蘇永虎 ，袁睿，郭東杭，鞏鑫，杜藺，宋小軍，李光春，羅勇軍，曾凡祥

（1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴州 貴陽 550005；2.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)資料信息中心，貴州 貴陽 550005）

0 引言

近年來，貴州省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃以集中連片特困地區(qū)廣大群眾的脫貧為核心，需要依托礦產(chǎn)資源的優(yōu)勢及多元化開發(fā)，勘查方向從重化工礦產(chǎn)向戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)轉(zhuǎn)變，加強新型建材等礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查評價與勘查。因此，加大方解石礦的勘查力度，加強方解石礦的綜合開發(fā)利用研究，將為鄉(xiāng)村振興添力。方解石，尤其是重質(zhì)碳酸鈣，已成為用途廣泛的重要無機化工原料（張良旭等，1986；范紹明和牛為民，1998）。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，醫(yī)藥、化工、環(huán)保型生活方便盒（袋）等領(lǐng)域，利用方解石作為原料的重要性日益凸顯，市場對方解石的需求也在不斷增加（寧支祥和陳波，2017）。在化學(xué)工業(yè)上，重質(zhì)碳酸鈣主要用于石油制品、橡膠、塑料、造紙、油漆、涂料、醫(yī)藥、化妝品、日用品如牙膏等行業(yè)中作高級填料，以增加產(chǎn)品的拉張強度、白度、光滑度和耐磨性（廖喜林，1999）。赫章方解石礦位于畢節(jié)地區(qū)赫章縣，距離貴陽290 km。通過對赫章縣15個方解石礦體的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)資源量（333）+（334？）有3000多萬t，具有重要的經(jīng)濟價值，礦體多呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，多數(shù)礦體規(guī)模較小，且分布不集中，礦石結(jié)晶程度高，質(zhì)地良好，皆有利于露采。長期以來，赫章地區(qū)方解石礦的研究程度較低，部分學(xué)者僅對“雙坪Ⅰ號礦體”進行過研究（寧支祥和陳波，2017）。為此，本文在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合山地工程揭露礦體的情況和采樣分析等成果的基礎(chǔ)之上，對赫章方解石礦體的空間形態(tài)特征、礦石主量成分及控礦因素進行了研究，進而建立了成礦模型及給出了良好的成礦遠景區(qū)，為今后的找礦工作提供線索。

1 地質(zhì)概況

赫章方解石礦位于畢節(jié)弧形褶皺帶、織金穹盆構(gòu)造變形區(qū)、六盤水裂陷槽相接地帶（圖1）。研究區(qū)屬以前震旦系為基底的江南地塊，地層劃分屬于威寧—興義小區(qū)，從震旦紀到晚三疊世中期，大部分地區(qū)都處于陸表海臺地的穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境。

圖1 貴州赫章方解石地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖（據(jù)金中國，2006修改）

研究區(qū)在早古生代時，接受了部分寒武系、奧陶系和志留系沉積，早古生代晚期，由于地殼拉張，沿埡都-蟒硐-紫云發(fā)生斷裂，致其北東側(cè)隆升，大部分地區(qū)缺失或很少接受志留系、泥盆系和石巖系的沉積，形成遵義斷拱；而南西側(cè)則斷裂下陷，志留系、泥盆系和石炭系地層很發(fā)育，沉積巨厚，形成六盤水?dāng)嘞?。區(qū)域內(nèi)出露地層以石炭系、二疊系和三疊系出露全、分布廣為特征，侏羅系在外圍零星分布（金中國和黃智龍，2009）。地層由老至新依次為早古生界寒武系、奧陶系、志留系，晚古生界泥盆系、石炭系、二疊系，中生界三疊系、侏羅系。寒武系為婁山關(guān)群，巖性為白云巖夾泥質(zhì)白云巖；奧陶系為湄潭組，巖性為泥質(zhì)砂巖、粉砂巖；志留系為龍馬群，巖性為頁巖夾砂巖；泥盆系為邦寨組、獨山組至泥盆系上統(tǒng)，巖性分別為石英砂巖、灰?guī)r夾白云巖；石炭系為舊司組、上司組、擺佐組、黃龍組、馬平組，巖性分別為泥質(zhì)灰?guī)r夾頁巖、灰?guī)r夾白云巖、塊狀灰?guī)r夾白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r夾燧石灰?guī)r、灰?guī)r夾瘤狀灰?guī)r和頁巖；二疊系為梁山組、棲霞至茅口組、宣威組或龍?zhí)督M，巖性分別為石英砂巖夾頁巖和煤線、灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r、頁巖夾砂巖及煤層；三疊系為飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組、關(guān)嶺組、三疊系上統(tǒng)，巖性分別為砂巖夾泥巖、灰?guī)r夾泥灰?guī)r及頁巖、白云巖夾泥質(zhì)白云巖和砂巖、泥巖夾砂巖；侏羅系為龍頭山群，巖性為泥巖夾砂巖，局部夾泥質(zhì)灰?guī)r。

