郑伟彬

（中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队,宁夏 银川 750021）

石灰岩是制造石灰、水泥、电石及冶金等行业不可或缺的原料, 同时也广泛应用于石油、化工、农业、轻工、橡胶、塑料、造纸、环保等行业[1]。石灰岩作为宁夏的优势矿产之一,属重点勘查矿种。其中中卫市天景山- 米钵山石灰岩勘查区属于宁夏重点矿产资源勘查区, 刘岗井矿区位于天景山- 米钵山石灰岩勘查区的西北部。

1 区域地质背景

刘岗井矿区所在区域综合地层划属柴达木- 华北地层大区(Ⅲ),阿拉善地层区(Ⅲ3),阿拉善南缘地层分区(),景泰- 中宁地层小区()[2]。

区域内出露的地层有奥陶系徐家圈组、米钵山组、天景山组,泥盆系中宁组,新近系张恩堡组以及第四系坡积- 洪积层等地层,地层的主要为奥陶系中- 下统天景山组台地碳酸盐岩和米钵山组斜坡- 深水盆地相碎屑岩夹滑塌碳酸盐岩建造,沉积巨厚(见图1)[3]。矿区所在区域大地构造处于柴达木- 华北板块(Ⅲ),阿拉善微陆块(Ⅲ4),腾格里早古生代增生楔(),卫宁北山- 香山晚古生代前陆- 上叠盆地(),香山褶断带()(见图2)。

图1 区域地质简图

矿区构造属宁夏香山- 天景山逆冲推覆构造的中间转折部。宁夏香山- 天景山地区逆冲推覆构造位于柴达木- 华北板块的鄂尔多斯地块西缘、阿拉善微陆块南缘、祁连早古生代造山带北缘。加里东时期构造运动使其褶皱隆起, 形成轴向北西- 北北西的复式褶皱和断裂,造山带初具雏形,中泥盆世末期,鄂尔多斯西缘南部发生褶皱和逆冲推覆作用, 致使上泥盆统角度不整合于其上[4]。在前第四系受强烈挤压,形成数条次级断裂,第四系以来断裂活动加剧,除挤压外还兼有明显的左旋走滑特征(见图2),造成地质体错位,以及次级断层间岩桥区拉分构造或挤压隆起构造的形成。该推覆构造主要表现为老地层沿一系列断层向北叠瓦状仰冲于新地层之上,且呈上陡下缓的铲形,逆冲岩席及多个飞来峰发育[4]。

图2 区域大地构造简图

区域内断裂极其发育,参差交错,主要以北西向为主,次为北东向,褶皱不甚发育,F1 断裂位于宁夏构造单元综合区划中天景山断裂(区域大断裂F10)中段[3]。上盘地层主要为奥陶系天景山组及泥盆系中宁组,下盘地层主要为泥盆系、古近系及新近系,局部第四系。断面倾向南西,倾角30°～50°,断层面整体呈上部陡下部缓的舒缓波状。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层有古生界奥陶系下中统天景山组(O1-2t)、新生界第四系全新统坡积- 洪积层(Qhdl-1p),现概述如下:

奥陶系天景山组(O1-2t)分为两个岩性段,天景山组第一段(O1-2t1)地表未出露,仅出现于矿区内施工钻孔底部,主要岩性为灰、砖红色厚层灰质白云岩、厚层细晶白云岩,细晶结构,块状构造。受地质构造影响,基岩裂隙面、节理面整体发育,局部极发育,敲击易呈碎块状,裂隙面见褐红色铁质浸染。局部见厚层微晶灰岩、灰色白云质灰岩呈透镜体状发育。岩层产状: 倾向5°～55°,倾角10°～37°。与上覆奥陶系天景山组第二段(O1-2t2)呈整合接触,综合地层厚度大于77.74 m。天景山组第二段(O1-2t2)矿内大面积出露,裸基岩露,局部见少量残坡积物覆盖,沿走向贯穿于整个勘查区,岩性主要为灰- 深灰色厚层泥质网纹微晶灰岩,微晶结构,块状构造,泥质网纹较发育,局部方解石细脉发育,脉宽1～8 mm,风化面局部呈雨痕状、鸡爪状。底部夹少量灰色厚层白云质灰岩、灰质白云岩、灰白- 浅灰色厚层微晶灰岩[5], 呈透镜体状发育。岩层产状: 倾向5°～55°,倾角10°～37°,综合地层厚度171.15～263.62 m。

第四系全新统坡积- 洪积层(Qhdl-1p):广泛分布于矿区东北部平缓地带,为灰、灰褐色砾石、岩块及细砂,砾径约3～40 cm,磨圆度、分选性均较差。

2.2 构造

矿区附近见F1 逆断层及B1 斜歪背斜构造。

F1 逆断层:位于勘查区北东部,在勘查区内延伸长度约0.5 km,总体走向304°左右,断面向南西倾,倾角42°。该断层切割了天景山组、中宁组地层。上盘岩性为奥陶系天景山组灰色厚层泥质网纹灰岩、白云质灰岩、白云岩等,下盘岩性为泥盆系中宁组(D3z)紫红色中厚层中细粒长石砂岩。受两盘拖曳牵引影响,越靠近断层,地层倾角越大,受该逆断层应力影响,断层两侧基岩节理、裂隙发育,岩层存在明显的碎裂化构造特征。

