淺談棗莊市山亭區徐莊—北莊地區磚瓦用頁巖礦礦體特征

王仁善

（山東省地質礦產勘查開發局第七地質大隊，山東臨沂 276001）

隨著我國經濟的發展，對礦產資源的依賴越來越嚴重，尤其是對土地資源的依賴更為嚴重，保護土地資源已成為國土自然資源部門的重要工作。根據國家發改委要求，2010 年底，中國所有城市城區禁止使用毀田耗能的實心黏土磚，鼓勵用頁巖替代粘土燒制建筑用磚瓦，因此，尋找大量優質的磚瓦用頁巖滿足建筑業的需求成為當務之急。棗莊市山亭區徐莊鎮—北莊鎮一帶頁巖分布廣泛，主要分布于寒武紀饅頭組下頁巖段和石店段等，頁巖厚度可達30多米，質量較好，可用作磚瓦原料，具有廣闊的開發前景。

1 礦體特征

棗莊市山亭區徐莊—北莊地區出露地層主要為寒武紀長清群朱砂洞組、饅頭組和九龍群張夏組、崮山組、炒米店組碳酸鹽巖地層，分布面積廣泛，在溝谷中有少量第四系分布。本區頁巖礦賦礦層位為寒武紀長青群饅頭組，礦體主要集中于棗莊市山亭區北莊鎮—徐莊鎮一帶的東部山區，南起大梁山、大陡山，北至徐莊白龍灣、焦山一帶，出露面積約60km2。調查評價范圍內主要分布在徐莊鎮西坡村礦區和馬山灣村礦區，兩個礦區的礦體特征、礦石質量基本一致，具有典型的代表意義，本處選擇馬山灣礦區進行介紹。

分布在馬山灣村南高地南北坡，西側靠近公路，南側礦體出露面積約較大，本區頁巖礦體出露較高，一般在+250m 標高之上，地貌上多形成饅頭狀山包，或由于頁巖不抗風化，礦體上部覆蓋灰巖多形成崮型地貌，礦體出露地段地表植被常較茂盛也是一個典型特征。礦體賦存在寒武紀饅頭組下頁巖段中，野外調查發現饅頭組下頁巖段明顯可分∈Mlc、∈Mlb、∈Mla共3 個巖性層，其中∈Mlc、∈Mla二層為頁巖礦礦層，編號分別為c、a。∈Mlb為石灰巖夾層。本段頁巖礦體呈層狀產出，礦體厚度較大，分布廣泛，產狀平緩，連續性較好。礦層總體傾向南西，局部受構造影響傾向北西，傾角1°～3°。c 礦層的頂板為饅頭組洪河段砂巖，底板為饅頭組下頁巖段∈Mlb灰巖層，a 礦層的頂板為饅頭組下頁巖段∈Mlb灰巖層，底板為饅頭組石店段灰巖和泥云巖（圖1）。

圖1

（1）a礦層

a 礦層即∈Mla巖性層,位于饅頭組下頁巖段下部，巖性為紫紅色泥質頁巖夾泥巖、粉砂巖，泥質結構，頁理片構造，發育水平層理。礦體的連續性較好，產狀平緩，傾角在2°左右，傾向340°。順山勢走向上工程控制長約1400m，平均寬度約80m，鉛直厚度變化在27.5～37.0m之間，空間分布面積0.2km2。

（2）c礦層

c礦層即∈Mlc層，位于饅頭組下頁巖段上部，巖性為黃綠色頁巖、暗紫色粉砂質頁巖夾薄層含云母細砂巖。粉砂質結構，層狀構造。產狀較為平緩，傾角較小在2°左右，傾向340°。順山勢走向上控制長1400m，平均寬度約50m，鉛直厚度變化在18.0～26.0m之間，空間分布面積0.1km2。

2 礦石質量

（1）礦石礦物成分

礦石呈泥質結構，局部含粉砂質、砂泥質結構，頁理構造。礦物成分比較簡單，主要為石英,粒徑≤0.05mm，含量在70%～77%。長石含量3%～5%、高嶺石含量10%～15%、伊利石0.5%～1%、水云母1%、綠泥石0.5%～1%、方解石0.1%～3%、白云石0.1%～0.5%、褐鐵礦5%～8%。

