山東省水泥用灰?guī)r礦成礦規(guī)律研究

李 波，倪振平，倪志霄（.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東　濟(jì)南　5000；.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東　濟(jì)南　5003）

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山東省水泥用灰?guī)r礦成礦規(guī)律研究

李 波1，倪振平2，倪志霄1
（1.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東濟(jì)南250100；2.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東濟(jì)南250013）

【摘 要】山東省具有豐富的水泥灰?guī)r資源，探究全省水泥灰?guī)r礦床賦存規(guī)律，對(duì)合理開(kāi)發(fā)山東省水泥用灰?guī)r資源具有重要意義。通過(guò)對(duì)全省水泥灰?guī)r礦床賦存層位特征、礦床分布規(guī)律及各層位水泥灰?guī)r礦床的CaO、MgO等化學(xué)成分、空間變化規(guī)律進(jìn)行分析，研究全省水泥灰?guī)r礦床成礦規(guī)律，指出全省水泥用灰?guī)r找礦方向。

【關(guān)鍵詞】水泥用灰?guī)r；成礦規(guī)律；山東省

山東省是華東地區(qū)乃至全國(guó)重要的水泥生產(chǎn)基地，水泥產(chǎn)量一直高居全國(guó)榜首，這主要得益于山東省豐富的水泥用灰?guī)r資源。經(jīng)過(guò)60余年的勘查工作，發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)了百余個(gè)水泥用灰?guī)r礦床，積累了豐富的資料。通過(guò)對(duì)各成礦時(shí)代水泥灰?guī)r礦床分布特征、礦石內(nèi)主要有益有害組分的分析研究，找出山東省水泥用灰?guī)r成礦規(guī)律，為合理勘查、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)資源提供依據(jù)。

山東水泥用灰?guī)r含礦層位多，出露范圍廣，具有規(guī)模大、質(zhì)量好、工業(yè)意義大的石灰?guī)r礦床均屬于海相化學(xué)或生物化學(xué)沉積作用的石灰?guī)r礦床。該類(lèi)礦床主要賦存于三個(gè)層位：①中奧陶統(tǒng)馬家溝群北庵莊和五陽(yáng)山組組合；②上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)炒米店組；③中寒武統(tǒng)張夏組。上述三個(gè)含礦層位賦存的礦床占山東水泥用灰?guī)r礦床的90%以上。礦床分布簡(jiǎn)圖如下。

山東省中寒武統(tǒng)—中奧陶統(tǒng)主要水泥灰?guī)r礦床分布簡(jiǎn)圖

1　中奧陶統(tǒng)北庵莊組、五陽(yáng)山組含礦層位

1.1含礦層巖石特征

北庵莊組由深灰色厚層微晶灰?guī)r、含砂屑微晶灰?guī)r、云斑微晶灰?guī)r組成，夾灰色中層狀白云質(zhì)灰?guī)r、藻紋狀微晶白云巖、薄層泥質(zhì)白云巖，該組巖石以深灰色灰?guī)r為特征。五陽(yáng)山組以灰色厚層狀云紋、云斑狀微晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r為主，其內(nèi)夾薄層狀、紋層狀微晶白云巖、土黃色微晶白云巖，該組以燧石結(jié)核和云斑狀構(gòu)造為特征。兩者上下均為白云巖層位。受當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境和沉積后地殼上升不均衡影響，造成馬家溝群中部厚，東南部薄，且發(fā)育程度不同，具有自南向北厚度逐漸加大的規(guī)律，新泰—淄博一帶，保留完整，厚903m，發(fā)育齊全，東南靠近沂沭斷裂帶和西側(cè)濟(jì)寧一帶厚度僅550m［1］。

