魯西臨沂一帶三山子組分布及熔劑用白云巖成礦特征

摘要：奧陶紀三山子組是魯西熔劑用白云巖產出的典型層位，而濰坊臨沂地層小區是三山子組最廣泛發育區。本文在查明臨沂地區三山子組呈“四個巖帶”狀分布的基礎上，快速“鎖定”熔劑用白云巖找礦區，于4個巖帶中各選定典型礦區，以探礦工程和分析測試數據為依據，總結臨沂地區三山子組熔劑用白云巖成礦特征，為魯西乃至華北地區熔劑用白云巖找礦提供參考。熔劑用白云巖礦體賦存于三山子組c段，礦體嚴格受地層控制，傾向NE、NW，傾角5°～40°。礦體厚度30.5～108.6m，與三山子組c段厚度呈正相關，呈現自北向南厚度漸次變薄的規律。礦體中夾石不發育，礦體頂板為三山子組b段白云巖，直接底板為三山子組c段底部含燧石結核白云巖或薄層泥質白云巖。礦石質量穩定，MgO平均含量分別為20.23%～20.74%，夾石少，易于露天開采，具有良好的開發前景，預測遠景資源量大于2億t。

關鍵詞：熔劑用白云巖；成礦特征；三山子組；臨沂一帶；魯西

中圖分類號：P62""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.07.001

引文格式：馮廣，王燕燕，康鵬宇，等.魯西臨沂一帶三山子組分布及熔劑用白云巖成礦特征［J］.山東國土資源，2024，40（7）：17.FENG Guang， WANG Yanyan， KANG Pengyu， et al. Accumulation Characteristics and Health Risk Assessment of Heavy Metals in SoilCorn in Typical Carbonate Rock" in Central Shandong Province［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（7）：17.

收稿日期：20240216；修訂日期：20240409；編輯：王敏

基金項目：臨沂市自然資源和規劃局地質勘查項目：山東省沂水縣寶山坡礦區熔劑用白云巖礦補充詳查（SDGP371323000202302000263A001）、山東省沂南縣獨角山礦區熔劑用白云巖礦勘探（SDGP371321000202302000003）、蒙陰縣大山寺地區白云巖礦地質勘查（SDGP3713280002023020001651）、山東省費縣石溝礦區冶金用白云巖礦詳查（SDHS20230312）聯合資助

作者簡介：馮廣（1987—），男，河北定州人，工程師，主要從事地質找礦及大數據開發工作；Email：15114260834@139.com

*通訊作者：馮愛平（1983—），女，河北定州人，正高級工程師，主要從事地質調查與礦產勘查工作；Email：13668697257@139.com

0" 引言

熔劑用白云巖作為堿性熔劑廣泛應用于煉鐵和煉鋼。鐵礦一直以來是國家鼓勵性勘查礦種，2022年和2023年，62%鐵精礦平均價格分別為120.70美元/噸、109.96美元/噸，2023年12月價格升至135.08美元/噸［1］。魯西奧陶紀三山子組是熔劑用白云巖產出的典型層位［23］，而濰坊臨沂地層小區是三山子組最廣泛發育區［4］，因此總結研究臨沂地區三山子組分布及地質特征，對快速“鎖定”熔劑用白云巖找礦區具有實踐意義。

熔劑用白云巖單個礦點的研究資料較為豐富［57］，但對三山子組整體分布缺乏系統梳理總結。筆者以20世紀80—90年代1∶5萬區域地質圖為基礎，結合實時更新的天地影像圖，認為三山子組自北向南大致呈“四個巖帶”分布，并在各個巖帶選定典型礦區，以探礦工程和大量分析測試數據為依據，分析對比各巖帶熔劑用白云巖成礦特征及礦石質量，總結熔劑用白云巖賦存規律，分析找礦前景，為魯西乃至華北地區熔劑用白云巖找礦提供參考。

1" 區域地質概況

研究區為沂沭斷裂帶及其西側的臨沂一帶，大地構造位置屬于華北板塊魯西隆起區之沂沭斷裂帶及魯中隆起［8］。區內發育新太古代泰山巖群，新元古代南華震旦紀土門群，古生代寒武奧陶紀長清群、九龍群、馬家溝群、石炭二疊紀月門溝群，中生代白堊紀萊陽群、青山群、大盛群及新生代地層均有出露。以碳酸鹽巖為主，夾砂頁巖等碎屑巖，被稱為“魯西碳酸巖區”［910］。區內斷裂發育，除NNE向沂沭斷裂帶外，大型構造線呈NW向，控制著一系列凹陷、凸起呈NW向帶狀展布［11］。區內巖漿巖發育，主要為新太古代TTG質花崗（閃長）巖類，發育少量中生代侵入巖，多為淺成中基性巖體（圖1）［12］。

