安徽省淮北市滂汪山水泥用石灰岩矿床地质特征及找矿方向

朱广居

［关键词］淮北地区；滂汪山；石灰岩；地质特征

矿产资源是国民经济建设的重要物质基础，搞好矿产资源总量预测可以为国家制定国民经济发展规划和确定资源政策提供依据，而且可以作为拟定地质工作长远规划和部署近期地质工作的依据。

石灰岩矿产是建材、化工、冶金等工业的重要原料。随着国民经济的发展，工业部门对石灰岩矿产的需求量愈来愈大。淮北地区石灰岩资源丰富，但分布不够均匀，已探明的储量还不能满足工业发展的需要，而且主要是水泥灰岩矿石储量。

为了合理开发利用石灰岩资源，合理部署石灰岩地质找矿工作，通过对滂汪山水泥用石灰岩矿床地质特征进行分析，总结规律，为下一步淮北地区寻找石灰岩矿提供方向。

1. 区域地质

1.1 区域地质特征

本区所处大地构造单元属中朝准地台，鲁西隆起区南端[1]。

区内所见地层有：寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系。寒武系和奥陶系为海相碳酸盐岩建造。石炭系和二叠系为海陆交替相—陆相含煤碎屑岩建造和红色碎屑岩建造。

区内褶皱强烈，断裂构造也十分发育[2]。褶皱有萧县复式背斜和闸河复式向斜：萧县复式背斜：轴向约北东30°，但由背斜轴中部向其西端延伸，都略向右缓转弯，形态似弓形，褶皺紧密。因此，横向宽度较小，两翼地层倾角不等。在萧县附近，北西翼地层倾角在25°～30°间，而南东翼地层倾角40°左右，但在淮北市相山（相山背斜），即萧县复式背斜南端，其两翼地层倾角与北部相反，则东翼缓，西翼陡，局部近直立。复式背斜核部为寒武系，两翼为寒武系—奥陶系的部分出露。

闸河复式向斜，其轴向北东30°左右，向斜开阔，地层倾角平缓，核部为二叠系组成，均为第四系掩盖。

区内断裂构造主要有两组：一组与背斜轴近乎一致的走向逆断层，其规模较大，延伸较远，一般长达数公里，分布于复式背斜与复式向斜衔接部位。另一组是横断层，往往切断走向断层。

区内侵入岩体除丁里微粒花岗岩体外，还有闪长岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩和石英正长斑岩。

其余的岩体出露面积较小，多被浮土掩盖。与水泥灰岩的开发利用无关系。

1.2 区域矿产

区内矿产极为丰富，具有一定工业价值的矿产如下：

内生矿产：前常铁铜矿、秦楼铜金矿、王场铁矿、石楼铁矿、史小楼铁矿和后马场铜镍矿等。

外生矿产：除闻名的闸河煤田外，还有耐火粘土和水泥灰岩等。

2. 矿区地质特征

2.1 地层

出露地层有寒武系中统徐庄组、张夏组、寒武系上统崮山组、长山组、凤山组、奥陶系下统贾汪组、萧县组、第四系全新统[3]。

凤山组和萧县组按岩性又进行两分和三分，即凤山组上段、凤山组下段。萧县组团山段、萧县组王场段和萧县组青龙山段，青龙山段在矿区中未见出露。

上述地层在矿区中组成一单斜层状构造。地层产状：走向北西—北东，倾向北东—南东，倾角30°～50°之间，局部状60°。现由老到新综合叙述如下：

1、寒武系中统徐庄组（∈₂x）

上部鲕状灰岩。灰色，局部灰红色。中薄层状，局部厚层状。顶部为含葛万藻粗鲕状灰岩，粗鲕子呈豆粒状，常富集呈粗鲕状灰岩条带或薄层，其厚度2～5cm之间，这样的粗鲕状灰岩条带有数条，构成与张夏组分界的标志层。

