石灰岩白雲岩地質出產什麼礦藏
⑴ 灰岩類礦產開發中的環境地質問題
灰岩類礦產包括了水泥用灰岩、冶金用白雲岩、重晶石、螢石、石棉礦以及沙石粘土類礦產。這類礦產主要為露天開采,大部分水泥灰岩、沙石位於城市周邊及主幹國道、鐵路兩側等交通方便的地區。開采活動不僅破壞了景觀、植被,裸露采坑和大量廢石,還導致滿目瘡痍。新疆開采沙石粘土破壞地表面積41.43km2,占該區礦山破壞面積的47%,同期復墾面積 2.16km2,占其破壞面積的 5.21%。銀川市西郊建築沙石采場東西長5.5km,南北寬4.5km,共計24.75km2,截至1999年底,采沙石面積10km2,堆積廢棄土石達0.25×108t。沙石場南有西夏王陵,北有鎮北堡砂石場,後者距西部影視城僅200m,砂坑遍地,與旅遊景觀極不協調。冬春季節的西北風揚沙飛塵成為銀川市大氣環境污染源之一。
陝西寧強縣陝南石棉礦,露天剝離面積約2km2,剝離采棉造成植被破壞,廢石及選棉堆積的灰白色廢渣與翠綠的四周山峰形成鮮明對比。剝離的廢渣堆積高度已高出廢渣攔渣壩約150m,攔渣壩壩面與其內礦渣已近於同一水平,壩面高出其下游礦山機關及職工居住地100多米。壩基的穩定性直接關繫到礦山機關及職工的生命安全。礦區匯水面積大,廢渣因顆粒細小,在大雨沖刷下易隨水遷移,礦區存在潛在滑坡、泥石流地質災害等隱患。
⑵ 石灰岩(Limestone)
一、概述
石灰岩是碳酸鹽岩的主要岩石類型,在地殼中分布廣泛,約占沉積岩總面積的20%,並且在各時代底層均有產出。許多金屬、非金屬礦床和石油、天然氣的產出均與石灰岩等碳酸鹽岩有關。在建築、冶金、化工、輕工、食品、石油、農業等諸多領域中,具有廣泛的用途,是水泥工業的重要原料。
二、礦物性質
石灰岩的化學分子式為 CaCO3,化學成分以 CaO 為主,一般為45%~55%;次為 MgO、SiO2、Al2O3,Fe2O3、K2O、Na2O等,但含量很少,化學分析中燒失量可達35%~50%。
石灰岩不溶於水,遇稀鹽酸劇烈起泡,放出 CO2。石灰岩煅燒至900℃以上時分解轉化為石灰(CaO),放出CO2。生石灰遇水潮解,立即形成熟石灰[Ca(OH)2],熟石灰溶於水後可調漿,在空氣中易硬化。
石灰岩的礦物成分主要為方解石,伴有白雲石、菱鎂礦和其他碳酸鹽礦物,此外還含有石髓、蛋白石、粘土礦物、黃鐵礦、海綠石、石膏、硬石膏、磷酸鹽礦物等,個別類型的石灰岩中還有煤、瀝青等有機質、鹼金屬化合物及鍶、鋇、錳、鈦、氟等化合物,但含量很低。顏色為無色、白色、灰色、灰白色,含有雜質時變為灰黃、淺紅或藍綠色。條痕無色,玻璃光澤。斷口呈參差狀,硬度3,密度2.6~2.8g/cm3。石灰具有導熱性、堅固性、吸水性、不透氣性、隔音性、磨光性、很好的膠結性能、可加工性等優良的性能。
三、用途
石灰岩廣泛用於建材、冶金、化工、建築工程等多個工業部門,既可直接利用原礦,也可深加工應用。
1)水泥原料。石灰岩是生產硅酸鹽水泥的主要原料,石灰岩與粘土質原料、硅質原料、鐵粉等配合,可煅燒成水泥熟料,其用量為一般水泥原料的80%左右。
2)製造生石灰。石灰岩經煅燒後生成CaO,即生石灰,再經水解生成Ca(OH)2,即熟石灰,是一種硬性的膠凝材料,廣泛用於建築業。
3)冶金熔劑。主要用作冶煉生鐵、鋼和有色金屬的熔劑。
4)化工工業。在化工工業中用於制鹼、製造電石、製造氮肥與磷肥。
5)質純的石灰岩經粉碎後,可作為填料廣泛用於油漆、塑料、造紙、塗料、橡膠、建築密封劑等方面。
6)用於製糖、玻璃、陶瓷、印刷等工業領域。
7)加工成石材,用於建築裝飾。
四、地質特徵
岩漿岩中的方解石是碳酸岩的主要礦物成分,熱液脈中的方解石是常見的脈石礦物。碳酸鈣質沉積主要是生物和生物化學的沉積作用,發生在溫暖氣候條件下海盆邊緣的淺海環境和水體清潔的海域。
一般石灰岩礦床分為以下類型。
