水泥石灰岩矿概述
石灰岩是主要由方解石矿物组成的碳酸盐岩,通常作矿物原料商品名称为石灰石。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。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。在《中华人民共和国矿产资源法实施细则》矿产资源分类细目(1994)中,用作水泥原料的石灰岩矿及大理岩矿,均单列矿种。本章所指水泥石灰岩矿即指在矿产储量表中单列的专用于水泥原料的石灰岩和大理岩,统称为水泥石灰岩矿。(化学分子式CaCO3)
全球分布情况
石灰石是水泥生产的主要原材料之一,其储存量一直是水泥行业关注的焦点。根据相关数据显示,全球石灰石储量分布较为广泛,主要分布在欧亚大陆、非洲和南美洲等地区。其中,中国、俄罗斯、美国、印度和巴西等国家储存量较为丰富,储量总量占全球的70%以上。
从资源储量来看,全球石灰石储量分布较为广泛,在欧亚大陆、北美地区、亚太地区以及拉美和非洲均分布着石灰石矿藏,这些地区丰富的地质构造和沉积环境,有利于石灰石的形成和富集。例如,美国、俄罗斯、印度、巴西、澳大利亚和中国等国家都拥有大量的石灰石资源。在全球范围内,石灰石的开采活动也广泛分布于上述资源丰富的国家和地区。
全球范围内的石灰岩,尤其是那些在寒武纪生物大爆发时期形成的,主要分布在欧亚大陆板块上。这些区域在后来的地质运动中经历了抬升,使得原本深藏海底的沉积层得以露出水面。这些沉积层在长时间的岁月里,经过成岩作用,最终演变成了我们今天所熟知的石灰岩。从法国的巴黎、土耳其到中国的云、贵、广西,这些地区都曾是寒武纪海底世界的一部分,如今,它们都承载着那段历史的印记。
国内分布情况
石灰岩广泛分布于全球各大洲的浅海和温暖水域,是地球表面上最广泛分布的沉积岩之一。在中国,石灰岩分布十分广泛,主要分布在云南、贵州、广西、湖南、四川等省份。其中,贵州黔南、遵义一带的石灰岩地形地貌,如荔波、龙里、赤水等国家地质公园,被誉为中国石灰岩地貌的代表。陕西、安徽、广西、四川、重庆、山东等地,以及河北、河南、广东等众多省份,都有石灰岩的身影。此外,中国已发现的水泥石灰岩矿点数量也相当可观,达到七、八千处。其中,探明储量的矿点有1286处,大型矿床257处、中型481处、小型486处。这些矿点的保有矿石储量共计542亿吨,其中石灰岩储量高达504亿吨,占比达到93%,而大理岩储量则占7%。
1.总体资源量
中国石灰岩分布面积达 43.8万平方公里(未包括西藏和台湾),约占国土面积的 1/20。已发现水泥用石灰岩矿点 七八千处,其中探明储量的有 1286处,包括大型矿床 257处、中型 481处、小型 486处。保有矿石储量 542亿吨,其中石灰岩储量 504亿吨(占93%),大理岩储量 38亿吨(占7%)。
2.地理分布
储量集中省份:
陕西省:保有储量 49亿吨,居全国首位。
安徽省、广西自治区、四川省(含重庆市):各保有储量 34~30亿吨。
山东、河北、河南、广东、辽宁、湖南、湖北:各保有储量 30~20亿吨。
黑龙江、浙江、江苏等13省:各保有储量 20~10亿吨。
北京、宁夏、海南等5省:各保有储量 5~2亿吨。
覆盖范围:除上海市外,全国 29个省、直辖市、自治区 均有分布。
