辽宁省瓦房店市杨树房石灰岩矿床地质特征

柳立群, 赵雪芹

(1.辽宁省第九地质大队,辽宁 铁岭 112000； 2.辽宁省地质矿产调查院,辽宁 沈阳 110032)

辽宁省瓦房店市杨树房石灰岩矿床地质特征

柳立群1, 赵雪芹2

(1.辽宁省第九地质大队,辽宁 铁岭 112000； 2.辽宁省地质矿产调查院,辽宁 沈阳 110032)

辽宁省瓦房店市杨树房石灰岩矿赋矿层位为震旦系南关岭组二段一层,矿体与围岩呈渐变过渡关系,以粉晶灰岩和砂屑灰岩为主,属于海相沉积,332+333类资源量8 233万t,其中黑色冶金熔剂石灰岩矿资源量5 180万t,属于大型矿床,可满足鞍钢及周边地区黑色冶金工业的需要。

石灰岩；黑色冶金熔剂；水泥；矿床；杨树房

辽宁省瓦房店市杨树房石灰岩矿是辽宁省矿产勘查院于2008年经详查工作❶确定的黑色冶金熔剂和水泥石灰岩共生矿床。探明332+333类资源量8 233万t,其中黑色冶金熔剂石灰岩矿资源量5 180万t,属于大型沉积矿床。矿体平均厚度达65.5 m,开采条件较为优越。矿床地处辽南复州湾地区,大地构造位于中朝准地台胶辽台隆复州—大连凹陷中部。区域内出露的地层主要为晚元古界青白口系、震旦系,古生界寒武系。杨树房石灰岩矿床赋存在震旦系南关岭组二段一层内,与上覆南关岭组二段二层地层,下伏南关岭组一段地层均为整合接触(见图1)。

1 矿体地质特征

1.1 矿体特征

矿区地层出露位于袁家沟同心环状向斜褶皱构造的东翼南侧部位,受其同心向斜构造控制,矿层呈弧型带状分布。该矿为沉积层状矿体,矿体赋存在震旦系南关岭组二段一层内,该层全部为矿体,形态简单,由于断层的影响,根据矿体的展布特征共划分为3条矿体(见图1)。

根据工业利用类型不同,按有用元素组分含量将石灰岩矿体划分为黑色冶金熔剂石灰岩矿体和水泥石灰岩矿体两种工业类型,其中黑色冶金熔剂石灰岩矿体赋存于水泥石灰岩矿体内部,自上而下形成上部水泥石灰岩矿体、黑色冶金熔剂石灰岩矿体和下部水泥石灰岩矿体,但Ⅲ号矿体由于F4断层的斜切,造成下部水泥石灰岩矿体的缺失。其中三条矿体的上部水泥石灰岩矿层厚度2.20～32.09 m,平均厚度11.24 m,CaO平均品位48.37%；下部水泥石灰岩矿层厚度8.70～26.68 m,平均厚度16.59 m,CaO平均品位48.14%；黑色冶金熔剂石灰岩矿层厚度21.90～49.30 m,平均厚度37.68 m。Ⅰ号矿体黑色冶金熔剂+上下水泥石灰岩矿层总厚度为54.35～74.78 m,平均63.72 m；Ⅱ号矿体厚度56.30～87.77 m,平均厚度69.68 m;Ⅲ号矿体厚度40.99 m。各矿层的特征见表1。

图1 杨树房石灰岩矿地质略图Fig.1 Geological sketch of the Yangshufang limestone deposit1.第四系;2.甘井子组三段;3.甘井子组二段;4.甘井子组一段;5.南关岭组二段三层;6.南关岭组二段二层;7.南关岭组二段一层;8.南关岭组一段;9.长岭子组;10.矿体编号;11.实测、推测地质界线；12.断层及编号;13.地层产状。

