福建龍巖王莊礦區(qū)水泥粘土質(zhì)、硅質(zhì)原料礦床地質(zhì)特征及成因淺析

劉 迪

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

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于閩西南上古生代坳陷帶西南部，廣平—龍巖坳陷內(nèi)的漳平龍巖復(fù)向斜軸部南段，龍巖山字型構(gòu)造脊柱與東翼弧夾持部位。區(qū)域出露地層有奧陶系魏坊群(OiWf )和羅峰溪群(O2-3Lf )，泥盆系天瓦棟組(D3t )，下石炭統(tǒng)林地組(C1l )和中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)，下二疊統(tǒng)棲霞組(P1q )、文筆山組(P1w)、童子巖(P1t)，上二疊統(tǒng)翠屏山組(P2cp)，上侏羅統(tǒng)南園組(J3n)以及上白堊統(tǒng)赤石群(K2CH)，第四系全新統(tǒng)(Q4)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層自老至新有下二疊統(tǒng)童子巖組第三段(P1t3)、上二疊統(tǒng)翠屏山組(P2cp)、第四系(Q)。

2.1.1 下二疊統(tǒng)童子巖組第三段(P1t3)

分布在礦區(qū)的中部與西部，約占礦區(qū)總面積的70%，總體地層近似成單斜巖層產(chǎn)出，大致走向10～60°，傾向南東，傾角15～57°，自下而上劃分為七層。

(1) 第一層(P1t3-1)：巖性為灰黑色炭質(zhì)頁巖，夾兩層劣煤和眾多的煤線以及單層厚幾十厘米至2米的含炭粉砂巖夾層。

(2) 第二層(P1t3-2)：巖性為深灰、灰黑色含炭粉砂巖夾灰黑色含炭頁巖及灰色細(xì)粒石英砂巖。

(3) 第三層(P1t3-3)：巖性為灰白、淺灰色細(xì)粒石英砂巖，石英粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖互層狀產(chǎn)出。

(4) 第四層(P1t3-4)：巖性為灰黃、灰白色細(xì)粒長石石英砂巖夾薄層狀砂質(zhì)粘土巖或細(xì)粒石英砂巖。

(5) 第五層(P1t3-5)：巖性為灰、灰白色厚層狀中細(xì)粒石英砂巖及淺肉紅色中細(xì)粒含長石石英砂巖。該層巖性比較穩(wěn)定，連續(xù)性好，縱貫全礦區(qū)，故確定為礦區(qū)的標(biāo)志層，作為地層及礦層對比標(biāo)準(zhǔn)。

(6) 第六層(P1t3-6)：是本區(qū)分布最廣的層位，也是礦區(qū)內(nèi)主要礦層賦存層位。巖性為淺灰、淺黃色粘土巖(粉砂質(zhì)粘土巖、粘土巖)，夾淺灰、淺肉紅色細(xì)粒石英砂巖。

(7) 第七層(P1t3-7)：巖性為細(xì)粒石英砂巖、中粒含長石石英砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖。本層是水泥硅質(zhì)原料礦賦存層位。與下伏(P1t3-6)地層呈整合接觸，與上覆上二疊統(tǒng)翠屏山組(P2cp)地層呈斷層接觸。

2.1.2 上二疊統(tǒng)翠屏山組(P2cp)

巖性主要為灰白、淺灰色細(xì)粒長石石英砂巖、黑灰色含炭頁巖互層。與下伏童子巖組第三段(P1t3)地層呈假整合接觸。

2.1.3 第四系(Q)

由磚紅色，黃褐色粘土及砂礫等組成，砂礫成分常見有粘土巖、粉砂巖、砂巖等。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)地層總體呈北東走向，向南東傾斜的單斜構(gòu)造。在東南部發(fā)育有一小向斜，見有三條斷裂。

