上栗县蕉源水泥用灰岩矿地质特征及找矿前景分析

周小平

（江西省地质矿产勘查开发局九〇一地质大队，江西 萍乡 337000）

上栗县处于萍乐坳陷带西段，成矿条件较为有利，境内水泥用灰岩矿产资源丰富，资源潜力大[1]。截至2015年底，累计查明水泥用灰岩资源储量9 886.10万t，其中蕉源水泥用灰岩矿区有7 000多万t。当前，我国基础建设高速发展，水泥的消耗量巨大。灰岩矿是水泥的主要原料，其勘查工作十分迫切。大量前人研究表明，对水泥用灰岩矿进行地质特征和找矿前景分析，有利于发现控矿因素并确定找矿标志[2-4]。蕉源水泥用灰岩矿地质特征和找矿前景研究相对薄弱，影响了进一步的开发利用，故详细的成矿地质特征和找矿前景分析显得尤为必要。

1 区域地质背景

蕉源水泥用灰岩矿区位于江西省萍乡市上栗县城北东50°方向，直线距离约为12 km，行政区划属上栗县桐木镇蕉源村所辖。区内交通较为便利，区域上属扬子准地台之江南台隆，地处萍乡—乐平台陷之萍乡—高安凹褶断束西端之秋江背斜南翼。区域内地质构造较为复杂，秋江背斜的北西为澄潭江—东风界复向斜，南东为东源—峡山口复向斜，区域经历了多期构造运动，呈现出较为复杂的构造景观，主要构造线在平面上呈北东～南西方向展布，褶曲频繁，多为宽档式褶曲，其向斜宽，背斜窄，向斜北西斜地层倾角较缓，南东翼地层直立至倒转，地层产状变化较大。

2 矿床地质特征

2.1 矿床规模及矿体特征

矿区石灰岩矿床赋存于二叠系中统茅口组上段（P2m2），矿体为一走向北东60°，倾向南东，倾角30°～40°的单斜层状矿层，探矿工程控制的矿体走向长度为725 m，控制的倾向宽度270～355 m，控制的矿体最高标高为406.78m，最低标高为230.00 m，控制矿体的厚度为73.30～176.05 m，平均为107.30 m。厚度变化系数为10%，各勘探线平均控制矿体厚度如表1所示。

表1 平均控制矿体厚度

矿体为厚层状，矿体中有硅质灰岩夹层，还有少量镁质夹层和燧石结核，表土层厚为0～67.5 m，一般为5～10 m，通常易剥离。

2.2 矿石类型

根据岩矿分析，矿区矿石的主要组分为生物碎屑和填隙物。生物碎屑主要为蜓（10%左右）、腹足类（8%左右）、有孔虫（10%左右），其他有瓣鳃、海百合茎、介形虫和腕足等。填隙物主要由微晶方解石和泥晶方解石组成，含量保持在45%～80%，为生物碎屑泥晶或微晶结构，块状构造。根据矿石的结构、构造和物质组成，矿区有两种自然矿石，即生物碎屑泥晶微晶灰岩和含生物碎屑微晶灰岩。

2.2.1 生物碎屑泥晶微晶灰岩

生物碎屑泥晶微晶灰岩为生物碎屑泥晶、微晶结构，矿石主要由生物碎屑泥晶方解石和泥晶、微晶方解石基质组成，生物碎屑主要由蜓、有孔虫、腹足、腕足、瓣鳃、海百合茎、介形虫等动物遗体和少量藻屑构成。生物碎屑含量为45%～55%，成分为方解石；基质主要为微晶方解石，粒径为0.01～0.02 mm，系泥晶方解石重结晶形成。

2.2.2 含生物碎屑微晶灰岩

含生物碎屑微晶灰岩为含生物碎屑微晶结构，矿石主要由生物碎屑泥晶、微晶方解石和微晶方解石基质（填充物）组成。生物碎屑主要由蜓、有孔虫、腹足、腕足、瓣腮、介形虫构成，生物碎屑含量约为20%，成分为方解石，基质（填隙物）为微晶方解石，粒径为0.01～0.03 mm，系泥晶方解石重结晶形成。

