廣西崇左市更隴山石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及開發(fā)利用前景

唐漢林 李 橋

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣西總隊）

水泥是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)原材料，目前國內(nèi)外尚無一種材料可以替代它的地位。作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，水泥工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平和綜合實力的重要標(biāo)志［1］?；?guī)r作為水泥生產(chǎn)的主要原料，其勘查和研究工作顯得尤為重要。本研究依托廣西崇左市江州區(qū)更隴山石灰?guī)r礦詳查成果，通過對更隴山石灰?guī)r礦進(jìn)行地質(zhì)特征及成因分析，總結(jié)礦區(qū)礦石質(zhì)量、確定找礦方向，為該區(qū)進(jìn)一步開展礦產(chǎn)規(guī)劃、開發(fā)利用工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

區(qū)域上出露的地層由老至新為石炭系（C）、二疊系（P）、三疊系（T）、白堊系（K）和第四系（Q）（圖1）。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，主要構(gòu)造線方向呈北東向，以斷裂構(gòu)造為主，并具多期次發(fā)展特征，褶皺特征常與巖性有關(guān)，本區(qū)多以碳酸鹽巖為主，巖層傾角較平緩，褶皺、撓曲不發(fā)育。區(qū)域巖漿巖不發(fā)育，僅在北側(cè)西大明山有少量巖脈出露，深部可能存在隱伏巖體。區(qū)域變質(zhì)作用不甚發(fā)育，主要表現(xiàn)為沿本區(qū)區(qū)域性斷裂兩側(cè)的灰?guī)r因熱接觸交代變質(zhì)作用而發(fā)生重結(jié)晶的現(xiàn)象，形成大理巖化灰?guī)r。區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源種類較多，能源礦產(chǎn)有煤，黑色金屬礦產(chǎn)有鐵、釩，有色金屬礦產(chǎn)有鉛、鋅，貴金屬礦產(chǎn)有金，稀土金屬礦產(chǎn)有稀土，分散元素礦產(chǎn)有鎵，化工原料非金屬礦產(chǎn)有磷，建材和其他非金屬礦產(chǎn)有水泥用灰?guī)r、方解石、建筑石料用灰?guī)r、制灰用石灰?guī)r、水泥配料用砂巖、磚瓦用頁巖、磚瓦用黏土、水泥配料用黏土等。建材和非金屬礦產(chǎn)規(guī)模普遍以大中型礦床為主。金屬礦產(chǎn)資源主要以小型礦床或礦點為主［1-2］。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層特征［3］

礦區(qū)出露主要地層有二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）和第四系臨桂組（Ql）。各地層特征由老至新分述如下。

（1）二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）巖性主要為淺灰色—灰色厚層塊狀粉泥晶灰?guī)r，次為含生物屑粉泥晶灰?guī)r，局部夾白云質(zhì)灰?guī)r或白云質(zhì)團(tuán)塊，地層產(chǎn)狀208～231°∠8～15°，單層厚度一般為0.5～2.5 m，局部厚度大于3 m。地層由下到上顏色逐漸變淺，含生物化石，主要產(chǎn)格子?（Cancellina）、費伯克?（Verbeekina）、新希瓦格?（Neoshchwagerina）、衛(wèi)根珊瑚（Waagenophyllum）等化石。巖層控制厚度＞290 m。