研究區(qū)在經(jīng)歷了東吳運動、印支運動、燕山運動后形成今日構(gòu)造輪廓。構(gòu)造的形成、發(fā)展受康滇古陸東緣的小江深大斷裂、江南古陸西緣的紫云-埡都深大斷裂控制（金中國和黃智龍，2008）。區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，主要以NE、NW向斷層和褶皺分布，性質(zhì)以高角度和低角度的逆斷層為主。NE、NW向的壓性斷裂切割基巖，為含礦熱液運移提供了通道，斷層破碎帶及斷層傾角由陡變緩部位是方解石礦體的良好容礦位置。主斷裂及次級斷裂與方解石礦床的成生關(guān)系密切相關(guān)，礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模嚴格受斷裂控制，表明礦體不僅產(chǎn)于大斷裂中，還產(chǎn)于次級斷裂之中（曹正端等，2016）。研究區(qū)出露的巖漿巖有峨眉山玄武巖、輝綠巖（圖2），峨眉山玄武巖分布廣泛，除東部少數(shù)地段缺失外，其余地區(qū)均有出露，分布面積約占全區(qū)面積10%，巖性有斑狀玄武巖、拉斑玄武巖、杏仁狀玄武巖、玄武質(zhì)集塊巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r等；輝綠巖體出露有9個，主要分布在東部，按其侵入時代可分為兩期，即海西期、燕山期。

2 礦床地質(zhì)特征

本次對研究區(qū)方解石礦調(diào)查共7個區(qū)塊，分別為媽姑鎮(zhèn)桃園和板底、水塘堡鄉(xiāng)大沖、興發(fā)鄉(xiāng)木沖、雉街鄉(xiāng)發(fā)都戛、威奢鄉(xiāng)大營及雙坪鄉(xiāng)。根據(jù)礦體在空間及規(guī)模上的產(chǎn)出特征，分為15個大小不一的礦體（圖2）。礦體展布不定，礦體分布較廣，除媽姑桃園9個礦體分布相對集中外，其余礦體分散產(chǎn)出。研究區(qū)內(nèi)地層巖性及斷裂構(gòu)造控制礦體的空間分布，除木沖調(diào)查區(qū)方解石礦體產(chǎn)于石炭系黃龍組地層外，其余6個調(diào)查區(qū)方解石礦體均產(chǎn)于二疊系棲霞至茅口組地層中。礦體受NE、NW向次級斷裂的控制，含礦熱液順著斷裂破碎帶中運移，運移至碳酸鹽巖地層中，在斷裂的有利部位結(jié)晶、沉淀、成礦。在小裂隙中形成規(guī)模較小礦體，且延伸不穩(wěn)定，往往延伸幾米至十幾米尖滅；而產(chǎn)于較大次級斷裂的礦體規(guī)模較大，在延伸上穩(wěn)定，走向上延伸較遠，有幾百至上千米。礦體多呈脈狀，少數(shù)透鏡狀產(chǎn)出。礦體中的夾石呈團塊狀、透鏡狀及碎塊狀不連續(xù)分布。礦石屬于全晶質(zhì)型，結(jié)晶程度好，同一礦體中，中部結(jié)晶程度高，往兩邊逐漸減弱。圍巖蝕變較弱，主要為方解石化，次為重晶石化、螢石化。

圖2 赫章方解石研區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)1∶20萬威寧幅地質(zhì)圖①修改）

