廣東封開地區(qū)大沖石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因分析

周 強(qiáng)

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣東總隊(duì)）

廣東省封開縣礦產(chǎn)資源等較為豐富，近年礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)長足發(fā)展。大沖石灰?guī)r礦位于廣東省封開縣城北東方向，為水泥用石灰?guī)r礦，礦石質(zhì)量較好。礦區(qū)范圍查明水泥用石灰?guī)r礦（332+333）礦石量為419 062 kt，其中控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（332）礦石量為317 251 kt，占總量的75.71%，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）礦石量為101 811 kt，占總量的24.29%。礦山開采方式為露天開采，生產(chǎn)規(guī)模為2 000萬t/a。

1 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)屬于江南古陸華南板塊的一部分，大地構(gòu)造位置處于華夏系構(gòu)造帶南西側(cè)，漁澇—蓮都向斜的南東翼（圖1）［1］。

區(qū)域出露地層由老至新有寒武系八村群（?bc）、泥盆系下統(tǒng)蓮花山組（D1l）、那高嶺組（D1n）、中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）、上統(tǒng)融縣組（D3r）、石炭系下統(tǒng)（C1）、白堊系下統(tǒng)（K1）、第四系（Q4）。

加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得區(qū)域的下古生界形變?yōu)榉忾_—德慶復(fù)式褶皺，于其東側(cè)的上古生界受海西期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響不大，而受印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較大，發(fā)生形變形成斷褶構(gòu)造帶。區(qū)域上規(guī)模較大的構(gòu)造有漁澇—蓮都向斜，漁澇—蓮都逆沖斷層，橫切漁澇—蓮都向斜的多個(gè)橫向斷層［1-2］。

區(qū)域內(nèi)大面積出露于區(qū)域的東南部，距礦區(qū)約為1.2 km，為加里東期的侵入體（γ3），巖性主要為黑云母花崗巖和花崗閃長巖。形成早于含礦層，故對(duì)礦體形態(tài)及礦石質(zhì)量無影響。區(qū)內(nèi)未見明顯的變質(zhì)作用。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層較為簡單，由老至新分布如下。

（1）泥盆系中統(tǒng)郁江組（D2y）分布于礦區(qū)南東側(cè)，為頁片狀泥質(zhì)、砂質(zhì)頁巖夾泥質(zhì)粉砂巖及細(xì)粒石英砂巖，厚度為50～230 m。

（2）泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）分布于礦區(qū)中部，呈北東向延伸長約為2 193 m，巖性為中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、灰?guī)r夾角礫狀灰?guī)r等。該組下部以灰?guī)r為主，中部以白云質(zhì)灰?guī)r為主，上部則以白云巖為主。厚度為153～422 m，與下伏郁江組呈整合接觸。

（3）泥盆系上統(tǒng)融縣組（D3r）為主要含礦層，分布于礦區(qū)北西側(cè)；沿北東向延伸2 193 m，巖性為中厚層狀灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、角礫狀灰?guī)r等。該組以灰?guī)r為主。控制厚度為123～328 m，與下伏東崗嶺組（D2d）為整合接觸。第四系（Q4）為殘坡積、沖積、洪積層。殘坡積層主要分布于礦區(qū)中部及南東側(cè)與東側(cè)的山凹、低洼處及部分露頭的低凹處或地表。沖積層主要分布在礦區(qū)北西側(cè)平緩（水田）、低洼處，厚度為1.5～15.0 m。

2.2 構(gòu)造

（1）褶皺構(gòu)造。礦區(qū)為一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，局部呈現(xiàn)寬緩的向斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀總體變化不大，只有局部產(chǎn)狀有較大的變化，但沿走向和傾向局部呈波浪狀起伏，在礦區(qū)南北兩端地層有明顯向內(nèi)翹起現(xiàn)象。

（2）斷裂構(gòu)造。通過地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，有礦區(qū)內(nèi)有1條斷層（F1），從礦區(qū)的1～5線穿過，呈弧形延伸，礦區(qū)內(nèi)走向延長約為2 000 m，總體走向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，傾向北東，傾角約為75°。斷層北東盤上升、南西盤下降為正斷層。斷層經(jīng)過3線處見有明顯的斷層角礫巖，在1～5線的陡壁上及鉆孔中都見有明顯的斷層角礫巖，但對(duì)礦體影響較小。礦體內(nèi)主要發(fā)育有北東和北西2組節(jié)理，還發(fā)育有近東西及近南北2組節(jié)理裂隙。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖體或與之有關(guān)的小巖脈出露。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦層（體）特征

