广西崇左市更陇山石灰岩矿地质特征及开发利用前景

唐汉林 李 桥

（中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队）

水泥是国民经济建设的重要基础原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志［1］。灰岩作为水泥生产的主要原料，其勘查和研究工作显得尤为重要。本研究依托广西崇左市江州区更陇山石灰岩矿详查成果，通过对更陇山石灰岩矿进行地质特征及成因分析，总结矿区矿石质量、确定找矿方向，为该区进一步开展矿产规划、开发利用工作提供科学依据。

1 区域地质

区域上出露的地层由老至新为石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、白垩系（K）和第四系（Q）（图1）。区域地质构造较复杂，主要构造线方向呈北东向，以断裂构造为主，并具多期次发展特征，褶皱特征常与岩性有关，本区多以碳酸盐岩为主，岩层倾角较平缓，褶皱、挠曲不发育。区域岩浆岩不发育，仅在北侧西大明山有少量岩脉出露，深部可能存在隐伏岩体。区域变质作用不甚发育，主要表现为沿本区区域性断裂两侧的灰岩因热接触交代变质作用而发生重结晶的现象，形成大理岩化灰岩。区域内矿产资源种类较多，能源矿产有煤，黑色金属矿产有铁、钒，有色金属矿产有铅、锌，贵金属矿产有金，稀土金属矿产有稀土，分散元素矿产有镓，化工原料非金属矿产有磷，建材和其他非金属矿产有水泥用灰岩、方解石、建筑石料用灰岩、制灰用石灰岩、水泥配料用砂岩、砖瓦用页岩、砖瓦用黏土、水泥配料用黏土等。建材和非金属矿产规模普遍以大中型矿床为主。金属矿产资源主要以小型矿床或矿点为主［1-2］。

2 矿区地质

2.1 地层特征［3］

矿区出露主要地层有二叠系中统茅口组（P2m）和第四系临桂组（Ql）。各地层特征由老至新分述如下。

（1）二叠系中统茅口组（P2m）岩性主要为浅灰色—灰色厚层块状粉泥晶灰岩，次为含生物屑粉泥晶灰岩，局部夹白云质灰岩或白云质团块，地层产状208～231°∠8～15°，单层厚度一般为0.5～2.5 m，局部厚度大于3 m。地层由下到上颜色逐渐变浅，含生物化石，主要产格子䗴（Cancellina）、费伯克䗴（Verbeekina）、新希瓦格䗴（Neoshchwagerina）、卫根珊瑚（Waagenophyllum）等化石。岩层控制厚度＞290 m。

矿区北部及东部见中—厚层状浅灰—灰色白云质灰岩，白云质灰岩地表风化面呈灰黑色粗糙麻面，局部具明显刀砍纹。其中位于矿区北部的j1白云质灰岩地表出露呈近东西走向，沿走向上东薄西厚，东侧以白云质团块为主，往西为连续稳定，并延伸至公益矿区内，由公益矿区的5#线地表刻槽样、钻孔ZK501、钻孔ZK503以及矿区内的11#、13#勘探线地表刻槽样与钻孔ZK1105控制，控制标高108.90～277.83 m，控制厚度为0.3～27.44 m；位于矿区东部j2白云质灰岩呈透镜体状，沿倾向上逐渐变薄，最终以团块为主直至尖灭，由17#勘探线地表刻槽样控制，控制厚度为0.5～7.4 m；由钻孔ZK1101控制的j3白云质灰岩呈透镜状产出，位于+110 m标高以下，控制厚度14.87 m。

（2）第四系临桂组（Ql）分布于矿区周围低洼地带、低山峰丛凹地和溶蚀残丘中，属基岩风化的残坡积层，以棕黄—黄红至黄褐色黏土、亚黏土层组成，表层见有0～30 cm厚褐色腐植土，在矿区周边低洼地带普遍可见较多铁锰质结核，局部含灰岩风化滚石、碎石等。堆积于碳酸盐岩溶蚀面上，一般厚0～15 m。

2.2 构造

矿区为一单斜构造，岩层呈层状产出，总体走向为北西，倾向南西，产状为208°～231°∠8°～15°。矿区范围内未见断裂发育，仅在矿区北侧山脚边缘有北西向区域断裂构造发育，区内构造以其配套的北西向张性构造裂隙为主，其次为北东向与近东西向构造裂隙，几组节理裂隙产状分别为①320°～340°∠60°～70°，②20°～36°∠55°～67°，③120°～136°∠83°～87°或306°～235°∠85°～88°，均为张性节理，在地表张开，沿深部自行闭合，延伸数米至十几米不等，局部充填少量黏土或方解石细脉胶结。

