福建德化安石坑礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦地質(zhì)特征

張德志

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì)，福建 福州 350001）

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【礦產(chǎn)資源】

福建德化安石坑礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦地質(zhì)特征

張德志

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì)，福建 福州 350001）

【摘 要】安石坑水泥用灰?guī)r礦賦存于船山—棲霞組地層中（C3c～P1q）。晚石炭世至早二疊世，該區(qū)接受沉積形成船山—棲霞組連續(xù)沉積的碳酸鹽巖礦床，由于受后期斷裂構(gòu)造和巖漿活動(dòng)影響，使巖石發(fā)生變質(zhì)作用，形成變質(zhì)大理巖化灰?guī)r礦床。受F2斷層切割，礦區(qū)分為東西兩個(gè)礦段，東礦段產(chǎn)狀160～175°∠18～22°，西礦段產(chǎn)狀190～220°∠18～22°。礦區(qū)礦石類型主要為大理巖、大理巖化灰?guī)r、微晶—細(xì)晶灰?guī)r三類，礦石為Ⅰ級(jí)品水泥用灰?guī)r。

【關(guān)鍵詞】水泥用灰?guī)r；船山—棲霞組；變質(zhì)作用

安石坑水泥用灰?guī)r礦區(qū)位于福建省德化縣城北西，地處德化、永春、大田三縣交界的南東部，距德化縣城23km。由于礦區(qū)長(zhǎng)期受地質(zhì)作用的影響，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，具有多樣成礦條件，形成了豐富的礦產(chǎn)資源，包括鐵礦、鉛鋅礦、煤礦以及石灰?guī)r礦等，也正是由于這種多變的地質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致含礦灰?guī)r層產(chǎn)出特征復(fù)雜多變。本文以礦區(qū)平硐地質(zhì)填圖工程和鉆探工程資料為基礎(chǔ)，著重討論該礦區(qū)的地質(zhì)情況，分析礦體地質(zhì)特征。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)處在閩粵海西—印支斷陷帶與浙閩粵中生代斷陷帶的交接部位，同時(shí)位于閩東火山斷拗帶次構(gòu)造單元壽寧—華安火山基底斷隆帶中段與大田—龍巖拗陷邊緣交接部位［1］。

區(qū)域上出露地層由老到新有下石炭統(tǒng)陽山群（C1ys），上石炭統(tǒng)船山組（C3c），下二疊統(tǒng)棲霞組（P1q）、文筆山組（P1w）、童子巖組（P1t），上二疊統(tǒng)翠屏山組（P2cp），下三疊統(tǒng)溪口組（T1x），上侏羅統(tǒng)長(zhǎng)林組（J3c）、南園組（J3n）以及新生界第四系（Q）。

該區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，形成大規(guī)模的巖漿巖體，主要有加里東期細(xì)粒、中細(xì)粒白云母二長(zhǎng)花崗巖（ηγ3）；印支期片麻狀、似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖（ηγ51）；燕山早期第三次侵入的似斑狀、中細(xì)粒、中粗粒黑云母花崗巖（γ52（3）c）；燕山晚期第三次侵入的似斑狀、中細(xì)粒、中粒花崗巖（γ53（1）c）；以及燕山晚期的花崗斑巖脈（γπ）。

區(qū)域內(nèi)斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育，斷裂主要為北東向、北西向及南北向三組斷裂，其中北東向?yàn)橹饕獢嗔褬?gòu)造，規(guī)模大、延伸長(zhǎng)。褶皺主要表現(xiàn)為下洋—赤水復(fù)背斜，其軸向大致為北東向，包括上姚向斜、美湖向斜及龍湖山背斜等次一級(jí)褶皺。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

