池州市神山水泥用石灰巖礦床地質特征及成因

王超峰（中國建筑材料工業地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230031）

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池州市神山水泥用石灰巖礦床地質特征及成因

王超峰
（中國建筑材料工業地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230031）

【摘 要】礦體賦存于下三疊統和龍山組上段和南陵湖組地層中，呈倒轉向斜產出，裸露地表。礦床質量好、規模大，為陸棚—開闊臺地—局限臺地相碳酸鹽沉積礦床。本文對礦區地質特征、礦體地質特征進行了總結，對礦床成因進行了探討，在長江中下游(皖江)一帶同類礦床中具有一定代表性。

【關鍵詞】水泥灰巖；地質特征；成因；池州

池州市神山水泥用石灰巖礦位于池州市南西方向約37km。區內屬低山丘陵地貌，山體總體走向北東向；氣候屬亞熱帶濕潤季風性氣候區。礦區距318國道(殷匯鎮)15km，距長江牛頭山碼頭13km，交通方便。礦床資源量18.16億t，為特大型優質水泥用石灰巖礦床。

1　區域地質概況

礦區位于揚子準地臺、下揚子臺坳，沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束西南部。地層總體呈北東方向展布。

區域地層隸屬揚子地層區下揚子地層分區貴池地層小區。出露地層有志留系、泥盆系五通組、石炭系、二疊系、三疊系及第四系(見圖1)。區域構造格架比較清晰，褶皺強烈，斷裂構造發育。褶皺主要表現為自北西向南東緊密排列的姥山背斜、北山蓬復向斜、吳田背斜、神山向斜、牌樓背斜五條線形褶皺，走向呈NE50～60°方向；斷層主要為北西、北東向兩組。區內巖漿巖較發育，多為小侵入體，分布于礦區北部。

圖1　區域地質簡圖

2　礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層有中志留統墳頭組(S2f )，上志留統茅山組(S3m)，上泥盆統五通組(D3w)，下二疊統孤峰組(P1g)，上二疊統龍潭組(P2l )、大隆組(P1d )，下三疊統殷坑組(T1y )、和龍山組(T1h)、南陵湖組(T1n)，中三疊統東馬鞍山組(T2d )和第四系(見圖2)。主要地層分述如下：

圖2　水泥用石灰巖礦區地質簡圖

(1) 下三疊統殷坑組(T1y)。

分布于礦區北西部，下部黃綠、灰綠色鈣質頁巖夾少量泥質灰巖透鏡體；中部黃綠色鈣質頁巖與薄層灰巖互層；上部灰、深灰色薄至中厚層灰巖夾黃綠色鈣質頁巖。與下伏地層呈整合接觸。厚147.90m。

(2) 下三疊統和龍山組(T1h)。

下段(T1h1)：分布于礦區北部，黃綠、灰綠色鈣質頁巖夾薄層條帶狀灰巖、薄層泥晶或微晶灰巖。與下伏地層整合接觸。厚>34.42m。為礦體底板。

上段(T1h2)：分布于礦區北部，下部灰、青灰、深灰色薄層泥晶灰巖、炭泥質條帶灰巖，上部灰色薄層至中厚層泥晶灰巖，泥質條帶灰巖、局部夾厚層泥晶灰巖。為賦礦層位，與下伏地層整合接觸。厚79.17～107.10m。

(3) 下三疊統南陵湖組(T1n)。

一段(T1n1)：分布于礦區北中部和南部。灰色、淺紫紅色薄層(假厚層)泥晶灰巖夾中—厚層泥晶灰巖、瘤狀灰巖，底部為薄層—中厚層似瘤狀灰巖。與下伏地層整合接觸。厚100.76～160.42m。

二段(T1n2)：灰色中厚—厚層狀泥晶、微晶泥晶灰巖、微晶含巨礫礫屑灰巖、白云質灰巖。厚27.75～39.51m。

三段(T1n3)：紫紅、黃灰、灰黑色薄層似瘤狀泥晶灰巖夾薄層泥晶灰巖、礫屑灰巖。瘤狀結構，層狀構造。厚42.52～52.96m。

四段(T1n4)：下部灰色薄—中厚層泥晶灰巖，中上部淺灰色、微帶肉紅色中厚層至厚層泥晶灰巖、微晶泥晶灰巖，局部夾柔性碎屑灰巖、含白云質灰巖。厚262.75～274.67m。