礦區(qū)北部及東部見中—厚層狀淺灰—灰色白云質(zhì)灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r地表風(fēng)化面呈灰黑色粗糙麻面，局部具明顯刀砍紋。其中位于礦區(qū)北部的j1白云質(zhì)灰?guī)r地表出露呈近東西走向，沿走向上東薄西厚，東側(cè)以白云質(zhì)團(tuán)塊為主，往西為連續(xù)穩(wěn)定，并延伸至公益礦區(qū)內(nèi)，由公益礦區(qū)的5#線地表刻槽樣、鉆孔ZK501、鉆孔ZK503以及礦區(qū)內(nèi)的11#、13#勘探線地表刻槽樣與鉆孔ZK1105控制，控制標(biāo)高108.90～277.83 m，控制厚度為0.3～27.44 m；位于礦區(qū)東部j2白云質(zhì)灰?guī)r呈透鏡體狀，沿傾向上逐漸變薄，最終以團(tuán)塊為主直至尖滅，由17#勘探線地表刻槽樣控制，控制厚度為0.5～7.4 m；由鉆孔ZK1101控制的j3白云質(zhì)灰?guī)r呈透鏡狀產(chǎn)出，位于+110 m標(biāo)高以下，控制厚度14.87 m。

（2）第四系臨桂組（Ql）分布于礦區(qū)周圍低洼地帶、低山峰叢凹地和溶蝕殘丘中，屬基巖風(fēng)化的殘坡積層，以棕黃—黃紅至黃褐色黏土、亞黏土層組成，表層見有0～30 cm厚褐色腐植土，在礦區(qū)周邊低洼地帶普遍可見較多鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部含灰?guī)r風(fēng)化滾石、碎石等。堆積于碳酸鹽巖溶蝕面上，一般厚0～15 m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)為一單斜構(gòu)造，巖層呈層狀產(chǎn)出，總體走向為北西，傾向南西，產(chǎn)狀為208°～231°∠8°～15°。礦區(qū)范圍內(nèi)未見斷裂發(fā)育，僅在礦區(qū)北側(cè)山腳邊緣有北西向區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)內(nèi)構(gòu)造以其配套的北西向張性構(gòu)造裂隙為主，其次為北東向與近東西向構(gòu)造裂隙，幾組節(jié)理裂隙產(chǎn)狀分別為①320°～340°∠60°～70°，②20°～36°∠55°～67°，③120°～136°∠83°～87°或306°～235°∠85°～88°，均為張性節(jié)理，在地表張開，沿深部自行閉合，延伸數(shù)米至十幾米不等，局部充填少量黏土或方解石細(xì)脈膠結(jié)。

2.3 巖漿巖、變質(zhì)巖

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖、變質(zhì)巖出露。

3 礦體地質(zhì)特征［4］

3.1 礦體特征

本礦床屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖沉積礦床，為低山峰叢地形，喀斯特巖溶地貌。礦區(qū)范圍內(nèi)僅由1個山峰組成，呈寬條形，海拔標(biāo)高+97.6～+326.8 m，地形相對高差為229.2 m。山體坡度一般為30°～50°，局部60°以上。

本礦床為石灰?guī)r礦層夾少量白云質(zhì)石灰?guī)r礦層，控制礦體總長大于1 370 m，寬615～1 025 m，傾向延深0～780 m，總厚度120～255 m，分布標(biāo)高+110～+326.8 m。擬出讓礦權(quán)范圍內(nèi)共圈定3個礦層，其中石灰?guī)r礦層1個，白云質(zhì)石灰?guī)r礦層2個。石灰?guī)r礦層巖性以淺灰—灰色粉泥晶灰?guī)r、含生物屑粉泥晶灰?guī)r為主，局部夾少量白云質(zhì)灰?guī)r。白云質(zhì)石灰?guī)r礦層巖性以淺灰—灰色白云質(zhì)細(xì)晶灰?guī)r、白云質(zhì)中細(xì)晶灰?guī)r為主，局部夾淺灰—灰色粉泥晶灰?guī)r、生物屑粉泥晶灰?guī)r?，F(xiàn)將各礦層特征分述如下。

（1）石灰?guī)r礦層。礦層基本裸露地表，賦存于二疊系茅口組（P2m）地層中，在空間上呈近東西向展布，礦層連續(xù)性好，呈單斜層狀產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀平緩，一般產(chǎn)狀為208°～231°∠8°～15°，產(chǎn)狀基本穩(wěn)定。礦層出露最高標(biāo)高約+326.8 m，最低標(biāo)高為+110.0 m?？刂频V層總長大于1 370 m，總寬615～1 025 m，傾向延深0～865.5 m，厚度73.44～255.82 m，平均厚度174.73 m，厚度變化系數(shù)30.53%。