1.2礦床的空間分布特征

該層位礦床分布較為分散，魯西隆起區(qū)均有分布，且少量礦床還分布于沂沭斷裂帶內(nèi)；整體上魯西隆起區(qū)北部邊緣地區(qū)礦床分布相對(duì)較多，達(dá)8個(gè)，沂沭斷裂帶中段分布有3個(gè)礦床，其余8個(gè)礦床分布于棗莊、臨沂及濟(jì)寧地區(qū)。賦存于北庵莊組礦床多數(shù)分布于濟(jì)南—博山—沂源以北地段；賦存于五陽(yáng)山組的灰?guī)r礦床除相對(duì)集中于上述地段外，其他地區(qū)也零星分布。

1.3礦石類(lèi)型特征

該含礦層礦石類(lèi)型主要有兩種：塊狀（泥晶）石灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r。

塊狀（泥晶）石灰?guī)r：礦石呈深灰或青灰色，中厚層—厚層狀，泥晶結(jié)構(gòu)，有少量生物碎屑，礦物成分主要為方解石（95%以上），含少量白云石及微量的粘土礦物。礦石化學(xué)成分比較穩(wěn)定，CaO含量一般為50%～55%，MgO含量一般為0.08%～1.5%，（K2O+Na2O）含量0.19%～0.41%［2］。

豹皮狀灰?guī)r：礦石為灰—灰褐色，泥晶結(jié)構(gòu)、含生物泥晶結(jié)構(gòu)，豹皮狀及塊狀構(gòu)造，中厚—厚層狀，主要礦物成分為方解石（85%～95%），其次為白云石（5%～15%），還有少量泥質(zhì)物；豹斑呈灰褐—紅褐色，主要礦物成分為方解石及白云石，該礦石類(lèi)型化學(xué)成分變化較大，主要是豹斑化學(xué)成分變化較大所致。

1.4化學(xué)成分特征及變化規(guī)律

表1　山東省中奧陶統(tǒng)北庵莊、五陽(yáng)山組含礦層位礦床化學(xué)成分特征

北閹莊組13個(gè)礦床品位見(jiàn)表1。其中CaO：50.44%～53.02%，平均51.83%；MgO：0.92%～2.55%，平均1.58%；礦床中CaO含量較為穩(wěn)定，變化范圍較?。籆aO含量較高區(qū)域位于濟(jì)南、嘉祥—曲阜一帶，含量較低區(qū)域主要位于棗莊臺(tái)兒莊及泰安的肥城附近。MgO含量略有起伏，其中，濟(jì)南—臨朐MgO含量較低，一般在0.92%～1.64%，向東到沂沭斷裂帶內(nèi)的安丘、沂水地區(qū)明顯偏高，一般在2%左右，嘉祥地區(qū)最高，達(dá)到2.55%。MgO含量在魯西地區(qū)整體上具有自北向南、自西向東逐漸升高的規(guī)律。

五陽(yáng)山組7個(gè)礦床品位見(jiàn)表1。其中CaO50.13% ～52.81%，平均51.75%；MgO0.69%～2.43%，平均1.53%；其中濟(jì)南章丘地區(qū)的2個(gè)礦床CaO含量較高，達(dá)52.81%和52.64%，MgO含量較低，分別為0.69% 和0.97%；臨沂、新泰CaO含量較低，分別為50.13% 和50.46%，MgO含量較高，分別為2.09%和2.43%。

中奧陶統(tǒng)灰?guī)r礦床CaO含量整體較為平穩(wěn)，含量相對(duì)較高，在山東水泥灰?guī)r礦床中屬于CaO含量高的賦礦層位。MgO含量跳動(dòng)較大，含量高礦床與含量低的礦床相差較大，這主要是由于各礦床礦石成分差異較大所致，一般情況下，含有豹皮灰?guī)r的礦石類(lèi)型MgO含量較高，塊狀灰?guī)r礦石類(lèi)型MgO含量較低。