2.1 礦體特征

研究區(qū)15個礦體，產(chǎn)于NE向次級斷裂的礦體有11個，分別為雙坪I號礦體、大沖I號礦體、發(fā)都戛I號礦體、木沖I號礦體、桃園I號礦體、桃園Ⅱ號礦體、桃園Ⅳ號礦體、桃園Ⅵ號及Ⅶ號礦體、板底I號礦體、大營I號礦體，傾向NW—SE，傾角59°～90°；產(chǎn)于NW向次級斷裂的礦體有4個，傾向NE—SW，傾角58°～78°，分別為桃園Ⅲ號礦體、桃園Ⅴ號礦體、板底Ⅱ號礦體、大營Ⅱ號礦體，礦體產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀一致，以上緩下陡為主，呈脈狀、透鏡狀（圖3～4）。據(jù)地表工程揭露情況顯示，礦體在走向上穩(wěn)定，延伸長度為100～1300 m，多數(shù)礦體長度在500～850 m，平均長度為810 m，推測在傾向上延伸長度為50～100 m，礦體埋深較淺，適合露天開采。礦體厚度在2.58～20.48 m，平均厚度為7.38 m，桃園7個礦體厚度相對較小。礦體與圍巖接觸關(guān)系以突變接觸為主（圖3），與圍巖界限清晰，僅少數(shù)礦體與圍巖呈漸變接觸。

圖3 赫章方解石礦礦體產(chǎn)出狀態(tài)

2.2 礦石特征

礦石呈純白色、乳白色，含雜質(zhì)較多者呈煙灰色、淡黃色，在地表受氧化后呈褐黃色。礦物成分單一，主要為方解石，含量85%～95%以上，其他礦物有螢石、菱鐵礦，次生礦物為褐鐵礦。礦石結(jié)構(gòu)以自形－半自形結(jié)構(gòu)為主，重結(jié)晶結(jié)構(gòu)次之。礦石構(gòu)造有塊狀、晶簇狀、脈狀、放射狀構(gòu)造，少數(shù)礦體中見有環(huán)帶狀、皮殼狀構(gòu)造。方解石晶體為三方晶系，一般呈六方柱、菱面體、復(fù)三方偏三角面體和各晶形之粒狀集合體，晶體長軸長度在0.3～30 cm之間，性脆，硬度為3，比重 2.71，平行菱面體晶面，有三組完全解理，呈玻璃光澤，半透明至透明狀。

2.3 化學(xué)成分分析

在研究區(qū)的15個方解石礦體中采集樣品105件，將樣品清潔、晾干后送至貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊數(shù)據(jù)測試中心，主要對CaO、SiO2、Fe2O3、白度進行化學(xué)分析，采用絡(luò)合滴點法、火焰原子吸收光譜法、藍光白度法測試，測試結(jié)果見表1。

表1 赫章15個方解石礦體主要成分分析結(jié)果

圖4 赫章方解石礦NE—SW向礦體剖面圖

據(jù)表1顯示，CaO含量為52.46%～54.52%，平均值為53.63%；SiO2含量為0.09%～0.30%，平均值為0.18%；Fe2O3含量為0.011%～0.260%，平均值為0.068%；白度為76%～88%，平均值為83%。SiO2、Fe2O3含量均小于1%，CaO含量均大于52%。CaO含量已達到重鈣用工業(yè)指標(biāo)要求。部分礦體白度小于85%，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)綜合分析，造成白度低的原因主要是淺表礦石受地表水淋濾作用，菱鐵礦氧化成褐鐵礦，導(dǎo)致礦石呈淡黃、褐黃色，白度降低。前人對云南保山栗柴壩組碳酸鹽巖主量元素組成進行研究發(fā)現(xiàn)（潘明等，2015），CaO 與TiO2、Al2O3、K2O、SiO2具有負相關(guān)性，說明 TiO2、Al2O3、K2O、SiO2會抑制方解石礦物沉淀。但因本次對研究區(qū)方解石礦體采集樣品數(shù)量及測試方法的局限性，方解石礦中CaO與TiO2、Al2O3、K2O、SiO2相關(guān)性不甚顯著。從數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)方解石礦體具有CaO含量高，SiO2、Fe2O3含量低，個別礦體白度低等特點。

