一、 礦床時(shí)空分布及成礦規(guī)律
    硅灰石是一種典型的變質(zhì)礦物，為構(gòu)成夕卡巖的主要礦物成分，也見于某些深變質(zhì)巖中。能夠富集成具一定規(guī)模的硅灰石工業(yè)礦床(體)，主要賦存于中酸性、酸性侵入巖體與不純石灰?guī)r或鈣質(zhì)砂巖和硅質(zhì)鈣質(zhì)頁(yè)巖的接觸帶，或見于深成變質(zhì)巖的鈣質(zhì)結(jié)晶片巖中。礦床受不同時(shí)代、不同類型的隆起構(gòu)造控制，產(chǎn)于中淺—中深較高溫接觸變質(zhì)或區(qū)域變質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中，斷裂構(gòu)造發(fā)育，厚度中等的巖層封閉系統(tǒng)是其最優(yōu)的儲(chǔ)礦場(chǎng)所。區(qū)域成礦常與深斷裂帶有關(guān)，受一定的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)帶的影響，礦體往往表現(xiàn)出成群集中和成帶分布的特征。與大部分夕卡巖體一樣，硅灰石礦床通常分布于緊靠侵入巖體接觸帶一側(cè)的碳酸鹽圍巖中，屬外接觸帶礦床。礦體距侵入體一般為十幾米至幾十米，有些可達(dá)幾百米，少數(shù)達(dá)1～2km。以接觸交代變質(zhì)成因?yàn)橹鞯牡V床，礦體距侵入巖體較近；以接觸熱變質(zhì)成因?yàn)橹鞯牡V床，礦體距侵入巖體要遠(yuǎn)些。也有一些礦床分布在呈半島狀伸入侵入巖體內(nèi)的碳酸鹽巖楔狀體中，或產(chǎn)于被包裹在侵入巖體內(nèi)的碳酸鹽巖捕虜體中，形成復(fù)雜的接觸帶。
    硅灰石礦床的形成取決于地殼發(fā)展演化一定旋回中各類巖漿建造發(fā)育的程度和各時(shí)期碳酸鹽巖的分布及構(gòu)造條件等，其形成限于一定的時(shí)期。中國(guó)硅灰石礦床大多賦存在寒武紀(jì)以來(lái)的蓋層建造中，主要產(chǎn)于石炭系和二疊系，其次為寒武系、泥盆系及志留系。與成礦作用有關(guān)的侵入巖主要是燕山期、印支期、海西期的中、酸性巖漿巖。
    中國(guó)已知硅灰石礦床主要分布于3個(gè)地槽褶皺系：吉黑褶皺系是最重要的成礦構(gòu)造單元，分布礦床多，規(guī)模大；其次為華南褶皺系和三江褶皺系；在揚(yáng)子地臺(tái)和華北地臺(tái)邊緣也有小規(guī)模分布。在這些構(gòu)造單元內(nèi)，巖漿活動(dòng)頻繁，侵入巖分布廣泛，與成礦有關(guān)的中、酸性侵入巖主要有：淺至中成花崗斑巖、斑狀花崗巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)閃長(zhǎng)斑巖、石英斑巖等。成礦圍巖一般為含燧石結(jié)核，燧石條帶等硅質(zhì)成分的海相碳酸鹽巖沉積建造。
    二、 礦床類型
    中國(guó)已知具有工業(yè)價(jià)值的硅灰石礦床，按其成因分為接觸熱變質(zhì)型、夕卡巖型(接觸交代變質(zhì)型)和區(qū)域變質(zhì)型三種，以接觸熱變質(zhì)型礦床為主，夕卡巖型礦床次之，區(qū)域變質(zhì)型礦床較少。
    (一) 接觸熱變質(zhì)型礦床
