黑龙江省东部地区水泥用硅铝质原料矿产资源特征

赵显明

(中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队，黑龙江 哈尔滨 150040)

1 研究区所处构造概况

黑龙江省东部大地构造位置，处于古亚洲域与泛太平洋构造域的交接复合部位，属古亚洲构造域的一部分。总体构造格架表现为德都—大安岩石圈断裂以东，敦化—密山岩石圈断裂以西之古老地块，有依兰—舒兰岩石圈断裂、方正—长汀岩石圈断裂、牡丹江岩石圈断裂。

区内断裂构造发育，数量多、期次多。大断裂、区域断裂、小断裂等相互穿插、切割，破坏了地层的完整性。既为许多成矿作用提供了储矿、控矿基本条件，同时也对研究区水泥用硅铝质原料成矿条件起到了破坏和混杂作用。

2 硅铝质原料基本特征

水泥用硅铝质原料参照类比现有矿山原料质量指标：砂岩矿石SiO2≥70%，Al2O3≥8%，(K2O+Na2O)≤6.7%；泥岩矿石SiO2≥52%，Al2O3≥10%，(K2O+Na2O)≤3%进行评价，通过175个矿(化)点调查，确定低碱水泥用硅铝质原料矿点7个，普通硅酸盐水泥用硅铝质原料矿点66个。

中生界白垩系和新生界新近系地层中之砂、泥质岩层是赋存水泥用硅铝质原料矿的主要含矿层位。多数分布在区内低矮山区和平原阶地上，构成现代丘陵垅岗地貌。随其分布发育的地理位置、沉积环境和物质组成等不同，各地区资源特征随其地层变化各有不同。

2.1 哈尔滨地区

区内所见水泥用硅铝质原料矿主要为砂岩和泥岩两类。分别为中生界上白垩统嫩江组(K2n)砂岩、泥岩；下白垩统淘淇河组(K1t)砂岩。含矿层特征分述如下：

(1) 上白垩统嫩江组(K2n)砂岩、泥岩。

主要由黄色、黄白色细粒长石砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩互层，夹钙质细砂岩及钙质砂岩透镜体等组成，含植物及介形虫化石。分布在松花江以北，兰西县东侧，呼兰河沿岸，沿河谷阶地分布。规模不大，厚约10m。呈水平层状产出，交错层理发育，河流冲积特征明显。岩石呈弱胶结之松散细粒砂状结构，主要碎屑成分为石英70%、长石25%，有少量粘土或泥质物胶结。化学成分平均为(%)：SiO274.27、Al2O312.11、Fe2O32.78、(K2O+Na2O) 4.86。

(2) 下白垩统淘淇河组(K1t)砂岩。

由灰白色细粒长石砂岩、中粗粒长石砂岩互层，夹砂砾岩、粉砂岩、粗砂岩，部分为砾岩，含植物化石。分布于阿城市裴克图及宾县大团山子、高家屯及宾安—宁远一带，以及巴彦县龙泉镇—洼兴镇一带，呈断续弧岛状、云杂状零星分布在龙岗状地貌区。化学成分平均为(%)：SiO275.38、Al2O313.26、Fe2O32.21、(K2O+Na2O) 5.90。

2.2 牡丹江地区

区内中、新生界地层广泛发育，主要赋存在中生界白垩系和新生界新近系地层中。分别由白垩系的猴石沟组(K1h)砂岩、海浪组(K2hl)砂岩、穆棱组(K1m)砂岩和新生界新近系中新统土门子组(N1t)泥岩、古近系虎林组(Eh)泥岩等构成。

(1) 下白垩统猴石沟组(K1h)砂岩。

为本区水泥用硅铝质原料之主要含矿层，主要由弱固结的(局部呈岩石状)黄褐、黄白色含砾粗砂岩、硬质长石砂岩、灰白色凝灰质砂岩、泥质粉砂岩夹薄层泥质岩组成，底部由砾岩、砂砾岩等组成，地层总厚度＞1 950m。分布于牡丹江市温春镇宁安市江东乡、穆棱县磨刀石镇、兴源镇—马桥河镇及穆棱县北部等地大面积出露。因受新构造运动和火山活动影响，地层岩石结构随地区不同有坚硬岩石状和弱固结疏松状砂岩之别。玄武岩发育区多为弱胶结状砂岩。化学成分平均为(%)：SiO277.77、Al2O311.86、Fe2O31.80、(K2O+Na2O) 6.39。

(2) 下白垩统穆棱组(K1m)砂岩。

由弱胶结的灰—灰绿色粉砂岩与细砂岩互层，夹凝灰质砂岩及泥岩薄层组成；总厚度约861m，分布于穆棱县北部—鸡西市梨树区一带及光义村、五林镇一带。多由疏松弱胶结的砂岩、砂砾岩和少量细砂岩组成。化学成分平均为(%)：SiO275.51、Al2O312.98、Fe2O31.72、(K2O+Na2O) 6.41。

