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。
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]。
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。
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。
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。
(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。