甘肅省滑石礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律探討

張國超, 魯進貴

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

1 概況

甘肅省內(nèi)滑石礦主要分布于酒泉市金塔縣四道紅山、天倉一帶、張掖市山丹縣玉石克朗一帶和隴南市康縣羅家溝一帶。已有滑石礦礦床規(guī)模小，金塔縣四道紅山滑石礦、康縣羅家溝滑石礦規(guī)模達到小型，山丹縣玉石克朗滑石礦、金塔縣天倉滑石礦均為礦點，勘查程度低，大部分未做過系統(tǒng)地質(zhì)工作。

2 實例

2.1 金塔縣四道紅山滑石礦床(小型)

2.1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)大地構造地處塔里木板塊—塔里木盆地(克拉通)—敦煌地塊—柳園裂谷。

(1)區(qū)域內(nèi)出露地層有長城系、薊縣系、石炭系、白堊系、新近系和第四系。

(2)本區(qū)構造位置處在雞心山南東傾沒背斜的東部。該背斜軸部由薊縣系下巖組板巖、千枚巖等組成，兩翼由薊縣系上巖組組成，其巖性為大理巖、板巖、千枚巖、石英巖和各種混合巖，屬一套淺海相碳酸鹽建造。其中碳酸鹽巖石呈透鏡狀產(chǎn)出，硅化程度較高，普遍含藻類化石[1]。

背斜軸向北西西，向南東東傾沒。西部被海西中期花崗閃長巖破壞，南西翼巖層以北西西向延伸，傾向南南西，傾角中等陡。區(qū)域性斷裂有三條在礦區(qū)附近通過，一條呈北西西向，長達19 km，對礦區(qū)影響較大，另有兩條以北東向延伸的橫向平推斷層，長3 km。斷距數(shù)百米，對礦區(qū)有一定影響。

(3)區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育著不同時代、不同規(guī)模的超基性—酸性侵入巖體，具有多期次、多旋回活動的特點，空間上沿石板泉斷裂及其次級斷裂構造兩側分布。主要有三疊紀二長花崗巖(ηγT)和石炭紀二長花崗巖(ηγC)、閃長巖(δC)、花崗閃長巖(γδC)、輝長巖(νC)以及奧陶紀石英閃長巖(δοO)等。以中酸性侵入巖為主，超基性巖次之，呈巖基或巖株狀產(chǎn)出[2]。

2.1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

(1)礦區(qū)內(nèi)含礦地層主要為薊縣系平頭山群下巖組(Jxpn11-1)(圖1)，主要地質(zhì)特征如下：

圖1 四道紅山式滑石礦地質(zhì)略圖 1—第四系全新統(tǒng)松散的砂礫石、黏土、亞黏土層；2—薊縣系平頭山群；3—粉砂質(zhì)板巖；4—花崗閃長巖；5—輝綠巖；6—菱鎂礦；7—滑石礦化體；8—滑石礦體； 9—實測及推測地址界限；10—性質(zhì)不明斷層；11—逆斷層； 12—正斷層及平移斷層；13—剖面位置及編號

薊縣系平頭山群下巖組(Jxpn11-1)為礦區(qū)最下部層位，出露在礦區(qū)北部，為灰—灰白色中厚層狀白云石大理巖、白云巖；向西相變?yōu)楣栀|(zhì)條帶狀白云質(zhì)大理巖，薄—中厚層狀，沿微層理有漆黑色硅質(zhì)條帶，呈波浪狀分布，未見底。

(2)區(qū)內(nèi)斷裂構造比較發(fā)育，主要斷層特征如下：

F1斷層走向沖斷層：縱貫全礦區(qū)，長1 800 m，位于滑石礦化帶與Jxpn11-2巖層之間。斷層走向北西西，傾向北北東，傾角在50°～72°之間，由鉆探可知，Jxpn11-1巖層沿傾向逆沖在Jxpn11-2巖層之上，沿斷裂走向有輝綠巖脈和閃長玢巖脈的貫入；斷層兩側的巖石具強烈的蝕變等。根據(jù)其與滑石礦化的關系，本斷層屬于礦區(qū)內(nèi)控礦構造[3]。

