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      河北省礦山地質(zhì)特征及礦床成因探討

      2022-12-08 07:32:18楊秀麗
      現(xiàn)代礦業(yè) 2022年4期
      關(guān)鍵詞:含鉀礦段巖漿巖

      楊秀麗

      (河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì))

      當(dāng)前不可再生的自然資源儲(chǔ)備隨著開(kāi)發(fā)規(guī)模的大幅增長(zhǎng)而減少,需要通過(guò)合理的開(kāi)發(fā)計(jì)劃來(lái)解決資源開(kāi)發(fā)和利用方面的不足。以礦產(chǎn)為例,開(kāi)采工作要先對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行分析,開(kāi)采過(guò)程中要考慮到能源的實(shí)際儲(chǔ)量,禁止過(guò)度開(kāi)采的情況發(fā)生。河北省區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富,礦床、礦(化)點(diǎn)共有200 余處。其中內(nèi)生礦產(chǎn)主要有金、鉑、鉻、銀、鉛、鋅、鉬、錳、銅、鐵、螢石、石榴石等。因此,本研究將重點(diǎn)對(duì)河北省區(qū)域內(nèi)礦床的地質(zhì)特征及成因進(jìn)行探討,以期為全省資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃提供參考。

      1 河北省礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景

      1.1 地層

      河北省各時(shí)代地層發(fā)育齊全,在太古界—早元古界褶皺基底之上,不整合覆蓋著輕微變質(zhì)的準(zhǔn)地臺(tái)型海相中—上元古界地層[1]。中新生代則廣泛形成眾多的盆地型陸相火山—沉積巖系,其中的中上元古界長(zhǎng)城系下部地層中賦存有廣泛而豐富的淺海—濱海沉積型含鉀巖石(以砂、頁(yè)巖為主)礦產(chǎn)。

      1.2 區(qū)域構(gòu)造

      河北省包括2 個(gè)Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元,即內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系(Ⅰ1)和中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ2)。其中,內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系(Ⅰ1)為古生代地槽區(qū),僅分布于本省北部康保、圍場(chǎng)部分地區(qū);毗鄰其南部是中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ2),在省內(nèi)可劃分出4 個(gè)Ⅱ級(jí),17 個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元;燕山臺(tái)褶帶(Ⅱ22)為準(zhǔn)地臺(tái)上活動(dòng)性較大的Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元,位于內(nèi)蒙地軸南側(cè),包括有宣龍復(fù)式向斜(Ⅲ24)、軍都山巖漿巖帶(Ⅲ25)、承德拱斷束(Ⅲ26)、馬蘭峪復(fù)式背斜(Ⅲ27)和山海關(guān)臺(tái)拱(Ⅲ28)5 個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元。

      1.3 區(qū)域巖漿巖

      在河北省主要成礦區(qū)內(nèi),巖漿分布較為廣泛且活動(dòng)十分劇烈。河北省區(qū)域內(nèi)巖漿巖類(lèi)型主要分為以下幾類(lèi):太古宙巖漿巖、元古宙巖漿巖、早古生代巖漿巖、晚古生代(海西旋回)巖漿巖和中生代(燕山旋回)巖漿巖[2]。

      2 河北省礦區(qū)地質(zhì)特征

      鑒于河北省成礦地質(zhì)背景、礦床類(lèi)型及分布狀況,可劃分為冀西南和冀西北2個(gè)主要成礦集中區(qū)。

      2.1 冀西北——龐家堡成礦區(qū)

      2.1.1 地層

      礦區(qū)出露地層為太古界桑干群變質(zhì)巖和長(zhǎng)城系濱—淺海相沉積巖,分布于礦區(qū)北部邊緣,主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖及黑云斜長(zhǎng)角閃片麻巖。

      2.1.2 構(gòu)造

      礦區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單,呈近東西向,向南傾斜,傾角為30°左右的單斜構(gòu)造。西部斷裂構(gòu)造較發(fā)育,以北西向正斷層為主,對(duì)礦層有一定破壞作用。

      2.1.3 巖漿巖

      礦區(qū)西部花家梁村西出露有花崗巖體,為常家莊花崗巖體北緣,致使含鉀頁(yè)巖變質(zhì)為黑云母鉀長(zhǎng)石角巖,赤鐵礦層均已變質(zhì)為磁鐵礦。

      2.2 冀西南——涉縣成礦區(qū)

      2.2.1 地層

      礦區(qū)內(nèi)出露地層為太古界、元古界長(zhǎng)城系下部、古生界寒武系。長(zhǎng)城系籠統(tǒng)劃歸為大紅峪組,共分6個(gè)巖性段。

