邊雄飛

(山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 威海 264200)

大理巖礦是一種多用途的建筑基材，可做建筑水泥、飾面石材等[1-2]。另外將白度高、結(jié)晶好、無雜質(zhì)的大理巖礦作為重質(zhì)碳酸鈣的原料，可用于建筑、飼料、牙膏、橡膠、顏料、造紙、醫(yī)用等行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有重要的作用[3-4]。金盆礦區(qū)位于內(nèi)蒙古察哈爾右翼中旗西南40km處，南邊緊鄰G7京新高速，區(qū)位交通便利，通過勘查，查明礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量3 851萬t，遠(yuǎn)景規(guī)?？蛇_(dá)特大型。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

金盆大理巖礦大地構(gòu)造位于華北陸塊區(qū)(Ⅱ)，狼山—陰山地塊(Ⅱ-4)，固陽—興和陸核(Ⅱ-4-1)[5]。區(qū)域資料顯示[6-7]，該區(qū)地層位于華北陸塊北緣，古生代屬華北地層大區(qū)、晉冀魯豫地層區(qū)、陰山地層分區(qū)、大青山地層小區(qū)；中新生代屬濱太平洋地層區(qū)、大興安嶺—燕山地層區(qū)、陰山地層小區(qū)，該區(qū)是一個(gè)地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域，根據(jù)區(qū)內(nèi)出露的變質(zhì)巖石類型、變質(zhì)相與變形特點(diǎn)可以看出該區(qū)內(nèi)主要變質(zhì)作用類型為區(qū)域變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用，廣泛分布的中太古代高級變質(zhì)巖系普遍經(jīng)歷了不同程度的混合巖化作用。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)分布地層[6]主要為太古界烏拉山巖群哈德門溝巖組(Ar2hd)和桃兒灣巖組(Ar2t)、新生界新近系中新統(tǒng)漢諾壩組(N1h)和上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組(N2b)、第四系堆積物(圖1)。

2.1.1 烏拉山巖群哈德門溝巖組(Ar2hd)

哈德門溝巖組呈近東西向展布于礦區(qū)中部，地層產(chǎn)狀146～179°∠32～46°，工程控制最大厚度145.76m。主要巖性由混合巖化云閃斜長片麻巖夾黑云鉀長片麻巖、黑云斜長片麻巖組成，局部夾有含鐵石英巖透鏡體，其原巖建造是一套火山沉積和碎屑沉積交替產(chǎn)出的沉積建造，反映了裂谷后期活動(dòng)和穩(wěn)定交替的沉積環(huán)境[8-10]。巖石呈灰白色，花崗變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，由基體和脈體組成，基體主要成分為斜長石40%，鉀長石30%，石英25%～30%，(黑云母+角閃石)25%～30%組成；脈體由中粗粒鉀長石、石英及少量斜長石組成，脈體寬度一般為0～10mm，含量一般少于10%。

圖1 金盆礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.1.2 烏拉山巖群桃兒灣巖組(Ar2t)

主要分布在哈德門溝巖組兩側(cè)，工程控制最大厚度為692.81m。以白色厚層狀含石英大理巖、白云石大理巖為主，夾方解石大理巖、黑云母石英片巖，該巖組反映了一套富鎂的碳酸鹽沉積建造[8-10]。巖層產(chǎn)狀150～200°∠30～70°。巖石為白—灰白色，以厚層狀為主，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，主要礦物成分為白云石、石英、方解石，少量蛇紋石、金云母、滑石、石墨、透閃石等變質(zhì)礦物。

2.1.3 新生界新近系

新近系中新統(tǒng)漢諾壩組(N1h)分布在礦區(qū)北部，主要由伊丁玄武巖、橄欖玄武巖所組成；上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組(N2b)主要分布在礦區(qū)西南部，由砂礫粘土組成。

2.1.4 第四系堆積物 (Qh)

主要由風(fēng)積砂土、坡積砂礫石、洪沖積砂礫石組成，分布在山坡、洼地、溝谷及河床等地。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)主要表現(xiàn)為褶皺和斷裂構(gòu)造。礦區(qū)褶皺構(gòu)造表現(xiàn)為一同斜背斜，軸向近東西，傾向南東，傾角多為20～60°左右，核部為哈德門溝巖組片麻巖組，兩翼為桃兒灣巖組大理巖組，礦體賦存在南東翼大理巖組地層中，與其對稱的北西翼未進(jìn)行系統(tǒng)勘查工作。礦區(qū)存在兩組較大的斷裂構(gòu)造F2和F31，主要表現(xiàn)為多期性和繼承性，斷裂構(gòu)造被后期脈巖充填，礦體集中區(qū)域未見大的斷裂構(gòu)造，斷裂形成時(shí)代較晚，對礦體無破壞作用。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動(dòng)主要表現(xiàn)為片麻巖組的混合巖化時(shí)期，大量酸性巖漿侵入到片麻巖組地層中形成脈體，混合巖化時(shí)期的巖漿活動(dòng)為該區(qū)的變質(zhì)作用提供了大量熱源。未見大規(guī)模巖體出露，僅見不同類型的小規(guī)模脈巖，脈巖主要類型為輝綠巖、石英斑巖、硅質(zhì)脈和石英脈。脈巖走向?yàn)楸睎|和北西，與該區(qū)構(gòu)造方向一致。

