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[摘 要]辽宁省本溪市施家堡子石灰岩矿是辽宁省内首次发现的在沉积成矿的基础上，发生接触变质二次叠加成矿成因的矿床，本文从与成矿相关的地层、岩浆岩、构造等三个方面详细阐述了该矿的成矿特征及成矿成因机制。
[关键词]石灰岩 大理岩 沉积成矿 接触热变质 黑色冶金熔剂
中图分类号：P618.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0332-01
一、 矿区地质概况
本溪市施家堡子石灰岩矿位于中朝准地台（I）太子河-浑江台陷（I12）辽阳-本溪凹陷（I12-1）本溪台向斜虎皮峪背斜北翼下马塘褶断带上的奥陶系中统下马家沟组地层中。矿区北部的韩家堡子向斜和南部的何家堡子背斜构成了矿体的基本形态。区内北部的北大山花岗岩体和南部的滚马岭花岗岩体的侵入为原沉积石灰岩矿的热变质提供了热力变质能量。
二、成矿地质条件分析
（一）地层岩性与成矿
矿区仅出露有古生界寒武系上统的固山、长山、凤山组；奥陶系下统的冶里、亮甲山组及中统的下马家沟组地层，地层总体倾向大约在350°左右，倾角在45°-65°间，为层状连续沉积，多为中厚-厚层状产出。本溪市施家堡子石灰岩矿体严格受地层控制，矿体赋存于沉積的奥陶系下马家沟组一段、二段地层中。下马家沟组一段：主要岩性为白色或黄白色方解石大理岩、灰色粗粒结晶灰岩、细晶灰岩、含燧石结核灰岩、泥质条带白云质灰岩、结晶白云岩。下马家沟组二段：主要岩性为白色或黄白色方解石大理岩、粗粒结晶灰岩、细晶灰岩、含燧石结核灰岩、白云质灰岩、角岩。矿层底板围岩为寒武系中统的亮甲山组，与矿层呈整合接触关系，其主要岩性为深灰色燧石条带灰岩、白云质灰岩、细晶灰岩。矿层顶板为下马家沟组三段，岩性为灰色厚层及中厚层含燧石结核灰岩与含白云质花纹灰岩互层。含燧石结核灰岩中的燧石多为不规则的团块呈条带状嵌布在岩石中。
（二）构造与成矿
区内的构造活动主要表现为褶皱构造，矿区褶皱主要为分布在北部的韩家堡子向斜和南部的何家堡子背斜。两向斜轴向近南北，展布近东西向，为宽缓向斜。对矿体直接有影响的为韩家堡子向斜。向斜由奥陶系冶里组、亮甲山组、下马家沟组一段、二段地层组成，施家堡子石灰岩矿体赋存于韩家堡子向斜顶部，受其影响均成缓弧形，并有核部宽两翼变窄的特点。
区内的断裂构造出露于东部和中部，走向北东东向及近南北向，断裂性质为压性。断裂构造对含矿地层展布、矿体的形态有一定的影响。
（三）岩浆与成矿
区内岩浆岩分布在北部和南部，为燕山早期第三阶段二期（r52（3）21）的滚马岭花岗岩体和北大山花岗岩体。岩性为似斑状花岗岩、黑云二长花岗岩。北部的北大山花岗岩体出露面积较大，占测区面积的1/2。由于北大山花岗岩体的侵入，使其近岩体的原沉积石灰石矿发生热力变质，施家堡子石灰岩矿的形成与北大山花岗岩体直接相关。
三、成因类型分析
（一）成因分析
施家堡子石灰岩矿床位于中朝准地台（I）太子河-浑江台陷（I12）辽阳-本溪凹陷（I12-1）本溪台向斜虎皮峪背斜北翼下马塘褶断带上。该区自古生代到晚古生代末期，整个中朝准地台进入广泛的盖层发育的相对稳定阶段，构造运动表现为整体的上升与下降。经晚古生代末期的抬升运动之后，整个古地理景观有很大的变化。在晚古生代末期的低平地带形成辽东海盆。早寒武世沉积时，气候炎热，随着早期盆地内部沉积基底高低差异变小，潮上环境多次出现，形成石膏沉积。晚期地壳升降频繁，区内碳酸盐清水沉积与陆源碎屑沉积交替出现。到中寒武世时沉积范围不断扩大，到中晚期海浸达到高峰，中世早期为属海水循环受限的潮上环境，上下波动式运动较明显，沉积物以紫色灰岩为主，次为紫色页岩及粉砂岩。中期为潮间环境沉积，内源组份进一步增加，主要沉积了灰色灰岩、泥灰岩，夹有灰绿色页岩及粉砂岩。