    常位于侵入巖與含硅質(zhì)的碳酸鹽巖建造外接觸帶角巖化—大理巖化蝕變帶中，一般距侵入巖體幾十米至千余米。礦床形成是由于富含硅質(zhì)的石灰?guī)r經(jīng)侵入體熱力烘烤發(fā)生接觸變質(zhì)而成。成礦過(guò)程是硅質(zhì)灰?guī)r中的SiO2和CaCO3經(jīng)侵入體的熱變質(zhì)作用，重新組合而形成硅灰石，一般沒有外來(lái)物質(zhì)帶入。因此，礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀和物質(zhì)在很大程度上受硅質(zhì)灰?guī)r地層控制，也與侵入接觸界面產(chǎn)狀有密切關(guān)系。礦床多具明顯的層控特點(diǎn)，礦體形態(tài)一般呈層狀、似層狀、透鏡狀，產(chǎn)狀多與圍巖一致，只有在構(gòu)造復(fù)雜時(shí)才呈不規(guī)則狀。
    此類型礦床礦石礦物組分通常比較簡(jiǎn)單，如成礦前原巖中SiO2和CaO的比例近似硅灰石礦物理論值，成礦過(guò)程中的溫度與壓力適宜，成礦反應(yīng)充分時(shí)，可由硅灰石單礦物組成；如成礦前原巖中造礦物質(zhì)(石英和方解石)含量不匹配，或由于成礦反應(yīng)不充分，則在礦石中殘留有石英、方解石，其他伴生礦物有少量透輝石、石榴子石等。礦石中硅灰石礦物含量20%～70%，一般多在50%以上，富礦可達(dá)95%以上。礦石中SiO2和CaO含量高且穩(wěn)定，F(xiàn)e2O3等有害雜量含量較少，礦石質(zhì)量較好。
    此類型礦床的規(guī)模一般較大，礦體長(zhǎng)度一般為數(shù)百米，部分可達(dá)1000m以上，寬幾米至幾十米，部分可達(dá)100m以上，礦床儲(chǔ)量達(dá)到大型甚至特大型礦的很多，也有中、小型礦，由于形成環(huán)境和后期風(fēng)化剝蝕，礦體埋深一般較淺，多適于露天開采。此類型礦床在中國(guó)分布較多，是目前主要的開采利用對(duì)象，共計(jì)保有的硅灰石礦石儲(chǔ)量約占中國(guó)硅灰石礦總保有礦石儲(chǔ)量的74%。吉林磐石市長(zhǎng)崴子和梨樹縣大頂山、浙江長(zhǎng)興縣李家巷、江西新余—上高以及遼寧、廣東等地的硅灰石礦床均屬此類型。
    (二) 夕卡巖型礦床
    絕大多數(shù)分布在中、酸性侵入巖體與含硅質(zhì)石灰?guī)r外接觸帶上，少數(shù)產(chǎn)于侵入體內(nèi)和圍巖中。夕卡巖體常具帶狀結(jié)構(gòu)，尤其是垂直于接觸帶方向更為明顯，硅灰石通常富集在主要夕卡巖礦物帶的外側(cè)，與大理巖帶相過(guò)渡。其分帶順序一般從侵入體向外依次為：夕卡巖化侵入巖帶—石榴石夕卡巖帶—透輝石夕卡巖帶—硅灰石夕卡巖帶—大理巖帶。礦體的規(guī)模、形態(tài)及產(chǎn)狀與接觸界面的形狀、產(chǎn)狀和碳酸鹽地層的產(chǎn)狀有關(guān)。礦床規(guī)模以中、小型礦床多，成礦條件好的礦床也可達(dá)大型甚至特大型礦。礦體形態(tài)多種多樣，可呈似層狀、層狀、透鏡狀以及各種不規(guī)則狀，常由多個(gè)礦體斷續(xù)出現(xiàn)組成礦帶。礦體長(zhǎng)度一般由幾米至幾百米，厚度由幾米至四五十米，個(gè)別達(dá)七八十米；埋深一般較淺，多不超過(guò)地表以下200m。