F2正斷層：出露于礦區(qū)內(nèi)，北端消失于Jxpn11-1地層中，南段隱沒于Jxpn11-3地層內(nèi)，它切割了Jxpn11-2地層，但對礦化帶破壞不大。

F4平推斷層：北端消失于Jxpn11-1地層中，南段隱沒于Jxpn11-3地層內(nèi)，斷層走向北北西，傾向南東，傾角50°左右。

F6平推斷層：沿溝谷伸展，橫穿全礦區(qū)，斷層總體走向北東，傾向南東，在地表呈現(xiàn)“S”形形跡。

根據(jù)地表裂隙及脈巖分布分析，發(fā)育兩組裂隙：北北東至北東向，產(chǎn)狀287°～322°∠40°～60°，北西走向，產(chǎn)狀為40°～70°∠30°～80°。沿此兩組裂隙常有晚期輝綠巖脈貫入。由于此兩組裂隙較發(fā)育，使輝綠巖脈成群出現(xiàn)，而且對礦體有一定破壞作用[4]。

(3)區(qū)內(nèi)巖漿巖以閃長巖為主，輝綠巖、閃長玢巖次之，根據(jù)區(qū)測資料，均形成于海西中晚期。

2.1.3 礦床類型

該礦床屬工業(yè)類型鎂質(zhì)碳酸鹽巖熱液交代型。

(1)構造裂隙的控制

根據(jù)礦化帶賦存部位及礦體形態(tài)可知，礦體明顯受到F1走向逆沖斷層的控制，故認為F1斷層是礦區(qū)范圍內(nèi)主要的控礦構造。

(2)巖性控制

Jxpn11-1地層主要為硅質(zhì)條帶狀白云石大理巖、白云巖等碳酸鹽類巖石，該類巖石的化學成分質(zhì)量分數(shù)SiO28.77%， MgO 24.08%， Fe2O30.94%，CaO 25.20%，其在溶液參與下具有很強的活動性，可進行強烈的交代作用，為滑石形成提供了硅和鎂，其反應式如下：

Mg3(Si4O10)(OH)2+2CaCO3+2CO2

(3)βμ1輝綠巖的控制

滑石礦化與βμ1輝綠巖密切伴生，是礦區(qū)內(nèi)較為常見的地質(zhì)現(xiàn)象，兩者產(chǎn)狀近于一致，受北西西向斷裂所控制，特別是礦化規(guī)模大質(zhì)量好的礦體和地段，必然有βμ1輝綠巖的存在，其可以作為滑石礦體的直接圍巖，也可以作為礦體內(nèi)部的殘留體，并且在該輝綠巖內(nèi)部，也有不同程度的滑石礦化。因此認為，βμ1輝綠巖與滑石礦化有著密切的伴生關系[5]。

2.2 康縣羅家溝滑石礦(小型)

2.2.1 區(qū)域地質(zhì)特征

該區(qū)大地構造位置位于華北準地臺的西南緣及松潘—甘孜褶皺系的東北緣，總體構造位置隸屬于秦嶺地槽褶皺帶范疇。總體來說羅家溝礦區(qū)處于摩天嶺加里東褶皺帶側坳陷帶(過渡帶)以北，境內(nèi)主要構造線(地層、主要斷裂)的走向基本呈東西向。

(1)地層。地層主要為長城系碧口群、中上志留統(tǒng)白龍江群、中泥盆統(tǒng)三河口組、石炭系尕海群。

(2)構造。本區(qū)大地構造位置位于華北準地臺的西南緣及松潘—甘孜褶皺系的東北緣，屬于摩天嶺褶皺帶之北側坳陷帶(過渡帶)。

(3)巖漿巖。區(qū)域內(nèi)侵入巖體都為一些零星的小侵入體及脈狀侵入體，有石英脈、花崗斑巖脈以及超基性巖。另外在礦區(qū)西部鄭家溝以南見中酸性變質(zhì)火山巖，巖石蝕變很強烈。