2" 研究區賦礦層三山子組分布特征

魯西臨沂一帶三山子組分布較廣，自下而上c、b、a三個巖性段特征明顯。c段以黃灰、灰褐色中厚層—厚層中細晶白云巖為主夾砂屑白云巖，表面發育刀砍紋，底部層面野外可見燧石結核。該段是熔劑用白云巖的主要賦礦層位。b段以發育黃灰色、黃綠色（中）薄層粉—泥晶白云巖、泥質白云巖為特征，夾數層礫屑白云巖。a段巖性為深灰色中厚層含燧石結核、燧石條帶細晶白云巖，以大量燧石結核和條帶出現為其識別標志。

受區域NW向構造影響及古生界控制，區內三山子組多呈NW向不規則條帶狀展布，自北向南大致發育4處三山子組“巖帶”，其他為零星分布，自北而南分別命名為第一巖帶—第四巖帶。

第一巖帶：分布于沂水縣城東北30km的張家石嶺—寶山坡—箕山—東得水一帶，所在圖幅為1∶5萬圈里幅。被NW向斷裂大致錯斷，走向NW—NE，總體呈“弧狀”，斷續延伸總長度約15km，總體傾向E，局部傾向NE，傾角20°～40°。巖帶出露寬度0.3～1km。該巖帶三山子組總厚度260～300m，其中c段厚度150～210m。

第二巖帶：分布于沂南縣城西北1～20km處，北距第一巖帶約45km，所在圖幅為1∶5萬沂南幅、舊寨幅、夏蔚幅。大體分為南、北兩段：北段位于大峪—王家寨—獨角山—百子山一帶，巖帶走向310°，巖帶寬2～3km，受地形切割影響，呈獨立“山包”狀斷續出露，延伸約9km，地層整體傾向NW，局部受構造影響，傾向SE，傾角5°～15°，三山子組總厚度220～250m，其中c段厚70～140m。南段位于沂南縣城北1km的歷山附近，受斷裂控制總體呈NE向延伸，延伸長約4km，出露寬度1～2.5km，斷裂十分發育，產狀雜亂，傾向S、SE、NE，傾角9°～20°，僅發育c段，厚度約80m。

第三巖帶：位于第二巖帶以南約14km，平行于第二巖帶，呈NW向長帶狀分布，總長度約43km。北端北距蒙陰縣城約4km，南端北距沂南縣城約20km，所在圖幅為1∶5萬蒙陰幅、楊謝幅、垛莊幅、薛莊幅、半程幅。由于斷裂切割及巖體影響，整個巖帶分為北段、中段、南段3段。北段分布于南安—大獨角—會泉峪—西劉莊—四泉莊一帶，區內延伸約22km（北端延伸出臨沂），巖帶北窄南寬，帶寬0.3～1.5km，傾向NE，傾角16°～40°。中段位于下峪—大山寺—汪家溝一帶，延伸約14km，帶寬1～2km，傾向NE，傾角15°～24°。南段分布于李義莊—石家屯一帶，延伸7km，寬約0.5km，傾向E，傾角25°～30°。該巖帶三山子組總厚度170～230m，其中c段厚60～120m。

第四巖帶：大致平行于第三巖帶，位于其以南約20km，整體呈NW向帶狀分布，北端距平邑縣城約1km，南端受斷裂影響呈近SN向、NE向展布。所在圖幅為1∶5萬費縣幅、東陽幅、平邑幅、方城幅、朱保幅、蒼山幅。因斷裂影響，整個巖帶大體分北、中、南三段。北段分布于牛山—北郭泉—小官路一帶，受地形影響NW向斷續延伸，長度約21km，帶寬0.5～1km，傾向NE，傾角10°～25°。中段分布于良田莊—西葛峪—南鞏莊肖山一帶，是北段被斷裂向南錯動約6km后沿走向的繼續延伸，NW向長約20km，帶寬2～4km，傾向NE，傾角5°～20°。南段呈近SN向展布，大致分東、西兩支，東支被斷裂錯斷為3段，分別分布于武德—艾山、礦坑—馬山、澗頭—梧桐山一帶，延伸總長度約18km，帶寬1～3km，傾向E或SE，傾角7°～20°；西支分布于北豹窩—南鳳凰莊—安樂莊一帶，延伸總長度約20km，帶寬1～3km，傾向E—SE，傾角7°～10°。該巖帶三山子組總厚度140～200m，其中c段厚35～115m。

