江西上栗楚山水泥用灰岩矿矿床地质特征及找矿前景.pdf

46 2023 年第 5 期 中国非金属矿工业导刊 总第 161 期【矿产资源】江西上栗楚山水泥用灰岩矿矿床地质特征及找矿前景王凯1，祝爱明1，王洪荣1，周卫荣1，张彩良2，黄斌2(1.江西省地质调查勘查院矿产勘查所，江西 南昌330038；2.萍乡市自然资源发展集团有限公司，江西 萍乡337055)【摘要】楚山水泥用灰岩矿位于钦杭结合带萍乡乐平坳陷带的北西端，是赣西地区新发现的一处大型水泥用灰岩矿。该矿床规模大、质量好。含矿岩石主要为白云质灰岩、含燧石结核灰岩、生物屑泥晶灰岩、微晶灰岩，其成因属海相化学生物沉积型矿床。在系统分析该矿床成矿地质背景、矿床地质特征及矿床成因的基础，对矿区外围进行了找矿前景评价，圈定了 2 个成矿远景区。【关键词】水泥用灰岩矿；海相化学生物沉积型矿床；成矿地质特征；找矿前景【中图分类号】P619.225 【文献标识码】A【文章编号】1007-9386(2023)05-0046-04Geological Characteristics and Prospecting Potential of Chushan Cement Limestone Deposit in Shangli County,Jiangxi ProvinceWANG Kai1,ZHU Ai-ming1,WANG Hong-rong1,ZHOU Wei-rong1,ZHANG Cai-liang2,HUANG Bin2(1.Mineral Exploration Institute of Jiangxi Geological Survey and Exploration Institute,Nanchang 330038,China;2.Pingxiang Natural Resources Development Group Co.,Ltd.,Pingxiang 337055,China)Abstract:The Chushan cement limestone deposit is located in the northwest end of the Pingxiang-Leping depression belt in the Qinzhou-Hangzhou junction zone.It is a newly discovered large cement limestone mine in western Jiangxi.The deposit is large in scale and good in quality.The ore-bearing rocks are mainly dolomite limestone,flint concretion limestone,bioclastic micrite limestone and microcrystalline limestone,which belong to marine chemical-biological sedimentary deposits.Based on the systematic analysis of the metallogenic geological background,geological characteristics and genesis of the deposit,the prospecting prospect of the periphery of the mining area is evaluated,and two metallogenic prospect areas are delineated.Key words:cement limestone;marine chemical-biological sedimentary deposits;metallogenic geological characteristics;prospecting potential【作者简介】王凯(1989-)，男，硕士学位，工程师，主要从事矿产勘查与评价工作，E-mail：。