王志亮

山東蒙陰北峪熔劑白云巖礦地質(zhì)特征及形成機(jī)理

王志亮

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州272100）

論述了北峪白云巖礦的礦床地質(zhì)特征及分布規(guī)律，對(duì)其控礦地質(zhì)條件和成因機(jī)理進(jìn)行了研究。通過(guò)開(kāi)展系統(tǒng)的勘查工作，發(fā)現(xiàn)山東省蒙陰縣北峪白云巖礦賦存于寒武系九龍群三山子組c段和奧陶系九龍群三山子組b段地層中，層狀產(chǎn)出，按其層位自下而上劃分為①號(hào)礦體（三山子組c段）和②號(hào)礦體（三山子組b段），二者呈上下整合接觸。礦體的頂板巖石為下奧陶統(tǒng)三山子組a段含燧石結(jié)核白云巖，底板巖石為芙蓉統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)炒米店組灰?guī)r，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度變化小，嚴(yán)格受地層層位控制，為濱海相沉積礦床。

白云巖礦；礦床地質(zhì)特征；成因機(jī)理；蒙陰縣北峪

北峪白云巖礦區(qū)位于蒙陰縣城北約20km，屬該縣舊寨鄉(xiāng)管轄。區(qū)內(nèi)非金屬礦產(chǎn)較為豐富，主要為水泥石灰?guī)r及溶劑白云巖等*。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于新甫山－孟良崮凸起西部、新泰-垛莊斷裂北東部，屬華北地層區(qū)、魯西地層分區(qū)、淄博—新泰地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)出露地層有新太古代泰山巖群雁翎關(guān)組，古生代寒武系、奧陶系，新生代第四系等。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要以北西、北東、近東西向展布。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，出露新太古代、古元古代、中遠(yuǎn)古代及中生代巖漿巖。

圖1　蒙陰縣北峪白云巖礦區(qū)地質(zhì)略圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有寒武紀(jì)長(zhǎng)清群朱砂洞組、饅頭組，九龍群張夏組、崮山組、炒米店組、三山子組等。為一套淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖沉積建造，巖石多裸露地表，其總體走向北西—北東，傾向北東—南東，傾角2°～5°。第四系多分布于山腳下及溝谷處。

2.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為2條北東向斷層，分別為F1、F2，其中對(duì)礦層影響較大的為F1斷層。

F1斷層：分布于區(qū)內(nèi)北部，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度2 250m，兩端延出區(qū)外。走向65°，傾向南東，傾角66°。構(gòu)造角礫巖發(fā)育，寬度為5～20m，角礫巖成分以白云巖、灰?guī)r等為主，呈棱角狀，鈣質(zhì)膠結(jié)。垂直斷距約為450m，平面上呈舒緩波狀延伸，為張性正斷層。下盤地層為朱砂洞組和饅頭組地層，上盤地層為崮山組、炒米店組和朱砂洞組地層。

F2斷層：分布于區(qū)內(nèi)中部，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)2 600m，兩端延出區(qū)外。在區(qū)內(nèi)走向75°，傾向南東，傾角67°。構(gòu)造角礫巖發(fā)育，寬度為2～15m，角礫巖成分以白云巖、灰?guī)r等為主，呈棱角狀，鈣質(zhì)膠結(jié)。垂直斷距為55m，水平斷距100～200 m，右行平移。平面上呈波狀延伸，為張扭性正斷層，兩盤地層為朱砂洞組、炒米店組和三山子組。

3　礦床地質(zhì)特征

3.1礦體特征

北峪白云巖礦床礦體賦存于寒武紀(jì)九龍群三山子組c段和奧陶紀(jì)九龍群三山子組b段地層中，按其賦存層位不同，自下而上劃分為①號(hào)礦體（三山子組c段）和②號(hào)礦體（三山子組b段），二者呈上下整合接觸（見(jiàn)圖2）。礦體呈近東西向帶狀分布，北部邊界以F2斷呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，總體走向北西，傾向北東，傾角2°～5°，產(chǎn)狀穩(wěn)定。

①號(hào)礦體位于礦床下部,賦存于三山子組c段地層中。分布于第3～第8勘查線之間，賦存于226m標(biāo)高以上，在第0勘查線以西被三山子組b段（②號(hào)礦體）覆蓋，以東裸露地表。由4個(gè)鉆孔和5個(gè)探槽系統(tǒng)控制，沿走向控制長(zhǎng)度約1 700m，沿傾向控制寬度約800m。最大厚度59.42m，最小厚度38.00m，平均厚度49.63m，厚度變化系數(shù)為12.38%。礦體平均品位：MgO：20.05%，CaO：29.46%。

該礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度變化小、構(gòu)造簡(jiǎn)單及巖漿巖、變質(zhì)巖、巖溶不發(fā)育。