3" 典型礦區礦床特征

自第一至第四“巖帶”中分別選定沂水寶山坡礦區、沂南獨角山礦區、蒙陰大山寺礦區、費縣石溝礦區，根據探礦工程數據和樣品分析測試數據，總結分析礦體賦存層位、礦石質量特征、礦體厚度變化及夾石發育特征等。

3.1" 礦體特征

4個典型礦區均圈定1個礦體，呈層狀賦存于三山子組c段，產狀與地層產狀一致，傾向NE或NW，主要為中厚層—厚層（中）細晶白云巖（圖2）。

沂水寶山坡礦區：由8個鉆孔和5個探槽（取樣剖面）控制，傾向60°，傾角32°～42°。呈NW向長帶狀，工程控制走向長約880m（兩側未封閉），傾向寬173～300m。礦體賦存標高+389m～+166m，厚度94.6～138.1m，平均厚度108.6m，厚度沿走向及傾向變化規律不明顯。礦體主要組分含量CaO 28.76%～39.84%，平均為30.80%，變化系數2.53%；MgO 15.23%～21.79%，平均為20.23%，變化系數3.73%；SiO2 0.03%～5.23%，平均為1.23%，變化系數37.25%；Na2O+K2O 0.028%～0.371%，平均為0.12%，變化系數58.30%。

沂南獨角山礦區：由15個鉆孔和6個探槽控制，傾向320°，傾角5°。礦體平面形態大致呈NE向，近橢圓狀，工程控制走向長950m，傾向寬340～700m，沿走向兩側及深部均未封閉。礦體賦存標高+255m～+120m，厚度35.0～116.7m，平均厚度64.6m。礦體主要組分含量CaO 27.88%～34.75%，

平均30.58%，含量變化系數為2.96%；MgO 16.01%～21.89%，平均20.74%，含量變化系數3.80%；SiO2 0.10%～3.23%，平均1.00%，含量變化系數為67.90%；Na2O+K2O 0.065%～0.316%，平均0.12%，含量變化系數為39.70%。

蒙陰大山寺礦區：由10個鉆孔和7個探槽控制，傾向20°～30°，傾角18°。大致呈NW向條帶狀，工程控制走向長1400m（沿走向兩側未封閉）、傾向寬200～420m，礦體賦存標高+63m～+203m，礦體厚度3.0～106.3m，平均厚度67.6m。礦體主要組分含量CaO含量27.70%～41.77%，平均含量30.84%，組分含量變化系數為4.5%；MgO含量11.51%～22.22%，平均20.38%，組分含量變化系數為6.0%；SiO2含量0.10%～5.06%，平均1.00%，組分含量變化系數為79.0%；K2O+Na2O含量0.03%～0.683%，平均0.12%，組分含量變化系數為54.0%。

費縣石溝礦區：由12個鉆孔和4個取樣剖面控制，傾向50°，傾角6°～10°。大致呈NE向不規則狀展布，工程控制走向長800m、傾向寬度240～600m，礦體賦存標高+264m～+136m，礦體厚度10.4～47.5m，平均厚度30.5m。礦體主要組分含量CaO含量26.94%～34.07%，平均含量30.56%，組分含量變化系數3.32%；MgO含量17.09%～21.90%，平均20.74%，組分含量變化系數3.78%；SiO2含量0.29%～4.36%，平均1.38%，組分含量變化系數59.72%；K2O+Na2O含量0.085%～0.377%，平均0.22%，組分含量變化系數60.13%。

3.2" 礦石特征

礦石主要為中細晶白云巖，結構構造無明顯差別，以中—細晶結構為主，鏡下可見殘余碎屑結構，中厚層—厚層構造（圖3）。礦石主要由白云石（95%～97%）組成，其次為黏土質（3%～5%）及少量石英、鐵質。白云石，呈他形粒狀—自形半自形菱形晶，粒度多以0.25～0.5mm的中晶為主或以0.06～0.25mm的細晶為主，表面污濁，部分可見“霧心亮邊”現象；黏土質與石英、鐵質混雜填隙狀分布于粒度較細小白云石間。