(3) 新生界新近系中新统土门子组(N1t)泥岩。

土门子组泥岩为本区含钾、钠较低的粘土质泥岩层，是低碱水泥用硅铝质原料找矿目的层。由灰白—灰黑色(局部呈灰绿—灰紫色)粘土质泥岩组成，常呈透镜体状产于灰白色含泥砂岩和粉砂岩中，断续分布，一般规模不大，厚度10～20m。分布在牡丹江市兴隆镇—宁安市石岩镇—卧龙乡一带。常与区内船底山高位玄武岩(N1-2c)相伴生，且多沿玄武岩底部分布，二者呈镶边特征。化学成分平均为(%)：SiO262.56、Al2O320.60、Fe2O34.75、(K2O+Na2O) 2.35。

(4) 古近系虎林组(Eh)泥岩。

主要由灰—灰白色粘土物质组成，呈透镜状夹于粗砂岩、粉砂岩互层中，厚度不大，约10m。主要分布在宁安市海浪镇—东京城、牡丹江市桦林镇—林口县五林镇一带。化学成分平均为(%)：SiO261.73、Al2O320.33、Fe2O32.90、(K2O+Na2O) 4.27。

(5) 古近系虎林组(Eh)页岩。

页岩赋存于区内新生界古近系虎林组(Eh)地层，底部为中生界中白垩统海浪组(K2hl)地层，顶部为第四纪玄武岩分布。呈单斜层状产出，岩石呈灰白—灰绿色，泥质结构，页片状构造。矿物组成以泥质及凝灰质为主，含叶肢介化石，体轻，页理发育，页面平整，经薄片鉴定为蛋白石岩。经采样化验结果，基岩化学成分为(%)：SiO280.88、Al2O39.25、Fe2O32.06、(K2O+Na2O) 1.46；风化基岩化学成分为(%)：SiO278.27、Al2O39.82、Fe2O32.15、(K2O+Na2O) 1.78。符合生产低碱水泥用硅铝质原料质量要求。

牡丹江地区的水泥用硅铝质原料矿产资源特点总体来看，矿石质量较好且规模较大，大多数砂岩及泥岩可代替粘土作为水泥用硅铝质原料。

经调查，区内作为水泥用硅铝质原料具有相当远景，其中牡丹江市温春镇地区分布的中生界下白垩统猴石沟组(K1h)灰白—黄白色硬质岩屑长石石英砂岩是本区较好的水泥用硅铝质原料。

2.3 佳木斯地区

区内广泛发育的中生界下白垩统和新生界新近系中—上新统地层，为本区水泥用硅铝质原料资源的主要赋存层位，其中下白垩系统猴石沟组(K1h)砂岩，城子河组(K1c)和新近系中—上新统富锦组(N1-2f)砂岩、泥岩等岩层，是区内水泥用硅铝质原料的含矿岩层。分述如下：

(1) 下白垩统猴石沟组(K1h)砂岩。

由黄褐色含砾粗砂岩、硬质砂岩、凝灰质砂岩、砾岩等组成，总厚度＞1 190m；分布于鹤岗市—萝北县环山乡、佳木斯群胜乡、依兰三道岗—勃利镇一带和桦南公心集等地区。

本区猴石沟组砂岩多以固结成岩状态出现，呈中厚层状产出，孔隙式胶结类型，粒状结构，块状构造，其碎屑组成主要为硅质岩屑及石英矿物碎屑，胶结物为硅质、泥质成分。化学成分平均为(%)：SiO269.95、Al2O314.39、Fe2O34.26、(K2O+Na2O)6.44。

(2) 下白垩统城子河组(K1c)砂岩。

由灰白、黄白、黄褐色中—细粒长石砂岩及凝灰质砂岩组成，底部为粗砂岩和砂砾岩等。呈微倾斜中厚层状产出。交错层理发育，具明显的陆相河流冲积特征。岩石呈块状，孔隙式泥质胶结，砂状结构；主要碎屑成分为岩屑、石英及长石碎屑，呈灰黄—黄白色，化学成分平均为(%)：SiO271.3～71.41、Al2O312.97～13.32、Fe2O36.11～5.44、(K2O+Na2O)5.57～4.96。

(3) 新近系中—上新统富锦组(N1-2f)砂岩。

由灰—灰绿色粉砂岩和砂砾岩、粉砂质泥岩，夹泥岩互层，总厚度＞497.5m，组成龙岗状地貌；多分布于桦南县曙光农场、依兰县道台桥—勃利县小五站及鹤岗市新华镇一带。化学成分平均为(%)：SiO273.83、Al2O312.55、Fe2O33.10、(K2O+Na2O)5.91。

