柳城县毛村矿区熔剂用白云岩矿地质特征及矿床成因初探

◎高 翔，雷金泉，杨 琨

1.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西 南宁 530022

2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300

毛村矿区熔剂用白云岩矿位于广西柳城县寨隆镇中心区以东3.5 km 的毛村一带，地理坐标为东经109°00′03″～109°03′16″，北纬24°36′50″～24°39′13″。矿区属岩溶峰林洼地、中低山地貌，山脉总体呈NE—SW 走向，局部地形较陡，形成陡坡、悬崖、孤峰，为典型的喀斯特地貌，最大相对高差360 m 以上。该矿床由北区I 号、中区IV 号和南区V 号3个矿段组成，熔剂用白云岩矿石总资源量达到6.52 亿t，为柳州地区一大型优质熔剂用白云岩矿床[1]。研究小组对矿床开展详查地质工作，查明了矿体的地质特征，在成矿地质条件及沉积环境特征的基础上，对矿床成因进行初步探讨，为同类型矿床的勘查和该矿床的后续利用与开发提供参考。

1 区域地质

矿床位于四级构造单元桂中—桂东北坳陷与罗城—环江坳陷和龙胜陆缘裂谷的三大构造交汇部位[2]。岩浆活动不发育，局部断裂构造作用强烈，地层较为平缓。区域出露的地层主要有石炭系、二叠系、三叠系、白垩系及新生界第四系。区内有古生界地层大面积出露，包括石炭系下统尧云岭组（C1y）、英塘组（C1yt）、黄金组（C1h）、寺门组（C1s），石炭系下统—上统罗城组（C1-2l）、都安组（C1-2d），上统大埔组（C2d）、黄龙组（C2h），以及跨时代的上石炭—下二叠统马平组（C2P1m），为开阔台地至局限台地相碳酸盐岩沉积；二叠系栖霞组（P2q）、茅口组（P2m）、合山组（P3h）、大隆组（P3d），为开阔台地至局限、半局限台地相碳酸盐岩沉积；次为中生界地层，有三叠系陈刘组（T1c）、白垩系永福群（K1y），为湖泊相陆源碎屑沉积；新生界的第四系临桂组（Ql），多出露于低洼地带。毛村白云岩矿赋存于石炭系上统大埔组（C2d）与黄龙组（C2h）地层中，与上覆地层上石炭—下二叠统马平组（C2P1m）和下伏地层罗城组（C1-2l）呈整合接触关系。

区域构造较为复杂，褶皱与断裂均有发育。区域地层经历了印支期、燕山期2 次主要构造运动不同强度的褶皱作用。按褶皱构造运动和褶皱类型，分为由泥盆系—三叠系碎屑岩、碳酸盐岩组成的印支期沉积盖层褶皱和白垩系碎屑岩组成的燕山期向斜构造。印支期褶皱通常背斜轴部断层发育，故大多数仅保存背斜一翼，褶皱排列彼此基本平行，主要呈NEE 向，北部逐渐转为NE 向，褶皱脊线多呈微起伏状，轴面微弯曲，个别褶皱呈分枝状；燕山期褶皱形成于白垩世末期的燕山运动，构造褶皱的沉积物为白垩系红色磨拉石建造，分布受印支期断裂和褶皱的明显控制，其褶皱轴向呈近EW 向展布。研究区正处于和睦—老堡断裂、三江—融安断裂、宜州—柳城断裂这3 条区域复活性断裂的汇交处，断裂构造发育。断裂构造以NE向展布为主，次为NW向。区域岩浆活动不明显，变质程度较低。

2 矿区地质

2.1 地 层

矿区内出露的地层主要有下石炭统寺门组（C1s）及罗城组（C1-2l）、上石炭统大埔组（C2d）及黄龙组（C2h）、非正式地层单位岩溶角砾岩楔（brw）、第四系临桂组（Ql）地层。

（1）寺门组（C1s）：出露于矿区南部矿段北东角及北西角，呈EW 向展布，地层倾向150°～222°，倾角38°。矿区外西部有小面积出露。岩性主要为灰色—灰白色、浅紫红色薄至中厚层状石英砂岩、粉砂岩，灰黑色、青灰色、紫灰色、灰黄色极薄层—薄层状泥岩、泥质粉砂岩组合，生物化石有腕足类、植物碎片等，厚度＞53.2 m。

（2）罗城组（C1-2l）：出露于寺门组南侧，出露范围较小。岩性为灰色、深灰色薄至中层块状生物碎屑灰岩，泥质灰岩，含生物屑泥质灰岩夹灰黄色、紫灰色、青灰色薄层状泥岩，钙质泥岩，含钙质结核。产珊瑚、棘皮类、苔藓虫及腕足类化石，与下伏地层为整合接触关系[2]。

