山东蒙阴北峪熔剂白云岩矿地质特征及形成机理

王志亮

山东蒙阴北峪熔剂白云岩矿地质特征及形成机理

王志亮

（山东省鲁南地质工程勘察院，山东 兖州272100）

论述了北峪白云岩矿的矿床地质特征及分布规律，对其控矿地质条件和成因机理进行了研究。通过开展系统的勘查工作，发现山东省蒙阴县北峪白云岩矿赋存于寒武系九龙群三山子组c段和奥陶系九龙群三山子组b段地层中，层状产出，按其层位自下而上划分为①号矿体（三山子组c段）和②号矿体（三山子组b段），二者呈上下整合接触。矿体的顶板岩石为下奥陶统三山子组a段含燧石结核白云岩，底板岩石为芙蓉统-下奥陶统炒米店组灰岩，矿体内部结构简单、厚度变化小，严格受地层层位控制，为滨海相沉积矿床。

白云岩矿；矿床地质特征；成因机理；蒙阴县北峪

北峪白云岩矿区位于蒙阴县城北约20km，属该县旧寨乡管辖。区内非金属矿产较为丰富，主要为水泥石灰岩及溶剂白云岩等*。

1 区域地质概况

矿区位于新甫山－孟良崮凸起西部、新泰-垛庄断裂北东部，属华北地层区、鲁西地层分区、淄博—新泰地层小区。区内出露地层有新太古代泰山岩群雁翎关组，古生代寒武系、奥陶系，新生代第四系等。断裂构造较发育，主要以北西、北东、近东西向展布。区内岩浆岩发育，出露新太古代、古元古代、中远古代及中生代岩浆岩。

图1　蒙阴县北峪白云岩矿区地质略图

2 矿区地质特征

2.1地层

矿区内出露的地层主要有寒武纪长清群朱砂洞组、馒头组，九龙群张夏组、崮山组、炒米店组、三山子组等。为一套浅海相碳酸盐岩夹陆源碎屑岩沉积建造，岩石多裸露地表，其总体走向北西—北东，倾向北东—南东，倾角2°～5°。第四系多分布于山脚下及沟谷处。

2.2构造

区内构造主要为2条北东向断层，分别为F1、F2，其中对矿层影响较大的为F1断层。

F1断层：分布于区内北部，区内长度2 250m，两端延出区外。走向65°，倾向南东，倾角66°。构造角砾岩发育，宽度为5～20m，角砾岩成分以白云岩、灰岩等为主，呈棱角状，钙质胶结。垂直断距约为450m，平面上呈舒缓波状延伸，为张性正断层。下盘地层为朱砂洞组和馒头组地层，上盘地层为崮山组、炒米店组和朱砂洞组地层。

F2断层：分布于区内中部，区内长2 600m，两端延出区外。在区内走向75°，倾向南东，倾角67°。构造角砾岩发育，宽度为2～15m，角砾岩成分以白云岩、灰岩等为主，呈棱角状，钙质胶结。垂直断距为55m，水平断距100～200 m，右行平移。平面上呈波状延伸，为张扭性正断层，两盘地层为朱砂洞组、炒米店组和三山子组。

3　矿床地质特征

3.1矿体特征

北峪白云岩矿床矿体赋存于寒武纪九龙群三山子组c段和奥陶纪九龙群三山子组b段地层中，按其赋存层位不同，自下而上划分为①号矿体（三山子组c段）和②号矿体（三山子组b段），二者呈上下整合接触（见图2）。矿体呈近东西向带状分布，北部边界以F2断呈层状产出，产状与地层产状一致，总体走向北西，倾向北东，倾角2°～5°，产状稳定。

①号矿体位于矿床下部,赋存于三山子组c段地层中。分布于第3～第8勘查线之间，赋存于226m标高以上，在第0勘查线以西被三山子组b段（②号矿体）覆盖，以东裸露地表。由4个钻孔和5个探槽系统控制，沿走向控制长度约1 700m，沿倾向控制宽度约800m。最大厚度59.42m，最小厚度38.00m，平均厚度49.63m，厚度变化系数为12.38%。矿体平均品位：MgO：20.05%，CaO：29.46%。