【引文格式】王凯,祝爱明,王洪荣,等.江西上栗楚山水泥用灰岩矿矿床地质特征及找矿前景 J.中国非金属矿工业导刊,2023(5):46-49,54.上栗地处钦杭结合带中萍乡乐平凹陷带的西段，具有沉积型矿产成矿的优越条件。区内赋存有较为丰富的煤、碳酸盐岩、石膏等 1。近年来，随着上栗楚山水泥用灰岩矿勘查程度一步步深入，对该矿床的成矿条件及成矿规律的认识也更加清晰。笔者通过研究水泥用灰岩矿床的地质特征、矿床成因、控矿因素8-13，结合当地经济社会需求，在大量野外勘查工作的基础上，总结了上栗楚山水泥用灰岩矿成矿地质背景、矿床地质特征，并探讨了该矿床成因及区内找矿前景预测，旨在为今后该地区开展外围找矿或类似矿床的勘查提供借鉴。1区域地质背景楚山水泥用灰岩矿位于下扬子板块与华夏板块接合部位，江南东部隆起带九岭逆冲隆起的西南端及钦杭结合带萍乡乐平坳陷带的北西端(图1a)。萍乡乐平凹陷带深部很可能为蛇绿混杂岩，中部为青白口纪晚期早古生代的构造岩片堆叠混杂基底，该带的上层变质基底则由万年群组成的加里东期推覆体15。晚古生代地层直接不整合覆盖于上述不同变质基底之上，组成一条复式向斜坳陷(图 1b)。坳陷中西部晚古生代及其以后的沉积层，总厚度达 13000 15000m，中部多被第四系掩盖，东部受后期构造破坏，残留较少。区内晚古生代至中三叠世地层非常发育，赋存有丰富的沉积型矿产资源。2矿区地质特征2.1 地层区内地层为由老到新为二叠系小江边组(P2x)、47王凯等：江西上栗楚山水泥用灰岩矿矿床地质特征及找矿前景二叠系茅口组(P2m)、上二叠统乐平组(P3l)及二叠系长兴组(P3c)(图 2)。小江边组(P2x)：分布于勘查区东南角，岩性主要为灰黄灰色含炭泥岩、深灰灰黑色含炭泥晶灰岩，含生物碎屑灰岩(图 3a)，薄中层状，产状3053403640，整合于二叠系栖霞组之上，茅口组之下(图 3b)。地表出露宽度 10 150m。茅口组(P2m)：在勘查区中南部广泛出露，岩性主要为深灰色生物屑泥晶灰岩、含燧石结核灰岩(图 3c)、含燧石条带灰岩(图 3d)，总体走向为北东，产状 295 328 35 54，地表出露宽度150 420m，为勘查区内水泥用灰岩矿最为主要的赋矿地层。乐平组(P3l)：出露于勘查区北西部，分为上下两段，上段岩性主要为硅质岩、石英砂岩、长石石英砂岩(图 3e)，下段主要岩性为泥岩、炭质泥岩夹薄石煤层(图 3f)，地层整体平行整合于茅口组之上，局部呈断层接触。走向北东，中间出露窄，两端出露宽，呈哑铃状出露。地表出露宽度 70 260m。未来矿山开采中可作为水泥用配料进行利用。长兴组(P3c)：出露于勘查区的西北角，岩性主要为白云质灰岩、微晶灰岩(图 3g)，地层倾向 150 182，倾角多在 30 58，与下伏地层乐平组呈断层接触关系。调查区内地表出露宽度 60 290m，此层亦为勘查区内水泥用灰岩矿赋矿地层。