廣西興業(yè)縣上泉礦區(qū)熔劑用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及礦床成因*

莫昔興 周開華 梁秋明 韋慶遠(yuǎn)

（廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院）

熔劑用石灰礦是冶金工業(yè)重要的輔助原料之一，近年來隨著廣西鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)對輔助原料的需求越來越大，對原料的質(zhì)量要求也越來越高［1］，因此對冶金熔劑用石灰礦的勘查和研究工作顯得尤為重要。本研究依托廣西興業(yè)縣上泉礦區(qū)冶金熔劑用石灰?guī)r礦詳查工作，分析礦區(qū)礦石質(zhì)量及礦床成因類型和找礦標(biāo)志［2］，為區(qū)內(nèi)后續(xù)找礦、礦產(chǎn)資源規(guī)劃與開發(fā)利用等工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于華南新元古代—早古生代造山帶（Ⅱ級）—?dú)J防結(jié)合帶（Ⅲ級）—六萬大山巖漿?。á艏墸┲胁浚?］。區(qū)域內(nèi)出露地層主要以晚古生代地層為主，中生代及新生代地層零星出露，晚古生代主要為碳酸巖相沉積，少量為盆地相硅質(zhì)巖沉積，中生代為陸源碎屑沉積，新生代為第四系黏土層零星出露。區(qū)域構(gòu)造上位于新開田—山背向斜北東端，構(gòu)造線方向以北東—南西向?yàn)橹?，向斜開闊平緩，兩端被巖體侵入破壞。區(qū)域斷裂以北東—南西向?yàn)橹?，受后期北西—南東向斷裂錯(cuò)動(dòng)，構(gòu)成現(xiàn)今似棋盤狀格局，前者延伸較遠(yuǎn)，規(guī)模大，多為區(qū)域性大斷裂，后者延伸短、規(guī)模小。區(qū)域巖漿活動(dòng)極為頻繁，分布較為廣泛，以三疊紀(jì)酸性侵入巖為主，巖性復(fù)雜，巖類多樣，各類巖體以花崗巖侵入體最大，分布最廣。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)以沉積型、內(nèi)生熱液型為主，次生沉積變質(zhì)型、風(fēng)化殘積型次之。已發(fā)現(xiàn)的礦種有鐵、錳、金、重晶石、高嶺土、石灰?guī)r、黏土等32種，其中錳、鐵、石灰?guī)r、黏土等具有工業(yè)價(jià)值，尤以石灰?guī)r礦經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大［4］。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層有上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)的馬平組（C2P1m）、中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）及第四系桂平組（Qhg）（圖1），根據(jù)地層內(nèi)巖性組合、沉積旋回及古生物特征，馬平組劃分為3段，棲霞組劃分為2段，其巖性特征分述如下。

（1）馬平組第一段（C2P1m1）。巖性主要為灰色、淺灰色厚層塊狀生物屑灰?guī)r夾含生物屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r，頂部夾藻屑灰?guī)r，生物屑有蜓、有孔蟲、海百合莖等；以層厚較厚、顏色淺、化石豐富為其主要特征，不見底，厚度一般大于81.3 m。

（2）馬平組第二段（C2P1m2）。巖性主要為灰、深灰色中厚層狀微晶灰?guī)r、生物屑灰?guī)r，底部夾少量條帶灰?guī)r；主要特征為色深，層厚較第一段薄，層理清楚，厚65.12～118.40 m。

（3）馬平組第三段（C2P1m3）。下部為深灰色各中層狀微晶灰?guī)r、微晶生物屑灰?guī)r夾鈣質(zhì)泥巖條帶，上部為厚層—塊狀生物屑灰?guī)r、微晶生物屑灰?guī)r、頂部為塊狀藻屑灰?guī)r與生物屑灰?guī)r旋回組合，化石豐富，產(chǎn)有孔蟲、蜒、海百合莖、珊瑚化石等，厚91.23～142.60 m。

（4）棲霞組第一段（P2q1）。深灰色、灰黑色中層夾少量厚層微晶灰?guī)r夾微晶生物屑灰?guī)r、含燧石團(tuán)塊微晶灰?guī)r，局部層面夾含碳質(zhì)泥巖條帶。其特征為色深、部份呈灰黑色、下部夾燧石，生物少，主要為微晶灰?guī)r；厚度為214.80 m。