表1 黑色冶金熔剂和水泥石灰岩矿层地质特征表

1.2 矿体围岩和夹石特征

1.2.1 矿体与围岩的接触关系

1.2.1.1 黑色冶金熔剂石灰岩矿层与顶底板接触关系

黑色冶金熔剂石灰岩矿层为层状沉积单层矿体,沿走向连续稳定。根据对矿区10个矿体顶底板层序齐全的剖面统计,各剖面中黑色冶金熔剂石灰岩除一处缺失顶板水泥石灰岩层而直接与围岩接触外,其顶底板均与水泥石灰岩矿层伴生。二者的接触关系均为渐变过渡关系,无明显界线,以化学成分确定不同类型的矿体界线。

1.2.1.2 水泥石灰岩矿层与顶底板围岩接触关系

水泥石灰岩矿层共生在黑色冶金熔剂石灰岩矿层的顶底板,沿走向连续。上部水泥石灰岩矿层与上覆南关岭组二段二层(Zn2-2)泥晶灰岩界线清楚,水泥石灰岩矿层以顶部叠层石灰岩为标志层,该叠层石灰岩抗风化强,区域分布十分稳定,多呈凸出地貌,标志特征十分明显,该叠层石灰岩层均为水泥石灰岩矿体。

下部水泥石灰岩矿层与下伏南关岭组一段(Zn1)泥晶灰岩界线为渐变过渡关系。水泥石灰岩以见砂屑灰岩为标志区分于下伏围岩地层南关岭组一段(Zn1)泥晶灰岩。只要见有砂屑灰岩透镜状夹层出现,绝大部分都会成为水泥石灰岩或黑色冶金熔剂石灰岩矿层。此外砂屑灰岩之下泥晶灰岩也有达到水泥石灰岩品位成为矿体的现象。

1.2.2 矿体中的夹石特征

矿区内对>2 m低于边界品位的样品作为夹石剔除,黑色冶金熔剂和水泥石灰岩矿体中均未单独圈出夹石层,但其中仍有多处低于2 m的夹石层,未作为夹石剔除。其岩性多为浅灰色泥晶灰岩,风化面略带黄绿色,多为水平或微波状层理,产状与矿体一致,泥质含量较高。各夹石层地质特征见表2。

表2 夹石层地质特征统计表

2 矿石质量特征

2.1 按工业利用用途分类

根据工业用途不同,将矿区石灰岩矿体划分为黑色冶金熔剂和水泥石灰岩两种矿石类型。其中黑色冶金熔剂石灰岩有用化学成分稳定,CaO单工程含量50.85%～53.11%,平均含量51.99%。有害元素含量较低,MgO单工程含量0.76%～2.21%,平均含量1.40%；SiO2单工程含量2.27%～3.57%,平均含量2.96%,均达到工业指标的要求。水泥石灰岩矿体单工程CaO含量45.06%～52.16%,平均48.22%；MgO上部水泥石灰岩矿层含量较高,单工程0.97%～3.58%,平均1.97%,下部水泥石灰岩矿层含量较低,单工程0.44%～1.65%,平均0.84%,亦达到工业指标要求。同时选取部分有代表性的样品,对黑色冶金熔剂和水泥石灰岩相关的有害元素f SiO2、K2O、Na2O、P、S、Fe2O3、Al2O3、SO3、Cl、酸不溶物和LOS进行了分析,分析结果表明各项指标均符合黑色冶金熔剂和水泥石灰岩矿的要求,因此区内的石灰岩矿体均达到优质黑色冶金熔剂和水泥石灰岩矿标准。

2.2 按矿物成分和成因分类

按矿石结构、构造和矿物成分进行分类,主要有粉晶灰岩、砂屑(鲕粒)灰岩、叠层石灰岩和泥晶灰岩四种类型。

2.2.1 粉晶灰岩

粉晶结构,中厚层构造,波状层理,层厚一般5～35 cm。矿物成分:方解石占95%～99%,砂屑占0～5%,石英1%。方解石以粉晶为主,他形粒状,少量呈细晶,细晶方解石多呈团块状集合体分布。石英为陆源碎屑,棱角状、次棱角状,粒度为0.025～0.125 mm,呈粉砂和微粒砂,分布不均匀。岩石呈灰—深灰色,风化面见不规则状方解石细脉和刀砍痕状溶沟。