晚期海浸的强盛期沉积了张夏组，沉积物中陆源组份相当贫乏，几乎全为内源沉积，主要为灰色、深灰色泥晶灰岩、亮晶灰岩，多夹有鲕粒灰岩。晚寒武世，辽东盆地形成了从高台子至南甸一带近于东西走向的沉积中心。岩性特征为碳酸盐岩、砂岩组合。早奥陶世盆地范围扩大，与外海相连，结束了半封闭状态，早期沉积的冶里组主要为灰色灰岩及花纹状灰岩，夹竹叶状灰岩及白云质灰岩。晚期沉积的亮甲山组为灰色灰岩、白云质灰岩，夹竹叶状灰岩及燧石结核灰岩。两期沉积相似，基本上处于潮汐作用为主的能量较低的弱还原——还原环境。晚奥陶世早期由于水动力变弱，静水潮下沉积环境占优势，马家沟组一、二段沉积物为白色、黄白色方解石大理岩、灰色粗粒结晶灰岩、细晶灰岩、含燧石结核灰岩、泥质条带白云质灰岩、结晶白云岩，表明水体能量低，介质盐度不正常的还原环境特点，属海水盐度正常的浅海沉积环境污。
综上分析，该矿床在奥陶世时期，由于海浸作用，在晚世中晚期形成了潮下环境，水体深度较大，远离海岸，陆源组份贫乏，海水清洁。大量含钙高的物质在富含二氧化碳的环境下形成过饱和碳酸钙溶液，在化学、生物化学作用下，过饱和碳酸钙溶液中的碳酸钙沉淀下来，逐渐形成了以方解石为主，其次为白云石等灰岩地层。
（二）结论
目前，辽宁省石灰岩按其成因可归属为两大成矿系列，即沉积成矿系列和变质成矿系列。省内变质成矿的石灰岩（大理岩）矿主要为区域变质，赋存于太古界和下元古界地层中。沉积成矿的石灰岩矿主要发育于中上元古界和古生界地层中。
施家堡子大型石灰岩矿赋存在古生界奥陶系下马家沟组地层中，马家沟组地层是省内沉积成因石灰岩矿的主要含矿层位。矿体多呈厚层状产出，严格受地层层位控制，由于矿体受矿区北部呈东西展布的北大山花岗岩体侵位时热能的影响，使含矿的奥陶系地层发生接触热变质，使所有泥质岩石普遍板岩化，角岩化，碳酸盐岩石大理岩化。这种重结晶作用改变了原岩的组构特征，使原层理更清晰，岩性更坚硬。
综上所述，施家堡子石灰岩矿是在沉积成矿的基础上，发生接触热变质二次叠加成矿，这种特殊的成因类型是本矿床的最大特点，也是省内首次发现的此类成因的石灰岩矿床。
[关键词]石灰岩 大理岩 沉积成矿 接触热变质 黑色冶金熔剂
中图分类号：P618.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0332-01
一、 矿区地质概况
本溪市施家堡子石灰岩矿位于中朝准地台（I）太子河-浑江台陷（I12）辽阳-本溪凹陷（I12-1）本溪台向斜虎皮峪背斜北翼下马塘褶断带上的奥陶系中统下马家沟组地层中。矿区北部的韩家堡子向斜和南部的何家堡子背斜构成了矿体的基本形态。区内北部的北大山花岗岩体和南部的滚马岭花岗岩体的侵入为原沉积石灰岩矿的热变质提供了热力变质能量。
二、成矿地质条件分析
（一）地层岩性与成矿
矿区仅出露有古生界寒武系上统的固山、长山、凤山组；奥陶系下统的冶里、亮甲山组及中统的下马家沟组地层，地层总体倾向大约在350°左右，倾角在45°-65°间，为层状连续沉积，多为中厚-厚层状产出。本溪市施家堡子石灰岩矿体严格受地层控制，矿体赋存于沉積的奥陶系下马家沟组一段、二段地层中。下马家沟组一段：主要岩性为白色或黄白色方解石大理岩、灰色粗粒结晶灰岩、细晶灰岩、含燧石结核灰岩、泥质条带白云质灰岩、结晶白云岩。下马家沟组二段：主要岩性为白色或黄白色方解石大理岩、粗粒结晶灰岩、细晶灰岩、含燧石结核灰岩、白云质灰岩、角岩。矿层底板围岩为寒武系中统的亮甲山组，与矿层呈整合接触关系，其主要岩性为深灰色燧石条带灰岩、白云质灰岩、细晶灰岩。矿层顶板为下马家沟组三段，岩性为灰色厚层及中厚层含燧石结核灰岩与含白云质花纹灰岩互层。含燧石结核灰岩中的燧石多为不规则的团块呈条带状嵌布在岩石中。
（二）构造与成矿