2.2 构造勘查区山口向斜的南西段的南东翼区内地层受1 第四系联圩组2 第四系望城岗组3 三叠系安源组三家冲段4 三叠系安源组紫家冲段5 二叠系长兴组6 二叠系七宝山组 7 二叠系乐平组上段8 二叠系乐平组下段9 二叠系茅口组10 二叠系小江边组11 二叠系栖霞组12 二叠系马平组13 石炭系黄龙组14 青白口系双桥山群15 资源远景区16 地质界线17 断层18 河流19 不整合界线20 勘查区范围图 1区域地质构造单元综合区划图及区域地质简图(据文献 15)1 第四系2 二叠系长兴组3 二叠系乐平组上段4 二叠系乐平组下段5 二叠系马平组6 二叠系小江边组7 二叠系栖霞组上段8 二叠系栖霞组下段9 三叠系安源组10 不整 合 界 线11 地 质 界 线12 断 层13 岩 层 产 状14 水 泥用 灰 岩 矿 体15 勘 查 区 范 围16 地 名17 勘 探 线 及 编 号图 2 楚山水泥用灰岩矿区地质图a 中二叠统小江边组生物碎屑泥晶灰岩b 中二叠统茅口组含燧石灰岩与中二叠统小江边组泥晶灰岩整合接触c 中二叠统茅口组含燧石灰岩d 中二叠统茅口组含燧石条带灰岩e 上二叠统乐平组上段石英砂岩f 上二叠统乐平组下段泥岩夹薄煤层g 上二叠统长兴组白云质灰岩图 3 矿区地层示意图48印支期运动和燕山期运动影响，区内断层较为发育，主要为一系列北东向逆断层。其中 F1 逆断层位于勘查区北西部，延至图外，图内全长 1.6km。断层走向北东南西，倾向北西，倾角 55 79。断层发生破碎作用，局部可见主要由角砾岩组成，为灰红色，角砾成分为灰岩为主，粒径大小不一，呈棱角状，由后期白云质所胶结；F2 逆断层位于勘查区中部，走向北东南西，延至图外，图内断层长约 2km，倾向南东，倾角约 65；勘查区南部因发生逆冲作用，将乐平组地层推入茅口组地层中，形成构造窗(图4)。亮晶方解石 6%)及方解石脉(4%)组成；白云质灰岩(图 5c、图 5d)：岩石具粒晶结构，块状构造，主要由方解石(60%)、白云石(38%)、铁质(2%)矿物组成；微晶灰岩(图 5e、图 5f)：岩石具晶粒结构，块状构造，主要由微晶方解石(60%)、粒屑(35%)、方解石脉(5%)组成；含燧石结核灰岩：岩石具晶粒结构，结核状构造，主要由微晶方解石(50%)、粒屑(30%)及燧石(20%)组成。根据矿石的主要矿物成分含量，其工业类型达到水泥用灰岩矿的要求，属级品。1上二叠统乐平组 2 中二叠统茅口组 3 中二叠统小江边组4 地层、岩性分界线5 断层6 刻槽样及编号7 产状8 矿体9 夹石图 4楚山灰岩矿 2 线剖面图3矿床地质特征3.1 矿体特征矿体主要赋存于上二叠统长兴组(P3c)、中二叠统茅口组(P2m)地层中。V1 矿体：分布于勘查区北西部，赋存于上二叠统长兴组(P3c)地层中，主要岩性为白云质灰岩、微晶灰岩。矿体连续性较好，分布较均匀，矿体走向控制长度 1400m，出露宽度 150 510m，矿体出露最高标高 387.2m，南部高北部低，以最低可采标高120m，最大埋深 247.2m。矿体总体走向为北东，矿体倾向南东，产状 150 166 30 58。主要化学成分平均含量：CaO 为 52.77%、MgO 为 0.49%。V2 矿体：位于勘查区中南部，主要赋存于中二叠统茅口组(P2m)地层中，主要岩性为含燧石结核灰岩、生物屑泥晶灰岩。矿体连续性较好，分布较均匀，矿体走向控制长度 2000m，矿体地表出露宽160 430m，矿体出露最高标高 392.9m，中间低两侧高，以最低可采标高 120m，最大埋深 272.9m。矿体倾向北西，产状 311 328 43 54，层状分布，连续性较好。矿体的主要化学成分平均含量：CaO 为 51.64、MgO 为 0.83。