2.2.2 砂屑(鲕粒)灰岩

砂屑或鲕状结构,砂屑灰岩为中厚层块状砂屑构造,波状层理,层厚一般2～25 cm。岩石由砂屑、鲕、泥晶杂基和亮晶胶结物组成。砂屑含量5%～15%,粒度0.4～2 mm,个别粒度达2.25 mm而成为砾屑,砂屑主要呈长条状、混圆状,成分为泥晶灰岩碎屑。鲕粒含量最高可达55%,粒度0.5～2 mm不等,个别可达3.25 mm而成为豆粒,鲕粒直径大于鲕壳厚度,为表皮鲕,鲕粒为泥晶灰岩碎屑。内碎屑之间为泥晶杂基和亮晶胶结物,均由方解石组成。砂屑灰岩均分布于粉晶灰岩之中,常与小柱状叠层石灰岩互层分布,沿走向连续性较差,多以透镜状尖灭或再现。岩石呈灰—深灰色,风化面可见较多不规则状方解石细脉和刀砍痕溶沟。

2.2.3 叠层石灰岩

泥晶结构,叠层构造。矿物成分除微量石英外均由方解石组成。石英呈微粒状集合体不均匀分布。方解石、泥晶、粉晶(及亮晶)和有机质构成叠层石之暗带、亮带。暗带富含有机质,色暗；亮带有机质少,颜色浅,透明度高;暗带亮带相间呈弧状纹层分布。叠层石呈小柱状,直径一般1～6 cm,大者可达10 cm。叠层石灰岩在黑色熔剂石灰岩矿体中多分布在粉晶灰岩中或与砂屑灰岩互层分布。波状层理,沿走向呈透镜状尖灭或再现,叠层石柱体被波状层理横切现象较普遍。岩石呈灰—深灰色,风化面可见不规则状方解石细脉和刀砍痕状溶沟。

2.2.4 泥晶灰岩

粉晶、泥晶结构,薄—中厚层构造,水平或微波状层理,沿走向连续稳定。矿物成分:方解石占97%,为他形粉晶、泥晶,粉晶多于泥晶。铁质微量,陆源碎屑石英+云母占2%,粘土1%。石英呈棱角状、次棱角状,粒度为0.01～0.05 mm之间的粉砂。云母呈鳞片状,平行长轴分布。主要分布在黑色冶金熔剂石灰岩上部层位或其顶底板的水泥石灰岩层中,颜色为灰—浅灰色,厚度最大不超过1.8 m。此外在黑色冶金熔剂灰岩下部层位可见数层黄绿色或紫红色泥晶灰岩薄层,水平层理,层厚0.5～3 cm,夹层厚度1～10 cm,矿体中品位较低的夹层多为此类泥晶灰岩。

3 矿床成因与找矿标志

3.1 矿床成因

根据区域岩相古地理资料表明:区域内的沉积总体表现为海退期特征,碳酸盐岩沉积具有潮间坪环境沉积的特点[1]。矿区的石灰岩矿物成分以方解石为主,含少量石英、砂屑、粘土及铁质等,同时发育有标志性的层状叠层石灰岩,因此该套泥灰岩组合是本地区的重要成矿层位,其沉积环境属潮下带[2]。基于上述特点,本区石灰岩属于浅海潮汐下低能带化学沉积或生物化学沉积矿床。