1)化學沉積礦床。是最主要的石灰岩礦床類型,按其岩性又可分為泥晶石灰岩礦床和鮞狀石灰岩礦床兩種。泥晶石灰岩礦床的成礦時代與分布范圍廣泛,幾乎各主要賦礦地層中均有產出。典型礦床有河北邯鄲峰峰、四川峨眉山、安徽銅陵傘形山等水泥石灰岩礦床。此類型礦床礦體形態一般較簡單,呈層狀或似層狀,走向延伸可達幾千米,厚度幾米至幾十米甚至上百米,礦床規模以大、中型為主。礦石一般呈灰—深灰色,泥晶結構,塊狀構造。化學成分純凈,雜質含量少,是優質水泥的石灰質原料。鮞粒石灰岩的形成與波浪水流作用有關,常具大型交錯層理。這種礦床礦體形態以層狀為主,層位較穩定,厚度幾米至幾十米,礦床規模以大、中型為主。礦石顏色從淺至暗色均有,粒屑結構,亮晶膠結為主,塊狀構造。
2)機械碎屑沉積礦床。主要分布於中國北方上寒武統和下奧陶統,南方上泥盆統和下三疊統也有產出。一般是在海水進退頻繁、振盪運動強烈和沉積環境常常變化的條件下,由於潮汐波浪對碳酸鹽沉積物反復剝蝕、搬運、沉積的結果,在潮上帶或潮間帶成礦。岩性以礫屑、砂屑、粉屑石灰岩為主,常夾有泥晶石灰岩和鮞粒石灰岩。山西大同七峰山、山東青州明祖山、廣西柳江勞稿山等水泥石灰岩礦床均屬於此類型。礦體形態呈層狀、似層狀,厚幾米至十幾米,礦床規模為小到大型。礦石呈淺灰、灰褐或灰黃色,粒屑結構,薄層狀構造,泥晶或亮晶膠結,泥質、鐵質含量較高,常見生物碎屑如腕足類、三葉蟲、介形蟲、棘皮屑等,化學成分變化較大,CaO含量一般較低,由於沉積環境蒸發作用較強烈,易形成高鎂鹵水,使石灰岩發生白雲岩化,MgO含量往往偏高。
3)生物化學沉積礦床。常以富含生物碎屑為標志,在南方和北方都有分布,尤其是南方地區的上古生界中最發育。例如,浙江、江蘇、安徽、江西等地石炭系中統的黃龍灰岩是以
4)重結晶礦床。由於岩漿侵入和區域變質作用,石灰岩經重結晶後而形成的。黑龍江、新疆、遼寧、內蒙古等地的水泥大理岩礦床均屬於此類型,例如,黑龍江阿城新明、新疆和靜熱呼等水泥大理岩礦床。石灰岩經重結晶後成為結晶灰岩或大理岩,礦石密度較大,硬度高。礦體形態一般較復雜,有層狀、似層狀、透鏡狀、巢狀等,礦床規模以中、小型為主。大理岩的化學成分較穩定,CaO含量一般大於52%,MgO含量低。該類礦床常因硅化作用而影響礦石的質量,同時岩脈發育,影響開采利用。
五、礦床分布
我國是世界上石灰岩礦資源豐富的國家之一,石灰岩資源分布范圍廣、儲量大、質量優,地表石灰岩遠景儲量十分巨大。石灰岩礦產在每個地質時代都有沉積,各個地質構造發展階段都有分布,但質量好、規模大的石灰岩礦床往往賦存於一定的層位中。
古元古代石灰岩主要分布在內蒙古、黑龍江、吉林中部和河南信陽、南陽一帶,以大理岩為主。
中、新元古代石灰岩資源主要分布在遼東半島、天津、北京、江蘇北部、甘肅、青海、福建等地,主要岩性為硅質灰岩、燧石灰岩等。
寒武紀石灰岩資源分布在山西、北京、河北、山東、安徽、江蘇、浙江、河南、湖北、貴州、雲南、新疆、青海、寧夏、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江等地,以鮞狀灰岩、純灰岩、竹葉狀灰岩、薄層白雲質灰岩為主。
奧陶紀石灰岩資源分布在黑龍江、內蒙古、吉林、遼寧、北京、河北、山西、河南、陝西、甘肅、青海、新疆、四川、貴州、湖北、安徽、江蘇、江西等地,主要岩性為薄層、厚層純灰岩、白雲質灰岩,斑狀灰岩、礫狀灰岩等。
志留紀石灰岩主要分布在新疆托克遜、青海格爾木、甘肅、內蒙古等地,主要岩性為泥質灰岩、硅質灰岩、結晶灰岩等。
泥盆紀石灰岩資源主要分布在廣西、湖南、貴州、雲南、廣東、黑龍江、新疆、陝西、四川等地,主要岩性為厚層純灰岩、白雲質灰岩、結晶灰岩、薄層灰岩、泥質灰岩等。
石炭紀石灰岩資源主要分布在江蘇、浙江、安徽、江西、福建、廣西、廣東、四川、湖北、河南、湖南、陝西、新疆、甘肅、青海、雲南、貴州、內蒙古、吉林、黑龍江等地,主要岩性為厚層純灰岩、厚層灰岩夾砂頁岩、白雲質灰岩、大理岩、結晶灰岩等。