下部砂质灰岩与含云白质生物碎屑灰岩互层，灰—青灰色，局部浅黄色。中薄层状，局部厚层状。底部为细砂岩及粉砂岩。

出露于滂汪山西坡，可见厚度65.70 m。

与上伏张夏组是整合接触。

2、张夏组（∈₂z）

上部斑纹状灰岩夹白云质斑纹状灰岩。灰色，风化表面呈灰黑色，中厚层状局部厚层状。斑纹为白云质、泥质和铁质组成。斑纹的颜色，在岩层的风化面上呈黑色，而且呈不规则状凸出。岩石新鲜面上的斑纹多为灰红色。

中部鲕状灰岩夹斑纹状灰岩[4]。灰—灰红色局部浅灰色。中厚层状，局部厚层状。

下部斑纹状灰岩。灰红色，局部灰色，中薄层状为主，局部为中厚层状。斑纹主要由鲕子密集而成条带或不规则的小团块鲕子集合体构成。

底部粗鲕状灰岩。灰红色—灰色，中厚层状，含白云质不稳定。

出露于滂汪山上，厚度180.05 m。

与上伏崮山组整合接触。

3、寒武系上统崮山组（∈₃g）

上部鲕状灰岩。灰色，中薄层—中厚层状。

中部灰岩夹白云质灰岩。灰色—浅黄色，薄层状。

下部鲕状灰岩夹含白云质鲕状灰岩。灰—灰红色，中厚层状，具鲕状结构。

出露于滂汪山东坡上，与下伏张夏组界线清楚，厚度48.00 m。

与上伏长山组为整合接触。

4、长山组（∈₃c）

上部含白云质细鲕状灰岩夹斑纹状灰岩及生物碎屑灰岩。灰色，薄层—中薄层状。

中部泥质灰岩夹竹叶状泥质灰岩。浅灰—黄色，中薄层状，局部为条带状。

下部泥灰岩与竹叶状泥灰岩互层：浅灰—黄绿色，中薄层状。

底部竹叶状泥灰岩：厚0.20 m，作为与崮山组的分层标志。

出露于滂汪山之东山梁上，厚度56.19 m。

与上伏凤山组呈整合接触。

5、凤山组下段（∈₃f¹）

上部含泥质斑纹白云质灰岩夹瘤状白云质泥质灰岩，灰—灰黄色。薄层状为主，局部见有链条状薄层理，产生原因系成分不均一的薄层灰岩或泥质灰岩受风化作用造成的。

中部白云质泥质灰岩夹数层泥灰岩。泥质灰岩为灰—青灰，泥灰岩为黄绿色。均呈中薄层状。本层下部白云质灰岩中，含大窝卷构造。

下部泥质白云质灰岩夹鲕状灰岩、泥灰岩。灰岩为灰—浅灰色，泥灰岩为黄—黄绿色。以薄层状为主，在泥灰岩中，含有不稳定的竹叶和灰岩透镜体。

出露于滂汪山东面的小山头上，厚度80.02 m。

与上伏凤山组上段为整合接触。

6、凤山组上段（∈₃f²）

白云岩：浅灰—肉红色，风化面呈黑色。岩石的风化面上具刀砍状纹沟。中厚层状，局部为厚层状，矿物成分以白云石为主。其氧化镁含量达20.5%。

出露于滂汪山之东山梁上。厚度25.98 m。

与上伏奥陶系下统贾汪组呈假整合或整合接触。

7、奥陶系下统贾汪组（O₁j）

页岩及泥灰岩夹砂质白云岩。泥黄色，薄层状—叶片状。

出露于滂汪山最东的小山梁上，厚度为8.5 m。与上伏萧县组团山段界线清楚，为假整合接触。

8、萧县组团山段（O₁xt）

白云质灰岩为主，其中局部夹有斑纹状白云质灰岩、含硅质结核灰岩和具微细层理的白云质灰岩。出露于滂汪山最东的山头上，厚度53.53 m。

与上伏萧县组王场段界线清楚为整合接触。

9、萧县组王场段（O₁xw）

白云质灰岩和角砾状泥质白云质灰岩。灰—浅灰色，薄层—中厚层状。

出露于滂汪山最东的小山东坡上，即国防公路西侧石灰窑附近。地层出露不全，可见厚度大于5.19 m。

10、第四系全新统（Q₄）

上部为亚粘土，下部为粘土夹亚粘土和灰岩小石块。

