甘肅石灰?guī)r礦分布特征及資源潛力分析

趙文博，羅小紅

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

石灰?guī)r礦是甘肅省優(yōu)勢礦產(chǎn)之一，資源較為豐富，其中制堿用、制灰用灰?guī)r礦名列全國第12位，熔劑用灰?guī)r礦名列全國第14位，水泥用和電石用灰?guī)r礦名列全國第19位。目前省內(nèi)已發(fā)現(xiàn)和評價石灰?guī)r礦產(chǎn)地130處，其中大型礦床[1]13處，中型礦床32處，小型礦床53處，礦點32處。礦床規(guī)模以小型、中型礦床為主，大型礦床數(shù)量較少；資源儲量占比以大型礦床為主，約占全省累計查明資源儲量的57.13%。石灰?guī)r的開發(fā)利用不僅促進了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，同時也推動了各行各業(yè)的發(fā)展。開采礦山71處(大型13處，中型2處，小型56處)，占礦山總數(shù)的54.62%；年開采石灰?guī)r礦4 101.88萬t，其中77.69%的石灰?guī)r用于生產(chǎn)水泥。

本文通過對全省已發(fā)現(xiàn)的石灰?guī)r礦山進行綜合分析研究，總結(jié)其區(qū)域成礦因素和所處大地構(gòu)造位置和成礦時代，預測出3個成礦遠景區(qū)，對今后石灰?guī)r的勘查開發(fā)利用具有一定的指導意義。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

甘肅省地處西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊、塔里木板塊、華北板塊、柴達木—祁連板塊和楊子板塊的交匯處，構(gòu)造部位獨特，構(gòu)造形跡復雜。各板塊的離散、匯聚和洋陸轉(zhuǎn)化形成了祁連山、北山、西秦嶺造山帶和鄂爾多斯盆地“三帶一盆”的格局，一系列的碰撞擠壓、離散拉伸、走滑剪切作用形成了眾多的韌性剪切帶、蛇綠巖帶等大型變形構(gòu)造，構(gòu)造輪廓基本清楚，在南、北各有一條橫貫全省的巨型緯向構(gòu)造體系，其間發(fā)育著各種型式的扭動構(gòu)造，西南部分布有規(guī)模巨大的青藏歹字型構(gòu)造的頭部外圍褶帶。

甘肅省地殼運動多期發(fā)展的特點明顯，大致劃分為五臺—薊縣期、加里東期、華力西期、印支期、燕山期和喜馬拉雅期等六個運動期，每一運動期的期末都有一場激烈的構(gòu)造運動。各地層間的接觸關系，雖因地而異，但在同一地層區(qū)內(nèi)，各地層系、統(tǒng)間的接觸關系基本相同。

區(qū)內(nèi)地層發(fā)育齊全，從前長城系至第四系均有分布。沉積巖建造十分發(fā)育，大致以早、晚二疊世間的北山運動為界，這以前是較活動的海相碎屑巖、碳酸鹽巖夾火山巖建造，之后是較穩(wěn)定的陸相碎屑巖建造，嚴格控制了石灰?guī)r礦山的時空分布。晚二疊世海水退縮至西秦嶺—南祁連一隅，印支運動最終結(jié)束了海侵史[6-7]。

2 成礦規(guī)律和成因分析

2.1 時間分布規(guī)律

甘肅石灰?guī)r礦床嚴格受地層控制[9-10]，含礦地層時代[11-12]較多，自前長城紀至三疊紀均有分布，其中以奧陶紀為主，次為二疊紀、薊縣紀和石炭紀，約占礦床總數(shù)的70.26%，其余僅占29.74%(表1)。

甘肅省累計查明石灰?guī)r礦資源儲量337 814.6萬t(表1)，其中奧陶紀、二疊紀、薊縣紀和石炭紀累計查明資源儲量占總量的87.45%，薊縣紀—前長城紀僅占總量的12.55%。

