河北省金屬礦床地質(zhì)特征及成因研究

黃 鍵

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054001）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

該區(qū)域經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和變質(zhì)作用，褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育。區(qū)域內(nèi)出露基巖以太古界變質(zhì)巖和中、上元古界沉積巖為主，巖漿巖不發(fā)育。

1.1 地層

區(qū)域北部為基巖裸露區(qū)，出露地層有太古界、中上元古界、古生界，南部新生界地層廣泛分布。遷西群分布在沙河驛～油榨斷裂以北，青龍河斷裂以西的北部山區(qū)，以含紫蘇輝石為特征，變質(zhì)相屬角閃～麻粒巖相，為一套中～高級(jí)變質(zhì)的巖石組合；巖性以片麻巖為主，夾有較多薄層狀和透鏡狀斜長(zhǎng)角閃巖。該地層是冀東變質(zhì)型金屬礦主要賦存層位之一。單塔子群分布在沙河驛～油榨斷裂以南的灤縣地區(qū)，青龍河斷裂以東的灤縣、盧龍地區(qū)，變質(zhì)相屬角閃巖相，下與遷西群為斷層接觸。該群底部巖性以斜長(zhǎng)角閃巖為主；中部主要由角閃斜長(zhǎng)變粒巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖組成；上部為黑云斜長(zhǎng)變粒巖夾多層石英巖。為金屬礦的賦存層位。地層遭受了不同程度的混合巖化，形成大面積的片麻狀混合巖。區(qū)域內(nèi)中、上元古界地層主要為長(zhǎng)城系大紅峪組和高于莊組，薊縣系楊莊組和霧迷山組及青白口系，出露于區(qū)域的西北部。與太古界基底變質(zhì)巖呈角度不整合接觸。古生界包括寒武、奧陶、石炭、二疊系。出露于開平向斜東緣的巍峰山、雷莊一帶和武山向斜盆地中，其中石炭～二疊系為開灤煤礦的含煤地層；寒武、奧陶系灰?guī)r為熔劑灰?guī)r和水泥灰?guī)r礦的主要產(chǎn)出層位。

1.2 構(gòu)造

①褶皺構(gòu)造。區(qū)內(nèi)褶皺主要為司馬長(zhǎng)復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜和陽山復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜所組成的一組軸向近南北，軸面西傾的復(fù)式褶皺帶，褶皺帶規(guī)模較大，長(zhǎng)幾十公里，控制著冀東地區(qū)主要沉積變質(zhì)類型金礦床的形態(tài)、空間分布、規(guī)模和產(chǎn)狀。②斷裂構(gòu)造。較大的斷裂構(gòu)造有NNE走向的青龍河斷裂和NEE走向的倴城斷裂。青龍河斷裂是三級(jí)大地構(gòu)造單元馬蘭峪復(fù)式背斜和三級(jí)大地構(gòu)造單元山海關(guān)臺(tái)拱的劃分界線；倴城斷裂是固安～昌黎大斷裂的東段，為二級(jí)大地構(gòu)造單元燕山臺(tái)褶帶和華北斷拗的劃分界線。③蓋層構(gòu)造。蓋層構(gòu)造以斷裂為主要特征，并形成了寬緩的褶皺。斷裂的展布方向繼承了基底構(gòu)造的特點(diǎn)；褶皺與基底構(gòu)造不協(xié)調(diào)。

1.3 巖漿巖

本區(qū)沒有較大巖漿巖體出露，根據(jù)前期勘查的鉆孔揭露，本區(qū)巖漿巖多為一些脈巖，且以中基性脈巖為主。

2 礦區(qū)地質(zhì)

（1）地層。礦區(qū)大面積被第四系覆蓋，僅高官營(yíng)村南殘山分布有基巖出露，為太古界單塔子群白廟子組三段黑云變粒巖和中元古界長(zhǎng)城系大紅峪組石英砂巖。元古界長(zhǎng)城系大紅峪組主要分布于礦區(qū)中部殘山以及與之呈北西線形走向的一系列殘山之上。以角度不整合覆蓋于太古界變質(zhì)巖之上，整體走向335°～155°，傾向西南，傾角20°～30°，巖性主要為石英粗砂巖。

（2）構(gòu)造。長(zhǎng)城系大紅峪組以小角度不整合覆于太古界變質(zhì)巖系之上，地層呈單斜構(gòu)造，走向近南北，西傾，傾角25°～30°。太古界變質(zhì)巖系為一總體走向近南北，向西傾斜的單斜構(gòu)造，傾角40°左右，局部較陡處可達(dá)50°左右。

