赫章县双坪乡方解石矿矿体空间分布规律及找矿预测

陈小浪 王东 卢俊蓉 彭家林 刘仕辉 夏景胜

摘要：笔者通过对双坪乡方解石矿矿体空间分布规律、元素地球化学特征和岩石学特征研究分析。双坪地区方解石矿脉主要产于垭都一蟒洞深大断裂附近NE、NNE和NW、NNW向的次级断裂中，产状与断层产状一致，碳酸盐岩地层是方解石矿控矿地层。研究发现该区域对方解矿的成矿条件优越，目前已控制的资源量已逾1000万吨，具有良好的找矿前景。

关键词：方解石矿；地质特征；双坪乡；找矿预测

1.成矿地质背景

研究区大地构造位置位于特提斯一喜马拉雅与滨太平洋两大全球巨型构造域结合部位，属于我国26个重要成矿区带中的上扬子成矿带准地台西南缘段，黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区西部和六盘水断陷威宁北西向构造变形区东部的结合部位，南邻右江造山带。该区经历了多期次地质构造发展演化、岩浆热液活动频繁，发育北东向、北西向断裂、走滑断层及其次生断层，方解石主要沿其次生断层产出。

2.主要矿体地质特征

2.1地层

研究区内所出露地层属于唐古拉一华南大区扬子地层分区独山—威宁小区。研究区地层主要由石炭系下统旧司组（Ci）、上司组（Cs）、摆佐组（Cb）、中统黄龙组（Ch）、上统马平组（Cmp），以及二叠系下统梁山组（P21）、中统栖霞组（Pq）和茅口组（Pm）、上统峨眉山玄武岩（Pβ）和宣威组（Px）地层组成；主要岩性为砂岩、玄武岩、亮晶块状灰岩、泥质灰岩、鲕状灰岩、白云质灰岩及白云岩组成，夹有少量钙质粉砂岩及页岩。其中石炭系下统摆佐组（Cb）、中统黄龙组（Ch）、上统马平组（Cmp），以及二叠系中统栖霞组（Pq）和茅口组（Pm）地层为主要的含矿地层。上述地层中的碳酸盐岩为方解石矿的形成提供了物质来源。

2.2构造

该工作区位于NW向蟒洞一垭都断裂带内，附近方解石矿点分布较为密集，调查区方解石矿脉主要分布于呈NW向断层的次一级NE向断裂、裂隙中，方解石矿脉走向主要在10°～60°之间，产状通常近于直立。

现着重将北北西向含矿断层及其次级裂隙特征分述如下：

2.2.1断层

F1断层（岩斗断层）：位于工作区南西，走向320°，倾向及倾角不明，南西盘出露地层为二叠系茅口组，北东盘出露地层为石炭系中统梁山组、栖霞组及茅口组，工作区内出露长度为4310m。

F2断层（板桥断层）：东起于板桥附近，西于沙沟延出图幅，长约1930m，走向330°，倾向约240°，倾角65°左右，两盘出露地层均为二叠系中统茅口组，断层性质不明。

F3断层：位于工作区西部平桥附近，走向约300°，倾向及倾角不明，两盘出露地层均为二叠系中统茅口组，图幅内长约800m。

F4断层：西起于沙沟，东止于犀牛，全长约880m，走向约60°，倾向约150°，倾角7°。左右，两盘出露地层均为二叠系中统茅口组，断层性质不明。该断层为3-1方解石矿体的含矿断层。

F5断层：位于工作区内红岩附近，长约1000m，走向约50°，倾向约140°，倾角75°左右，两盘出露地层为二叠系中统茅口组，初步判断其性质为正断层，该断层为3-2方解石矿体的含矿断层。

F6断层：南西起于红岩，北东至黄家坪子一带延出图幅，图幅内长约1700m，走向约50°，倾向约140°，倾角75。左右，南东盘出露地层为二叠系中统茅口组，北西盘出露地层为二叠系中统茅口组、上统峨眉山玄武岩、宣威组，初步判断其性质为逆断层，该断层为3-3方解石矿体含矿断层。