本組一至四段為水泥用灰巖礦主要賦礦層位。與下伏地層整合接觸。

(4) 中三疊統東馬鞍山組(T2d )。

分布于礦區南西部和中部，灰、淺灰、紅灰色薄層至厚層具刀砍狀構造白云巖、灰質白云巖或白云質灰巖。厚>26.08m。

(5) 第四系(Q)。

棕黃、褐黃色腐植土、殘坡積粘土、含礫粘土。主要分布在礦區周圍山麓地帶和礦區中部巖溶洼地中。厚0.00～4.80m。

2.2 構造及巖溶

礦區褶皺主要表現為神山倒轉向斜。軸向總體呈NE～SW向，樞紐西部向南西方向傾伏，傾伏角約30°，東部樞紐近水平；核部地層為中三疊統東馬鞍山組(T2d )。向斜北翼地層正常，南翼倒轉，傾向130～175°，傾角30～80°，大多在60～70°之間，局部揉皺較發育。影響礦體斷層主要有北西向F1、F2、F3斷層，次為近東西向F4、F5斷層。斷層對礦石質量沒有影響。巖溶率平均1.73%，巖溶總體不發育。

2.3 巖漿巖

礦區巖漿巖不發育，地表未見巖體(脈)出露，僅12勘探線向斜南翼鉆孔深部見一條灰黑色閃斜煌斑巖脈，長400m，寬9.83m，似斑狀結構、煌斑結構，塊狀構造。與礦體界線明顯，易剔除。

3　礦體地質特征

3.1 礦體特征

礦體位于神山向斜核部、賦存于下三疊統和龍山組上段(T1h2)和南陵湖組一段(T1n1)至四段(T1n4)地層中，呈倒轉向斜產出，傾向130～175°，傾角30～80°，各層位礦層厚度穩定，連續性好，為一個礦體。礦體東西長4 510m，中東部最寬處1 536m，最高標高408.63m，至開采標高(40m)相對高差368.63m；中東部高，向四周逐漸降低形成一獨立山體，裸露地表。

經估算，礦區水泥用石灰巖礦(332+333)資源量18.16億t，為特大型水泥用石灰巖礦床。

3.2 礦石化學成分特征

據化學分析結果，礦石中CaO含量平均52.73%，MgO含量平均0.98%。不同工程、層位和品級化學成分平均含量見表1、表2。由表1、表2可知：CaO含量地表略高于深部，走向上呈波狀起伏，中部略高，南陵湖組質量好于和龍山組上段質量。Ⅱ級品CaO含量平均48.04%，大于48%，K2O+Na2O含量平均0.65%，為Ⅱ級品。MgO含量地表略低于深部，走向上亦波狀起伏，含量與CaO呈負相關性。和龍山組上段SiO2含量平均4.16%，略偏高，總體平均2.55%，仍較低。

表1　礦區不同工程礦石主要化學成分平均品位(%)

3.3 礦石類型

礦石工業類型為水泥用石灰巖原料礦。自然類型有五種，其中以泥晶灰巖、微晶泥晶灰巖為主。

(1) 泥晶灰巖。

淺灰、灰、灰白色，泥晶結構，中厚層狀構造。礦物成分主要為泥晶方解石(79%～86%)，次為微晶方解石(9%～15%)及少量微晶白云石(3%)、鐵泥質(1%)、有機質。泥晶方解石粒徑<0.005mm，分布均勻。微晶方解石呈微粒狀，粒徑0.01～0.02mm，均勻散布于泥晶方解石中。

(2) 微晶泥晶灰巖。

淺灰、灰、灰黑色，微晶泥晶結構，中厚層狀構造。礦物成分主要為泥晶方解石，含量31%～76%，次為微晶方解石(23%～62%)、微晶白云石及鐵泥質。微晶方解石粒徑0.01～0.02mm，分布均勻。泥晶方解石粒徑＜0.005mm，與微晶方解石交織共生。

(3) 碎屑灰巖。

灰、深灰、灰黑色，碎屑結構，厚層狀構造。內碎屑含量57%～86%，成分單一，由泥晶灰巖組成，呈次棱角狀—渾圓狀；碎屑由微晶及泥晶方解石組成，通常呈無序雜亂分布狀態，偶爾與微晶方解石共生?；|膠結物由泥晶方解石及少量微晶方解石、炭泥質組成，含量14%～43%，基底式膠結。