水泥石灰岩矿床的分布特点:
1.化学或生物化学沉积矿床
此类矿床堪称水泥石灰岩矿床的佼佼者,其探明储量在全国累计探明储量中占比高达90%以上。根据岩性差异,可进一步细分为泥晶石灰岩矿床和鲕状石灰岩矿床。
泥晶石灰岩矿床
泥晶石灰岩矿床的探明储量占比高,分布在几乎各个主要赋矿地层,结构细腻。成矿时代久远,且在多数水泥石灰岩矿床中均属此类。其典型代表包括河北邯郸峰峰、四川峨眉黄山及安徽铜陵伞形山等地的水泥石灰岩矿床。此类矿床形态简朴,多呈层状或似层状,走向延伸可达数千米,厚度从几米到几十米乃至上百米,多为大、中型矿床。矿石色泽介于灰到深灰之间,泥晶结构明显,块状构造,化学成分纯净且杂质含量低,CaO含量高达55%,而MgO含量相对较低。
此外,泥晶石灰岩颗粒细腻,多小于0.01mm,其形成原因主要包括海水中CaCO3饱和导致的化学沉淀以及生物遗体分解或粒屑机械磨蚀。
鲕状石灰岩矿床
鲕状石灰岩矿床的形成与波浪水流作用密切相关,常展现出大型交错层理。其分布多见于北方,如山东滕县马山、河北获鹿王屋、北京昌平文殊峪以及辽宁辽阳小屯等地。矿体以层状为主,层位稳定,厚度从几米至几十米不等。矿石的颜色多变,包含从浅色到暗色的变化,具有粒屑结构和亮晶胶结,块状构造。CaO含量维持在48%~50%之间,而MgO含量因易于白云岩化而变化较大。
2.机械碎屑沉积矿床
此类矿床出现在寒武系上统和奥陶系下统,以及南方的上泥盆统和下三叠统,适用于多变的沉积环境。它们通常在海水频繁进退、振荡运动剧烈的情况下形成。例如,山西大同的七峰山、山东青州的明祖山以及广西柳江的劳稿山等地存在此类矿床。矿体多呈层状或似层状,厚度从几米至十几米不等,规模从小型到大型均有。
矿石颜色主要为浅灰、灰褐或灰黄色,具有粒屑结构和薄层状构造,胶结物以泥晶或亮晶为主。化学成分方面,CaO的含量通常较低,而MgO的含量偏高,这主要是由于沉积环境中蒸发作用强烈,石灰岩发生白云岩化所致。
3.生物化学沉积矿床
目前,尚未发现典型的生物石灰岩-礁石灰岩矿床。但存在一些富含生物碎屑,与生物成因紧密关联的水泥石灰岩矿床。这些矿床在中国南方和北方均有分布,尤其以南方地区最为发育。例如,浙江、江苏、安徽、江西等地的石炭系中统黄龙灰岩,和广西、贵州、云南等地的泥盆系中上统藻球粒石灰岩,属于此类。
矿体多呈层状,厚度从几米至几十米,形态稳定。矿石颜色以灰到黑色为主,具有粉屑结构和块状构造,富含多种生物碎屑,如孔虫、介形虫、腕足类等。特别值得注意的是,由生物骨骼堆积而成的生物碎屑石灰岩矿石,其CaO含量通常超过50%,是优质的水泥石灰质原料。
4.重结晶矿床
重结晶矿床的形成与岩浆侵入和区域变质作用密不可分,在中国多个地区如黑龙江、新疆、辽宁和内蒙古等地有发现。例如,黑龙江阿城新明和新疆和静热呼等地,蕴藏着丰富的水泥大理岩矿床。
经过重结晶的石灰岩可能变为结晶灰岩或大理岩。矿床形态通常复杂,可能呈现层状、似层状、透镜状、巢状等,而矿体厚度差异显著,从几米到几十米不等。重结晶作用降低了岩石的孔隙度,因此,矿石密度增加,硬度提高。虽然此类矿床以中、小型为主,但大理岩的化学成分相对稳定,CaO的含量通常超过52%。然而,硅化作用可能对矿石质量产生不利影响,而岩脉的穿插则可能破坏矿体完整性,影响其开采利用。