周樹亮，周 陽，孫雪峰，張 旭

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○七隊(duì)，吉林 吉林市 132105

0 引言

該項(xiàng)目是本隊(duì)合作項(xiàng)目，礦權(quán)單位是吉林市華拓礦業(yè)有限公司，從2017年發(fā)現(xiàn)方解石礦至提交勘探報(bào)告，歷時(shí) 3 年。提交方解石礦礦物量3 000萬噸以上。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 區(qū)域地質(zhì)區(qū)域礦產(chǎn)簡圖Fig.1 Sketch map of regional geology and mineral resources1.金家屯組;2.南樓山組;3.暖木條子組；4.壽山溝組；5.窩瓜地組；6.磨盤山組；7.鹿圈屯組；8.呼蘭群；9.中侏羅世花崗巖；10.晚二疊世二長花崗巖；11.中二疊世花崗巖；12.鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖；13.角度不整合界線；14.斷層；15.大型金礦床、礦點(diǎn)；16.大、中銅鎳礦床；17.中型金銅礦床；18.銅鎳多金屬礦床；19.銅鉬多金屬礦床；20.釩鈦礦點(diǎn)；21.小型鐵礦床、礦點(diǎn)；22.大、中型水泥用石灰?guī)r礦床；23.建筑用大理巖礦床；24.藍(lán)晶石、紅柱石礦點(diǎn)；25.大型方解石礦床；26.透閃石礦點(diǎn)

區(qū)域構(gòu)造以北西向斷裂構(gòu)造為主，與北東向、東西向和近南北向斷裂構(gòu)造構(gòu)成基本構(gòu)造格架，呼蘭群、壽山溝組地層中發(fā)育軸向北西向的復(fù)式褶皺構(gòu)造。礦區(qū)附近以靠山屯背斜構(gòu)造為主(1)地礦部吉林地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所.磐石縣幅1∶50 000地質(zhì)圖說明書[R].地礦部吉林地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,1996：4,7-16.，主體呈近東西向展布。沿北西向發(fā)育多條北東傾逆斷層。

區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要有古生代中二疊世、晚二疊世和中生代中侏羅世花崗巖漿侵入，巖體呈巖基狀分布，且以中酸性侵入巖為主，其中中二疊世(γP2)、中侏羅世花崗巖(γJ2)分布面積最大，且與有金、銅等礦產(chǎn)關(guān)系密切。紅旗嶺及茶尖嶺發(fā)育的北東向展布的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖與銅鎳礦關(guān)系密切，形成大、中型銅鎳礦床。

區(qū)域礦產(chǎn)主要有金礦、銅鎳礦、鐵礦、水泥用灰?guī)r、建筑用大理巖礦等。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層出露有古生界石炭系—二疊系磨盤山組(CPm)、中二疊統(tǒng)暖木條子組(P2n)及新生界全新統(tǒng)(Qh)(圖2)。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological sketch map of mining area1.第四系全新統(tǒng);2.中二疊統(tǒng)暖木條子組;3.石炭系二疊系磨盤山組;4.中二疊世花崗巖;5.閃長巖脈;6.方解石礦體;7.推測方解石礦體;8.角度不整合界線; 9.推測界線; 10.產(chǎn)狀;11.勘查基、測線;12.扣除區(qū);13.勘查許可證范圍

2.1.1 磨盤山組

磨盤山組(CPm)，地層走向20°，傾向NWW，傾角30°～45°，南北長約530 m，東西寬約1 250 m，厚度約530 m。巖性為大理巖，呈乳白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分幾乎全部由方解石組成。

2.1.2 暖木條子組

中二疊統(tǒng)暖木條子組(P2n)，地層走向285°～305°，傾向NE，傾角60°～65°，巖性為板巖，呈黑色，變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。礦物成分為隱晶質(zhì)的粘土礦物等。與下伏地層呈不整合接觸。

2.1.3 新生界第四系

為全新統(tǒng)(Qh)地層，分布在河谷及其兩側(cè)，以及低緩山包周圍，厚度3 m，由砂、礫石、黃土組成。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)地層為單斜構(gòu)造。在礦區(qū)東北角分布一條斷裂構(gòu)造，南傾，傾角80°～85°，被后期熱液成分的膠結(jié)角礫所充填，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的硅化，并伴有黃銅礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化。該破碎帶對(duì)礦區(qū)內(nèi)方解石礦體無影響。

