摘要：研究区位于内蒙古自治区库伦旗境内，水泥用石灰岩矿主要产于石炭系上统白家店组地层中，本矿床为石炭系上统的浅海相生物化学沉积的石灰岩矿层。成因属浅海相潮间坪、潮上坪沉积环境下的化学—生物化学沉积成因。研究区内以厚层块状结晶灰岩为主，矿石结构主要有微晶结构、细晶结构、微晶—细晶结构，矿石构造主要为层状构造、厚层状构造。
关键词：石灰岩;浅海相;白家店组
1.区域地质
研究区大地构造单元属天山—内蒙中部—兴安地槽褶皱系，温都尔庙—翁牛特旗加里东地槽褶皱带，敖汉旗复向斜北东段。研究区处于东西向赤峰—开源大断裂与敖汉复向斜交汇的锐角部分，由于受区域构造的影响，研究区内的褶皱构造和断裂构造比较发育，岩浆侵入活动频繁，既有华力西期岩浆侵入又有燕山期岩浆岩分布。
研究区内古生代地层区划为华北地层大区，内蒙古草原地层区，乌兰浩特—哈尔滨地层分区;中、新代地层区划属滨太平洋地层区，大兴安岭—燕山地层分区，宁城—敖汉地层小区。区域出露地层主要为古生界石炭系上统白家店组及石咀子组，中生界侏罗系上统土城子组，白垩系下统义县组，第四系上更新统及全新统。
区域大地构造位置属于华北地台北缘与内蒙古中部地槽褶皱系、温都尔庙—翁牛特旗加里东地槽褶皱带的交汇地带，槽台界线从区域东南通过。区域内主要发育东西向、北东向和北西向构造。东西向构造表现为中生代区域性脆性断裂和脉岩、次火山岩的侵位。北东向构造是区域的主体构造，主要表现为地层的北东向展布、侵入体的北东向侵位、火山口和次火山岩的北东向展布、糜棱岩带和脆韧性断层的北东向展布。北西向构造主要表现为脆性断层。
区域内侵入岩东南部发育，西北部不发育。侵入时代主要是晚古生代和中生代。主要以酸性侵入活动为主，主要有晚古生代早期闪长岩及石黄闪长岩、晚古生代晚期黑云母花岗岩、侏罗纪第二期黑云母二长花岗岩和早白垩纪黑云母花岗岩及花岗斑岩。其中以晚古生代晚期花岗岩出露面积较大。
2.研究区(床)地质
2.1地层
研究区出露地层有：古生界石炭系上统白家店组及石咀子组，中生界侏罗系上统土城子组，第四系上更新统及全新统。
(1)石炭系上统白家店组。主要分布研究区西北部，沿北东走向的北大山山脊及其其北坡分布，面积不大，约1.8km2，出露厚度大于500m，是组成研究区水泥灰岩矿体的主体含矿层位。岩性主要为厚层结晶灰岩。岩层倾向290°~310°，倾角55°~65°，产状较稳定。控制厚度153.00m~402.81m。
结晶灰岩：灰白—深灰色，隐晶、微晶、细晶结构，块状及厚层状构造。贝壳状断口为主，平坦状次之。矿物成分以方解石为主，占95%~99%，含少量燧石颗粒，方解石在0.02mm~0.04mm之间，他形近等轴状微粒聚集分布。后期碳酸盐脉沿构造破碎带，断裂、裂隙充填，宽窄不一，宽的可达1m，窄的1cm，呈不规则形态分布于结晶灰岩之中。地表未见大的岩溶洞穴，局部见风蚀孔，钻孔中灰岩较完整，区内结晶灰岩中岩溶不发育。
(2)石炭系上统石咀子组。主要分布在研究区中部及其以南区域。为区内出露最多，分布面积最大的地层，出露面积约18km2，出露厚度大于3000m。岩性主要为深灰色板岩、碳质板岩、粉砂质板岩及薄层结晶灰岩。岩层倾向280°~330°，倾角40°~78°，产状较稳定。区内由于覆盖严重，未见与下伏地层的接触界线，接触关系不清。局部表现为断层接触。
(3)侏罗系上统土城子组。分布在研究区西北部北大山南坡，出露范围较小，面积约1.1km2，为一套碎屑沉积岩组合，岩性主要为灰紫、灰色凝灰质砂砾岩、英安质含角砾晶屑熔结凝灰岩。倾向280°~310°，倾角40°~55°，区内与下伏地层呈断层接触，出露最大厚度大于600m。
