石立國(guó)，彭樹華

1.阜新市國(guó)土資源局，遼寧 阜新 123000；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170

河北北部下寒武統(tǒng)饅頭組沉積環(huán)境及找礦意義

石立國(guó)1，彭樹華2

1.阜新市國(guó)土資源局，遼寧 阜新 123000；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170

冀北下寒武統(tǒng)饅頭組底部有一套層位穩(wěn)定的紫紅色、灰黃色白云質(zhì)礫巖和頁(yè)巖。礫石具棱角狀或次棱角狀，粒度分選差，礫石成分與填隙物成分相同，主要為白云巖。根據(jù)對(duì)該層位巖石組成、沉積特征的分析，其成因與礫巖（碳酸鹽巖）中鹽類物質(zhì)經(jīng)次生變化形成溶塌角礫巖相關(guān)。由于該層位穩(wěn)定，含鹽類物質(zhì)較高，因此在一定層位有可能找到石膏礦。

下寒武統(tǒng)；饅頭組；頁(yè)巖；溶塌角礫巖

河北北部下寒武統(tǒng)饅頭組下部有一層位穩(wěn)定的紫紅色、黃綠色頁(yè)巖和白云質(zhì)礫巖。礫石成分多為疏松多孔的白云質(zhì)灰?guī)r，具棱角狀或次棱角狀，分選和磨圓差，礫石成分與填隙物成分相同，均為白云巖。該地區(qū)早寒武世饅頭期的巖相古地理與遼東本溪太子河流域、吉林通化地區(qū)早寒武世饅頭期的巖相古地理相似。由于本溪地區(qū)和通化地區(qū)的饅頭組底部頁(yè)巖、溶塌角礫巖層位穩(wěn)定，已找到石膏礦[1-7]，并且冀北地區(qū)饅頭組常見溶崩或溶塌角礫巖及食鹽假晶等重要的石膏礦找礦標(biāo)志。因此在該地區(qū)饅頭組底部的一定層位（地表風(fēng)化層以下）有可能存在石膏礦。

1 河北北部的下寒武統(tǒng)饅頭組

冀北地區(qū)饅頭組地層分布廣泛，饅頭組的巖性特征，與遼東太子河地區(qū)基本相似。其紫色頁(yè)巖底部均發(fā)育一層層位穩(wěn)定的溶塌角礫巖，礫巖具棱角狀、無(wú)分選、無(wú)磨圓、礫經(jīng)大小不等。紫色頁(yè)巖中多具食鹽假晶、波痕、干裂。冀北地區(qū)代表性巖性—溶塌角礫巖在饅頭組中的層位位置如下。

1.1 河北唐山趙各莊東域山地區(qū)

該區(qū)饅頭組地層較發(fā)育，巖性主要為紫紅色頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥鈣質(zhì)白云巖，底部以紫紅色含粉砂粉晶含鐵泥鈣質(zhì)白云巖夾少量紫色鈣質(zhì)頁(yè)巖、含砂、礫及灰白色含泥云鈣質(zhì)礫巖，厚232.1 m。

1.2 河北撫寧地區(qū)

該區(qū)饅頭組下部以鮮紫紅色泥質(zhì)頁(yè)巖為主，夾數(shù)層薄層泥灰?guī)r、礫屑灰?guī)r及泥晶白云巖，底部以厚1～2 m的棕黃色薄層含角礫泥灰?guī)r與昌平組平行不整合接觸，厚397.2 m。

1.3 平泉董杖子地區(qū)

平泉董杖子地區(qū)巖性主要為：紫紅－暗紫色頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、鈣泥質(zhì)粉砂巖，紫紅色－暗紫色薄片狀粉砂質(zhì)、泥質(zhì)白云巖，夾土黃色中薄層白云質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥質(zhì)白云巖，巖層發(fā)育波痕、龜裂及石鹽假晶；底部均發(fā)育紫紅色角礫狀鈣質(zhì)泥巖、土黃色角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r，厚196.8 m。