      2.2.2 構(gòu)造

      礦區(qū)總體呈單斜構(gòu)造,以斷裂構(gòu)造為主,多為高角度正斷層,具壓性、壓扭性,斷層方向多為北東及近南北向,斷層面傾角較陡,少數(shù)北西向斷裂多被輝綠巖脈充填,斷裂構(gòu)造對(duì)含鉀巖層有局部破壞作用[3]。

      2.2.3 巖漿巖

      僅在莊上、胡峪、石崗有北西向輝綠巖脈充填于長(zhǎng)城系下部地層中,規(guī)模較大。石崗一帶輝綠巖脈出露長(zhǎng)度1 600 m,寬20~50 m,局部破壞含鉀巖層。

      3 河北省礦床地質(zhì)特征

      3.1 冀西北——龐家堡成礦區(qū)

      3.1.1 賦存層位

      本礦區(qū)僅有1層含鉀巖,在“宣龍式”赤鐵礦床的上方,與鐵礦層伴生,產(chǎn)狀相同。對(duì)鐵礦進(jìn)行了細(xì)致的勘查,鐵礦層是間接的成礦標(biāo)志。長(zhǎng)城系串嶺溝組二段一、二層黑色頁(yè)巖和綠色頁(yè)巖,其中一層是下部,另一層是上部,兩者間沒(méi)有夾層(夾石)。

      3.1.2 分布及規(guī)模

      在礦區(qū)北部地區(qū),從華家梁到沙地,沿南北走向長(zhǎng)度超過(guò)5 km。由于斷裂和花崗巖體的作用,西段礦層厚度略薄,厚21~25 m,而中段和東部較厚,為27~28m。礦體為第四系,礦體為連續(xù)、穩(wěn)定的礦床。

      3.1.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

      礦體主要是黑泥(下部礦)和綠頁(yè)巖(上部礦),另外,礦頂和底部還發(fā)現(xiàn)了少量的砂、泥板巖,礦區(qū)西側(cè)有黑云鉀長(zhǎng)角巖型。

      其中以伊利石為主,其次是海綠石、鉀長(zhǎng)石。伊利石礦體為微量的鱗片型,與之伴生的是海綠石,而鉀長(zhǎng)石則為重結(jié)晶或破碎。

      礦體主要由黏土和微觀鱗狀變晶構(gòu)成,其中有0.05 mm 的重晶體礦物粒子和0.1~0.05 mm 的粉體,呈球形、半球形。黑泥巖主要是頁(yè)片狀結(jié)構(gòu),而綠泥質(zhì)主要是頁(yè)片狀、薄板狀和塊狀結(jié)構(gòu)。

      3.1.4 礦石成分

      通過(guò)對(duì)礦體的化學(xué)組成進(jìn)行微量分析,發(fā)現(xiàn)以伊利石為主,其中含有微量的針鐵礦和方解石,顯微鏡下可見(jiàn)少量的石英和鉀長(zhǎng)石。

      礦體的化學(xué)組成:K2O為10.25%,SiO2為58.21%,Al2O3為18.00%,TiO2為4.48%,MgO為1.41%。

      3.2 冀西南——涉縣成礦區(qū)

      3.2.1 賦存層位

      含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖礦體均賦存于大紅峪組地層砂頁(yè)巖中,受層位控制,礦層厚度較為穩(wěn)定,分上下2個(gè)礦層,產(chǎn)狀與圍巖一致。

      下部礦層主要由含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖、含鉀細(xì)砂巖組成,含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖層間夾薄層狀含鉀細(xì)砂巖,多呈透鏡體,或與頁(yè)巖成互層狀。其中下部夾有1層層位較穩(wěn)定的細(xì)粒石英砂巖,厚度為1.5~3 m,共同構(gòu)成了下部鉀礦層。

      上部礦層主要由綠灰色含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖與紫色薄層狀含鉀砂巖組成,礦層下部為綠灰色含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖與含鉀細(xì)砂巖互層,厚5~8 m,上部為紫色薄層狀含鉀砂巖,層間夾紫色或灰綠色含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖,約厚7 m[4]。

      3.2.2 分布及規(guī)模

      礦床分2 個(gè)區(qū)域,Ⅰ區(qū)礦層分布于清漳河兩岸,由茨村向東南至固新長(zhǎng)約15 km。由于第四系覆蓋,礦層斷續(xù)出露,共有6 個(gè)礦段。第1 礦段由西北向東南清漳河?xùn)|北岸礦段出露長(zhǎng)3 100 m,第2 礦段出露長(zhǎng)700 m,第3礦段出露長(zhǎng)約1 500 m,清漳河西岸第4礦段出露長(zhǎng)1 000 m,第5礦段出露長(zhǎng)500 m,第6礦段出露長(zhǎng)1 800 m。礦層走向北西、傾向北東,傾角為2°~10°。上礦層厚10~15 m,下礦層厚35~41 m。

