周 輝，李永良，劉自立，馬 群，周 娟，宋 鵬，張 磊

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河南總隊，河南 信陽 464000)

河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣北崗水泥用石灰?guī)r礦是豫南地區(qū)優(yōu)質(zhì)的水泥原料礦山，礦石質(zhì)量好，現(xiàn)分東、西兩礦段開采利用，加工技術(shù)性能優(yōu)良。本文分析了成礦地質(zhì)特征，初步總結(jié)了礦床成因為淺海相生物化學(xué)沉積成因礦床，對內(nèi)鄉(xiāng)及周邊地區(qū)水泥灰?guī)r找礦具有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置位于秦嶺褶皺系(II)南秦嶺褶皺帶(II2)中段，荊紫關(guān)—師崗地向斜褶皺束(II22)東端[1]。礦區(qū)位于秦嶺復(fù)雜造山帶東段南支[3]，揚子地塊北緣，受荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜的影響，區(qū)域地層以褶皺軸部(梁溝—北崗—師崗)為界，南北大致對稱產(chǎn)出，核部為石巖系地層，兩翼依次為泥盆系、志留系、奧陶系、寒武系、震旦系及新生界。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造多發(fā)育于荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜的兩翼，走向與復(fù)向斜軸向基本一致，即120°～140°。區(qū)域巖漿巖總體不發(fā)育。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為下石炭統(tǒng)梁溝組(C1l)上、下段及少量新近系上新統(tǒng)(N2)(圖1)。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

礦區(qū)位于荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜靠近核部的北翼東段，該向斜對礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造起到控制作用。石炭系地層構(gòu)成向斜構(gòu)造，核部大部分由梁溝組上段第四層組成，在1 線以東由梁溝組上段第三層組成，兩翼由梁溝組上段第三層、第二層、第一層和梁溝組下段組成。礦區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅在礦區(qū)西部發(fā)育有F1 斷層，分布于7 線南端兩側(cè)，延伸約300m，破碎帶不明顯，為一正斷層，垂直斷距10m左右，斷層對礦石質(zhì)量、開采技術(shù)條件沒有明顯影響，礦區(qū)無巖漿巖活動。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

礦體賦存于石炭系梁溝組上段地層中，巖性為淺灰、灰白、深灰色中厚層—厚層條帶狀灰?guī)r、灰白色致密灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r、含燧石團(tuán)塊灰?guī)r等，礦體沿走向延伸控制長度約2 000m，寬度50 ～1 500m。由北西向南東出露寬度逐漸變窄，平面上呈舒緩的斜“V”字型，巖層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，北東翼為240°～260°∠33°～58°，南西翼為38°～70°∠16°～35°(圖2)。

圖2 勘探線地質(zhì)簡圖

全礦層厚度受向斜構(gòu)造及剝蝕影響，礦層厚度在走向上由南東至北西方向逐漸增厚，厚度變化系數(shù)為42.9%～59.7%；兩翼礦層厚度基本一致，變化不大，說明礦層沿傾向厚度基本穩(wěn)定(表1)。

表1 各工程厚度變化統(tǒng)計表

3.2 礦石質(zhì)量特征

(1)礦石類型。

礦石自然類型劃分為條帶狀灰?guī)r、灰白色致密灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r、含燧石團(tuán)塊灰?guī)r四種，分別對應(yīng)梁溝組上段一至四層主要巖石類型。其中條帶狀灰?guī)r占比10.0%，灰白色致密灰?guī)r約占比5.1%，含生物碎屑灰?guī)r占比27.9%，含燧石團(tuán)塊灰?guī)r占比43.0%。礦石結(jié)構(gòu)為泥晶結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)、含燧石團(tuán)塊結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造[7]。

(2)礦石礦物成分和化學(xué)成分。

礦物成分比較簡單，主要為方解石(＞90%)，少量白云石(＜3%)、泥鐵質(zhì)礦物(2%～6%)和微量石英(＜2.5%)[2]。礦石中主要有用組分CaO 平均含量53.12%；主要有害組分平均含量MgO 0.96%，K2O+Na2O 0.12%，SO30.04%；Cl-0.004%；其他組分平均含量：SiO22.69%、Al2O30.48%、Fe2O30.22%、燒失量41.99%、fSiO21.94%。主要化學(xué)組分CaO、MgO 沿走向和傾向方向變化不大[8]，質(zhì)量較穩(wěn)定(表2)，為高鈣、低鎂、低鉀鈉的水泥用石灰?guī)r[4-6]。

表2 礦石主要化學(xué)成分變化結(jié)果 (單位：%)

3.3 礦體頂?shù)装鍑鷰r及夾石

本礦區(qū)內(nèi)礦體無頂板，底板為梁溝組下段(C1l1)泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾灰質(zhì)泥巖。礦體內(nèi)共有8 個不連續(xù)夾層，呈楔狀、透鏡狀、似層狀產(chǎn)出。由于夾層較薄且不連續(xù)，對礦體的連續(xù)性沒有影響。夾石按照體積加權(quán)平均后，礦石平均化學(xué)成分為：CaO 50.59%、MgO 1.28%，仍能滿足水泥用灰?guī)r工業(yè)指標(biāo)要求；其中第四層含燧石團(tuán)塊灰?guī)r局部因燧石含量較高，夾石fSiO2含量略高于工業(yè)指標(biāo)要求，混采時需合理布局，進(jìn)行礦石均化處理。

4 礦床成因分析

石炭紀(jì)古地勢北東高，南西低，海盆向南西變深，海侵方向自南而北，各期古地理環(huán)境的變遷是不均衡的。石炭紀(jì)基本上繼承了泥盆紀(jì)的沉積環(huán)境，早石炭紀(jì)早期，淺海盆地縮小，濱海沼澤相、局限海臺地相和臺地邊緣相分布較廣，以碳酸鹽巖沉積為主；中期大規(guī)模海退，陸源碎屑物增多；晚期海水加深，碳酸鹽巖沉積占主導(dǎo)地位。中晚石炭世，海域范圍與早石炭紀(jì)后期相似，地殼相對比較穩(wěn)定，陸源碎屑貧泛，這時期皆為碳酸鹽巖沉積。

在礦區(qū)內(nèi)，礦層為一套淺?！獮I海相碳酸鹽沉積相，最大特點是沉積物顏色由深變淺，內(nèi)碎屑發(fā)育，巖石組合為灰—淺灰白色微—細(xì)晶條帶狀灰?guī)r、致密灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r或含燧石團(tuán)塊(條帶)隱晶灰?guī)r。在礦區(qū)巖石中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)有珊瑚、孔蟲、筵類及腕足類生物化石。因此，內(nèi)鄉(xiāng)北崗水泥石灰?guī)r礦床屬淺海相生物化學(xué)沉積成因[9-10]。

5 結(jié)論

(1)礦床賦存于上古生界下石炭統(tǒng)梁溝組地層中，礦體賦存于荊紫關(guān)—師崗復(fù)式向斜的兩翼，礦體延伸控制長度約2 000m，寬度50 ～1 500m，最大厚度307.14m，礦床規(guī)模為大型。

(2)礦石中主要有用組分CaO 平均53.12%，有害組分很低，礦石質(zhì)量優(yōu)，具有較好開發(fā)價值。

(3)內(nèi)鄉(xiāng)北崗水泥石灰?guī)r礦床屬淺海相生物化學(xué)沉積成因的碳酸鹽巖礦床。