廣西崇左市更隴山石灰巖礦地質特征及開發利用前景

唐漢林 李 橋

（中國建筑材料工業地質勘查中心廣西總隊）

水泥是國民經濟建設的重要基礎原材料，目前國內外尚無一種材料可以替代它的地位。作為國民經濟的重要基礎產業，水泥工業已經成為國民經濟社會發展水平和綜合實力的重要標志［1］?；規r作為水泥生產的主要原料，其勘查和研究工作顯得尤為重要。本研究依托廣西崇左市江州區更隴山石灰巖礦詳查成果，通過對更隴山石灰巖礦進行地質特征及成因分析，總結礦區礦石質量、確定找礦方向，為該區進一步開展礦產規劃、開發利用工作提供科學依據。

1 區域地質

區域上出露的地層由老至新為石炭系（C）、二疊系（P）、三疊系（T）、白堊系（K）和第四系（Q）（圖1）。區域地質構造較復雜，主要構造線方向呈北東向，以斷裂構造為主，并具多期次發展特征，褶皺特征常與巖性有關，本區多以碳酸鹽巖為主，巖層傾角較平緩，褶皺、撓曲不發育。區域巖漿巖不發育，僅在北側西大明山有少量巖脈出露，深部可能存在隱伏巖體。區域變質作用不甚發育，主要表現為沿本區區域性斷裂兩側的灰巖因熱接觸交代變質作用而發生重結晶的現象，形成大理巖化灰巖。區域內礦產資源種類較多，能源礦產有煤，黑色金屬礦產有鐵、釩，有色金屬礦產有鉛、鋅，貴金屬礦產有金，稀土金屬礦產有稀土，分散元素礦產有鎵，化工原料非金屬礦產有磷，建材和其他非金屬礦產有水泥用灰巖、方解石、建筑石料用灰巖、制灰用石灰巖、水泥配料用砂巖、磚瓦用頁巖、磚瓦用黏土、水泥配料用黏土等。建材和非金屬礦產規模普遍以大中型礦床為主。金屬礦產資源主要以小型礦床或礦點為主［1-2］。

2 礦區地質

2.1 地層特征［3］

礦區出露主要地層有二疊系中統茅口組（P2m）和第四系臨桂組（Ql）。各地層特征由老至新分述如下。

（1）二疊系中統茅口組（P2m）巖性主要為淺灰色—灰色厚層塊狀粉泥晶灰巖，次為含生物屑粉泥晶灰巖，局部夾白云質灰巖或白云質團塊，地層產狀208～231°∠8～15°，單層厚度一般為0.5～2.5 m，局部厚度大于3 m。地層由下到上顏色逐漸變淺，含生物化石，主要產格子?（Cancellina）、費伯克?（Verbeekina）、新希瓦格?（Neoshchwagerina）、衛根珊瑚（Waagenophyllum）等化石。巖層控制厚度＞290 m。

礦區北部及東部見中—厚層狀淺灰—灰色白云質灰巖，白云質灰巖地表風化面呈灰黑色粗糙麻面，局部具明顯刀砍紋。其中位于礦區北部的j1白云質灰巖地表出露呈近東西走向，沿走向上東薄西厚，東側以白云質團塊為主，往西為連續穩定，并延伸至公益礦區內，由公益礦區的5#線地表刻槽樣、鉆孔ZK501、鉆孔ZK503以及礦區內的11#、13#勘探線地表刻槽樣與鉆孔ZK1105控制，控制標高108.90～277.83 m，控制厚度為0.3～27.44 m；位于礦區東部j2白云質灰巖呈透鏡體狀，沿傾向上逐漸變薄，最終以團塊為主直至尖滅，由17#勘探線地表刻槽樣控制，控制厚度為0.5～7.4 m；由鉆孔ZK1101控制的j3白云質灰巖呈透鏡狀產出，位于+110 m標高以下，控制厚度14.87 m。

（2）第四系臨桂組（Ql）分布于礦區周圍低洼地帶、低山峰叢凹地和溶蝕殘丘中，屬基巖風化的殘坡積層，以棕黃—黃紅至黃褐色黏土、亞黏土層組成，表層見有0～30 cm厚褐色腐植土，在礦區周邊低洼地帶普遍可見較多鐵錳質結核，局部含灰巖風化滾石、碎石等。堆積于碳酸鹽巖溶蝕面上，一般厚0～15 m。

2.2 構造

礦區為一單斜構造，巖層呈層狀產出，總體走向為北西，傾向南西，產狀為208°～231°∠8°～15°。礦區范圍內未見斷裂發育，僅在礦區北側山腳邊緣有北西向區域斷裂構造發育，區內構造以其配套的北西向張性構造裂隙為主，其次為北東向與近東西向構造裂隙，幾組節理裂隙產狀分別為①320°～340°∠60°～70°，②20°～36°∠55°～67°，③120°～136°∠83°～87°或306°～235°∠85°～88°，均為張性節理，在地表張開，沿深部自行閉合，延伸數米至十幾米不等，局部充填少量黏土或方解石細脈膠結。

