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广西南丹县八角当方解石矿矿床地质特征及成因分析论文

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  关键词:方解石矿;地质特征;成因;南丹县八角当

  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[1],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[2]。

广西南丹县八角当方解石矿矿床地质特征及成因分析论文

  1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[3]。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0.004~0.03mm的微晶为主,0.03~0.06mm的粉晶和0.06~0.25mm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0.06~0.26mm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°∠20°。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2~6m之间,局部有变大缩窄之势,总体走向北东,倾向北西,产状309°~310°∠58°~62°,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。∠65。,次节理产状168。~197。∠77。~87。,节理间距以0.3~0.5m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40~85m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2.15~12.83m,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0.31~25mm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。

  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0.15~25mm,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。~21。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。

  4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[4],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[5],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[5],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[5],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。

  5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2.15m~12.83m,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.

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