2.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)主要巖性為烏拉山巖群片麻巖組混合巖化云閃斜長片麻巖夾黑云鉀長片麻巖、黑云斜長片麻巖和含大理巖組含石英大理巖、白云石大理巖夾方解石大理巖、黑云母石英片巖，片麻巖中含有少量石榴石、堇青石等特征礦物，大理巖中含有金云母、透閃石、蛇紋石等特征礦物。通過巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物組合顯示，該區(qū)主要表現(xiàn)為中高級區(qū)域變質(zhì)作用[11]。

3 礦體特征

礦體賦存在烏拉山巖群桃兒灣巖組(Ar2t)中，似層狀，產(chǎn)狀147～184°∠31～75°。金盆礦區(qū)圈定了17條大理巖礦體，編號K1～K17。其中K6～K11號為主要礦體(圖2)，占礦床總資源儲(chǔ)量的68.61%，沿走向長度942～1 140m，沿傾向長度229～485m，礦體規(guī)模屬中—大型；礦體形態(tài)較簡單，厚度變化系數(shù)38.17%～69.55%；礦體質(zhì)量變化較均勻，內(nèi)部少有夾石， 少分枝復(fù)合，CaO品位變化系數(shù)1.76%～10.76%；巖溶不發(fā)育，礦體基本無構(gòu)造破壞，無巖脈穿插。

礦石自然類型為細(xì)晶—粗晶方解石大理巖礦石，近地表礦石沿節(jié)理、裂隙有表土混入，對礦石的質(zhì)量有一定影響。

4 礦石質(zhì)量

4.1 礦石組分

圖2 金盆礦區(qū)15號勘查線剖面圖

礦石主要為方解石大理巖，白色透明，細(xì)—中粒變晶結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，含量約98%，另含少量白云石、透閃石、石英、水鎂石、磷灰石、滑石等，含量約2%。偏光顯微鏡下方解石呈粒狀緊密鑲嵌，顆粒大小不等，粒徑0.1～7.5mm，局部粒度變化較大，呈似斑狀結(jié)構(gòu)。

4.2 化學(xué)成分

在地表及鉆孔中采取10件有代表性的礦石及圍巖樣品進(jìn)行化學(xué)分析(表1)，結(jié)果表明：礦石樣品中各種氧化物的含量變化較穩(wěn)定，CaO含量53.00%～55.99%，平均值54.49%，說明礦石中方解石純度高；MgO含量0.30%～1.38%，平均值0.69%，表面礦石中含極少白云石礦物；SiO2含量0.46%～3.45%，平均值1.27%，對礦石開發(fā)利用影響不顯著；Al2O3含量0.09%～0.64%，平均值 0.24%；Fe2O3含量 0.05% ～ 0.35%，平均值0.14%，整體含量低，局部鐵氧化物沉積含量較高；其他氧化物含量含量很低，對礦石加工利用幾乎沒有影響。

表1 金盆礦區(qū)大理巖礦石及圍巖化學(xué)分析結(jié)果 (單位：%)

4.3 礦石品級

大理巖作為新型改性材料的基材，用途不同質(zhì)量要求不一，目前沒有一般性工業(yè)指標(biāo)。金盆礦區(qū)大理巖礦按照探礦權(quán)人要求將圈礦最低工業(yè)品位設(shè)定為CaO≥50.40%；礦石CaO≥54%、白度≥90為一級品；礦石CaO≥52%、白度≥85為二級品[12]。組合分析測定礦石白度為93.39～98.22，滿足一級品的要求；CaO含量52%以上礦石約占89.16%(表2)，其中CaO含量54%以上約占51.84%，滿足一級品。達(dá)到二級品及以上的礦石可用于多種化工行業(yè)。CaO≤52%的礦石可以用作石絨地板、晶質(zhì)掛瓦等產(chǎn)品的填料，達(dá)到資源的充分利用。

4.4 礦石物理性能

大理巖礦石莫氏硬度為3，硬度低，礦石易磨、易加工。礦石白度 93.39 ～ 98.22，平均 96.05，礦石白度高，滿足一級品的要求；鹽酸不溶物為0.12% ～ 1.03%，平均 0.37%，＜ 0.5% 的比例為86.79%，表明礦石中的有害難溶成分含量低。采取3件代表性礦石樣品在粒徑200目下測定吸油值，測試樣品結(jié)果分別為：18.4g/100g、15.4g/100g、18.6g/100g，吸油值低，滿足造紙、涂料、塑料、橡膠等行業(yè)要求。

表2 礦體CaO含量區(qū)間概率分布 (單位：%)