（3）大埔组（C2d）：沿相邻罗城组上部分布于矿区绝大部分区域，为矿区最主要的白云岩矿赋矿层位。岩性为灰色、浅灰色、灰白色、粉灰色中厚层至块状中细晶白云岩偶夹硅质白云岩、角砾状白云岩、含灰白云岩，层理多不清晰，底部含腕足类、棘皮类和苔藓虫等生物屑，保存较差，局部产珊瑚；硅质呈乳白色团块状、条带状、似层状产出；该层厚度为387.30～517.79 m，以白云岩的消失微晶灰岩的出现与上覆黄龙组分界，与下伏地层为整合接触关系[1]。

（4）黄龙组（C2h）：沿大埔组地层展布，主要分布于矿区峰顶，近似盖层。主要岩性为灰色、浅灰色中厚层至块状含生物碎屑微晶灰岩，含硅质白云质灰岩，白云质灰岩，生物碎屑灰岩夹浅灰色、灰白色中厚层至块状白云岩，含硅质灰质白云岩。灰岩质地不纯，多含硅质、白云质，硅质及白云质含量不均匀，在走向上变化较大，其中硅质呈团块状、条带状产出；产蜓、有孔虫、海百合茎、珊瑚等，厚度＞165.5 m，未见顶，与下伏大埔组地层为整合接触关系。

促甲状腺激素(thyrotropin，TSH)、三碘甲状腺原氨酸(T3)、四碘甲状腺原氨酸(T4)：反映甲状腺功能，所有甲状腺结节患儿均应检测。有研究表明，高TSH水平与甲状腺癌关系密切，而低TSH水平对于鉴别甲状腺癌、桥本氏甲状腺炎、良性甲状腺结节无意义[13]。

（5）岩溶角砾岩楔（brw）：主要分布于北部I 号矿段中部以南。总体近EW 向展布，以盖层形式覆盖于大埔组及黄龙组地层之上。岩性为岩溶角砾岩，颜色为灰色、深灰色、灰红色，结构为砾状结构，块状构造。岩石主要由角砾和胶结物组成，角砾岩性主要为白云岩，次为灰岩、生物碎屑灰岩及硅质岩，多呈次棱角状、棱角状，不具定向性，砾径大小为

0.6 ～20 cm，分选性差；填隙物以钙质为主，次为泥质、铁质；角砾成分主要是亮晶白云石，个别表面为微晶白云石或硅质集合体，白云石多呈半自形菱面体，矿物粒径大小一般为

0.06 ～0.2 mm，表面浑浊，见较多粉末状包体，高级白干涉色；硅质角砾主要由微晶硅质集合体组成；充填在角砾之间的填隙物主要是亮晶方解石，多呈他形晶粒状或填隙状，矿物粒径大小为0.03～1 mm；岩石整体发生碎裂，显微裂隙较发育，裂隙宽0.02～0.1 mm，裂隙内充填着亮晶方解石。

（6）临桂组（Ql）：主要分布在矿区山脚地势低洼的冲沟，主要为灰黄、褐黄色粉砂质粘土，次为白云岩碎石及少量硅质岩碎块等，覆盖于碳酸盐岩溶蚀面上，一般厚0.3～3 m。

2.2 构 造

矿区范围内构造整体较为简单，北部I 号矿段发育岜老山向斜和下寨背斜，中部IV 号和南部V 号矿段为单斜构造。发育于I 号矿段的岜老山向斜，总体走向70°～130°，呈蛇形展布，长度＞2 km，轴部地层主要由黄龙组（C2h）及大埔组（C2d）地层组成，黄龙组地层在地貌上形成一些陡坎、盖帽现象，在山顶形成孤峰。翼部为大埔组（C2d），总体北翼地层产状较南翼缓，北翼岩层产状160°～200°∠30°～38°，南翼岩层产状340°～20°∠35°～42°。下寨背斜分布于矿区北部与中部矿段连接区域的龙善—下寨—普陀坳一带，长度＞2.5 km，轴部地层由寺门组（C1s）及大埔组（C2d）地层组成，轴部岩层倾角20°。总体两翼地层产状较稳定，北翼岩层产状340°～20°∠15°～45°，南翼岩层产状160°～200°∠20°～40°。局部北翼地层较陡，地层倾角50°～60°。西侧地区核部被上覆地层覆盖，未见出露。