B1 斜歪背斜: 矿区南部发育一斜歪背斜构造B1,轴向280°, 延伸0.89 km, 轴面北东倾斜, 倾斜角约65°,核部及两翼地层均由天景山组地层组成,北东翼倾角12°～38°,南西翼倾角31°～35°。该背斜原区调成果未划定,矿区详查工作勘查施工时,地表标志层(灰白色微晶灰岩)在钻孔的出露位置与地表出露位置与原设计位置不符, 经地层岩性以及岩心轴夹角等方面共同研究确定了该背斜的存在, 受该背斜以及区域断裂的影响, 刘岗井地区的岩层产状在远离断层及深部位置倾角趋于平缓(见图3),同时矿区内岩层倾向北东,与矿区南面及西面的大部分区域岩层倾向相反,矿区外围岩层倾向南西, 分析原因可能是天景山大断裂形成时,矿区内的地层受力发生挤压变形,先形成小规模的背斜,后期继续受力,发生错动,形成区域大断裂(见图4)。

图3 刘岗井矿区剖面图

图4 矿区构造机理图

3 矿床地质特征

矿区内石灰岩矿主要赋存于奥陶系下中统天景山组第二段(O1-2t2)中,依据化学分析结果,矿层全部为水泥用石灰岩,未发现电石用石灰岩。矿层中存在透镜体状黑色冶金熔剂用石灰岩,因现有矿区范围小,且熔剂用石灰岩规模较小,连续性一般,本次未单独进行圈定。依据岩性组合特征,将石灰岩矿层共划分为1 层水泥灰岩矿层,编号为K。

3.1 矿层形态、规模、产状等特征

K 矿层总体走向北西- 南东向, 在矿区内沿走向延伸长约0.64 km, 地表出露宽度336～550 m, 埋深0～340 m,主要岩性为灰色、深灰色厚层泥质网纹微晶灰岩,浅灰色厚层微晶灰岩。K 矿层位于斜歪背斜北东翼,倾向5°～55°,倾角10°～37°,该矿层地表顺坡,勘查线剖面控制厚度十分有限, 主要通过钻孔对矿层进行控制,经钻探工程取样验证,矿层深部产状受背斜B1 影响趋于平缓,但矿区矿层都位于背斜的北东翼。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物组成

矿石主要由碳酸盐矿物、少量石英、陆源碎屑及不透明矿物组成,沿岩石中的裂隙或裂纹,次生的方解石、白云石等分布其中,显示两期构造特征。

3.2.2 矿石结构、构造

根据野外观察,结合岩矿鉴定结果,水泥灰岩矿石具有粉晶- 微晶结构,块状构造。

3.2.3 矿石类型和品级

根据矿石的宏观特征结合结构、构造可将矿石分为厚层泥质网纹微晶灰岩、厚层微晶灰岩两种矿石自然类型, 按照工业用途划分为1 个工业类型即水泥用灰岩,矿石品级为Ⅱ级品。

3.3 矿层化学成分及其变化情况

K 矿层各单工程及平均品位(单工程厚度加权)为:CaO 含量在38.84%～54.12%之间,平均值50.38%,品位变化系数为4.29%, 属于分布很均匀;MgO 含量在0.08%～9.09%之间, 平均值1.57%, 品位变化系数为50.42%,属于分布不均匀;fSiO2含量在0.40%～8.92%之间,平均值3.55%,品位变化系数为38.22%,属于分布均匀,该矿层矿石品位总体变化较稳定。

同时该矿区有用、有益和有害组分等的含量,统计如下:Al2O3平均为0.87%;Fe2O3含量0.51%;K2O 含量0.184%;Na2O 含量0.045%;SiO2含量5.38%;SO3含量0.034%;Cl-含量0.013%;烧失量41.27%。

矿区中矿石SO3、K2O、Na2O、Cl-含量均低于水泥用石灰岩矿一般工业指标要求。矿石中伴生的有害元素含量分布无明显规律,变化区间小。矿区内矿石中未发现有综合利用价值的伴生有用、有益组分;伴生的有害组分在矿层中分布较稳定,含量较低,对矿石质量影响较小,满足水泥用石灰岩原料一般工业指标要求。

3.4 围岩及夹石特征

矿区水泥灰岩矿层无顶板, 矿层底板主要岩性为奥陶系下中统天景山组灰- 灰红色厚层灰质白云岩、灰色- 深灰色厚层白云质灰岩、细晶白云岩等。

矿层中的夹石受地层控制,在空间上多呈似层状、透镜状。夹石主要为MgO、fSiO2含量超标、CaO 偏低的厚层泥质网纹微晶灰岩、白云质灰岩及灰质白云岩等岩层。

4 矿床成因

4.1 矿床成因

矿区含矿层为奥陶系中下统天景山组地层, 主要岩性为厚层的浅灰- 深灰色泥质网纹微晶灰岩, 底部见少量厚层白云质灰岩、灰白- 浅灰色厚层微晶灰岩、灰质白云岩呈透镜体状发育。含矿层厚、规模大,矿层产状较稳定。初步推断该处石灰岩应属于浅海相碳酸盐台地同生沉积矿床[6],沉积原始环境较为稳定。

4.2 找矿标志

矿区内赋矿层位为奥陶系下中统天景山组第二段,水泥用石灰岩矿区内大面积存在,矿区附近存在部分采矿权, 主要开采电石灰岩及黑色冶金熔剂用石灰岩, 这两者岩性一般为浅灰色厚层微晶灰岩, 层厚10～30 m,多赋存于天景山组第二段中下部。因此可作为今后天景山地区找寻电石灰岩及黑色冶金熔剂用石灰岩矿产的标志。

5 结论

刘岗井地区水泥用石灰岩矿层赋存于奥陶系下中统天景山组第二段,矿床形态受构造影响较大,矿层倾角在远离断层及深部位置倾角趋于平缓, 矿层整体化学成分稳定。矿床属于浅海相碳酸盐台地同生沉积矿床,沉积原始环境较为稳定。品位较高的电石灰岩及黑色冶金熔剂用石灰岩一般为浅灰色厚层微晶灰岩,多赋存于天景山组第二段中下部。