2 沉積特征與蒸發(fā)沉積特點(diǎn)

冀北地區(qū)寒武紀(jì)時(shí)期沉積，基本承襲了晚元古代構(gòu)造及古地理格局。早寒武世昌平期，由海侵形成了該地區(qū)寒武紀(jì)的沉積格局范圍，屬于半封閉的海盆。海盆的北部為內(nèi)蒙古陸、鐵嶺靖宇古陸，太子河流域南部為千山狼林古陸。在太子河、吉林通化至撫松一帶形成了封閉的滯留海灣。饅頭初期開始，氣候干旱炎熱，冀北地區(qū)唐山—撫寧、平泉董杖子地區(qū)等水下高地的阻隔，形成了半封閉海灣接受潮上帶沉積；在太子河流域、以及吉林通化地區(qū)海盆處于滯流狀態(tài)，水體能量較低，海水循環(huán)條件差。冀北地區(qū)、遼西地區(qū)與遼東太子河流域及吉林通化地區(qū)相比，古地理環(huán)境相近(圖1)。饅頭晚期海侵范圍增大，冀北地區(qū)、太子河流域地區(qū)、遼西地區(qū)海水深度略有增加，接受潮下帶沉積。

2.1 沉積特征

依據(jù)下寒武統(tǒng)饅頭組的巖相組合，饅頭組屬潮下—潮間—潮上正?；蛳袒瘽篮鄙消}泥坪灘沉積序列，表現(xiàn)出明顯的旋回性。

潮下帶：相當(dāng)于威爾遜分類中的開闊海臺(tái)地相。受海盆內(nèi)水下高地的阻隔，水流較弱，屬低能環(huán)境。沉積的巖石以中厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，并含燧石結(jié)核。

潮間帶：相當(dāng)于威爾遜分類中的局限海臺(tái)地相。此相帶海水較淺與外海不暢通，循環(huán)具有局限性。沉積的巖石主要以灰色、黃灰色、紫色泥質(zhì)白云巖和含砂泥質(zhì)白云巖為主，并見有石鹽假晶。

潮上帶：此相帶相當(dāng)于威爾遜分類中的地臺(tái)蒸發(fā)相。此帶蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，含鹽度較高，致使巖石顏色主要表現(xiàn)為紫紅色，形成紫紅色粉砂質(zhì)泥晶白云巖、頁(yè)巖等，并可見烏眼構(gòu)造以及石鹽和石膏的假晶。

2.2 蒸發(fā)巖沉積特點(diǎn)

根據(jù)化學(xué)沉積順序，首先沉積的是石灰?guī)r或白云巖等碳酸鹽巖，其后為含有石膏、硬石膏、石鹽等礦物的硫酸鹽和氯化物等物質(zhì)的沉積，通常石鹽的沉積厚度大于石膏、硬石膏的沉積厚度。一般情況下，在石膏或硬石膏硫酸鹽物質(zhì)沉積后仍有石灰?guī)r或白云巖等碳酸鹽巖的沉積，它們常呈互層狀產(chǎn)出。由于饅頭早期基底上升，氣候炎熱，海水的蒸發(fā)量大于補(bǔ)給量，使海水中鹵水濃度增大，鹽類結(jié)晶析出，因而在饅頭組中部、下部存在沉積鹽巖。

3 饅頭組頁(yè)巖、礫巖的沉積環(huán)境分析

圖1 遼吉東部—河北北部早寒武世饅頭期古地理示意圖Fig.1 Paleogeographic sketch map of the Mantou Period, the Early Cambrian epoch in the Eastern Liaoning-Jilin and Northern Hebei Province.