表1 甘肅石灰?guī)r礦床規(guī)模及儲量按時代統(tǒng)計排序表

(1)奧陶紀石灰?guī)r礦含礦層位。

主要分布于北祁連山區(qū)的陰溝群(O1Y)、中堡群(O2Z)、妖魔山組(O2-3y)和三道溝組(O2s)；其次為隴東地區(qū)的霧宿山群(O2-3w)、李子園群(Pz1Lz)、扣門子組(O3k)和天祝組(O2-3t)。已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地33個，占全省28.56%；查明資源儲量147 597.9萬t，占全省資源儲量43.69%。其中北祁連山區(qū)中堡群是一套海相火山巖及碎屑沉積，總厚達4 000m，石灰?guī)r為其中的夾層或大的透鏡體，本省主要熔劑、水泥石灰?guī)r礦床賦存于此群。

(2)二疊紀石灰?guī)r礦含礦層位。

該時代石灰?guī)r皆分布于西秦嶺。在合作—武山和迭部—武都成礦亞帶內(nèi)均大量分布，現(xiàn)評價礦床集中在北帶，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地18個，占全省15.76%；查明資源儲量58 584.58萬t，占全省資源儲量17.34%。含礦地層有山西組(P1s)、石關山組(P3s)和大關山組(P2d)，巖石組合以石灰?guī)r為主，次為含炭頁巖及鈣質(zhì)頁巖等，均屬海相沉積。建造類型以潮下帶碳酸鹽巖為主，潮間帶碎屑巖—碳酸鹽巖次之[13]。

(3)石炭紀石灰?guī)r礦含礦層位。

主要分布于西秦嶺，北山和祁連山零星分布。西秦嶺區(qū)的臭牛溝組(C1ch)、羊虎溝組(C2y)、巴都組(C1b)、下加嶺組(C2x)、益洼溝組(C1yw)、岷河組(C2m)及略陽組(C1l)均有較多石灰?guī)r層，其中以略陽組、岷河組和尕海組尤為發(fā)育。已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地19個，占全省12.55%；查明資源儲量50 250.25萬t，占全省資源儲量14.88%。主要為潮間帶碎屑巖—碳酸鹽巖建造和潮下帶碳酸鹽巖建造。地層受西秦嶺緯向構(gòu)造控制，祁呂系和青藏系構(gòu)造對其有一定影響。

(4)薊縣紀石灰?guī)r礦含礦層位。

主要分布在中祁連，在中秦嶺和敦煌地塊亦有零星分布。含礦地層有花石山群克素爾組(Jxk)、興隆山巖群高家灣組(Pt2g)、皋蘭巖群(Pt2G)及平頭山組(Jx2p)，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地15個，占全省13.39%；查 明資 源儲 量38 988.35萬t，占 全省 資源 儲量11.54%。其中以興隆山巖群高家灣組最具代表，現(xiàn)有評價礦床多集中在該地層中，巖性為石灰?guī)r、片巖、千枚巖及板巖等，屬陸源碎屑巖—富硅鎂碳酸鹽巖建造，受區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用，形成單相的低綠片巖相變質(zhì)地層。

(5)其他石灰?guī)r含礦地層。

震旦紀石灰?guī)r含礦地層：石灰?guī)r主要賦存于韓母山群(ZH)，厚度巨大，局部夾泥質(zhì)灰?guī)r、千枚巖，屬碳酸鹽巖建造和泥質(zhì)巖—碳酸鹽巖建造[4]，晚期受區(qū)域東西內(nèi)構(gòu)造與古河西系構(gòu)造復合控制。

寒武紀石灰?guī)r含礦地層：石灰?guī)r賦存于中上寒武統(tǒng)香毛山組(∈2-3xm)和三山子組(∈3s)，屬碳酸鹽巖—硅質(zhì)巖—火山碎屑巖建造，巖性為千枚巖夾硅質(zhì)巖、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖及鮞狀灰?guī)r。石灰?guī)r在障壁型淺海環(huán)境中形成，受古河西系北祁連褶帶與區(qū)域東西向構(gòu)造天祝—景泰構(gòu)造帶復合控制。

泥盆紀石灰?guī)r含礦地層：石灰?guī)r主要發(fā)育在西秦嶺的北帶，賦礦層位較多，主要以碳酸鹽巖建造、泥質(zhì)巖—碳酸鹽巖建造及碎屑巖—碳酸鹽巖建造為主。巖相古地理屬淺海相、陸緣海相及淺?！獮a湖相等。

