广西那北方解石矿地质特征及成因分析

杨泽金，阮 荻，徐斯强，毛承安

(广西壮族自治区第四地质队,广西 南宁 530031)

方解石是一种碳酸盐矿物，是优良的填充剂和性能改良剂[1]，广泛用于塑料、造纸、涂料、橡胶、化学建材、日用化工、油墨、牙膏、粘合剂、密封材料等领域[2-5]。那北方解石矿床位于广西来宾市忻城县城关镇那北屯东北部，是广西忻城县地区方解石矿勘查区的典型矿床。该地区方解石矿点分布较多，分布较分散，规模较小。本研究根据矿区勘查资料[6]，分析区域地质背景、总结和对比矿区地质特征，确定该类型矿床成因，以指导忻城县地区同类矿产勘查及开发。

1 区域地质背景

那北方解石矿床是近年来在广西忻城县找矿勘查中新发现的一处中型矿床[6]。区域上位于扬子克拉通东南缘，桂中—桂东北坳陷西部，北邻罗城—环江坳陷及龙胜陆缘裂谷，西临南盘江—右江裂谷盆地，毗邻著名的丹池成矿带。

区域出露石炭系、二叠系及三叠系地层，出露的最老地层为石炭系[7]，石炭系、二叠系占据绝大部分区域。

区域内构造线方向以北北西向为主(图1)。褶皱主要为红渡向斜褶皱，枢纽向北北西倾伏，轴面倾向北西，为一斜歪褶皱。区域内断裂构造主要发育有近南北向及北西向两组断裂。其中，近南北向断裂为红渡断裂、独山断裂，北西向断裂为古腰断裂。断裂构造与那北方解石矿床的形成关系密切。

图1 区域地质简图

2 矿区地质特征

矿区主要的地层为二叠系栖霞组(P2q)。岩性底部为灰、深灰色中薄层砂屑生物屑微晶灰岩夹泥质灰岩，与下伏的马平组呈整合接触关系；上部以深灰、灰黑色中薄层状生物屑砂屑灰岩、泥质灰岩为主，夹薄、微薄层含生物屑泥岩、泥灰岩。灰岩以色深、层薄，硅质团块多为特征[8]。厚度为350m。

矿区褶皱发育少，断裂构造十分发育。断裂构造主要存在北西—南东向、北东—南西向两组，其中北东—南西断裂为①-1 号矿体主要控矿构造，北东—南西及北西—东南向断裂为②-1、②-2、②-3号矿体主要控矿构造，现分述如下：

(1)北西—南东向断裂。

F1：为矿区内控矿断裂，发育于中北部，主要控制②-1 号方解石矿体。断层走向北西—南东，倾向南西，倾角为73°～88°，产状较陡立，东西向延伸约330m，断层性质为张扭性正断层，西端稍往北张扭。断裂带内发育构造角砾岩、褐铁矿、方解石脉。

F4：为矿区内控矿断裂，发育于中北部，主要控制②-1 号方解石矿体。断层走向北西—南东，倾向南西，倾角约为83°，规模较小，东西向延伸约60m，断层性质为正断层。断裂中见有角砾岩、方解石脉、擦痕、褐铁矿化。

(2)北东—南西向断裂。

F2：为矿区内控矿断裂，发育于中北部，主要控制②-2 及②-3 方解石矿体。断层走向北东—南西，倾向南东，倾角约为85°，产状较陡立，东西向延伸约160m，断层性质为正断层，同一地层中的上降下升。断裂带内发育构造角砾岩、褐铁矿、方解石脉。断层在走向及倾向上均呈舒缓波状。

F3：为矿区内控矿断裂，发育于中北部，主要控制②-1 号方解石矿体。断层走向北东—南西，倾向北西，倾角约为78°，产状较陡立，南北向延伸约130m，断层性质为正断层，同一地层中的上降下升。断裂带内发育构造角砾岩、方解石脉等。