二疊紀石灰岩資源主要分布在四川、雲南、廣西、廣東、福建、浙江、江西、安徽、江蘇、湖北、湖南、陝西、甘肅、青海、內蒙古、黑龍江、吉林等地,主要岩性為厚層灰岩、燧石灰岩、硅質灰岩、白雲岩化灰岩、大理岩等。
三疊紀石灰岩資源主要分布在廣西、雲南、貴州、四川、廣東、江西、福建、甘肅、青海、浙江、江蘇、安徽、湖南、湖北、陝西等地,主要岩性為泥質灰岩、厚層灰岩、薄層灰岩等。
侏羅紀石灰岩資源主要分布在四川自貢地區,以內陸湖相沉積石灰岩為主。
古近-新近紀石灰岩資源主要分布在河南新鄉、鄭州地區,以泥灰岩、鬆散碳酸鈣為主。
六、可供資源
我國石灰岩按用途可劃分為水泥用石灰岩、冶金用石灰岩、石灰用石灰岩、化工用石灰岩、建築用石灰岩、飾面用石灰岩等。截止2005年底,我國查明石灰岩礦產地2050處,其中水泥用石灰岩1554處,建築和飾面用石灰岩礦產地65處,其餘礦產地431處。建築用石灰岩查明資源儲量13116×104m3,飾面用灰岩查明資源儲量 11040.77×104m3,其餘礦產查明資源儲量914.62×108t。
我國主要石灰岩礦點查明資源儲量分布見表2-52-1、表2-52-2和表2-52-3。
表2-52-2 中國建築用石灰岩主要礦點儲量的分布
(據國土資源部《全國礦產資源儲量報告》,2005)
表2-52-3 中國飾面用石灰岩主要礦點儲量的分布
(據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,2005)
⑶ 白雲岩(Dolomite)
一、概述
白雲岩是一種以白雲石為主要礦物成分的碳酸鹽岩,含少量的方解石、粘土礦物、石膏等雜質。顏色一般為灰白色,外貌類似石灰岩,當滴稀鹽酸時微弱發泡或不發泡,風化表面呈糖粒狀並有刀砍狀溶溝,可與石灰岩相區別。
二、礦物性質
白雲岩的物理性質:白雲石的晶體呈菱面體,顏色以灰白色為主,或略帶淺黃、淺紅、淺褐色,玻璃光澤,白色條痕,密度為2.8~2.9g/cm3,硬度為3.5~4.0。
白雲岩的化學性質:白雲岩是鈣和鎂碳酸鹽的化合物,其化學式為CaCO3·MgCO3。從理論上講,純白雲岩含CaO 30.4%、MgO 21.7%。典型礦區白雲石的化學成分見表2-55-1。
三、用途
白雲岩的主要用途有下述幾方面。
1)在冶金工業中用作冶金熔劑及耐火材料,有時用作提煉金屬鎂的原料。
2)在化學工業中用來制鹼、含水碳酸鎂和硫酸鎂。
3)在建材工業中用來製造高鎂水泥,作鑄石原料,用作玻璃和陶瓷的配料。
4)在農業中用來製造鈣鎂磷肥和土壤酸度中和劑。
5)在畜牧業中用作飼料添加劑。
6)在環保工業中作水的過濾和處理材料、礦井降粉塵的防燥材料;在燃煤中添加白雲石粉可解決煙氣脫硫問題。
7)一定粒度的白雲石碎石可作水磨石的原料。
8)可作橡膠、塗料等的填料。
表2-55-1 中國部分地區白雲石的化學成分(wB/%)
四、地質特徵
白雲岩礦床產於海相碳酸鹽岩-硫酸鹽岩建造中,與石灰岩、泥灰岩、天青石、石膏、岩鹽、雜鹵石等礦床形成成礦系列。從成因上看,白雲岩礦床系沉積礦床,可細分為海相沉積型和潟湖相沉積型白雲岩礦床兩類,其中以海相沉積型白雲岩礦床最具工業價值。海相沉積型白雲岩礦床一般產於石灰岩的頂部,有時與石灰岩、石膏互層產出,礦體呈層狀或透鏡狀,厚幾米至幾十米,長幾十米至幾百米。礦石緻密塊狀,質量較好。這種礦床在湖北、湖南、廣西、貴州等地分布較廣,以石炭系中產出較多,三疊系中也有產出。
貴州水城堰塘白雲岩礦床產於下中三疊統中。礦床賦存於中三疊統關嶺組四段中下部。底板為關嶺組三段的石灰岩夾泥質灰岩,頂板為關嶺組四段上部的灰色白雲質石灰岩。礦層由淺灰色白雲岩和紅色塊狀泥晶白雲岩組成,長1200 m,淺灰色白雲岩礦層厚100~200 m,紅色白雲岩礦層厚140~180 m。礦區為一向斜構造。礦石質量好,MgO含量一般為21%左右,CaO含量為30%~31%,SiO2小於0.5%,SO3小於0.05%,P2O5小於0.008%,酸不溶物含量小於0.5%。
其他礦床的簡單地質特徵歸納於表2-55-2。