2.2 空間分布規(guī)律

從地理位置上看，石灰?guī)r在全省各市州均有分布，主要集中在平?jīng)?、蘭州、隴南、武威、張掖、定西、天水及金昌等8個市，累計查明資源儲量291 101.71萬t，占全省90%以上(圖1)。其中平?jīng)鍪邪l(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地6處，資源儲量64 679.79萬t，占全省20.16%；蘭州市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地21處，資源儲量54 719.64萬t，占全省17.06%；隴南市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地39處，資源儲量47 757.62萬t，占全省14.89%； 武威市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地7處，資源儲量32 266.09萬t，占全省10.06%； 張掖市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地4處，資源儲量28 655.51萬t，占全省8.93%； 定西市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地9處，資源儲量22 393.83萬t，占全省6.98%； 天水市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地11處，資源儲量20 494.62萬t，占全省6.39%； 金昌市發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地5處，資源儲量20 134.61萬t，占全省6.28%。

圖1 甘肅省各市(州)石灰?guī)r礦查明資源儲量結(jié)構(gòu)圖

從甘肅Ⅲ級大地構(gòu)造單元位置上看，全省石灰?guī)r礦床主要分布于南秦嶺裂陷大陸邊緣、中秦嶺裂陷大陸邊緣、中祁連巖漿弧、北祁連溝弧盆系和鄂爾多斯西緣裂陷帶，次為龍首山—雅布賴山地塊、河西走廊盆地、摩天嶺地塊、敦煌地塊、鄂爾多斯西緣裂陷帶和南祁連裂陷大陸邊緣[7]，其余構(gòu)造單元目前未發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r礦產(chǎn)地。

從Ⅳ級成礦亞帶看，全省共有19個成礦亞帶有石灰?guī)r礦顯示，除文縣東—康縣、隴東、別蓋—硫磺山、碌曲—徽縣、柳溝峽—小柳溝和方山口—鷹嘴紅山等6個成礦亞帶顯示的灰?guī)r礦床數(shù)量及規(guī)模等較小外，其余13個成礦亞帶中石灰?guī)r礦分布廣泛，礦產(chǎn)地數(shù)量較多，資源儲量豐富，各主要成礦帶石灰?guī)r礦的分布數(shù)量不同(表2)。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果看，合作—兩當成礦亞帶中礦床數(shù)量最多，礦產(chǎn)資源最為豐富，是甘肅省最重要的成礦亞帶，其次為昌馬—靖遠、平?jīng)觥部阪?zhèn)、九個泉—景泰、迭部—隴南和紅古—興隆山等5個成礦亞帶，以上6個成礦亞帶共有石灰?guī)r礦床92個，占全省灰?guī)r礦山總數(shù)的70.77%；累計查明資源儲量268 714.2萬t，占總量的79.54%。

表2 甘肅主要Ⅳ級成礦帶石灰?guī)r礦產(chǎn)地統(tǒng)計一覽表

從時空分布來看，前長城紀石灰?guī)r主要分布于河西走廊盆地、北祁連溝弧盆系和龍首山—雅布賴山地塊等構(gòu)造單元中，多為礦點，規(guī)模較?。婚L城紀至震旦紀石灰?guī)r主要分布于中祁連巖漿弧、龍首山—雅布賴山地塊、中秦嶺裂陷大陸邊緣和敦煌地塊等構(gòu)造單元中；寒武紀至三疊紀石灰?guī)r主要分布于南秦嶺裂陷大陸邊緣、中秦嶺裂陷大陸邊緣、中祁連巖漿弧、北祁連溝弧盆系、鄂爾多斯西緣裂陷帶、河西走廊盆地、摩天嶺地塊、敦煌地塊、鄂爾多斯西緣裂陷帶、南祁連裂陷大陸邊緣等構(gòu)造單元中。

3 資源潛力分析

根據(jù)甘肅省目前已發(fā)現(xiàn)和開采的石灰?guī)r礦產(chǎn)地，對各礦床的成礦條件和分布規(guī)律等進行分析研究，結(jié)合礦山開發(fā)利用實際情況，歸納出雙紅圈—寧遠堡、尖山子一帶和茍家寨—馬力3個石灰?guī)r礦成礦遠景區(qū)(圖2)。遠景區(qū)的劃定也為未來政府進行資源集約化、規(guī)模化開采提供了一定的參考。

