赣南云石山白云岩矿床特征及成因分析_陈巧云.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-05-02修回日期 2020-05-06 第一作者简介 陈巧云 （1988-） ， 女 （汉族） ， 江西上高人， 工程师， 现从事地质勘查及技术管理工作。 赣南云石山白云岩矿床特征及成因分析 陈巧云*1， 陈杰伟 1， 李 韬 1， 曾庆友2， 彭蜀涛2 （1.江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队， 江西 赣州 341000； 2.江西有色地质矿产勘查开发院， 江西 南昌 330001） 摘要 云石山白云岩矿床位于华南褶皱系赣中南褶隆之武夷隆起区中南段西侧， 瑞金寻乌深断 裂与武夷山环状构造带的复合交接部位。通过对云石山白云岩矿区域地质特征、 矿区地质特征及矿 石质量等研究表明， 云石山白云岩矿床产于中石炭世碳酸盐岩当中， 矿体呈层状、 似层状， 在矿体夹 层 （灰岩） 中可见珊瑚及蜓类化石， 矿床成因类型属海相沉积型。 关键词 成因类型； 矿床特征； 白云岩矿床； 赣南地区 中图分类号 P61 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202011-0182-03 矿区地质勘查工作始于20世纪70年代初， 在查阅 以往地质成果资料基础上并结合近年详查地质工作成 果， 分析研究了云石山白云岩矿床的形成机理， 并总结 了寻找该类白云岩矿床的找矿标志， 旨在为下一步在 该区开展地质找矿提供参考。 1区域地质背景 云石山白云岩矿床大地构造位于华南褶皱系赣中 南褶隆之武夷隆起区中南段西侧， 瑞金寻乌深断裂 与武夷山环状构造带的复合交接部位。区域地层基底 有震旦系、 寒武系， 盖层有泥盆系、 石炭系、 二叠系、 三 叠系， 断陷盆地有侏罗系、 白垩系及第四系， 其中白云 岩矿床赋存于石炭系黄龙组、 船山组中； 区内构造发 育， 褶皱构造分别有武夷山复背斜、 上黄沙武阳倒转 背斜、 西江瑞金复式向斜， 深断裂为瑞金寻乌深断 裂， 断陷盆地主要为瑞金、 武阳断陷盆地， 断裂构造按 其展布方向分为NW、 EW、 NE、 NNE四组； 区内火成岩 分布较少， 仅见万田岩体 （加里东期） 之一部分， 万田岩 体 （Oγ） 分布于西部于都瑞金交界处， 呈岩基产出， 侵 入于寒武系中， 上覆泥盆系， 接触带具角岩化， 接触面 倾向围岩， 岩性为中粗粒似斑状黑云母花岗岩[1-5]。 2矿区地质特征 2.1地层 矿区出露地层由老到新依次为石炭系下统梓山 组， 中统黄龙组， 上统船山组； 此外在沟谷低洼处可见 第四系全新统大片分布。 （1） 石炭系下统梓山组 （C1z） 区内仅出露梓山组 第三段 （C1z3） ， 分布于矿区北东部， 产状 194～261 ∠20～43， 依据岩性组合特征， 划分为三个亚段。其 中第一亚段 （C1z3-1） 主要岩性为灰紫色粉砂岩， 灰白色、 灰黄色长石石英砂岩夹泥质页岩； 第二亚段 （C1z3-2） 主 要岩性为白色含砾粗砂岩、 白色石英粗砂岩、 白色石英 中砂岩， 夹薄层状灰紫色粉砂岩。底部可见白色石英 砂砾岩； 第三亚段 （C1z3-3） 主要岩性为灰紫色粉砂岩， 灰 紫色泥质粉砂岩夹含炭泥质页岩、 页岩， 顶部为浅黄色 粉砂岩、 灰黄色细砂岩。 （2） 石炭系中统黄龙组 （C2h） 分布于矿区中部， 呈 北西向展布， 与下伏梓山组呈整合接触， 依据岩性组合 特征可分为两段。