矿区的断层不发育，仅发育F23 断层，规模较小，对矿体及地层的整体性起破坏作用小。其发育于矿区北西部，呈NE—SW 向展布，断层破碎带宽约200 m，长约1 km，断层产状340°∠80°。带内岩石由断层角砾组成，角砾和碎屑成分主要是硅质岩岩屑，其次是白云岩岩屑和灰岩岩屑。由粗、中粒的白云石和方解石组成。岩屑具有明显的重结晶现象，碎屑被后期形成的粗粒方解石胶结，少量白云石粗晶也呈胶结物产出。并见方解石细脉充填，局部铁质浸染呈红色。局部地段在断层经过的灰岩附近形成大量的溶洞角砾堆积物。

2.3 岩浆岩

矿区内未见岩浆岩发育。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

经详查工作，研究小组在矿区内发现I-白1、IV-白1、IV-白2 和V-白1 合计4 个熔剂用白云岩矿体。

图1 I 号矿段123 号勘查线地质剖面简图

（2）IV-白1 矿体。IV-白1 矿体赋存于上石炭统黄龙组（C2h）地层中，发育于下寨背斜南翼，呈单斜层状产出，局部呈“S”形扭曲展布。控制矿体最高标高+421.72 m，埋深范围0～157.38 m。矿体平面呈不规则长轴状展布。岩性为细晶—中晶白云岩夹角砾状白云岩。矿体产状127°～205°∠20°～35°。控制矿体厚度33.12～37.72 m，平均厚度为35.42 m，厚度变化系数为6.49%，属厚度较稳定型。

（3）IV-白2 矿体。IV-白2 矿体赋存于上石炭统大埔组（C2d）地层中，呈单斜层状产出。控制矿体最高标高+424.13 m，埋深范围0～251 m。岩性为细晶—中晶白云岩夹角砾状白云岩。矿体倾向160°～210°，倾角15°～40°。控制矿体厚度25.94～171.28 m，平均厚度为76.65 m，厚度变化系数为46.49%，属厚度较稳定型。

（4）V-白1 矿体。V-白1 矿体赋存于上石炭统大埔组（C2d）地层中，呈单斜层状产出。控制矿体最高标高+441.35 m，埋深范围0～281.0 m。岩性为细晶—中晶白云岩夹角砾状白云岩。矿体产状165°～196°∠30°～53°。控制矿体厚度44.68～133.73 m，平均厚度为95.59 m，厚度变化系数为40.48%，属厚度较稳定型。

3.2 矿石特征

矿石自然类型划分为细中晶—粗晶白云岩。主要结构有细中晶结构、中粗晶结构、脉状充填结构及碎裂结构。构造主要为致密厚层状构造、块状构造，次为中层状构造。此外，还有条带状构造、缝合线构造、砂糖状构造等。矿石矿物主要为白云石，含少量方解石及泥质，白云石含量85%～96%，方解石含量2%～15%，泥质含量少于2%。

白云岩主要由亮晶白云石和亮晶方解石组成。亮晶白云石多呈半自形菱面体，个别呈自形晶，经茜素红S 染色后不变色，矿物粒径大小一般为0.06～0.15 m m，少数为0.15～0.25 mm，表面非常浑浊，见较多粉末状包体，高级白干涉色，局部发生碎裂，裂隙充填着方解石；亮晶方解石多呈他形晶粒状或填隙状，茜素红S 染色后呈红色，矿物粒径多小于0.1 mm，分布在白云石颗粒之间，岩石中可见粒间溶孔，溶孔多小于0.2 mm，溶孔多呈不规则状。

矿体中MgO 含量16.80%～21.14%，平均品位19.49%，品位变化系数5.30%；CaO 含量28.81%～35.68%，平均品位32.19%，品位变化系数4.52%；SiO2含量 0.003%～2.861%，平均品位0.837%，品位变化系数85.26%；P 平均品位0.0042%；S 平均品位0.0045%；Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2平均品位0.926%。矿石中的有益组分含量符合熔剂用白云质原料矿石化学成分的一般指标，有害组分含量要求符合熔剂用白云岩矿石的一般指标，矿石质量良好，矿石工业类型划分为单一的黑色冶金熔剂用白云岩矿石。

3.3 围岩与夹石

矿层的顶板为黄龙组（C2h）灰色、深灰色中厚层状微晶灰岩、含硅质团块灰岩，局部为灰色含硅质团块白云岩、白云质灰岩、溶洞角砾岩等。

矿层的底板为罗城组（C1-2l）灰色、深灰色薄—中层泥质灰岩、生物屑泥质灰岩夹深灰色薄—中层泥灰岩、灰黄绿色薄层状钙质泥岩等。因受勘查标高限制，钻孔未穿透白云岩矿层，未控制到矿体底板。

