河南省鹤壁梨林头矿区水泥灰岩矿床特征分析

孟萍

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院，河南 郑州 450045）

河南省鹤壁梨林头矿区水泥灰岩矿床特征分析

孟萍

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院，河南 郑州 450045）

鹤壁市西部山区为下古生界碳酸盐岩分布区，水泥灰岩原料资源丰富，是我国重要的建材基地。本文依托《河南省鹤壁市梨林头水泥灰岩勘探》项目，完成了梨林头矿区的1：2000地质测量工作，31个钻孔的钻探工作，800多件岩样的化学分析工作。分析得出，该矿区矿体赋存于奥陶系中统马家沟组第五段（O2m5），矿体呈单斜层状，矿石类型为致密块状和花斑状微晶灰岩，矿体层位稳定，分布广，质量好，储量大，开采条件好，适宜筹建大型、特大型水泥灰岩矿山基地。

梨林头矿区；水泥灰岩；矿床特征

1 区域概况

矿区位于河南省鹤壁市西部山区，大地构造位置处于太行山隆起的东南缘。本地区奥陶系碳酸盐岩广布，层位稳定，产状平缓，露头良好，地质研究程度高，是开展碳酸盐岩地区找矿的较理想地区。

本文依托于《河南省鹤壁市梨林头水泥灰岩勘探》项目，对矿区已有地质资料进行收集整理及研究之后，在勘探区进行了1：2000地质测量，必要的钻探、槽探，化学样品采集分析以及对勘探区水文地质和环境地质调查相结合的综合勘查工作，取得了很多有价值的地质资料和研究成果。

2 矿床特征

2.1 矿化特征

矿区水泥灰岩矿含矿层位的主要矿化岩性为致密状灰岩，少量的花斑状灰岩。厚层、巨厚层状，平行层理发育，局部见斜层理，表面为深灰色、灰黑色，宏观特征明显。横向上厚度和化学成分稳定。

2.2 矿体特征及空间位置

表1 矿体在各勘探线上地表出露宽度统计表

表2 矿体在各勘探线上厚度沿走向变化统计表

矿区由1个矿体组成。矿体赋存于奥陶系中统马家沟组五段，由致密状灰岩和少量的花斑状微晶灰岩组成并严格受地层层位控制，层位稳定，产状平缓，形态简单，分布在山脊的中上部，出露良好，最高点海拔标高520m，最低点海拔标高220m。矿体产状与地层一致，呈层状，与围岩地层整合接触，倾向北东15°-55°倾角4°-10°，沿走向、倾向变化不大。矿体规模较大，品位较高，达到大型、特大型规模。

矿体出露宽度约310～841m，长度约4.6 km，厚度11.8～52.6 9m，平均34.27m。矿体厚度由北向南有逐渐变薄的趋势，东西方向上无变化规律。矿体出露面积1 666 915m2。

图1 矿体在各勘探线上沿走向厚度变化图

图2 矿体沿倾向厚度变化图

从图1中可以看出，矿体厚度15线以北较薄，除07线和09线矿体较厚外，大部分地段矿体厚度变化不大。从图2中可以看出，矿体厚度总体由西向东有变薄的趋势，但变化不大。

3 矿石特征

3.1 矿石成分

矿石的矿物成分简单，成分较均一，主要由方解石组成，次为白云石，硅质、铁质、黏土等少量。

方解石：他形粒状，含量大于95%，d=0.002～0.016mm，多数d=0.002～0.008mm，晶间界限弯曲。晶体之间为隐晶质—泥状铁泥质充填、渲染。

白云石：自形—半自形粒状，含量1—2%，d=0.002～0.12mm，多数d=0.03。充填分布于方解石晶体之间。

铁泥质：隐晶质—泥状，含量1—2%，由隐晶质—胶状褐铁矿与泥质矿物混染，充填分布于方解石晶体之间。

从化学分析结果得出，矿石中主要化学成分平均含量CaO：52.53%，MgO：0.76%，K2O+Na2O：0.12%，SO3+Cl：0.3%，均满足一般工业指标要求。矿石中个别单样CaO最低含量42.97%，MgO最高含量7.35%，经8m段加权平均后可满足工业指标要求，矿石质量较稳定。矿石化学成分特征值见表3。

表3 矿石化学成分特征值

图3 CaO含量直方图

图4 矿体沿走向CaO含量变化图

经对矿石中CaO组份百分含量进行数理统计（如图3）分析后可知：CaO含量集中分布于50%～55%之间，占样品总数的91.11%；小于50%的仅占样品数的8.9%。矿石质量良好。虽然个别样品CaO含量小于48%，但厚度较小，上下8m平均大于工业品位，矿石质量符合规范要求，总体质量良好。

由图4可见，沿走向方向各勘探线矿石中主要组份平均含量CaO：51.66%～53.69%，品位变化系数1.21%。

图5 矿体沿倾向CaO含量变化图

由图5可见，沿倾向方向各勘探线矿石中主要组份平均含量CaO：51.94～53.11%，品位变化系数2.61%。

矿石的其他化学元素：

光谱半定量分析结果显示矿石中存在的其他化学元素有：Mn122、Ni3.1、Zn17.0、Li2.0、Mo0.20、Au0.0005、V0.8、Br1.46（ppm）。

3.2 矿石的结构构造

矿石以微晶结构为主，可见少量生物碎屑结构及少量细晶结构。

微晶结构：为矿石中常见结构，主要由微晶方解石组成，含量94%～100%，粒径0.016～0.03mm，呈不规则粒状，相互齿状镶嵌。

生物碎屑结构：矿石主要结构，生物碎屑含量5%～20%，多为三叶虫、介形虫、藻类及角石等化石碎片，一般呈不规则状，大者可达10 cm，具有较好的分选性和磨圆度。主要由纤维状或隐晶-微晶方解石构成。