其中黄龙组第一段 （C2h1） 主要岩性 为灰色、 灰白色中厚层状微细晶白云岩， 灰色、 灰白色 中厚层状含灰质微细晶白云岩， 夹少量灰色、 灰白色含 灰质角砾状白云岩。局部地段产珊瑚， 呈夹层出现的 含灰质角砾状白云岩层位不稳定， 走向上延伸较短， 一 般呈扁透镜状顺层产出， 在本层位中还见有呈独立体 产出的灰红色白云岩角砾岩 （bd） 岩舌或岩楔， 主要分 布于矿区北东部， 以含有大量的紫红色胶结物 （为灰 质、 铁质、 粘土矿物等的混合物和后期的方解石脉体或 团块为其显著特征。本段地层为赋矿层位， 绝大部分 地层本身即为工业矿体， 质量 （主要指MgO含量的高 低） 随后期方解石含量的多少而变化， 仅局部地段因含 后期方解石较多而未达工业要求； 黄龙组第二段 182 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 （C2h2） 主要岩性为灰白色含灰质微细晶白云岩与灰白 色含白云质隐晶灰岩石层， 夹多层条带状透镜状， 扁豆 状硅质结核。含灰质微细晶白云岩与含白云岩质隐晶 灰岩呈中厚状以中层状为主相间出现。含灰质微细 晶白云岩表部为深灰灰黑色， 具程度不等的刀砍状 沟痕， 滴稀盐酸微弱起泡， 含白云质隐晶灰岩表部为灰 色， 局部可见圆形或椭圆形凹坑， 滴稀盐酸起泡强烈。 两者分界明显， 一般根据外部特征肉眼即可判别之。 硅质结核为沉积结核， 呈条带状、 透镜状、 扁豆状顺层 理面产出。沿走向、 倾斜方向变化明显， 具膨大缩小、 尖灭再现之现象。厚5m～30cm ， 其主要矿物成分为硅 质 （以玉髓为主） ， 局部见少量白云石。硅质 （玉髓） 为 他形粒状， 粒径0.01～0.03mm， 彼此紧密接触， 颗粒界 线难于分清。此外， 见少量自生石英呈团块状或脉状 产出， 粒径0.05～0.2mm。白云岩呈他形粒状， 半自形 粒状不均匀地散布于硅质中， 局部可见被玉髓交代。 硅质结核表部呈灰褐褐色， 局部白色， 见较多蜂窝状 孔洞， 厚度较稳定， 出露较全， 但局部因受脉岩、 构造等 因素的影响而遭到破坏。 （3） 石炭系上统船山组 （C3c） 分布于矿区西南部， 区内仅出露船山组第一段 （C3c1） ， 其岩性主要为灰白 色含生物碎屑隐晶灰岩， 局部夹灰白色细晶白云岩及 灰岩角砾岩 （bl） 透镜体， 普遍含有数量不等的透镜状、 扁豆状、 条带状沉积硅质结核。产蜓类、 珊瑚化石。灰 岩角砾岩与黄龙组第一段 （C2h1） 的白云岩角砾岩在成 因及特征上很相似， 只是前者角砾几乎全为灰岩， 仅局 部可见少量方解石角砾和白云岩角砾。出露延长 150～170m， 出露宽15～60m。依据岩性组合特征， 划 分为三个亚段。其中第一亚段 （C3c1-1） 主要岩性为灰 白色含生物碎屑隐晶灰岩， 间夹硅质结核。产类、 珊瑚 化石； 第二亚段 （C3c1-2） 主要岩性为灰白色隐晶灰岩夹 灰白色细晶白云岩， 局部夹硅质结核； 第三亚段 （C3c1-3） 主要岩性为灰白色隐晶灰岩夹少量硅质结核。总之， 本区石炭纪经历了海陆交替相梓山组滨海相黄龙 组浅海相的连续沉积。 2.2构造 矿区内断裂构造均为成岩、 成矿后断裂， 对矿体或 地层均有不同程度的破坏作用。按其展布方向可分 NW、 NE-NNE、 EW、 SN向四组。 NW向断裂 有F1、 F2、 F3、 F4、 F12、 F14六条， 其中F1 宽0.5～1.00m， 延长240m， 产状206～250∠78～80， 总体走向311， 与F5相交切； F2宽4～6m， 延长大于 105m， 南东端被辉绿岩脉所冲断， 产状218～240∠75～78， 地 貌上表现为沟谷； F3宽4～5m， 延长大于152m。