2.3 巖漿巖、變質巖

礦區內未見巖漿巖、變質巖出露。

3 礦體地質特征［4］

3.1 礦體特征

本礦床屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖沉積礦床，為低山峰叢地形，喀斯特巖溶地貌。礦區范圍內僅由1個山峰組成，呈寬條形，海拔標高+97.6～+326.8 m，地形相對高差為229.2 m。山體坡度一般為30°～50°，局部60°以上。

本礦床為石灰巖礦層夾少量白云質石灰巖礦層，控制礦體總長大于1 370 m，寬615～1 025 m，傾向延深0～780 m，總厚度120～255 m，分布標高+110～+326.8 m。擬出讓礦權范圍內共圈定3個礦層，其中石灰巖礦層1個，白云質石灰巖礦層2個。石灰巖礦層巖性以淺灰—灰色粉泥晶灰巖、含生物屑粉泥晶灰巖為主，局部夾少量白云質灰巖。白云質石灰巖礦層巖性以淺灰—灰色白云質細晶灰巖、白云質中細晶灰巖為主，局部夾淺灰—灰色粉泥晶灰巖、生物屑粉泥晶灰巖?，F將各礦層特征分述如下。

（1）石灰巖礦層。礦層基本裸露地表，賦存于二疊系茅口組（P2m）地層中，在空間上呈近東西向展布，礦層連續性好，呈單斜層狀產出，地層產狀平緩，一般產狀為208°～231°∠8°～15°，產狀基本穩定。礦層出露最高標高約+326.8 m，最低標高為+110.0 m?？刂频V層總長大于1 370 m，總寬615～1 025 m，傾向延深0～865.5 m，厚度73.44～255.82 m，平均厚度174.73 m，厚度變化系數30.53%。

（2）白云質石灰巖礦層。j1號礦層：裸露地表，分布在礦區北部的中上部，賦存于二疊系茅口組（P2m）地層中，在空間上呈近東西向展布，沿走向上東薄西厚，東側以白云質團塊為主直至尖滅，往西逐漸變厚，并延伸至公益礦區內，由公益礦區的5#線、礦區內的11#、13#勘探線控制。礦體呈單斜層狀產出，與石灰巖礦層產狀基本一致。地表風化面呈灰黑色粗糙麻面，局部具明顯刀砍紋，出露標高最高277.83 m，最低為110.0 m，走向長大于1 050 m，傾向延深0～1 062 m，控制厚度為0.3～27.44 m，平均厚度16.35 m，厚度變化系數47.40%。厚度統計數據見表1。

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3.2 礦石質量［5］

（1）石灰巖礦石主要呈淺灰—灰色，底層可見少量深灰色，頂層可見少量灰白色；巖性為粉泥晶灰巖、含生物屑粉泥晶灰巖。結構類型有粉泥晶結構、含生物屑粉泥晶結構、生物碎屑泥晶結構；構造類型有致密塊狀構造、縫合線構造、中至厚層狀構造。結構成分及含量：泥晶基質主要為＜0.005 mm的泥晶組成，泥晶含量45%～67%；粉晶主要為0.02～0.06 mm的粉晶方解石，是泥晶方解石重結晶形成，粉晶含量為16%～26%；生物碎屑主要是有孔蟲、?類、藻類、珊瑚類，含量9%～39%。石灰巖化學成分含量見表2，可以看出石灰巖礦石質量變化不大，礦層質量較穩定。礦石有益組分最低含量高于工業指標、有害組分最高含量低于水泥原料用工業指標要求（表3）。石灰巖礦石主要化學成分變化不大，礦層質量較穩定。礦石有益組分、有害組分的含量均滿足水泥原料用工業指標要求。因此，該礦床的石灰巖礦石質量較好。

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（2）白云質石灰巖礦石呈淺灰色至灰色，巖性為白云質細晶灰巖、白云質中細晶灰巖。結構有細晶結構、細中晶結構；構造為致密塊狀構造。結構成分及含量：細晶主要為0.06～0.25 mm的方解石、白云石組成，為泥晶重結晶形成，細晶含量為70%～100%。中晶主要為0.25～0.5 mm的方解石、白云石組成，為泥晶重結晶形成，中晶含量為0～30%。

從表4、表5中可以看出，礦層質量較穩定，礦石有益組分CaO含量大部分不滿足水泥原料用工業指標、有害組分SiO2含量均滿足水泥原料用工業指標、有害組分MgO均不能滿足水泥原料用工業指標要求。因此，白云質石灰巖礦層經上下12～16 m段加權平均后的礦段，不滿足水泥原料用工業指標要求，可用作建筑石料，礦石質量較好。