3.2 矿石类型及特征根据矿石的结构、构造和物质组成，矿区内主要有 4 种自然矿石类型，即生物屑泥晶灰岩(图5a、图 5b)：岩石具生物屑晶粒结构，块状构造，主要由生物屑(40%)、胶结物(微泥晶方解石 50%、a 生物屑泥晶灰岩b 生物屑泥晶灰岩镜下特征(正交偏光)c 白云质灰岩 d 白云质灰岩镜下特征(正交偏光)e 含白云质生物屑微晶灰岩f 含白云质生物屑微晶灰岩镜下特征(正交偏光)图 5矿区矿石照片3.3 矿石质量特征经样品分析测试，矿石符合水泥用灰岩矿质量要求，主要化学成分含量为：CaO 45.04%55.67%，平均52.25%；MgO 0.17%3.15%，平均0.66%(表1)。矿石化学成分主要有益组分CaO含量高且较为稳定，而主要有害组分 MgO 含量低，其它有害组分含量均很少。通过组合分析样测试结果，水泥用灰岩矿体 SiO2平均含量为 3%；K2O 平均含量为 0.16%；Na2O 平均含量为 0.06%；SO3平均含量为 0.04%；fSiO2平均含量为 1.76%(表 2)。综上，此矿区矿石质量较好，有用组分含量高、有害组分含量低，且主要组分沿走向、倾向上含量变化小。4矿床成因分析区内泥盆纪至中三叠世海相沉积非常发育。晚石炭世海域扩大，除华夏古陆尚在水面之上外，海 2023 年第 5 期 中国非金属矿工业导刊 总第 161 期49水几乎遍及江西全域。地壳的不均匀抬升，导致早二叠世初期九岭以北局部缺失沉积，随后的大规模海侵，江西区域又沦于水下，直至二叠纪的结束。江西晚古生代主要为陆表海环境，直至末期(长兴期)才开始向陆缘海转化。早三叠世海水由特提斯洋向华夏古陆推进，古陆东移至福建。江南古陆于二叠纪没入水下。扬子海由北东方向的西太平洋从西南进入江西，并与特提斯洋融为一体，成为统一的海盆，即华南陆缘海。华南陆缘海由于岛屿和水下隆起较多，海水到达海岸受阻，能量减弱，形成以潮汐作用为主的滨海沉积相。可分为碎屑潮坪、碳酸盐坪，以及碳酸盐和碎屑岩混合坪等亚相。进入中三叠世，印支运动造成地壳全面抬升，海水大幅度退却，本区成为陆地。因此，该区主要的成矿期为晚古生代二叠纪，沉积了一套以碳酸岩为主的地层。区内二叠系沉积的碳酸盐岩中普遍发育有海洋生物化石及其碎块，尤其以腕足、海百合茎、蜒科、珊瑚、瓣腮动物及藻类最为发育，表明在二叠纪，该区为温暖的陆棚浅海环境，大量海洋生物得以繁殖，海水介质中 Ca2+、O2-等离子不断得增加、积累，形成 CaCO3胶体。加之生物发育及藻类光合作用均需要吸收 CO2，促进 CaCO3胶体的饱和和沉淀，经过 40 50Ma 的积累，最终沉积为厚大的碳酸盐岩矿体。成矿过程中，局部地区海水中 SiO2不断得到补充，大量硅质胶体与灰泥一起沉淀，形成了含燧石结核灰岩或含燧石条带灰岩。综上可知，本矿床属海相化学生物沉积型矿床。5找矿前景分析本区晚古生代中三叠世海陆交互相浅海碳酸盐台地相沉积时间跨度长达近 50Ma，沉积了一套达上万米的厚大的沉积岩，且以灰岩为主。区内出露灰岩地层由上至下依次为：二叠系长兴组(P3c)、茅口组(P2m)、小江边组(P2x)、栖霞组(P2q)及马平组(P1m)，局部零星见石炭系黄龙组(C2h)。依据取样分析结果：二叠系长兴组(P3c)及茅口组(P2m)地层为本区最为理想的找矿地层，小江边组灰岩矿品质也较好，但常见页岩、泥岩夹层，考虑到页岩、泥岩本身就可作为水泥用灰岩的配料，未来也可以加以利用。结合区域地质，二叠系马平组(P1m)下部为浅灰色生物碎屑灰岩夹白云岩、白云质灰岩，上部为深灰、灰黑色含燧石结核灰岩，二叠系栖霞组(P2q)岩性多为灰黑色或深灰色中厚层状含燧石结核灰岩夹碳质页岩，锤击有沥青臭味，习称“臭灰岩”，此三套地层具有较大的找矿潜力。石炭系黄龙组(C2h)在本区出露范围有限，不予考虑。