礦石化學成分主要有CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Mn3O4、SO3、P2O5等。其中，有益組分為CaO、MgO，有害組分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、Mn3O4、SO3、P2O5、K2O、Na2O（表1）。

3.3" 礦石類型

不同典型礦區的礦石自然類型無明顯變化，主要為中厚層狀中細晶白云巖。根據《礦產地質勘查規范菱鎂礦、白云巖》（DZ/T0348—2020）中有關白云巖一般工業指標要求，結合礦石化學成分特征，礦石工業類型為熔劑用白云巖。

3.4" 圍巖和夾石

頂、底板：費縣石溝礦區礦體直接裸露地表，其他3個礦區礦體頂板為三山子組b段薄層狀泥質白云巖。沂南獨角山礦區礦體底部未封閉控制，但13線鉆孔顯示底部存在8.0～20.8m厚的高硅（SiO2含量分別為4.15%、5.63%）白云巖層，推測礦體底板為三山子組c段白云巖；其他3個礦區礦體直接底板均為三山子組c段底部含燧石結核白云巖或薄層泥質白云巖，厚度3.0～32.4m。

夾石：沂水寶山坡礦區礦體下部發育一層含燧石結核白云巖夾層，厚度4.6～12.0m，平均厚度7.5m；另外，在0線、2線、6線有1～2條輝綠玢巖脈侵入礦體，最大鉛直厚度28.5m，最小鉛直厚度12.2m，平均為18.4m。其他礦區礦體內無夾石。

3.5" 礦石加工技術性能

礦石未做加工技術性能試驗，位于臨沂市沂南縣的臨沂京華礦業，開采的礦石層位相同，其加工、銷售的礦產品為輕燒白云巖原料（4～8cm和2～4cm兩種規格）、輕燒白云石粉和生熔劑（白云石粉）3種。輕燒白云巖原料可直接運至日照鋼廠進行輕燒。輕燒白云巖粉的生產工藝流程為，白云石、焦炭分別從料場上料→振動給料→自動計量→白云石、焦炭按配比自動混料→斜橋卷揚上料→窯頂布料→豎窯煅燒→出料→篩分→進成品倉，其最佳輕燒工藝條件為：粒度（20±2）mm，輕燒溫度1200℃，保溫時間2h。生熔劑所需白云石為礦山生產的3cm以下的篩下料進一步破碎篩分至3mm以下即可。礦石加工性能優良，加工方法簡便，滿足萊鋼、日鋼等鋼鐵生產企業所要求。

4" 成礦特征及成因淺析

4.1" 成礦特征

研究區熔劑用白云巖賦存于三山子組c段，礦體嚴格受地層控制，呈層狀產出，多傾向NE，第三巖帶傾向NW。礦體厚度30.5～108.6m，具有明顯的方向性變化，表現為自北向南逐漸變薄，與三山子組c段厚度呈正相關（圖3）。礦體頂板為三山子組b段薄層狀泥質白云巖或礫屑白云巖，直接底板為三山子組c段底部含燧石結核白云巖或薄層泥質白云巖。礦體中偶有夾石發育，不具有普遍性。

研究區礦石結構構造無明顯差別，主要為中厚層—厚層（中）細晶白云巖，粗晶白云巖少見。礦石質量穩定，各巖帶礦石化學成分無明顯變化（圖4）。

4.2" 成因淺析

研究區熔劑用白云巖為沉積成因礦床，因此成礦特征與三山子組古沉積環境密不可分。據王志亮，張增奇，沈凡，王曉青等［2，4，1314］，三山子組形成于局限臺地相潮坪瀉湖相沉積環境。臨沂地區自晚寒武紀鳳山階中晚期開始，地臺緩慢抬升，海水退卻、水體減薄，廣闊的淺海向局限海乃至瀉湖環境轉變。在淺海上部至潮間帶以上的潮坪區環境中，在干燥炎熱（28～35℃）的氣候條件下，鹵水鹽度不斷增大，早先沉積尚未成巖的碳酸鈣沉積物被高鎂鹵水滲透交代，形成成巖白云巖或準同生白云巖。相同的沉積背景下，研究區各巖帶熔劑用白云巖化學成分無明顯差別，礦石質量穩定。

