甘肃天水马家山水泥用大理岩矿地质特征

赵文博，任少龙

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

甘肃天水马家山水泥用大理岩矿是天水市为数不多的几处优质水泥用大理岩矿山之一，首次发现于1985年，先后进行了普查、详查等地质勘查工作，累计查明水泥用大理岩矿资源量3 984.94万t，属大型矿床[1]。它的开采为天水地区生产水泥提供了原料，很好地支撑了当地经济的发展。本文讨论矿区的成矿地质背景，分析矿体地质特征[2-4]，为今后矿山开采提供地质依据，同时也为研究整个蛇绿岩带中大理岩矿的产出特征提供一定的借鉴。

1 成矿地质背景

该矿床大地构造位于柴达木—华北板块(Ⅲ)—北秦岭新元古代—早古生代造山带(Ⅲ-6)—北秦岭早古生代弧沟系(Ⅲ-6-1)—鸳鸯镇—关子镇蛇绿混杂岩(Ⅲ-6-1-2)之上[5]，属北秦岭加里东褶皱带罗卡山复式向斜构造带，区域上位于向斜北翼，控矿地层呈近北西西走向产出，由寒武纪关子镇蛇绿岩(∈YGsl)多次变质的碎屑岩夹碳酸盐岩组成[6]，分布于秦城区藉口乡郑集寨至甘谷武家河之间长约18km，宽约8km范围内。岩性以绿片岩化和夹火山岩为特征，其中部所夹大理岩可作为标志层。在向斜南侧与上泥盆统大草滩群(D3dc)粗碎屑岩呈断层接触。

本区属北秦岭加里东褶皱带罗卡山复式向斜构造带，区内发育两组主断裂，一组垂直向斜走向上翼部发育不同程度的张性断裂，另一组是与复式向斜相伴随的压性冲断裂。区域上为关子镇韧性剪切带，延伸长度大于2km，宽约800m，总体走向与区域构造线一致，呈北西—南东向，带内岩性为角闪片岩夹细粒黑云母角闪斜长片麻岩、黑云母斜长片岩等。

本区主要为区域动力变质作用，致石灰岩变质成为白色大理岩，局部进一步变质成为白色方解石；含硅质火山凝灰岩变质成角闪片岩，由于原岩物质成分差异形成了明显的暗色与浅色成分相间的薄层条带，从该矿带所含矿物组合石榴石、长石、石英等推断，由酸性火山岩及钙硅质粉砂岩变质成黑云母角闪斜长片麻岩及黑云母石英片岩，相当于中低变质带绿片岩相—铁铝榴石角闪岩相带。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层主要为寒武纪关子镇蛇绿岩(∈YGsl)、第四系更新统(Qp)和全新统(Qh)[7](图1)。

图1 天水马家山水泥用大理岩矿区地质简图

(1)寒武纪关子镇蛇绿岩(∈YGsl)大面积出露，多分布在矿区中部开采平台范围内，两侧多被第四系黄土覆盖。主要为一套石英岩—云母片岩变质建造。岩性为浅灰色—灰色中厚层变质石英砂岩、石英片岩夹绢云石英片岩、浅灰色含绿泥绢云石英片岩、大理岩等组成。根据其岩性特征，将其分为三个岩性段。

第一段(∈YGsl1)主要分布于矿区北部至艾家川河之间，以角闪片岩及角闪片麻岩为主，局部夹混合岩化黑云母片麻岩，绿泥绢云母石英片岩、钙质绿泥片岩。与第二段大理岩呈整合接触，可见厚度在1000m以上。

第二段(∈YGsl2)为灰白色大理岩，是大理岩矿体的赋矿层位。呈近北西西向分布于矿区中部，靠沟坡及东部梁顶上延伸，矿区内出露长度约2 000m，厚度总体变化于46～203m，总体走向115°，岩层产状193°～217°∠64°～73°，南部边界局部地层发生倒转，下部与第一段角闪片岩整合接触，上部局与第三段角闪片岩整合接触。

第三段(∈YGsl3)：分布于矿区南部，呈单斜层状，以角闪片岩夹细粒黑云母角闪斜长片麻岩为主。上部夹有含石榴石黑云母石英片岩，下部以角闪片岩为主，可见厚度在550m以上。

(2)第四系更新统(Qp)和全新统(Qh)在矿区内大面积分布，其中更新统以浅黄色黄土状砂质粘土、腐植土为主，主要分布在矿区的中部、南部的山顶和山坡区域，厚度在2～30m不等；全新统以砾、砂、砂质土等冲积洪积物为主，分布在矿区西部艾家川河河道两侧，厚度在1～6m。

