河北省石灰巖礦區的分布特征

孫永章,胡 俠,白瑞娟,史密偉,孟令堯

（1.河北潤達科技咨詢有限公司,河北石家莊 ;2.河北省建材設計研究院,河北石家莊 050051;3.河北省科學院地理科學研究所,河北石家莊 050011）

石灰巖是生物沉積或化學作用在海洋中形成的沉積巖,主要成分是碳酸鈣,其生成母質土壤土層薄,質地粘而且緊密,蓄水能力差,pH值7.5-8.5[1]。石灰巖呈灰或灰白色,性脆,硬度不大,組織極為細密,遇稀鹽酸劇烈發泡。石灰巖礦產用途廣,不僅可作為水泥主要原料,還可作為冶金、化工、輕工等原材料[2]。河北省石灰巖礦產資源豐富,預計石灰巖礦產資源總量約為2 629.7×104萬t,其質量較好,約70%以上的石灰巖礦產資源可作為水泥用。本文就河北省石灰巖礦區的分布情況進行分析,從而總結出石灰巖礦區的分布特征。

1 石灰巖形成及賦存的地質環境

河北省地處華北平原北部,地理坐標為北緯36°03′-42°40′,東經 113°27′-119°50′之間。其位置東臨天津市,瀕臨渤海,東南部和南部與山東、河南兩省接壤,西部攜太行山與山西省為鄰,西北部、北部和東北部同內蒙古自治區、遼寧省相接。河北省轄11個地級市,市下轄172個縣（市、區）,其中23個縣級市、115個縣、34個市轄區。河北省行政區域面積約18.77×104km2,占全國土地總面積的約1.96%,居全國第14位,省內地域廣闊,地形復雜,從西北的高原到東南平原大致呈半環形逐級下降,依次構成高原、山地和平原地貌單元,北部的燕山和西部的太行山構成了河北山系的地形地貌特征[3]。

河北省地質發展歷史比較復雜,太古代及早元古代曾經歷了阜平、五臺、呂梁等一系列強烈的地殼運動,其中呂梁期褶皺運動奠定了太古界結晶基底古地貌的基本輪廓,中上元古代至古生代平穩的震蕩運動和微弱的巖漿活動,使華北進入穩定的地臺期,進而形成了碳酸鹽的沉積環境[4]。河北省巖漿巖發育,分布廣泛,巖漿活動時期長、期次多、巖性復雜。這些地質構造的發展及巖漿活動,使沉積環境及富含石灰巖礦產的地層受到不同程度的破壞,沉積環境又使石灰巖成分和分布情況發生了差異[5]。

2 河北省石灰巖礦區的分布

2.1 礦區分布的地質情況

河北省石灰巖主要賦存于中生界寒武系和奧陶系地層中,也是水泥灰巖礦床的主要層位。石灰巖出露面積約6 000 km2,占全省基巖出露面積的6.3%。石灰巖主要成礦層位按其含礦的優劣順序依次為峰峰組、上馬家溝組、下馬家溝組、冶里組、張夏組、府君山組、鳳山組、亮甲山組。

現將寒武系和奧陶系地層特征由老至新分述如下:

1）寒武系下統（∈1）。

府君山組（∈1f）:主要分布于唐山-北京,平泉-興隆兩個區域,為灰色、深灰色厚層、巨厚層豹皮灰巖、白云質灰巖及瀝青質灰巖。連續厚度可構成20-30 m的石灰巖礦層。CaO含量為48%-54%、MgO 1%-5%。

饅頭組（∈1m）:巖性主要為黃灰色、鮮紅色頁巖夾泥質頁巖和薄層灰巖。

毛莊組（∈1mz）:巖性主要為紫紅色,以富含云母頁巖為特征。

2）寒武系中統（∈2）。

徐莊組（∈2x）:主要為暗紫色頁巖夾石灰巖、鮞狀灰巖、泥灰巖及粉砂巖,本組是以其紫紅色富含云母片為特征的頁巖。

張夏組（∈2z）:本組厚50-186 m,以鮞狀灰巖為主,其次為泥質條帶灰巖,泥質灰巖及石灰巖,夾少量頁巖。全區基本巖性變化不大。

本組局部可形成大的石灰巖礦體,也是水泥用石灰巖礦產的主要賦存部位之一。厚度可達117-130 m,品位CaO 50%-53%、MgO ＜2.6%、SiO22%±。

