辽西星星山水泥用石灰岩矿床地质特征及成因

柳忠杰，韩玉信，程 林，王 林，吴 赟（.中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 0004；.陕西省地质矿产勘查开发局第二综合物探大队，陕西 西安 7006）

辽西星星山水泥用石灰岩矿床地质特征及成因

柳忠杰1，韩玉信2，程 林1，王 林1，吴 赟1
（1.中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004；2.陕西省地质矿产勘查开发局第二综合物探大队，陕西 西安 710016）

【摘 要】辽西星星山水泥用石灰岩矿床主要含矿层位为下奥陶统冶里组、亮甲山组，次为上寒武统凤山组。矿石有益组分含量低，矿石有害组分含量高，为一低品位浅海相内源沉积碳酸盐岩型水泥用石灰岩矿床。

【关键词】水泥用石灰岩；地质特征；成因；辽西星星山

1　地质概况

辽西星星山水泥用石灰岩矿床位于中朝准地台(Ⅰ)燕山台褶带(Ⅱ)辽西台陷(Ⅲ)朝阳穹褶断束(Ⅳ)的东南部[1]。分布地层主要为华北地台型寒武系—奥陶系地层，水泥用石灰岩主要含矿层位为下奥陶统冶里组(O1y)、亮甲山组(O1l)，次为上寒武统凤山组(∈3f)。其他地层有上寒武统崮山组(∈3g)、长山组(∈3c)，石炭—二叠系(C+P)，第四系(Q4)。

矿区地层总体走向呈一近“S”形的单斜形态展布。地层倾角变化不大，由下至上有逐渐变陡的趋势，即由30～40°渐变为50°，局部可达60°。

矿区内断裂构造不发育。

矿区内燕山晚期次辉绿玢岩脉较发育。

2　矿床地质特征

2.1 矿层特征

矿床位于上寒武统凤山组、下奥陶统冶里组和亮甲山组地层中。矿床底板为上寒武统凤山组中厚层泥粉晶灰质白云岩，顶板为下奥陶统亮甲山组中厚层状含硅质结核粉泥晶灰岩。

矿床由5个矿层和4个夹石层组成。

矿床南北长6km，东西宽350～420m，矿层和夹层平均厚213.95m，矿层平均厚139.61m，夹层平均厚度74.34m。

2.2 矿石类型

矿石按自然类型划分主要有花纹状泥晶灰岩、泥晶灰岩、粉晶砾屑灰岩三种，其次还有少量的含海绿石碎屑灰岩。

2.3 矿石结构、构造

矿石结构主要为原生结构，其次有泥晶结构、粉晶砾屑结构、粉细晶碎屑结构等。矿石构造较简单，主要有层状构造、块状构造等。

2.4 矿石矿物成分

矿物成分主要为方解石，含量90%以上；次为白云石；少量粘土矿物、石英、铁质等。

2.5 矿石化学成分及变化规律

矿石化学成分(%)为：CaO 45.71～49.94、MgO 0.85～2.54、SiO23.82～9.33、Al2O30.89～2.89、Fe2O30.62～1.36、LOI 37.13～40.99、K2O 0.63～1.32、Na2O 0.0l～0.07、fSiO22.18、SO30.02。

矿石化学成分总体上具有低钙低镁高碱的特性。

各矿层CaO、MgO和K2O+Na2O变化性质和变化程度总体为：CaO变化属均匀(变化系数＜10%)；MgO变化属不均匀(变化系数约50%)；K2O+Na2O变化属均匀—较均匀(变化系数约40%左右)。

从化学成分上看，矿石中泥质成分含量较多，造成矿石化学成分CaO偏低，K2O+Na2O偏高。据0、1、2、3、4号五个矿层统计，CaO＜48%的样品占42%，K2O+Na2O＜0.8%的占33%。化学成分另一特征是MgO含量低，SiO2含量虽高，但f SiO2不高。MgO＞3%者只占9%，平均1.44%；SiO2平均7.27%，f SiO2平均2.23%。各矿层平均化学成分详见下表。

各矿层平均化学成分(%)

综上所述，该矿床为一低品位水泥用石灰岩矿床，按照DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》[2]中水泥用石灰岩矿床评价的一般工业指标要求：

