甘谷小池沟水泥用大理岩矿地质特征和成因分析

康 增，王锡荣

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

甘谷县小池沟水泥用大理岩矿位于甘肃省天水市甘谷县武家河镇南约2km处。矿区内地质工作始于1984年，先后进行了调查评价、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1 235.96万t，属中型矿床[1]。为当地的水泥生产企业提供了原料保障，支撑了当地经济的发展。本文通过对矿区成矿地质背景、矿区地质的分析研究，总结了矿体地质特征[2-4]及构造对矿体的影响等，为研究鸳鸯镇—关子镇蛇绿混杂岩带中大理岩矿的地质特征提供一定的理论依据。

1 区域地质概况

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)中[5]。总体构造方向为北西—南东向，发育有程度不同的扭性断裂，呈北北东走向。赋矿地层呈北西走向产出，分布于秦州区藉口乡郑集寨至甘谷武家河之间长约18km、宽约8km的范围内。由多次变质的碎屑岩夹碳酸盐岩组成[6]，以绿片岩化和夹火山岩为特征，其中部所夹大理岩可作为水泥用原料。在向斜南侧与上泥盆统大草滩群(D3dc)[7]粗碎屑岩呈断层接触。区域西南有二叠纪的中—细粒黑云二长花岗闪长岩侵入。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层主要为寒武系关子镇蛇绿岩(ЄYGsl)变质碎屑岩[11]夹碳酸盐岩和第四系全新统(Qh)残坡积物及黄土(图1)。

图1 甘谷小池沟水泥用大理岩矿区地质简图

(1)寒武系关子镇蛇绿岩(ЄYGsl)。

第一层〔ЄYGsl(Chsc+ahsi)〕：角闪片岩、绿泥片岩。主要分布于矿区北部，东西长约200m，南北宽在20～90m之间。在矿区的东部为第四系所覆盖，仅在局部地段有零星出露。岩性以角闪片岩及绿泥片岩为主，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。绿泥石片岩呈灰绿色，细粒—隐晶变晶结构，岩石坚硬，片状构造，矿物成分为角闪石72%～79%，斜长石20%～25%，石英及少量磁铁矿；角闪片岩呈灰绿色，纤状变晶结构、变余斑状结构、片状构造，矿物组成为角闪石77%，斜长石20%，绿帘石2.6%，磁铁矿微量。

第二层〔ЄYGsl(Mb)〕：大理岩。主要分布在矿区中部，走向北西西向，区内出露长度约1 200m，宽60～120m，东段局部被第四系覆盖。总体产状200°～224°∠46°～63°。该层岩性为大理岩，呈乳白色、浅粉色，中—粗粒结构，块状构造。矿物成份以方解石为主，含量在98%以上，有时可见微量石英，偶见极少量绢云母矿物，这些副矿物总量＜2%，方解石粒径一般在0.15～0.3mm。表面偶见少量浅黄色腊状钙质薄膜或重结晶方解石网脉。该层厚度约40～62m，为区内的主要赋矿层位。

第三层〔ЄYGsl(ahsi)〕：斜长角闪片岩。该层为大理岩层的下覆地层，分布范围较大，主要在矿区西南部和中部与大理岩层接触。地层走向呈北西西向，地表出露长度约900m，出露宽50～300m不等。中东部大部分地区被第四系所覆盖。主要岩性为斜长角闪岩，灰绿色，结晶细小，其矿物晶径多＜0.1mm。粒状、纤状变晶结构、变余斑状结构、片状构造。主要矿物成分角闪石77%、斜长石20%、绿帘石2.6%，磁铁矿微量。

(2)第四系。

全新统(Qh)：残坡积物及黄土，大面积分布在勘查区的东北部和东南部。厚度2～8m。

2.2 构造

矿区内构造相对简单，赋矿地层呈单斜层状产出，总体走向110°～126°，倾向南南西，倾角50°～70°。发育有F1、F2两条断层，由于构造影响，赋矿地层局部有扭曲、错动、变宽(窄)等现象。