(4) 瘤狀灰巖。

灰、灰黃、紫灰、灰黑色，泥晶或微晶結構，瘤狀構造，層理構造。瘤屑及周圍礦物成分主要為泥晶方解石或微晶方解石，含量90%以上。瘤屑呈瘤狀、扁豆狀集合體，粒徑5.40～16.10mm，瘤體與周圍微晶方解石基質界線不清，雜亂分布，無分選性?；|膠結物由泥晶方解石及少量泥質組成，含量32%左右，基底式膠結。

(5) 條帶狀灰巖。

淺灰黃、青灰色，泥晶結構，薄層—中厚層狀構造，礦物成分主要為泥晶方解石，含量一般在85%左右 ，次為微晶方解石(13%)、泥質(2%)。泥晶方解石粒徑＜0.005mm，分布均勻。微晶方解石呈微粒狀，粒徑0.01～0.02mm，與泥晶方解石共生，夾生于泥晶方解石中。

3.4 夾石、圍巖及頂底板

(1) 夾石。

礦區內有1個低鈣、14個高鎂、14個低鈣高堿和1個脈巖共計30個夾石體。其中一個為閃斜煌斑巖脈，呈脈狀；其余均為同沉積型夾石體，呈似層狀或透鏡狀，產狀與礦體產狀一致，走向多具尖滅重現特征，厚度大多＜10m，向斜兩翼對應較好。其中一個低鈣夾石為東馬鞍山組白云巖；低鈣高堿夾石主要分布于和龍山組上段和南陵湖一段中；高鎂夾石主要分布于南陵湖組二段、四段中。

夾石平均化學成分為：CaO 41.33%、MgO 9.27%。按體積加權平均后，礦區總平均品位CaO 52.45%、MgO 1.18%，且夾石分布較分散，可均化利用。

(2) 圍巖及頂底板。

礦體東側礦體延伸至開采標高，沒有圍巖；南側、西側有少量圍巖，化學成分與礦體相同；北西側圍巖即底板，化學成分平均為(%)：CaO 39.44、MgO 1.41、SiO218.73、Al2O35.62、Fe2O32.50、K2O+Na2O 1.40、SO30.044、Cl-0.013、LOI 31.51。沒有頂板。

3.5 礦石質量

礦石中礦物成分比較簡單，主要為方解石，含量80%以上，次為少量白云石、鐵泥質礦物和微量石英。主要有益組分CaO 40.51%～55.84%，平均52.73%，含量較高；有害組分MgO含量為0.06%～7.56%，平均0.98%，含量低，變化系數分別為CaO 3.55%、MgO 67.36%，變化穩定。其他次要有害組分K2O+Na2O、SO3、Cl-含量均很低，分別為0.25%、0.033%、0.012%；SiO2含量平均2.55%、＜4%。礦石分Ⅰ級品和Ⅱ級品，Ⅰ級品占總資源量的98.39%。礦石質量沿走向、傾向及厚度方向變化穩定。

表2　不同層位、品級礦石化學成分平均品位(%)

4　礦床成因

早三疊世早期，下揚子?；纠^承了晚二疊世晚期的格局，海水稍淺，主要為泥鈣質型陸棚相沉積，巖石呈黃綠、青灰色。主要巖石類型為頁巖、泥晶灰巖、泥質條帶灰巖。早三疊世中期沉積相與古地理格局，基本與早期相同，但鈣質成分相對增高，晚期時水體逐漸變淺，為一北低南高的臺地，沿江一帶略高，巢湖一帶最低。隨海水逐漸由北東方向退出，由開闊臺地相沉積逐漸轉為局限臺地沉積(南陵湖組)。該期沉積環境較為穩定，物質來源較單一，沉積了一套厚度較大的碳酸鹽建造，主要巖石類型有泥晶灰巖、微晶泥晶灰巖、礫屑灰巖、瘤狀灰巖、碎屑灰巖。具微波狀層理、水平層理、波狀層理，時有泥鈣質相間而組成條帶狀構造。巖石呈深灰、灰、紫紅色。所夾瘤狀灰巖、礫屑灰巖層數各地不一，總的趨勢是自南東往北西層數增多。

中三疊世由于地殼抬升作用，海水大規模撤退，沉積范圍明顯縮小，形成蒸發臺地相沉積(東馬鞍山組)。主要巖石類型為白云巖、含針狀石膏假晶白云巖及石膏層。

受后期構造運動作用，形成皖江一帶多個大型水泥用石灰巖礦床(神山、北山、烏石山等)。

【礦產資源】

【礦產資源】

【收稿日期】2014-11-17

【基金項目】安徽省地質勘查基金項目(編號:2011-1-27)。

【文章編號】1007-9386(2015)03-0032-03

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.225