內(nèi)蒙古雙臺子礦區(qū)石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

梁志寶

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心內(nèi)蒙古總隊(duì)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本區(qū)域所處大地構(gòu)造位置為華北地臺(Ⅰ)山西臺隆(Ⅰ6)清水河凸起(Ⅰ61)的中部。本區(qū)古生代地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)(Ⅴ)、晉冀魯豫地層區(qū)(Ⅴ4)、鄂爾多斯地層分區(qū)(Ⅴ44)、東勝地層小區(qū)(Ⅴ4-1)。中、新生代地層區(qū)劃屬山西地層區(qū)(4)、涼城地層分區(qū)(41)。

區(qū)域出露地層自老至新有：古生界上、中、下寒武統(tǒng)，中、下奧陶統(tǒng)，上石炭統(tǒng)，下二疊統(tǒng)；中生界下白堊統(tǒng)；新生界新近系上新統(tǒng)，第四系上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。

本區(qū)為地臺型構(gòu)造特征，結(jié)合本區(qū)域東北外圍分析，太古代桑干群混合巖化榴石黑云鉀長片麻巖組成了地臺的基底。經(jīng)前震旦紀(jì)歷次造山運(yùn)動及太古代花崗巖的侵入使地層強(qiáng)烈褶皺與變質(zhì)?？傮w來看，本區(qū)太古代以后構(gòu)造運(yùn)動以升降運(yùn)動為主，褶皺極其微弱，地層近水平產(chǎn)出，略向南至南西緩傾，傾角一般≤5°，斷裂較為發(fā)育，按其走向劃分，以北東向和北西向斷裂為主，近東西向、北北西向及北北東向斷裂較少。

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅在本區(qū)域東北部及清水河一帶分布出露。侵入時代為太古代第一期，根據(jù)侵入巖的相互接觸關(guān)系，活動順序可分為三次，各次侵入的巖性分別為：第一次為蘇長巖νO11(1)，第二次為中粗粒似斑狀黑云斜長花崗巖γO11(2)，第三次為鉀長花崗巖γO11(3)，其中以第二次中粗粒似斑狀黑云斜長花崗巖為主，第三次鉀長花崗巖次之，第一次蘇長巖出露面積較小，呈巖株及殘留體產(chǎn)出。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層有下—中寒武統(tǒng)饅頭組(∈1-2m)，中寒武統(tǒng)張夏組 (∈2z)，上寒武統(tǒng)炒米店組(∈3c)；新近系上新統(tǒng)(N2)；第四系上更新統(tǒng)(Q3)。由老至新分述如下(圖1)。

(1) 下—中寒武統(tǒng)饅頭組(∈1-2m)。

出露分布于礦區(qū)西南、北東部沖溝底部。上部巖性由深灰色層狀含粉砂泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)細(xì)粉砂巖組成；中部為紫紅色含粉砂質(zhì)頁巖、含云母粘土質(zhì)頁巖，夾含云母粉砂巖；未見下部。產(chǎn)狀近水平，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般在1～5°。該層工程控制厚度0.33～8.82m，平均厚度4.05m。與下伏地層呈整合接觸。

(2) 中寒武統(tǒng)張夏組(∈2z)。

該組為本次工作的含礦層，出露分布于礦區(qū)的西、南、東側(cè)的山坡上部及各沖溝中。產(chǎn)狀近水平，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般在1～5°。該層厚度3.58～58.93m，平均厚度34.06m。與下伏下—中寒武統(tǒng)饅頭組(∈1-2m)整合接觸。

(3) 上寒武統(tǒng)炒米店組(∈3c)。

該組為本次工作的含礦層，出露于礦區(qū)的中部、東、南、西、北側(cè)的山坡上部及各沖溝的陽坡處。產(chǎn)狀近水平，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般在1～5°。該層厚度0.61～83.99m，平均厚度36.95m。與下伏中寒武統(tǒng)張夏組(∈2z)整合接觸。

(4) 新近系上新統(tǒng)(N2)。

礦區(qū)內(nèi)地表沒有出露分布，均被第四系覆蓋。由于受沉積時的古地形限制及沉積后的風(fēng)化剝蝕，只有部分鉆探工程見到。其巖性為紫紅色泥巖，控制厚度9.49～40.51m。該層中夾有鈣質(zhì)結(jié)核層，不整合于下伏老地層之上。

(5) 第四系全新統(tǒng)(Q3)。

廣泛分布于礦區(qū)的山梁頂部及沖溝的陰坡地帶，巖性為黃土夾少量鈣質(zhì)結(jié)核。該層黃土受沉積時古地形限制及沉積后的剝蝕，厚度不等，保留最大厚度43.95m。柱狀節(jié)理發(fā)育，不整合于下伏各老地層之上。

圖1 內(nèi)蒙古自治區(qū)清水河縣雙臺子礦區(qū)地質(zhì)略圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，未發(fā)現(xiàn)明顯的褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。地(礦)層近水平產(chǎn)出，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般1～5°，起伏幅度一般都不大。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)地表及深部均未發(fā)現(xiàn)后期侵入的巖體與巖脈。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦賦存于中寒武統(tǒng)張夏組(∈2z)、上寒武統(tǒng)炒米店組(∈3c)地層中。通過本次勘查工作，根據(jù)礦體物質(zhì)組成、空間分布及賦存層位特征，按水泥用石灰?guī)r礦圈出5層礦層，編號由下至上為KC1、KC2、KC3、KC4和KC5礦層。受沖溝的切割沖刷，各礦層平面形態(tài)呈不規(guī)則狀，為近水平產(chǎn)出的層狀礦體，呈舒緩波狀，總體傾向南西，傾角一般1～5°。礦層特征見表1。

