河北省礦山地質(zhì)特征及礦床成因探討

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。