（2）白云質(zhì)石灰?guī)r礦層。j1號礦層：裸露地表，分布在礦區(qū)北部的中上部，賦存于二疊系茅口組（P2m）地層中，在空間上呈近東西向展布，沿走向上東薄西厚，東側(cè)以白云質(zhì)團(tuán)塊為主直至尖滅，往西逐漸變厚，并延伸至公益礦區(qū)內(nèi)，由公益礦區(qū)的5#線、礦區(qū)內(nèi)的11#、13#勘探線控制。礦體呈單斜層狀產(chǎn)出，與石灰?guī)r礦層產(chǎn)狀基本一致。地表風(fēng)化面呈灰黑色粗糙麻面，局部具明顯刀砍紋，出露標(biāo)高最高277.83 m，最低為110.0 m，走向長大于1 050 m，傾向延深0～1 062 m，控制厚度為0.3～27.44 m，平均厚度16.35 m，厚度變化系數(shù)47.40%。厚度統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

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3.2 礦石質(zhì)量［5］

（1）石灰?guī)r礦石主要呈淺灰—灰色，底層可見少量深灰色，頂層可見少量灰白色；巖性為粉泥晶灰?guī)r、含生物屑粉泥晶灰?guī)r。結(jié)構(gòu)類型有粉泥晶結(jié)構(gòu)、含生物屑粉泥晶結(jié)構(gòu)、生物碎屑泥晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造類型有致密塊狀構(gòu)造、縫合線構(gòu)造、中至厚層狀構(gòu)造。結(jié)構(gòu)成分及含量：泥晶基質(zhì)主要為＜0.005 mm的泥晶組成，泥晶含量45%～67%；粉晶主要為0.02～0.06 mm的粉晶方解石，是泥晶方解石重結(jié)晶形成，粉晶含量為16%～26%；生物碎屑主要是有孔蟲、?類、藻類、珊瑚類，含量9%～39%。石灰?guī)r化學(xué)成分含量見表2，可以看出石灰?guī)r礦石質(zhì)量變化不大，礦層質(zhì)量較穩(wěn)定。礦石有益組分最低含量高于工業(yè)指標(biāo)、有害組分最高含量低于水泥原料用工業(yè)指標(biāo)要求（表3）。石灰?guī)r礦石主要化學(xué)成分變化不大，礦層質(zhì)量較穩(wěn)定。礦石有益組分、有害組分的含量均滿足水泥原料用工業(yè)指標(biāo)要求。因此，該礦床的石灰?guī)r礦石質(zhì)量較好。

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（2）白云質(zhì)石灰?guī)r礦石呈淺灰色至灰色，巖性為白云質(zhì)細(xì)晶灰?guī)r、白云質(zhì)中細(xì)晶灰?guī)r。結(jié)構(gòu)有細(xì)晶結(jié)構(gòu)、細(xì)中晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為致密塊狀構(gòu)造。結(jié)構(gòu)成分及含量：細(xì)晶主要為0.06～0.25 mm的方解石、白云石組成，為泥晶重結(jié)晶形成，細(xì)晶含量為70%～100%。中晶主要為0.25～0.5 mm的方解石、白云石組成，為泥晶重結(jié)晶形成，中晶含量為0～30%。

從表4、表5中可以看出，礦層質(zhì)量較穩(wěn)定，礦石有益組分CaO含量大部分不滿足水泥原料用工業(yè)指標(biāo)、有害組分SiO2含量均滿足水泥原料用工業(yè)指標(biāo)、有害組分MgO均不能滿足水泥原料用工業(yè)指標(biāo)要求。因此，白云質(zhì)石灰?guī)r礦層經(jīng)上下12～16 m段加權(quán)平均后的礦段，不滿足水泥原料用工業(yè)指標(biāo)要求，可用作建筑石料，礦石質(zhì)量較好。