圖1　安石坑礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

該灰?guī)r礦區(qū)與陽山鐵礦位于同一位置，北西側(cè)有政和—大埔深大斷裂通過，南東側(cè)以德化—靖安斷裂為界。礦區(qū)出露地層（見圖1）由老到新主要有下石炭統(tǒng)陽山群（C1ys），分布于礦區(qū)的北東部和南東部，為條紋狀變質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)砂礫巖、石英云母片巖等。下二疊統(tǒng)童子巖組（P1t），主要分布于礦區(qū)的中部，為海陸交互的含煤沉積；下段為深灰—灰黑色中薄層狀炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、頁巖夾灰色中厚層石英細(xì)砂巖及煤層；中段為紫灰—灰白色薄層泥質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖；上段為灰色中厚層狀石英細(xì)砂巖與深灰—灰黑色炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖互層夾煤線。下三疊統(tǒng)溪口組（T1x）出露于礦區(qū)外圍的北西角，淺海相沉積，與下伏童子巖組地層呈斷層接觸（F4），巖性為淺灰—黃褐色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖夾灰?guī)r透鏡體；底部為深灰色硅鈣質(zhì)泥巖，中厚層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，水平層理發(fā)育。

礦區(qū)主要發(fā)育有三條較大規(guī)模的斷裂帶，F(xiàn)1斷裂帶位于礦區(qū)南東部，為北東—南西走向，傾向北西，傾角30～55°，局部可達(dá)74°，地表較為陡峭，往深部趨緩。該斷裂帶規(guī)模大、延伸長(zhǎng)，礦區(qū)內(nèi)地表延伸長(zhǎng)＞4 000m，沿傾斜方向呈不規(guī)則波狀起伏。斷裂帶為正斷層，上盤為下二疊統(tǒng)童子巖組地層（P1t），下盤為下石炭統(tǒng)陽山群地層（C1ys），斷裂帶內(nèi)斷續(xù)侵入有燕山晚期花崗斑巖脈（γπ）。F2斷裂位于礦區(qū)的西部，該斷裂亦為區(qū)域性斷裂構(gòu)造在礦區(qū)內(nèi)的延伸，走向近南北向，傾向西，傾角60～65°；礦區(qū)內(nèi)地表延伸＞4 500m，南北縱貫全區(qū)。燕山早期似斑狀中細(xì)粒、中粗粒黑云母花崗巖（γ52（3）c）在斷裂北段侵入充填，并沿構(gòu)造邊緣次級(jí)裂隙侵入泥巖中。斷裂上盤為船山—棲霞組地層（C3c～P1q）和童子巖組地層，下盤為下石炭統(tǒng)陽山群地層、船山—棲霞組地層和童子巖組地層。F3斷裂位于礦區(qū)的北部，走向近于東西向，傾向南，傾角15～25°，局部可達(dá)45°，沿?cái)鄬觾A向方向自北向南呈先平緩后陡峭。地表延伸長(zhǎng)2 000m，東端受F1斷裂限制，西段被F2斷裂切斷。斷裂上盤為童子巖組地層，下盤為船山—棲霞組地層，為一正斷層。此外，礦區(qū)褶皺構(gòu)造也比較發(fā)育，規(guī)模大小不等［2］。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體規(guī)模

礦區(qū)已投入生產(chǎn)，有掘進(jìn)施工的不同標(biāo)高平硐巷道，項(xiàng)目組針對(duì)該礦區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合礦區(qū)生產(chǎn)的施工進(jìn)度，將主要工作分為三個(gè)部分：地表地質(zhì)填圖、各標(biāo)高平硐巷道地質(zhì)填圖和鉆探工程。

在進(jìn)行平硐巷道地質(zhì)填圖時(shí)，對(duì)多個(gè)地點(diǎn)剝露出的灰?guī)r巖層產(chǎn)狀進(jìn)行勘查和測(cè)量，發(fā)現(xiàn)不同平硐巷道中不同位置點(diǎn)的巖層產(chǎn)狀有一定變化，以F2斷裂帶為界，其東側(cè)產(chǎn)狀多為160～175°∠18～22°，西側(cè)產(chǎn)狀多為190～220°∠18～22°，并且兩側(cè)地層有明顯的不對(duì)應(yīng)，在不同標(biāo)高平硐內(nèi)均有體現(xiàn)，其中760m標(biāo)高平硐中最為明顯（圖2）。受F2斷層切割，礦區(qū)含礦地層呈斷塊產(chǎn)出，根據(jù)不同的賦存空間，可將礦區(qū)劃分成東、西兩礦段，其中各圈定出一個(gè)礦體，即：東礦段礦體和西礦段礦體，其中東礦段為本次的工作對(duì)象。