2.3 巖漿巖

大面積出露于礦區(qū)北部，為中二疊世花崗巖(γP2)，呈巖基狀產(chǎn)出。巖石呈淺灰色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要斜長石，灰白色，粒狀或?qū)挵鍫睿笮〖s為3～5 mm，體積分?jǐn)?shù)約為55%；石英呈灰白色，他形粒狀，大小約為1 mm，油脂光澤，體積分?jǐn)?shù)約為30%；黑云母呈半自形板狀，大小約為1～2 mm，玻璃光澤，體積分?jǐn)?shù)約為10%；角閃石呈黑色，短柱狀，大小約為2 mm，玻璃光澤，體積分?jǐn)?shù)約為5%。

脈巖有花崗斑巖脈、煌斑巖脈、閃長巖脈等。

巖漿巖為礦床的形成提供了熱量，有利于晶質(zhì)方解石礦床的形成和賦存。

3 礦體(層)特征(2)吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊(duì).吉林省磐石市中立區(qū)方解石礦勘探報(bào)告 [R],2019.

礦體賦存于石炭系二疊系磨盤山組(CPm)大理巖中?？傮w呈層狀，礦區(qū)控制主礦帶1 條，礦體 3 條，編號(hào)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)方解石礦，其中1號(hào)礦體資源儲(chǔ)量占全區(qū)資源儲(chǔ)量的99%。

1 號(hào)方解石礦體，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，走向20°，傾向NWW，傾角 30°～45°?？刂频V體長500 m，厚度 20.75～81.73 m，控制礦體傾向延伸220～395 m，賦存標(biāo)高405～280 m，埋深0～125 m。礦體平均品位(CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù))54.15%，白度90.21%，MgO在單工程及剖面之間無明顯變化規(guī)律，礦體沿走向、傾向未見明顯變化規(guī)律。礦體內(nèi)部有少量夾石，夾石產(chǎn)狀和礦體相似，夾石多為單孔控制，對(duì)礦體形態(tài)影響小。

礦體頂、底板圍巖為板巖、大理巖、閃長巖，少數(shù)為花崗巖，地表南東角被暖木條子組板巖覆蓋，北東部被中二疊世花崗巖侵蝕；夾層與夾石巖性較單一，多數(shù)為大理巖，少見有閃長巖等；覆蓋層主要為坡積物，層厚平均在2 m 以上。

礦區(qū)內(nèi)鉆孔未見溶洞，巖溶屬不發(fā)育類型。

4 礦石質(zhì)量

4.1 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造較簡單，為中—細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

4.2 礦石礦物組分

巖石中的礦物成分幾乎全部由方解石組成，見少量不透明礦物，方解石為他形粒狀晶體，粒度0.5～2.6 mm之間，晶體表面比較干凈，薄片中無色，見閃突起，干涉色為高級(jí)白，大顆粒晶體的邊緣被小顆粒晶體交代，小顆粒之間具鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)，一些晶體具三邊平衡結(jié)構(gòu)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約占總體的97%。石英經(jīng)鏡下鑒定他形晶，粒狀，單偏光下無色透明，正低突起，正交偏光下干涉色一級(jí)黃白，一軸晶正光性，粒徑為0.1～0.2 mm左右，石英對(duì)方解石礦的研磨有一定影響，但其含量極少，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于1%，影響忽略不計(jì)，經(jīng)鑒定未見燧石出現(xiàn)。

4.3 礦石的化學(xué)成分

根據(jù)礦石光譜全分析(表1)、化學(xué)全分析(表2)、組合分析、多項(xiàng)分析(表3)結(jié)果，礦石主要化學(xué)成分為CaO、SiO2、Fe2O3等，其它稀有、分散元素含量甚微，不具有工業(yè)價(jià)值。有益組分為CaO，有害組分為SiO2、fSiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO含量很低，其它主要有害組分(K2O、Na2O、As、Cd、SO3、Cl-、Cr6+)均不超標(biāo)。

