福建德化安石坑矿区水泥用灰岩矿地质特征

张德志

（中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001）



【矿产资源】

福建德化安石坑矿区水泥用灰岩矿地质特征

张德志

（中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001）

【摘 要】安石坑水泥用灰岩矿赋存于船山—栖霞组地层中（C3c～P1q）。晚石炭世至早二叠世，该区接受沉积形成船山—栖霞组连续沉积的碳酸盐岩矿床，由于受后期断裂构造和岩浆活动影响，使岩石发生变质作用，形成变质大理岩化灰岩矿床。受F2断层切割，矿区分为东西两个矿段，东矿段产状160～175°∠18～22°，西矿段产状190～220°∠18～22°。矿区矿石类型主要为大理岩、大理岩化灰岩、微晶—细晶灰岩三类，矿石为Ⅰ级品水泥用灰岩。

【关键词】水泥用灰岩；船山—栖霞组；变质作用

安石坑水泥用灰岩矿区位于福建省德化县城北西，地处德化、永春、大田三县交界的南东部，距德化县城23km。由于矿区长期受地质作用的影响，地质构造环境复杂，具有多样成矿条件，形成了丰富的矿产资源，包括铁矿、铅锌矿、煤矿以及石灰岩矿等，也正是由于这种多变的地质环境，导致含矿灰岩层产出特征复杂多变。本文以矿区平硐地质填图工程和钻探工程资料为基础，着重讨论该矿区的地质情况，分析矿体地质特征。

1 区域地质背景

矿区处在闽粤海西—印支断陷带与浙闽粤中生代断陷带的交接部位，同时位于闽东火山断拗带次构造单元寿宁—华安火山基底断隆带中段与大田—龙岩拗陷边缘交接部位［1］。

区域上出露地层由老到新有下石炭统阳山群（C1ys），上石炭统船山组（C3c），下二叠统栖霞组（P1q）、文笔山组（P1w）、童子岩组（P1t），上二叠统翠屏山组（P2cp），下三叠统溪口组（T1x），上侏罗统长林组（J3c）、南园组（J3n）以及新生界第四系（Q）。

该区域岩浆活动强烈，形成大规模的岩浆岩体，主要有加里东期细粒、中细粒白云母二长花岗岩（ηγ3）；印支期片麻状、似斑状黑云母二长花岗岩（ηγ51）；燕山早期第三次侵入的似斑状、中细粒、中粗粒黑云母花岗岩（γ52（3）c）；燕山晚期第三次侵入的似斑状、中细粒、中粒花岗岩（γ53（1）c）；以及燕山晚期的花岗斑岩脉（γπ）。

区域内断裂和褶皱构造发育，断裂主要为北东向、北西向及南北向三组断裂，其中北东向为主要断裂构造，规模大、延伸长。褶皱主要表现为下洋—赤水复背斜，其轴向大致为北东向，包括上姚向斜、美湖向斜及龙湖山背斜等次一级褶皱。

2 矿区地质特征

图1　安石坑矿区地质简图

该灰岩矿区与阳山铁矿位于同一位置，北西侧有政和—大埔深大断裂通过，南东侧以德化—靖安断裂为界。矿区出露地层（见图1）由老到新主要有下石炭统阳山群（C1ys），分布于矿区的北东部和南东部，为条纹状变质粉砂岩、变质砂砾岩、石英云母片岩等。下二叠统童子岩组（P1t），主要分布于矿区的中部，为海陆交互的含煤沉积；下段为深灰—灰黑色中薄层状炭质泥质粉砂岩、页岩夹灰色中厚层石英细砂岩及煤层；中段为紫灰—灰白色薄层泥质粉砂岩夹细砂岩；上段为灰色中厚层状石英细砂岩与深灰—灰黑色炭质泥质粉砂岩互层夹煤线。下三叠统溪口组（T1x）出露于矿区外围的北西角，浅海相沉积，与下伏童子岩组地层呈断层接触（F4），岩性为浅灰—黄褐色泥岩、粉砂质泥岩、钙质泥岩夹灰岩透镜体；底部为深灰色硅钙质泥岩，中厚层状，泥质结构、细粒砂状结构，块状构造，水平层理发育。