平硐地質(zhì)填圖和鉆探工程資料顯示，礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦賦存于上石炭統(tǒng)船山組—下二疊統(tǒng)棲霞組地層中（C3c～P1q），該層被童子巖組地層（P1t）及第四系殘坡積層（Q）所覆蓋，呈隱伏狀產(chǎn)于礦區(qū)中部，該巖層在地表未見出露。礦體東西走向長(zhǎng)1 500m，東部略有起伏，南北傾向延伸635～836m（580m標(biāo)高以上），北部?jī)A角較緩，一般為15～18°，南部?jī)A角驟升，達(dá)45°?？刂坪穸?9（BZK1502）～165m （BZK903）。礦體賦存標(biāo)高：860（B17）～580m（580m標(biāo)高以上）。

圖2　760m標(biāo)高平硐斷面簡(jiǎn)圖

圖3　11號(hào)勘探線剖面簡(jiǎn)圖

通過對(duì)鉆孔和平硐地質(zhì)編錄以及對(duì)取樣巖石化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)該含礦層中有5層夾石（圖3）。由于地層有一定傾斜，平硐內(nèi)順著地層走向由北向南依次可以看到底板、礦石層和頂板地層，5層夾石層在各標(biāo)高平硐斷面圖上也有很明顯的體現(xiàn)（圖2）。夾石主要為泥灰?guī)r、硅化灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及受后期巖漿熱液影響形成的矽卡巖化灰?guī)r。礦體內(nèi)夾石呈層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀基本一致；局部的矽卡巖呈似層狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出。夾石層的厚度、化學(xué)成分變化幅度較大，其中夾石層中也出現(xiàn)化學(xué)成分符合工業(yè)指標(biāo)要求的樣品，考慮到厚度不足8m，仍把其劃歸為夾石層。

3.2 礦石類型、質(zhì)量

礦區(qū)礦石自然類型大致可分為大理巖、大理巖化灰?guī)r、片理化微層狀微晶—細(xì)晶灰?guī)r礦石三種。大理巖呈灰—灰白色，細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；鏡下可見方解石呈自形—半自形變晶，彼此緊密鑲嵌產(chǎn)出，變晶粒徑0.1～0.25mm，局部見有稍粗變晶。微晶—細(xì)晶灰?guī)r呈灰—灰黑色，微細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，有方解石細(xì)脈穿插，見有古生物碎屑散布；鏡下觀察構(gòu)成巖石主體為方解石，多呈為粒徑＜0.25mm的粒狀，部分重結(jié)晶，呈細(xì)粒鑲嵌變晶狀集合，散布古生物碎屑，可辨認(rèn)有海百合莖、腕足殼屑等。大理巖化灰?guī)r呈灰白—灰色，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物顆粒大小介于大理巖與微晶—細(xì)晶灰?guī)r之間，屬兩類巖石的過渡類型。

組成礦石的礦物成分絕大部分為方解石，次為生物碎屑、白云石、泥炭質(zhì)物、石英等。方解石呈粒狀變晶，他形、微粒—細(xì)粒，粒徑一般0.01～0.25mm，以0.01～0.06mm居多。局部見方解石交代生物碎屑，另見有后期方解石呈不規(guī)則狀的細(xì)脈充填于礦石裂隙中。生物碎屑散布在方解石顆粒間隙中，大多被鈣化。白云石呈他形粒狀不均勻散布于方解石粒間。炭質(zhì)、泥質(zhì)物呈塵埃狀稀疏分布在方解石粒間，局部集中組成條紋狀、條帶狀、皺紋狀，分布不均勻。石英分選性好，大小均一，粒徑多在0.02～0.06mm，呈分散狀稀疏嵌布在礦石中，或呈不規(guī)則狀的細(xì)脈充填于礦石裂隙中。