F7断层：位于工作区东部方家屯一带，长2500m，受F8及F9断层破坏分为三段，走向约30°，倾向120°，倾角71。左右，北西盘出露地层有石炭系上统马平组，二叠系中统梁山组、栖霞组及茅口组，南东盘出露地层为二叠系中统茅口组，初步判断其性质为正断层，其北段为3-7矿体含矿断层。

F8断层（松山断层）：位于工作区东部松山一带，图幅内长约1400m，走向约325°，倾角及倾向不明，北东盘出露地层为二叠系中统茅口组，南西盘出露地层为二叠系中统梁山组，其性质不明。

F9断层：位于工作区南部，图幅内长约1300m，走向约30。，倾角及倾向不明，南西盘出露地层为二叠系中统茅口组，北东盘出露地层为二叠系中统梁山组，其性质不明。

2.2.2节理

工作区内节理为主要的含矿构造：J1为3-4矿体含矿构造，J2为3-5矿体含矿构造，J3为3-6矿体含矿构造，J4及J5为矿点含矿构造，其特征如下：

J1：位于石碓鸠西160m，长约240m，走向约30°，倾向120°，倾角约70°两盘出露地层均为二叠系中统茅口组，为3-4矿体的含矿构造，初步判断其性质为张性节理。

J2：位于石碓鸠北120m，长约360m，走向约30°，倾向120°，倾角约70°两盘出露地层均为二叠系中统茅口组，为3-5矿体的含矿构造，初步判断其性质为张性节理。

J3：位于石碓鸠西85m，长约1000m，走向约30°，倾向120°，倾角约70°两盘出露地层均为二叠系中统茅口组，为3-6矿体的含矿构造，初步判断其性质为张性节理。

J4：位于工作区最南部，为F7断层的次级构造，走向约5°，倾向275°两盘出露地层为石炭系马平组，为区内矿点之含矿构造。

J5：位于工作区最南部，走向约285°，倾向195°，倾角约70°两盘地层均为二叠系中统栖霞组，为区内矿点之含矿构造。

2.3矿石质量

矿石矿物主要有方解石，含量达95%，脉石矿物为白云石、萤石约3%，副矿物褐铁矿<2%。方解石：颜色主要为灰白色、白色、淡黄色、浅绿色。形态呈菱面体、粒状集合体，局部见不规则的集合体；条痕为白色，菱面体解理完全，玻璃光泽。从镜下观察，方解石主要为不等晶结构、巨晶结构，层状构造、块状构造，方解石呈自形一半自形粒状，粒度多在数毫米到十毫米以上不等，颗粒之间紧密镶嵌，构成岩石主体，接触关系为突变接触。本次研究系统针对每个槽探共刻槽取样共123件针对钻孔劈芯取样共44件进行基本地球化学分析。从表1中可以看出，CaO含量为54.05%～55.03%，平均54.55%，MgO含量為0.194%～0.666%，平均0.34%，Si02含量为0.008%～0.31%，平均0.12%，均0.01%。A1203为0.001%～0.153%，平均0.0234%。Fe203含量为0.005%～0.139%，平均0.054%，白度为59.58%～83.76%，平均73.01%。常量元素氧化物含量均<1%，主量元素变化不大，相对稳定，代表了双坪乡方解石所特有的特征。表明双坪乡方解石矿矿体体基本元素含量均已达到方解石矿工业指标，能广泛适用造纸、涂料、塑料、优质石材等工业应用。

3.矿体空间分布特征

3.1矿体形态、产状、规模

双坪乡方解石矿的分布，与构造活动强度、构造性质、规模、形态、产状控制，不同层位的碳酸盐岩控制了方解石矿的富集和成矿规模，本区发现7个矿体，编号为3-1矿体、3-2矿体、3-3矿体、3-4矿体、3-5矿体、3-6矿体、3-7矿体：

3-1矿体：位于工作区西部，受北东向断层（F4）破碎带控制，矿体产状与断层产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向南东，倾角70°～75°，平均73°，方解石脉走向长度约725m，由BTG301.TCG301工程控制，控制标高从1780m到1850m，高差为70m，矿体厚3.23m～4.47m，平均厚3.85m，体重2.70t/m3。矿石颜色主要为浅白色，浅黄色，呈半透明状，结构为巨晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一自形，晶体较为完整，铁质侵染现象较弱。