纵观整个勘查区外围，勘查区西侧及北部村庄连成片，含灰岩地层仅零星出露，找矿前景差；南部及东部(梓木岭一带)，以二叠系茅口组(P2m)、小江边组(P2x)、栖霞组(P2q)为主的一套碳酸盐建造，出露面积约 11.96km2，为本区未来矿山扩储增量最重要的资源远景区。东北角(枧冲村东北角)以二叠系茅口组(P2m)及马平组(P1m)为主出露面积约5.27km2的一套灰岩亦可作为本区找矿远景区。综上，本区远景资源量十分可观。(下转第54页)表 2各类型矿石矿物成分和主要化学成分含量 矿石类型 矿物成分/%化学成分/%方解石 白云石 石英 其他杂质 含量 CaO MgO 最高 55.67 1.87 白云质灰岩 68 70 28 30 1 1 最低 45.89 0.28 平均 52.77 0.49 最高 54.35 4.86 含燧石结核灰岩 85 90 1 2 8 10 3 最低 44.41 0.31 平均 51.30 1.32 最高 54.36 1.93 生物屑泥晶灰岩 90 95 5 2 3 最低 47.45 0.44 平均 52.96 0.51表 1水泥用灰岩矿主要化学成分特征 CaO/%MgO/%工程编号 样品数/个 达到品位样品数/个 标准值 45 标准值 3.5 最大值 最小值 平均 最大值 最小值 平均 1#69 67 55.67 50.57 54.44 2.17 0.25 0.45 2#229 196 54.36 45.54 51.41 3.15 0.31 0.89 6#137 116 54.42 45.04 51.49 2.56 0.29 0.35 5#191 164 54.69 45.77 52.68 2.09 0.24 0.49 1#、2#、5#、6#626 543 55.67 45.04 52.25 3.15 0.17 0.66王凯等：江西上栗楚山水泥用灰岩矿矿床地质特征及找矿前景54断裂构造赋存次要矿体的矿床12(图 5)。比对两个矿床的特征分析认为，矿液在充填构造破碎带的同时也充填次级断裂构造不是特例，是一种较为常见现象。1南华纪洪山组下段变质岩2燕山早期第二阶段花岗岩3 断列带4次级断列5地质界线6矿体7小竺矿权界线图 5小竺矿区地质简图4结论通过分析龙湖萤石矿的地质背景、矿床矿体特征、矿床成因关系及比对小竺萤石矿成矿规律有以下几点认识。(1)燕山期岩体的活动为该区提供了矿物质源，上部洪山组变质岩形成的角岩化蚀变带为矿物质源提供了很好屏蔽空间，构造破碎带及次级断裂构造为该区提供了导矿通道及赋存空间。(2)成矿溶液在构造 岩浆作用下充填主断裂构造带的同时也充填附近的次级断裂构造，且这种成矿规律具有普遍性。(3)断裂构造带控矿的萤石矿床周边及其成矿主构造带的附近易赋存次级断裂构造充填的矿脉。【参考文献】1 邹灏,张寿庭,方乙,等.中国萤石矿的研究现状及展望 J.国土资源科技管理,2012,29(5):35-42.2 王振亮,鲁瑞君,林天亮,等.浅谈世界萤石资源现状及萤石产业发展方向 J.中国非金属矿工业导刊,2013(3):3-5,8.3 占岗乐,吴火星.江西南城小竺萤石矿成矿作用及找矿方向 J.华东地质,2021,42(3):302-309.4 陈伦浩.湘西北地区重晶石萤石矿的矿床特征与成矿模式研究 J.国土资源导刊,2021,18(4):51-56.5 孙立岩,孙嘉更,周龙祥.吉林省萤石矿成因类型及成矿规律分析 J.吉林地质,2020,39(2):67-70,75.6 方贵聪,王登红,陈振宇,等.南岭东段北部花岗岩的萤石成矿专属性研究 J.大地构造与成矿学,2014,38(2):312-324.7 杨世文.赣南兴国宁都成矿带萤石矿床成因 D.