摘要：石灰岩作为一种工业原料，应用于建材、化工、冶金等许多行业，是工业中使用量最大的矿物原料之一。本文结合水泥用石灰岩矿生产及分布，对水泥用石灰岩矿分布规律及成矿机理进行简要分析介绍，对于石灰岩找矿具有一定的借鉴意义。
关键词：水泥 石灰岩 成矿机理 分布规律
0.引言
石灰岩是主要由方解石矿物组成的碳酸盐岩，是一种在海、湖盆地中生成的灰色或灰白色沉积岩。中国石灰岩矿产资源十分丰富，在建筑、冶金、化工、轻工、食品、石油、农业等诸多领域中，具有广泛的用途，是水泥工业的重要原料。它本身既是建筑石料，又可通过工业加工制造成水泥和烧制成石灰用于建筑方面。
水泥是一种应用广、用量大的现代建筑材料，在国民经济建设中具有重要地位。全国已发现水泥石灰石矿点七、八千处，其中已有探明储量的有1286处，其中大型矿床257处、中型481处、小型486处（矿石储量大于8000万吨为大型、4000-8000万吨为中型、小于4000万吨为小型），共计保有矿石储量542亿吨。保有储量广泛分布于除上海市以外29个省、直辖市、自治区，其中陕西省保有储量49亿吨，为全国之冠；其余依次为安徽省、广西自治区、四川省，各保有储量34-30亿吨；山东、河北、河南、广东、辽宁、湖南、湖北7省各保有储量30-20亿吨；黑龙江、浙江、江苏、贵州、江西、云南、福建、山西、新疆、吉林、内蒙古、青海、甘肃13省各保有储量20-10亿吨；北京、宁夏、海南、西藏、天津5省市各保有储量5-2亿吨。不过，为了满足环境保护、生态平衡，防止水土流失，风景旅游等方面的需要，特别是随着我国小城镇建设规划的不断完善和落实，可供水泥石灰石的开采量将随之减少。
本文结合水泥用石灰岩矿分布，重点分析介绍石灰岩矿分布规律及成矿机理。
1. 石灰岩简介
1.1石灰岩分类
石灰岩是地壳中分布最广的矿产之一。按其沉积地区，石灰岩又分为海相沉积和陆相沉积；按其成因，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型；按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。
表1 水泥用石灰石的分类
资料来源：据《非金属工业手册》上册表1-2-191、表1-2-192。
1.2石灰岩物理化学性质
石灰岩呈灰或灰白色，性脆，硬度不大，小刀能刻动，密度一般为2.6～2.7t/m3，抗压强度垂直层理方向一般60～140MPa，平行层理方向一般50～120MPa，松散系数一般1.5～1.6。矿物成分以方解石为主，方解石［CaCO3］的理论化学成分：CaO 56.04%、CO2 43.96%，属三方晶系，常呈复三方偏三角面体及菱面体结晶，集合体呈晶簇、粒状、钟乳状、鲕状或致密状，无色或白色，玻璃光泽，硬度3，密度2.6～2.8t/m3，遇稀盐酸剧烈起泡。石灰岩中常混有白云石和粘土物质等杂质，使矿石质量降低。
表2 水泥用石灰石化学成分一般要求
1.3石灰岩结构与构造
石灰岩的结构分为粒屑、生物骨架、晶粒及残余结构4种。粒屑结构与波浪和流水的搬运、沉积作用有关，由颗粒、泥晶基质、亮晶胶结物、孔隙四部分组成，颗粒分为内碎屑、生物碎屑、包粒、球粒及团块等多种，颗粒大小具有指相意义。生物骨架结构为生物礁石灰岩所特有，系由原地固着生长的群体造礁生物组成；晶粒结构见于化学及生物化学沉淀的石灰岩及重结晶的石灰岩中；残余结构是经重结晶或其他成岩后生作用，改造了原来结构使其变得模糊不清。石灰岩的构造类型很多，常见沉积岩的各种层理和层面构造以及缝合线、豹皮状、蠕虫状、竹叶状、纹层状、花斑状、叠层状等构造。