表1 光譜全分析結(jié)果表Table 1 Full spectrum analysis results %

表2 化學(xué)全分析結(jié)果表Table 2 Complete chemical analysis results %

表3 礦石多項(xiàng)分析結(jié)果表Table 3 Ore multinomial analysis results %

4.4 共(伴)生礦產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)方解石礦石的光譜全分析、組合分析及薄片鑒定結(jié)果，方解石礦體中無伴生礦產(chǎn)，夾石多為白度不達(dá)標(biāo)或硅超標(biāo)的大理巖，開發(fā)中應(yīng)進(jìn)行綜合利用。

4.5 礦石類型及加工技術(shù)性能

礦石自然類型：白色粒狀變晶結(jié)構(gòu)大理巖。按結(jié)構(gòu)確定礦石類型為細(xì)?！辛＞з|(zhì)礦石，按構(gòu)造確定礦石類型為塊狀礦石。

工業(yè)類型：按工業(yè)用途劃分為造紙用方解石、涂料用方解石、塑料用方解石、橡膠用方解石及納米碳酸鈣用方解石等。

加工技術(shù)性能(3)遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司.吉林省磐石市中立區(qū)方解石礦選礦試驗(yàn)報(bào)告[R].2019.：礦體樣品方解石含量高，雜質(zhì)含量很少，通過手選和水洗后，礦石雜質(zhì)去除效果不明顯，尤其對(duì)礦石白度影響不大，因此，該礦體樣品不需要進(jìn)行手選和水洗；地表原礦樣、>25 mm 粒級(jí)礦樣、10～25 mm 粒級(jí)礦樣3個(gè)樣品，隨著研磨粒時(shí)間增加，白度略有增加，而<10 mm粒級(jí)樣品隨研磨時(shí)間增加白度差別不大。產(chǎn)品白度未達(dá)到 90%，而巖心樣品研磨粒度越細(xì)，白度有所增加，所有產(chǎn)品白度均達(dá)到了 90%。

5 礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1 礦床成因

礦體呈層狀產(chǎn)出，分布在一定的層位中，延長穩(wěn)定，與圍巖產(chǎn)狀一致，具有層狀原生沉積特征；礦體產(chǎn)出受一定層位控制，與大理巖關(guān)系密切，原巖沉積是一套碳酸巖沉積；中生代侏羅紀(jì)酸性巖漿活動(dòng)熱量及析出的氣液的影響產(chǎn)生重結(jié)晶作用和褪色作用而形成大理巖，質(zhì)純的部分形成具有工業(yè)意義的方解石礦床。

初步認(rèn)為本區(qū)方解石礦的形成是接觸變質(zhì)作用，屬接觸變質(zhì)型礦床。

5.2 找礦標(biāo)志

(1)石炭系二疊系磨盤山組(CPm)地層分布區(qū)可做為區(qū)域找礦標(biāo)志；

(2)大理巖可做為直接找礦標(biāo)志；

(3)古生代二疊紀(jì)酸性巖漿巖外接觸帶存在碳酸鹽巖層，可做為間接找礦標(biāo)志。

6 資源/儲(chǔ)量

獲得的方解石礦資源量礦石量30 117 kt，其中確信儲(chǔ)量+可信儲(chǔ)量礦石量14 709 kt，占總資源儲(chǔ)量 49%。

另外，勘查區(qū)域內(nèi)摳除區(qū)預(yù)測資源量15 000～20 000 kt；中立區(qū)現(xiàn)估算標(biāo)高280 m，280 m標(biāo)高以下，礦體傾向上還有發(fā)展空間；中立礦區(qū)外圍一定范圍內(nèi)還有成礦地質(zhì)條件相似靶區(qū)，預(yù)測資源量不少于中立礦區(qū)。

7 礦床開發(fā)經(jīng)濟(jì)意義

7.1 礦產(chǎn)資源形勢分析

方解石化學(xué)成分主要為CaO，為最重要的碳酸鹽礦物，方解石礦石加工成超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣粉廣泛用于造紙、橡膠、涂料、塑料、PVC材料、油漆、油墨、電纜、人造革、食品、醫(yī)藥、化妝品等日用化工行業(yè)[1]。由于方解石制備碳酸鈣所具有的這些傳統(tǒng)碳酸鈣產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)越性能，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)不可缺少的添加劑，市場前景隨著科技進(jìn)步將不斷擴(kuò)大，國內(nèi)、國際消費(fèi)需求量不斷增長。使其應(yīng)用前景極為廣闊。