(4) 新近系中—上新统富锦组(N1-2f)泥岩。

由灰白色粘土物质组成，风化后呈软泥状。高粘塑性，具细腻滑感，属高岭土类，夹于中粗粒砂岩层中。采样化验结果化学成分为(%)：SiO268.95、Al2O317.48、Fe2O33.01、(K2O+Na2O) 4.09。

佳木斯地区水泥用硅铝质原料矿产资源特征，总体看不及牡丹江地区，与哈尔滨地区大体相同，部分砂岩可代替粘土作为水泥用硅铝质原料，具有一定远景。其中以下白垩统猴石沟组(K1h)灰白色凝灰质长石砂岩、细砂岩夹含砾砂岩质量最优；如桦南县闫家镇凝灰质砂岩矿，属本区较好的原料矿山，完全符合当地水泥企业生产普通硅酸盐水泥的要求。此外，桦南县北曙光农场尚有新近系中—上新统富锦组(N1-2f)含砂砾岩、粘土，也是区内较好的硅质原料资源。

3 成矿规律

区内可作水泥用的硅铝质原料矿主要有砂岩和泥岩两种，分别赋存在中生界白垩系和新生界新近系地层中，均属陆源碎屑沉积成因，受古地理环境控制，具明显河湖相沉积特征。

3.1 砂岩

主要分为灰白、黄白色长石石英砂岩和灰白色凝灰质砂岩两种类型，受构造运动、岩浆活动影响及第四系覆盖，空间分布上较零乱，各地出露不一，随地质环境不同，岩(矿)石结构有弱胶结疏松砂状结构和固结坚硬块状之别。其中灰白—黄白色长石石英砂岩主要由石英、长石矿(岩)屑组成，弱固结疏松砂状结构，以近水平层状产出，微、斜交层理发育，沉积韵律明显，具典型陆相河湖沉积特征，多发育在新构造运动频繁的凹陷区，多分布于哈尔滨地区呼兰河沿岸一带的下白垩统嫩江组(K1n)细粒长石石英砂岩，牡丹江地区温春镇一带的下白垩统猴石沟组(K1h)灰白色长石石英砂岩及牡丹江宁安市海浪镇一带的上白垩统海浪组(K2hl)的杂砂岩等；灰白色凝灰质砂岩主要由灰白色粒状玻屑、晶屑、岩屑组成凝灰质孔隙式胶结，砂状结构，固结块状构造，以水平层状产出，层理清晰，多由火山碎屑物质堆积组成，一般钾钠含量(K2O+Na2O)较低，适合水泥用硅铝质原料要求。此种砂岩多产在地壳较稳定地段，硬结成岩较好，受后期构造和杂质污染较少，质量较好。

上述两种砂岩经调查采样化验，一般化学成分为(%)：SiO275～80、Al2O310～15、(K2O+Na2O) 4～6，据黑龙江省生产企业实践证明可作普通硅酸盐水泥生产配料之用。

3.2 泥岩

由灰白、灰绿、灰紫色粘土质泥岩组成，呈透镜体状夹于砂岩和砂砾岩之间，断续状分布。组成物质主要为粘土矿物和经水解变质的火山灰质物质，沿湖盆地堆积而成。其物质来源与火山活动密切相关。多在火山岩底部或边部的湖盆地发育，一般规模不大。

泥岩主要分布在牡丹江地区温春镇一带及宁安市卧龙乡等地的新生界新近系中新统土门子组(N1t)地层中。此外，在宁安市海浪镇南煤矿区古近系虎林组(Eh)上部，煤层顶、底板中亦见有泥岩分布；在佳木斯地区桦南县半截河一带新近系中—上新统富锦组(N1-2f)相当于新近系中新统土门子组(N1t)地层中也见有泥岩分布。泥岩化学成分为(%)：SiO250～64、Al2O310～15、(K2O+Na2O) 0.5～7。多数泥岩硅的含量偏低，部分可作低碱水泥用配料。

4 结语

调查区内水泥用硅铝质原料成矿规律为：砂岩受陆相动荡沉积环境影响，陆源碎屑复杂、成矿规律不明显；泥岩受火山活动控制，质量变化较大。根据区内资源特点，类比区内实际生产用同类矿山，作普通硅酸盐水泥用硅铝质原料资源区内尚有相当远景，泥岩尚有部分可作低碱水泥配料。值得提出的是在牡丹江地区宁安市海浪镇南见有一处蛋白石页岩矿，赋存于新生界古近系虎林组(Eh)地层中，经调查采样化验结果为(%)：SiO280.88、Al2O39.25、Fe2O32.06、(K2O+Na2O) 1.46，可作低碱水泥生产用配料。