2.2 构造

矿区内构造相对简单，出露地层为罗卡山向斜之北翼单斜地层，总体走向110°～126°，倾向北东，倾角65°～87°。在矿区南部受构造运动影响，致使岩层在局部有一定的扭曲。大理岩整体较为完整，仅在西采矿区的5线和6线发现F1断层，近东西向延伸，产状185°～211°∠69°～73°，长度在290m，宽度在4～15m之间，内充填构造角砾岩，成分多为大理岩，另含有少量泥质物及重结晶的方解石团块，岩石裂隙极为发育，铁染现象明显，对矿体影响较小，只是破坏了矿体局部的完整性，对矿石的品质没影响。

矿区内岩层裂隙相对发育，大理岩中主要见有两组节理：①155°～177°∠14°～30°；②295°～315°∠65°～78°，节理面平直光滑，沿节理面有白色方解石脉充填，局部见岩溶小洞穴。

2.3 岩浆岩

矿区内未见岩浆活动，仅在矿区外围南端董家山沟里见有少量中细粒二云母花岗岩细脉穿插，但规模不大，对矿体影响较小。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

马家山水泥用大理岩矿赋存于寒武纪关子镇蛇绿岩第二段(∈YGsl2)中，整个大理岩矿层受地层控制，呈单斜似层状产出，延伸稳定，岩性变化较小。全区共圈出一个矿体[9]，矿体沿走向长1 600m，沿倾斜方向控制深最小158.1m，最大194.7m；矿体控制厚度4.45～163.21m，平均99.47m，厚度变化系数为40.73%，厚度较稳定，矿体沿倾向可采延深在158.10～194.7m，平均167.78m(表1)。矿层走向103°～127°，倾向193°～217°，倾角63°～74°(图2)。大理岩矿层内部结构简单，夹层较少，局部沿矿层偶见少量大理岩浅灰白色细纹条带，但厚度小(约0.2～1.5m)延续性差，对矿体整体质量不产生影响。

图2 马家山矿区4线矿体地质剖面图

表1 矿体特征一览表

矿体围岩主要为角闪片岩和斜长角闪片麻岩，呈整合接触，其中顶板围岩以灰绿色角闪片岩夹薄层斜长角闪片麻岩为主，见大量石英细脉穿插其中，解理裂隙极为发育，表面风化强烈，与大理岩接触位置蚀变强烈；底板围岩以灰绿色角闪片岩为主，与矿体界线明显可分，其间无过渡岩石。

3.2 矿石质量

(1)矿石矿物成分及结构构造。

矿石矿物成分主要由方解石，少量白云石、石英等组成，副矿物有磁铁矿等，矿石中交代结构发育，表现为白云石被方解石沿解理缝交代。中细粒变晶结构[10]；中厚层状构造、厚层状构造、块状构造，以中厚层状构造为主。

(2)矿石的化学成分及品位变化特征。

矿石有用组分简单，CaO含量45.65%～ 55.75%，变化系数3.01%；MgO含 量0.09%～ 2.73%，变化系数64.54%；fSiO2含量0.34%～6.6%，变化系数130.86%。矿石化学成分CaO稳定，MgO和fSiO2变化较大(表2)。

表2 矿体主要有益有害组分的变化特征一览表 (单位：%)

3.3 矿石类型及品级

矿区内水泥用大理岩的矿石类型为灰白色块状中细粒大理岩，矿石平均品位CaO 52.94%，MgO 0.45%，K2O+Na2O 0.108%，fSiO21.354%，各项指标均达到水泥用大理岩Ⅰ级品工业要求[1]。

3.4 矿床成因

矿区地层岩相建造属中深变质火山碎屑岩夹少部分碳酸盐岩。从该岩层火山岩地层沉积厚度巨大分析，应为一套优地槽的沉积物，在火山活动间歇阶段沉积形成一层稳定的碳酸盐岩沉积层，之后又接受了火山喷发沉积。因而该大理岩具有分布局限性和持续性，表现在地表分布呈狭长条带状。矿床成因类型属海相化学沉积变质型矿床。

4 结论

(1)马家山水泥用大理岩矿属海相化学沉积变质型矿床[8]，矿体赋存于寒武纪关子镇蛇绿岩第二段中，呈单斜似层状产出，厚度较为稳定，矿石质量好，满足水泥用大理岩Ⅰ级品工业要求。

(2)寒武纪关子镇蛇绿岩地层构造形迹整体相对简单，大理岩找矿标志明显，矿石质量均匀性好。以此为基础，可将整个关子镇蛇绿岩带划为大理岩矿成矿远景区，沿此带加强对大理岩矿的勘查及开发利用，为当地经济的发展提供资源保障。