石灰?guī)r礦體賦存在泥盆系上統(tǒng)融縣組（D3r）及泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）石灰?guī)r地層中，直接底板為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）的白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等。礦床由4個(gè)礦層（體）組成，編號(hào)依次為KCI、KCII、KCIII、KCIV。

礦體沿礦區(qū)西側(cè)在形態(tài)上呈近“長條帶狀”分布，礦區(qū)范圍內(nèi)礦體走向長度大于2 193 m。礦層受地層控制，呈寬緩單斜層狀產(chǎn)出，與地層產(chǎn)狀一致。礦體沿走向和傾向局部呈波狀起伏，在礦區(qū)南西、北東兩端礦層有明顯向內(nèi)翹起現(xiàn)象。

礦體基本裸露地表，位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，無覆蓋層。礦區(qū)范圍內(nèi)礦體控制總長度約為2 193 m，出露寬度為531～986 m，延深為168～525 m，礦體連續(xù)分布，控制厚度為109～415 m，厚度變化平均系數(shù)為30.50%，為較穩(wěn)定的大型礦床。

礦體呈穩(wěn)定的單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀清楚較穩(wěn)定，F(xiàn)1斷層對(duì)礦體質(zhì)量影響小。

3.2 礦石特征

3.2.1礦石礦物成分及類型

礦石呈淺灰—灰色，主要礦物成分為方解石，含量為95%～99%，次要成分為石英，含量為1%～3%，微量元素有泥質(zhì)礦物及炭質(zhì)、鐵質(zhì)充填。礦物粒徑多為小于0.005 mm，少量在0.005～0.03 mm。局部方解石晶體有拉長并定向排列現(xiàn)象，粗細(xì)晶粒相對(duì)集中定向間隙分布，形成了比較清晰的顯微層紋狀（條紋狀）構(gòu)造。礦石中普遍見有細(xì)晶狀、白色方解石細(xì)脈，脈寬多在0.2～3 mm，少量大于1 cm，呈不規(guī)則網(wǎng)狀、樹枝狀交錯(cuò)穿插分布。

礦區(qū)礦石的自然類型為淺灰—灰色中厚層狀灰?guī)r，為I級(jí)品礦石［3］，分布于全礦區(qū)。

3.2.2化學(xué)組分

（1）主要化學(xué)成分。礦石總體CaO含量高（45.12%～55.84%，平均為54.78%），而MgO含量低（0.10%～8.79%，平均為0.75%）。分析采樣的1 447個(gè)礦石樣品，I級(jí)樣品占97.78%，其中CaO≥50%的樣品占99.03%，MgO<1%的樣品占80.97%。CaO與MgO含量呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，反應(yīng)沉積環(huán)境是干燥氣候環(huán)境［3］。全礦區(qū)礦石主要化學(xué)成分平均含量：CaO為54.78%，MgO為0.75%，SiO2為0.75%，Al2O3為0.23%，F(xiàn)e2O3為0.08%，K2O+Na2O為0.033%，SO3為0.02%，Cl為0.005 5%，fSio2為0.31%。

（2）次要化學(xué)成分。次要化學(xué)成分平均含量：SiO2為0.75%，Al2O3為0.23%，F(xiàn)e2O3為0.08%。SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3的含量均較低，CaO含量與SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3的關(guān)系不明顯，有較大的隨機(jī)性。

3.2.3礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石主要結(jié)構(gòu)為泥—粉晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)，粒徑多在0.01～0.05 mm，較粗的方解石粒徑可達(dá)0.2 mm。構(gòu)造以致密塊狀構(gòu)造為主。

3.3 圍巖與夾層

3.3.1礦體夾層

礦區(qū)內(nèi)共圈定7個(gè)夾層，編號(hào)依次為J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7，呈層狀、透鏡狀或喇叭狀產(chǎn)出，其特征見表1。夾層巖性為白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖。夾層基本都能利用，但J3在開采利用時(shí)不作為夾層，僅作為底板。

?

白云巖呈灰色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)的斷口具粗糙感，泥—粉晶結(jié)構(gòu)的斷口較細(xì)嫩。礦物成分以白云石為主，微量次生方解石充填于間隙中，有時(shí)集中形成白色方解石細(xì)脈。偶見黃鐵礦小晶粒；裂隙面或?qū)用嫔峡梢姕\褐紅、褐紅色鐵質(zhì)、泥質(zhì)薄膜。

白云質(zhì)灰?guī)r，灰色居多，斷口具粉砂感，礦物成分以方解石為主，次為白云石及微量石英、泥質(zhì)、炭質(zhì)等，偶見細(xì)小白色方解石脈穿插分布。

礦區(qū)礦層之上無覆蓋，第四系（Q4）覆蓋層主要分布在礦體外圍，多分布于各線南東端、北西端及山間平緩地帶，分布面積不大，厚度為0.5～5 m，其它地方零星分布。