3）寒武系上統（∈3）。

固山組（∈3g）:本組厚度60 m,以泥質條帶灰巖、石灰巖、泥質灰巖為主,夾竹葉狀灰巖、鮞狀灰巖及頁巖。淶源易縣盆地以頁巖為主、興隆平泉以白云巖為主,北京-唐山及冀南地區以灰巖為主,但未見礦點。

長山組（∈3c）:本組厚度一般為10-20 m,最厚在易縣達51 m。以竹葉狀灰巖、泥質灰巖、泥質條帶灰巖、泥灰巖、灰巖及頁巖為主。未見礦點分布。

鳳山組（∈3f）:厚度一般為60-80 m,唐山一帶最厚達137 m,臨城最厚達152 m。臨城至邢臺一帶多為灰巖,其它地區巖性為中-厚層狀灰巖、泥質條帶灰巖、泥質灰巖、白云巖、夾竹葉狀灰巖及少許紫色泥質粉砂巖及黃綠色頁巖。頂部常以灰色中厚層、厚層灰巖或泥質條帶灰巖于奧陶系冶里組分界。

4）奧陶系下統（O1）。

冶里組（O1y）:本組石灰巖巖性為灰色薄層灰巖、泥質條帶灰巖、竹葉狀灰巖和黃綠色頁巖,厚度為20-179 m,最大厚度位于易縣-唐山一帶以北地區,向南逐漸變薄,曲陽以南由石灰巖相漸變為白云巖相,并黃綠色頁巖消失為單一的白云巖相。

本組石灰巖成礦于曲陽以北地區,靈山以南,其氧化鈣成分增高為白云巖,是本省石灰巖的又一成礦主要部位。厚度唐山一帶30-50 m,王官營一帶厚度可達105 m,CaO含量為51%±、MgO 1.13%-3.74%、SiO24%±。易縣一帶石灰巖礦層厚度為50-100 m,CaO含量為48%-54%,MgO 1%-3%,SiO22%-6%±,一般為2%。此組也是水泥石灰巖礦的主要賦存層位。

亮甲山組（O1L）:本組以白云質灰巖為主夾有富含燧石條帶和古杯海綿的竹葉狀、泥質條帶、角礫狀等各種灰巖。厚度由北向南逐漸變薄。沉積中心在北京西山-興隆-平泉一線,構成非主要石灰巖礦層,有零星小礦山開采。

5）奧陶系中統（O2）。

下馬家溝組（O2xm）:按巖石沉積特征可劃分三個巖性段:第一段主要為薄層白云質灰巖、薄層鈣質白云巖、鈣質頁巖夾角礫狀灰巖,厚度5-17 m。一般通稱為賈汪頁巖。第二段主要為角礫狀灰巖或角礫狀泥灰巖,厚11-86 m。第三段主要為白云質灰巖。唐山一帶夾有灰色厚層蠕蟲狀灰巖、角礫狀灰巖。

上馬家溝組（O2sm）:按巖石沉積特征可劃分三個巖性段:第一段為斑雜狀中厚層角礫狀含白云質、泥質灰巖,間夾灰色中厚層含白云質灰巖或薄層灰巖。厚度變化較大,一般厚60-80 m,最薄18 m。第二段上部為灰色中厚層、中層花斑狀灰巖、花斑狀白云質灰巖,頂部夾薄層灰巖、白云質灰巖,含硅質結核。本段總厚116-127 m。第三段上部為灰、深灰色中厚層致密灰巖,結晶灰巖和花斑狀白云質灰巖。灰巖中少量的硅質小結核和石膏假晶,白云質成分較高。中部灰黃色中厚層角礫狀灰巖夾薄層灰巖、白云質灰巖。下部為灰色薄層灰巖,泥質灰巖夾中厚層角礫狀灰巖。本段總厚68-109 m,本組總厚210-298 m。