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3.3 礦（巖）石物理性能

（1）礦石小體積質(zhì)量、濕度及吸水率。在各礦層內(nèi)采取具有代表性的小體積質(zhì)量、濕度及吸水率樣品60件，石灰?guī)r和白云巖各30件，石灰?guī)r礦石小體積質(zhì)量為2.67～2.75 t/m3，平均為2.70 t/m3；濕度為0.01～0.09，平均為0.027%；吸水率為0.027～0.144%，平均為0.077%。白云質(zhì)石灰?guī)r礦石體積質(zhì)量為2.68～2.75 t/m3，平均為2.71 t/m3；濕度為0.01～0.07，平均為0.024%；吸水率為0.046%～0.154%，平均為0.097%。

（2）礦石抗壓強度。根據(jù)礦石類型在礦層內(nèi)及圍巖采取20組60件樣品進(jìn)行飽和抗壓強度測試；石灰?guī)r飽和抗壓強度為26.76～114.53 MPa，平均為46.20 MPa；白云質(zhì)灰?guī)r飽和抗壓強度為54.49～85.07 MPa，平均為67.10 MPa；均屬較堅硬—堅硬巖石。

（3）礦石抗剪斷強度。根據(jù)礦石類型在礦層內(nèi)采取20組樣品測試飽和抗剪斷強度；石灰?guī)r飽和抗剪斷強度為內(nèi)摩擦角φ為53.2～62.3°，平均為56.5°；黏聚力C為2.97～5.56 MPa，平均為4.18 MPa。白云質(zhì)灰?guī)r飽和抗剪斷強度為內(nèi)摩擦角φ為49.0～58.9°，平均為55.2°；黏聚力C為3.19～5.02 MPa，平均為4.06 MPa。

（4）礦石有機物含量、硫化物和硫酸鹽、堅固性、壓碎指標(biāo)、堿集料反應(yīng)。按礦層、礦石類型在地表及不同地段有代表性地采取6組石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r樣品，每組樣品同時采自同一位置的同種巖性。石灰?guī)r礦石有機物含量合格；硫化物和硫酸鹽（按SO3含量計）為0.5%～0.7%，平均為0.57%；堅固性為1%；壓碎指標(biāo)為10%～12%，平均為11.25%；堿集料反應(yīng)為0.06%～0.07%，平均為0.067%。白云質(zhì)石灰?guī)r礦石有機物含量合格；硫化物和硫酸鹽為0.6%；堅固性為1%；壓碎指標(biāo)為11%～12%，平均為11.5%；堿集料反應(yīng)為0.06%～0.08%，平均為0.07%。

（5）礦石放射性。根據(jù)本次放射性樣檢測結(jié)果，石灰?guī)r放射性含量：鉀-40放射性比活度為0.7～20.8 Bq/kg，鐳-226為2.3～16.4 Bq/kg，釷-232為1.0 Bq/kg，IRa內(nèi)照射指數(shù)為0.01～0.08，Iγ外照射指數(shù)為0.01～0.05；白云質(zhì)灰?guī)r放射性含量：鉀-40放射性比活度為1.0 Bq/kg，鐳-226為4.6 Bq/kg，釷-232為1.0 Bq/kg，IRa內(nèi)照射指數(shù)為0.02，Iγ外照射指數(shù)為0.02。根據(jù)《建筑材料放射性核素限量》（GB6566—2010），區(qū)內(nèi)礦石符合A類裝飾材料的要求，其放射性對人體及環(huán)境無影響，對礦床開采無影響。