目前世界上能生產(chǎn)該產(chǎn)品的主要廠商為英國的ICI公司、比利時(shí)的Solvay公司、美國的礦物技術(shù)公司。我國重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)能力近200×104t/a，每年進(jìn)口超白重質(zhì)碳酸鈣粉120×104t以上。目前我國塑料行業(yè)重質(zhì)碳酸鈣粉用量在100×104t/a以上；我國造紙行業(yè)重質(zhì)碳酸鈣粉用量在220×104t/a以上。我國鎮(zhèn)江、常熟、江陰、浙江、寧波及天津等地正在建設(shè)年需幾十萬噸重質(zhì)碳酸鈣的造紙廠，重質(zhì)碳酸鈣總需求量將達(dá)到300×104t/a，涂料、橡膠等行業(yè)重質(zhì)碳酸鈣需求量也很大，其潛在市場更大。根據(jù)目前市場需求及預(yù)測，超白重質(zhì)碳酸鈣粉近期我國需求約600×104t/a以上，且每年呈20%遞增。

2017年我國碳酸鈣產(chǎn)能3 400×104t(李海濱，2019)，其中重質(zhì)碳酸鈣占68%，主要用于造紙、涂料、塑料、橡膠工業(yè)，重、輕質(zhì)碳酸鈣之比約3∶1，歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣的使用比例超過8∶1，說明我國重質(zhì)碳酸鈣還有很大的發(fā)展空間。

省內(nèi)還沒有重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)地，重質(zhì)碳酸鈣資源以磐石市最為著名，其中樣子溝方解石礦(資源儲(chǔ)量2XXX×104t)(4)吉林市旭升地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘測設(shè)計(jì)研究院.吉林省磐石市樣子溝方解石礦詳查報(bào)告[R].2015.、中立區(qū)方解石礦提交了資源儲(chǔ)量30 117 kt，而中立方解石礦質(zhì)量好、資源量大，潛在經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，礦床開發(fā)利用一定能產(chǎn)生很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

隨著世界經(jīng)濟(jì)和我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對(duì)方解石(重質(zhì)碳酸鈣原料)的需求也將迅速增加，本礦的發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)，將改變我省供給格局。建設(shè)重質(zhì)碳酸鈣原料產(chǎn)業(yè)園區(qū)，打造高端產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化；與同行企業(yè)交流解決問題、分享經(jīng)驗(yàn)，深化與院校和科研單位合作或者成果引進(jìn)；借鑒相關(guān)行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和模式，拓展新思路。

7.2 礦山開發(fā)建設(shè)條件

礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件簡單，開采技術(shù)條件優(yōu)越。

礦石試驗(yàn)產(chǎn)品方解石粉CaCO3純度最高達(dá)到99.05%；所有產(chǎn)品白度均達(dá)到了90%，白度最高達(dá)到92.36%，可以滿足國內(nèi)外大多數(shù)行業(yè)領(lǐng)域需求。

從礦區(qū)經(jīng)鄉(xiāng)村公路通往G202國道(黑河至大連公路)，運(yùn)輸距離約3 km，沿G202國道到磐石市火車站運(yùn)距約14 km，到磐石市運(yùn)距約17 km，交通十分方便。

當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，其次為養(yǎng)殖業(yè)。附近有4個(gè)自然村，人力資源尚屬充足。電力供應(yīng)充足。水庫屯水庫可用于工業(yè)用水，礦山用水有保障。建廠條件優(yōu)越。

8 結(jié)論

中立方解石礦礦石量達(dá) 3 000×104t以上，屬特大型方解石礦床，礦石質(zhì)量較好，開采技術(shù)條件較好，具有很好的開發(fā)前景，該礦床的開發(fā)將對(duì)磐石市的發(fā)展及地方財(cái)政收入，起到積極的作用。