浙江与黄龙组有关矿床地质特征及资源利用建议

江廷石 刘道荣

中化地质矿山总局浙江地质勘查院，浙江 杭州 310002

上石炭统黄龙组（C2h）石灰岩在浙西北地区分布广泛，其石灰岩质纯，CaO含量高（平均品位＞52%），MgO、SiO2、S、P等组分含量低；矿床规模大，工业上主要用作水泥原料、黑色冶金熔剂、制电石等。受热变质作用影响，黄龙组石灰岩变质形成硅灰石矿床、重钙用大理岩矿床。在湖州黑龙洞矿区受花岗闪长岩侵位影响，黄龙组燧石灰岩、硅质灰岩及白云质大理岩中形成块状黄铁矿床[1]；在建德市岭后一带受花岗闪长斑岩体侵位影响，还形成铜矿床[2]。前人对黄龙组岩性特征及矿产资源开展过勘查及研究工作[3-12]，积累了丰富的地质资料，但对黄龙组中赋存的矿床类型缺乏系统总结。本文在黄龙组岩性特征分析基础上，选择了两种类型的3个典型矿床，对其中赋存的矿床地质特征进行总结，并探讨其成矿控制因素，以期为黄龙组矿产资源进一步勘查、开发提供有益思路。

1 黄龙组岩性及区域变化特征

1.1 黄龙组岩性特征

浙江黄龙组主要岩性为浅灰、灰白色中层-块状泥晶生物屑灰岩夹亮晶灰岩、微晶灰岩、硅质灰岩、钙质泥岩[6]，厚28～272m，与下伏地层老虎洞组、上覆地层船山组均呈整合接触。本组底界为灰白色粗晶-巨晶灰岩，顶部为灰白色泥晶灰岩，被船山组深灰色微晶灰岩或砾状灰岩整合覆盖[7]。化石丰富，含䗴类、珊瑚、海百合、腕足等化石。据颜铁增等[7]测制的桐庐县瑶琳镇杨家剖面，黄龙组岩性特征如下：

1.2 区域变化特征

从北往南，黄龙组在长兴、杭州、建德、衢州、常山等地都有出露（图1），多呈北东走向分布，其中建德市分布最广。黄龙组岩性稳定，差异不大，受褶皱及断裂构造影响，厚度变化较大。

图1 黄龙组地层及矿产分布简图[13] Fig.1 Stratigraphic and mineral distribution schematic map of Huanglong Formation in Zhejiang Province

浙北长兴地区以灰白微带红色厚层泥晶生物屑灰岩为主，偶夹硅质灰岩，厚73～212m；杭州龙井一带为浅灰色、灰白色厚层-块状生物屑灰岩夹白云质灰岩，局部含燧石团块，厚62～127.8m[2]；建德地区以深灰色中厚层状泥晶生物屑灰岩为主，另有生物屑泥晶灰岩，偶尔夹白云质灰岩或白云岩、硅质灰岩夹层，厚67～272m；浙西江山地区泥晶灰岩中燧石团块增多，夹有砾屑灰岩和钙质泥岩，厚51～58.5m[2]。

2 黄龙组赋存主要矿床地质特征

浙江黄龙组地层中赋存的矿产资源主要有石灰岩矿（熔剂、水泥用）、大理岩矿、方解石矿、硅灰石矿、硫铁矿及铜矿等。石灰岩（熔剂、水泥、电石用）矿床分布最广，在浙西长兴、桐庐、建德、衢州等地皆有分布，大型矿床有数十处；硅灰石矿床（点）较少，集中分布在长兴李家巷一带，规模较大的为李家巷硅灰石矿；铜矿床（点）主要分布在建德岭后一带，规模最大的为建德岭后中型铜矿床；大理岩矿床集中分布在建德钦堂等地，矿床规模可达大、中型；方解石矿在建德李家、衢州上方等地皆有产出，规模以中小型为主。

2.1 沉积矿床特征

浙江黄龙组中最主要的沉积矿床为熔剂用、水泥用石灰岩矿床，集中分布在长兴、富阳、建德、衢江等地。以浙江长兴鹰洞山熔剂用石灰岩矿床为例，介绍黄龙组沉积矿床特征。矿床位于长兴县煤山向斜南东翼，出露下石炭统叶家塘组（C1y）泥岩、泥质粉砂岩，上石炭统老虎洞组（C2l）白云岩、灰质白云岩及黄龙组（C2h）灰岩，下二叠统孤峰组（P1g）硅质岩及第四系（Q）冲洪积物。