细晶结构：局部可见，基质多由隐晶-微晶方解石组成，花斑多由泥晶方解石及细晶白云石组成，粒径0.03～0.08mm。

矿石构造以致密块状为主，花斑状构造次之，局部可见叠层状构造。致密块状构造：为矿石中常见构造，矿石多呈致密坚硬的块状。

花斑状构造：主要分布在矿体的上部，花斑呈不规则状或长条状，由泥晶方解石和细晶白云石组成。花斑界线清楚，多平行层理分布。

叠层状构造：见于矿体上部，系由藻灰岩形成的特殊构造，常见形态有掌状、丘状、树枝状等。

3.3 矿石类型

根据矿石的结构构造特征，本区矿石的自然类型可分为致密块状矿石和花斑状矿石，其中以致密块状矿石为最多。两者呈互层状、渐变关系，不再单独圈定。

致密块状矿石：灰黑色-黑色，风化面为灰白色，岩石坚硬、性脆、具贝壳状断口。矿物成分主要由方解石组成，含微量泥质及铁质。

花斑状矿石：风化面为灰—灰褐，新鲜面为灰－深灰色，掺杂灰色云朵状及不规则状团块。主要矿物成分为方解石，含量大于85%，粒径0.04mm。花斑由微晶方解石及细晶白云石组成。

4 矿体围岩及夹石

4.1 矿体顶板

矿体顶板由马家沟组第六段（O2m6）白云质灰岩夹薄层致密灰岩组成。局部为马家沟组第五段（O2m5）上部花斑状白云质灰岩。

白云质灰岩：新鲜面浅灰色，风化面呈深灰色，细晶结构，条带状构造，镜下观察主要由65%的粉晶方解石及35%的粉晶白云石组成，含微量赤褐铁矿；致密灰岩单层厚度2m左右。该层厚度大于50m，在矿区范围内出露不全。

花斑灰岩：深灰色，细晶结构，花斑构造。花斑为不规则黑色团块，大致顺层分布，长轴3-5 cm，风化面花斑有凸起现象。斑体中的白云石含量达30%以上。由于方解石结晶颗粒粗细程度的差异，显示出颜色差异，而形成花斑状构造。一般层厚1～17m，平均厚10.0m。

4.2 矿体底板

矿体底板为奥陶系中统马家沟组四段（O2m4），为浅灰色或褐红色薄层状白云质、泥质灰岩、角砾状含云灰岩。地表与上覆矿层致密灰岩界线分明，常呈微负地形。镜下观察：白云质灰岩主要由70%的粉晶白云石、30%粉晶方解石组成。

角砾状含云灰岩：岩石呈浅灰色、灰黄色，角砾状结构，块状构造。角砾大小混杂，无任何分选及磨圆，局部有石膏假晶。

4.3 夹层

矿体内夹石层呈透镜状局部分布。厚1.5～8.5m，平均4.61 m，夹石层主要由灰黄色薄层状微晶白云岩组成，夹灰质白云岩及白云质灰岩。白云岩中主要矿物为白云石，次为方解石，含少量泥质。夹石层中CaO平均含量42.68%，MgO平均含量10.17%。

白云岩呈灰黑色，风化面呈黑色，细晶粒状结构，花斑状构造，中厚层状。发育有刀砍状溶沟及蜂窝状小溶洞。花斑密集，约占50%～70%，形状不规则，常突起于岩石的风化面上。镜下观察：岩石由方解石粉晶（约占60%～70%）和粒状自形白云石（约占30%～40%）组成。见有白云石交代方解石现象。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

本矿床是中奥陶世的马家沟期形成的碳酸盐岩。矿体呈层状。层位、厚度、岩性及矿层的化学组份无论是沿走向、沿倾向都相当稳定，变化不大。

矿石中含有以角石、三叶虫为主的生物化石及其碎屑。灰岩中常见有砾屑、砂屑及粉砂屑，且磨圆度较好。含有以硅质为主的结核，局部地段含有花斑等。这些特征反映当时是一个海水动荡，温度适宜，氧气充足，海洋生物比较发育，物质成份频繁变化的比较稳定的陆表海环境。

5.2 找矿标志

含矿层位为奥陶系中统马家沟组第五段（O2m5）地层。其中该层底部的厚层～巨厚层状致密灰岩、中部的灰黑色白云岩及顶部虎斑灰岩特征明显，是寻找水泥灰岩矿的直接标志。含矿层之下的马家沟组第四段（O2m4）薄层状白云质灰岩、泥灰岩（负地形）可作为间接标志。

6 结论与建议

6.1 该矿床矿石类型在本地区属于水泥灰岩矿石类型，和其他矿石类型比较CaO品位高，杂质含量低，是一种优质的水泥灰岩原料。

6.2 该矿床为一沉积型水泥灰岩矿床，矿体形态为层状体，厚度、品位变化小，覆盖层小，适宜露天开采。

6.3 矿石矿物成分简单，矿石自然类型简单，找矿标志明显，含矿地层在本地区分布广泛，有很好的找矿前景。

6.4 矿石开采过程应注意生态、环境保护，对开采形成的矿坑应注意进行地质灾害防治与治理。

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P619.21

A

1671-0037（2014）08-64-3

孟萍（1964.12-），女，本科，工程师，研究方向：地质矿产勘查。