表2-55-2 中國白雲岩礦床的地質特徵
五、礦床分布
我國白雲岩礦床分布在碳酸鹽岩系中,時代愈老的地層賦存的礦床愈多,且多集中於前震旦系地層中,如東北的遼河群、內蒙古的桑乾群、福建的建甌群中都有白雲岩礦床產出。其次,震旦系、寒武系中白雲岩礦床也比較廣泛,如遼東半島、冀東、內蒙古、山西、江蘇等地也有大型礦床產出。石炭系、二疊系中的白雲岩礦床多分布於湖北、湖南、廣西、貴州等地。
我國白雲岩資源豐富,各礦床都已開發利用,產地遍布各省,其中尤以遼寧營口大石橋、海城一帶產量最多。
六、可供資源
根據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,全國共探明白雲岩礦床243個,其中用於冶金的白雲岩礦床216個,查明資源儲量87×108t;用於玻璃的白雲岩礦床19個,查明資源儲量13027×104t;用於化工的白雲岩礦床8個,查明資源儲量26493×104t,詳見表2-55-3。
根據近年來白雲岩的產供銷情況和對今後十年供需的預測,白雲岩礦產資源可以滿足生產需要。
表2-55-3 中國白雲岩礦床查明資源儲量的情況
(據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,2005)
⑷ 石灰岩屬於什麼類型岩
按成因分類石灰岩應該屬於[沉積岩
]
成因分類===================================================
①
火成岩
也稱岩漿岩。來自地球內部專的熔融物質,在不屬同地質條件下冷凝固結而成的岩石。當熔漿由火山通道噴溢出地表凝固形成的岩石,稱噴出岩或稱火山岩。常見的火山岩有玄武岩、安山岩和流紋岩等。
②
沉積岩
。在地表常溫、常壓條件下,由風化物質、火山碎屑、有機物及少量宇宙物質經搬運、沉積和成岩作用形成的層狀岩石。按成因可分為
碎屑岩
、
粘土岩
和化學岩(包括生物化學岩)。常見的沉積岩有
砂岩
、凝灰質砂岩、
礫岩
、粘土岩、
頁岩
、
石灰岩
、
白雲岩
、
硅質岩
、
鐵質岩
、
磷質岩
等。
③
變質岩
。原有岩石經變質作用而形成的岩石。根據變質作用類型的不同,可將變質岩分為5類:動力變質岩、接觸變質岩、區域變質岩、混合岩和交代變質岩。常見的變質岩有
糜棱岩
、碎裂岩、
角岩
、板岩、
千枚岩
、
片岩
、
片麻岩
、
大理岩
、
石英岩
、角閃岩、片粒岩、榴輝岩、
混合岩
等。
⑸ 石灰岩經過什麼地質作用變成大理岩
爭議石灰岩
一種沉積碳酸岩。主要成分為方解石,有時含少量白雲石,常混入石英、長石、雲母和粘土礦物等。呈灰色或灰白色,性脆,硬度較小,用鐵器易劃出擦痕遇稀鹽酸劇烈起泡。石灰岩按成因可劃分為粒屑石灰岩(流水搬運、沉積形成)、生物骨架石灰岩和化學、生物化學石灰岩;按結構構造還可進一步細分,如竹葉狀灰岩、鮞狀灰岩、團塊狀灰岩等。石灰岩易溶蝕,故在石灰岩地區多形成石林和溶洞,稱為喀斯特地形。它是燒制石灰和水泥的主要原料,也是制化肥和電石的原料,還被用於冶煉鋼鐵、製糖、陶瓷、玻璃、印刷等工業。
大理岩
marble
一種變質岩。又稱大理石。由碳酸鹽岩經區域變質作用
或接觸變質作用形成。主要由方解石和白雲石組成,此外含
有硅灰石、滑石、透閃石、透輝石、斜長石、石英、方鎂石
等。具粒狀變晶結構,塊狀(有時為條帶狀)構造。因原岩
不同,可形成不同類型的大理岩,如純鈣鎂碳酸鹽岩變質後
可形成方解石大理岩、白雲石大理岩;硅質灰岩變質後可形
成石英大理岩、硅灰石大理岩;碳質灰岩變質後可形成石墨
大理岩等。還可根據結構構造、顏色進一步劃分,如白色大
理岩、灰色大理岩、粉紅色大理岩、細粒大理岩、粗粒大理
岩、條帶狀大理岩等。
通常白色和灰色大理岩居多。其中
,
質地均勻、細粒、白色者,又稱漢白玉。一般認為,大理岩
可形成於不同的溫壓條件下,如透閃石大理岩形成於低
-中
溫條件下,透輝石大理岩、鎂橄欖石大理岩則形成於中高溫
