廣西那北方解石礦地質特征及成因分析

楊澤金，阮 荻，徐斯強，毛承安

(廣西壯族自治區第四地質隊,廣西 南寧 530031)

方解石是一種碳酸鹽礦物，是優良的填充劑和性能改良劑[1]，廣泛用于塑料、造紙、涂料、橡膠、化學建材、日用化工、油墨、牙膏、粘合劑、密封材料等領域[2-5]。那北方解石礦床位于廣西來賓市忻城縣城關鎮那北屯東北部，是廣西忻城縣地區方解石礦勘查區的典型礦床。該地區方解石礦點分布較多，分布較分散，規模較小。本研究根據礦區勘查資料[6]，分析區域地質背景、總結和對比礦區地質特征，確定該類型礦床成因，以指導忻城縣地區同類礦產勘查及開發。

1 區域地質背景

那北方解石礦床是近年來在廣西忻城縣找礦勘查中新發現的一處中型礦床[6]。區域上位于揚子克拉通東南緣，桂中—桂東北坳陷西部，北鄰羅城—環江坳陷及龍勝陸緣裂谷，西臨南盤江—右江裂谷盆地，毗鄰著名的丹池成礦帶。

區域出露石炭系、二疊系及三疊系地層，出露的最老地層為石炭系[7]，石炭系、二疊系占據絕大部分區域。

區域內構造線方向以北北西向為主(圖1)。褶皺主要為紅渡向斜褶皺，樞紐向北北西傾伏，軸面傾向北西，為一斜歪褶皺。區域內斷裂構造主要發育有近南北向及北西向兩組斷裂。其中，近南北向斷裂為紅渡斷裂、獨山斷裂，北西向斷裂為古腰斷裂。斷裂構造與那北方解石礦床的形成關系密切。

圖1 區域地質簡圖

2 礦區地質特征

礦區主要的地層為二疊系棲霞組(P2q)。巖性底部為灰、深灰色中薄層砂屑生物屑微晶灰巖夾泥質灰巖，與下伏的馬平組呈整合接觸關系；上部以深灰、灰黑色中薄層狀生物屑砂屑灰巖、泥質灰巖為主，夾薄、微薄層含生物屑泥巖、泥灰巖?；規r以色深、層薄，硅質團塊多為特征[8]。厚度為350m。

礦區褶皺發育少，斷裂構造十分發育。斷裂構造主要存在北西—南東向、北東—南西向兩組，其中北東—南西斷裂為①-1 號礦體主要控礦構造，北東—南西及北西—東南向斷裂為②-1、②-2、②-3號礦體主要控礦構造，現分述如下：

(1)北西—南東向斷裂。

F1：為礦區內控礦斷裂，發育于中北部，主要控制②-1 號方解石礦體。斷層走向北西—南東，傾向南西，傾角為73°～88°，產狀較陡立，東西向延伸約330m，斷層性質為張扭性正斷層，西端稍往北張扭。斷裂帶內發育構造角礫巖、褐鐵礦、方解石脈。

F4：為礦區內控礦斷裂，發育于中北部，主要控制②-1 號方解石礦體。斷層走向北西—南東，傾向南西，傾角約為83°，規模較小，東西向延伸約60m，斷層性質為正斷層。斷裂中見有角礫巖、方解石脈、擦痕、褐鐵礦化。

(2)北東—南西向斷裂。

F2：為礦區內控礦斷裂，發育于中北部，主要控制②-2 及②-3 方解石礦體。斷層走向北東—南西，傾向南東，傾角約為85°，產狀較陡立，東西向延伸約160m，斷層性質為正斷層，同一地層中的上降下升。斷裂帶內發育構造角礫巖、褐鐵礦、方解石脈。斷層在走向及傾向上均呈舒緩波狀。

F3：為礦區內控礦斷裂，發育于中北部，主要控制②-1 號方解石礦體。斷層走向北東—南西，傾向北西，傾角約為78°，產狀較陡立，南北向延伸約130m，斷層性質為正斷層，同一地層中的上降下升。斷裂帶內發育構造角礫巖、方解石脈等。