3 成因分析

從印支運動到燕山運動期間，前期形成的埡都-紫云深大斷裂受到多期次活動后，導(dǎo)致NE、NW向的斷裂極其發(fā)育，以及在同方向上派生出次級斷裂。在主斷裂和次級斷裂構(gòu)造交錯復(fù)雜的構(gòu)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(zhì)進行溶蝕、淋慮，隨著地溫的不斷增高，下滲的液體得到加熱，以致CaCO3得到更大的溶解，形成富含及碳離子的熱流體,并帶入一定 CO2（張杰等，1999），隨著新斷裂形成或前期斷裂再次活動的情況下，原有的地質(zhì)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。當(dāng)熱流體沿著構(gòu)造運移至上覆地層及賦礦地層夾層含有玄武巖、泥巖、頁巖時，由于玄武巖、泥巖、頁巖具有較低的滲透性，對流體運移起阻礙作用，當(dāng)下伏地層也為滲透性較差巖層時，形成一個封閉的空間，熱流體隨著成礦環(huán)境的改變發(fā)生結(jié)晶，方解石沉淀成礦（曹正端等，2017），最終形成低溫?zé)嵋撼涮钚头浇馐V床（圖5）。

圖5 赫章方解石礦成礦模式圖

前人研究認為，方解石屬于低溫生長的晶體，其裂隙在一定條件下可以逐步“愈合”，甚至發(fā)生包裹體的遷移，包裹體由一個地方移到另一個地方，以至移出晶體之外（張克從和張樂德，1981），晶體內(nèi)產(chǎn)生了較大應(yīng)力梯度的情況下，在長期水淋濾作用下，使裂隙愈合和包裹體移出而逐步透明化轉(zhuǎn)變?yōu)楸奘ㄖ斐擅鞯龋?996）。但研究區(qū)方解石礦體暴露淺地表時間短，缺乏長期水淋濾作用，礦石中的雜質(zhì)未完全遷出，裂隙愈合也不足，致使冰洲石的形成條件不充分。這就說明了研究區(qū)內(nèi)冰洲石少見，僅在礦體淺部或邊緣產(chǎn)出的現(xiàn)象。

4 控礦地質(zhì)特征

（1）地層控礦。目前，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)方解石礦體的形成主要受二疊系棲霞至茅口組（薄層至厚層狀泥晶至細晶灰?guī)r）、石炭系黃龍組（中層至厚層狀細晶灰?guī)r）的控制。在研究區(qū)15個礦體中，有14個礦體賦存于二疊系棲霞至茅口組地層中，僅1個礦體賦存于石炭系黃龍組地層中，說明在地層控礦方面，棲霞至茅口組更有利于石炭系黃龍組，而在其他含碳酸巖鹽地層很難發(fā)現(xiàn)成規(guī)模的方解石礦體。研究區(qū)方解石礦體頂板為一套隔水巖石，如黃龍組上覆為馬平組和梁上組地層，棲霞至茅口組上覆為峨眉山玄武巖或龍?zhí)督M地層，均為相對隔水層。相對隔水層在空間上阻止了含礦流體的進一步運移，同時保證了流體在有利層位中的賦存。每個礦體的頂?shù)装甯鳟悾煌貐^(qū)方解石礦體上覆地層及含礦地層均含有泥巖、頁巖，頂板巖層泥巖、頁巖為隔水巖層，不利于含礦流體的進一步運移，他們對含礦流體的保存、元素富集成礦均具有重要的促進作用，說明地層及其巖性對區(qū)內(nèi)方解石成礦具有明顯的控制作用（曹正端等，2016）。玄武巖的隔水能力強于馬平組的泥灰?guī)r夾泥巖，這也說明了，多數(shù)方解石礦體賦存于棲霞至茅口組地層的現(xiàn)象。