矿体内共圈定43 层夹石，其中I 号矿体中发育18 层夹石，厚度2.28～36.30 m，岩性为含硅质白云岩、角砾状白云岩、岩溶角砾岩、含硅质团块白云岩；IV 号矿体中发育12 层夹石，厚度3.86～49.81 m，岩性为含硅质白云岩、硅质白云岩；V 号矿体中发育13 层夹石，厚度1.72～40.3 m，岩性为含硅质白云岩、灰质白云岩。

研究小组通过综合分析矿体的发育产出状态，发现区内黄龙组（C2h）和大埔组（C2d）地层中发育的白云岩层位，均可以划归为矿体，仅部分层位因成分不达标而出现夹石。矿体中发育的夹石，分布无规律、不连续，沿走向及倾向方向上尖灭，形态上呈小透镜体状，与矿体分界不明显。因其中MgO 含量不达标或者SiO2含量超标，并且厚度＞2 m，达不到矿体指标要求，所以将其作为夹石。大埔组内白云岩矿矿石质量较黄龙组好，厚度也相对较大。

4 矿床成因

毛村矿区熔剂用白云岩矿床在石炭世早期位于江南古陆以南的浅海相台地上，南东向有云开古岛与之相邻，沉积物以浅水碳酸盐岩为主，但在靠近古陆地区常出现较多的钙泥质岩，因为海底地形环境因素的差异形成了多种不同的微环境类型，所以在较高处形成高能型浅滩沉积，在较低处形成低能型台洼沉积，并且沉积速度有时较快，浅滩扩大，常形成向上浅滩化程序。矿区在早石炭系以来，区内已形成广阔的浅水碳酸盐岩台地 。而晚石炭世早期却保持着早石炭世晚期的沉积环境，沉积相以开阔台地相为主，大部分地区海底平坦，处于浅水或潮坪环境，早期气候较干燥，因而形成了矿区白云岩的主要含矿层位大埔组（C2d）。而后沉积分异渐趋明显，台地上沉积黄龙组（C2h）和上石炭—下二叠统马平组（C2P1m），岩性为浅灰白色生物碎屑泥晶灰岩、生物碎屑微晶灰岩，局部为白云质灰岩，最终形成了矿区内的整个地层序列。

白云石广泛分布于地壳中，按照成因阶段和机理可分为原生白云石、同生白云石、成岩白云石和后生白云石[3]，其中原生白云石多用于解释缺乏次生交代证据的白云岩（如前寒武白云岩）或孔隙内壁胶结白云石的成因。

毛村矿区白云岩矿体中白云石多呈半自形或自形菱面体，晶体表面混浊不清。白云岩矿体常呈似层状或透镜状分布，与灰岩的接触界线不整齐，工程验证其横向上有渐变为白云质灰岩或石灰岩的趋势。白云岩具残余结构，如鲕粒、球粒、生物结构等。岩石中可见粒间溶孔，溶孔＜0.2 mm，溶孔多呈不规则状。

根据上述白云石矿物特征，研究小组初步认为毛村矿区白云石的成因机理类型为成岩白云石，白云岩矿床是由碳酸钙沉积物与渗透卤水中的硫酸镁或氯化镁反应，以及方解石被白云石发生交代作用而形成的。

5 结 语

广西柳城县毛村矿区熔剂用白云岩矿是柳州地区近年来发现的一大型优质熔剂用白云岩矿床。赋矿地层为石炭系上统大埔组（C2d）和黄龙组（C2h），岩性主要为细晶—中晶白云岩夹角砾状白云岩。研究小组通过综合分析其矿床成矿地质条件、矿床地质特征及矿石特征，初步认为该矿床是开阔台地环境沉积型成岩白云岩矿床，主要成分白云石的成因机理类型为成岩白云石。对比区内白云岩矿床的产出层位及矿石质量，研究小组认为石炭系上统大埔组（C2d）的白云岩有成为熔剂用白云岩矿床的潜力。

此外，研究小组通过对比矿区地质资料，发现矿区中部IV 号矿体及南部V 号矿体整体呈EW 向展布，矿体走向延伸较大，在中部和南部矿段探矿权范围外的东西两侧区域仍有大量白云岩矿石资源，且尚未开展过系统的地质工作，具有较好的找矿潜力，建议下一步在矿区的开发利用中予以重点关注，有效整合资源，以实现矿产资源的利用最大化。