矿区主要发育有三条较大规模的断裂带，F1断裂带位于矿区南东部，为北东—南西走向，倾向北西，倾角30～55°，局部可达74°，地表较为陡峭，往深部趋缓。该断裂带规模大、延伸长，矿区内地表延伸长＞4 000m，沿倾斜方向呈不规则波状起伏。断裂带为正断层，上盘为下二叠统童子岩组地层（P1t），下盘为下石炭统阳山群地层（C1ys），断裂带内断续侵入有燕山晚期花岗斑岩脉（γπ）。F2断裂位于矿区的西部，该断裂亦为区域性断裂构造在矿区内的延伸，走向近南北向，倾向西，倾角60～65°；矿区内地表延伸＞4 500m，南北纵贯全区。燕山早期似斑状中细粒、中粗粒黑云母花岗岩（γ52（3）c）在断裂北段侵入充填，并沿构造边缘次级裂隙侵入泥岩中。断裂上盘为船山—栖霞组地层（C3c～P1q）和童子岩组地层，下盘为下石炭统阳山群地层、船山—栖霞组地层和童子岩组地层。F3断裂位于矿区的北部，走向近于东西向，倾向南，倾角15～25°，局部可达45°，沿断层倾向方向自北向南呈先平缓后陡峭。地表延伸长2 000m，东端受F1断裂限制，西段被F2断裂切断。断裂上盘为童子岩组地层，下盘为船山—栖霞组地层，为一正断层。此外，矿区褶皱构造也比较发育，规模大小不等［2］。

3 矿体地质特征

3.1 矿体规模

矿区已投入生产，有掘进施工的不同标高平硐巷道，项目组针对该矿区的地质特点，结合矿区生产的施工进度，将主要工作分为三个部分：地表地质填图、各标高平硐巷道地质填图和钻探工程。

在进行平硐巷道地质填图时，对多个地点剥露出的灰岩岩层产状进行勘查和测量，发现不同平硐巷道中不同位置点的岩层产状有一定变化，以F2断裂带为界，其东侧产状多为160～175°∠18～22°，西侧产状多为190～220°∠18～22°，并且两侧地层有明显的不对应，在不同标高平硐内均有体现，其中760m标高平硐中最为明显（图2）。受F2断层切割，矿区含矿地层呈断块产出，根据不同的赋存空间，可将矿区划分成东、西两矿段，其中各圈定出一个矿体，即：东矿段矿体和西矿段矿体，其中东矿段为本次的工作对象。

平硐地质填图和钻探工程资料显示，矿区水泥用灰岩矿赋存于上石炭统船山组—下二叠统栖霞组地层中（C3c～P1q），该层被童子岩组地层（P1t）及第四系残坡积层（Q）所覆盖，呈隐伏状产于矿区中部，该岩层在地表未见出露。矿体东西走向长1 500m，东部略有起伏，南北倾向延伸635～836m（580m标高以上），北部倾角较缓，一般为15～18°，南部倾角骤升，达45°。控制厚度69（BZK1502）～165m （BZK903）。矿体赋存标高：860（B17）～580m（580m标高以上）。

图2　760m标高平硐断面简图

图3　11号勘探线剖面简图

通过对钻孔和平硐地质编录以及对取样岩石化学分析，发现该含矿层中有5层夹石（图3）。由于地层有一定倾斜，平硐内顺着地层走向由北向南依次可以看到底板、矿石层和顶板地层，5层夹石层在各标高平硐断面图上也有很明显的体现（图2）。夹石主要为泥灰岩、硅化灰岩、白云质灰岩及受后期岩浆热液影响形成的矽卡岩化灰岩。矿体内夹石呈层状、似层状产出，产状与矿体产状基本一致；局部的矽卡岩呈似层状、不规则状产出。夹石层的厚度、化学成分变化幅度较大，其中夹石层中也出现化学成分符合工业指标要求的样品，考虑到厚度不足8m，仍把其划归为夹石层。

3.2 矿石类型、质量

矿区矿石自然类型大致可分为大理岩、大理岩化灰岩、片理化微层状微晶—细晶灰岩矿石三种。大理岩呈灰—灰白色，细粒变晶结构，块状构造；镜下可见方解石呈自形—半自形变晶，彼此紧密镶嵌产出，变晶粒径0.1～0.25mm，局部见有稍粗变晶。微晶—细晶灰岩呈灰—灰黑色，微细粒结构，块状构造，有方解石细脉穿插，见有古生物碎屑散布；镜下观察构成岩石主体为方解石，多呈为粒径＜0.25mm的粒状，部分重结晶，呈细粒镶嵌变晶状集合，散布古生物碎屑，可辨认有海百合茎、腕足壳屑等。大理岩化灰岩呈灰白—灰色，其结构构造、矿物颗粒大小介于大理岩与微晶—细晶灰岩之间，属两类岩石的过渡类型。