表1 水泥用石灰?guī)r礦層特征

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為微晶、泥微晶、亮晶鮞粒、泥晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為塊狀、條帶狀、層狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石的礦物成分主要以方解石為主，粒徑＜0.03mm，含量為85%～95%，見少量白云石、鐵質(zhì)物與泥質(zhì)物。礦石局部發(fā)育細(xì)小裂隙，其內(nèi)充填有微細(xì)粒方解石。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

各礦層礦石的化學(xué)成分見表2、表3。

3.3 礦石類型

根據(jù)礦石的礦物成分及含量、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征，石灰?guī)r礦石自然類型為厚層灰?guī)r，工業(yè)類型為水泥用石灰?guī)r。

表2 各礦層礦石化學(xué)成分

3.4 礦體圍巖及夾石特征

3.4.1 礦體圍巖

KC1礦層頂板圍巖為中寒武統(tǒng)張夏組第一巖性段(∈2z1)和第二巖性段(∈2z2)質(zhì)量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的條帶狀灰?guī)r、微晶灰?guī)r。底板圍巖為下—中寒武統(tǒng)饅頭組(∈1-2m)深灰色層狀含粉砂泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)細(xì)粉砂巖及中寒武統(tǒng)張夏組第一巖性段(∈2z1)質(zhì)量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的微晶灰?guī)r。該頂板同時也是KC1與KC2礦層之間的夾層，即KC2礦層底板，厚度0.60～31.67m。

KC2礦層頂板圍巖為中寒武統(tǒng)張夏組第二巖性段(∈2z2)和第三巖性段(∈2z3)質(zhì)量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的條帶狀灰?guī)r、微晶灰?guī)r。底板圍巖為KC1礦層頂板。該頂板同時也是KC2與KC3礦層之間的夾層，即KC3礦層底板，厚度0.00～28.00m。

表3 各礦層礦石組合化學(xué)成分

KC3礦層頂板圍巖為中寒武統(tǒng)張夏組第三巖性段(∈2z3)及上寒武統(tǒng)炒米店組第一巖性段(∈3c1)質(zhì)量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的條帶狀灰?guī)r、微晶灰?guī)r。底板圍巖為KC2礦層頂板。該頂板同時也是KC3與KC4礦層之間的夾層，即KC4礦層底板，厚度0.00～32.00m。

KC4礦層頂板圍巖為上寒武統(tǒng)炒米店組第一巖性段(∈3c1)和第二巖性段(∈3c2)質(zhì)量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的條帶狀灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r，由于長期的風(fēng)化剝蝕，礦層分布面積約有50%已不存在頂板(第四系黃土直接覆蓋在礦層之上)。底板圍巖為KC3礦層頂板。該頂板同時也是KC4與KC5礦層之間的夾層，即KC5礦層底板，厚度0.00～73.00m。

KC5礦層頂板圍巖為上寒武統(tǒng)炒米店組第三巖性段(∈3c3)質(zhì)量未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求的泥晶灰?guī)r，由于長期的風(fēng)化剝蝕，礦層分布面積約有70%已不存在頂板(第四系黃土直接覆蓋在礦層之上)，厚度0～36.00m。底板圍巖為KC4礦層頂板。

3.4.2 夾石層特征

根據(jù)圈礦工業(yè)指標(biāo)要求，圈出71個夾層，各礦層內(nèi)夾層均為不連續(xù)的透鏡狀夾層，巖性為未達(dá)到水泥灰?guī)r礦工業(yè)指標(biāo)要求的微晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、泥晶灰?guī)r。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

從本區(qū)地層的巖性及接觸關(guān)系分析，本區(qū)從早寒武世后到中奧陶世一直處于海洋環(huán)境，沉積了中寒武統(tǒng)至中奧陶統(tǒng)的一套以碳酸鹽巖為主的地層。中晚寒武世，海面時有升降，海水動蕩，沉積了中寒武統(tǒng)至上寒武統(tǒng)的一套鮞狀灰?guī)r、薄層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、微晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r等。從地層中的化石來看，生物群主要是節(jié)肢動物三葉蟲，其次為腕足類、頭足類及藻類。三葉蟲的特點(diǎn)是多節(jié)多刺，也說明當(dāng)時本區(qū)環(huán)境是動蕩的淺海環(huán)境。早奧陶世起，本區(qū)海面緩慢下降，環(huán)境相對穩(wěn)定，沉積了下奧陶統(tǒng)至中奧陶統(tǒng)的一套細(xì)粒結(jié)構(gòu)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及石灰?guī)r，所含化石為淺海相頭足類。中奧陶世后期，海水全面退出，地殼上升為陸地，并接受長期風(fēng)化剝蝕，一直到早石炭世后。

綜上所述，本礦床成因類型屬淺海—濱海相沉積的石灰?guī)r礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

結(jié)合以上地質(zhì)特征及礦床成因，勘查區(qū)東北部外圍寒武系地層分布廣泛，按其海相沉積的石灰?guī)r礦床質(zhì)量變化不大的規(guī)律分析，可得知勘查區(qū)東北部外圍寒武系地層是石灰?guī)r礦的重要找礦標(biāo)志。