2.3 岩浆岩、变质岩

矿区内未见岩浆岩、变质岩出露。

3 矿体地质特征［4］

3.1 矿体特征

本矿床属开阔台地浅海相沉积碳酸盐岩沉积矿床，为低山峰丛地形，喀斯特岩溶地貌。矿区范围内仅由1个山峰组成，呈宽条形，海拔标高+97.6～+326.8 m，地形相对高差为229.2 m。山体坡度一般为30°～50°，局部60°以上。

本矿床为石灰岩矿层夹少量白云质石灰岩矿层，控制矿体总长大于1 370 m，宽615～1 025 m，倾向延深0～780 m，总厚度120～255 m，分布标高+110～+326.8 m。拟出让矿权范围内共圈定3个矿层，其中石灰岩矿层1个，白云质石灰岩矿层2个。石灰岩矿层岩性以浅灰—灰色粉泥晶灰岩、含生物屑粉泥晶灰岩为主，局部夹少量白云质灰岩。白云质石灰岩矿层岩性以浅灰—灰色白云质细晶灰岩、白云质中细晶灰岩为主，局部夹浅灰—灰色粉泥晶灰岩、生物屑粉泥晶灰岩。现将各矿层特征分述如下。

（1）石灰岩矿层。矿层基本裸露地表，赋存于二叠系茅口组（P2m）地层中，在空间上呈近东西向展布，矿层连续性好，呈单斜层状产出，地层产状平缓，一般产状为208°～231°∠8°～15°，产状基本稳定。矿层出露最高标高约+326.8 m，最低标高为+110.0 m。控制矿层总长大于1 370 m，总宽615～1 025 m，倾向延深0～865.5 m，厚度73.44～255.82 m，平均厚度174.73 m，厚度变化系数30.53%。

（2）白云质石灰岩矿层。j1号矿层：裸露地表，分布在矿区北部的中上部，赋存于二叠系茅口组（P2m）地层中，在空间上呈近东西向展布，沿走向上东薄西厚，东侧以白云质团块为主直至尖灭，往西逐渐变厚，并延伸至公益矿区内，由公益矿区的5#线、矿区内的11#、13#勘探线控制。矿体呈单斜层状产出，与石灰岩矿层产状基本一致。地表风化面呈灰黑色粗糙麻面，局部具明显刀砍纹，出露标高最高277.83 m，最低为110.0 m，走向长大于1 050 m，倾向延深0～1 062 m，控制厚度为0.3～27.44 m，平均厚度16.35 m，厚度变化系数47.40%。厚度统计数据见表1。

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3.2 矿石质量［5］

（1）石灰岩矿石主要呈浅灰—灰色，底层可见少量深灰色，顶层可见少量灰白色；岩性为粉泥晶灰岩、含生物屑粉泥晶灰岩。结构类型有粉泥晶结构、含生物屑粉泥晶结构、生物碎屑泥晶结构；构造类型有致密块状构造、缝合线构造、中至厚层状构造。结构成分及含量：泥晶基质主要为＜0.005 mm的泥晶组成，泥晶含量45%～67%；粉晶主要为0.02～0.06 mm的粉晶方解石，是泥晶方解石重结晶形成，粉晶含量为16%～26%；生物碎屑主要是有孔虫、䗴类、藻类、珊瑚类，含量9%～39%。石灰岩化学成分含量见表2，可以看出石灰岩矿石质量变化不大，矿层质量较稳定。矿石有益组分最低含量高于工业指标、有害组分最高含量低于水泥原料用工业指标要求（表3）。石灰岩矿石主要化学成分变化不大，矿层质量较稳定。矿石有益组分、有害组分的含量均满足水泥原料用工业指标要求。因此，该矿床的石灰岩矿石质量较好。

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（2）白云质石灰岩矿石呈浅灰色至灰色，岩性为白云质细晶灰岩、白云质中细晶灰岩。结构有细晶结构、细中晶结构；构造为致密块状构造。结构成分及含量：细晶主要为0.06～0.25 mm的方解石、白云石组成，为泥晶重结晶形成，细晶含量为70%～100%。中晶主要为0.25～0.5 mm的方解石、白云石组成，为泥晶重结晶形成，中晶含量为0～30%。

从表4、表5中可以看出，矿层质量较稳定，矿石有益组分CaO含量大部分不满足水泥原料用工业指标、有害组分SiO2含量均满足水泥原料用工业指标、有害组分MgO均不能满足水泥原料用工业指标要求。因此，白云质石灰岩矿层经上下12～16 m段加权平均后的矿段，不满足水泥原料用工业指标要求，可用作建筑石料，矿石质量较好。