F5：为矿区内控矿断裂，出露于东南部，主要控制①-1 号方解石矿体。断层走向北东—南西，倾向北西，倾角70°～80°，产状较陡立，断层延伸约330m，断层性质为正断层，断层带内岩石破碎或节理密集成带，常有方解石脉及褐铁矿发育其中。

矿区内无岩浆岩出露。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区内有4 个方解石矿体，均呈脉状，产于二叠系碳酸盐岩中的断裂带内(图2)，编号分别为①-1、②-1、②-2、②-3。其中①-1、②-1 号方解石矿体规模较大。①-1 号矿体赋存于矿区东南部的北东—南西向F5 断层破碎带中，②-1 号矿体赋存于北西—南东向及北东—南西向的F1、F3、F4 断层破碎带中。

图2 那北方解石矿床地质简图

①-1 号矿体：位于矿区的东南部，矿体呈脉状产出，地表出露厚度大，往深部逐渐变小，剖面上呈似喇叭状(图3)。矿体地表出露长度约326m，宽度约20m，沿倾向延伸50m。矿体见矿最高标高338m，最低标高266m。矿体产状为290°～300°∠70°～75°，单工程矿体厚度为4.94 ～29.90m，平均厚度为20.88m，厚度变化系数82%，厚度变化不稳定。

图3 那北方解石矿08 线剖面图

②-1 号矿体：位于矿区的西北部，矿体呈脉状产出，地表出露厚度大，往深部逐渐变小，剖面上呈似喇叭状。矿体地表出露长度约300m，宽度约20m，沿倾向延伸180m。矿体见矿最高标高310 m，最低标高125m。矿体产状为165°～200°∠57°～80°，单工程矿体厚度为2.00 ～65.01m，平均厚度为17.43m，厚度变化系数88%，厚度变化不稳定。

②-2 号矿体：位于矿区北西部，矿体呈脉状产出。矿体地表出露最高标高290m，最低标高238m。矿体地表出露长度约160m，宽度约6m。矿体产状为160°～260°∠55°～71°。矿体单工程矿体厚度为2.45 ～8.62m，平均厚度为6.01m，厚度变化系数59%，厚度变化稳定。

②-3 号矿体：位于矿区的西北部，矿体呈脉状产出，地表出露厚度大，往深部逐渐变小，剖面上呈似喇叭状。矿体地表出露长度约139m，宽度约7m。矿体见矿最高标高296m，最低标高236m。矿体产状为： 155°～177°∠50°～59°。单工程矿体厚度为3.47 ～8.62m，平均厚度为6.05m，厚度变化系数57%，厚度变化稳定。

3.2 矿石特征

(1)矿石矿物成分及结构构造。

矿石矿物成分较简单，主要矿物成分为方解石，含量97%～100%。矿石颜色为白色、黄白色，结构呈粗粒晶结构和巨晶结构，构造为脉状构造、块状构造。

(2)矿石类型。

按结构可分为粗粒晶质矿石和巨粒晶质矿石；按构造为块状矿石；按工业用途为涂料用方解石。

(3)物理性能。

经分析测试，单个矿石样品的白度一般85.01 ～94.92；组合样测试结果显示，白度85.25 ～92.23。

(4)化学成分。

基本分析样化验分析显示( 表1)， 矿石的CaO 含 量 一 般54.70% ～55.66%。 组 合 分 析样 测 试 结 果 显 示：MgO 0.22% ～0.39%，Al2O30.0365%～0.1410%，酸不溶物0.09%～0.17%，烧失量43.44%～43.76%。通过分析结果可知，方解石矿中的有害成分含量很微小，对矿石的利用影响极小。

(5)各矿体矿石质量变化。

①-1 号矿体单工程矿体品位CaO 含量为55.26% ～55.49%， 平 均55.31%， 品 位 变 化 系数0.42%，变化均匀，白度87.24 ～91.04，平均90.07%，品位变化系数3.74%，变化均匀。