2.3 矿石质量特征

根据样品的化学分析结果统计，矿区的矿石CaO单样含量为47.91%～55.70%，平均为51.26%；MgO单样含量为0.20%～2.96%，平均为0.87%；SiO2单样含量为0.31%～7.98%，平均为4.46%；Al2O3单样含量为0.17%～0.92%，平均为0.61%；Fe2O3单样含量为0.05%～0.65%，平均为0.45%；K2O单样含量为0.014%～0.108%，平均为0.031%；Na2O单位含量为0.013%～0.126%，平均为0.030%；SO3单样含量为0.09%～1.37%，平均为0.44%；Cl单样含量为0.000 7%～0.017 0%，平均为0.008 0%；烧失量单样含量为37.29%～43.48%，平均为41.51%。主要指标如表2所示。

表2 单工程长度加权平均品位计算结果

矿石的化学成分含量符合工业指标的要求，而且CaO含量较稳定且有害成分MgO含量较低，但SiO2含量较高，尤其是游离SiO较高，影响矿石质量，本区矿石可以作为石灰质水泥原料。

2.4 矿体（层）围岩和夹石

矿体南侧围岩为三叠系上统安源含煤地层，为一套陆相碎屑岩，由粉砂岩、石英砂岩、泥岩等组成，底部为硅质岩屑砾岩，上覆于石灰石矿体之上，倾向南东，倾角40°～55°，而安全开采角为60°，它压覆了部分矿石。风化带内比较软。中-微风化岩石坚硬，较完整。矿体北部和底盘围岩为石灰岩或硅质灰岩，岩体较完整，坚硬。

矿石底板方向基本走向为NE47°～SW227°，矿体北边界受F断层控制，南西方向延伸出勘查区处。矿体北界围岩为F断层下盘的二叠系中统茅口组下部硅质灰岩夹硅质岩，夹明显的燧石条带，其产状与矿层产状基本一致。矿体南东方向（顶板方向）围岩为三叠系上统安源组地层，为一套陆相碎屑岩沉积，岩性组合以粉砂岩为主，并含有少量泥岩、砂岩及砾岩。超伏沉积在矿体之上，其倾向南东，倾角为30°～40°，压覆了部分矿体，风化带岩石较软，中～微风化岩石坚硬、较完整。

夹石主要为硅质灰岩或硅质岩夹石，硅质灰岩夹石外观与矿石区别不大，肉眼难以区分，主要靠实验室测试来圈定，而夹石多为透镜状不连续，在倾向与走向上呈透镜体形态，硅质岩夹石颜色稍深，镁质夹石，其颜色较浅，由白云质灰岩及白云岩组成。

矿体中已控制的夹石有两种类型，共33条，其中硅质夹石居多，共24条，镁质夹石其次，共9条。夹石的形态为透镜状，规模一般较小，沿走向长160～350 m，沿倾向延深80～150 m，与矿体之间为连续沉积。

3 矿床成因及找矿前景分析

3.1 矿床成因

本区矿层生成于二叠纪早期，始于石炭纪早期的大规模海侵扩大了海域，温暖、洁净的浅海环境适宜海洋生物的大量繁殖。矿层形成期间，海洋生物种类繁多，海百合茎、蜒科、珊瑚、腕足、瓣腮动物及大量藻类异常繁盛，在较宁静的环境下，海水介质中SiO2胶体团局部聚集，沉积了茅口组的微晶泥晶生物碎屑灰岩，其中在SiO2胶体团聚集处生成硅质灰岩透镜体。

3.2 找矿标志

颜色为青灰色，质纯性脆，断面整齐，风化表面有明显的燧石结核或团块，少数呈透镜体。矿层中生物种类较多，有海百合茎、蜓科、珊瑚和腕足等，这就是矿层的特点。

3.3 找矿前景分析

本区矿床的北西边界受断层的控制，断层处形成破碎带，经长期的剥蚀形成沟壑，南东方向被三叠系上统安源组陆机碎屑岩地层超伏，形成较高的沿地层走向的一连串山峰，而矿体位于北西坡向的单面山坡上，超伏矿层之上的安源组地层风化后形成大量的残破积物并将矿层掩盖，有效地保护了本区石灰岩矿床。根据前期工作推测，矿床为海相生物化学沉积的沉积岩，层位、产状比较稳定；延续性好，沿走向、倾向变化较小；工作区的矿层向南西方向延伸可达数千米，其远景资源量较为可观。