葛之亮，王瑞光，李建峰，孫成杰

GE Zhi-Liang1，WANGRui-Guang2，LI Jian-Feng2，SUNCheng-Jie1

（1.中礦資源勘探股份有限公司，北京100089；2.河北省地礦局石家莊綜合地質(zhì)大隊，石家莊050081）

（1.Sinomine Resource Exploration CO.，LTD，Beijing 100089，China；

2.Shijiazhuang Geological Brigade，Hebei Bureau of geology and mineral resources exploration and development，Shijiazhuang 050081，China）

靈壽-行唐一帶碎云母礦地質(zhì)特征及資源潛力分析

葛之亮1，王瑞光2，李建峰2，孫成杰1

GE Zhi-Liang1，WANGRui-Guang2，LI Jian-Feng2，SUNCheng-Jie1

（1.中礦資源勘探股份有限公司，北京100089；2.河北省地礦局石家莊綜合地質(zhì)大隊，石家莊050081）

（1.Sinomine Resource Exploration CO.，LTD，Beijing 100089，China；

2.Shijiazhuang Geological Brigade，Hebei Bureau of geology and mineral resources exploration and development，Shijiazhuang 050081，China）

本文從地層、巖性、變質(zhì)相、化學成分等方面對河北省靈壽-行唐一帶碎云母礦床地質(zhì)特征進行總結，并建立了沉積變質(zhì)型碎云母礦的成礦模式。研究表明區(qū)內(nèi)的上太古界灣子巖群陸源碎屑-碳酸鹽巖夾基性火山巖沉積建造為碎云母礦的礦源層，沉積變質(zhì)型碎云母礦床的形成經(jīng)歷了含礦建造的沉積、構造運動褶皺回返、區(qū)域變質(zhì)作用等一系列地質(zhì)過程。在此基礎之上結合前人的研究成果，采用綜合信息單元法圈定靈壽-行唐一帶的新太古界灣子組是尋找碎云母礦床的有利層位。

碎云母；地質(zhì)特征；成礦標志；成礦預測區(qū)

碎云母是小片白云母（即＜4 cm2）的工業(yè)統(tǒng)稱，主要包括絹云母及云母片巖、云母片麻巖中可采的小片白云母。因碎云母具有粒度細、良好的分散性和吸附性及集中易采等特點，自上世紀七十年代末作為新礦種被認識與利用，并逐漸取代了工業(yè)白（金）云母，碎云母的用途非常廣泛，已經(jīng)超越之前工業(yè)白（金）云母的應用范圍［1-3］。我國碎云母資源量僅次于美國，居世界第2位。河北省太行山中段東麓的平山—靈壽—行唐—曲陽—唐縣一帶太古界變質(zhì)巖地層中蘊藏著豐富的云母礦物，礦石品位高、質(zhì)量好，是我國最大的碎云母礦床成礦帶，也是全國唯一的碎云母生產(chǎn)基地［4-5］。

本論文依托河北省沉積變質(zhì)型碎云母礦床勘查評價方法研究課題［6］，對靈壽—行唐一帶碎云母礦床地質(zhì)特征、成礦作用特點進行了深入研究，并在此基礎之上對靶區(qū)進行預測。

1　區(qū)域地質(zhì)特征

該區(qū)大地構造位置跨躍兩個Ⅳ級構造單元，以紫荊關—靈山深斷裂和無極—衡水大斷裂為界，西部位于阜平—贊皇巖漿弧中東部，東部為軍都山巖漿帶南端。

其中靈壽—行唐碎云母成礦帶區(qū)域地層主要為太古界變質(zhì)巖、元古界—古生界沉積蓋層及新生界沉積物（圖1）。太古界變質(zhì)巖地層由老到新分別為：中太古界城子溝巖組（Ar2c）、中太古界元坊巖組（Ar2y）、中太古界宋家口巖組（Ar2s）、新太古界灣子巖組（Ar3w），其中含礦巖系主要以新太古界灣子巖組二長/鉀長淺粒巖及白云鉀長片麻巖為主。沉積蓋層在東北部少量出露，主要為白云巖、大理巖等巖性［7］。

受深大斷裂多期活動的影響，該區(qū)構造格局復雜。太古代基底構造以穹隆形短軸褶皺構造為主，蓋層構造運動以垂直升降運動為主，且多發(fā)生于淺表層次，所形成的構造形跡以脆性斷裂和寬緩褶皺為主。礦產(chǎn)除了碎云母外，還有金、鐵、輝綠巖、大理巖、花崗巖、石灰?guī)r等礦產(chǎn)。