下馬家溝組和上馬家溝組均為我省重要的石灰巖成礦層位,約占我省資源量的12%。礦層控制厚度50-100 m,曲陽黨城最厚為153 m,CaO含量一般為52%±、井陘南張村最高達55%±、涉縣東風村為53.53%±,MgO一般＜1%,SiO2一般＜2%±。此組也是水泥石灰巖礦的主要賦存層位。

峰峰組（O2f）:該組出露于曲陽以南,厚度55-192 m,按沉積巖性特征可劃分為上下兩個巖性段:第一段主要為角礫狀灰巖和薄層中厚層白云質灰巖、泥質灰巖,厚度10-46 m。第二段一般為深灰色厚層純灰巖。局部見有層紋狀的角礫狀灰巖及方解石網脈及團塊穿插的致密狀灰巖。本層為曲陽以南的重要石灰巖成礦層位。

本組氧化鈣含量高于其它組,為我省曲陽以南重要石灰巖成礦層位,控制礦層厚度為43.5-122.9 m,CaO含量為53%-54%,MgO 0.44%-1.32%,SiO2＜1%±,其礦石質量為我省之首,是水泥石灰巖礦最好最主要的賦存層位。

2.2 石灰巖分布的礦區帶情況

河北省石灰巖分布大致分為Ⅰ-ⅩⅥ共16個成礦區帶,其中有12個礦區帶分布有水泥灰巖,各成礦區帶分布情況見表1。

表1 各成礦區帶石灰巖及水泥灰巖分布情況一覽表Tab.1 The mining of limestone and cement limestone distribution

2.3 石灰巖分布的行政區域情況

河北省石灰巖礦產資源極為豐富,預測的石灰巖礦產資源量為2 629.7×104萬t,其質量較佳,約70%的石灰巖礦產資源可作為水泥用,預測水泥用灰巖礦產資源量為1 815.0×104萬t,且交通便利,易開采,主要賦存于唐山、秦皇島、承德、張家口、保定、廊坊、石家莊、邢臺、邯鄲 9個市區低山丘陵地帶。

從目前已查明的70個水泥用石灰巖礦區（內設101個礦山）分析,大型礦區24處,中型32處,小型14處。正在生產開采的礦區45處（有采礦權）,停產的4處,未利用的21處（需進一步勘探的3個）。河北水泥用石灰巖礦石保有資源儲量481 435.8（約48.1×104）萬t,累計探明的資源儲量513 823.3（約51.4×104）萬t。各市區礦產資源分布情況見表2。

表2 各市區水泥石灰巖礦產資源分布情況一覽表 單位:萬tTab.2 The urban cement limestone mineral resources distribution Unit:million T

3 石灰巖礦區分布特征分析

就我省石灰巖礦區分布情況而言,從礦區地質分布特征分析,水泥石灰巖礦產資源主要賦存于古生界寒武系上統張夏組,奧陶系下統冶里、亮甲山組,中統下馬家溝、上馬家溝、峰峰組地層中尤以峰峰組礦石質量最佳。從礦區帶分布特征分析,石灰巖分布大致分為Ⅰ-ⅩⅥ共16個成礦區帶,其中有12個礦區帶分布有水泥灰巖。從礦區行政區域分布特征分析,石灰巖礦產資源主要賦存于唐山、秦皇島、承德、張家口、保定、廊坊、石家莊、邢臺、邯鄲9個市區低山丘陵地帶。

4 結束語

河北省石灰巖礦區主要分布于太行山山脈及燕山山脈,其中在燕山山脈主要分布于興隆-平泉及薊縣-遷西-撫寧,在太行山山脈主要賦存于淶源-易縣-曲陽-井陘-臨城-武安,多屬于低山丘陵區。

[1]石灰巖.百度百科[EB/OL].hppt://baike.baidu.com/view/48402.htm.

[2]中國地質礦產信息院.中國礦產[M].北京:中國建材工業出版社,1993.

[3]河北省土地管理局.河北土地資源[M].北京:科學出版社,1997.

[4]河北省地質礦產勘查開發局.河北省地質·礦產·環境[M].北京:地質出版社,2006.

[5]王文學,常寶巨,王拴莊,等.河北省非金屬礦產資源[M].北京:地質出版社,2006.