区内的构造活动主要表现为褶皱构造，矿区褶皱主要为分布在北部的韩家堡子向斜和南部的何家堡子背斜。两向斜轴向近南北，展布近东西向，为宽缓向斜。对矿体直接有影响的为韩家堡子向斜。向斜由奥陶系冶里组、亮甲山组、下马家沟组一段、二段地层组成，施家堡子石灰岩矿体赋存于韩家堡子向斜顶部，受其影响均成缓弧形，并有核部宽两翼变窄的特点。
区内的断裂构造出露于东部和中部，走向北东东向及近南北向，断裂性质为压性。断裂构造对含矿地层展布、矿体的形态有一定的影响。
（三）岩浆与成矿
区内岩浆岩分布在北部和南部，为燕山早期第三阶段二期（r52（3）21）的滚马岭花岗岩体和北大山花岗岩体。岩性为似斑状花岗岩、黑云二长花岗岩。北部的北大山花岗岩体出露面积较大，占测区面积的1/2。由于北大山花岗岩体的侵入，使其近岩体的原沉积石灰石矿发生热力变质，施家堡子石灰岩矿的形成与北大山花岗岩体直接相关。
三、成因类型分析
（一）成因分析
施家堡子石灰岩矿床位于中朝准地台（I）太子河-浑江台陷（I12）辽阳-本溪凹陷（I12-1）本溪台向斜虎皮峪背斜北翼下马塘褶断带上。该区自古生代到晚古生代末期，整个中朝准地台进入广泛的盖层发育的相对稳定阶段，构造运动表现为整体的上升与下降。经晚古生代末期的抬升运动之后，整个古地理景观有很大的变化。在晚古生代末期的低平地带形成辽东海盆。早寒武世沉积时，气候炎热，随着早期盆地内部沉积基底高低差异变小，潮上环境多次出现，形成石膏沉积。晚期地壳升降频繁，区内碳酸盐清水沉积与陆源碎屑沉积交替出现。到中寒武世时沉积范围不断扩大，到中晚期海浸达到高峰，中世早期为属海水循环受限的潮上环境，上下波动式运动较明显，沉积物以紫色灰岩为主，次为紫色页岩及粉砂岩。中期为潮间环境沉积，内源组份进一步增加，主要沉积了灰色灰岩、泥灰岩，夹有灰绿色页岩及粉砂岩。晚期海浸的强盛期沉积了张夏组，沉积物中陆源组份相当贫乏，几乎全为内源沉积，主要为灰色、深灰色泥晶灰岩、亮晶灰岩，多夹有鲕粒灰岩。晚寒武世，辽东盆地形成了从高台子至南甸一带近于东西走向的沉积中心。岩性特征为碳酸盐岩、砂岩组合。早奥陶世盆地范围扩大，与外海相连，结束了半封闭状态，早期沉积的冶里组主要为灰色灰岩及花纹状灰岩，夹竹叶状灰岩及白云质灰岩。晚期沉积的亮甲山组为灰色灰岩、白云质灰岩，夹竹叶状灰岩及燧石结核灰岩。两期沉积相似，基本上处于潮汐作用为主的能量较低的弱还原——还原环境。晚奥陶世早期由于水动力变弱，静水潮下沉积环境占优势，马家沟组一、二段沉积物为白色、黄白色方解石大理岩、灰色粗粒结晶灰岩、细晶灰岩、含燧石结核灰岩、泥质条带白云质灰岩、结晶白云岩，表明水体能量低，介质盐度不正常的还原环境特点，属海水盐度正常的浅海沉积环境污。
综上分析，该矿床在奥陶世时期，由于海浸作用，在晚世中晚期形成了潮下环境，水体深度较大，远离海岸，陆源组份贫乏，海水清洁。大量含钙高的物质在富含二氧化碳的环境下形成过饱和碳酸钙溶液，在化学、生物化学作用下，过饱和碳酸钙溶液中的碳酸钙沉淀下来，逐渐形成了以方解石为主，其次为白云石等灰岩地层。
（二）结论
目前，辽宁省石灰岩按其成因可归属为两大成矿系列，即沉积成矿系列和变质成矿系列。省内变质成矿的石灰岩（大理岩）矿主要为区域变质，赋存于太古界和下元古界地层中。沉积成矿的石灰岩矿主要发育于中上元古界和古生界地层中。
施家堡子大型石灰岩矿赋存在古生界奥陶系下马家沟组地层中，马家沟组地层是省内沉积成因石灰岩矿的主要含矿层位。矿体多呈厚层状产出，严格受地层层位控制，由于矿体受矿区北部呈东西展布的北大山花岗岩体侵位时热能的影响，使含矿的奥陶系地层发生接触热变质，使所有泥质岩石普遍板岩化，角岩化，碳酸盐岩石大理岩化。这种重结晶作用改变了原岩的组构特征，使原层理更清晰，岩性更坚硬。
综上所述，施家堡子石灰岩矿是在沉积成矿的基础上，发生接触热变质二次叠加成矿，这种特殊的成因类型是本矿床的最大特点，也是省内首次发现的此类成因的石灰岩矿床。