南东端 被英安玢岩脉所冲断， 产状240～252∠73～86， 地貌 上表现为较深的陡沟； F4宽1～1.5m， 延长380m。产状 变化较大， 总体走向297， 倾角南西， 局部北西， 倾角 67～78， 地貌上表现为窄沟； F14宽 1～10m， 局部达 20m， 延长720m。总体走向315， 倾角南西， 局部北西， 倾角55～78。 NE-NNE向断裂 有F5、 F8、 F9、 F13四条。其中F5 宽0.5m， 延长160m。产状285～325∠60～74， 总体 走向240。地貌上表现为窄沟， 断裂带内见有白云岩 碎块。局部地段西盘岩性明显不同。如D69观测点西 部为白云岩角砾岩， 东部为微细晶白云岩， 断层性质不 明。F8、 F9、 F13切断英安玢岩脉， 晚于脉岩形成。 EW向断裂 有F6、 F7、 F10三条。其中F6宽1m， 延 长160m， 总体走向85， 倾向北， 倾角75～83。地貌上 表现为较为平直的窄沟， 上下裂面较为平直， 断裂带内 见有白云岩碎块或构造透镜体。断层性质不明； F7即 为燕子岩断裂， 规模较大， 横贯矿区中部。但由于被后 期辉绿岩脉所充填破坏， 因而断裂特征不清。本断裂 为逆断层， 对地 （矿） 层的破环作用最为明显。 SN向断裂 为F11， 切断辉绿岩脉。 2.3岩浆岩 矿区内仅见脉岩， 分别为辉绿岩脉、 英安玢岩脉。 辉绿岩 灰绿色， 风化色为浅黄色， 局部为灰黄色、 紫红色。辉绿结构， 块状构造。矿物成分 斜长石60～ 70， 辉石35， 石英6， 黑云母3， 副矿物有磁铁矿、 赤铁矿、 金红色 （偶见） ， 次生矿物褐铁矿、 绢云母、 高岭 土、 绿泥石。 英安玢岩 暗紫色， 斑状结构， 块状构造， 基质为包含 微晶结构。矿物成分 斑晶 10～20， 基质 80～ 90。斑晶成分为斜长石 （10～15） 、 角闪石 （5） 、 石 英 （偶见） 。基质成分为长英质 （42～60） 、 斜长石 （15） 、 角闪石及黑云母 （10～12） 等。副矿物有磷灰 石、 钛铁矿、 硫铁矿、 黄铁矿、 金红石等。次生矿物有绿泥 石、 绢云母、 白云母、 泥质、 铁质等。岩石碳酸盐化明显。 3矿床地质特征 3.1矿体特征 矿体的划分依据主要是以矿体的分布或自然分区 及层位等因素来进行的。C2h1是白云岩矿的赋存层 位。由于受F7断裂 （或脉岩） 的后期破坏， 造成矿体重 复， 而切分成南北两个矿段。故北矿段之白云岩称之 为V1矿体， 两者以C2h2（非矿段） 分界； 南矿段中白云 岩为V2矿体， 两者以C2h2（非矿段） 及部分脉岩分界。 183 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 故矿区内白云岩矿体有2个 （即V1、 V2矿体） 。由于矿 体严格受层位控制， 因而矿体形态较为简单而规则， 呈 层状， 局部呈似层状。矿体产状与赋矿层位地层产状 一致， 总体产状215∠30， 在走向上及倾斜方向上变化 较小， 属缓倾斜矿体， 各矿体规模见表2。其中V1矿体 的矿体走向延长2500m， 工程控制长400m； 倾斜延深 最 大 220m， 最 小 10m， 一 般 52～145m； 厚 度 最 大 173.31m， 最小111.02m， 平均128.02m， 矿体的延深除 受勘探深度的限制外， 还要受地形地貌及矿体产状的 相互影响。