冀北地區(qū)下寒武統(tǒng)饅頭組的頁(yè)巖、礫巖，宏觀上為紫紅色和黃綠色，局部為暗灰色、雜色。頁(yè)巖多具石鹽假晶、波痕和干裂；礫石成分為紫色粉砂質(zhì)白云巖、褐黃色泥質(zhì)白云巖、暗灰色泥質(zhì)自云巖和紫紅色頁(yè)巖等。巖石中可以見到烏眼構(gòu)造以及石鹽和石膏的假晶和波痕、干裂，表明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境屬地臺(tái)蒸發(fā)相。由于氣候干旱、炎熱，蒸發(fā)量大于補(bǔ)給量，使滯流的海水中鹽類物質(zhì)過飽和而逐漸沉淀。饅頭組巖石形成后，被其后的沉積巖所覆蓋，隨著后期的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)，使饅頭組地層上升，遭受風(fēng)化剝蝕形成各種裂隙，并且在近地表的潛水作用下，使鹽類物質(zhì)溶解流失，產(chǎn)生了一定的空間。由于淋濾作用的不斷進(jìn)行，鹽類物質(zhì)溶失的空間逐漸加大，導(dǎo)致部分巖石因重力作用產(chǎn)生塌陷。形成了層位穩(wěn)定的溶塌角礫巖。

4 找礦方向的探討

綜上所述，冀北地區(qū)早寒武世饅頭期的巖相古地理與遼東本溪太子河流域、吉林通化地區(qū)早寒武世饅頭期的巖相古地理相似，處于干旱炎熱的氣候、蒸發(fā)量大于補(bǔ)給的半封閉海灣的古地理環(huán)境。在遼東本溪太子河流域和吉林通化地區(qū)均發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)意義的石膏層。本溪地區(qū)的石膏礦體層位在地表的是一層溶塌角礫巖。通化東熱石膏礦礦石多呈灰色，塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)和纖維變晶結(jié)構(gòu)，可見硬石膏斑狀殘晶。具有角礫狀和斑狀構(gòu)造。由于冀北地區(qū)饅頭組下部出露的10～20 m厚的灰黃色角礫巖，與本溪地區(qū)的石膏礦體層出露在地表的巖性和吉林通化地區(qū)饅頭組的巖石組合及序列相似，以及巖石中出現(xiàn)石鹽假象、波痕及龜裂構(gòu)造等具有找礦意義標(biāo)志。表明在其一定的層位，可能存在石膏層，反映冀北地區(qū)饅頭組具有形成石膏礦的有利條件。

[1] 解立發(fā)，王繼梅，王抒群，丁 瑞，楊 雷，孟繁宇.白山市大陽(yáng)岔石膏礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2013，（15）4:60-62.

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[6] 石立國(guó)，遼寧南部地區(qū)下寒武統(tǒng)饅頭組沉積環(huán)境及石膏找礦方向研究[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2012,（3）:55-57

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Sedimentary environment and prospecting signif cance of the Mantou Formation, Lower Cambrian in Northern Hebei Province

SHI Li-guo1, PENG Shu-hua2
1. Fuxin Bureau of Land and Resources, Fuxin123000, Liaoning, China; 2. Tianjin Center of Geological Surveys, China Geological Survey, Tianjin300170, China

A set of purple and grayish yellow dolomitic conglomerate and shale is stably distributed in the Mantou Formation, Lower Cambrian in Norhern Hebei Provinces. The gravels are angular or subangular, sorted badly, and gravel is mainly composed of dolomite, which same with interstitial materials. Based on analysis of composition of rocks and sedimentary features in the horizon, the authors think that causes related to salt substances in conglomerate (carbonate) formed karst collapse breccia by secondary changes. Because of the horizon is stable and contains high concentration salts, so it is mostly probable to f nd gypsum mine in some horizon.

Lower Cambrian; Mantou Formation; shale; karst collapse breccia

P512.2

A

1001—2427（2014）01 - 8 -3

2014-01-15；

2014-02-27

石立國(guó)(1956－) , 男, 遼寧北鎮(zhèn)人, 阜新市國(guó)土資源局高級(jí)工程師.