      Ⅱ區(qū)分布于濁漳河北岸河北、山西、河南三省交界部位,北起西峧南至省界,礦層較為連續(xù),出露長(zhǎng)度約5 km,(上礦層約2.1 km)。走向北西或近東西,傾向北東或北,傾角為4°~10°。上礦層厚7~10 m(向南側(cè)尖滅),下礦層厚16~36 m。上、下兩礦層之間有1層厚度為8~20 m的石英砂巖相隔。

      3.2.3 礦石類(lèi)型

      主要為含鉀頁(yè)巖型、含鉀砂巖型2種礦石類(lèi)型。

      含鉀頁(yè)巖型為綠灰、灰黃綠色頁(yè)片狀含鉀砂質(zhì)頁(yè)巖,微粒砂狀結(jié)構(gòu),微層理構(gòu)造,礦物成分主要為鉀微斜長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石、水云母、氧化鐵質(zhì)、磷灰石、鋯石和電氣石等。礦石K2O含量為9.0%~11.5%。

      含鉀砂巖型為灰綠、灰黃色薄層狀含鉀細(xì)砂巖,主要礦物成分基本與含鉀頁(yè)巖型礦石相同(含少量海綠石),細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu),層理狀構(gòu)造。礦石K2O含量為8.5%~10%,較頁(yè)巖型礦石偏低。

      鉀主要賦存于鉀微斜長(zhǎng)石中,少量賦存于海綠石中。

      3.2.4 礦石成分

      上部礦層K2O 平均品位為9.73%,最高為10.35%、最低為9.31%;下部礦層K2O 平均品位為9.24%,最高為9.60%,最低為9.09%。沿走向和傾向地表及深部礦石品位變化均不大。

      4 河北省礦床控礦因素及成礦規(guī)律

      4.1 含礦層位、巖性、巖相及古地理?xiàng)l件

      4.1.1 含礦層位、巖性

      據(jù)初步統(tǒng)計(jì)在全省48 處錳礦床(點(diǎn))中,除一處礦體產(chǎn)于花崗巖中外,其余均與不同時(shí)代的沉積巖系的特定層位關(guān)系密切。其中中上元古界海相沉積的含錳碳酸鹽巖層有36 處,包括長(zhǎng)城系高于莊組29處;薊縣系鐵嶺組3 處,霧迷山組1 處;青白口系下馬嶺組2 處,景兒峪組1 處。中生界侏羅系的火山沉積巖系中有9 處,包括后城組2 處,髫髻山組2 處,九龍山組1處,白旗組1處,張家口組3處。其他時(shí)代層位2 處。若按礦床(點(diǎn))的數(shù)量、規(guī)模、工業(yè)價(jià)值及成礦作用的關(guān)聯(lián)程度而言,長(zhǎng)城系高于莊組應(yīng)占主導(dǎo)位置。

      4.1.2 古地理?xiàng)l件

      長(zhǎng)城紀(jì)距今已有50 億a 左右,在此期間,為該地區(qū)長(zhǎng)城紀(jì)首次史無(wú)前例的大規(guī)模海侵,陸表海面積相對(duì)較大。這一時(shí)期的古地貌特征為內(nèi)蒙古大陸在其北面呈東西走向分布,而在其東南部則為山海關(guān)古凸出物。馬蘭峪—湯道河是北東東方向的海底高原,它將東部的海洋分成了2 個(gè)區(qū)域。其北部以興隆—寬城海槽為主,南為薊縣—遷西海盆;懷來(lái)和密云以北的西部地區(qū)有少量的密懷湖海底高原。在宣化、冀西北、赤城附近,有宣化龍海盆地,呈東西走向。懷安、陽(yáng)原與山西接壤,因山西古代大陸的存在,形成了淮安—陽(yáng)原海底高原,它不但阻礙了高于莊世向西的水流,同時(shí)也對(duì)其沉積環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響。陽(yáng)原南部有1 處較深的下洼地。上述的3個(gè)海槽或海盆表明本區(qū)有3 個(gè)沉降區(qū),雖然不在1 條直線上,但嚴(yán)格受古構(gòu)造控制呈近東西向展布。薊縣—遷西海盆中心沉積厚度約2 000 m,興隆—寬城海槽中心沉積厚度為1 400~1 700 m,西部的宣龍海盆中心沉積厚度為1 100 m[5]。