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3.3 礦（巖）石物理性能

（1）礦石小體積質量、濕度及吸水率。在各礦層內采取具有代表性的小體積質量、濕度及吸水率樣品60件，石灰巖和白云巖各30件，石灰巖礦石小體積質量為2.67～2.75 t/m3，平均為2.70 t/m3；濕度為0.01～0.09，平均為0.027%；吸水率為0.027～0.144%，平均為0.077%。白云質石灰巖礦石體積質量為2.68～2.75 t/m3，平均為2.71 t/m3；濕度為0.01～0.07，平均為0.024%；吸水率為0.046%～0.154%，平均為0.097%。

（2）礦石抗壓強度。根據礦石類型在礦層內及圍巖采取20組60件樣品進行飽和抗壓強度測試；石灰巖飽和抗壓強度為26.76～114.53 MPa，平均為46.20 MPa；白云質灰巖飽和抗壓強度為54.49～85.07 MPa，平均為67.10 MPa；均屬較堅硬—堅硬巖石。

（3）礦石抗剪斷強度。根據礦石類型在礦層內采取20組樣品測試飽和抗剪斷強度；石灰巖飽和抗剪斷強度為內摩擦角φ為53.2～62.3°，平均為56.5°；黏聚力C為2.97～5.56 MPa，平均為4.18 MPa。白云質灰巖飽和抗剪斷強度為內摩擦角φ為49.0～58.9°，平均為55.2°；黏聚力C為3.19～5.02 MPa，平均為4.06 MPa。

（4）礦石有機物含量、硫化物和硫酸鹽、堅固性、壓碎指標、堿集料反應。按礦層、礦石類型在地表及不同地段有代表性地采取6組石灰巖、白云質灰巖樣品，每組樣品同時采自同一位置的同種巖性。石灰巖礦石有機物含量合格；硫化物和硫酸鹽（按SO3含量計）為0.5%～0.7%，平均為0.57%；堅固性為1%；壓碎指標為10%～12%，平均為11.25%；堿集料反應為0.06%～0.07%，平均為0.067%。白云質石灰巖礦石有機物含量合格；硫化物和硫酸鹽為0.6%；堅固性為1%；壓碎指標為11%～12%，平均為11.5%；堿集料反應為0.06%～0.08%，平均為0.07%。

（5）礦石放射性。根據本次放射性樣檢測結果，石灰巖放射性含量：鉀-40放射性比活度為0.7～20.8 Bq/kg，鐳-226為2.3～16.4 Bq/kg，釷-232為1.0 Bq/kg，IRa內照射指數為0.01～0.08，Iγ外照射指數為0.01～0.05；白云質灰巖放射性含量：鉀-40放射性比活度為1.0 Bq/kg，鐳-226為4.6 Bq/kg，釷-232為1.0 Bq/kg，IRa內照射指數為0.02，Iγ外照射指數為0.02。根據《建筑材料放射性核素限量》（GB6566—2010），區內礦石符合A類裝飾材料的要求，其放射性對人體及環境無影響，對礦床開采無影響。

3.5 礦石類型和品級

（1）石灰巖礦石。礦石主要礦物成分為方解石，其次為白云石，粉泥晶結構，方解石含量達97%以上，白云石含量3%，褐鐵礦為少量。礦石自然類型劃分為粉泥晶石灰巖、生物碎屑粉泥晶灰巖，礦石中未發現其他共伴生礦產。

根據化驗分析結果匯總，礦區石灰巖礦石的平均化學成分：CaO為55.14%，MgO為0.44%，SiO2為0.21%，K2O+Na2O為0.02%，Cl—為0.01%，P2O5為0.017%，SO3為0.02%。礦石的有益組分含量符合水泥用石灰質原料礦石化學成分一般要求，有害組分含量基本符合水泥用石灰質原料礦石化學成分一般要求，礦石質量良好，是水泥的優質石灰質原料。根據石灰質原料礦石化學成分一般要求，本區石灰巖礦石水泥原料用工業品級均為Ⅰ級品。

礦區石灰巖濕度平均為0.027%，吸水率平均為0.077%，飽和抗壓強度為26.76～114.53 MPa，平均為46.20 MPa，有機物含量合格，硫化物和硫酸鹽平均為0.57%，堅固性1%，壓碎指標平均為11.25%；堿集料反應平均為0.067%。根據《建設用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）技術要求，本區石灰巖礦石質量大部分符合建筑石料Ⅱ類等級要求，少量石灰巖抗壓強度不符合建筑石料質量要求。