    由于此類型礦床成礦與接觸熱變質(zhì)型礦床的主要區(qū)別是參與形成硅灰石的SiO2主要由侵入巖體或其深部上升的硅質(zhì)流體提供，CaCO3則來(lái)自接觸帶的石灰?guī)r，在早期夕卡巖階段，經(jīng)交代作用形成硅灰石交代巖－硅灰石夕卡巖，構(gòu)成夕卡巖型硅灰石礦床。因此，礦石物質(zhì)組成一般比較復(fù)雜，除主要為硅灰石外，還有石榴子石、透輝石、綠簾石等夕卡巖礦物，以及交代殘余的石英與方解石，有時(shí)有少量透閃石、綠泥石等，往往還有磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦以及鉛、鋅等金屬礦物伴生。礦石品位一般屬中等，含礦系數(shù)或硅灰石礦物含量按礦床平均多為40%～60%，個(gè)別可達(dá)68.68%。部分礦床礦石中由于共生、伴生礦物復(fù)雜，因此致使Fe2O3等有害雜質(zhì)含量較高，有的礦床硅灰石礦與金屬礦共生，采選較困難。
    此類型礦床在中國(guó)的分布較廣泛，從前寒武系至白堊系的碳酸鹽巖地層的侵入接觸帶上均有發(fā)現(xiàn)，是中國(guó)目前又一較重要的開采利用對(duì)象，共計(jì)保有的硅灰石礦石儲(chǔ)量約占中國(guó)硅灰石礦總保有礦石儲(chǔ)量的26%。湖北大冶小箕鋪(下馬林)、江蘇溧陽(yáng)、湖南常寧、青海都蘭等地的硅灰石礦床均屬于此類型。
    (三) 區(qū)域變質(zhì)型礦床
    主要賦存于古老的區(qū)域變質(zhì)巖系中。硅灰石礦是由于原巖為硅鎂質(zhì)的白云巖、石灰?guī)r中，富含利于成礦的石英和方解石成分，在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，遇到由于某種原因壓力相對(duì)降低的條件下，產(chǎn)生巖石再造作用而形成。礦體為同生變質(zhì)作用所形成，具有明顯的層控特點(diǎn)，呈層狀、似層狀、透鏡狀整合產(chǎn)于硅質(zhì)大理巖和斑狀大理巖中，有時(shí)也產(chǎn)于大理巖和石英巖界面上。礦層穩(wěn)定，礦床規(guī)模一般較大。礦石礦物組分較簡(jiǎn)單，大部分為硅灰石－石英－方解石型礦物組合，當(dāng)原巖成分較復(fù)雜時(shí)，可伴生少量石榴子石、透輝石和透閃石，鐵、錳等有害雜質(zhì)含量低。此類型礦床在美國(guó)、芬蘭、肯尼亞、納米比亞、印度等國(guó)，是重要的開采利用對(duì)象，而在中國(guó)目前只在吉林南部渾江一帶發(fā)現(xiàn)礦點(diǎn)。
    三、 典型礦床
    (一) 吉林磐石市長(zhǎng)崴子硅灰石礦床
    屬接觸變質(zhì)型礦床，位于吉黑地槽褶皺系吉林復(fù)向斜的西南緣。出露地層主要為石炭系中統(tǒng)磨盤山組和上統(tǒng)石嘴子組，以海相碳酸鹽沉積巖為主。巖性為頁(yè)巖、粉砂巖、硅質(zhì)灰?guī)r、燧石條帶灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r等，常呈互層產(chǎn)出，總厚度達(dá)1000m以上。地層呈北西310°方向延伸，單斜產(chǎn)出，傾向北東，不同部位產(chǎn)狀有變化。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，燕山中期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，較早的一期以輝長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖侵入為主，其后是以大規(guī)模正長(zhǎng)巖-花崗巖的侵入為主，兩期巖漿活動(dòng)的侵入體，穿切和分隔了中、上石炭統(tǒng)地層，部分呈捕虜體狀產(chǎn)出，改變了原來(lái)地層的面貌。由于碳酸鹽巖地層中發(fā)育硅質(zhì)條帶與結(jié)構(gòu)，因此為成礦提供了物質(zhì)來(lái)源。中、酸性巖體的侵入，在捕虜體中和侵入體的外接觸帶，由于接觸變質(zhì)作用而形成硅灰石礦床。