全新统属山麓坡积—洪积层，分布于矿床南北两侧的谷地中和山坡的边缘。厚度0～25.51 m，与基岩呈不整合接触。

2.2构造

1、单斜构造：矿床位于萧县复式背斜之南端，即相山背斜东翼上。因此，在矿床的范围内，为一单斜构造。

2、断层：矿床内共有断层五条，其中正断层三条，平移断层二条，平移正断层一条，断距均小。

F11为一右行平移断层，分布在15～11线间，出露长度约80 m。断层走向近东西，倾角直立或近于直立。地表形态平直，两侧地层呈顺时针方向相对错开，错开距离约38 m。断层带宽度在1 m左右。断层带中的破碎物均被方解石，灰质、泥质和铁质充填胶结紧密。因此，该断层对矿层破坏性不大，对矿山开采无较大的影响。

F12为一正断层：分布于16线上。出露于张夏组鲕状灰岩中，长度约140 m。断层产状：走向近南北，倾向西，倾角75°～80°。汤层地表形迹平直，两盘相对运动表现为上盘向下滑动。由于地层倾向与断层面倾向相反，所以使鲕状灰岩变厚。由于断层发生在同一岩性层中，断开的标志不明显。因此，断距不详。但总的看来，该断层属于裂开性的断裂，其规模不大。断层带的宽度在1～2 m之间，断层破碎物被灰质、泥质胶结充填严实，对矿层破坏不大，对矿山开采不会产生影响。

F13为一左行平移断层：分布在矿床的西南角，断层东端被第四系掩盖，西端延伸出矿床的范围。出露长度约300 m。断层产状：走向南东，倾角直立或近于直立。地表形迹平直，两侧地层呈逆时针方向相对错开，错开距离约60 m。断层破碎带宽1～3 m之间，带中断层产物：东端以细砂岩、砂质灰岩碎块为主，西端以灰岩碎块为主。这些断层破碎物均被方解石、泥质和铁质胶结充填，局部已形成断层角砾岩。在断层带的两侧或附近地层中，方解石细脉极发育，脉宽1～7 cm，其分布无规律性，但以充填为主。

该断层距离矿层较远，不影响矿床的施工设计和开采。

F14为一正断层：分布于10～16线的西部，于张夏组和徐庄组接触界线附近。断层南部被第四系掩盖，北部为F15 断层所错开。断层地表形迹比较平直，出露长度约300 m。断层产状走向近南北，倾向西，倾角75°～80°。断层带的宽1～3 m，其间破碎物被钙质、泥质和铁质胶结充填，局部已形成角砾岩。在断层面上见有擦痕和铁质薄膜粘附。擦痕似钉字形，其钉字形尖头指的方向与断层面倾向近于一致。由于断层倾向与地层倾向方向相反，故使张夏组斑纹状灰岩出露重复。

该断层发生于矿层中，最大断距约18 m，虽对矿层起了一定的破坏作用，但对矿石质量影响不大。

F15为一左行平移正断层：分布在矿床中部，东头到11线上，西头在16线南侧被第四系掩盖，可见长度约540 m，把矿层分割成南北两部分。使两侧地层呈逆时针方向相对错开，距离约40 m。

而断层地表形迹比较平直，其产状：走向南东东，倾向北北东，倾角80°左右。断层带宽1～3m，破碎带中，为灰岩、泥质灰岩碎块被碳酸盐类物质、泥质和铁质胶结充填。一般充填较严实密布，如ZK121，在孔深64.59～71.96 m，為断层角砾岩，岩心虽然较破碎，但胶结紧密，氧化钙含量为54.84%，氧化镁含量为0.36％，从而证明该断层虽然对矿层起一定的破坏作用，但它毕竟产生在矿层内。破碎带中的物质成分仍符合矿石标准。

该断层另一特征是：除作水平方向相对位移外，还沿倾向方向，上盘向下滑动，表现在断层上盘斑纹状灰岩变薄，和在ZK121中见到的擦痕方向与岩心轴向一致。因为擦痕形态也是呈钉子形的，这就足以说明该断层有向下滑动的趋势。