水泥用灰?guī)r礦石中主要有益化學(xué)成分是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，主要有害化學(xué)成分是fSiO2、MgO、SO3、K2O、Na2O、Cl-。東礦段礦石主要化學(xué)成分平均品位：CaO 50.92%、MgO 1.22%、fSiO22.64%。根據(jù)原詳查地質(zhì)報(bào)告資料［3］，西礦段礦石化學(xué)成分平均品位為：CaO 51.78%、MgO 1.50%、fSiO22.55%。礦石中其他有害組分（K2O、Na2O、SO3、Cl-）含量均甚微，均低于允許含量。根據(jù)國(guó)土資源部DZ/T0213-2002 《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》［4］中的質(zhì)量要求和礦石的化學(xué)分析成果，礦區(qū)礦石為Ⅰ級(jí)品水泥用灰?guī)r礦石。

4 礦床成因

早石炭世末期的淮南運(yùn)動(dòng)使地殼上升，海退的同時(shí)局部地殼脆弱帶發(fā)生斷裂并伴有小規(guī)?；鹕交顒?dòng)，淮南運(yùn)動(dòng)后，地殼不均勻下降，海水從西南方向進(jìn)入武平、長(zhǎng)汀等繼而侵入龍巖、永安，形成寧化—武平和永安—龍巖兩個(gè)獨(dú)立指狀海灣。晚石炭世，地殼繼續(xù)下降，海侵范圍擴(kuò)大，形成較大范圍的三明—上杭海灣。晚石炭世地殼相對(duì)穩(wěn)定，氣候溫暖，適宜各種海生物的繁殖、生長(zhǎng)，沉積物以碳酸鹽為主，包括灰?guī)r、以及少量白云質(zhì)灰?guī)r和含燧石結(jié)核灰?guī)r，形成船山組地層［5］。

繼晚石炭世海侵之后，早二疊世形成的海域擴(kuò)展至邵武、建甌一帶，繼續(xù)接受沉積，以碳酸鹽沉積為主，如灰?guī)r、含燧石灰?guī)r、白云巖、含碎屑灰?guī)r等，形成棲霞組地層。因而在西南部棲霞組與船山組表現(xiàn)為整合接觸。主要分布在將樂、南平一線以南，尤溪、安溪一線以西的廣大地區(qū)，多以灰黑—深灰色中薄層灰?guī)r為主，頂部常見有厚度不等的硅質(zhì)巖，其上與文筆山組，其下與船山組均為整合接觸［6］。

礦床沉積后，后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂切割使礦床遭受嚴(yán)重破壞形成了不連續(xù)、呈斷塊狀產(chǎn)出的礦床；且后期巖漿巖侵入為礦床提供熱源，使礦床中灰?guī)r礦發(fā)生變質(zhì)作用，在遠(yuǎn)離巖漿巖侵入體的地方，灰?guī)r變質(zhì)成為大理巖、大理巖化灰?guī)r，而在與巖漿巖侵入體接觸的地方，碳酸鹽巖與硅酸鹽進(jìn)行接觸交代作用，使灰?guī)r變質(zhì)成為矽卡巖化灰?guī)r和矽卡巖。礦區(qū)符合質(zhì)量要求的礦石主要為大理巖化灰?guī)r，故礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦成因可劃分為沉積變質(zhì)大理巖化石灰?guī)r礦床。

【參考文獻(xiàn)】

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［2］林添艷.閩東南地區(qū)F1斷層特征及找礦方向探討［J］.能源與環(huán)境，2013（2）：48-49.

［3］中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì).福建省德化縣陽山石灰石礦區(qū)盤蛇礦段詳查地質(zhì)報(bào)告［R］.1996.

［4］中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心.DZ/T0213-2002 冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［5］吳岐，鄭云欽.福建石炭紀(jì)巖相古地理分析［J］.福建地質(zhì)，1993，12（4）：300-319.

［6］福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局.福建省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1985：68-115.

【中圖分類號(hào)】P619.225

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1007-9386（2016）02-0037-03

【收稿日期】2015-09-09