2　上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)炒米店組含礦層位

2.1含礦層巖石特征

下部為竹葉狀灰?guī)r夾薄板狀灰?guī)r和淺灰色疊層石藻礁灰?guī)r；中部為深灰色云斑狀云質(zhì)條帶藻球?；?guī)r夾鮞?；?guī)r和粒屑灰?guī)r，含鐵質(zhì)結(jié)核；上部以粉色薄層云質(zhì)條帶—云斑狀泥晶灰?guī)r為主；頂部為褐灰色中厚層云斑云質(zhì)膠結(jié)竹葉狀粒屑砂屑灰?guī)r夾黃綠色中薄層泥紋泥晶灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖。

含礦層廣泛分布于沂沭斷裂帶以西基巖出露區(qū)，具有西厚東薄的特點(diǎn)，厚度變化51～227m，莒縣雞山厚51.06m，棗莊厚226.56m，張夏地區(qū)炒米店組厚169.40m［1］。該組具有明顯的穿時(shí)性，東部以上寒武統(tǒng)長(zhǎng)山階為主，西部則以鳳山階為主，長(zhǎng)山階僅占很小一部分。其頂部基本為寒武系與奧陶系界線(xiàn)。

2.2礦床的空間分布特征

該層位礦床較少，僅7個(gè)礦床，其中有4個(gè)礦床分布于濟(jì)南—淄博—濰坊一線(xiàn)，其余3個(gè)礦床分別分布于嘉祥、新泰和費(fèi)縣。整體上分布較為零星。

2.3礦石類(lèi)型特征

該含礦層礦石類(lèi)型主要有兩種：竹葉狀石灰?guī)r、條帶狀石灰?guī)r。

竹葉狀石灰?guī)r：礦石為灰—灰黑色，泥晶和亮晶礫屑結(jié)構(gòu)，竹葉狀構(gòu)造，中層—薄層。竹葉礫屑呈扁平狀，長(zhǎng)一般為幾厘米，寬數(shù)毫米。礫屑成分復(fù)雜，有亮晶、粉晶、鮞粒及生物碎屑石灰?guī)r等。主要礦物成分為方解石，約占90%，含少量白云石（5%～10%）。礦石化學(xué)成分隨竹葉灰?guī)r的成分起伏較大：CaO含量一般在48.23%～52.71%，MgO含量一般在0.44%～2.31%，（K2O+Na2O）含量0.19%～0.41%。

條帶狀灰?guī)r：礦石為灰—灰褐色，中厚層狀，泥晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。由灰色泥晶方解石與褐灰色含鐵質(zhì)白云巖、方解石、泥質(zhì)組成的條帶相間排列。礦物成分以方解石為主（85%～90%），其次為白云石（10%～15%），礦石化學(xué)成分隨條帶內(nèi)灰?guī)r的成分起伏較大：CaO含量49.64%～53.18%，MgO含量0.20%～2.50%，（K2O+Na2O）含量0.19%～0.41%。

2.4化學(xué)成分特征及變化規(guī)律

炒米店組7個(gè)礦床品位見(jiàn)表2，其中CaO：48.03% ～50.98%，平均49.77%；MgO：1.19%～3.18%，平均1.72%；礦床中CaO含量普遍偏低，一般不超過(guò)50%；除個(gè)別礦床（嘉祥磨山）外，MgO含量較為穩(wěn)定，一般在1.19%～1.73%之間。CaO含量偏低的主要原因是灰?guī)r純度不夠，多數(shù)為含泥質(zhì)灰?guī)r，因此，該層位灰?guī)r粘土礦物含量較高，對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分A12O3、Fe2O3、SiO2含量較高，平均值分別為1.18%、0.79%和5.60%。其含量比中奧陶統(tǒng)北閹莊組和五陽(yáng)山組層位內(nèi)礦床高3～5倍。