5 成礦規(guī)律及找礦前景

5.1 成礦規(guī)律

5.1.1 地層控礦

本區(qū)位于華北地臺(tái)北緣隆起帶中段，烏拉山巖群是區(qū)內(nèi)分布面積和出露厚度最大的基底巖系，區(qū)域上連續(xù)，太古代早中期，在活動(dòng)大陸邊緣較大海盆中堆積巨厚火山—沉積巖系，主要表現(xiàn)為下部的基性—中酸性火山巖夾硅鐵質(zhì)巖和上部陸源碎屑巖、厚層白云巖，該期為成礦提供了原始物質(zhì)來源。沉積巖層中的鎂鋁含量比(m=100×MgO/Al2O3)是沉積環(huán)境的標(biāo)志之一，在由淡水向海水過渡的沉積環(huán)境中，沉積巖層的m值隨沉積環(huán)境中水體的鹽度增加而增加，淡水環(huán)境下m＜1；陸海過渡性沉積環(huán)境為1＜m＜10；海水沉積環(huán)境為10＜m＜500，陸表海的m＞500[13-14]。礦區(qū)內(nèi)方解石大理巖m值在88～690，主要為150～489，表明其形成于海水環(huán)境；白云質(zhì)大理巖m值為1 585、5 460，表明礦區(qū)內(nèi)廣泛分布的白云質(zhì)大理巖形成于陸海環(huán)境。金盆礦區(qū)大理巖礦床成因類型為太古代中晚期海相碳酸鹽沉積形成灰?guī)r[15-17]在經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成的大理巖礦床，礦體均賦存于烏拉山巖群大理巖組的下部，受地層控制，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，礦床產(chǎn)出、分布及成因符合區(qū)域成礦基本規(guī)律[18-19]。

5.1.2 構(gòu)造控礦

太古代晚期，在擠壓體制下該區(qū)褶皺造山，形成以面理和成分層為運(yùn)動(dòng)面的大型褶皺構(gòu)造。礦區(qū)褶皺構(gòu)造表現(xiàn)為一同斜背斜，軸向近東西，傾向南東，傾角多為20～60°左右，褶皺構(gòu)造控制了該區(qū)地層產(chǎn)狀、厚度。礦體在其南東翼大理巖組地層中發(fā)現(xiàn)，礦體分布形態(tài)、產(chǎn)狀均由其控制。

5.2 找礦前景分析

金盆大理巖探礦權(quán)面積22.98km2，僅有東南部3.42km2達(dá)到了勘探程度，其外圍廣泛分布大理巖組地層，找礦前景非常好。通過分析礦區(qū)成礦地質(zhì)條件、總結(jié)成礦規(guī)律圈定了兩處成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

(1)本次勘查工作主要以當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面(+1 700m)為探礦控制標(biāo)高，對其深部控制程度低，礦體群的西部延伸控制程度低，因此，查明的部分大理巖礦體沿走向或傾向仍未封閉，顯示了深部及向兩端延伸的成礦潛力。另有幾條礦體僅有單工程控制，控制程度低，礦體的兩端和深部具有很好的成礦遠(yuǎn)景。

(2)礦床受地層和構(gòu)造雙重控制，通過分析其沉積環(huán)境得出方解石大理巖為海水沉積環(huán)境，其產(chǎn)出空間位置主要在大理巖組的下部，由褶皺構(gòu)造的對稱性可知礦區(qū)北部的找礦空間巨大，有可能存在一處相當(dāng)規(guī)模的礦體群，外圍找礦空間巨大。

6 結(jié)論

(1)金盆地區(qū)大理巖礦床賦存在太古代烏拉山巖群大理巖組中，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀受地層和褶皺構(gòu)造雙重控制，呈似層狀，傾向南東，主礦體走向長度942～1 140m，斜深229～485m，礦體規(guī)模屬中—大型，礦體厚度和CaO的品位變化穩(wěn)定。礦石為方解石大理巖，白色透明，油脂光澤，主要化學(xué)成分為CaCO3，有害雜質(zhì)少，MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等各種氧化物含量低，近90%礦石滿足二級品，其中一半礦石滿足一級品。礦石硬度低，易加工，白度平均96.05，全部滿足一級品，鹽酸不溶物平均0.37%，含量低，吸油值低。

(2)金盆地區(qū)大理巖礦成礦類型為區(qū)域變質(zhì)型，初始成礦物質(zhì)來源于太古代早中期活動(dòng)大陸邊緣較大海盆中堆積的巨厚火山—沉積巖系，為一海相環(huán)境下鈣質(zhì)碳酸鹽沉積經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成，礦床產(chǎn)出于烏拉山巖群大理巖組下部，與原始沉積環(huán)境一直，受地層控制特征明顯。礦區(qū)褶皺構(gòu)造表現(xiàn)為一同斜背斜，礦體在其南東翼大理巖組地層中發(fā)現(xiàn)，礦體分布形態(tài)、產(chǎn)狀均由其控制。

(3)礦體沿走向或傾向仍未封閉，顯示了深部及向兩端延伸的成礦潛力。由褶皺構(gòu)造的對稱性可知礦區(qū)北部的找礦空間巨大，有可能存在一處相當(dāng)規(guī)模的礦體群，下一步工作重點(diǎn)要放在礦區(qū)深部和北部。