      根據(jù)地層厚度從東到西總體依次由厚到薄的變化以及東部長(zhǎng)城系發(fā)育齊全,而西部陽(yáng)原一帶高于莊組直接超復(fù)在太古界變質(zhì)巖系之上,推測(cè)高于莊世的海浸方向是自東向西,即從遼寧的朝陽(yáng)向河北寬城、興隆一帶推進(jìn)。

      4.2 構(gòu)造對(duì)成礦的控制

      本省2 個(gè)主要成礦類(lèi)型與深大斷裂關(guān)系密切。分布于冀西南和冀西北的海相沉積型錳礦受尚義—平泉東西向深大斷裂帶控制,這一深大斷裂帶是內(nèi)蒙地軸與燕山臺(tái)褶帶的分界線。在其南側(cè)的燕山臺(tái)褶帶從早元古代開(kāi)始大幅度拗陷,形成了平行軸緣的帶狀海槽,導(dǎo)致中上元古代廣泛海浸,形成了包括含礦巖系高于莊組在內(nèi)的中上元古界巨厚的海相沉積。由于地殼構(gòu)造變動(dòng),衍生了不同的古地理、古構(gòu)造環(huán)境,嚴(yán)格控制了錳礦的形成和富集[6]。

      4.3 礦床成因

      河北省主要礦產(chǎn)類(lèi)型為“薊縣式”海相沉積礦和次火山巖型礦,其成礦原因如下。

      4.3.1 “薊縣式”沉積礦

      (1)產(chǎn)出條件。由某一層位所控制,也就是高于莊組二段(Chg2)的錳、白云巖段的下半部含錳粉砂泥巖。

      (2)礦體形態(tài)。沿含錳泥沙泥巖的一定層狀、似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?、餅狀、串珠狀。礦區(qū)與周?chē)鷰r石的分布呈現(xiàn)出漸進(jìn)的變化,賦存狀態(tài)基本相同,沒(méi)有發(fā)生蝕變。

      (3)礦石成分和構(gòu)造。礦石成分主要是硬錳礦石和軟錳礦石,而在原礦中主要是水錳和菱錳。礦體結(jié)構(gòu)具有晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀變晶結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、滲透性構(gòu)造、砂狀膠結(jié)構(gòu)、變形構(gòu)造、餅狀結(jié)構(gòu)、豆?fàn)顦?gòu)造等,是典型的沉積型錳礦床的特點(diǎn)[7]。

      (4)空間分布。此類(lèi)礦體的分布很廣,在高于莊二號(hào)礦體附近,都有可能發(fā)現(xiàn)同一類(lèi)型的錳礦石。由冀東遷西,青龍,遵化,興隆,北京,天津的薊縣,平谷,直到冀西北的赤城—懷安一帶,均有發(fā)現(xiàn)。

      (5)成礦來(lái)源。膠東古陸和內(nèi)蒙古古陸的長(zhǎng)期風(fēng)化作用,為古陸邊緣的海浸地帶提供了物源。此外,燕山串嶺溝世的火成巖石中Mn 為0.3%,而在大紅峪世火成巖中Mn 為0.5%,兩者都高于地球本底0.1%的Mn,很可能是錳的礦質(zhì)來(lái)源[8]。

      4.3.2 次火山熱液型礦

      (1)各類(lèi)次火山巖與錳銀礦體時(shí)空關(guān)系密切。很多礦脈就產(chǎn)在花崗斑巖中或其與圍巖的接觸帶上。礦體呈脈狀、透鏡狀、似層狀、鞍狀、不規(guī)則形狀。

      (2)礦物成分復(fù)雜,有硬錳礦、軟錳礦、鉛錳礦,有各類(lèi)鐵礦物,多金屬礦及多種銀礦物。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造為變膠體、纖維狀、片狀、包含結(jié)構(gòu),脈狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀構(gòu)造。

      (3)圍巖蝕變發(fā)育,與成礦有關(guān)的主要為硅化、錳礦化、黃鉀鐵礬、褐鐵礦化、高嶺土化、絹云母化等。這些蝕變現(xiàn)象與次火山巖的侵入活動(dòng)密切相關(guān)。

      5 結(jié)論

      在本次勘測(cè)中,在河北省內(nèi)發(fā)現(xiàn)“薊縣式”沉積礦和次火山熱液型礦,均屬于稀有性礦產(chǎn)種類(lèi)。此外,在燕山地區(qū)的串嶺溝世火成巖中的錳含量為0.3%,大紅峪世的火成巖中錳含量為0.5%,均大于地殼背景值0.1%的錳含量,也可能是錳的礦質(zhì)來(lái)源之一。本次勘探工作在河北省內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量礦產(chǎn)資源,存在一定的潛在價(jià)值,河北省冀西南和冀西北2個(gè)主要成礦區(qū)具備良好的找礦前景。

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