2.2.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

(1)地層。礦區(qū)含礦地層主要為中泥盆統(tǒng)三河口組第三巖性段(D21s3)，分布在礦區(qū)北部共分上、中、下三層，以灰色薄層灰?guī)r及中厚層灰?guī)r為主，夾含炭千枚巖、絹云千枚巖，有時灰?guī)r與千枚巖呈互層；灰?guī)r與千枚巖沿走向近東西展布。與石炭系尕海群呈斷層接觸關系。

(2)礦區(qū)內(nèi)有褶皺構造和斷裂構造兩種。

①褶皺構造。由于本區(qū)均為北傾的復式單斜構造，呈東西向條帶狀，線狀緊密褶曲，巖層產(chǎn)狀一般較陡，局部并有倒轉，層間小褶曲發(fā)育，多為不對稱褶曲及波狀小褶曲，向南或向北均有歪倒。

②斷裂構造。礦區(qū)內(nèi)斷裂構造有7條：

F1為一條近東西向斷裂，在礦區(qū)南部貫穿全區(qū)，斷層性質(zhì)不明，為區(qū)域上的大斷裂。

F2斷層為推測正斷層，發(fā)育較強的褐鐵礦化，局部出現(xiàn)褐鐵礦鐵帽。推測其和F1斷層為同期的次級斷層。

F3、F4斷層為推測逆斷層，走向70°～80°。推測F3和F4兩條斷層為同期次同應力作用下形成的斷層[6]。

F5斷層在礦區(qū)滑石礦化體附近和滑石礦化體走向相近，約110°。斷層兩側巖石受擠壓變形，該斷層為正斷層，推測其與滑石礦的形成有較大的關系。推測其為導礦構造，為滑石礦的形成提供了通道。斷層寬約12 m，角礫成分多為千枚巖，褐鐵礦化和綠泥石化發(fā)育。

F6、F7斷層推測均為正斷層，在滑石礦化體附近，走向和礦化體相近，約100°，為導礦和容礦構造。

(3)巖漿巖。礦區(qū)內(nèi)未見任何類型巖漿巖出露。

2.2.3 礦床類型

礦床成因類型屬熱液交代型的滑石礦床。

3 成礦地質(zhì)條件總結

甘肅滑石礦的產(chǎn)出主要受白云巖、地質(zhì)構造、區(qū)域變質(zhì)作用和巖漿作用等綜合因素控制。白云巖是滑石礦形成的礦源層，對礦體定位起著主導作用。

3.1 地層及巖性條件

賦礦地層屬薊縣系平頭山群，賦礦巖性以富鎂質(zhì)碳酸鹽巖為主。山丹縣玉石克朗礦區(qū)滑石礦，其賦礦圍巖為龍首山群Ⅲ巖組區(qū)域內(nèi)富鎂質(zhì)巖石如白云巖、白云石大理巖；礦體直接圍巖為白云巖和炭質(zhì)板巖。

金塔縣四道紅山、天倉滑石礦，其賦礦圍巖屬平頭山群下巖組，區(qū)域內(nèi)為含云泥微晶白云巖、礫屑白云巖、砂屑白云巖、微—細晶白云巖及疊層石白云巖，厚1 519 m。礦體直接圍巖主要為硅質(zhì)條帶白云石大理巖和白云巖，次之為二云石英片巖及矽線石片巖。巖石具蛇紋石化、透閃石化、陽起石化、菱鎂礦化及滑石化。