(4)第四系。岩石多为坡积物，成份为灰岩碎块、砂土;局部为浮土覆盖，厚度0.20m~8.00m，以砂土成份为主。
2.2构造
研究区位于敖汉旗复向斜南东部。褶皱与断裂构造均有发育，构造线呈北东东向展布，上石炭统石咀子组岩层走向总体为北东东向，倾向北北西，倾角40°~60°;局部向南南东倾，构成小型背斜和向斜构造。断裂构造控制了矿体的局部边界，但未见对矿体及矿石质量有影响。
F1断裂：前人称为“南城子断层”，横贯研究区中北部，南部为石咀子组。该断裂东部段控制长1.22km，走向近东西，倾向北，倾角60°;中部被第四系覆盖，西部段控制长0.95km，走向向北偏转，为北西西向，倾向北北东向，倾角60°。该断层可见宽5m的断层角砾岩带，为北盘下降、南盘上升的正断层，估计断距较大。F1断裂将北东向断层截断，根据穿截关系，判定区内东西向断层晚于北东向断层。
2.3岩浆岩
研究区内侵入岩体分布较少，只在西部边缘见晚古生代晚期黑云母花岗岩出露，北部面积0.38km2，侵入于白家店组中，南部面积0.07km，侵入于石咀子组中，岩体接触带之围岩普遍大理岩化。岩性为肉红色中粗粒花岗岩，花岗结构、中粗粒结构，块状构造，矿物成分主要有斜长石、钾长石、石英及少量黑云母。含围岩蚀变发育，主要有硅化、矽卡岩化。受断裂的影响，岩石普遍压碎形成碎裂花岗岩和花岗碎裂岩。
3.矿体地质
3.1矿体特征
石炭系上统白家店组是研究区水泥用石灰岩矿的主要含矿层位，岩矿层空间位置稳定，延伸好，呈厚层状产出。层内碳酸盐岩物质成分较均匀，组分和结构上差异不明显。矿层产状与石炭系地层一致，倾向290°~310°，倾角55°~65°。赋矿岩石为灰白色厚层状结晶灰岩。分布于柳树底下北大山北侧一带。
石炭系上统石咀子组中的薄层结晶灰岩为次要含矿层，岩矿层空间位置不稳定，分布范围小，呈薄层状产出。研究区内仅南城子西洼山脊处有小面积出露。
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研究区内查明水泥用石灰岩矿体两个，编号为1、2号。1号矿体，为厚层结晶灰岩，矿层稳定，面积大。2号矿体，为薄层结晶灰岩，面积较小，赋存不稳定。成矿后断裂构造不发育，构造简单，岩浆岩、变质岩及岩溶不发育。
1号矿体：平面为梯形，近北东向展布。倾向290°~310°，倾角55°~65°，控制矿体沿走向长约1780m，宽约480m左右。受F5断层影响西部矿层厚度稍小，由于F5断层产状与矿层产状相反，对1号矿体没有影响。地表山脊部位岩层裸露，阴坡部分区域被风积砂土覆盖。由150m~300m不等间距的7条勘查线，18个钻孔，一条探槽，7条采样剖面控制。采样剖面和探槽控制矿体厚度102.14m~402.81m，平均309.15m，CaO品位52.11%~53.13%，平均52.84%;MgO品位1.41%~1.53%，平均1.49%;钻探控制矿体厚度127.58m~262.77m，平均204.38m，CaO品位52.38%~53.67%，平均52.94%;MgO品位0.91%~1.41%，平均0.98%。品位变化系数CaO1.34%;MgO21.82%，属均匀型。
3.2矿石质量
(1)矿石主要矿物成分。矿石矿物成分以隐晶—微细晶方解石为主，含量为90%~95%，粒径0.013mm~0.028mm，含少量白云石、石英粉细砂。岩石中见次生碳酸盐脉穿插。平均化学成分CaO含量52.11%~53.13%、MgO含量1.41%~1.53%。