變質條件下。大理岩分布廣泛,如中國的雲南、山東、北京
房山等地均產大理岩。許多有色金屬、稀有金屬、貴金屬和
非金屬礦產,在成因上都與大理岩有關。其本身也是優良的
建築材料和美術工藝品原料。大理岩硬度不大,易於開采加
工,板材磨光後非常美觀,可作室內裝飾材料;開采和加工
中的廢料,可製成工藝品或經軋碎作生產水磨石、水刷石等
的優質集料。少數高度緻密均質的可供藝術雕刻和裝飾用
。
⑹ 什麼是礦藏的溫床
石頭的學名是岩石,它是自然形成的由一種或幾種礦物組成的固態集合體。
岩石都是有一定形態的,有的呈層狀、片狀,有的呈塊狀、球狀、柱狀,形狀各異,而且各種岩石都有各自的物質組成和結構。那些沒有固結的鬆散沉積物,如沙漠、戈壁、河道泥沙、湖沼淤泥、土壤黏土、火山灰、海底沉積物等,都不算在岩石之列。雖然岩石的面貌是千變萬化的,但是從它們形成的環境,也就是從成因上來劃分,可分為三大類:沉積岩、岩漿岩和變質岩。
沉積岩:是在地表或近地表不太深的地方形成的一種岩石類型。不論哪種風化作用形成的碎屑物質都要經歷搬運過程,然後在合適的環境中沉積下來,經過漫長的壓實作用,石化成堅硬的岩石,這就是沉積岩。石灰岩、砂岩和泥頁岩等都是典型的沉積岩(表4.3)。
表4.5變質岩分類表
岩石是天然產出的,但卻不是永遠不變的。每一種岩石都有自己的發生、發展和破壞的過程。
各種地質作用會使岩石蘊藏豐富的礦藏,很多岩石和礦藏有密不可分的伴生關系。比如,煤、石油、天然氣和油頁岩產在含豐富有機質和化石的沉積岩層中;鐵、錳、鋁、磷和鹽類等礦藏也多產在沉積岩中;鉻鐵礦、鎳礦一般分布在基性、超基性岩石中;很多有色金屬和稀土元素礦床分布在花崗岩中;原生金剛石只產在金伯利岩中。在中國的古老變質岩地層中,金、銀等貴金屬比較豐富,這是因為變質作用使它們富集成礦的結果,很多著名的寶石如「祖母綠」、「翡翠石」等,也產於變質岩中。變質作用也能形成礦床,如碳質頁岩或煤經過變質作用可以形成石墨礦;高鋁黏土經變質作用可以變成剛玉礦。除了以上情況之外,有些岩石本身的組分就是礦物,比如菱鎂礦主要由碳酸鎂組成,石灰岩主要由方解石組成,白雲岩由白雲石組成。
沉積岩、岩漿岩和變質岩都可以形成高大雄偉的山峰,比如有「世界屋脊」之稱的喜馬拉雅山的主峰,就是由4億多年前的海相沉積岩構成的。西嶽華山則是由火成岩、變質岩構成的。
⑺ 白雲岩和白雲質灰岩有什麼不同
區別:二者風化面顏色抄不同。
1、白雲岩:風化面呈深灰色,刀砍狀溶蝕溝發育,溶蝕溝一般1-2cm寬,深一般1cm,交錯發育。敲開新鮮面呈淺灰色,發亮。地質錘敲打時有臭味。聲音比白雲質灰岩清脆。
2、白雲質灰岩:風化面呈淺灰色,新鮮面呈青灰色,發暗;如帶有稀酸,灰岩會冒泡。
拓展資料
一、白雲岩性質
白雲岩常混入方解石、黏土礦物、菱鎂礦、石膏等雜質。礦石一般呈細粒或中粒結構,呈層狀、塊狀、角礫狀或礫狀構造。白雲石屬三方晶系,晶體常呈馬鞍狀菱面體,集合體常為粒狀或塊狀。顏色為無色、白色或淺褐至深褐色。玻璃光澤。
白雲岩外觀與石灰岩非常相似,但是風化面上常有白雲石粉及縱橫交錯的刀砍狀溶溝。[2]這是野外肉眼識別把白雲岩最重要特徵。
二、白雲質灰岩
白雲石是組成白雲岩和白雲質灰岩的主要礦物成分。白雲石可用於建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及農業、環保、節能等領域。主要用作鹼性耐火材料和高爐煉鐵的熔劑;生產鈣鎂磷肥和製取硫酸鎂;以及生產玻璃和陶瓷的配料。
(資料來源:白雲岩——網路白雲質灰岩——網路)
⑻ 石灰岩有哪些類型
⑼ 石灰岩的有哪些類型分布在哪裡