组成矿石的矿物成分绝大部分为方解石，次为生物碎屑、白云石、泥炭质物、石英等。方解石呈粒状变晶，他形、微粒—细粒，粒径一般0.01～0.25mm，以0.01～0.06mm居多。局部见方解石交代生物碎屑，另见有后期方解石呈不规则状的细脉充填于矿石裂隙中。生物碎屑散布在方解石颗粒间隙中，大多被钙化。白云石呈他形粒状不均匀散布于方解石粒间。炭质、泥质物呈尘埃状稀疏分布在方解石粒间，局部集中组成条纹状、条带状、皱纹状，分布不均匀。石英分选性好，大小均一，粒径多在0.02～0.06mm，呈分散状稀疏嵌布在矿石中，或呈不规则状的细脉充填于矿石裂隙中。

水泥用灰岩矿石中主要有益化学成分是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，主要有害化学成分是fSiO2、MgO、SO3、K2O、Na2O、Cl-。东矿段矿石主要化学成分平均品位：CaO 50.92%、MgO 1.22%、fSiO22.64%。根据原详查地质报告资料［3］，西矿段矿石化学成分平均品位为：CaO 51.78%、MgO 1.50%、fSiO22.55%。矿石中其他有害组分（K2O、Na2O、SO3、Cl-）含量均甚微，均低于允许含量。根据国土资源部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》［4］中的质量要求和矿石的化学分析成果，矿区矿石为Ⅰ级品水泥用灰岩矿石。

4 矿床成因

早石炭世末期的淮南运动使地壳上升，海退的同时局部地壳脆弱带发生断裂并伴有小规模火山活动，淮南运动后，地壳不均匀下降，海水从西南方向进入武平、长汀等继而侵入龙岩、永安，形成宁化—武平和永安—龙岩两个独立指状海湾。晚石炭世，地壳继续下降，海侵范围扩大，形成较大范围的三明—上杭海湾。晚石炭世地壳相对稳定，气候温暖，适宜各种海生物的繁殖、生长，沉积物以碳酸盐为主，包括灰岩、以及少量白云质灰岩和含燧石结核灰岩，形成船山组地层［5］。

继晚石炭世海侵之后，早二叠世形成的海域扩展至邵武、建瓯一带，继续接受沉积，以碳酸盐沉积为主，如灰岩、含燧石灰岩、白云岩、含碎屑灰岩等，形成栖霞组地层。因而在西南部栖霞组与船山组表现为整合接触。主要分布在将乐、南平一线以南，尤溪、安溪一线以西的广大地区，多以灰黑—深灰色中薄层灰岩为主，顶部常见有厚度不等的硅质岩，其上与文笔山组，其下与船山组均为整合接触［6］。

矿床沉积后，后期的构造运动、断裂切割使矿床遭受严重破坏形成了不连续、呈断块状产出的矿床；且后期岩浆岩侵入为矿床提供热源，使矿床中灰岩矿发生变质作用，在远离岩浆岩侵入体的地方，灰岩变质成为大理岩、大理岩化灰岩，而在与岩浆岩侵入体接触的地方，碳酸盐岩与硅酸盐进行接触交代作用，使灰岩变质成为矽卡岩化灰岩和矽卡岩。矿区符合质量要求的矿石主要为大理岩化灰岩，故矿区水泥用石灰岩矿成因可划分为沉积变质大理岩化石灰岩矿床。

【参考文献】

［1］季绍新，王文斌，邢文臣，等.福建德化阳山铁矿的火山沉积热液迭加改造作用［J］.中国地质科学院南京地质矿产研究所所刊，1982（2）：64-83.

［2］林添艳.闽东南地区F1断层特征及找矿方向探讨［J］.能源与环境，2013（2）：48-49.

［3］中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队.福建省德化县阳山石灰石矿区盘蛇矿段详查地质报告［R］.1996.

［4］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.

［5］吴岐，郑云钦.福建石炭纪岩相古地理分析［J］.福建地质，1993，12（4）：300-319.

［6］福建省地质矿产局.福建省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1985：68-115.

【中图分类号】P619.225

【文献标识码】A

【文章编号】1007-9386（2016）02-0037-03

【收稿日期】2015-09-09