（3）巖漿巖。區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，主要見規(guī)模不大且遍及全區(qū)的偉晶巖脈，局部見變質(zhì)輝綠巖脈。此外，礦區(qū)內(nèi)尚有細(xì)晶巖等，規(guī)模小，數(shù)量少，對(duì)礦體影響不大。

（4）磁異常特征。本區(qū)異常總體走向近南北，長(zhǎng)約1.2km，東陡西緩。異常最高2500nT，由北向南以6線和4線中間為界分為兩個(gè)主體異常。以600nT圈閉等值線為界。北部主體異常長(zhǎng)約400m，南部主體異常長(zhǎng)約700m。南部異常比北部異常寬，大約是北部異常的2倍。由上述磁異常的特征推斷，南北主體異常對(duì)應(yīng)于一個(gè)南北走向，向西傾的礦體，南北長(zhǎng)約1.2km，南部向西延伸較北部大。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

礦床賦存于太古界單塔子群白廟子組三段地層中。

根據(jù)礦體分布的層位，區(qū)內(nèi)可分為3個(gè)礦帶和1個(gè)獨(dú)立礦體（Ⅳ礦體），由下至上編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦帶及Ⅳ礦體；每個(gè)礦帶均由多個(gè)獨(dú)立礦體組成，獨(dú)立礦體由北向南順序編號(hào)。北區(qū)礦體（群）走向近南北，傾向西，傾角28°～40°；南區(qū)礦體（群）走向北西，傾向南西，傾角12°～43°；礦體（群）總體走向近南北，傾向西，傾角12°～43°。

礦體厚度變化較大、形態(tài)較復(fù)雜，沿走向和傾斜均有尖滅、分枝復(fù)合和膨縮現(xiàn)象。礦體多為似層狀、透鏡狀。單礦體規(guī)模一般長(zhǎng)150m～200m左右，厚度3m～20m不等。各礦帶中礦體走向平行，斜列產(chǎn)出。

（1）Ⅱ-1礦體。分布于14線至F1，長(zhǎng)500m。礦體賦存最低標(biāo)高-387m，控制最大斜深675m。本次施工鉆孔最大見礦厚度16.49m。礦體在12線沿傾斜存在分支復(fù)合現(xiàn)象。礦體沿走向及傾向均尖滅。

（2）Ⅱ-2礦體。分布于12線北至6線南，長(zhǎng)400m。礦體賦存最低標(biāo)高-329m，控制最大斜深440m。本次施工最大見礦厚度6.04m。礦體在6線沿傾斜不連續(xù)，存在尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。礦體沿走向及傾斜均尖滅。

（3）Ⅱ-3礦體。分布于0線北至3線南，長(zhǎng)265m。礦體賦存最低標(biāo)高-424m，控制最大斜深810m。本次施工最大見礦厚度50.09m。礦體沿走向及傾斜均尖滅。

（4）Ⅲ礦帶。分布于F1～7線南，全長(zhǎng)約651m，由2個(gè)礦體組成，由北向南編號(hào)Ⅲ-1、Ⅲ-2。本次工作對(duì)Ⅲ-2礦體深部進(jìn)行控制。分布于1線北至7線南，長(zhǎng)450m，礦體賦存最低標(biāo)高-396m。礦體在7線迅速尖滅，控制最大斜深至630m。本次施工最大見礦厚度9.89m。礦體沿走向及傾斜均尖滅。

（5）Ⅳ礦體。為本次工作新發(fā)現(xiàn)的隱伏礦體，僅7線施工3個(gè)鉆孔中見到該礦體，分布在7線兩側(cè)，推測(cè)長(zhǎng)100m，礦體賦存最低標(biāo)高-452m，控制最大斜深639m。最大見礦厚度7.4m。礦體沿走向及傾斜均尖滅。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物組成

礦區(qū)總磁性金屬物質(zhì)占有率平均達(dá)87.88%。脈石礦物以石英為主，其次為角閃石、透閃石，少量黑云母、綠泥石、絹云母，微量磷灰石等。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

（1）礦石結(jié)構(gòu)：金屬礦物呈它形～半自形粒狀結(jié)構(gòu)，粒度一般0.1mm～1mm，以集合體或單體形式呈條紋狀定向分布。主要脈石礦物石英呈他形粒狀集合體，彼此緊密相嵌，呈似層紋狀分布，構(gòu)成礦石中的淺色條紋。

