广西南丹县八角当方解石矿矿床地质特征及成因分析.pdf

第 2 期广西南丹县八角当方解石矿矿床地质特征及成因分析曹文（广西壮族自治区第一地质队，广西壮族自治区 桂林541000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月Vol.44 No.2Feb.2024摘要：八角当方解石矿体赋存于上石炭统马平组生物碎屑粉晶微晶灰岩的断层中，矿体明显受断裂控制，呈脉状产出，厚度变化小，品位稳定，是一处小型的方解石矿床。文章在野外调查工作的基础上，通过分析矿床地质特征、矿体特征和质量特征，总结了该方解石矿的成矿条件，分析矿床成因，为扩大矿床规模指明方向。关键词：方解石矿；地质特征；成因；南丹县八角当作者简介：曹文（1987），男，广西灌阳人，主要从事野外地质勘查工作。南丹县作为广西的“矿物学家的天堂”，具有良好的成矿条件，矿产资源十分丰富，以锡、铅、锌等有色金属为主，其非金属矿砷、萤石、煤、方解石等矿物储量也较为丰富。碳酸钙是广西区内重要的非金属发展矿产咱1暂，八角当及其周边已发现有多处方解石矿床，区域上具有较好的成矿条件，文章在地质勘探的基础上，对本矿区的矿床地质特征及矿床成因进行总结分析，以期在矿区内寻找增储线索，突破矿床规模咱2暂。员区域地质矿床位于右江再生地槽（V）的桂西坳陷（V1）之南丹断褶带（V1-3）中的南丹-河池大断裂带的北东侧。出露地层有石炭系、二叠系和三叠系，岩性主要以灰岩为主，少量硅质岩、泥岩。区内没见有岩浆岩出露。区内属华南板块扬子陆块与南华活动带的交汇部位，历经了四堡、加里东、印支、燕山、喜山等多期构造发育阶段，主要受南丹-河池大断裂带影响，构造活动十分强烈，区域断裂、褶皱较发育咱3暂。区域构造线以北北西-北西向为主，其次为北东向，尚有少量的北北东向、北东东向、北西西向。2矿区（床）地质2.1地层矿区内出露地层主要为上石炭统马平组（C2Pm），出露于整个矿区（图 1）。岩性为一套灰色厚-巨厚层状生物碎屑粉晶微晶灰岩。主要矿物成分为方解石（98%99%），次要矿物：泥质（1%2%）。方解石呈半自形-它形粒状或粒状集合体无规则相间分布，粒径以 0.0040.03mm的微晶为主，0.030.06mm 的粉晶和0.060.25mm的细晶，及0.25mm 的中晶、粗晶稍少量。岩石后期受构造应力作用发生碎裂，裂隙被方解石、泥质充填，构成脉状充填结构和碎裂化结构，脉宽在 0.06耀0.26mm 之间。岩石中生物碎屑约 14%，呈圆形、椭圆状、弓形、弯曲条带状或不规则状不均匀分布，被方解石充填，有单晶结构、隐粒结构、晶粒结构、平行片状结构等，地层产状 205毅蚁20毅。为方解石矿体主要赋矿地层。2.2构造矿区内见一断层 F 分布于中-北东部 1100.97m 高地一带，为一逆断层。断层长约 425m，宽度一般在 26m之间，局部有变大缩窄之势，总体走向北东，倾向北西，产状 309毅耀310毅蚁58毅耀62毅，断层面平直光滑。断层主要切割马平组地层，带中见角砾状灰岩和充填的方解石。是本矿区主要成矿构造。受区域构造的影响，矿区次生节理有不同程度的发育。矿区主要发育的节理裂隙有以下三组：北西向、北西西向及北东向节理，节理性质主要为张性。其中在图 1矿区地质简图1.二叠系栖霞组；2.石炭系马平组；3.石炭系黄龙组；4.节理带；5.方解石矿体；6.地质界线；7.正断层 8.见矿钻孔及编号；9.未见矿钻孔及编号；10.产状；11.勘探线及编号；12.地名；13.矿区规划范围187冶金与材料第 44 卷矿区南侧发育一条节理密集带，走向北东，倾向北西。从野外勘查看，节理密集带北东端宽约115m，往南西侧逐渐变窄，在靠近矿区南西角处一带尖灭，带中主节理产状345毅蚁65毅，次节理产状168毅耀197毅蚁77毅耀87毅，节理间距以0.30.5m为主，节理密度2.10条/m，密集成群出现。带中地层受节理切割影响，岩性破碎，裂隙多呈张开状，常见有褐铁矿化及大量泥质充填。故推测该节理带是受断层F的影响，断裂呈由北东向南西尖灭，推测断裂向北东端延续，有望寻找下一个方解石矿体。2.3岩浆岩与变质岩区内无岩浆岩出露，也未发现明显的变质作用。