受F1逆断层影响，黄龙组地层重复出现，分北西及南东两个条带（图2）。地层走向NE，倾向NW，倾角30°～55°，南东带倾角稍陡，北西带倾角较缓（图3）。底部为粗晶灰岩层，层厚9.2～35.4m，方解石晶径0.4～10mm，自形程度高，解理较发育，呈紧密镶嵌分布；下部为含硅质条带泥晶生物碎屑灰岩层，厚24.7～35.3m，以含硅质条带泥晶生物碎屑灰岩为主，次为泥晶生物碎屑灰岩，少量硅质灰岩；中部为泥晶生物碎屑灰岩层，厚29.6～60.7m，以泥晶生物碎屑灰岩为主，间夹少量微晶灰岩，局部见少量硅质灰岩夹层；上部为泥晶生物灰岩层，厚35.7～81.3m，出露不全，主要为泥晶生物灰岩、生物屑泥晶灰岩、生物屑微晶灰岩，内含大量的生物化石。

图2 长兴鹰洞山熔剂用石灰岩矿床地质图 Fig.2 Geological map of limestone deposit for flux in Yingdongshan, Changxing County

图3 长兴鹰洞山熔剂用石灰岩矿床1线剖面图Fig.3 No.1 profile of limestone deposit for flux in Yingdongshan, Changxing County

熔剂用石灰岩矿体赋存在黄龙组中，除少数硅质、白云质夹层，其余皆为矿体。北西侧矿体长810m，厚48.8～175.5m，南东侧矿体长1120m，厚70.8～191.8m。矿石矿物为方解石，含量大于98%。矿石结构有泥晶、粉晶和粗晶结构，以泥晶为主；矿石构造主要为块状构造。矿石化学组分平均含量：CaO 55.32%；MgO 0.26%；SiO20.59%；P 0.001%；S 0.011%。分析结果表明TFe2O3、Al2O3、MnO、K2O、Na2O等含量均较低（表1）。

表1 熔剂用石灰岩矿石分析结果 Table 1 Analysis results of limestone ores for flux

矿床形成主要受古地理环境制约。晚石炭世威宁期，海侵自北东向南西持续扩大，扬子和华夏陆地面积大幅缩减，碳酸盐岩台地空前发育，形成统一的碳酸盐岩台地海[14]。矿床远离陆源区，海水浅而海面开阔，生物繁盛，沉积形成含大量生物碎屑的石灰岩，为海进体系域的沉积。

2.2 燕山期与黄龙组石灰岩有关的热液改造矿床

主要有两个亚类：一是热接触变质矿床，如建德钦堂大理岩矿床、长兴李家巷硅灰石矿床、建德后洞山方解石矿床等，岩浆活动只起到热源作用[13,15]，主要发生热变质重结晶作用，接触交代作用十分微弱；二是接触交代型矿床，如建德岭后铜矿床、石耳山铜矿床、湖州黑龙洞硫铁矿矿床，此外还有西铜官、铁山坞铜矿点等共计近10处矿床（点），均分布在燕山期中酸性小岩体与黄龙组的外接触带附近，矽卡岩化、绿泥石化等围岩蚀变与成矿关系密切。

2.2.1 热接触变质矿床

钦堂大理岩矿床位于桐庐火山-构造洼地南部，建德大岩山背斜两翼。区内出露上奥陶统长坞组二段（O3c2）泥岩、长石石英砂岩；上泥盆统西湖组（D3x）石英砂岩、石英砾岩，间夹砂质泥岩；上石炭统黄龙组（C2h）灰岩（受热接触变质作用，形成大理岩）；第四系（Q）残坡积物（图4）。

图4 建德钦堂大岩山矿段大理岩矿床地质图 Fig.4 Geological map of marble deposit in Dayanshan ore section of Qintang mine area, Jiande County

黄龙组下部为灰白色、浅白色硅化、硅灰石化白云质大理岩，偶见星点状黄铁矿化白云质大理岩，厚10.2～10.5m，局部见钙质砂岩夹石层；中部为灰白色、白色块状大理岩矿，局部夹有硅化大理岩和硅灰石化大理岩团块或条带，厚约105m；上部为浅灰白色夹浅灰色大理岩，厚百米以上。由于热变质作用，岩石大部分层理已消失，且未见顶底，总厚度大于200m。

燕山晚期火山侵入活动较强烈，发育碎斑熔岩、安山玢岩及细粒花岗岩。碎斑熔岩沿NE向断裂构造侵入地层中，呈不规则团块或细脉状，长数百米至上千米，宽数米至数百米，具中细粒斑状-碎斑结构，基质具霏细结构。斑晶约占30%～50%，成份为钾长石、斜长石、石英、黑云母等；基质成份为石英、碱性长石，斑晶粒径0.2～2.5mm，呈碎裂状。按岩石类型归属，为花岗闪长斑岩类。