圖1　靈壽-行唐一帶區(qū)域地質(zhì)簡圖（黑色框區(qū)為研究區(qū)）Fig.1 Regional geologic sketch map ofLingShou-XingTangarea（Studyarea in the black line）

2　礦床地質(zhì)特征

2.1礦體特征

靈壽—行唐一帶碎云母礦床類型為沉積變質(zhì)型，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀賦存于新太古界灣子組一段地層中。含礦地層總體走向北東40°～70°，出露連續(xù)，延伸較穩(wěn)定，區(qū)域上為復式背向斜構造。

區(qū)內(nèi)的主要含礦巖層為白云母鉀長片麻巖，礦體與巖層產(chǎn)狀基本一致，主要礦體大部分為層狀、似層狀，沿走向連續(xù)性好，厚度變化不大；少數(shù)礦體呈扁豆狀，且有分枝復合或膨縮現(xiàn)象，厚度變化較大。每個礦區(qū)都由數(shù)量不等的礦體組成，礦體從幾個到幾十個，多產(chǎn)于區(qū)域復式褶皺的次級褶曲內(nèi)，產(chǎn)狀因礦區(qū)位置不同而不同。各礦區(qū)在平面上可連接成N-N-E向的帶狀，與區(qū)域構造線方向一致。各礦區(qū)內(nèi)礦體規(guī)模大小不等，礦體形態(tài)各異。

2.2.1礦石自然類型

靈壽—行唐一帶碎云母礦礦石分為三種自然類型，分別為混合巖化偉晶巖、片麻巖和片巖型。其中片巖型礦石為主要礦石類型，片麻巖型次之，混合巖化偉晶巖型較少。

2.2.2礦石質(zhì)量特征

礦石質(zhì)量一般用白云母含礦率來衡量。對成礦帶中主要礦區(qū)的白云母含礦率進行統(tǒng)計（表1），礦區(qū)各礦體平均含礦率為38.73%～63.12%。并且各礦區(qū)主要礦體的含礦率變化系數(shù)為15%～30%，說明主要礦體含礦率變化比較穩(wěn)定［8］。

通過各礦區(qū)云母礦石取樣進行白云母片徑（d）分析，d值為1～2 mm的占7.85%～50.65%，平均38.83%；d值0.5～1 mm間的占19.54%～50.05%，平均32.47%；d小于0.5 mm的片徑占5.76%～41.22%，平均17.21%；三者合計平均占總量的88.51%。根據(jù)鑒定結果可知，該區(qū)云母礦屬于碎白云母礦［6］。

根據(jù)蘇家莊碎白云母礦區(qū)王家莊礦段內(nèi)白云母片徑（d）分布區(qū)間與其含礦率進行對比（圖2）可知，d＞1 mm片徑云母含量與含礦率呈明顯正相關，d＜1 mm片徑云母含量與含礦率為負相關，各級云母（d值從大到小）含量與含礦率相關系數(shù)分別為0.27、0.51、0.72、-0.46、-0.78，由此可以說，礦體中白云母片徑與含礦率呈正相關，即含礦率越高，云母中的大片徑越多；含礦率越低，云母中大片徑越少。不同巖石類型、不同礦體中白云母片徑變化程度一致，其間的差異性不大，性質(zhì)穩(wěn)定。

2.2.3礦石化學成分

靈壽—行唐一帶碎白云母礦礦石化學全分析結果見表2，可見該成礦帶內(nèi)碎云母礦石中硅、鉀、鈣鎂的平均值，具有高硅、高鉀、低鈣鎂、Na2O/K2O低、FeO/Fe2O3低的化學成分特點。

另據(jù)吳正偉等［8］的研究數(shù)據(jù)表明，該成礦帶內(nèi)碎白云母礦白云母單礦物化學成分中主要氧化物的平均值為：SiO2為44.84%（標準值為45.20%［1］），Al2O3為 31.66%（標準值為 38.50%［1］），K2O為10.21%（標準值為11.80%［1］），F(xiàn)e2O3為5.17%。即SiO2和K2O基本符合普通白云母的標準含量，而Fe2O3含量偏高，Al2O3含量偏低。

表1　成礦帶內(nèi)部分礦區(qū)礦體數(shù)據(jù)統(tǒng)計表Table 1 Data statistics of orebodies of some mine-areas in Metallogenic belt

圖2　蘇家莊礦區(qū)王家莊礦段白云母片徑與含礦率關系圖Fig2 Diagramofthe flake diameter and ore-bearingrate ofMuscovite in Wangjiazhuangblock ofSujiazhuangMine