但在节理带上盘有一条约 4085m 宽的灰岩色线、花色混杂带，带中岩石受旁侧节理带影响，颜色混杂，深灰色与灰色无规律分布，局部见有因铁质渲染的肉红色，发育有较多的裂隙，多为泥铁质及方解石细脉充填，形成无规律、不均匀的各种色线。3矿体（层）特征3.1矿体（层）地质特征在勘查工作中，在矿区范围内只发现1个方解石矿体。方解石矿体位于矿区的中部北东一带，呈脉状产于上石炭统马平组（C2Pm）灰岩的断层F中，方解石脉与围岩界线清晰。脉体走向为北东-南西向，北东、南西端地表出露呈自然尖灭。矿体在地表连续，长291m，深部控制斜深250m。矿体单工程厚2.1512.83m，平均5.51m，厚度变化系数为66.81%，厚度变化较稳定；单样品位：CaO含量55.47%55.68%，平均55.55%；单样白度77.9%95.1%，平均92.16%。矿体在与围岩接触边缘，多见有以接触面垂直的自形方解石晶体，呈白色或半透明梳状结构，而在矿体尖灭处多为肉红色团块状结构。3.2矿石地质特征矿石主要成分：矿石呈米白色，主要由方解石（100%）组成。方解石：白色，玻璃光泽，晶体呈菱面体，断口从平坦到阶梯状，镜下闪突起明显，菱形完全解理，可见聚片双晶，干涉色高级白，粒径在 0.3125mm 之间。矿石结构：自形粒状结构。矿石构造：块状构造。矿石品位：CaO 为唯一的矿石有用组分。单样品位CaO 含量 55.47%55.68%，平均 55.55%，变化系数为0.00%；单样白度 77.9%95.1%，平均 92.16%。3.3化学成分根据7个组合分析样测试结果统计：岩石其化学成分主要为 CaO、MgO，含少量 SiO2、Al2O3、Fe2O3等（表1），未有其他有害元素。表 1组合分析样测试结果统计表测试结果55.41耀55.65%91.0耀94.1%0.17耀0.38%0.17耀0.25%约0.0001%0.00040耀0.0032%0.00033耀0.0018%0.000061耀0.00023%0.61耀0.47mg/kg0.0041耀0.018mg/kg约0.00001%0.00%0.000031耀0.000055%0.0086耀0.021%0.015耀0.15%平均55.54%92.70%0.27%0.22%0.00%0.00%0.00%0.27mg/kg0.0086mg/kg0.00%0.01%0.08%分析项目CaO白度MgOSiO2Al2O3Fe2O3MnOPbAsHgCdCrBaF-盐酸不溶物3.4矿石类型及品级划分自然类型：本次详查所鉴定的矿石样品方解石矿物结晶颗粒大小为 0.1525mm，细晶质矿石为地表及靠近矿体边界处，矿体中心多为巨晶质矿石。矿石多呈块状，无片里化。故矿区内方解石矿石自然类型按结构分主要为：细晶质-巨晶质矿石。按构造分为：块状矿石。根据勘查所得：方解石矿石品位：单样品位 CaO 平均含量 55.55%，单样白度平均 92.16%。本矿区矿石品级为一级。3.5矿石的围岩方解石矿体赋存于上石炭统马平组灰岩的断层 F中，其顶底板围岩均为生物碎屑粉晶微晶灰岩，界限清楚。灰岩：呈灰色，厚-巨厚层状，块状构造，主要矿物成分为方解石，含少量泥质。岩石其化学成分主要为 CaO、MgO，含少量 SiO2、Al2O3、Fe2O3等，未有其他有害元素。倾角较缓，一般为19毅耀21毅之间。3.6矿体覆盖层特征方解石矿体发育于上石炭统马平组的灰岩断层 F中。矿区地形起伏变化较大，矿体基本出露于地表，局部有少量浅黄色粘土层及岩石碎块覆土层覆盖。3.7矿体岩溶率通过岩溶裂隙统计，岩溶率为 2.82%。总体上，矿体地表见有一些溶沟溶槽现象，但多不往深部延伸，深部岩溶裂隙较少，矿体岩溶不发育。源矿床成因及控矿因素分析4.1矿床成因矿床位于华南板块扬子陆块与南华活动带的交汇部位，历经四堡、加里东、印支、燕山、喜山等多期次构188第 2 期造运动，造就了南丹-河池大断裂带，受该大断裂构造活动的影响，在其北东侧的形成一系列以北北西-北西向为主，其次为北东向次一级断裂。