    礦體多呈不規(guī)則帶狀分布，在2km2礦區(qū)范圍內(nèi)，共有6條礦帶，24個(gè)礦體。主礦體埋深不足100m，向深部礦化變?nèi)酰饾u過(guò)渡為大理巖。區(qū)內(nèi)夕卡巖化較弱，有透輝石、石榴子石、硅灰石等礦物單獨(dú)或組合成不規(guī)則細(xì)脈，切割了早期由接觸熱變質(zhì)作用形成的塊狀硅灰石礦體和礦體中殘留的硅質(zhì)團(tuán)塊。
    6條礦帶中，以Ⅱ號(hào)礦帶的規(guī)模最大，礦石質(zhì)量最好。礦帶由5個(gè)礦體組成，總體產(chǎn)狀為走向北西，傾向北東40°，傾角40°～60°，長(zhǎng)度700～800m，寬度350～400m，厚度40～50m；單礦體平均厚度3～19m，上部礦體埋深85m，傾角較陡，下部礦體傾角較緩，埋深在250m以上。礦石為致密塊狀構(gòu)造的品位一般較富，也見有團(tuán)塊狀，條帶狀構(gòu)造；礦石結(jié)構(gòu)有粒狀變晶、花崗變晶、纖維柱狀變晶、放射狀變晶及斑狀變晶等。礦石礦物成分主要為硅灰石、脈石礦物以方解石、石英、透輝石為主，含少量片沸石、石榴子石、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及黃銅礦。硅灰石多為三斜低溫硅灰石，極少數(shù)為假硅灰石，呈白、灰白或淡粉色；晶體為他形—半自形，多呈纖維狀、針狀、柱狀產(chǎn)出，除少數(shù)在礦石中顯定向排列外，大部分排列無(wú)序；晶體粒度細(xì)小，一般長(zhǎng)度為0.1～0.5mm，部分可達(dá)十幾至幾十毫米，長(zhǎng)寬比約5∶1～10∶1。
    本礦床礦石質(zhì)量?jī)?yōu)良。礦石品位高，平均含礦率78.10%，硅灰石礦物平均含量61.06%～73.66%；礦石化學(xué)成分比較穩(wěn)定。硅灰石的形成主要是硅質(zhì)灰?guī)r受侵入體熱力作用重結(jié)晶的結(jié)果，沒有大量新物質(zhì)的帶入，有害雜質(zhì)含量低，其中：SiO2 47%～58%，CaO 38%～47%，Al2O3 0.2%～1.07%，MgO 0.63%～1.55%，F(xiàn)e2O3 0.06%～0.24%。礦區(qū)內(nèi)礦石風(fēng)化深度一般為2～3m，原生礦在長(zhǎng)期酸性雨水的淋濾下，可分解為CaCO3和SiO2，使礦石品位降到18%～30%。該礦床規(guī)模為特大型，已開采利用10余年，是中國(guó)硅灰石主要產(chǎn)地之一，產(chǎn)品以原礦石為主，遠(yuǎn)銷德國(guó)、日本等地。
    (二) 吉林省梨樹縣大頂山硅灰石礦床
    該礦床屬接觸熱變質(zhì)型礦床，位于吉黑地槽褶皺系的西部。礦區(qū)內(nèi)在海西運(yùn)動(dòng)晚期，有大規(guī)模的花崗巖侵入，使原本分布廣泛的石炭系地層，被穿插、吞蝕而呈長(zhǎng)1000m寬500m的捕虜體。石炭系上統(tǒng)石嘴子組地層的主要巖性為結(jié)晶灰?guī)r、大理巖、燧石條帶大理巖或燧石結(jié)核大理巖，呈北西-南東分布，傾向南西。礦體分布于距侵入巖體約20～1000m的范圍內(nèi)，侵入接觸帶的外帶燧石條帶大理巖，原巖為富硅質(zhì)的碳酸鹽巖，受侵入巖體熱力作用，在成礦構(gòu)造有利部位形成接觸熱變質(zhì)硅灰石礦床。