表2　上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)炒米店組含礦層位礦床化學(xué)成分特征

3　中寒武統(tǒng)張夏組含礦層位

3.1含礦層巖石特征

下部以灰色厚層鮞?；?guī)r和少量藻丘灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r為主要特征［4］，常具有黃灰色泥質(zhì)團(tuán)塊—條帶和巨厚層構(gòu)造；中部為黃綠色頁(yè)巖與灰色薄層灰?guī)r互層，或黃綠色頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r；上部為大型藻丘灰?guī)r、藻凝塊灰?guī)r、藻屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、豹皮灰?guī)r及黃綠色薄層泥晶灰?guī)r。

該含礦層位整體較為穩(wěn)定，厚度180～229m。下部厚層鮞?；?guī)r和云斑灰?guī)r在魯西地區(qū)具有自西向東逐漸變薄的特點(diǎn)，在濟(jì)南張夏厚度為62.89m，至濰坊—臨沂一線(xiàn)厚度約20m。中部黃綠色頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r，具有自東向西厚度逐漸變薄直至尖滅；濰坊以東厚度近90m，向西逐漸尖滅，該層向西逐漸被黃綠色薄層鏈條狀泥晶灰?guī)r代替。上部灰?guī)r相對(duì)穩(wěn)定，全區(qū)厚度變化不大。

3.2礦床的空間分布特征

該層位是山東最為重要的水泥灰?guī)r礦床賦存層位，礦床眾多，且分布集中，主要分布于濟(jì)南—萊蕪—臨沂一線(xiàn)的魯西隆起區(qū)；集中分布于臨沂—費(fèi)縣—平邑—泗水—棗莊一線(xiàn)，上述地區(qū)灰?guī)r礦床約占全省礦床的40%。礦床集中分布于魯西南地區(qū)，而魯西隆起區(qū)的北東分布較少的主要原因：①受構(gòu)造控制影響，山東早古生代地層一般為向北、北東方向緩傾斜，中寒武統(tǒng)張夏組層位在濟(jì)南、萊蕪以北地區(qū)出露位置較低，上部一般含有蓋層，或出露于侵蝕基準(zhǔn)面以下，不利于露天開(kāi)采，無(wú)法形成礦床；②受古沉積環(huán)境影響，魯西北東部淄博、濰坊地區(qū)距離古陸較近，處于濱淺海沉積環(huán)境，因此，張夏組灰?guī)r內(nèi)含多層泥灰?guī)r或頁(yè)巖層，夾層厚且分布范圍廣，不利于礦床的形成。

3.3礦石類(lèi)型特征

主要礦石類(lèi)型為鮞?；?guī)r，其次為豹皮灰?guī)r和泥晶灰?guī)r。鮞粒灰?guī)r：礦石為灰—深灰色，中厚層—厚層狀，鮞粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鮞粒呈圓形、卵圓形，粒徑0.1～2.0mm，鮞粒間膠結(jié)物為細(xì)晶—粉晶方解石及少量粘土。礦物成分以方解石為主，占75%～95%，其次為白云石，占5%～25%。該類(lèi)型礦石化學(xué)成分穩(wěn)定，CaO含量50.50%～51.34%，MgO含量1.02% ～2.48%，（K2O+Na2O）含量0.19%～0.41%。豹皮灰?guī)r礦石類(lèi)型主要賦存于上部灰?guī)r層局部，在滕州—嘉祥地區(qū)較為常見(jiàn)。泥晶灰?guī)r礦石類(lèi)型屬于次要礦石類(lèi)型，但分布廣泛。