3.5 礦石類型和品級

（1）石灰?guī)r礦石。礦石主要礦物成分為方解石，其次為白云石，粉泥晶結(jié)構(gòu)，方解石含量達(dá)97%以上，白云石含量3%，褐鐵礦為少量。礦石自然類型劃分為粉泥晶石灰?guī)r、生物碎屑粉泥晶灰?guī)r，礦石中未發(fā)現(xiàn)其他共伴生礦產(chǎn)。

根據(jù)化驗分析結(jié)果匯總，礦區(qū)石灰?guī)r礦石的平均化學(xué)成分：CaO為55.14%，MgO為0.44%，SiO2為0.21%，K2O+Na2O為0.02%，Cl—為0.01%，P2O5為0.017%，SO3為0.02%。礦石的有益組分含量符合水泥用石灰質(zhì)原料礦石化學(xué)成分一般要求，有害組分含量基本符合水泥用石灰質(zhì)原料礦石化學(xué)成分一般要求，礦石質(zhì)量良好，是水泥的優(yōu)質(zhì)石灰質(zhì)原料。根據(jù)石灰質(zhì)原料礦石化學(xué)成分一般要求，本區(qū)石灰?guī)r礦石水泥原料用工業(yè)品級均為Ⅰ級品。

礦區(qū)石灰?guī)r濕度平均為0.027%，吸水率平均為0.077%，飽和抗壓強度為26.76～114.53 MPa，平均為46.20 MPa，有機物含量合格，硫化物和硫酸鹽平均為0.57%，堅固性1%，壓碎指標(biāo)平均為11.25%；堿集料反應(yīng)平均為0.067%。根據(jù)《建設(shè)用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）技術(shù)要求，本區(qū)石灰?guī)r礦石質(zhì)量大部分符合建筑石料Ⅱ類等級要求，少量石灰?guī)r抗壓強度不符合建筑石料質(zhì)量要求。

（2）白云質(zhì)石灰?guī)r礦石。礦石主要由方解石、白云石組成。礦石自然類型為細(xì)晶白云質(zhì)灰?guī)r、中細(xì)晶白云質(zhì)灰?guī)r。礦石中未發(fā)現(xiàn)其他共伴生礦產(chǎn)。礦區(qū)白云質(zhì)石灰?guī)r礦石化學(xué)成分有機物含量合格；硫化物和硫酸鹽為0.6%；濕度平均為0.024%，吸水率平均為0.097%，飽和抗壓強度為54.49～85.07 MPa，平均為67.10 MPa，堅固性為1%，壓碎指標(biāo)平均為11.5%，堿集料反應(yīng)平均為0.07%。根據(jù)《建設(shè)用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）技術(shù)要求，本區(qū)白云質(zhì)石灰?guī)r礦石質(zhì)量符合建筑石料Ⅱ類等級要求。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖，屬開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造。礦區(qū)二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）以淺灰—灰色泥晶石灰?guī)r礦石主，由方解石組成，其次為白云石，含部分鐵泥質(zhì)。礦石礦物成分及含量：方解石為92%～97%，一般含量為3%，鐵泥質(zhì)≤5%，不含石英質(zhì)或燧石質(zhì)。主要結(jié)構(gòu)成分為泥晶和粉晶，泥晶為45%～67%，粉晶為16%～26%，生物碎屑為9%～39%，生物碎屑有?類、珊瑚類、藻類、有孔蟲等。據(jù)此，可認(rèn)為該礦床為開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造沉積礦床，屬生物化學(xué)沉積型礦床［3-5］。

4.2 找礦方向

區(qū)域內(nèi)出露的二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）地層，與本礦床含礦層位一致，因此可作為同類型礦床的未來找礦靶區(qū)。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，二疊系茅口組（P2m）屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖，為開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造，產(chǎn)?類、珊瑚類、藻類、有孔蟲等化石，屬生物化學(xué)沉積型礦床。