（5）棲霞組第二段（P2q2）。深灰色、灰黑色中層夾少量厚層微晶灰?guī)r夾微晶生物屑灰?guī)r、含燧石團(tuán)塊微晶灰?guī)r，底部中薄層微晶灰?guī)r夾含碳質(zhì)泥巖條帶，厚160.3 m。

（6）桂平組（Qhg）。主要分布于礦區(qū)東北角及礦西南角低洼地帶，為基巖風(fēng)化的殘坡積層；巖性主要為淺黃、深褐色、磚紅色黏土質(zhì)砂土層、粉砂黏土層及亞黏土層，表層見有腐植土，一般厚0～6 m。

2.2 構(gòu)造

經(jīng)地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)礦區(qū)發(fā)育3條較大斷裂，對礦體的完整性、圈定以及對應(yīng)連結(jié)影響很大，自北向南編號分別為F1、F2和F3。F1斷層分布于北部山背、下泉村一帶，呈北東走向，斷層總體產(chǎn)狀為150°∠80°，斷面較平直，屬脆性正斷層，斷層破碎帶寬約10～20 m，帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖成分主要為灰?guī)r，多為棱角狀，大小不一，大礫徑達(dá)40～60 cm，小礫徑為0.5～1 cm，泥質(zhì)充填，少量方解石膠結(jié)。F2斷層分布于礦區(qū)中部，呈北西—南東走向，斷層總體產(chǎn)狀為215°～225°∠55°～78°，斷面較平直，屬脆性正斷層，斷層破碎帶寬8～25 m，帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖成分主要有灰?guī)r、石英斑巖脈等，帶內(nèi)角礫主要化學(xué)成分平均含量均未能滿足冶金熔劑用灰?guī)r一般工業(yè)指標(biāo)要求，該斷層對礦區(qū)礦體的完整性、圈定以及對應(yīng)連結(jié)影響最大。F3斷層分布于礦區(qū)興旺石場西部，走向近南北向，斷層總體產(chǎn)狀為260°～275°∠56°～72°，斷面較平直，屬正斷層，斷層破碎帶寬0.3～2 m，構(gòu)造角礫不發(fā)育，見方解石脈沿?cái)嗝娉涮睢?/p>

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，佛香山巖體侵入礦區(qū)東南部，同時(shí)礦區(qū)內(nèi)發(fā)育3個(gè)較大巖枝（脈）。巖體、巖枝（脈）巖性主要為中二疊世石英斑巖（λοπ3c.HyT2），巖石新鮮呈灰色、青灰色，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化后呈土黃色、灰黃色，砂土狀，含較多半風(fēng)化碎塊。斑狀結(jié)構(gòu)，顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。斑晶主要由石英、斜長石、黑云母等。石英呈較自形粒狀、碎斑狀，大小為0.1～2.5 mm；斜長石呈自形板柱狀、碎斑狀，大小為0.1～2 mm，具絹云母化?；|(zhì)由長英礦物、黑云母及極少量暗色礦物組成，具顯微隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

經(jīng)地質(zhì)填圖、槽探、鉆探和取樣分析等工作，在礦區(qū)內(nèi)圈定黑色冶金熔劑用石灰?guī)r礦體3個(gè)，編號分別為灰-1、灰-2、灰-3，其特征分述如下。

灰-1礦體位于礦區(qū)北部，由BT0403等5個(gè)地表工程控制。礦體賦存于上石炭—下二疊統(tǒng)馬平組第二段、第三段及下二疊統(tǒng)棲霞組第一段中，呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀為18°～345°∠9°～35°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。礦石主要為灰、淺灰色厚層至塊狀微晶生物屑灰?guī)r、含生物屑灰?guī)r及深灰、灰黑色中至厚層狀微晶灰?guī)r。礦體沿走向變化較大，其分布范圍受地形控制，主要為原有礦山開采過后殘留的孤峰等，平面上呈不規(guī)則的多邊形，礦體出露最高標(biāo)高為246.54 m，最低標(biāo)高為145 m。對控制礦體的單工程厚度、品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，灰-1礦體厚度為50.84～82.09 m，平均厚度為69.15 m，厚度變化系數(shù)為23.57%，屬穩(wěn)定型。礦石平均品位：CaO為54.52%，MgO為0.48%，SiO2為0.83%。