②-1 号矿体单工程矿体品位CaO 含量为55.24% ～55.52%， 平 均55.33%， 品 位 变 化 系数0.13%，变化均匀，白度87.41 ～92.34，平均89.64%，品位变化系数4.97%，变化均匀。

②-2 号矿体单工程矿体品位CaO 含量55.28% ～55.42%， 平 均55.32%， 品 位 变 化 系数0.12%，变化均匀，白度88.37 ～89.70，平均88.99%，品位变化系数1.92%， 变化均匀。

②-3 号矿体单工程矿体品位CaO 含量55.24% ～55.37%， 平 均55.28%， 品 位 变 化 系数0.18%，变化均匀，白度88.30 ～89.70，平均88.66%，品位变化系数2.05%，变化均匀。

从测试结果看，对比自然资源部发布的《方解石矿地质勘查规范》DZ/T 0321-2018[9]，化学成分及白度符合工业指标一般要求，矿石品级属于二级品。

4 矿床成因分析

4.1 物质来源

该区大面积分布着各地质年代的碳酸盐岩地层，包括石炭系、二叠系和三叠系。碳酸盐岩地层为方解石矿的形成提供了丰富的物质来源[10]。在主断裂和次级断裂构造交错复杂的构造背景之下，大气水顺着裂隙及孔洞等通道下渗，途中对碳酸盐岩物质进行溶蚀、淋滤，随着地温的不断增高，下渗的液体得到加热，以致CaCO3溶解更充分，形成富含Ca2+、CO32-、HCO3-及碳离子的热流体, 并带入一定CO2[11]，随着新断裂形成或前期断裂再次活动，原有的地质平衡被打破，热流体压力得到释放，促使热流体顺着断裂运移，途中热流体也不断对碳酸盐岩进行溶蚀、萃取[12]。因此，区内广泛发育的钙质碳酸盐岩，特别是纯灰岩出露地段对高品质方解石成矿最为有利[13]。

4.2 热量来源

地表水通过断裂及裂隙带来部分热量，其中包括大气降雨、海湖江水等地表水。地质构造运动能够给内部带来巨大的热量，包括断裂的形成，褶皱形成地层间的挤压，地震活动等。深部岩体通过深大断裂，同样可为浅部提供热量。在外部和内部提供的热量下，对矿物来源的溶蚀、萃取、运移起到促进作用。

4.3 导矿及容矿作用

矿区西部发育近南北向红渡断裂，规模较大，北端在牛角一带被第四系覆盖未出露，南端在板塘附近被第四系覆盖，出露长度约10km。该断裂可为矿区周边浅部含矿热液的汇集提供导流通道。红渡断裂为主断裂，矿区中发育的F1 ～F5 为次级断裂，为方解石矿的形成提供了容矿空间。因此，碳酸盐岩区向上开放的张性区域性断裂和复式褶皱轴部的层间滑动易形成厚、大的储藏空间，这对形成上规模的方解石矿是有利的[13]。

综上，那北方解石矿在主断裂和次级断裂构造交错复杂的构造背景之下，碳酸盐岩提供物质来源，内外热能促进溶蚀、萃取、运移，在断裂破碎带中溶蚀、运移、沉淀、再结晶[14]，最终形成低温热液充填型方解石矿床。

5 结语

(1)那北方解石矿赋存于二叠系栖霞组碳酸盐岩地层，形成于北西—南东向、北东—南西向两组断裂中。矿体主要呈脉状，浅部厚度大，往深部厚度变薄。矿石组分简单，质量较好，CaO 含量52.17%～55.66%，白度85.01 ～94.92。

(2)地层和成矿关系密切。大面积分布的碳酸盐岩地层，为矿床的形成提供物质来源。地层在内外热能下溶蚀形成含矿热液，经不断萃取、运移、沉淀、再结晶成矿。

(3)矿体形成于断裂中，断裂为成矿提供低温含矿热液运移通道和容矿场所，并且控制着矿体的产出形态和规模。

(4)矿床属低温热液充填型矿床，碳酸盐岩地层及断裂构造是方解石矿的找矿标志。