c段被認為是原炒米店組灰巖白云巖化的產物［15］，主要形成于較深水潮下帶環境，白云石顆粒較粗（一般為中—細晶結構，偶見粗晶結構），區內東北部瀉湖或局限海率先接收白云巖化作用，因此東北部厚度最大。b段形成于潮下帶上部—潮間帶，水動能較高，不斷在富氧和缺氧環境間轉換，發育多個具氧化圈的竹葉狀礫屑白云巖和黃綠色薄層泥質白云巖韻律層。a段形成于潮間帶上部—潮上帶下部，沉積環境以潮坪為主，頂部發育滑塌構造，白云巖由若干個含燧石條帶白云巖—燧石結核白云巖—不含燧石白云巖旋回反復疊置構成，推斷該段白云巖沉積經歷了局部沉積環境的pH頻繁變化（在pH＞7.8的偏堿性環境以碳酸鹽沉淀為主，在pH＜7.8的偏酸性環境以二氧化硅沉淀為主［1617］）。

5" 結論

（1）研究區三山子組廣泛發育，是熔劑用白云巖找礦的地質基礎。自北向南大體呈NW向“四個巖帶”分布，巖帶間距14～45km、延伸長度13～60km、出露寬度0.3～4km，三山子組厚度140～300m（c段厚35～210m），自第一巖帶至第四巖帶厚度漸次變薄。

（2）熔劑用白云巖礦體賦存于三山子組c段，礦體嚴格受地層控制，傾向NE、NW，局部受斷裂影響傾向SE，傾角5°～40°。

（3）礦體厚度30.5～108.6m，與三山子組c段厚度呈正相關，呈現自北向南厚度漸次變薄的規律。

（4）礦體中夾石不發育。礦體頂板為三山子組b段薄層狀泥質白云巖或礫屑白云巖，直接底板為三山子組c段底部（厚3.0～32.4m）含燧石結核白云巖或薄層泥質白云巖。

（5）礦石質量穩定，MgO平均含量為20.23%～20.74%，有害組分SiO2、K2O+Na2O、S、P均符合工業指標要求，夾石少，易于露天開采，具有良好開發前景，預測遠景資源量大于2億t。

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Distribution of Sanshanzi Formation and Metallogenic Characteristics" of Dolomite for Flux in Linyi Area in Western Shandong Province

FENG Guang1， WANG Yanyan2， KANG Pengyu2，3， FENG Aiping2，3， CHEN Baomin2， ZHANG Lipeng2， ZHU Liyuan2

（1. Shandong Geological and Mineral Construction Limited Corporation， Shandong Ji'ning 272100， China; 2. No.7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Linyi 276006， China; 3. Academician Workstation for Diamond Metallogenic Mechanism and Exploration in Shandong Province， Shandong Linyi 276006， China）

Abstract： The Ordovician Sanshanzi formation is a typical layer produced by dolomite for flux in western Shandong province， while WeifangLinyi area is the most widely developed area of Sanshanzi formation. On the basis of identifying the distribution of" Sanshanzi formation in Linyi area in the form of \"four rock belts\"， prospecting target of dolomite for flux has been quickly locked. Selecting typical mining areas in each of the four rock belts， based on exploration engineering and analysis data， mineralization characteristics of dolomite for flux in Sanshanzi formation in Linyi area have been summarized. It will provide some references for the prospecting of dolomite for flux in western Shandong province and even northern China. The ore bodyies dolomite for flux is located in section c of Sanshanzi formation. The ore body is strictly controlled by the strata. The trend is NE and NW， and the inclination angle is 5°～40°. The thickness of the ore body is 30.5～108.6m. It is positively correlated with the thickness of section c of Sanshanzi formation，" and shows a gradually thinning pattern from north to south. The rock is not welldeveloped. Roof of the orebody is composed of dolomite from section b of Sanshanzi formation， and the direct floor is dolomite containing flint nodules or thin layer argillaceous dolomite from section c of Sanshanzi formation. The ore quality is stable. The average content of MgO is 20.23%～20.74%， with few inclusions and easy openpit mining. It has good development prospects and is predicted to have a prospective resource of over 2 billion tons.

Key words：Dolomite for flux; metallogenic characteristics;" Sanshanzi formation; Linyi city; Luxi area