该矿体内部结构简单、厚度变化小、构造简单及岩浆岩、变质岩、岩溶不发育。

②号矿体位于矿床的中上部，分布于第3～第0勘查线之间，赋存于①号矿体以上，裸露地表。由3个钻孔和2个探槽系统控制，矿体产状与地层产状一致，沿走向控制长度约550m，沿倾向控制宽度约550m。最大厚度59.92m，最小厚度27.58m，平均厚度41.12m，厚度变化系数为30.11%，属厚度稳定型矿体。矿体平均品位：MgO：19.09%，CaO：27.02%。

该矿体内部结构简单、厚度变化小、构造简单及岩浆岩、变质岩、岩溶不发育。

图2　北峪白云岩矿床剖面图

3.2矿石特征

3.2.1主要矿物成分

矿石呈浅灰褐色、灰褐色等，矿物成分主要为白云石、方解石和少量的氧化铁质、方解石、粘土质矿物等。

白云石：含量约95%～99%，为半自形－他形粒状，少数为自形菱面状，粒径0.05～1.0mm，晶粒间紧密镶嵌，构成白云石主体；局部见白云石分布于泥晶方解石晶粒间，粒度较大。其他成分充填于白云石晶粒间。

方解石：可分为泥晶和亮晶两种，一种为重结晶作用所形成，呈淡黄色，他形粒状，粒径在0.03～0.004mm之间，较致密分布，为微晶；另一种为泥晶方解石，呈褐灰色，为重结晶方解石的残留体，集合体呈不规则状。

氧化铁质：褐色，不规则细粒状，半透明-不透明，岩石中呈细小条纹状集合体，主要以填隙状充填于方解石或白云石晶粒间，少部分充填于逢合线中。含量1%～2%。

粘土质：褐灰色，散乱分布于白云石晶粒上或方解石晶粒间，含量小于1%。

3.2.2化学成分

主要化学成分有CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO、SO3、P2O5等，其中有益组分为MgO，有害组分为CaO、SiO2、、SO3、P2O5等。

1）主要有用组分：MgO：矿石中MgO的最高含量为20.37%，最低含量18.80%，平均为19.75%，变化系数为2.66%，有用组分变化小。

2）主要有害组分：矿石中主要有害组分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Mn3O4、SO3、P2O5等。

①CaO：矿石中CaO的最高含量为31.08%，最低含量为26.04%，平均含量为28.63%，变化系数为4.65%，变化稳定。

②Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2：矿石中Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2的最高含量12.57%，最低含量1.29%，平均含量为4.50%，变化系数59.14%。

③SiO2：矿石中SiO2主要为燧石和少量石英。最高含量9.04%，最低含量0.73%，平均含量3.05%，变化系数64.93%，变化较大。

④P2O5：矿石中的P2O5的最高含量为0.023%，最低为0.003%，平均含量0.010%，含量较低，变化系数72.24%,变化较大。

⑤SO3：矿石中SO3最高含量0.315%，最低含量0.027%，平均含量0.105%，变化系数为72.24%，变化较大。

3.2.3结构、构造

1）矿石结构。

矿石结构主要有砾屑结构、细晶结构等。

砾屑结构：主要由砾屑和基质两部分组成，其中砾屑粒径大于2mm，呈扁圆状、竹叶状、浑圆状等，具明显的氧化圈。主要成分为白云石和氧化铁质等，含量约75%～80%；基质部分主要为白云石和氧化铁质，粒经多在0.1～0.25mm左右，含量约20%～25%。

细晶结构：主要由细晶白云石颗粒紧密镶嵌形成。

2）矿石的构造。矿石构造主要为中厚层状构造、块状构造。

3.2.4矿石类型

矿石工业类型为熔剂白云岩。

自然类型主要为原生砾屑白云岩和原生细晶白云岩等。

1）砾屑白云岩。主要分布在②号矿体中，层状产出。矿石呈浅灰褐色，砾屑结构，块状构造。砾屑多呈竹叶状，部分呈椭圆状或不规则状，粒径多大于2mm，边部圆滑，长轴定向排列近一致，砾屑成分为细晶白云石碎块，主要由他形粒状为主的细粒白云石构成。含量60%～65%。边部具明显的氧化铁圈。