3.3.2礦體底板

礦體底板（無頂板）為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）底部的白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r及少量灰?guī)r。該底板與含礦層沿礦層（D3r）呈長帶狀分布，沿走向延長度大于2 193 m，其規(guī)模：寬度為41～130 m，延深為29～353m，厚度為53～169 m，形態(tài)以層狀為主。

底板白云巖一般為灰—深灰色，主要由白云石組成，細(xì)晶結(jié)構(gòu)為主，局部泥—粉晶結(jié)構(gòu)。底板白云巖中CaO平均含量為32.60%，MgO平均含量為18.70%，SiO2平均含量為1.38%。區(qū)內(nèi)底板白云巖分布基本連續(xù)，厚度較大。

底板灰?guī)r僅分布在4、9線中的東崗嶺組（D2d）地層中，部分灰?guī)r可達(dá)水泥用Ⅰ級(jí)品礦石質(zhì)量要求。底板灰?guī)r中CaO平均含量為52.61%，MgO平均含量為1.87%，Si O2平均含量為1.27%。

4 礦床成因

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖，僅在區(qū)域東南部位大面積出露（距礦區(qū)約為1.2 km）加里東期的侵入體（γ3），其巖性主要為黑云母花崗巖和花崗閃長巖，該侵入體形成早于含礦層，故巖漿巖對(duì)礦體的形成無影響，且區(qū)內(nèi)也未見明顯的變質(zhì)作用。因此，可據(jù)其地質(zhì)發(fā)展史和礦床地質(zhì)特征分析礦床成因［4］。

礦區(qū)及附近出露地層有寒武系、泥盆系、石炭系、白堊系、第四系。加里東運(yùn)動(dòng)后，形成了礦區(qū)所在的云開—腰古—增城北東向隆起和同向的坳陷帶，為研究區(qū)晚古生代遭受剝蝕和接受沉積提供了場所。這一時(shí)期地殼相對(duì)穩(wěn)定，從寒武紀(jì)至早泥盆世晚期陸續(xù)遭受來自印支方向海水的入侵，由于地勢高差大，以濱海相陸碎屑沉積為主［5］。中泥盆世地殼再次下降，早期為濱海相碎屑沉積，晚期為淺海相碳酸鹽類沉積，晚泥盆世晚期較為動(dòng)蕩，因而泥盆系以砂頁巖及石灰?guī)r為主。

經(jīng)晚泥盆世晚期小規(guī)模的海退之后，受華力西構(gòu)造影響，形成一個(gè)長條帶狀的凹陷，早石炭世海水入侵加強(qiáng)，海水沿泥盆紀(jì)海侵通道進(jìn)入，在研究區(qū)內(nèi)長期接受了淺海相碳酸鹽及碎屑沉積，因此，該時(shí)期形成了下石炭統(tǒng)孟公坳組（C1ym）、劉家塘組（C1lj）的碎屑巖和巨厚碳酸巖層。華力西構(gòu)造晚期，地殼明顯抬升，海水后撤變淺，礦區(qū)一帶抬升后成為陸地，長時(shí)期缺乏沉積，直到白堊期才堆積了一套含鐵質(zhì)砂頁巖建造［5-7］。因此，礦區(qū)泥盆系是泥盆紀(jì)海水進(jìn)退所形成的產(chǎn)物，賦存在泥盆系上統(tǒng)的大沖石灰?guī)r礦床屬于淺海相沉積成因礦床。

此外，在礦區(qū)北西一帶有較多石灰?guī)r出露，是較好的石灰質(zhì)資源遠(yuǎn)景區(qū)。礦區(qū)內(nèi)0～9線開采標(biāo)高以下還有一些優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r礦石，是重要找礦靶區(qū)。

5 結(jié) 論

該礦含礦層位為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）和泥盆系上統(tǒng)融縣組（D3r），區(qū)內(nèi)唯一斷層F1對(duì)礦石質(zhì)量影響不大，未見巖漿巖出露。礦石主要礦物成分為方解石，次為石英，4個(gè)礦層（體）中CaO與MgO含量呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他成分相關(guān)性不明顯，礦石結(jié)構(gòu)以泥—粉晶結(jié)構(gòu)為主，多為塊狀構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)共圈定7個(gè)夾層，分別呈層狀、透鏡狀或喇叭狀產(chǎn)出，巖性為白云質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r，控制厚度在0.5～52.8 m。大沖石灰?guī)r礦床成因?qū)儆跍\海相沉積成因礦床，后期找礦重點(diǎn)方向應(yīng)放在區(qū)內(nèi)0～9線開采標(biāo)高以下的優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r礦石。