F1断层位于矿区的外围，为平移断层，断距约20m。走向145°～158°，延伸长度约160m。对矿体无影响。

F2断层为逆断层，分布在勘查区中部，长约600m，走向为100°～106°，倾向10°～16°，倾角43.7°～52.3°；断层破碎带宽约3.8～9.4m，主要由角砾和胶结物组成，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。该断层对矿体影响较大，使矿体发生扭曲变形。

2.3 岩浆岩

本矿区内未见岩浆活动。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

小池沟水泥用大理岩矿赋存于寒武系关子镇蛇绿岩带(ЄYGsl)第二层[8]。矿体分布于矿区中部，矿体受地层控制，呈单斜层状产出(表1)[9]。

表1 矿体特征一览表

矿 体 在6线 以 西 沿105 °方 位 延 伸，在6W线(图2)和8线 之 间 向 北 凸 起，在8线 以东又沿129°方位向东南方向延伸，矿体延伸长度＞1 200m。8线以西矿体较薄，8线以东逐 渐 变 厚，变 化 于58.05～77.09m，平 均 厚66.42m。矿体西部沿倾向延伸较小，中东部较大，其中矿区中部8线沿倾斜延伸最大，矿体长度沿倾向总体变化于44.31～149.74m。产状200°～224°∠46°～63°。

图2 小池沟矿区6W线地质剖面图

由于F2断层影响，矿体的连续性遭到破坏，矿体在标高+1 900～+1 860m段被向北错到标高+1 860～+1 862m的位置,断距为20m。

3.2 矿石质量

(1)矿石矿物成分及结构构造。

矿物主要成分为方解石，含少量白云石、石英等，副矿物有磁铁矿等。岩石中交代结构发育，表现为白云石被方解石沿解理缝交代。矿石为中细粒变晶结构，中厚层—块状构造，局部见有条带状构造。

(2)矿石的化学成分及品位变化特征。

区内矿石总体CaO含量41.50%～55.70%，变化系数2.13%；MgO含量0.11%～1.47%，变化系数45.68%；K2O含量0.03%～0.54%，变化系数102.58%；Na2O含量0.007%～0.15%，变化系数65.72%。矿石化学成分CaO、MgO稳定，K2O和Na2O变化较大(表2)。

表2 主要有用和有害化学成分变化特征一览表(单位：%)

根据采样测试分析，区内矿石有用组分CaO的变化特征见表3。通过对地表和深部矿石有用组分CaO含量的对比发现，区内矿石质量总体较好，其中地表矿体矿石质量较深部更好、更稳定。

表3 矿石主要有用组分(CaO)的变化特征一览表

(3)矿石类型及品级。

根据矿石结构构造等特征，水泥用大理岩的矿石自然类型为乳白色中厚层—块状中细粒大理岩。矿区内矿石平均品位：CaO 54.19%、MgO 0.36%、K2O+Na2O 0.05%,为水泥用大理岩Ⅰ级品。

4 矿床成因

该大理岩所处的寒武系关子镇蛇绿岩带(ЄYGsl)西段出露在武山县鸳鸯镇苟家河—华灵山一带，中部在关子镇—甘谷古坡—武家河一带，东段在光王山一带断续出露，多呈大型构造岩块或岩片产出。该含矿层是秦岭商丹洋盆在新元古代—早古生代期间扩张过程中岩浆活动的产物，其形成环境为洋盆环境，属于商丹蛇绿岩带的西延[10]。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，为一套优地槽的沉积物，在火山活动间歇阶段在海底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。因而该大理岩的分布出现局部的不连续性，在地表呈狭长条带状等特征，形成一海相化学沉积变质型矿床[11]。

4 结论

小池沟水泥用大理岩矿赋存于寒武纪关子镇蛇绿岩地层中，属东秦岭早古生代商丹蛇绿岩带在西秦岭的西延部分，属于海相化学沉积变质型矿床。

矿体呈层状、厚度较为稳定，矿石质量较好，达到水泥用大理岩Ⅰ级品的工业要求。但后期构造运动对深部矿体有较大影响。在实际勘查和生产活动中应加强对矿体深部延伸方向的断裂构造研究。