2）细晶白云岩。主要分布在①、②号矿体中，呈层状产出。矿石呈褐灰色，块状构造，细晶结构。矿物成分主要为白云石，另见少许粘土质、氧化铁质等。白云石为他形-半自形粒状，粒径一般0.06～0.2mm，晶粒之间呈紧密镶嵌状。含量大于99%。

3.2.5围岩与夹石

矿体底板围岩主要为寒武纪九龙群炒米店组青灰色中～薄层泥晶灰岩、链条状灰岩等；顶板围岩主要在为奥陶纪九龙群三山子组a段灰色中薄层含燧石结核（条带）中细晶白云岩，仅在第3勘查线北部、F2断层上盘见有分布，面积较小。

顶底板围岩与矿层界线明显。

矿体中仅有一个夹层分布。分布于②矿体下部，由单工程（ZK302孔）控制，工程控制厚度4.00m，呈楔形或似层状产出，化学组分为CaO：51.74%，MgO：2.59%，为灰岩夹层。

4　成因机理

区内白云岩矿床呈层状分布，矿体产于芙蓉统和下奥陶统三山子组地层内，矿体的顶板岩石为下奥陶统三山子组a段含燧石结核白云岩，底板岩石为芙蓉统-下奥陶统炒米店组灰岩，除矿区北部受断层影响，底板岩石有所变化外，矿体内部结构简单、厚度变化小，严格受地层层位控制，为滨海相沉积矿床。

矿体具砾屑具结构，见有明显的氧化铁圈，表明白云岩形成于氧化性较强的环境，其形成模式可能为萨布哈模式。

其成因机理为:在浅海上部或潮间带以上的潮坪区环境中，气候干燥炎热（28℃～35℃），蒸发作用强。在潮坪区早先沉积的碳酸钙沉积物饱含孔隙水，在强烈蒸发时孔隙水沿毛细管上升，并使沉积物下部与海水沟通的孔隙不断获取海洋正常海水的补给，就象泵汲一样。蒸发泵汲作用不断进行，使潮坪沉积物上部孔隙水盐度大大增高，文石、石膏首先沉淀，消耗了大量的Ca2+,从而增高了卤水中Mg/Ca，这些卤水就成为一种交代溶液，逐渐交代碳酸钙沉积物而成白云岩。

[1] 张增奇，张成基，王世进，等．山东省地层侵入岩构造单元划分对比意见[J]．山东国土资源．2014，30（3）:1~23．

[2] 张学丰，胡文瑄，张军涛．白云岩成因相关问题及主要形成模式[J]．地质科技情报．2006，25（5）:32~39．

[3] 吴仕强，朱井泉，王国学，等．塔里木盆地寒武—奥陶系白云岩结构构造类型及其形成机理[J]．岩石学报.2008.24（6）:1390~1400．

Geological Features and Forming Mechanism of the Beiyu Dolomitite Deposit in Mengyin, Shandong

WANG Zhi-liang
（Luneng Institute of Engineering Geological Survey， Yanzhou， Shandong272100）

This paper deals with geological features and forming mechanism of the Beiyu dolomitite deposit in Mengyin， Shandong. The Beiyu dolomitite deposit is confined to the Member C of the Sanshanzi Formation of the Cambrian Jiulong Group and to the Member B of the Sanshanzi Formation of the Ordovician Jiulong Group. The orebodies occur in stratified form and are conformable with wall rock and controlled by stratigraphic horizon. The deposit is a littoral sedimentary one.

dolomitite deposit； geological feature； mechanism； Beiyu， Mengyin

P619.29

A

1006-0995（2015）03-0380-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.015

2014-08-11

王志亮(1983—)，男，山东潍坊人，地质工程师，现主要从事金属矿产勘查工作*山东省蒙阴县北峪矿区熔剂白云岩矿详查报告