2.石灰岩矿分布规律
中国水泥石灰岩矿的时空分布广泛，几乎在各地质时代众多层位的地层中都有产出。成矿时代具有北早南晚的特点。北方地区从古元古代早期就开始成矿，南方地区则从新元古代晚期开始。重要赋矿地层北方地区以寒武系、奥陶系为主；南方地区为泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系，在元古宇、志留系也有产出。
古元古界矿床主要分布于黑龙江东部、辽东半岛、内蒙古西部、甘肃及陕西南部等地，石灰岩已变质为大理岩。中新元古界矿床主要分布于吉林南部、辽东半岛、燕山地区、苏北、河南南部及湖北、四川等地，主要是藻灰岩、叠层石灰岩和白云石化石灰岩。其中：黑龙江东部麻山群大理岩和辽东半岛营城子组石灰岩等，是东北地区重要的赋矿层。早寒武世燕辽、豫西、淮南等地沉积有白云岩化豹皮灰岩和石灰岩。中寒武世张夏组是北方地区重要的赋矿层位，主要分布于吉林南部、辽宁南部、内蒙古南部、北京、河北、山西、河南、山东、江苏北部、安徽北部等地。晚寒武世在河北、山东、北京、山西等地，广泛分布砾屑（竹叶状）石灰岩矿床。华南地区寒武系矿床主要分布于大巴山、米仓山、安徽南部、浙江西部及贵州局部地区。中奥陶世马家沟组是北方地区极重要的赋矿层位，广泛分布于山东、山西、河南、河北、陕西及辽宁等地。北纬42°以南与石家庄、太原、银川一线以北地区分布的冶里组及亮甲山组下部石灰岩，山西中部南部、河北南部分布的峰峰组石灰岩，也是重要的赋矿层位。陕西南部、甘肃永登一带分布中奥陶统矿床，华南地区的苏南、浙西、川鄂湘交界处等地，也分布有中下奥陶统矿床。志留系矿床分布于黑龙江大兴安岭、吉林中部、内蒙古、新疆天山南北，青海昆仑山北麓等地。下中泥盆统石灰岩（大理岩）矿主要分布于南天山和大兴安岭、张广才岭地区。广泛分布于云南东部、广西、四川中部、湖南中南部、广东西北及贵州南部等地的中上泥盆系，是南方地区重要的赋矿层位。石炭系是中国的重要赋矿层位。南方地区下石炭统矿床分布于四川东部、云南东部、湖南、广东等地，其中：石磴子段和梓门桥段是主要赋矿段。中上石炭统石灰岩在南方分布最广，尤其是中统黄龙组和上统船山组水泥石灰岩矿床，遍布广东、江西、四川、湖南、湖北、云南东部、广西、浙江、福建、江苏、安徽等地。此外，秦岭和祁连地区，塔里木盆地周缘、甘肃南部、青海欧龙布鲁克和中吾农山，内蒙古及东北地区等地，也有石炭系矿床分布。二叠系是中国南部、东北及西北地区的重要赋矿层位。在四川、云南、贵州、广西、广东、湖南、湖北、江西、安徽南部、江苏南部、浙江西部及福建西部等地，广泛分布下二叠统栖霞组矿床，其上的茅口组石灰岩主要分布于贵州与广西一带。黑龙江南部二叠系下统玉泉组赋存水泥大理岩矿，吉林、内蒙古也有二叠系石灰岩零星出露。西北地区下二叠统矿床主要分布于秦岭-祁连山地区和昆仑-巴颜喀拉山地区。三叠系也是中国南方的重要赋矿层位。其下统下部大冶组矿床广泛分布于四川东北、湖南、江西、福建西部、江苏、浙江及安徽等地，下统上部的嘉陵江组也有矿床分布，中统雷口坡组矿床主要分布于浙江、江苏、安徽和四川东南及云南东部等地。此外，秦岭－祁连山地区也有三叠系石灰岩分布。