F5：為礦區內控礦斷裂，出露于東南部，主要控制①-1 號方解石礦體。斷層走向北東—南西，傾向北西，傾角70°～80°，產狀較陡立，斷層延伸約330m，斷層性質為正斷層，斷層帶內巖石破碎或節理密集成帶，常有方解石脈及褐鐵礦發育其中。

礦區內無巖漿巖出露。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦區內有4 個方解石礦體，均呈脈狀，產于二疊系碳酸鹽巖中的斷裂帶內(圖2)，編號分別為①-1、②-1、②-2、②-3。其中①-1、②-1 號方解石礦體規模較大。①-1 號礦體賦存于礦區東南部的北東—南西向F5 斷層破碎帶中，②-1 號礦體賦存于北西—南東向及北東—南西向的F1、F3、F4 斷層破碎帶中。

圖2 那北方解石礦床地質簡圖

①-1 號礦體：位于礦區的東南部，礦體呈脈狀產出，地表出露厚度大，往深部逐漸變小，剖面上呈似喇叭狀(圖3)。礦體地表出露長度約326m，寬度約20m，沿傾向延伸50m。礦體見礦最高標高338m，最低標高266m。礦體產狀為290°～300°∠70°～75°，單工程礦體厚度為4.94 ～29.90m，平均厚度為20.88m，厚度變化系數82%，厚度變化不穩定。

圖3 那北方解石礦08 線剖面圖

②-1 號礦體：位于礦區的西北部，礦體呈脈狀產出，地表出露厚度大，往深部逐漸變小，剖面上呈似喇叭狀。礦體地表出露長度約300m，寬度約20m，沿傾向延伸180m。礦體見礦最高標高310 m，最低標高125m。礦體產狀為165°～200°∠57°～80°，單工程礦體厚度為2.00 ～65.01m，平均厚度為17.43m，厚度變化系數88%，厚度變化不穩定。

②-2 號礦體：位于礦區北西部，礦體呈脈狀產出。礦體地表出露最高標高290m，最低標高238m。礦體地表出露長度約160m，寬度約6m。礦體產狀為160°～260°∠55°～71°。礦體單工程礦體厚度為2.45 ～8.62m，平均厚度為6.01m，厚度變化系數59%，厚度變化穩定。

②-3 號礦體：位于礦區的西北部，礦體呈脈狀產出，地表出露厚度大，往深部逐漸變小，剖面上呈似喇叭狀。礦體地表出露長度約139m，寬度約7m。礦體見礦最高標高296m，最低標高236m。礦體產狀為： 155°～177°∠50°～59°。單工程礦體厚度為3.47 ～8.62m，平均厚度為6.05m，厚度變化系數57%，厚度變化穩定。

3.2 礦石特征

(1)礦石礦物成分及結構構造。

礦石礦物成分較簡單，主要礦物成分為方解石，含量97%～100%。礦石顏色為白色、黃白色，結構呈粗粒晶結構和巨晶結構，構造為脈狀構造、塊狀構造。

(2)礦石類型。

按結構可分為粗粒晶質礦石和巨粒晶質礦石；按構造為塊狀礦石；按工業用途為涂料用方解石。

(3)物理性能。

經分析測試，單個礦石樣品的白度一般85.01 ～94.92；組合樣測試結果顯示，白度85.25 ～92.23。

(4)化學成分。

基本分析樣化驗分析顯示( 表1)， 礦石的CaO 含 量 一 般54.70% ～55.66%。 組 合 分 析樣 測 試 結 果 顯 示：MgO 0.22% ～0.39%，Al2O30.0365%～0.1410%，酸不溶物0.09%～0.17%，燒失量43.44%～43.76%。通過分析結果可知，方解石礦中的有害成分含量很微小，對礦石的利用影響極小。

(5)各礦體礦石質量變化。

①-1 號礦體單工程礦體品位CaO 含量為55.26% ～55.49%， 平 均55.31%， 品 位 變 化 系數0.42%，變化均勻，白度87.24 ～91.04，平均90.07%，品位變化系數3.74%，變化均勻。

②-1 號礦體單工程礦體品位CaO 含量為55.24% ～55.52%， 平 均55.33%， 品 位 變 化 系數0.13%，變化均勻，白度87.41 ～92.34，平均89.64%，品位變化系數4.97%，變化均勻。