上述地層及巖石為成生滑石提供了豐富的鎂質(zhì)和硅質(zhì)，其MgO主要源于白云巖、白云石大理巖，SiO2中的一部分則來源于原巖為硅質(zhì)泥質(zhì)巖等。其次，賦礦鎂質(zhì)碳酸鹽巖化學活動性強，有利于交代作用進行，亦是有利因素之一。

3.2 構造裂隙條件

早古—晚古生代期間古河西系、天山—陰山緯向體系的次級構造裂隙是形成滑石礦的控礦及容礦構造。

山丹縣玉石克朗滑石礦，賦存于與北西向主構造線呈銳角相交的近南北向小斷層和裂隙中，其成生時代約為早古生代晚期。

北山的四道紅山—天倉滑石成礦區(qū)，處緯向構造柳園—天倉褶帶的大紅山—酒泉地紅山復式向斜南部，其間包容雞心山南西傾沒背斜、四道紅山—雞心山北西向壓性斷裂、四道紅山南(鐵礦溝)北西向斷裂及其北側斷裂帶?；V主要受北西向斷裂帶控制。構造成生時代屬早古—晚古生代中期。

上述構造為滑石成生的控巖控礦構造。如發(fā)育在四道紅山南的北西向斷裂及礦區(qū)F1斷裂，既控制輝長巖、輝綠巖等成礦巖體的分布，又控制滑石及菱鎂礦分布。四道紅山F1斷裂縱貫礦區(qū)，沿斷裂礦體分布比較集中，蝕變強烈，巖石破碎。經(jīng)統(tǒng)計礦體賦存于傾向10°～35°、傾角74°，傾向190°～210°、傾角65°～83°兩組裂隙內(nèi)，系與主斷裂同期成生的低級別構造。該礦區(qū)走向北北東、北東向扭性斷裂，僅見其錯截滑石礦帶，顯然是成礦后成生的構造。

3.3 巖漿活動與熱液活動條件

巖漿及熱液活動是滑石成生的關鍵條件。

龍首山玉石克朗礦南部，發(fā)育志留紀中粗?；◢弾r，附近基性、中酸性巖脈廣布。

北山的四道紅山、天倉一帶，大面積分布石炭紀中酸性巖，此外尚有巖墻狀、脈狀輝長巖及輝綠巖。

上述巖漿巖分布的特點與國內(nèi)外典型滑石礦床巖漿活動的特征完全一致。以四道紅山礦為例，輝綠巖可分兩期，成群分布。其中第一期輝綠巖與滑石相伴產(chǎn)出，往往構成礦體圍巖或礦體內(nèi)的殘留體，巖石亦不同程度滑石化，由此推測第一期巖體為成礦提供部分MgO；而第二期巖體侵入時，巖漿源內(nèi)的部分MgO已為氣水熱液帶出，成礦已處于完成階段。

關于成礦熱水溶液來源，本研究認為以多期次的巖漿活動來源為主，其次是地表水和淺層地下水的參與。但是有跡象顯示四道紅山滑石礦后一種來源亦甚重要，主要是：(1)賦礦富鎂質(zhì)碳酸鹽巖內(nèi)溶洞、溶孔等巖溶現(xiàn)象發(fā)育，滑石礦內(nèi)亦見溶洞及充填物，說明地下水活動很活躍；(2)礦體發(fā)育在兩種性質(zhì)差異較大的巖層的接觸部位，有利于地表水及地下水活動和滯留；(3)礦體處在主斷裂上盤，是地下水下滲有利地段。

4 成礦規(guī)律分析

4.1 甘肅滑石礦資源產(chǎn)出的時間規(guī)律

甘肅滑石礦礦床產(chǎn)出的地層時代較多，其中最重要的成礦時期以石炭紀為主，次為震旦紀、志留紀。各個時代的滑石礦礦床，礦層多產(chǎn)于各地層單元的中上層位。

在不同的成礦時代中，甘肅的滑石礦形成的數(shù)量不同，其中震旦紀成型礦床1處(小型1處)，志留紀成型礦床1處(礦點1處)，石炭紀成型礦床2處(小型1處、礦點1處)。