本次详查只探明侵蚀基准面即200m标高 以上的资源量， 因而矿体的延深以200m标高为限。矿 体在地形地貌上主要表现为向北东倾斜的缓坡局部 见陡崖坡向与矿层倾向相反。综合以上因素， 矿体的 延伸有如下变化规律 自北东至南西即从矿层底界至 顶界， 延深一般逐渐变大， 但局部因火成岩或构造的 破坏而使矿体的延深变小。矿体厚度较稳定， 变化较 小， 厚度变化系数为84。影响厚度大小的后天因素 主要有两点 其一为脉岩， 它在充填过程中可能溶融了 部分矿体， 其二为后期充填的方解石， 它使局部地段达 不到工业要求， 而成为不可采地段。 表1矿体特征一览表 矿体编号 V1 V2 矿种 白云岩 白云岩 规模 （m） 延长 2500 700 厚度 128.02 / 3.2矿石质量 矿石组成 矿石的矿物成分主要由白云石 （87～ 100） 、 方解石 （0～12） 、 泥质、 铁质组成 （1～2） ； 矿石的化学成分除有用组分MgO含量较高外， 有害组 分含量均较低。 矿石结构、 构造 矿石结构主要为结晶结构， 局部 为角砾状结构； 矿石构造为块状构造。 矿石类型 矿石自然类型分为结晶白云岩及碎屑白 云岩两类； 矿石工业类型按其工业用途定为炼镁白云岩。 4矿床成因 本区石炭纪的古地理景观， 在区域上表现为东高 西低的古地势。海水自西南方向入侵， 海岸线不断向 北东方向推进， 晚泥盆世存在的赣闽古陆随之分化瓦 解， 继而下沉入海， 成为海底高地。至中石炭世时， 省 境内大部分地区被海水淹没， 变为广阔的海洋， 仅在北 东缘剩存范围较小的武夷古陆。本区位处南陆表海之 潮下台坪部分。由于紧靠武夷古陆， 再结合其他因素 （岩性及古生物等） 的研究分析， 推测本区在中石炭世 为一泻湖区， 沉积环境较为闭塞， 水体能量低， 加之气 候干燥炎热， 因而有利于白云岩的沉积。黄龙期早期， 泻湖与海水隔绝， 大致处于潮上带。此时， 水介质条件 处于相对宁静的状态， 由于气候干燥炎热， 海水不断蒸 发， 盐度逐渐增大， 从而形成白云岩； 而少量硅质胶体 在局部折出呈结核体出现。晚期， 海水进一步入侵， 本 区大致位于潮间带， 由于海水的间断补给， 盐度变化频 繁， 从而交替形成白云岩和灰岩， 并伴有较多的硅质胶 体的折出。至船山期， 海侵进一步扩大， 本区为一浅海 区， 形成以石灰岩为主的较纯的石灰岩建造， 生物以蜓 类、 珊瑚为主。 综前所述， 矿床产于中石炭世碳酸盐岩当中， 矿体 呈层状、 似层状， 矿床规模较大， 矿石质呈优， 品位稳 定， 而且， 在矿体夹层 （灰岩） 中还可见珊瑚及蜓类化 石。故本矿床成因类型应为海相沉积型白云岩矿床。 5找矿标志 （1） 层位标志。白云岩赋存于石炭系中统黄龙组 下部地层中， 严格受层位控制。因此， 寻找此类白云岩 矿必须在此层位中进行。 （2） 岩性标志。白云岩为泻湖相及海相碳酸盐沉 积建造， 其岩性特征与其它沉积建造有截然不同， 明显 可区别之。至于白云岩和石灰岩， 由于两者也有许多 不同之处， 也可区分。白云岩表部为深灰灰黑色， 刀 砍状沟痕发育， 犬牙状或锯齿状微地貌时而可见； 断口 粗糙； 滴稀盐酸 （5） 不反应或反应微弱。而石灰岩表 部为灰白色， 较平整， 局部可见圆形或椭圆形凹坑； 断 口呈贝壳状， 细腻平滑； 滴稀盐酸 （5） 起泡强烈。 参考文献 [1]江西省地质矿产勘查开发局.中国矿产地质志 江西卷[M]. 地质出版社,2015. 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