（2）白云質石灰巖礦石。礦石主要由方解石、白云石組成。礦石自然類型為細晶白云質灰巖、中細晶白云質灰巖。礦石中未發現其他共伴生礦產。礦區白云質石灰巖礦石化學成分有機物含量合格；硫化物和硫酸鹽為0.6%；濕度平均為0.024%，吸水率平均為0.097%，飽和抗壓強度為54.49～85.07 MPa，平均為67.10 MPa，堅固性為1%，壓碎指標平均為11.5%，堿集料反應平均為0.07%。根據《建設用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）技術要求，本區白云質石灰巖礦石質量符合建筑石料Ⅱ類等級要求。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

根據區域地質資料，二疊系中統茅口組（P2m）屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖，屬開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造。礦區二疊系中統茅口組（P2m）以淺灰—灰色泥晶石灰巖礦石主，由方解石組成，其次為白云石，含部分鐵泥質。礦石礦物成分及含量：方解石為92%～97%，一般含量為3%，鐵泥質≤5%，不含石英質或燧石質。主要結構成分為泥晶和粉晶，泥晶為45%～67%，粉晶為16%～26%，生物碎屑為9%～39%，生物碎屑有?類、珊瑚類、藻類、有孔蟲等。據此，可認為該礦床為開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造沉積礦床，屬生物化學沉積型礦床［3-5］。

4.2 找礦方向

區域內出露的二疊系中統茅口組（P2m）地層，與本礦床含礦層位一致，因此可作為同類型礦床的未來找礦靶區。

根據區域地質資料，二疊系茅口組（P2m）屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖，為開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造，產?類、珊瑚類、藻類、有孔蟲等化石，屬生物化學沉積型礦床。

區域內出露的二疊系茅口組（P2m）地層，與本礦床含礦層位一致，因此可作為同類型礦床的未來找礦遠景地區。未來在該地區開展石灰巖礦調查找礦時，可選擇構造不發育、巖層較完整連續的二疊系茅口組（P2m）地層作為找礦靶區。

5 礦床開采的經濟效果

經估算，礦區范圍內累計查明石灰巖資源儲量：控制+推斷資源量32 398.89萬t，其中控制資源量26 249.35萬t，推斷資源量6 149.54萬t，控制資源量和推斷資源量分別占總資源量的81.02%和18.98%。累計查明白云質灰巖資源量為92.66萬t（均為推斷資源量）。

其中，擬出讓礦權范圍內查明石灰巖資源量——控制+推斷資源量為21 571.56萬t，包括控制資源量為21 362.33萬t，推斷資源量為209.23萬t；查明白云質灰巖資源量為80.64萬t（均為推斷資源量）。

擬出讓范圍外查明石灰巖資源量——控制+推斷資源量為10 827.33萬t，其中控制資源量為4 887.02萬t，推斷資源量為5 940.31萬t；查明擬出讓范圍外白云質灰巖資源量為12.02萬t，均為推斷資源量。

礦區石灰巖礦石平均化學成分為CaO 55.14%，MgO 0.44%，SiO20.21%。石灰巖密度平均為2.70 t/m3，濕度平均為0.027%，吸水率平均為0.077%，飽和抗壓強度26.76～114.53 MPa，平均為46.20 MPa，有機物含量合格，硫化物和硫酸鹽平均為0.57%，堅固性1%，壓碎指標平均為11.25%，堿集料反應平均為0.067%；白云質石灰巖礦石密度平均為2.71t/m3，有機物含量合格，硫化物和硫酸鹽為0.6%，濕度平均為0.024%，吸水率平均為0.097%，飽和抗壓強度為54.49～85.07 MPa，平均為67.10 MPa，堅固性為1%，壓碎指標平均為11.5%，堿集料反應平均為0.07%。依據建筑石料質量一般要求，區內白云質石灰巖礦石質量符合建筑石料Ⅱ類等級要求；石灰巖礦石質量大部分符合建筑石料Ⅱ類等級要求，少量石灰巖抗壓強度不符合建筑石料質量要求。

6 結論

（1）廣西崇左市更隴山石灰巖礦礦床規模屬大型礦床，根據本礦床特點及礦區實際情況，石灰巖礦層勘查類型劃分為Ⅰ類偏復雜型，白云質石灰巖礦層勘查類型劃分為第Ⅱ勘查類型，已基本查明礦床的地質、構造特征及礦體形態、產狀、規模和礦石質量，基本確定了礦體的連續性，基本查明了礦床開采技術條件，對礦石的加工選礦性能進行類比研究，估算了礦床的資源儲量，為下一步工作指明了方向。

（2）礦床主要賦存在二疊系茅口組（P2m）地層，屬開闊臺地淺海相沉積碳酸鹽巖，為開闊臺地淺海相碳酸鹽巖建造，產?類、珊瑚類、藻類、有孔蟲等化石，屬生物化學沉積型礦床。未來在該地區開展石灰巖礦調查找礦時，可選擇構造不發育、巖層較完整連續的二疊系茅口組（P2m）地層作為找礦靶區。