石灰岩是地來殼中分布最廣的礦源產之一。按其沉積地區,石灰岩又分為海相沉積和陸相沉積,目前以前者居多;按其成因,石灰岩可分為生物沉積、化學沉積和次生三種類型;按礦石中所含成分不同,石灰岩可分為硅質石灰岩、粘土質石灰岩和白雲質石灰岩三種。 資源分布情況:中國石灰岩礦產資源十分豐富,作為水泥、溶劑和化工用的石灰岩礦床已達八百餘處。產地遍布全國,各省、市自治區均可在工業區附近就地取材。 石灰岩礦產在每個地質時代都有沉積,各個地質構造發展階段都有分布,但質量好,規模大的石灰岩礦床往往賦存於一定的層位中。以水泥用石灰岩為例,東北、華北地區的中奧陶系馬家溝組石灰岩是極其重要的層位,中南、華東、西南地區多用石炭、二疊、三疊系石灰岩,西北、西藏地區一般多用志留、泥盆系石灰岩,華東、西北及長江中下游的奧陶紀石灰岩也是水泥原料的重要層位。
⑽ 石灰岩礦床地質
一、成礦地質條件
構成石灰岩的主要礦物成分是方解石,它在地殼中產出較廣。主要的工業石灰岩礦床是在海盆中由生物和生物化學沉積作用形成的。生物提供了各種粒級的碳酸鈣質碎屑。灰泥的形成是由鈣藻、浮游生物遺體的堆積、大的碳酸鈣顆粒的磨蝕、藻類光合作用吸收大量CO2引起CaCO3直接沉澱生成的。砂及礫粒的碳酸鈣顆粒是由腕足類、介形蟲、珊瑚、棘皮動物等的貝殼殘體、藻席開裂後的碎片和團塊等組成。此外,珊瑚、海綿、苔蘚蟲等還在其組織內部及周圍分泌出碳酸鈣,形成堅硬的灰質骨架和包殼並堆積,造成生物礁。上述碳酸鈣質沉積物基本上是就地生成的,它包括了懸浮質點、浮游生物遺體的下沉、底棲生物介殼堆積及生物礁的向上生長。沿岸流和陡的水下斜坡可導致已沉積的碳酸鹽碎屑側向遷移,並被風浪搬運較遠,堆積在深水或淺水盆地內。
碳酸鈣質的沉積發生在溫暖的氣候條件下。鈣藻和無脊椎動物在溫暖的水中大量繁殖,沉積形成較厚的方解石和文石質的介殼遺體。海水中CO2的含量對碳酸鈣的沉積有重要影響。CO2含量高,pH值下降,使碳酸鈣的溶解度加大,不利於碳酸鈣沉積物的生成。CO2的含量與海水的溫度有關。在現代兩極地區的海水中,因含CO2多而缺少碳酸鹽沉積。在赤道兩側南北緯30°范圍內的熱帶海域中,碳酸鈣是過飽和的,任何CO2的逸出,都可導致重碳酸鈣轉變為碳酸鈣而沉積下來。
碳酸鈣質的沉積發生在水體清潔的海域。混濁海水中含有大量的懸浮粘土質點和粉砂,減弱了陽光的照射和光合作用,抑制了鈣藻生長,對於底棲動物,粘土質點堵塞了它們的攝食器官,也抑制它們的繁衍生存。
碳酸鈣質的沉積主要發生在海盆邊緣的淺海環境。淺水和水的上層是大量鈣質生物活動的場所,一些提供碳酸鈣的重要藻類都生活在10~15m的水域中。通過波浪攪動和海水壓力的變化,使海水中溶解的CO2迅速釋放,這些都是碳酸鈣沉積的有利因素。碳酸鈣沉積物生成後,便受到水動力條件的影響。沉積物被海流和波浪簸選淘洗,將細粒帶走,而在濱海區留下粗粒級的沉積物。被帶走的細粒則堆積在比較平靜的海域,如瞧石、潟湖和陸棚邊緣的較深處。在高能環境下,形成較純凈的分選好的粗粒碳鹽鈣質沉積物;在低能環境下,形成細粒的、含骨屑很少的碳酸鈣質沉積物。
二、主要成因類型及礦床地質特徵
按成因石灰岩礦床分為:化學或生物化學沉積礦床、機械碎屑沉積礦床及生物化學沉積礦床3種類型。
1.化學或生物化學沉積石灰岩礦床
該類型礦床是最主要的水泥石灰岩礦床類型,探明儲量佔全國累計探明儲量的90%以上。按其岩性又可分為泥晶石灰岩礦床和鮞狀石灰岩礦床兩種。泥晶石灰岩礦床的成礦時代與分布范圍廣泛,幾乎各主要賦礦地層中均有產出,多數水泥石灰岩礦床都屬於此類型,典型礦床有河北邯鄲峰峰、四川峨眉黃山及安徽銅陵傘形山等水泥石灰岩礦床。此類型礦床礦體形態一般較簡單,呈層狀或似層狀,走向延伸可達幾千米,厚度幾米至幾十米甚至上百米,礦床規模以大、中型為主。礦石一般呈灰—深灰色,泥晶結構,塊狀構造,化學成分純凈,雜質含量少,CaO含量高的可達55%,MgO含量低,是優質水泥石灰質原料。泥晶石灰岩一般在水能量較低的淺海、潟湖環境中較發育。泥晶顆粒一般小於0.01mm,其來源一是由於海水中CaCO3飽和而產生化學沉澱;二是生物遺體的分解或粒屑機械磨蝕而成。