②號(hào)礦體位于礦床的中上部，分布于第3～第0勘查線之間，賦存于①號(hào)礦體以上，裸露地表。由3個(gè)鉆孔和2個(gè)探槽系統(tǒng)控制，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，沿走向控制長(zhǎng)度約550m，沿傾向控制寬度約550m。最大厚度59.92m，最小厚度27.58m，平均厚度41.12m，厚度變化系數(shù)為30.11%，屬厚度穩(wěn)定型礦體。礦體平均品位：MgO：19.09%，CaO：27.02%。

該礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度變化小、構(gòu)造簡(jiǎn)單及巖漿巖、變質(zhì)巖、巖溶不發(fā)育。

圖2　北峪白云巖礦床剖面圖

3.2礦石特征

3.2.1主要礦物成分

礦石呈淺灰褐色、灰褐色等，礦物成分主要為白云石、方解石和少量的氧化鐵質(zhì)、方解石、粘土質(zhì)礦物等。

白云石：含量約95%～99%，為半自形－他形粒狀，少數(shù)為自形菱面狀，粒徑0.05～1.0mm，晶粒間緊密鑲嵌，構(gòu)成白云石主體；局部見(jiàn)白云石分布于泥晶方解石晶粒間，粒度較大。其他成分充填于白云石晶粒間。

方解石：可分為泥晶和亮晶兩種，一種為重結(jié)晶作用所形成，呈淡黃色，他形粒狀，粒徑在0.03～0.004mm之間，較致密分布，為微晶；另一種為泥晶方解石，呈褐灰色，為重結(jié)晶方解石的殘留體，集合體呈不規(guī)則狀。

氧化鐵質(zhì)：褐色，不規(guī)則細(xì)粒狀，半透明-不透明，巖石中呈細(xì)小條紋狀集合體，主要以填隙狀充填于方解石或白云石晶粒間，少部分充填于逢合線中。含量1%～2%。

粘土質(zhì)：褐灰色，散亂分布于白云石晶粒上或方解石晶粒間，含量小于1%。

3.2.2化學(xué)成分

主要化學(xué)成分有CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO、SO3、P2O5等，其中有益組分為MgO，有害組分為CaO、SiO2、、SO3、P2O5等。

1）主要有用組分：MgO：礦石中MgO的最高含量為20.37%，最低含量18.80%，平均為19.75%，變化系數(shù)為2.66%，有用組分變化小。

2）主要有害組分：礦石中主要有害組分為CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Mn3O4、SO3、P2O5等。

①CaO：礦石中CaO的最高含量為31.08%，最低含量為26.04%，平均含量為28.63%，變化系數(shù)為4.65%，變化穩(wěn)定。

②Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2：礦石中Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2的最高含量12.57%，最低含量1.29%，平均含量為4.50%，變化系數(shù)59.14%。

③SiO2：礦石中SiO2主要為燧石和少量石英。最高含量9.04%，最低含量0.73%，平均含量3.05%，變化系數(shù)64.93%，變化較大。

④P2O5：礦石中的P2O5的最高含量為0.023%，最低為0.003%，平均含量0.010%，含量較低，變化系數(shù)72.24%,變化較大。

⑤SO3：礦石中SO3最高含量0.315%，最低含量0.027%，平均含量0.105%，變化系數(shù)為72.24%，變化較大。

3.2.3結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

1）礦石結(jié)構(gòu)。

礦石結(jié)構(gòu)主要有礫屑結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)等。

礫屑結(jié)構(gòu)：主要由礫屑和基質(zhì)兩部分組成，其中礫屑粒徑大于2mm，呈扁圓狀、竹葉狀、渾圓狀等，具明顯的氧化圈。主要成分為白云石和氧化鐵質(zhì)等，含量約75%～80%；基質(zhì)部分主要為白云石和氧化鐵質(zhì)，粒經(jīng)多在0.1～0.25mm左右，含量約20%～25%。

細(xì)晶結(jié)構(gòu)：主要由細(xì)晶白云石顆粒緊密鑲嵌形成。

2）礦石的構(gòu)造。礦石構(gòu)造主要為中厚層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。

3.2.4礦石類型

礦石工業(yè)類型為熔劑白云巖。

自然類型主要為原生礫屑白云巖和原生細(xì)晶白云巖等。

1）礫屑白云巖。主要分布在②號(hào)礦體中，層狀產(chǎn)出。礦石呈淺灰褐色，礫屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礫屑多呈竹葉狀，部分呈橢圓狀或不規(guī)則狀，粒徑多大于2mm，邊部圓滑，長(zhǎng)軸定向排列近一致，礫屑成分為細(xì)晶白云石碎塊，主要由他形粒狀為主的細(xì)粒白云石構(gòu)成。含量60%～65%。邊部具明顯的氧化鐵圈。