(2)矿石结构构造。矿石结构主要为微晶结构、细晶结构。矿石构造主要为层状构造、块状构造。
(3)矿石化学成分及有益有害组分变化。该研究区水泥用石灰岩矿石主要化学成分为CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O。其中有益组分为CaO、SiO2、Al2O3及Fe2O3，有害组分为MgO、K2O、Na2O、SO3、Cl等。
经地表刻槽、深部钻探取样组合分析，矿石品位及其化学成分含量为CaO52.13-53.01%，平均52.74%;MgO0.89-1.52%，平均1.16%;SiO21.53-2.33%，平均1.98%;Al2O30.35-0.67%，平均0.51%;Fe2O30.14-0.17%，平均0.16%;K2O0.19-0.33%，平均0.21%;Na2O0.14-0.19%，平均0.17%;SO30.12-0.63%，平均0.44%;Cl平均0.11%，烧失量为41.07%~42.09%，平均41.62%。矿体品位变化系数CaO0.11-0.36%、MgO2.48-2.66%。
矿石中主要有益组分沿走向、倾向变化不明显，有害组分含量均很低，对矿体质量几乎不具影响。矿体品位变化系数CaO0.11-0.36%、MgO2.48-2.66%，品位变化属稳定类型。
研究区内共计采集15件光谱多元素分析样，通过光谱多元素分析表明，矿石中的Mn、Ni、Cu、Zn、Nb、Th、As等元素的含量微乎其微，不具任何意义。研究区水泥用石灰岩矿石化学成分含量均较均匀，有益、有害组分沿走向、倾向变化幅度不大，矿石品位变化属稳定类型，矿石中有益组分CaO含量较高，有害组分含量较低，矿石质量稳定，为优质水泥用石灰岩原料。
3.3矿石类型及品级
(1)矿石类型。矿石自然类型为厚层状石灰岩矿及薄层状石灰岩矿;按结晶粒度可分为隐晶—微、细晶灰岩。按氧化镁对石灰岩的影响应属纯石灰岩类型。
本矿床矿石有害成分含量均很低，符合水泥用石灰岩矿的质量要求，按工业用途划分应为水泥用石灰岩类型。
(2)矿石品级。通过本次工作，研究区矿体平均品位CaO52.74%、MgO1.13%，矿石均为一级品矿石。
4.矿床成因及找矿标志
本矿床为石炭系下统的浅海相生物化学沉积的石灰岩矿层。成因属浅海相潮间坪、潮上坪沉积环境下的化学—生物化学沉积成因。
成矿物质来源于大陆，河流将大量钙质以可溶性重碳酸盐Ca(HCO3)2形式从陆地带入海水中，其中夹杂着少量硅、铝、铁、镁等组份，在温暖的条件下，一方面浅海中重碳酸盐处于钙过饱和状态，逐渐沉于海底，由于海水的温度较高，且在近浅海中海水动荡较大，气压降低，使CO2逸出，利于CaCO3沉淀的还原环境，使易溶性的Ca(HCO3)2变成难溶的CaCO3而沉积下来。
另一方面，海水中大量生物的存在，在动物遗体分解时生成铵或碳酸铵，当它们与可溶性重碳酸盐或海水中的CaSO4相互作用时将其CaCO3沉淀下来。
在钙质沉积过程中地壳有不断的轻微变动，沉积环境也相应变化，使沉积物形成层理，陆源碎屑物中的硅质及硅质生物介壳混在钙质一起沉积下来，由于沉积环境的改变在近陆源地段沉积泥质为主的板岩及砂岩、粉砂岩等。——论文作者：曹军张华川
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