鮞粒石灰岩的形成與波浪水流作用有關,常具大型交錯層理。鮞粒是在潮汐作用下的沙壩或三角洲地區形成的,其外殼是由無機沉澱下來的文石在運動的鮞粒的鮞核上短期間斷性沉澱而成。鮞粒石灰岩礦床在中國北方分布較廣,例如,山東滕縣馬山、河北獲鹿王屋、北京昌平文殊峪、遼寧遼陽小屯等水泥石灰岩礦床屬於此種類型,在浙江、廣西、雲南及四川等地也有此種礦床分布。此種礦床礦體形態以層狀為主,層位較穩定,厚度幾米至幾十米,礦床規模以大、中型為主。礦石顏色從淺至暗色均有,粒屑結構,亮晶膠結為主,塊狀構造,化學成分中CaO含量48%~50%,MgO含量因易於白雲岩化而變化較大,含量過高時形成夾石,使礦體結構復雜化。
礦床實例:河北邯鄲峰峰水泥石灰岩礦床
該礦床位於邯鄲市區南西29km,礦區出露地層有第四系黃土、上石炭統鋁土質粘土或灰岩、中奧陶統石灰岩,單斜產出,走向北東20°,傾角5°~30°。區內斷裂發育,常錯斷礦層,但對礦石質量影響很小。
礦體賦存於中奧陶統石灰岩中。岩性較復雜,粉—泥晶石灰岩與白雲石化豹斑狀粉—泥晶石灰岩呈互層出現(圖20-1)。自上而下礦體頂板為黃色土狀泥質石灰岩、灰白色砂質石灰岩、灰色緻密狀粉—泥晶石灰岩及礫岩等,各處厚度不等,有的已被剝蝕掉,最厚的可達幾十米。Ⅰ號礦層岩性為灰色緻密狀粉—泥晶石灰岩,灰黃色土狀泥質灰岩,灰色粉—泥晶石灰岩夾豹斑狀石灰岩,以泥晶石灰岩為主,厚度58m。Ⅰ號礦層與Ⅱ號礦層之間的夾層岩性為黃色土狀白雲質石灰岩夾灰色結晶石灰岩,厚度6~9m。Ⅱ號礦層岩性為灰色粉—泥晶石灰岩,厚度27.92m。礦體底板岩性為泥質、白雲質灰岩等。
圖20-1 河北邯鄲峰峰水泥石灰岩礦地質剖面簡圖
礦石類型主要有兩種:①灰色粉—泥晶石灰岩,粉—泥晶結構,塊狀構造,含少量砂屑、生物屑、鮞粒等。礦物成分中方解石含量達99%,含少量石英、泥質及褐鐵礦。②灰色夾褐色斑狀白雲石化豹斑狀石灰岩,粉—泥晶結構,豹斑狀構造。礦物成分以方解石為主,含較多白雲石及少量石英、褐鐵礦。白雲石呈自形菱形晶體,顆粒較小,彼此以平直的晶面鑲嵌產出,形成礦石中的「豹斑」。
礦石質量穩定,Ⅰ、Ⅱ礦層礦石化學成分:w(CaO)54.31%~54.39%,w(MgO)0.66%~0.70%,w(SiO2)1.2%,w(Al2O3)1%~1.1%,w(Fe2O3)0.9%~1.2%,w(SO3)0.07%,是優良的水泥石灰質原料。礦床規模為大型,已開采利用,為邯鄲水泥廠的原料基地。
2.機械碎屑沉積石灰岩礦床
該類型礦床主要分布於中國北方寒武繫上統和奧陶系下統,南方上泥盆統和下三疊統也有產出。一般是在海水進退頻繁,振盪運動強烈,沉積環境常常變化的條件下,由於潮汐波浪對碳酸鹽沉積物反復剝蝕、搬運、沉積的結果,在潮上帶或潮間帶成礦。岩性以礫屑、砂屑、粉屑石灰岩為主,常夾有泥晶石灰岩和鮞粒石灰岩。例如,山西大同七峰山、山東青州明祖山、廣西柳江勞稿山等水泥石灰岩礦床均屬於此類型。礦體形態呈層狀、似層狀,厚幾米至十幾米,礦床規模為小到大型。礦石呈淺灰,灰褐或灰黃色,粒屑結構、薄層狀構造,泥晶或亮晶膠結,泥質、鐵質含量較高,常見生物碎屑如腕足類、三葉蟲、介形蟲、棘皮屑等,化學成分變化較大,CaO含量一般較低,由於沉積環境蒸發作用較強烈,易形成高鎂鹵水使石灰岩發生白雲岩化,因而MgO含量往往偏高,SiO2,Al2O3含量也較高。
礦床實例:廣西柳江勞稿山水泥石灰岩礦床
該礦床屬機械碎屑沉積礦床。礦體賦存於泥盆繫上統融縣組中,呈厚層狀單斜產出,傾向南西,傾角32°~64°,分布長度1030m,寬度650m,厚度1000m。自下而上分為3層(圖20-2)。一礦層為灰色亮晶鮞粒石灰岩,厚214m;二礦層為灰色亮晶鮞粒石灰岩,厚275m;三礦層為淺灰色、灰色亮晶砂屑石灰岩,厚476m。礦層中夾石為高鎂質的白雲質灰岩、白雲岩團塊、條帶和透鏡體,一般長度大於8m,寬度大於6m,個別大的可達300m,多順層產出,以三礦層中夾石較多,二礦層中較少。礦石類型分為亮晶鮞粒石灰岩和亮晶砂屑石灰岩兩種,主要是鮞粒與碎屑結構的差異,均具塊狀構造,礦物成分和化學成分變化不大。主要礦物成分為方解石,佔99%,含少量白雲石,化學成分分別為:CaO54.7%~54.9%,MgO0.84%~0.90%,SiO20.34%~0.39%,Al2O30.07%~0.08%,Fe2O30.07%。本礦床礦石質量好且穩定,是良好的水泥原料,礦床規模為大型。礦區岩溶較發育,岩溶率6.7%,開采中要引起注意。