Ⅰ级品：CaO≥48%、MgO≤3.0%、K2O+Na2O ≤0.6%、SO3≤1%、f SiO2燧石质≤4%。

Ⅱ级品：CaO≥45%、MgO≤3.5%、K2O+Na2O ≤0.8%、SO3≤1%、f SiO2燧石质≤4%。

矿区内只有1号矿体可圈为Ⅱ级品，占总资源储量的27.52%。

2.6 夹石类型及特征

该矿床有4层夹石，主要由薄层状泥晶灰岩与微薄层状泥晶泥质灰岩组成互层和页岩组成，在0、2、3、4号矿层内也夹有少量这两类岩石，致使矿石质量变差。

泥晶泥质灰岩：薄—微薄层状，单层厚度几毫米～5cm。矿物成分主要是方解石占75%以上，白云石占5%，粘土矿物及铁泥质占15%。化学成分(%)为：CaO 40.74～43.58、MgO 0.89～1.05、SiO213.29～15.91、Al2O33.23～4.30、Fe2O31.29～1.64、LOI 33.88～35.22、K2O 1.50～2.00、Na2O 0.04。

钙质页岩：在夹2层中厚1.35m，夹3层中厚0.95m，其余层位仅有5～10cm厚。矿物成分(%)为：方解石4.5～27.9、平均12.8，云母10.2～26.0、平均20.4，石英4.0～13.1、平均10.7，长石5.8～13.1、平均10.3，绿泥石4.1～4.7、平均4.5，非晶态矿物35～50、平均41.3。化学成分平均值(%)为：CaO 23.24、MgO 1.69、SiO235.58、Al2O310.36、Fe2O32.91、LOI 20.41。

泥粉晶灰质白云岩：此类型夹石仅在夹4层中及底板出现，数量不多。化学成分(%)为：CaO 37.66～40.27、MgO 6.36～8.84、SiO25.91～9.30、Al2O31.58～2.95、Fe2O31.69～1.94、LOI 38.17～40.35、K2O 1.04～1.39、Na2O 0.03。

3　矿床成因

综合分析区域成矿条件、矿体地质特征，认为该矿床为机械碎屑沉积作用成因为主，化学沉积作用为辅的浅海相内源沉积碳酸盐岩矿床。

除1号矿体外，其他4个矿体都夹有粉晶砾屑灰岩(竹叶状灰岩)、少量泥晶泥质灰岩、页岩。这种矿石一般质量较差，CaO较低，SiO2偏高，K2O+Na2O也较高。这种矿体系由海水波浪、潮汐把碳酸盐岩沉积物带到潮上带或滞留在潮间带，固结或半固结后形成泥裂或泥卷，后来的潮水把它破碎、搬运，然后在同一沉积盆地中沉积下来，胶结成岩而成。由于该矿床距内蒙古陆较近，随着陆源物质的注入，局部形成泥晶泥质灰岩，甚至形成钙质页岩，构成该低品位水泥用石灰岩矿床的夹石。

而1号矿体主要为中厚层—厚层状花纹泥晶灰岩，厚度稳定，质量较好，是海水盐度正常、能量较低的静水环境中化学沉积作用形成的[3-4]。

【参考文献】

[1]辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京:地质出版社, 1989:707-709,724-725.

[2]中国建筑材料工业地质勘查中心.DZ/T0213-2002.冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范[S].北京:中国标准出版社,2002.

[3]章少华.我国水泥石灰岩矿床的几个特点[J].建材地质,1986 (4):8-9.

[4]冯增昭.华北早奥陶世岩相古地理新探[J].地质科学,1979(4): 10-12.

【矿产资源】

Geological Characteristics and Genesis of the Star Mountain Limestone Deposit for Cement in the West of Liaoning

LIU Zhong-jie1, HAN Yu-xin2, CHENG Lin1, WANG Lin1, WU Yun1
(1.Liaoning Branch of China National Geological Exploration Centor of Building Materials Industry, Shenyang 110015, China; 2.The Second Comprehensive Geophysical Prospecting Brigade of Shanxi Provincial Geological Exploration & Development Bureau, Xian 710016, China)

Abstract:The main ore bearing horizons of the Star mountain limestone deposit for cement in the west of Liaoning is lower Ordovician Yeli, Liangjiashan formation, followed by the upper Cambrian Fengshan formation. Ore with low content of beneficial components and high content of harmful components.The deposit is a neritic facies sedimentary carbonate type endogenous cement with limestone deposit which has a low grade.

Key words:limestone for cement; geological characteristics; genesis; Star mountain in the west of Liaoning

【收稿日期】2015-03-10

【文章编号】1007-9386(2015)04-0046-02

【文献标识码】A

【中图分类号】P619.225