    礦體形態(tài)為層狀、似層狀。礦石具致密塊狀構(gòu)造、纖維狀、放射狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石礦物組分主要為硅灰石、屬三斜低溫硅灰石，脈石礦物主要是石英、方解石、少量透輝石。礦石品位中等，含礦率平均61.4%。礦石質(zhì)地優(yōu)良，礦物結(jié)晶好，雜質(zhì)含量低，F(xiàn)e2O3含量0.1%。礦山已開采利用10幾年，是中國(guó)硅灰石的主要產(chǎn)地之一。
    (三) 湖北大冶市小箕鋪(下馬林)硅灰石礦床
    該礦床屬夕卡巖型礦床。湖北大冶—陽(yáng)新一帶的陽(yáng)新巖體及東部的豐山洞小巖株侵入石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖層中，在有利的構(gòu)造部位，因?yàn)榻佑|交代變質(zhì)作用，形成了一系列夕卡巖型硅灰石礦床，常與成因不同的夕卡巖型銅礦在空間上伴生，小箕鋪礦床就是其中之一。礦床位于龍角山倒轉(zhuǎn)向斜東南倒轉(zhuǎn)翼，陽(yáng)新閃長(zhǎng)巖體的西南緣。出露地層由二疊系下統(tǒng)棲霞組中、上部含燧石結(jié)核和條帶灰?guī)r與厚層灰?guī)r組成，走向北東東至近于東西向分布，傾向南東，傾角72°。燕山期陽(yáng)新花崗閃長(zhǎng)巖的侵入，破壞了原來(lái)的地層面貌，使其變得支離破碎，有的形成捕虜體。由于侵入巖體的強(qiáng)烈影響，因此使呈捕虜體產(chǎn)出的石灰?guī)r普遍發(fā)生夕卡巖化，位于巖體邊緣的捕虜體經(jīng)充分交代形成接觸交代型硅灰石礦體。
    礦區(qū)從東至西依次分布大小不等的5個(gè)透鏡狀礦體,產(chǎn)于接觸帶夕卡巖中,呈北東60°至南西240°方向斷續(xù)分布，總體傾向南東，傾角60°～70°。礦區(qū)內(nèi)夕卡巖化有明顯分帶現(xiàn)象，礦體通常位于夕卡巖體中心，向外為石榴石夕卡巖、透輝石夕卡巖，呈環(huán)狀包圍硅灰石夕卡巖，5個(gè)礦體地表出露長(zhǎng)度22～190m，寬度6～75m，斜深6～45m，其中以Ⅲ號(hào)礦體的規(guī)模較大。
    礦石礦物組成主要為硅灰石(含量50%～75%)，脈石礦物主要有石榴子石(含量10%～20%)、透輝石(含量5%～10%)，含少量方解石、蛋白石、石英、綠簾石、符山石等，并含有斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦等金屬礦物。硅灰石呈白色，部分為灰、棕色，晶體多為長(zhǎng)柱狀、放射狀、纖維狀及束狀集合體，長(zhǎng)一般為1～10cm，有的可達(dá)80cm，個(gè)別達(dá)150cm，短的僅1mm，屬三斜低溫硅灰石。礦石結(jié)構(gòu)一般為粗粒纖維狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或部分為斑雜狀或團(tuán)塊狀構(gòu)造。礦石化學(xué)成分中SiO2平均為50.23%、CaO平均為44.9%，除部分礦石Fe2O3含量大于2%外，其他雜質(zhì)含量較低。礦石含礦系數(shù)一般在64%～89%。礦床規(guī)模為小型礦，礦石質(zhì)量較好，是中國(guó)發(fā)現(xiàn)和利用最早的硅灰石礦床，已開采近20年。