區(qū)域內(nèi)出露的二疊系茅口組（P2m）地層，與本礦床含礦層位一致，因此可作為同類型礦床的未來找礦遠(yuǎn)景地區(qū)。未來在該地區(qū)開展石灰?guī)r礦調(diào)查找礦時，可選擇構(gòu)造不發(fā)育、巖層較完整連續(xù)的二疊系茅口組（P2m）地層作為找礦靶區(qū)。

5 礦床開采的經(jīng)濟(jì)效果

經(jīng)估算，礦區(qū)范圍內(nèi)累計查明石灰?guī)r資源儲量：控制+推斷資源量32 398.89萬t，其中控制資源量26 249.35萬t，推斷資源量6 149.54萬t，控制資源量和推斷資源量分別占總資源量的81.02%和18.98%。累計查明白云質(zhì)灰?guī)r資源量為92.66萬t（均為推斷資源量）。

其中，擬出讓礦權(quán)范圍內(nèi)查明石灰?guī)r資源量——控制+推斷資源量為21 571.56萬t，包括控制資源量為21 362.33萬t，推斷資源量為209.23萬t；查明白云質(zhì)灰?guī)r資源量為80.64萬t（均為推斷資源量）。

擬出讓范圍外查明石灰?guī)r資源量——控制+推斷資源量為10 827.33萬t，其中控制資源量為4 887.02萬t，推斷資源量為5 940.31萬t；查明擬出讓范圍外白云質(zhì)灰?guī)r資源量為12.02萬t，均為推斷資源量。

礦區(qū)石灰?guī)r礦石平均化學(xué)成分為CaO 55.14%，MgO 0.44%，SiO20.21%。石灰?guī)r密度平均為2.70 t/m3，濕度平均為0.027%，吸水率平均為0.077%，飽和抗壓強度26.76～114.53 MPa，平均為46.20 MPa，有機物含量合格，硫化物和硫酸鹽平均為0.57%，堅固性1%，壓碎指標(biāo)平均為11.25%，堿集料反應(yīng)平均為0.067%；白云質(zhì)石灰?guī)r礦石密度平均為2.71t/m3，有機物含量合格，硫化物和硫酸鹽為0.6%，濕度平均為0.024%，吸水率平均為0.097%，飽和抗壓強度為54.49～85.07 MPa，平均為67.10 MPa，堅固性為1%，壓碎指標(biāo)平均為11.5%，堿集料反應(yīng)平均為0.07%。依據(jù)建筑石料質(zhì)量一般要求，區(qū)內(nèi)白云質(zhì)石灰?guī)r礦石質(zhì)量符合建筑石料Ⅱ類等級要求；石灰?guī)r礦石質(zhì)量大部分符合建筑石料Ⅱ類等級要求，少量石灰?guī)r抗壓強度不符合建筑石料質(zhì)量要求。

6 結(jié)論

（1）廣西崇左市更隴山石灰?guī)r礦礦床規(guī)模屬大型礦床，根據(jù)本礦床特點及礦區(qū)實際情況，石灰?guī)r礦層勘查類型劃分為Ⅰ類偏復(fù)雜型，白云質(zhì)石灰?guī)r礦層勘查類型劃分為第Ⅱ勘查類型，已基本查明礦床的地質(zhì)、構(gòu)造特征及礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模和礦石質(zhì)量，基本確定了礦體的連續(xù)性，基本查明了礦床開采技術(shù)條件，對礦石的加工選礦性能進(jìn)行類比研究，估算了礦床的資源儲量，為下一步工作指明了方向。

（2）礦床主要賦存在二疊系茅口組（P2m）地層，屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖，為開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造，產(chǎn)?類、珊瑚類、藻類、有孔蟲等化石，屬生物化學(xué)沉積型礦床。未來在該地區(qū)開展石灰?guī)r礦調(diào)查找礦時，可選擇構(gòu)造不發(fā)育、巖層較完整連續(xù)的二疊系茅口組（P2m）地層作為找礦靶區(qū)。