2.3 岩浆岩

矿床内未见火成岩。

3. 矿床地质特征

3.1 矿体赋矿层位

矿体的赋矿层位为寒武系中统徐庄组上段鲕状灰岩，张夏组斑纹状灰岩及鲕状灰岩[4]。

3.2 矿层产状

矿床为一独生矿层，该矿层最大厚度为268.50 m，呈单斜层产出。

矿层由于受到F15 断层破坏，而分成南北两部分。北部礦层产状：走向北东30°左右，倾向南东，倾角30°～45°，南部矿层产状：走向北西30°左右，倾向北东，倾角30°～50°。

上述矿层的两组产状会合于F15断层附近，使不同矿石类型和不同层位的地层相接相顶。

3.3 矿层形态

从平面上看，矿层的分布宽广，南北长约600 m，东西宽约450 m，面积为0.27 km²，占矿床地质面积30%。

矿层在空间形态上，像馒头状，处于地面标高以上，矿层中心到地面标高最大垂深为117 m。

3.4 矿石自然类型

根据矿石的结构和构造特征，矿床中的矿石自然类型有三种：即鲕状灰岩，斑纹状灰岩和薄层状灰岩。

各类型矿石在空间上分布，都具有一定层位和规律。若按各类型所占厚度之比鲕状灰岩占68%，斑纹状灰岩占26％，薄层状灰岩占6％。

1、鲕状灰岩：灰—灰红色，以中厚层状为主，薄层状和厚层状次之。

赋存于寒武系中统徐庄组上部，张夏组中下部及崮山组的下部。其累计总厚度达190 m左右。

矿石中矿物成分，主要为方解石。含白云石少量，铁质和泥质微量。

方解石在矿石中含量75%～95％，平均为80％，白云石在矿石中分布不均匀，为白云石化产物，一般产于方解石与砂屑之间。

方解石的颗粒粒径在0.01～0.10 mm，呈示泥晶，粉晶和细晶状态组成鲕粒，砂屑和胶结物。局部方解石因受重结晶作用，使其晶体显著变粗，而呈为中—粗晶体。

鲕状灰岩结构：有不等晶粒结构、砂屑结构、栉壳状结构、微晶鲕粒结构、亮晶鲕粒结构和鲕粒结构。

鲕状灰岩是矿床中的主要自然类型，它占矿石储量约2/3 。

2、斑纹状灰岩：浅灰—灰色，斑纹为灰红色，以中厚层状为主，厚层状和薄层状次之。

主要赋存于寒武系中统张夏组上部，中部和下部次之，矿层累计厚度70 m左右。

矿物成分：主要为方解石，其次含少量白云石和微量的泥质、铁质等。

方解石含量在75%～95％，平均80%，白云石在矿石中分布不均匀，是白云石化的产物，产于方解石与砂屑颗粒之间，平均含量15% 。

方解石的颗粒粒径在0.01～0.05 mm，多呈泥晶，结晶、微晶和细晶，部分方解石因受重结晶作用，使晶体变粗，变大。

结构：除不等晶砂屑结构外，还有微晶结构和球状结构。

3、薄层状灰岩：浅灰—灰色，薄层状。

赋存于寒武系上统崮山组中部。

矿物成分，主要为方解石，其次有少量的白云石、铁质和泥质等。

方解石平均含量85%，颗粒粒径在0.01～0.05 mm，白云石平均含量10％，但分布不均匀，主要为白云石化的结果，白云石与铁质、泥质组成薄层或条带。在矿石中，因含泥质较高。因此，薄层状灰岩含二氧化硅较高。

3.5 矿石的化学成分

1、从矿石的基本分析结果看来，矿层在10线和12线上，氧化钙含量较高，而且很稳定，最高单样为54.98%，平均为52.94%，而氧化镁的含量较低，平均为1.44%[6]。

在10线以南和16线上，氧化钙的含量略有下降，而氧化镁的含量升高，很多地段超出工业要求，而变为非矿夹层。

为了容易看出氧化镁在各条剖面上变化情况，将各条剖面所采的样品，分别按含氧化镁小于2.5%，2.5％～3％和大于3％，三级分别进行统计。氧化镁的含量变化规律，在矿层的中部是比较稳定的，而在矿层的两边含量不稳定，因而在矿层中出现多层非矿夹层。

