等。

3.2.1.2 条带状泥晶灰岩：分布于矿区南东部K5 矿层，矿石呈深灰色，以薄层状为主，微晶- 泥晶结构、交代状泥晶结构，条带状- 块状构造。泥质条带多为玫红色，水平层理发育。矿石矿物主要为方解石及内碎屑组成，含少量自生石英、生物碎屑、泥质、铁质及白云石等。

3.2.2 矿石质量

依据矿石化学基本分析及多元素分析测试结果，矿石主要化学成分为CaO，含量为48.19-53.92%，平均为51.03%；其次为SiO2，含量为2.18-7.14%，平均为5.28%；MgO 含量为0.45-1.83%，平均为1.07%。本次所圈定矿石宏观特征为灰-深灰色中- 厚层泥质网纹状灰岩及薄层泥质条带灰岩，所取的薄片样鉴定结果中，矿石样品二氧化硅(SiO2)镜下特征以自生石英为主，矿石中游离二氧化硅(fSiO2)为石英质。全矿区含K1-K6 共6 个矿层，各矿层单工程加权平均品位统计结果见表1。

表1 各矿层矿石品位情况一览表

4 矿床成因

大疙瘩山矿区矿层以泥晶、微晶灰岩为主，这与浅海盆地远离大陆有关。浅海碳酸盐灰泥物质的来源除靠波浪的搬运簸选作用外，大量泥质主要靠大海洋流，当洋流发生变化时，沉积物的岩性也会相应变化。矿层中夹有薄层泥质条带灰岩，具水平层理，表明在地质历史中曾经历过洪水携带泥质导致近海海水混浊，在浅海盆地中出现贫钙而富泥砂质的现象。

大多数碳酸盐岩的沉积方式和碎屑岩一样，受水动力因素的控制。碳酸盐质点(灰泥、碎屑及生物遗骸)在陆地边缘10～15m 深的海域形成后，会因为水动力因素的不同，在原地或被海流、波浪带到远离海岸的浅海盆地中沉积、成岩。

矿区内矿石主要类型为泥质网纹状微晶灰岩和条带状泥晶灰岩，矿层水平层理发育，层面无生物扰动构造，生物遗迹化石较发育。这些沉积构造特征表明矿层生成于水动力条件极弱的潮下带。当洋流发生变化时，沉积物的岩性也会相应变化。据此推断该处石灰岩应属于浅海相碳酸盐沉积矿床，沉积原始环境较为稳定，便于形成大面积浅海相灰岩。

5 结论及建议

5.1 本矿床属浅海相碳酸盐台地同生沉积矿床，沉积原始环境较为稳定，矿区外围北西和东部仍有该套地层分布，为今后找矿勘查的有利地区。

5.2 矿床内含有一定数量的非矿夹层，局部地段剥采比较大，未来矿山开发利用时可考虑搭配使用，或作为建筑石料综合利用。

5.3 矿区雨季(7、8、9 月)易发生山洪，矿山开采时应采取严格的防洪措施；同时要加强环保措施，保护好当地的生态环境。