3-2矿体：位7：3-作区西部，受北东向断层（F5）破碎带控制，矿体产状与断层产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向南东，倾角75°，方解石脉走向长度约757m，由TCG1-1.TCGl-2.工程控制，控制标高从1770m到1850m，高差为80m，矿体厚5.83m～30.71m，平均厚18.00m.矿石颜色主要为浅白色，浅黄色，呈不透明状，矿脉与灰岩接触的边部为褐红色，结构为粗晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一它形，晶体较为完整，铁质侵染现象较强、可明显见褐红色的铁质条带杂乱分布。

3-3矿体：位于工作区西部，受北東向断层（F6）次级裂隙破碎带控制，矿体产状与断层产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向南东，倾角65°～75°，平均71°，方解石脉走向长度约6 14m，由TCG2-1.TCG2-2.TCG2-3工程控制，控制标高从1780m到1850m，高差为70m，矿体厚2.74m～16.33m，平均厚10.82m。矿石颜色主要为浅白色，呈不透明状，矿脉与灰岩接触的边部为褐红色，结构为粗晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一自形，晶体较为完整，铁质侵染现象较弱。

3-4矿体：位于工作区东部，产于F5断层次级构造J1中，受（J1）破碎带控制，矿体产状与节理产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向南东，倾角75°，方解石脉走向长度约223m，由WTC7-1.WTC8工程控制，控制标高从2052m到2078m，高差为24m，矿体厚2.96m-2.66m，平均厚2.81m。矿石颜色主要为浅白色、淡绿色、浅黄色，呈半透明状，矿脉与灰岩接触的边部为褐红色，结构为巨晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一自形，晶体较为完整，铁质侵染现象较弱。

3-5矿体：位于工作区东部，产于F5断层次级构造J2中，受（J2）破碎带控制，矿体产状与节理产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向南东，倾角75°～83°，平均79°，方解石脉走向长度约394m，由WTC7、WTC4、WTC1及ZKW01-1、ZKW02、ZKW03工程控制，控制标高从2010m到2137m，高差为127m，矿体厚6.22m～20.05m，平均厚11.35m.矿体沿倾向方向延伸控制到94.46m；矿石颜色主要为浅白色，淡绿色、浅黄色，呈半透明状，矿脉与灰岩接触的边部为褐红色，矿脉边部由淡绿色方解石产出，有轻微萤石化现象，结构为巨晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一自形，晶体较为完整，铁质侵染现象较弱。

3-6矿体：位于工作区东部，受北东向构造（J3）破碎带控制，矿体产状与节理产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向南东，倾角67°～70°，平均68°，方解石脉走向长度约1024m，由WTC2、WBT5及ZKW01、ZKW01-1、ZKW02、ZKW03工程控制工程控制，控制标高从2024m到2061m，高差为55m，矿体厚1.20m～2.38m，平均厚1.79m.矿体沿倾向方向延伸控制到44.20m；矿石颜色主要为浅白色，浅黄色，呈半透明状，矿脉与灰岩接触的边部为褐红色，结构为巨晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一自形，晶体较为完整，铁质侵染现象较弱。

3-7矿体：位于工作区东部，受北东向断层（F7）北段破碎带控制，矿体产状与断层产状基本一致，矿体呈似层状产出，厚度较为稳定。矿体顶底板与围岩界限清晰，矿体倾向北西，倾角75。，方解石脉走向长度约923m，目前由TCW401.BTW401控制，控制标高从2000m到2124m，高差为124m，矿体厚2.45m-5.60m，平均厚4.03m.矿石颜色主要为浅白色，浅黄色，呈半透明状，矿脉与灰岩接触的边部为褐红色，结构为巨晶结构、块状构造，结晶程度为半自形一自形，晶体较为完整，铁质侵染现象较弱。