灰-2礦體位于礦區(qū)中部，由17個(gè)地表工程及15個(gè)深部鉆探工程控制。礦體賦存于上石炭—下二疊統(tǒng)馬平組第一段、第二段及第三段中，礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀為295°～340°∠19°～32°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。礦石主要為灰、淺灰色厚層至塊狀微晶生物屑灰?guī)r、含生物屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r。礦體在空間上呈北東向展布，沿走向方向長約1 400 m，寬307.64～580.28 m，出露最高標(biāo)高為322.5 m，最低標(biāo)高為145 m，其分布范圍受地形及斷層控制，平面呈不規(guī)則的多邊形。對控制礦體的單工程厚度、品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，灰-2礦體厚度為207.79～312.11 m，平均厚度為257.89 m，厚度變化系數(shù)為15.03%，屬穩(wěn)定型。礦石平均品位：CaO為54.50%，MgO為0.43%，SiO2為0.85%。

灰-3礦體位于礦區(qū)南部，由25個(gè)地表工程及21鉆探工程工程控制。礦體賦存于上石炭—下二疊統(tǒng)馬平組第一段、第二段、第三段及下二疊統(tǒng)棲霞組第一段、第二段中，礦體呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀為308°～335°∠22°～31°，受構(gòu)造影響，礦體形態(tài)較復(fù)雜，局部呈舒緩波狀。礦石主要為灰、淺灰色、深灰、灰黑色厚層至塊狀微晶生物屑灰?guī)r、含生物屑灰?guī)r及灰、深灰、灰黑色中厚層微晶灰?guī)r夾硅質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。礦體在空間上呈北東向展布，沿走向方向長約1 100 m，寬203.82～1 190.14 m，出露最高標(biāo)高為351.41 m，最低標(biāo)高為145 m，其分布范圍受地形及斷層控制，平面呈不規(guī)則的多邊形。對控制礦體的單工程厚度、品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，灰-3礦體厚度為141.94～561.39 m，平均厚度為308.89 m，厚度變化系數(shù)為46.34%，屬較穩(wěn)定型。礦石平均品位：CaO為54.00%，MgO為0.90%，SiO2為0.95%。

3.2 礦石特征及質(zhì)量

礦區(qū)石灰?guī)r礦石主要以生物碎屑結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)為主，部分具砂屑結(jié)構(gòu)、礫屑結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)及粉晶結(jié)構(gòu)。構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，部分具微脈穿插構(gòu)造、縫合線構(gòu)造。礦石礦物成分以方解石為主，含少量白云石、石英及碳質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和不透明礦物，其中方解石含量為94%～99%，白云石含量為1%～3%，石英及碳質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和不透明礦物等含量小于1%。在鏡下方解石呈他形粒狀，粒度在0.004～4.4 mm；白云石呈細(xì)微他形粒狀、細(xì)小他形及半自形粒狀，粒度大小在0.04～0.06 mm；石英呈顯微粒狀，大小在0.02 mm左右；不透明礦物呈質(zhì)點(diǎn)狀、顯微粒狀，粒度大小在0.005 mm左右。礦石由粒屑及填隙物兩部分組成，粒屑類型有生物碎屑、微量藻團(tuán)，由微晶和亮晶方解石組成。隙填物由亮晶膠結(jié)物和泥晶基質(zhì)組成，亮晶膠結(jié)物主要成分是粒徑在0.024～0.64 mm的方解石，泥晶基質(zhì)由粒徑小于0.01 mm的方解石組成。

全礦區(qū)礦石主要化學(xué)成分品位：CaO為52.39%～55.50%，平均54.18%；MgO為0.23%～1.96%，平均0.73%；SiO2為0.02%～3.53%，平均0.91%；S為0.003 7%～0.046%，平均0.027%；P為0.001 2%～0.006 4%，平均0.002 6%。主要化學(xué)成分沿走向、傾向方向變化小，礦石質(zhì)量穩(wěn)定，礦石的有益、有害組分含量符合黑色冶金熔劑用石灰?guī)r化學(xué)成分一般要求［5］，礦床的礦石質(zhì)量良好。