矿体整体呈似层状产出，具分支复合现象，走向NE，倾向SE 118°～160°，倾角34°～60°（图5），受碎斑熔岩体侵位影响，倾角变化较大。矿体长约1000m，厚60.8～150.2m，平均厚约100m，倾向延深大于400m，矿体规模达大型。总体走向约NE50°，倾向SE，倾角34°～60°。矿体内部含多个不连续夹石，岩性为白云质大理岩、硅灰石大理岩、石英质大理岩，局部见碎斑熔岩侵入，矿体内部结构较复杂。矿体顶底板岩性与夹石岩性相似，少数为钙质砂岩。

图5 建德钦堂大岩山矿段大理岩矿床1线剖面图Fig.5 No.1 profile of marble deposit in Dayanshan ore section of Qintang mine area, Jiande County

矿石呈浅灰色-白色，变晶结构，块状构造。可分为巨晶大理岩、粗晶大理岩、中晶大理岩、细晶大理岩等自然类型，其中中晶大理岩为矿床主要矿石类型，方解石晶径约2～3mm，彼此紧密镶嵌，呈糖粒状。

矿石矿物主要为方解石，一般大于96%，常呈半自形粒状。脉石矿物为白云石、石英、硅灰石、透闪石等。矿石有用成分为CaO，平均含量54.8%，有害组分盐酸不溶物平均含量0.76%，矿石白度平均为90.6%（表2）。

表2 大理岩矿石分析结果（单位：%）[13] Table 2 Analysis results of marble ores

原岩成分是影响大理岩矿石质量的决定因素，原岩方解石含量高、成分均一有利于形成优质大理岩矿石。碎斑熔岩侵出过程中形成的冷凝壳起到保温作用，不断上涌的岩浆为方解石重结晶提供了持续热源，二者是形成矿床的必要条件[13]。矿床是依靠黄龙组原岩组分，借助燕山期碎斑熔岩岩浆活动提供的热能而形成的。

2.2.2 接触交代型矿床

建德岭后铜矿床位于松坑坞向斜核部及两翼，区内出露上泥盆统西湖组（D3x）含砾粗粒石英砂岩，上泥盆统珠藏坞组（D3z）砂质页岩和细砂岩互层，上石炭统黄龙组（C2h）质纯灰岩、灰质白云岩，分上下二段（图6）。黄龙组下段（C2ha）岩性较简单，为灰质白云岩，是主要赋矿层位，厚30～35m；黄龙组上段（C2hb）底部为角砾状灰岩，常见灰黑色燧石团块，厚0.5～2m，中上部为灰黑色泥状灰岩和灰白色细晶灰岩互层，层厚2～5m，见铁质、钙质砂岩夹层，上部为纯灰岩夹泥灰岩或硅质灰岩，见有燧石和硅质小团块，含海百合茎、䗴类、珊瑚、腕足类化石，厚约150m。

图6 建德铜矿矿床地质简图[16] Fig.6 Geological sketch map of Jiande copper deposit

区内出露的晚古生代地层强烈褶皱，形成NE向紧密排列、互相平行的倾伏复向斜构造，主要为松坑坞向斜、铜山背斜等；发育NE向、近NW向断裂外，还有多条平行的EW向断裂，切割矿体及脉岩，断裂性质以压性、压扭性为主，次为张性，具多期次活动特征。

岩浆岩主要为中酸性岩脉（体），岩性主要分三种：①花岗闪长斑岩（成岩年龄169.9±1.4Ma），岩体中常见灰岩、大理岩和砂岩等捕虏体，与铜矿体空间关系密切[16]；②细晶花岗闪长斑岩；③嵌晶花岗闪长斑岩。此外还有呈脉状产出的安山玢岩。

围岩蚀变较发育，主要有矽卡岩化、绿泥石化、绢云母化、绿帘石化、硅化、大理岩化及磁铁矿化等。其中矽卡岩化、绿泥石化-绿帘石化、大理岩化等蚀变与矿化密切相关。

共发现大小矿体30个，其中主要矿体有2个，即岭后矿段I号单铜矿体、Ⅱ号铜锌硫矿体（松坑坞矿段I、Ⅱ矿体为岭后矿段对应矿体向北延伸部分[17]）。I号单铜矿体赋存于黄龙组下段灰质白云岩层位的下部，总体呈似层状产出，沿走向和倾向方向，皆有膨大和收缩现象（图7）。矿体总体走向NE16°，倾向NW，倾角57°～72°；矿体走向长350m，沿倾最大延深136m，一般厚5.35～31.2m；矿石铜品位一般0.80%～3.0%，平均品位1.80%，变化系数为73.26%，组分分布属较均匀型；矿体内部无夹石。矿体下盘为珠藏坞组细砂岩，界线清晰，矿体产状严格受层位控制。