3.2 找矿标志

杨树房石灰岩矿床属层状沉积矿床,严格受地层控制。矿体主要赋存在震旦系南关岭组二段一层(Zn2-1)粉晶灰岩夹砂屑灰岩、叠层石灰岩和泥晶灰岩之中,矿体界线与地层界线基本一致。南关岭组二段一层赋矿层位底部以见深灰色砂屑灰岩为标志,区别于下伏一段(Zn1)浅灰色、灰黄色泥晶灰岩；顶部以区域上分布十分稳定的深灰色厚层状小柱叠层石灰岩(见照片1)作为标志层,区别于上覆二段二层黄绿色泥晶灰岩。赋矿层位南关岭组二段一层(Zn2-1)粉晶夹砂屑灰岩、叠层石灰岩和泥晶灰岩由于较下伏泥晶灰岩抗风化,因此从见矿层位开始地形的海拔标高迅速增高,直至顶部小柱叠层石标志层形成馒头状凸起正地貌,该顶部小柱状叠层石标志层抗风化强呈正地貌凸出于地表,区域上连续稳定与上覆黄绿色泥晶灰岩抗风化弱呈负地貌的特征反差较大,因此区域上找矿标志十分明显。

照片1 叠层石灰岩Photo 1 Laminated limestone

4 结语

(1) 杨树房石灰岩矿床赋存于震旦系南关岭组二段一层内,矿体呈层状分布,且较为连续,与顶底板围岩均为整合接触,二者属渐变过渡关系,属于浅海化学沉积或生物化学沉积层状石灰岩矿床。矿石以粉晶灰岩、砂屑灰岩为主,地质品位稳定,可作为黑色冶金熔剂及水泥原料。

(2) 石灰岩矿是具有鲜明时控性和层控性的海相沉积矿产。震旦系南关岭组是瓦房店地区石灰岩矿的主要赋矿层位之一,在区域上广泛出露,因此该组地层可作为本地区找寻石灰岩矿产的主要层位。

(3) 近年来,随着大连市对城市规划和建设的调整,未来将限制城市周边地区对石灰岩矿产资源的开发和开采[3],而瓦房店地区作为辽南重要的石灰岩矿产区,对其开发利用已提上日程。杨树房石灰岩矿作为该地区的大型石灰岩矿床,具有优越的地理位置,今后既可以满足鞍钢及周边地区黑色冶金工业的需要,同时还可以作为大连地区水泥原料的基地。

[1] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京:地质出版社,1989:368-369.

[2] 董永适,赵春强,王晓东,等.辽宁省瓦房店地区石灰岩矿赋矿层位岩相古地理特征及矿产资源潜力预测[J].中国科技博览,2013(25):118-119.

[3] 李志刚.大连地区水泥矿山资源开发利用现状及建议[J].中国水泥:矿山与机械版,2012(1):77-79.

(责任编辑：于继红)

Geological Characteristics of Yangshufang Limestone Deposit inWafangdian City,Liaoning Province

LIU Liqun1, ZHAO Xueqin2

(1.NinthGeologicalTeamofLiaoningProvince,Tieling,Liaoning112000; 2.GeologicalSurveyInstituteofLiaoningProvince,Shenyang,Liaoning110032)

Limestone mineral deposits outcrop in upper portions on No.1 bed of Sinian Nanguanling formation in Yangshufang area of Wafangdian city.Orebody and country rock had gradual transition relationship.The limestone deposits consist mainly of calcisiltite and calcarenite belong to marine facies，The 332+333 type of resources is 82.33 million tons.Resource amount of black metallurgical flux limestone deposit is 51.8 million tons.It can satisfy the need of Anshan iron or steel company and surrounding areas black metallurgical industry.

limestone; black metallurgical flux; cement; deposit; Yangshufang

2015-01-29;改回日期:2015-03-31

柳立群(1971-),男,工程师,地质工程专业,从事矿产勘查开发工作。E-mail:llq188127@126.com

P588.24+5

A

1671-1211(2015)04-0408-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201504009

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150619.1333.005.html 数字出版日期:2015-06-19 13:33

❶ 辽宁省矿产勘查院,辽宁省瓦房店市杨树房石灰石矿详查报告,2008。