2）細(xì)晶白云巖。主要分布在①、②號(hào)礦體中，呈層狀產(chǎn)出。礦石呈褐灰色，塊狀構(gòu)造，細(xì)晶結(jié)構(gòu)。礦物成分主要為白云石，另見(jiàn)少許粘土質(zhì)、氧化鐵質(zhì)等。白云石為他形-半自形粒狀，粒徑一般0.06～0.2mm，晶粒之間呈緊密鑲嵌狀。含量大于99%。

3.2.5圍巖與夾石

礦體底板圍巖主要為寒武紀(jì)九龍群炒米店組青灰色中～薄層泥晶灰?guī)r、鏈條狀灰?guī)r等；頂板圍巖主要在為奧陶紀(jì)九龍群三山子組a段灰色中薄層含燧石結(jié)核（條帶）中細(xì)晶白云巖，僅在第3勘查線北部、F2斷層上盤見(jiàn)有分布，面積較小。

頂?shù)装鍑鷰r與礦層界線明顯。

礦體中僅有一個(gè)夾層分布。分布于②礦體下部，由單工程（ZK302孔）控制，工程控制厚度4.00m，呈楔形或似層狀產(chǎn)出，化學(xué)組分為CaO：51.74%，MgO：2.59%，為灰?guī)r夾層。

4　成因機(jī)理

區(qū)內(nèi)白云巖礦床呈層狀分布，礦體產(chǎn)于芙蓉統(tǒng)和下奧陶統(tǒng)三山子組地層內(nèi)，礦體的頂板巖石為下奧陶統(tǒng)三山子組a段含燧石結(jié)核白云巖，底板巖石為芙蓉統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)炒米店組灰?guī)r，除礦區(qū)北部受斷層影響，底板巖石有所變化外，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度變化小，嚴(yán)格受地層層位控制，為濱海相沉積礦床。

礦體具礫屑具結(jié)構(gòu)，見(jiàn)有明顯的氧化鐵圈，表明白云巖形成于氧化性較強(qiáng)的環(huán)境，其形成模式可能為薩布哈模式。

其成因機(jī)理為:在淺海上部或潮間帶以上的潮坪區(qū)環(huán)境中，氣候干燥炎熱（28℃～35℃），蒸發(fā)作用強(qiáng)。在潮坪區(qū)早先沉積的碳酸鈣沉積物飽含孔隙水，在強(qiáng)烈蒸發(fā)時(shí)孔隙水沿毛細(xì)管上升，并使沉積物下部與海水溝通的孔隙不斷獲取海洋正常海水的補(bǔ)給，就象泵汲一樣。蒸發(fā)泵汲作用不斷進(jìn)行，使潮坪沉積物上部孔隙水鹽度大大增高，文石、石膏首先沉淀，消耗了大量的Ca2+,從而增高了鹵水中Mg/Ca，這些鹵水就成為一種交代溶液，逐漸交代碳酸鈣沉積物而成白云巖。

[1] 張?jiān)銎?，張成基，王世進(jìn)，等．山東省地層侵入巖構(gòu)造單元?jiǎng)澐謱?duì)比意見(jiàn)[J]．山東國(guó)土資源．2014，30（3）:1~23．

[2] 張學(xué)豐，胡文瑄，張軍濤．白云巖成因相關(guān)問(wèn)題及主要形成模式[J]．地質(zhì)科技情報(bào)．2006，25（5）:32~39．

[3] 吳仕強(qiáng)，朱井泉，王國(guó)學(xué)，等．塔里木盆地寒武—奧陶系白云巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造類型及其形成機(jī)理[J]．巖石學(xué)報(bào).2008.24（6）:1390~1400．

Geological Features and Forming Mechanism of the Beiyu Dolomitite Deposit in Mengyin, Shandong

WANG Zhi-liang
（Luneng Institute of Engineering Geological Survey， Yanzhou， Shandong272100）

This paper deals with geological features and forming mechanism of the Beiyu dolomitite deposit in Mengyin， Shandong. The Beiyu dolomitite deposit is confined to the Member C of the Sanshanzi Formation of the Cambrian Jiulong Group and to the Member B of the Sanshanzi Formation of the Ordovician Jiulong Group. The orebodies occur in stratified form and are conformable with wall rock and controlled by stratigraphic horizon. The deposit is a littoral sedimentary one.

dolomitite deposit； geological feature； mechanism； Beiyu， Mengyin

P619.29

A

1006-0995（2015）03-0380-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.015

2014-08-11

王志亮(1983—)，男，山東濰坊人，地質(zhì)工程師，現(xiàn)主要從事金屬礦產(chǎn)勘查工作*山東省蒙陰縣北峪礦區(qū)熔劑白云巖礦詳查報(bào)告