图7 建德铜矿矿床剖面图[18] Fig.7 Section of Jiande copper deposit

Ⅱ号铜锌硫矿体赋存于黄龙组下段灰质白云岩地层的上部，底板受断层控制。矿体形态较复杂，呈上小下大的不规则透镜状，向斜核部厚度最大。矿体走向NE15°～40°，倾向NW，在向斜轴部处倾角最缓，近乎水平，最陡达73°，一般顶板缓、底板陡；矿体走向长466m，沿倾向最大延深154m，一般厚6.0～30m；铜平均品位3.71%，品位变化系数115.1%，锌平均品位3.58%，硫平均品位26.10%。典型矿石化学成分见表3。

表3 大理岩矿石分析结果[18] Table 3 Analysis results of marble ores

矿石矿物复杂，主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿，次为方铅矿，少量黝铜矿、斑铜矿及辉铜矿等。脉石矿物主要有白云石、方解石，次为石英，少量绢云母、高岭石等。

矿床成因尚无定论，主要有中低温热液接触交代型[19]、海底热水沉积-热液叠加改造型[20]等观点。接触交代观点认为，灰质白云岩岩性易裂、易碎，为矿液运移及交代作用提供了通道和空间；岩石含较多炭、泥质，化学活动性较强，易发生交代、蚀变和沉淀成矿。热水沉积-热液叠加改造的观点认为，成矿物质受海水热循环而活化，形成高盐度的含矿热流体并发生喷气作用，遇到温度较低的海水后迅速冷却，形成结晶较差、粒度极细的硫化物，燕山期中酸性岩浆活动使早期形成矿（化）体叠加富化，沿断裂充填形成硫化物矿脉。无论哪种观点，黄龙组灰质白云岩都与成矿密切相关。

由此可见，黄龙组中赋存矿床类型主要可分为沉积矿床与热液改造矿床两大类。沉积矿床形成主要受古地理环境制约，热液改造矿床受黄龙组地层及燕山期中酸性岩浆活动控制。

3 勘查、开发利用建议

3.1 加强勘查研究工作

相对水泥（或熔剂）用石灰岩矿床，黄龙组方解石（大理岩）矿床勘查研究程度较低。如钦堂大理岩矿床虽开展过详查工作，但查明资源储量主要集中在大岩山矿段，凉坑矿段仅达到普查程度，资源储量不清，碎斑熔岩控制程度较低，对矿体的破坏程度不明。低温热液充填的脉状方解石矿床，规模较小，变化较大，部分矿床控制程度明显不足，对后续开发利用影响较大。应加强该类型矿床的勘查研究工作，以满足不断增长的原料需求。

与黄龙组有关的铜多金属矿床仅在建德岭后一带规模较大，勘查研究程度较高，其外围仍有较好的找矿前景，但一直未有重要突破。应进一步加强岭后铜矿控矿要素研究，掌握花岗闪长斑岩体、黄龙组下段灰质白云岩的三维空间分布特征，继续开展勘查找矿工作，力争实现找矿突破。

3.2 优化产业结构，合理利用资源

石灰岩除了可用做水泥、熔剂、电石等生产原料，其深加工的方解石矿产品工业用途更广泛，重质碳酸钙[21]可用于食品添加剂、造纸、涂料、塑料、橡胶及牙膏等；轻质碳酸钙（普通工业沉淀碳酸钙）[22]可用于橡胶和塑料、涂料、造纸、医药等；纳米碳酸钙粉体用途更广泛，可用于注塑、管材、汽车涂料、密封胶、粘结剂涂料、油墨等。当前，黄龙组优质石灰岩资源主要用于水泥、熔剂等生产，少数用于重质、轻质碳酸钙加工。应根据全省石灰岩加工产业发展需要，做好开发利用规划，指导上下游产业协调发展；加强方解石应用矿物学研究，分析不同用途对方解石结晶度及含量高低的要求，进一步加强优质石灰岩资源加工、应用研究，确保优质优用。

此外，热接触变质矿床中往往伴生有其他矿产资源。如长兴李家巷硅灰石矿床中伴生优质大理岩，以往将大部分大理岩作为废石剔除，硅灰石矿回采率低[23]；又如方解石（大理岩）矿床中的夹石，一般能达到水泥用石灰岩指标要求，但一直未利用或用作普通建筑石料。应加强伴生矿产勘查研究，查明其规模和矿石质量特征，提高资源综合利用率。

4 结论

（1）浙江黄龙组石灰岩质纯，CaO含量高，有害组分含量低，是水泥（熔剂）用石灰岩、硅灰石、方解石等重要的非金属矿床含矿层位。

（2）黄龙组中赋存的矿床类型可划分为两类：即与黄龙组有关的沉积矿床和燕山期与黄龙组石灰岩有关的热液改造矿床。

（3）应进一步加强与黄龙组有关矿产资源的勘查研究，做好伴生矿产综合利用，提高资源利用率。加强优质石灰岩资源加工应用研究，做到优矿优用。