北京:中国地质科学院,2019.8 杨镇熙,陈世明,赵青虎.甘肃北山前红泉萤石矿床地质特征及成因探讨J.中国非金属矿工业导刊,2020(2):13-15,31.9 刘丽珠.福建松溪井窠萤石矿床地质特征及成因探讨 J.福建地质,2009,28(4):302-304.10王振亮,鲁瑞君,林天亮,等.浅析中国萤石矿分布特征及其成矿规律J.中国非金属矿工业导刊,2013(5):56-59.11 刘磊,乔冠军,李爽,等.萤石成矿模式初探与热液充填型矿体预测 J.地质论评,2015,61(S1):511-512.12 谢瑞华,余牛奔,吴火星.江西南城县小竺萤石矿地质特征及周边找矿前景 J.中国非金属矿工业导刊,2022(1):33-36.【收稿日期】2023-06-13(上接第 49 页)6结论(1)楚山水泥用灰岩矿主要赋矿层位为茅口组(P2m)与长兴组(P3c)，含矿岩石主要为白云质灰岩、含燧石结核灰岩、生物屑泥晶灰岩、微晶灰岩。(2)矿区矿石质量具有有用组分含量高、有害组分含量低的特点。水泥用灰岩矿各主要化学成分平均含量为：CaO 52.25%、MgO 0.66%，符合水泥用灰岩矿一般工业指标。(3)该矿床成因属海相化学生物沉积型矿床，与省内重要的大、中型矿床含矿层位，主要化学组分含量、矿床成因等特点基本相似。(4)本区远景资源量十分可观。勘查区外围南部及东部(梓木岭一带)，为本矿山扩储增量最重要的资源远景区。勘查区外围东北角(枧冲村东北角)，可作为本区找矿远景区。【参考文献】1 王淼林.江西省萍乡市矿产资源开发利用适宜性 J.华南地质与矿产,2019,35(2):238-243.2 周小平.上栗县蕉源水泥用灰岩矿地质特征及找矿前景分析 J.中国资源综合利用,2019,37(11):83-85.3 曾书明,游玮,覃兆松.赣中西部早二叠世晚期晚二叠世地层 J.地质通报,2010,29(11):1619-1632.4 何伟相,周矿水,喻晓平,等.江西萍乐坳陷带西段早三叠世地层划分与对比及沉积环境分析 J.中国地质,2014,41(1):148-161.5 杨斌.萍乐凹陷带构造特征及其对卡林型金矿成矿的影响 D.北京:中国地质大学(北京),2011.6 钱国华,张立.赣西地区金矿类型、成矿规律及找矿标志 J.矿产与地质,2003,17(97):395-397.7 钱国华.赣西铜铅锌矿床类型、地质特征及找矿认识 J.矿产与地质,2003,17(97):338-341.8 查镇宝,黄辉明.江西省南城县上塘水泥用灰岩矿区地质特征及矿床成因和找矿标志 J.中国西部科技,2011,10(31):11-12.9 邓修林.安县大风岩水泥用石灰岩矿地质特征及成因 J.四川地质学报,2016,36(3):386-388.10 周梵，罗喜成，张勇.宜春市苍前水泥用灰岩矿地质特征及找矿前景分析 J.四川有色金属,2019(1):42-45.11 王超峰,许祥.宿州市大荆山水泥用灰岩矿地质特征及成因 J.中国非金属矿工业导刊,2020(1):56-5812 梁彬.福建大岩山矿区水泥用灰岩矿地质特征及成因 J.福建建材,2018(12):96-9813 李淑琴，周先军，何燕华江西万年大源鹅岭水泥用灰岩矿床地质特征及成因浅析 J.内蒙古煤炭经济,2021(20):190-19214 江西省地质矿产勘查开发局.中国区域地质志 M.北京:中国地质大学出版社,2017.【收稿日期】2023-05-18ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg 2023 年第 5 期 中国非金属矿工业导刊 总第 161 期