在矿区及周边出露地层以石炭系、二叠系和三叠系为主，岩性主要为灰岩、硅质岩、硅质泥岩等，丰富的碳酸盐岩为方解石成矿提供了矿质来源咱4暂，以南丹-河池大断裂带为主要导矿构造连接深部隐伏岩体，大气降水下渗溶蚀、淋滤碳酸盐岩层，形成富含 CO32-地下水，通过断裂裂隙下渗到岩浆岩中，形成岩浆流体，流体再对上覆灰地层发生水岩反应使灰岩溶解析出 CO2咱5暂，形成富含 CO2含矿流体，在岩浆泵作用下及 CO2气体的加入，含矿流体具强有力的上迁力，使含矿热液通过构造破碎带或地层薄弱部位上侵，对所接触地层进行重熔及同位素交换咱5暂，含矿流体得到进一步活化、富集，随着上侵距离加长，含矿流体到达近地表的半开放式节理、裂隙、断裂带或岩溶洞等中，随大气降水的缓慢加入，后续岩浆动力、热力不足，发生 CO2去气作用，含矿热液与围岩进行了充分的交换物质，在充足的时间内碳酸钙物质重结晶，形成方解石矿体咱5暂，表现为在与围岩接触处方解石呈梳状自形晶，矿体内方解石多成半自形-自形结构，若结晶时间短则为团块状。故该矿区方的解石矿体为含矿热液上侵充填张性裂隙带形成的，属低温热液充填型方解石矿床。4.2控矿因素分析该方解石矿床为低温热液充填型，灰岩是矿床的主要矿源层和赋矿层，断裂、裂隙等是矿床形成的主要导矿、容矿构造，每一个矿床的形成都是受多种因素控制，但就该矿床最明显的控矿因素有：一是灰岩岩性地层；二是断裂、裂隙构造。4.2.1地层岩性因素该方解石矿脉体赋存于上石炭统马平组（C2Pm）灰岩断层中。围岩岩性为一套灰色厚-巨厚层状生物碎屑粉晶微晶灰岩，主要矿物成分为方解石。大气降水对隐伏岩体上覆岩层不断下渗溶蚀、淋滤，形成富含 CO32-的地下水，经断裂、裂隙下渗到岩体的前锋中，岩体前锋再对上覆灰地层进行重熔，发生水岩反应，形成富含CO2含矿流体，使含矿流体中的碳酸盐物质不断富集、提炼。故岩层为方解石矿的形成提供了丰富的物质来源，同时也是该矿床的主要赋矿地层，富含方解石矿物的灰岩地层是形成高品质方解石矿体先天有利条件。4.2.2构造因素矿区所处的南丹-河池大断裂是连接深部隐伏岩体的深大断裂，其附近次级张性断裂密集发育，是矿床形成的主要导矿、容矿构造，为含矿热液的运移及储存提供了场所。矿区方解石矿体所处的为节理带中的张性断裂，具有半开放式的特征，既有容矿空间，又给予了矿体形成足够的时间，大气降水的渗入，使含矿热液物化条件渐变变化，含矿热液中的碳酸钙物质发生重结晶，形成方解石矿体。故南丹河池大断裂带是矿床的主要导矿构造，而其附近的半开放式节理、裂隙、断裂带或岩溶洞等是矿床的主要成矿构造。4.3找矿标志该方解石矿床的地表灰岩岩石中可见由众多的方解石细脉、方解石团块，但大规模的方解石矿体却少见，是受制于赋矿场所，赋矿场所的性质、形态、大小决定了方解石矿体产出的形态及规模。经勘查工作总结，本区的主要方解石矿的找矿标志有：（1）大断裂带附近的近地表半开放式节理、裂隙、断裂带或岩溶洞等是方解石矿体主要的容矿场所，在构造运动下部分出露地表，可以直接见方解石脉出露，是寻找方解石矿体直接标志。（2）方解石矿体多具有成组成带出现的特征，一个成矿构造中往往出现多个矿体，或者及周边断裂中往往也有方解石矿体，以就矿找矿的方式，在现有的矿床深部及周边找寻构造断裂地带，如断层破碎带、节理带等，寻找方解石矿体。缘结论（1）八角当方解石矿床已发现 1 个方解石矿体，呈脉状产出，矿体真厚 2.15m12.83m，平均厚度 5.51m，单样品位 CaO 平均含量 55.55%，单样白度平均 92.16%，是一处优质的方解石矿床。（2）矿体赋存于上石炭统马平组生物碎屑粉晶微晶灰岩的断层中，明显地受到地层及断裂的控制，结合矿体的特征及矿物组合，认为该矿方解石矿床的找矿属于低温热液裂隙充填型矿床。（3）矿体在北东、南西端地表出露呈自然尖灭，近似一个透镜体，认为该矿体是出露地表最近的一个矿体，在其北东侧的深部可能还有方解石矿体。参考文献1 潘威武，唐汉林，邓虎.广西百色驮楼方解石矿床地质特征及成因分析 J.中国非金属矿工业导刊，2023（3）：15-18.2 张辉.广西德保大雅方解石矿地质特征与矿床成因 J.中国非金属矿工业导刊，2023（3）：31-34.3 黄仪林，曹文，奉贻龙.广西南丹县更塘方解石矿矿床地质特征及矿床成因 J.内蒙古煤炭经济，2022（21）：178-180.4 刘伟，朱远忠，姜魁，等.湖南涟源后溪方解石矿床地质特征及控矿因素分析 J.中国非金属矿工业导刊，2022（3）：20-24.5 王位，高键，孙蓓蕾，等.太原西山煤田太原组中方解石脉成因及其地质意义 J.矿物岩石地球化学通报，2022，41（3）：645-656.曹文：广西南丹县八角当方解石矿矿床地质特征及成因分析189