經(jīng)綜合對比分析，最重要的成礦時期以石炭紀為主，次為震旦紀，而志留紀僅占2.38%。

4.2 甘肅滑石礦資源的空間分布規(guī)律

從甘肅Ⅲ級大地構造單元位置上看，甘肅滑石礦礦床主要分布于敦煌地塊、龍首山—雅布賴山地塊、摩天嶺地塊，其他構造單元目前未發(fā)現(xiàn)滑石礦產(chǎn)地。

從礦床類型看，賦存三個時代的礦床類型均為熱液交代型，分布于敦煌地塊、龍首山—雅布賴山、摩天嶺地塊構造單元中。

從Ⅳ級礦帶看，甘肅境內(nèi)包含了40個Ⅳ級礦帶，其中有3個成礦帶有滑石礦顯示，其各成礦帶滑石礦的分布數(shù)量不同(表1)。

表1 甘肅Ⅳ級成礦帶滑石礦統(tǒng)計一覽表

各Ⅳ級成礦帶以查明資源儲量為主線，排序為小獨山—白山堂→新關—陽山→龍首山。探獲資源儲量為主線，排序為新關—陽山→小獨山—白山堂→龍首山。從排序說明上述Ⅳ級成礦帶所具有巨大的資源潛力。

4.3 甘肅滑石礦成礦遠景

據(jù)甘肅礦產(chǎn)資源潛力評價(2012)成礦單元劃分方案，甘肅滑石礦主要成礦單元包括3個Ⅲ類成礦帶、3個Ⅳ類礦帶。結合近年找礦工作進展，歸納出1個滑石礦成礦遠景區(qū)(表2)，簡要成礦地質(zhì)特征如下：

表2 甘肅滑石礦重要成礦區(qū)帶及成礦遠景區(qū)一覽表

該區(qū)地處塔里木盆地—敦煌地塊—柳園裂谷中，已發(fā)現(xiàn)四道紅山小型滑石礦床2處，屬于鎂質(zhì)碳酸鹽巖類型，與菱鎂礦相伴產(chǎn)出，賦礦地層為薊縣系平頭山組細碎屑巖所夾的鎂質(zhì)碳酸鹽巖透鏡體。成礦作用與華力西期花崗巖體有關，礦體常在白云石大理巖中成群產(chǎn)出，平行分布，礦體產(chǎn)狀受地層巖性的控制，與地層產(chǎn)狀基本一致，屬華力西中期中低溫熱液型滑石礦床。滑石平均化學成分SiO257.00%，MgO 32.13%。

分析發(fā)現(xiàn)滑石礦賦礦巖石鎂質(zhì)白云巖屬于白云石型礦石，未計算資源量，四道紅山礦區(qū)的東部地段屬勘探區(qū)，西部地段的礦體具有一定的規(guī)模，系擴大礦體遠景的有利地段，具有潛在的找礦價值，預測礦床規(guī)?？蛇_大型。

5 結論

甘肅省內(nèi)滑石礦主要分布于酒泉市金塔縣四道紅山、天倉一帶、張掖市山丹縣玉石克朗一帶和隴南市康縣羅家溝一帶?；V的產(chǎn)出主要受白云巖、地質(zhì)構造、區(qū)域變質(zhì)作用和巖漿作用等綜合因素控制。礦床產(chǎn)出的地層時代主要有震旦紀、志留紀、石炭紀，其中最重要的成礦時期以石炭紀為主，次為震旦紀、志留紀。各個時代的滑石礦礦床，礦層多產(chǎn)于各地層單元的中上層位。從甘肅Ⅲ級大地構造單元位置上看，甘肅滑石礦礦床主要分布于敦煌地塊、龍首山—雅布賴山地塊、摩天嶺地塊構造單元中。結合近年找礦工作進展，歸納出1個滑石礦成礦遠景區(qū)。