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3.3 矿（岩）石物理性能

（1）矿石小体积质量、湿度及吸水率。在各矿层内采取具有代表性的小体积质量、湿度及吸水率样品60件，石灰岩和白云岩各30件，石灰岩矿石小体积质量为2.67～2.75 t/m3，平均为2.70 t/m3；湿度为0.01～0.09，平均为0.027%；吸水率为0.027～0.144%，平均为0.077%。白云质石灰岩矿石体积质量为2.68～2.75 t/m3，平均为2.71 t/m3；湿度为0.01～0.07，平均为0.024%；吸水率为0.046%～0.154%，平均为0.097%。

（2）矿石抗压强度。根据矿石类型在矿层内及围岩采取20组60件样品进行饱和抗压强度测试；石灰岩饱和抗压强度为26.76～114.53 MPa，平均为46.20 MPa；白云质灰岩饱和抗压强度为54.49～85.07 MPa，平均为67.10 MPa；均属较坚硬—坚硬岩石。

（3）矿石抗剪断强度。根据矿石类型在矿层内采取20组样品测试饱和抗剪断强度；石灰岩饱和抗剪断强度为内摩擦角φ为53.2～62.3°，平均为56.5°；黏聚力C为2.97～5.56 MPa，平均为4.18 MPa。白云质灰岩饱和抗剪断强度为内摩擦角φ为49.0～58.9°，平均为55.2°；黏聚力C为3.19～5.02 MPa，平均为4.06 MPa。

（4）矿石有机物含量、硫化物和硫酸盐、坚固性、压碎指标、碱集料反应。按矿层、矿石类型在地表及不同地段有代表性地采取6组石灰岩、白云质灰岩样品，每组样品同时采自同一位置的同种岩性。石灰岩矿石有机物含量合格；硫化物和硫酸盐（按SO3含量计）为0.5%～0.7%，平均为0.57%；坚固性为1%；压碎指标为10%～12%，平均为11.25%；碱集料反应为0.06%～0.07%，平均为0.067%。白云质石灰岩矿石有机物含量合格；硫化物和硫酸盐为0.6%；坚固性为1%；压碎指标为11%～12%，平均为11.5%；碱集料反应为0.06%～0.08%，平均为0.07%。

（5）矿石放射性。根据本次放射性样检测结果，石灰岩放射性含量：钾-40放射性比活度为0.7～20.8 Bq/kg，镭-226为2.3～16.4 Bq/kg，钍-232为1.0 Bq/kg，IRa内照射指数为0.01～0.08，Iγ外照射指数为0.01～0.05；白云质灰岩放射性含量：钾-40放射性比活度为1.0 Bq/kg，镭-226为4.6 Bq/kg，钍-232为1.0 Bq/kg，IRa内照射指数为0.02，Iγ外照射指数为0.02。根据《建筑材料放射性核素限量》（GB6566—2010），区内矿石符合A类装饰材料的要求，其放射性对人体及环境无影响，对矿床开采无影响。

3.5 矿石类型和品级

（1）石灰岩矿石。矿石主要矿物成分为方解石，其次为白云石，粉泥晶结构，方解石含量达97%以上，白云石含量3%，褐铁矿为少量。矿石自然类型划分为粉泥晶石灰岩、生物碎屑粉泥晶灰岩，矿石中未发现其他共伴生矿产。

根据化验分析结果汇总，矿区石灰岩矿石的平均化学成分：CaO为55.14%，MgO为0.44%，SiO2为0.21%，K2O+Na2O为0.02%，Cl—为0.01%，P2O5为0.017%，SO3为0.02%。矿石的有益组分含量符合水泥用石灰质原料矿石化学成分一般要求，有害组分含量基本符合水泥用石灰质原料矿石化学成分一般要求，矿石质量良好，是水泥的优质石灰质原料。根据石灰质原料矿石化学成分一般要求，本区石灰岩矿石水泥原料用工业品级均为Ⅰ级品。

矿区石灰岩湿度平均为0.027%，吸水率平均为0.077%，饱和抗压强度为26.76～114.53 MPa，平均为46.20 MPa，有机物含量合格，硫化物和硫酸盐平均为0.57%，坚固性1%，压碎指标平均为11.25%；碱集料反应平均为0.067%。根据《建设用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）技术要求，本区石灰岩矿石质量大部分符合建筑石料Ⅱ类等级要求，少量石灰岩抗压强度不符合建筑石料质量要求。

（2）白云质石灰岩矿石。矿石主要由方解石、白云石组成。矿石自然类型为细晶白云质灰岩、中细晶白云质灰岩。矿石中未发现其他共伴生矿产。矿区白云质石灰岩矿石化学成分有机物含量合格；硫化物和硫酸盐为0.6%；湿度平均为0.024%，吸水率平均为0.097%，饱和抗压强度为54.49～85.07 MPa，平均为67.10 MPa，坚固性为1%，压碎指标平均为11.5%，碱集料反应平均为0.07%。根据《建设用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）技术要求，本区白云质石灰岩矿石质量符合建筑石料Ⅱ类等级要求。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