②-2 號礦體單工程礦體品位CaO 含量55.28% ～55.42%， 平 均55.32%， 品 位 變 化 系數0.12%，變化均勻，白度88.37 ～89.70，平均88.99%，品位變化系數1.92%， 變化均勻。

②-3 號礦體單工程礦體品位CaO 含量55.24% ～55.37%， 平 均55.28%， 品 位 變 化 系數0.18%，變化均勻，白度88.30 ～89.70，平均88.66%，品位變化系數2.05%，變化均勻。

從測試結果看，對比自然資源部發布的《方解石礦地質勘查規范》DZ/T 0321-2018[9]，化學成分及白度符合工業指標一般要求，礦石品級屬于二級品。

4 礦床成因分析

4.1 物質來源

該區大面積分布著各地質年代的碳酸鹽巖地層，包括石炭系、二疊系和三疊系。碳酸鹽巖地層為方解石礦的形成提供了豐富的物質來源[10]。在主斷裂和次級斷裂構造交錯復雜的構造背景之下，大氣水順著裂隙及孔洞等通道下滲，途中對碳酸鹽巖物質進行溶蝕、淋濾，隨著地溫的不斷增高，下滲的液體得到加熱，以致CaCO3溶解更充分，形成富含Ca2+、CO32-、HCO3-及碳離子的熱流體, 并帶入一定CO2[11]，隨著新斷裂形成或前期斷裂再次活動，原有的地質平衡被打破，熱流體壓力得到釋放，促使熱流體順著斷裂運移，途中熱流體也不斷對碳酸鹽巖進行溶蝕、萃取[12]。因此，區內廣泛發育的鈣質碳酸鹽巖，特別是純灰巖出露地段對高品質方解石成礦最為有利[13]。

4.2 熱量來源

地表水通過斷裂及裂隙帶來部分熱量，其中包括大氣降雨、海湖江水等地表水。地質構造運動能夠給內部帶來巨大的熱量，包括斷裂的形成，褶皺形成地層間的擠壓，地震活動等。深部巖體通過深大斷裂，同樣可為淺部提供熱量。在外部和內部提供的熱量下，對礦物來源的溶蝕、萃取、運移起到促進作用。

4.3 導礦及容礦作用

礦區西部發育近南北向紅渡斷裂，規模較大，北端在牛角一帶被第四系覆蓋未出露，南端在板塘附近被第四系覆蓋，出露長度約10km。該斷裂可為礦區周邊淺部含礦熱液的匯集提供導流通道。紅渡斷裂為主斷裂，礦區中發育的F1 ～F5 為次級斷裂，為方解石礦的形成提供了容礦空間。因此，碳酸鹽巖區向上開放的張性區域性斷裂和復式褶皺軸部的層間滑動易形成厚、大的儲藏空間，這對形成上規模的方解石礦是有利的[13]。

綜上，那北方解石礦在主斷裂和次級斷裂構造交錯復雜的構造背景之下，碳酸鹽巖提供物質來源，內外熱能促進溶蝕、萃取、運移，在斷裂破碎帶中溶蝕、運移、沉淀、再結晶[14]，最終形成低溫熱液充填型方解石礦床。

5 結語

(1)那北方解石礦賦存于二疊系棲霞組碳酸鹽巖地層，形成于北西—南東向、北東—南西向兩組斷裂中。礦體主要呈脈狀，淺部厚度大，往深部厚度變薄。礦石組分簡單，質量較好，CaO 含量52.17%～55.66%，白度85.01 ～94.92。

(2)地層和成礦關系密切。大面積分布的碳酸鹽巖地層，為礦床的形成提供物質來源。地層在內外熱能下溶蝕形成含礦熱液，經不斷萃取、運移、沉淀、再結晶成礦。

(3)礦體形成于斷裂中，斷裂為成礦提供低溫含礦熱液運移通道和容礦場所，并且控制著礦體的產出形態和規模。

(4)礦床屬低溫熱液充填型礦床，碳酸鹽巖地層及斷裂構造是方解石礦的找礦標志。