圖2 甘肅省石灰?guī)r礦成礦遠景區(qū)分布圖

按照目前省內(nèi)對石灰?guī)r礦的開采用途，綜合利用模式歸納為：熔劑、制堿、電石用灰?guī)r→水泥用灰?guī)r→制灰用灰?guī)r→建筑石料用灰?guī)r。

(1)雙紅圈—寧遠堡石灰?guī)r礦成礦遠景區(qū)。

該區(qū)地處龍首山變質(zhì)基底雜巖中，位于龍首山成礦亞帶上。已發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r礦產(chǎn)地5處，以九墩灣和紅泉水泥用及孩母寺熔劑用石灰?guī)r礦最具代表，含礦地層為震旦系韓母山群，巖性以灰?guī)r為主，夾薄層鈣質(zhì)千枚巖及大理巖，底部為礫巖或含礫千枚巖、變質(zhì)粉砂巖。巖石具有一定程度的變質(zhì)，礦石為結(jié)晶灰?guī)r，礦石質(zhì)量屬水泥Ⅰ、Ⅱ級品及熔劑Ⅰ—Ⅲ級品[14]。礦體整體傾向北東，傾角40°，長度約265～1 200m，寬度10～60m不等，CaO和MgO平均含量54.42%、2%。綜上所述，該區(qū)成礦地質(zhì)背景良好，具有一定的資源潛力，礦石質(zhì)量穩(wěn)定，可作為水泥用和熔劑用灰?guī)r進行開發(fā)利用，熔劑用灰?guī)r優(yōu)先開采。資源開采可輻射至金昌市、武威市及張掖市等地區(qū)，滿足這些地區(qū)對石灰?guī)r資源的各種需求。

(2)尖山子一帶石灰?guī)r礦成礦遠景區(qū)。

該區(qū)地處祁連早古生代造山帶—中祁連巖漿弧中，位于紅古—興隆山成礦亞帶上。已發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r礦產(chǎn)地11處，以丁家豁峴和鳳泉溝水泥用灰?guī)r礦及張家溝制灰用石灰?guī)r礦最具代表，含礦地層為薊縣系興隆山巖群高家灣組，巖性以灰?guī)r和白云巖為主，夾少量鈣質(zhì)板巖。礦體整體呈層狀、似層狀和透鏡狀，延伸長數(shù)百米，厚度在120～280m，斜深＞100m[15-16]。礦石質(zhì)量符合水泥、制灰等多種用途工業(yè)指標，屬優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r。區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景良好，具有一定的成礦潛力。資源開采可輻射至蘭州市、白銀市、臨夏州及定西北部等地區(qū)，滿足這些地區(qū)對石灰?guī)r資源的需求。

(3)茍家寨—馬力石灰?guī)r礦成礦遠景區(qū)。

該區(qū)地處新元古代—晚古生代裂陷大陸邊緣—夏河—禮縣陸緣沉積區(qū)中，已發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r礦床5處，含礦地層為二疊系大關山組和石關山組，礦體規(guī)模較大，質(zhì)量較好，用途廣泛，屬優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r。該區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，具有較大的找礦潛力。資源開采可輻射至定西市南部、天水市、甘南州及隴南市西北等地區(qū)，滿足這些地區(qū)對石灰?guī)r資源的市場需求。

4 結(jié)論

(1)甘肅省內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的石灰?guī)r礦床均為海相化學沉積型，礦層形態(tài)簡單，規(guī)模大，礦石質(zhì)量較純，氧化鈣含量可高達55%，用途廣泛，資源儲量豐富，是地方經(jīng)濟發(fā)展的重要非金屬礦產(chǎn)之一。

(2)甘肅省石灰?guī)r礦床(點)成礦時代以奧陶紀為主，次為二疊紀、薊縣紀和石炭紀，空間上主要處于南秦嶺裂陷大陸邊緣、中秦嶺裂陷大陸邊緣、中祁連巖漿弧、北祁連溝弧盆系等構(gòu)造單元中。

(3)通過對全省已發(fā)現(xiàn)的石灰?guī)r礦山進行綜合分析研究，根據(jù)區(qū)域成礦因素和所處大地構(gòu)造位置和成礦時代，預測出雙紅圈—寧遠堡、尖山子一帶和茍家寨—馬力等3個石灰?guī)r礦成礦遠景區(qū)，對今后石灰?guī)r的勘查開發(fā)利用具有一定的指導意義。