（2）礦物的化學成分

參照《礦產資源工業要求參考手冊》（2012 年修訂本）磚瓦用粘土工業指標如下：

表1 化學成分及允許波動范圍

本區礦石主要化學成分含量為：SiO261.66%、Al2O315.02%、Fe2O37.99%、CaO 2.32%、MgO 2.35%、Na2O+K2O 4.56%、SO30.02%、LOI8.41%。參照磚瓦用黏土的工業指標，本區的頁巖是優良的磚瓦用頁巖。其中SiO2能降低頁巖的可塑性，減少干燥收縮；Al2O3常以鋁硅酸鹽礦物形式存在，Al2O3含量越多，頁巖焙燒溫度越高，耐火度也越高；Fe2O3常見礦物為褐鐵礦、含水赤鐵礦、含水菱鐵礦，在頁巖中是一種助熔劑，也是粘土的著色劑，在氧化或還原條件下焙燒時，則制品分別呈紅色或灰黑至黑色；CaO、MgO 以碳酸鹽（方解石、白云石）礦物賦存于頁巖中，呈粉末或碎屑至結核團塊狀，分散的碳酸鹽能降低頁巖的耐火度，增大燒成收縮，減弱鐵的著色力，若成碎塊或結核狀存在，焙燒后生成生石灰，吸濕后變成消石灰，從而使體積膨脹，使產品炸裂；Na2O、K2O 常以長石微粒狀態存在，可視為熔劑，能降低粘土的耐火度；有機質會使頁巖粘土染色，燒成的制品氣孔率增高。

3 礦石類型

本區礦石的巖石類型較為簡單，主要從礦石顏色來區分，可分為3種，工業類型為磚瓦用頁巖。

（1）黃綠色砂質頁巖:分布在饅頭組下頁巖段上部，本類型頁巖伊利石的含量偏高；

（2）紫色鈣質頁巖:本層頁巖富含云母,夾紅褐色砂質頁巖，鐵鋁質偏高；

（3）暗紫色紙片狀泥質頁巖:分布在饅頭組下頁巖段下部。

4 礦體（層）圍巖和夾石

頁巖礦礦體呈層狀產出于饅頭組下頁巖段的上部和下部，中間夾有中薄層碎屑灰巖、鮞粒灰巖，由于厚度較大（垂厚大于4 米）大于夾石剔除厚度2.0m，開采時需剔除。礦層的頂板為饅頭組洪河段的灰黃色細粒長石砂巖、鈣質砂巖，底板為饅頭組石店段的青灰色鏈條狀泥晶灰巖、砂屑灰巖。礦體與圍巖易于區分，且圍巖的穩固性較好。

5 礦床成因

本地區磚瓦用頁巖呈規則層狀、似層狀廣泛分布于中寒武紀饅頭組下頁巖段，類型主要是砂質頁巖、粘土質頁巖、含云母粉砂巖等。礦體的頂底板及礦間夾石為結核灰巖、砂巖、砂屑灰巖、泥晶灰巖等。礦體的頁理發育，常伴有三葉蟲、腕足類化石，常見對稱波痕、雨滴、蟲跡和干裂等構造特征，據此分析其形成環境為濱海潮坪灘涂地帶，灘區低平而寬闊，陸源砂泥質礦物供給緩慢，沉積速率較低，在漫長的季節性及周期性的溫熱氣候條件下后經壓固作用及成巖作用逐漸形成的一種具有疊層式的沉積砂質頁巖礦床。

6 結論

通過系統調查評價，棗莊市山亭區徐莊—北莊地區分布的頁巖礦具有分布廣泛、礦體規模大、層位穩定、礦石質量優良、易于開發利用等優點，是優良的磚瓦用頁巖礦石，開發后可滿足當地磚瓦建材使用，促進地方經濟發展。