(1) F1斷裂：位于礦區(qū)東部，為正斷層，走向347°左右，傾向北東，傾角80°左右。

(2) F2斷裂：位于礦區(qū)的東部，為正斷層，走向0～35°，傾向南東，傾角80°左右。

(3) F3斷裂：位于礦區(qū)的西南部，為逆斷層，走向345°，傾向北東，傾角45～64°。該斷層錯動了1、2、3號礦體，使礦體走向不連續(xù)。

2.3 巖漿巖

龍巖市新羅區(qū)王莊礦區(qū)水泥粘土質(zhì)、硅質(zhì)原料礦地質(zhì)略圖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為燕山早期第三階段第三次侵入的粗中粒似斑狀黑云母花崗巖及輝綠巖脈。花崗巖分布于礦區(qū)南部邊緣。輝綠巖脈見有兩條，其中主要一條位于2～8線之間。輝綠巖脈斜切了礦體，但未造成礦體錯位現(xiàn)象。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)水泥粘土質(zhì)、硅質(zhì)原料礦是一個粘土、砂巖礦體互層共生的大型礦床，粘土礦體和砂巖礦體賦存于童子巖組第三段上部的四個巖性段地層中。粘土礦巖性為粘土巖、含粉砂粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖、含粘土粉砂巖等；硅質(zhì)原料礦巖性主要為石英砂巖、長石石英砂巖、含長石石英砂巖等。礦層分布范圍：北至TC1、TC15一帶，東部以F1、F2與翠屏山組地層呈斷層接觸，西部以童子巖組三段第四層為界，西南部以F3與童子巖組下部的煤系地層呈斷層接觸。礦層出露標(biāo)高500～632m，走向長710m，傾向?qū)?37～450m，面積0.29km2。

礦層總體呈單斜產(chǎn)出，但地表因受構(gòu)造影響，產(chǎn)狀變化較大，總體平均走向21～28°，傾向南東，傾角21～30°(局部45°)。在東南部13線與F2斷層之間有一個小向斜及微小褶曲、撓曲。

根據(jù)巖性和品級變化，水泥粘土質(zhì)、硅質(zhì)原料礦可分為9個礦層，編號為0、0-1、1、2、3、4、5、6、7。其中0-1、1、3、5、7號礦層為砂巖礦，0、2、4、6號礦層為粘土礦，粘土礦中由于夾有數(shù)量不等，厚度不一的砂巖礦，呈薄層或透鏡體，因而使礦體復(fù)雜化，為了比較準(zhǔn)確地反映這種變化，又按品級分為若干個亞礦層，詳見表1。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

粘土質(zhì)原料礦石結(jié)構(gòu)：主要為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、含粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)；硅質(zhì)原料礦石結(jié)構(gòu)：主要為中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)和中粒砂狀結(jié)構(gòu)。

粘土質(zhì)、硅質(zhì)原料礦石主要為塊狀構(gòu)造、薄層狀構(gòu)造、顯微層狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石自然類型

根據(jù)礦石化學(xué)成分結(jié)合工業(yè)指標(biāo)，可分為硅質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料礦兩大類型。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

(1) 粘土質(zhì)原料。

Ⅰ級品：硅酸率(SM)2.5～3.5，鋁氧率(AM)1.5～3.5。

Ⅱ級品：硅酸率(SM)1.5～2.5，鋁氧率(AM)不限。

Ⅰ、Ⅱ級品：MgO≤3%，K2O+Na2O≤4%，SO3≤2%，Cl-≤0.015%。

表1 礦層特征一覽

(2) 硅質(zhì)原料。

硅酸率(SM)＞3.5，MgO≤3%，K2O+Na2O≤4%，SO3≤2%，Cl-≤0.015%。

根據(jù)礦區(qū)各礦體礦石基本分析成果，表明礦區(qū)礦石質(zhì)量較好，各礦體礦石主要化學(xué)成分含量見表2。

3.2.4 礦石礦物成分

粘土質(zhì)原料礦石：由56%～95%粘土礦物及1%～5%石英、長石、白云母等碎片組成；硅質(zhì)原料礦石：由75%～99%石英、5%～10%長石及7%～10%粘土質(zhì)膠結(jié)物組成。

3.3 礦體圍巖及夾石特征

礦體頂板為翠屏山組(P2cp)地層，巖性為灰白、淺灰色中細(xì)粒長石石英砂巖、石英粉砂巖。地層總體走向5～35°，傾向南東，傾角13～36°，局部傾向北西。探礦工程未揭露到礦層底板。

表2 各礦體礦石平均化學(xué)成分統(tǒng)計(%)

區(qū)內(nèi)夾石是一條中基性巖脈，巖脈長216m，寬1～2m，走向為320°，傾向南西，傾角53～72°。巖脈斜切部分礦體。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

綜合分析研究區(qū)域成礦條件、礦體地質(zhì)特征，認(rèn)為該礦床為一套海陸交互相含煤細(xì)碎屑沉積型礦床，礦床形成于二疊世早期。該區(qū)為一片開闊的濱海潮汐區(qū)，礦區(qū)為潮下相區(qū)，處在海域中的相對凹陷地帶，以沉積粘土巖、石英砂巖為主，厚度變化較大，普遍呈層狀或透鏡狀產(chǎn)出。

根據(jù)該礦床成因特點，童子巖組第三段地層是尋找此類型礦床的有利地段。