表2　成礦帶內(nèi)主要礦區(qū)碎云母礦化學全分析結果表［6］Table 2 Complete Chemical Analysis Data of Detrital Mica of Main Mines in Metallogenic belt

2.2.4有益、有害組分狀況

（1）有益組分

根據(jù)成礦帶內(nèi)各礦區(qū)人工重砂礦物的組分鑒定，碎白云母礦石中伴生有益組分主要為鋯石和獨居石，但其含量普遍偏低，只有行唐蘇家莊碎白云母礦的鋯石、獨居石的平均含量達到礦床工業(yè)要求，其他礦區(qū)均達不到礦床工業(yè)要求。

（2）有害組分

根據(jù)碎云母一般工業(yè)要求，影響成品質(zhì)量的有害組分主要有兩種，即金屬礦物（包括磁鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦等）與黑云母。其中金屬礦物主要危害是在云母成品中長期接觸空氣，易形成褐色的斑點，影響碎云母成品白度等，同時也影響其成品的絕緣性、電阻率、介電常量等性能指標，碎云母礦的選礦技術已經(jīng)實現(xiàn)將其與云母分離。另外一種有害組分黑云母主要出現(xiàn)于北帶蘇家莊礦區(qū)王家莊礦段，其它礦區(qū)黑云母含量小于0.5%，對礦石質(zhì)量整體影響不大。

2.3礦體圍巖及夾石特征

成礦帶內(nèi)各礦區(qū)礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為白云鉀長片麻巖，其次為淺粒巖、斜長角閃巖、輝綠巖等。圍巖基本上均與礦體產(chǎn)狀相一致，呈層狀或似層狀的接觸關系。夾石主要為白云鉀長片麻巖和淺粒巖。

2.4成礦規(guī)律

結合近些年來該成礦帶內(nèi)礦區(qū)勘查工作及本次課題研究成果，對靈壽—行唐一帶碎云母礦床的成礦規(guī)律總結如下：

靈壽—行唐一帶碎云母礦床的形成經(jīng)歷了含礦建造的沉積、構造運動褶皺回返、區(qū)域變質(zhì)作用等一系列地質(zhì)過程。新太古代早期，灣子巖組陸源碎屑—碳酸鹽巖夾基性火山巖沉積建造構成白云母礦的礦源層。新太古代晚期，地殼運動加劇，巖石開始發(fā)生區(qū)域變質(zhì)和變形作用，原巖砂質(zhì)巖石重結晶形成片麻巖、淺粒巖，其中的粘土質(zhì)填隙物形成富鉀高鋁硅酸鹽礦物—白云母，砂巖中的泥質(zhì)、砂泥質(zhì)巖層重結晶形成白云母片巖、白云母長英片巖，即碎白云母礦體。礦體在變形過程中極易被改造，在褶皺核部聚積堆厚，而在翼部被減薄或拉斷。

（1）時空分布

碎白云母礦的形成時間為新太古代，根據(jù)對灣子組二段下部斜長角閃巖的全巖單礦物Sm-Nd等時線年齡為2，510 Ma［10］，由此可推斷礦床的形成經(jīng)歷了含礦建造的沉積，構造運動褶皺回返，區(qū)域變質(zhì)作用等一系列地質(zhì)歷史過程。

礦床的空間分布局限性，含礦巖系呈北東向帶狀分布于平山—靈壽—行唐—曲陽之間。以北東向紫荊關—靈山深斷裂為界分為東西兩部分，兩邊的構造格局不同，西部巖層主要分布在靈壽—行唐一帶，主要呈北東、北東東向延伸，總體走向40°～70°，形成北東向復式同斜褶皺構造，礦體多賦存在向斜的兩翼及核部；東部主要是在曲陽和唐縣，含礦建造呈北西向展布，形成軸向北西的向背斜構造。區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，第四系分布廣泛，使含礦巖系出露零散。

（2）沉積環(huán)境

新太古代早期，阜平古陸核東南側形成大陸地殼拗陷海槽，沉積了灣子巖組陸源碎屑—碳酸鹽巖夾基性火山巖建造，其中一段的白云母鉀長片麻巖、白云母二長片麻巖和二長淺粒巖，原巖為長石雜砂巖、巖屑雜砂巖等粗碎屑巖，而富含白云母的礦層原巖為泥質(zhì)巖或砂泥質(zhì)巖石。原始沉積受水動力條件與沉積環(huán)境的制約，泥質(zhì)、泥砂質(zhì)巖呈層狀、透鏡狀與砂巖互層產(chǎn)出，形成了白云母礦的礦源層。而后地殼進一步下降，陸源碎屑補給減少，形成淺海碳酸鹽巖沉積。