根据区域地质资料，二叠系中统茅口组（P2m）属开阔台地浅海相沉积碳酸盐岩，属开阔台地浅海相碳酸盐岩建造。矿区二叠系中统茅口组（P2m）以浅灰—灰色泥晶石灰岩矿石主，由方解石组成，其次为白云石，含部分铁泥质。矿石矿物成分及含量：方解石为92%～97%，一般含量为3%，铁泥质≤5%，不含石英质或燧石质。主要结构成分为泥晶和粉晶，泥晶为45%～67%，粉晶为16%～26%，生物碎屑为9%～39%，生物碎屑有䗴类、珊瑚类、藻类、有孔虫等。据此，可认为该矿床为开阔台地浅海相碳酸盐岩建造沉积矿床，属生物化学沉积型矿床［3-5］。

4.2 找矿方向

区域内出露的二叠系中统茅口组（P2m）地层，与本矿床含矿层位一致，因此可作为同类型矿床的未来找矿靶区。

根据区域地质资料，二叠系茅口组（P2m）属开阔台地浅海相沉积碳酸盐岩，为开阔台地浅海相碳酸盐岩建造，产䗴类、珊瑚类、藻类、有孔虫等化石，属生物化学沉积型矿床。

区域内出露的二叠系茅口组（P2m）地层，与本矿床含矿层位一致，因此可作为同类型矿床的未来找矿远景地区。未来在该地区开展石灰岩矿调查找矿时，可选择构造不发育、岩层较完整连续的二叠系茅口组（P2m）地层作为找矿靶区。

5 矿床开采的经济效果

经估算，矿区范围内累计查明石灰岩资源储量：控制+推断资源量32 398.89万t，其中控制资源量26 249.35万t，推断资源量6 149.54万t，控制资源量和推断资源量分别占总资源量的81.02%和18.98%。累计查明白云质灰岩资源量为92.66万t（均为推断资源量）。

其中，拟出让矿权范围内查明石灰岩资源量——控制+推断资源量为21 571.56万t，包括控制资源量为21 362.33万t，推断资源量为209.23万t；查明白云质灰岩资源量为80.64万t（均为推断资源量）。

拟出让范围外查明石灰岩资源量——控制+推断资源量为10 827.33万t，其中控制资源量为4 887.02万t，推断资源量为5 940.31万t；查明拟出让范围外白云质灰岩资源量为12.02万t，均为推断资源量。

矿区石灰岩矿石平均化学成分为CaO 55.14%，MgO 0.44%，SiO20.21%。石灰岩密度平均为2.70 t/m3，湿度平均为0.027%，吸水率平均为0.077%，饱和抗压强度26.76～114.53 MPa，平均为46.20 MPa，有机物含量合格，硫化物和硫酸盐平均为0.57%，坚固性1%，压碎指标平均为11.25%，碱集料反应平均为0.067%；白云质石灰岩矿石密度平均为2.71t/m3，有机物含量合格，硫化物和硫酸盐为0.6%，湿度平均为0.024%，吸水率平均为0.097%，饱和抗压强度为54.49～85.07 MPa，平均为67.10 MPa，坚固性为1%，压碎指标平均为11.5%，碱集料反应平均为0.07%。依据建筑石料质量一般要求，区内白云质石灰岩矿石质量符合建筑石料Ⅱ类等级要求；石灰岩矿石质量大部分符合建筑石料Ⅱ类等级要求，少量石灰岩抗压强度不符合建筑石料质量要求。

6 结论

（1）广西崇左市更陇山石灰岩矿矿床规模属大型矿床，根据本矿床特点及矿区实际情况，石灰岩矿层勘查类型划分为Ⅰ类偏复杂型，白云质石灰岩矿层勘查类型划分为第Ⅱ勘查类型，已基本查明矿床的地质、构造特征及矿体形态、产状、规模和矿石质量，基本确定了矿体的连续性，基本查明了矿床开采技术条件，对矿石的加工选矿性能进行类比研究，估算了矿床的资源储量，为下一步工作指明了方向。

（2）矿床主要赋存在二叠系茅口组（P2m）地层，属开阔台地浅海相沉积碳酸盐岩，为开阔台地浅海相碳酸盐岩建造，产䗴类、珊瑚类、藻类、有孔虫等化石，属生物化学沉积型矿床。未来在该地区开展石灰岩矿调查找矿时，可选择构造不发育、岩层较完整连续的二叠系茅口组（P2m）地层作为找矿靶区。