3.2矿体赋存规律

矿体总体沿着断层裂隙充填形成陡倾角赋存于厚度巨大的碳酸盐岩地层中，断裂构造的表层部位，矿体相对厚大，品位也较高。

方解石矿体矿化特征自上而下：①深度一般0-80m左右，以巨晶结构、块状构造为主，自性一半自性结构，厚度较大，较纯，偶见少量灰岩或白云岩团块。②深度一般80m～130m左右，以巨晶、微晶结构、块状构造为主，半自性一它形结构，厚度变薄，含有大量的黄铁矿，见有大量灰岩或白云岩团块。③深度一般130m以下，以巨晶、微晶结构、块状构造为主，半自性一它形结构，厚度变薄，平均为0.5m～1.3m，分层现象严重，含有大量的黄铁矿，见有大量灰岩或白云岩团块，品位低。

方解石矿体据产出地层不同具有不同的特征：①产于二叠系上统茅口组方解石矿体，矿体主要以透明状、淡黄色、淡绿色巨晶结构、块状构造的方解石为主，与围岩一般呈突变接触。②产于石炭系中统黄龙组方解石矿体，矿体主要以透明状、乳白色巨晶结构、块状构造的方解石为主，与围岩一般呈突变接触。③产于石炭系下统大埔组方解石矿体，矿体主要以乳白色、淡绿色巨晶结构、块状构造的方解石为主，与围岩一般呈渐变接触。

块体由浅入深依次出现：白色、透明状巨晶方解石矿一淡黄色微晶方解石（含少量褐铁矿）一细脉状淡黄色方解石（含大量褐铁矿）。

4.找矿预测

本次发现的方解石矿位于垭都—蟒洞断裂带位于西南面。区内方解石矿床受垭都一蟒洞深大断裂旁侧的张性次级断裂、褶皱构造控矿明显，矿体沿断裂产于碳酸盐岩地层中，矿体产状与断裂产状一致，方解石矿脉走向主要在330°～60°之间，产状通常较为直立，方解石矿脉多为填充于较为直立的张性断裂之中，断裂为方解石成矿提供了导矿和赋矿空间。褶皱构造对方解石矿床具有明显的控制作用，褶皱核部转折端发育断裂及次級断裂构造，在褶皱核部部位断裂中就有方解石矿体产出。在区域构造应力的作用下，褶皱两翼容易产生层间滑动，形成滑动面，其可为含矿热液提供运移通道。在转折端由于产状突变，顶板为隔水岩层阻碍了热液的运输，随着温度的降低，含矿热液中携带的成矿元素开始结晶并富集成矿。预测垭都一蟒洞断裂带附近的次级断裂及小褶皱两翼是方解石矿集中产地。

根据槽探、钻孔揭露情况，矿体由厚度中心向两边逐渐变薄，矿体层数减少，在ZKW01-1.ZKW01.ZKW02.ZKW03一线区域矿体厚度依次为13.64m、1.03m、46.04m、38.5m，推测ZKW03钻孔位置应属于矿脉的中心区域，推测松山断层的北东面应还具有方解石矿脉产出。

5.结论

（1）赫章地区应存在较大的方解石矿资源潜力和寻找大中型方解石矿床的地质条件。应加强在垭都一蟒洞断裂带附近小断裂和褶皱两翼及核部构造碳酸盐岩地区寻找方解石矿。

（2）采用地质钻探手段对双坪乡方解石矿床进行了深部探测，发现方解石矿体在地下50m内矿石品质较好，随着深度的增加，夹石及杂质曾高，厚度变薄。这为解决赫章地区方解石矿“深部预测”问题方面取得的较大突破，为将来进一步对其他矿区开展类似深部找矿工作提供基础，使双坪乡方解石矿床成为赫章地区方解石矿“深部预测”的典型范例。

（3）赫章县双坪乡方解石矿床的控矿因素有①产于石

乌兰哈达地区早白垩世球粒流纹岩的稀土元素丰度较高，稀土总量∑REE为119.75～147.64，平均为133.41。炭系下一上统大埔组、上统黄龙组、马平组；二叠系中统梁山组、栖霞组含矿岩系。大断裂的次级小断裂及褶皱构造，尤其是褶皱的倾伏端和转折部位。