总之，石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积，各个地质构造发展阶段都有分布，但质量好规模大的石灰岩矿床往往赋存于一定的层位中。以水泥用石灰岩为例，东北、华北地区的中奥陶系马家沟组石灰岩是极其重要的层位，中南、华东、西南地区多为石炭、二叠、三叠系石灰岩，西北、西藏地区一般多用志留、泥盆系石灰岩，华东、西北及长江中下游的奥陶纪石灰岩也是水泥原料的重要层位。
中国主要石灰石矿山分布图
3. 石灰岩矿成矿机理
中国水泥石灰岩矿床成因以海相沉积为主，内陆湖相沉积石灰岩难以形成质优量大的工业矿床。大地构造位置及其演化对石灰岩的沉积和成矿具有明显的控制作用。地台区内部浅海沉积的石灰岩，岩性岩相稳定，厚度虽然不大，但化学成分变化小，同一层位可在大区域内成矿；古陆边缘沉积的石灰岩，其岩相、厚度及化学成分往往在短距离内发生较大变化；地槽活动阶段则很难形成纯净的水泥石灰岩。
以海螺某公司矿区为例，该矿区主要为浅海相沉积形成的碳酸盐岩石灰岩矿。华北地台自震旦系晚期上升以后，处于淮北平原状态，经过一段时期的风化剥蚀，然后接受了一套陆相碎屑岩及砂页岩沉积，到早寒武系晚期，地台逐渐下降，并渐被海水浸漫，开始接受浅海相碳酸盐沉积，沉积了一套中、上寒武统的内碎屑灰岩，随着寒武系晚期华北地台的局部上升，结束了海相沉积。矿区地层岩性为内碎屑—碳酸盐岩的沉积建造，反映了陆相—浅海相的沉积韵律旋回。岩石中的内碎屑结构，反映了沉积时海水动荡强烈，潮汐活动频繁的古地理沉积环境。岩石中富含藻类及生物碎屑，说明沉积时是一种气候温暖、氧气充足、阳光较强的沉积环境。岩石中的MgO含量局部较高，说明当时海水含盐度高且蒸发量较大。
水泥石灰岩矿的成矿不仅与其沉积环境和成岩物质成分有关，而且成岩后的一些后生变化对成矿的影响也很大。构造运动产生褶皱、断裂，可造成石灰岩层的隆起剥蚀、拗陷覆盖，或对矿体的破坏；地下水的运动和溶蚀作用，使一些石灰岩矿床产生岩溶现象，给矿山勘查、开采带来困难，严重的可影响矿山的利用；岩浆活动发育，不仅分割、破坏矿体，而且还导致矿石化学成分的改变；白云岩化作用对矿石质量影响很大，白云石使矿石中MgO含量增高，或降低质量，或形成夹石，严重的致使矿床难以开采利用。
4. 结束语
中国水泥石灰岩矿业是随着水泥工业的发展而发展起来的，在国民经济建设中具有重要地位。中国水泥石灰岩矿床成因以海相沉积为主，大地构造位置及其演化对石灰岩的沉积和成矿具有明显的控制作用，成岩后的一些后生变化对成矿的影响也很大。石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积，各个地质构造发展阶段都有分布，总体而言，东北、华北地区以奥陶系为主，中南、华东、西南地区多用石炭、二叠、三叠系石灰岩，西北、西藏地区一般多用志留、泥盆系石灰岩。了解石灰岩的成矿机理及分布规律，对于石灰岩找矿具有一定的借鉴意义。
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论文作者:禹燕生
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第34期
论文发表时间:2019/11/15
标签：石灰岩论文; 矿床论文; 成矿论文; 水泥论文; 等地论文; 矿层论文; 储量论文; 《建筑模拟》2019年第34期论文;