（3）變質(zhì)作用成礦

灣子巖組變質(zhì)程度屬低角閃巖相，變質(zhì)溫度約550～630℃，壓力0.3～0.5 GPa。新太古代晚期，地殼運動加劇，巖石開始發(fā)生區(qū)域變質(zhì)和變形作用，原砂質(zhì)巖石重結晶形成片麻巖、淺粒巖，其中的粘土質(zhì)填隙物形成富鉀高鋁硅酸鹽礦物——白云母，砂巖中的泥質(zhì)、砂泥質(zhì)巖層重結晶形成白云母片巖、白云母長英片巖，即碎白云母礦體。變質(zhì)作用伴隨強烈褶皺和韌性剪切變形構造運動。泥質(zhì)巖石、砂泥質(zhì)巖石礦物顆粒細小，相對于砂巖屬較軟巖層，在變形過程中極易被改造，在褶皺核聚積堆厚，而在翼部被減薄或拉斷，使礦體的形態(tài)進一步復雜化。

3　資源潛力分析

根據(jù)碎云母礦的成礦地質(zhì)條件將靈壽—行唐碎云母成礦帶劃分為以下3個級別地段：

A級地段：已發(fā)現(xiàn)有大中型碎云母礦床的地段；

B級地段：與A級礦床成礦條件相當，但工作程度低，且遙感羥基異常與含礦巖系吻合好的地段；

C級地段：成礦帶內(nèi)A級和B級地段外圍即含礦標志層等地質(zhì)因素不明顯的地段。

在靈壽—行唐碎云母成礦帶A、B、C級地段內(nèi)采用地質(zhì)體綜合信息單元法共圈定了六個最小預測區(qū)（圖3）。在圈定的六個最小預測區(qū)內(nèi)采用地質(zhì)體積法估算碎云母礦資源量（表3），即靈壽-行唐一帶碎云母成礦帶的預測資源量可達3000萬噸，該成礦區(qū)具有良好找礦資源潛力。

通過對河北省靈壽—行唐一帶碎云母礦礦床的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律、成因類型及含礦層位等因素的綜合分析認為：

（1）靈壽—行唐一帶的新太古界灣子組是尋找碎云母礦床的有利層位，尤其是在白云鉀長片麻巖地層中和已知礦產(chǎn)地的外圍地段，均具有找礦潛力。

表3　成礦帶內(nèi)碎云母礦最小預測區(qū)級別分類資源量一覽表［6］Table 3 Resources list of Detrital mica mineral minimum forecasting area in the Metallogenic belt

（2）高硅富鉀低鈣鎂，Na2O/K2O低、FeO/Fe2O3低的原巖有利于碎云母的成礦。

（3）太古界變質(zhì)巖系中，組成巖石的礦物成分主要是白云母、鉀長石、石英，且含磁鐵礦褐鐵礦、磷灰石、鋯石的副礦物的低角閃巖相分布區(qū)為有利部位。

（4）區(qū)域上遙感羥基異常與碎云母含礦巖系關系密切［9］。

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Geological characteristics and potential analysis of Detrital mica deposit in Lingshou-Xingtang area.Geology and Mineral Resources of South China，2016，32（3）:224-230.

Ge Z L，Wang R G，Li J F and Sun C J.

The strata，lithology，metamorphic facies and the chemical composition characteristics of broken mica deposits in Lingshou-Xingtangarea，Hebei province are summarized，and the metallogenetic model ofsedimentarymetamorphic type broken mica deposit is established.The research shows that the ore source layers are the carbonate-clastic rocks in the area of volcanic-sedimentary formation of the Archean Wanzi Group for the broken mica deposits.Sedimentary-metamorphic type broken mica deposits are formed through a deposition，tectonic movement，regional fold return ore bearing formation of metamorphism and a series of geological process.Based on the previous research results，the prospecting areas for broken mica deposits in Lingshou-Xingtang areas are delineated bycomprehensive-information-unit method.

detrital mica；geological characters；metallogenic indicator；metallogenetic prognosis area

中圖分類法：P619.27+3A

1007-3701（2016）03-224-07

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.03.004

2016-05-16；

2016-08-22.

河北省地勘基金項目“河北省碎云母礦床勘查評價方法研究”（冀國土資勘便字［2010］-005號）.第一作者：葛之亮（1980—），男，工程師，從事野外地質(zhì)勘查及其管理工作，E-mail:geoman@139.com.

王瑞光（1979—），男，高級工程師，從事地質(zhì)勘查管理工作，E-mail:610539923@qq.com.