（2）礦石構(gòu)造：礦石的基本構(gòu)造特點(diǎn)是：礦物和石英構(gòu)成黑白相間并互相平行的條紋或條帶狀構(gòu)造。根據(jù)石英條紋的寬窄，大致可劃分：①細(xì)紋狀礦石：黑白條紋寬度基本相等，均＜1mm。②條紋狀礦石：為區(qū)內(nèi)礦石主要構(gòu)造類型，石英條紋寬1mm～3mm。③條帶狀礦石：為區(qū)內(nèi)礦石主要構(gòu)造類型，石英條紋寬3mm～5mm。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

根據(jù)詳查報(bào)告礦石全分析和多元素光譜分析結(jié)果，本礦區(qū)礦石化學(xué)成分主要為：硅（Si）平均44.25%二者呈消長(zhǎng)關(guān)系。其次為氧（O）、鋁（Al）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鈉（Na）及微量的錳（Mn）、硫（S）、磷（P）。

（1）礦石品位及變化：原詳查報(bào)告對(duì)344件樣品進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，全區(qū)加權(quán)平均品位26.28%，金屬礦物最高品位36.65%，最低15.00%，樣品品位分布相對(duì)集中。

2009年核實(shí)取樣80件，其中礦樣57件。2015年核實(shí)取樣165件，其中礦樣127件。本次工作取樣180件，其中用于圈定礦體的礦樣103件。高品位31.24%，最低15.19%。根據(jù)以上歷次工作采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，礦石品位以mFe20%～30%為主。各礦體沿走向及傾斜品位變化均很穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。

（2）其他有益有害組分含量：①二氧化硅含量：根據(jù)詳查報(bào)告組合分析統(tǒng)計(jì)，礦石中SiO2含量最高54.12%，最低43.80%，平均50.57%。本次7件組合分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，礦石中SiO2含量最高52.35%，最低48.03%，平均50.72%。本區(qū)礦石SiO2含量沿走向及傾向未見有明顯規(guī)律性變化，以1線傾斜延深較大的Ⅱ-3礦體SiO2含量統(tǒng)計(jì)分析為例，從淺部到深部其含量并沒有呈現(xiàn)線性遞增或遞減趨勢(shì)。②伴生有害組分硫、磷含量及其變化：區(qū)內(nèi)礦石中有害組分硫、磷含量甚低。前期統(tǒng)計(jì)結(jié)果為，硫（S）一般含量0.10%～0.20%，最高0.46%，最低0.06%；磷（P）一般含量0.17%～0.20%，最低0.13%，最高0.26%。本次7件組合分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，硫（S）一般含量0.012%～0.032%，最高0.186%，最低0.005%；磷（P）一般含量0.087%～0.110%，最低0.076%，最高0.120%。S、P含量沿走向及傾向未見有明顯規(guī)律性變化。③礦石中伴生有益組分：據(jù)詳查報(bào)告中組合樣、全分析樣及光譜樣的統(tǒng)計(jì)，礦石中的伴生有益組分主要有錳（Mn）、鎳（Ni）、釩（V）等含量甚低，無綜合利用價(jià)值。

3.3 礦石類型

礦石自然類型：根據(jù)本區(qū)礦石的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征。脈石礦物主要為石英，其次為角閃石、透閃石。礦石結(jié)構(gòu)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以條紋狀、條帶狀為主，次為塊狀構(gòu)造。

3.4 礦體圍巖及夾石

（1）礦體圍巖。本區(qū)礦體圍巖主要為變粒巖和混合巖類。①變粒巖類：黑云變粒巖為區(qū)內(nèi)主要含礦巖系，是本區(qū)各礦體的主要近礦圍巖和夾石。產(chǎn)狀與礦體一致。②混合巖類：區(qū)內(nèi)分布較為廣泛，主要見于礦體頂部。片麻狀混合巖多為礦體直接頂板。

（2）夾石。礦體夾石以混合巖和變粒巖為主。部分區(qū)域的礦體巖性與礦體界線清晰，易于識(shí)別。區(qū)內(nèi)礦體一般由多層石英巖與夾層呈互層狀構(gòu)成，礦層間夾層厚度薄且不穩(wěn)定，沿傾斜和走向多不連續(xù)。夾石厚度一般2m～8m，最厚達(dá)14m。巖性以變粒巖為主。夾石分布沿走向和傾斜厚度變化較大，對(duì)應(yīng)性較好。

4 礦床成因

本區(qū)金屬礦的成礦物質(zhì)來源主要為海底火山，沉積環(huán)境為淺海相，在火山活動(dòng)的間歇期，水盆地中的硅以膠體沉積方式沉積下來，形成礦床。