圖20-2 廣西柳江勞稿山水泥石灰岩礦床地質剖面簡圖
3.生物化學沉積石灰岩礦床
常以富含生物碎屑為標志,在南方和北方都有分布,尤其是南方地區的上古生界中最發育。例如,浙江、江蘇、安徽、江西等地石炭系中統的黃龍灰岩是以海百合化石等為主的生物碎屑石灰岩,其上的上石炭統船山灰岩是以核形石及其他生物碎屑為主的生物碎屑石灰岩;廣西、貴州、雲南等地泥盆系中上統藻球粒石灰岩和陝西、四川、雲南等地二疊系生物碎屑石灰岩;遼寧前寒武系、河北薊縣中-新元古界疊層石灰岩及藻灰岩等,所構成的水泥石灰岩礦床均屬於此類型。礦體常呈層狀產出,形態較穩定,厚度幾米至幾十米甚至幾百米,礦床規模以大、中型為主。礦石呈灰—黑色,粉屑結構,塊狀構造,含有的生物碎屑種類多,如有孔蟲、介形蟲、腕足類、腹足類、層孔蟲等,常夾有泥晶、粉晶石灰岩。由生物骨骼堆積而成的生物碎屑石灰岩礦石中,CaO含量一般在50%以上,MgO含量低,是優良的水泥石灰原料。
礦床實例:浙江杭州石龍山水泥石灰岩礦床
該礦床是生物作用沉積的。礦區位於杭州市南西17km,為石龍山向斜的一部分,軸向自西而東由北北西逐漸轉向東西向。核部地層為石炭繫上統船山組石灰岩,兩翼為下石炭統珠藏塢組砂頁岩,傾角南翼為38°~56°,北翼為50°~68°。區內斷裂較發育,北翼地層受構造影響而缺失較多。
礦體賦存於石炭系中統黃龍組和上統船山組中,呈長條帶分布。共分6層礦:第一礦層為含生物碎屑泥—粉晶石灰岩,第二礦層為粉晶生物屑石灰岩,第三礦層為生物屑泥—粉晶石灰岩,第四礦層為亮晶球(團)粒生物碎屑石灰岩,含硅、鈣質結核,第五礦層為生物碎屑石灰岩,第六礦層為灰黑色中厚層石灰岩。其中第四礦層為主礦體,長2900m,厚64~105m。
礦石類型主要有兩種:①粒屑粉晶石灰岩,呈灰色,球粒生物碎屑粉晶結構,塊狀構造。生物碎屑含量20%~30%,有介形蟲、苔蟲、腕足類等多種,球粒由泥晶方解石組成,含量不定,粉晶含量約為60%,亮晶約為10%,礦物成分中方解石佔95%~99%,白雲石1%~5%,偶見石英。②生物碎屑石灰岩,呈灰色,亮晶球(團)粒生物屑結構,塊狀構造。生物碎屑種類同前,含量為30%~35%,球粒含量10%~20%,核形石含量有時達20%,粉晶、亮晶含量10%~35%。礦物成分以方解石為主,含少量白雲石。礦石化學成分:w(CaO)54.69%,w(MgO)0.26%,w(K2O+Na2O)0.05%,w(SiO2)1.65%,w(SO3)1.65%,燒失量41.7%,礦石質量好,礦床規模大,是良好的水泥石灰質原料,已開采利用,供應杭州市第二水泥廠等。
三、石灰岩礦床的分布
我國是世界上石灰岩礦資源豐富的國家之一,石灰岩資源分布范圍廣、儲量大、質量優。石灰岩礦產在每個地質時代都有沉積,各個地質構造發展階段都有分布,但質量好、規模大的石灰岩礦床往往賦存於一定的層位中。在華北地區,石灰岩礦床幾乎全都產在早古生代寒武紀和奧陶紀;東北地區石灰岩產在寒武紀、奧陶紀、石炭紀和二疊紀;華南地區石灰岩主要產在石炭紀、二疊紀和中生代早期。中上泥盆系石灰岩分布於湖南、湖北、廣東、廣西、福建和江蘇南部。
我國石灰岩按用途可劃分為水泥用石灰岩、冶金用石灰岩、石灰用石灰岩、化工用石灰岩、建築用石灰岩、飾面用石灰岩等。截至2005年底,我國查明石灰岩礦產地2050處,其中水泥用石灰岩1554處,建築和飾面用石灰岩礦產地65處,其餘礦產地43l處。建築用石灰岩查明資源儲量13116萬m3,飾面用灰岩查明資源儲量11040.77萬m3,其餘礦產查明資源儲量914.62億t。