（2）構(gòu)造控礦。研究區(qū)NE、NW向斷裂較發(fā)育，以埡都-紫云深大斷裂構(gòu)造帶為主斷裂。埡都-紫云深大斷裂是一條深切基底的斷層，由一系列高角度逆沖斷層組成，走向NW310°，傾角70°～85°（金中國，2006）。斷裂帶從NW端的云南進入于威寧云爐河-井云貴橋-羊角廠-埡都-蟒硐-筲箕灣-白馬廠，SE轉(zhuǎn)向近EW向延伸至納雍鏡內(nèi)，長約60 km，寬約15～30 km（曾道國等，2018）。而NE、NW向次級斷裂大多在埡都-紫云深大斷裂多期次活動后形成。研究區(qū)方解石礦體受NE、NW向次級斷裂控制，礦體在空間上與斷裂產(chǎn)狀一致。斷裂為含礦熱液提供導(dǎo)礦通道和容礦空間，尤其張性斷裂更有利于導(dǎo)礦，在斷裂傾角由陡變緩部位，對礦體的賦存更為有利，有時在斷裂附近的層間空隙及裂隙發(fā)育部位也有利于礦體的賦存。通常在背斜轉(zhuǎn)折端，張性次級斷裂發(fā)育，為礦液的運移提供良好通道，在背斜虛脫部位也為方解石礦體的賦存提供良好空間。

5 成礦遠景分析

研究區(qū)屬于穩(wěn)定的臺地相帶，碳酸鹽巖沉積廣泛，尤其從石炭紀至二疊紀主要以碳酸鹽巖沉積為主。研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，紫云-埡都斷裂帶多期次活動后，派生多方向的次生斷裂，為含礦熱液的運移、賦存提供了良好的通道、空間。研究區(qū)在具有良好的地質(zhì)前提之下，為方解石礦體的形成提供了良好的背景。

在研究區(qū)的15個礦體中，以雙坪I號礦體規(guī)模最大，其次為雉街發(fā)都戛礦I號礦體，以桃園7個礦體分布最為集中，礦體產(chǎn)出穩(wěn)定，雙坪I號礦體和發(fā)都戛礦I號礦體寬度在15～22 m，長度在800～1200 m。15個礦體的資源量（333）+（334？）為 3000多萬t，說明在研究區(qū)尋找方解石礦的遠景極為可觀。

通過相同的地質(zhì)條件類比，松林坡、興發(fā)、白果、威奢一帶，碳酸鹽巖發(fā)育，多為二疊系棲霞至茅口組地層，是良好的成礦區(qū)域；同時這一帶處于紫云-埡都斷裂帶的北東部，多方向的逆斷裂發(fā)育。因此在松林坡、興發(fā)、白果、威奢一帶的碳酸鹽巖與斷裂構(gòu)造的交切之處具有較好的成礦遠景，應(yīng)加大這一帶的地質(zhì)調(diào)查，有望能找到大、中型礦床。

6 結(jié)論

（1）在赫章的7個調(diào)查區(qū)塊中，發(fā)現(xiàn)有15個方解石礦體，礦體規(guī)模大小不一，呈分散狀分布。礦石成分單一，結(jié)構(gòu)以自形－半自形結(jié)構(gòu)為主，重結(jié)晶結(jié)構(gòu)次之，構(gòu)造有塊狀、晶簇狀、脈狀、放射狀構(gòu)造，少數(shù)環(huán)帶狀和皮殼狀，晶體主要呈粒狀、板狀、放射狀。淺表礦石受地表水淋濾作用影響，白度值較低，平均值為83%，SiO2、Fe2O3含量均小于1%，CaO含量均大于52%，整體礦石質(zhì)量良好。

（2）方解石礦體的賦存受地層巖性和斷裂構(gòu)造的控制，有利的地層以二疊系棲霞至茅口組灰?guī)r為主，其次為石炭系黃龍組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。斷裂為熱流體的運移提供通道，為礦體的賦存提供空間，有利的斷裂主要以NE、NW向的逆斷層為主。

（3）在新斷裂形成或前期斷裂再次活動的情況下，原有的地質(zhì)平衡被打破，熱流體壓力得到釋放，熱流體順著斷裂運移至有利的封閉空間及有利的儲存位置結(jié)晶、沉淀、成礦，形成典型的低溫?zé)嵋撼涮钚头浇馐V床。

（4）在松林坡、興發(fā)、白果、威奢一帶，碳酸鹽巖分布廣泛，斷裂呈多方向發(fā)育，是有利的成礦區(qū)域，特別在碳酸鹽巖地層與斷裂構(gòu)造的交切之處具有較好的成礦遠景。

注 釋

①貴州省地礦局108地質(zhì)隊.1972.1∶20萬威寧幅[R].