例如：在11线上ZK112中，自4～16号样品累计样长为45.12 m，样品中的氧化镁最高含量为3.86%，最低为2.87%，平均为3.27%，但沿矿层的倾向，到ZK111变为两层薄层，向上延伸到地表，只有近40 m的间距，就变薄成了不厚的夹石层。

从走向上看来，到10线只有100 m间距却无对应夹石层，因此夹石层在走向上变化也较大。

氧化镁的含量在矿层的垂深方向变化情况：总的看来，随着深度的增加，氧化镁含量呈波状形式略有递增现象，这种现象于ZK110中较为明显；氧化钙的含量在矿层的垂深方向变化不太大，但与氧化镁的含量有一定的相关关系，当氧化镁含量增高时，氧化钙含量就降低。

综合上述，氧化钙的含量无论在矿层走向，倾向和垂深上都比较稳定，而且含量较高。而氧化镁的含量，在矿层走向，倾向、和垂深上都不稳定，而且变化较大，这是矿层的化学成分上的特征之一。

矿层中夹石层的化学成分：氧化钙含量在51%左右，氧化镁的含量在3％ ～3.5%，极少数样品大于3.5％。

2、从组合分析结果来看，矿石中二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁的含量，在矿层的走向上倾向上和垂深上都不高。仅在薄层状灰岩中二氧化硅的含量平均为3.26%，高于鲕状灰岩及斑纹状灰岩的含量。经野外观察和显微镜下鉴定。各类型矿石中都没有发现硅质结核存在，二氧化硅可能产于泥质组分中。

3、从多元素分析结果来看，矿石中有害元素氧化钾氧化钠，五氧化二磷和三氧化硫含量都很高。

4、根据光谱分析结果来看：矿石中微量分散元素含量均很低。铜在矿石中的含量为0.001%左右，接近于铜在地壳中的背景值。

铅、锶在矿层中的含量高低，与矿层中裂隙有关。特别是铅，在裂隙节理发育明显变高。

4. 找矿方向

据区域资料，1959年以来先后有325地质队和建材505地质队、基建局地质队、淮北矿务局煤田勘探队等单位在淮北部分地区进行了水泥灰岩的普查、勘探工作，已普查、勘探矿床9处，共求得资源储量3.25×108 t，主要有萧县的黄山、凤凰山、淮北的滂汪山、濉溪的土型、宿县的大荆山等矿床。

已勘探水泥灰岩矿区主要赋矿层位为下奥陶统马家沟组下段，次为中寒武统张夏组、徐庄组和上寒武统崮山组，尤其是马家沟组下段灰岩有益成分CaO含量高，有害成分MgO含量一般＜2%[7]，为理想的优质水泥石灰质原料，但已基本开采完；而张夏组灰岩虽然有益成分CaO含量较高，符合工业指标要求，但MgO含量不稳定，在萧县复背斜一般含量较低，只有顶部25 m左右为斑纹状白云质灰岩MgO含量大于3.5%不是矿层外，矿层厚度可达180 m左右；而在皇藏峪复式背斜南部，张夏组的中、上部MgO含量一般较高，在黄山—打鼓山—曹山一带其上部为厚约60 m 的白云岩，MgO含量一般在20%左右，中部MgO含量在4%左右，下部MgO含量在3%上下波动，对矿石质量产生一定影响。

虽然下奥陶统马家沟组下段为理想的优质水泥石灰质原料，因现在基本开采完，所以本地区未来寻找水泥灰岩矿主要赋矿层位为中寒武统张夏组、徐庄组和上寒武统崮山组。

5. 结论

1、本矿床属中型偏小水泥灰岩矿床，矿区内构造、岩浆岩活动不发育。矿体主要赋存在徐庄组上部、张夏组及崮山组中，自然类型主要为鲕状灰岩、斑纹状灰岩和薄层状灰岩。

2、本区石灰岩矿主要含矿层位是中寒武统张夏组、徐庄组和上寒武统崮山组，主要出露在萧县复式背斜两翼，为下一步找矿提供了方向。