3.3 礦石類型

礦石礦物成分主要為方解石，含少量白云石、石英及碳質(zhì)，主要結(jié)構(gòu)為生物碎屑結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)，礦石自然類型劃分為生物屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r。礦石主要化學(xué)成分平均品位：CaO為54.18%，MgO為0.73%，SiO2為0.91%，S為0.027%，P為0.002 6%，礦石的有益組分、有害組分含量均符合黑色冶金熔劑用石灰?guī)r一般工業(yè)指標(biāo)的要求，礦石質(zhì)量良好，礦區(qū)的石灰?guī)r礦工業(yè)類型為單一的黑色冶金熔劑用石灰?guī)r礦。

3.4 礦層圍巖及夾石

礦層圍巖與含礦層位巖石相同，為馬平組、棲霞組生物屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r，其化學(xué)成分含量與礦層、礦層中夾層化學(xué)成分基本一致，僅礦區(qū)東南面與石英斑巖接觸一帶圍巖為中三疊世石英斑巖。在礦區(qū)范圍內(nèi)共圈定夾石12個(gè)，編號夾-1～夾-12，夾石厚度為3.49～16.65 m，主要為CaO、MgO、SiO2任意一項(xiàng)或多項(xiàng)，含量經(jīng)與其上下任意12～16 m礦體代表厚度加權(quán)平均后仍未能達(dá)到黑色冶金熔劑用灰?guī)r一般工業(yè)指標(biāo)，且厚度大于2 m，而作為夾石剔除，巖性主要為深灰色、灰黑色碳質(zhì)泥及灰、淺灰色含硅質(zhì)團(tuán)塊、條帶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。

4 礦床成因及找礦方向

4.1 礦床成因

區(qū)域地質(zhì)研究成果顯示，研究區(qū)在早石炭世以來，區(qū)內(nèi)已形成廣闊的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地［6］。上泉礦區(qū)礦體賦存于上石炭—下二疊統(tǒng)馬平組、中二疊統(tǒng)棲霞組中，巖性主要為生物屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r、含生物屑微晶灰?guī)r，灰色、淺灰色，中厚層至塊狀層理，產(chǎn)豐富的蜒、有孔蟲、海百合莖、棘屑、藻屑及少量單體珊瑚化石。綜合分析區(qū)域成礦條件，礦體地質(zhì)特征，認(rèn)為該礦床主要為淺海開闊臺(tái)地相碳酸鹽巖建造沉積礦床，屬生物化學(xué)沉積型礦床。

4.2 找礦方向

礦區(qū)及周邊上石碳統(tǒng)—下二疊統(tǒng)馬平組、中二疊統(tǒng)棲霞組碳酸鹽巖地層，其厚度大，延伸穩(wěn)定，組成礦物較單一，有益化學(xué)組分含量高且沿走向、傾向方向變化小，礦石質(zhì)量穩(wěn)定，有害化學(xué)組分含量低，符合黑色冶金熔劑用石灰?guī)r化學(xué)成分一般要求。礦區(qū)四周及西南城隍鎮(zhèn)一帶馬平組、棲霞組賦礦層位可作為找礦方向及找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

5 結(jié) 論

（1）上泉礦區(qū)熔劑用石灰?guī)r礦賦存于上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)馬平組、上二疊統(tǒng)棲霞組地層中，巖性主要為淺灰、灰白色厚層至塊狀生物屑灰?guī)r、含生物屑微晶灰?guī)r及深灰、灰黑色中厚層微晶灰?guī)r、含硅質(zhì)團(tuán)塊微晶灰?guī)r。

（2）礦區(qū)礦石質(zhì)量良好，礦石類型簡單，有益、有害組分含量符合黑色冶金熔劑用石灰?guī)r化學(xué)成分一般工業(yè)指標(biāo)要求，儲(chǔ)量規(guī)模為一大型黑色冶金熔劑用石灰?guī)r礦床。

（3）礦床成因主要是生物化學(xué)成因，為淺海開闊臺(tái)地相碳酸鹽巖建造生物化學(xué)沉積型礦床。