3.4化學(xué)成分特征及變化規(guī)律

張夏組30個(gè)礦床品位見(jiàn)表3，其中CaO：49.17%～52.98%，平均51.07%；MgO：0.78%～3.07%，平均1.72%；礦床中CaO含量穩(wěn)定，多數(shù)在50%～51%之間； MgO含量也較為穩(wěn)定，一般在1%～2%之間，僅在區(qū)內(nèi)西部和南部邊緣MgO含量高于2.5%。在曲阜—泗水一線(xiàn)礦床集中區(qū)，礦床質(zhì)量最佳，在該區(qū)10個(gè)礦床內(nèi)CaO：50.32%～52.98%，平均51.74%；MgO：0.78%～1.53%，平均1.17%；基本上以曲阜—泗水為中心，向四周礦石質(zhì)量逐漸下降，即CaO含量降低，MgO含量升高，特別是曲阜—泗水西南部的嘉祥、鄒城一帶，礦石質(zhì)量明顯變差，MgO含量多數(shù)在2%以上。

表3　中寒武統(tǒng)張夏組含礦層位礦床化學(xué)成分特征

4　找礦遠(yuǎn)景分析

根據(jù)三個(gè)主要含礦層位地質(zhì)特征及礦床分布情況，中寒武統(tǒng)張夏組含礦層主要分布于山東魯西隆起區(qū)的西南部，具有礦床規(guī)模大、礦石質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此，找礦評(píng)價(jià)方向重點(diǎn)放在費(fèi)縣—泗水—曲阜一線(xiàn)礦石質(zhì)量較好地段，以尋找大型礦床為主。上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)炒米店組含礦層分布較為零散，但魯西隆起區(qū)北部邊緣相對(duì)集中，該層位內(nèi)礦床具有CaO、MgO含量均較低且含量較為穩(wěn)定的特征，找礦評(píng)價(jià)重點(diǎn)應(yīng)放在濟(jì)南—淄博—濰坊一線(xiàn)，以尋找中小型礦床為主。中奧陶統(tǒng)北庵莊組及五陽(yáng)山組含礦層位、分布特征與炒米店組基本一致，礦床礦石質(zhì)量變化較大，CaO、MgO含量起伏較大，找礦重點(diǎn)應(yīng)放在濟(jì)南—章丘—淄博一線(xiàn)，但具體找礦評(píng)價(jià)難度較大。

5　結(jié)論

對(duì)山東省三個(gè)主要含礦層57個(gè)礦床分布特征、礦石類(lèi)型及礦石品位進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）山東省最為重要的含礦層位是中寒武統(tǒng)張夏組，礦床主要分布于魯西隆起區(qū)的西南部，以費(fèi)縣—泗水—棗莊一線(xiàn)質(zhì)量最佳；以該線(xiàn)為中心，向四周礦床礦石質(zhì)量具有明顯下降趨勢(shì)，找礦評(píng)價(jià)重點(diǎn)主要是上述礦床礦石較好地區(qū)及北東、東南部周?chē)貐^(qū)，以找尋大中型礦床為主。

（2）上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)炒米店組含礦層位分布零星，主要分布于魯西隆起區(qū)北部邊緣，礦床礦石品位穩(wěn)定但CaO含量較低。應(yīng)以濟(jì)南—淄博—濰坊一帶作為找尋中小型礦床的重點(diǎn)地段。

（3）中奧陶統(tǒng)馬家溝群北庵莊組、五陽(yáng)山組含礦層位主要分布于魯西隆起區(qū)的北部，該層位具有CaO、MgO含量起伏較大的特點(diǎn)，濟(jì)南—章丘—淄博一線(xiàn)的南部應(yīng)是尋找該層位的重點(diǎn)地段，該地區(qū)賦存有高CaO、極低MgO品位、礦石質(zhì)量極佳的礦床，主要以找尋中小型礦床為主。

【參考文獻(xiàn)】

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［3］蘇德辰.非金屬礦床成礦規(guī)律與開(kāi)發(fā)利用［M］.北京：地震出版社，1996.

［4］宋明春，王沛成.山東省區(qū)域地質(zhì)［M］.濟(jì)南：山東省地圖出版社，2003.

【中圖分類(lèi)號(hào)】P619.225

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1007-9386（2016）01-0050-04

【基金項(xiàng)目】中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目（1212010881607）。

【收稿日期】2015-08-14