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特征進行總結，并建立了沉積變質型碎云母礦的成礦模式。研究表明區(qū)內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)域變質作用等一系列地質過程。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巖地層中蘊藏著豐富的云母礦物，礦石品位高、質量好，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基地［4-5］。

本論文依托河北省沉積變質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。

圖1　靈壽-行唐一帶區(qū)域地質簡圖（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)內的主要含礦巖層為白云母鉀長片麻巖，礦體與巖層產狀基本一致，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，多產于區(qū)域復式褶皺的次級褶曲內，產狀因礦區(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礦石質量特征

礦石質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?。┖颗c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%，對礦石質量整體影響不大。

2.3礦體圍巖及夾石特征

成礦帶內各礦區(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)域變質作用等一系列地質過程。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)域變質和變形作用，原巖砂質巖石重結晶形成片麻巖、淺粒巖，其中的粘土質填隙物形成富鉀高鋁硅酸鹽礦物—白云母，砂巖中的泥質、砂泥質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)域變質作用等一系列地質歷史過程。

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巖或砂泥質巖石。原始沉積受水動力條件與沉積環(huán)境的制約，泥質、泥砂質巖呈層狀、透鏡狀與砂巖互層產出，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）變質作用成礦

灣子巖組變質程度屬低角閃巖相，變質溫度約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)域變質和變形作用，原砂質巖石重結晶形成片麻巖、淺粒巖，其中的粘土質填隙物形成富鉀高鋁硅酸鹽礦物——白云母，砂巖中的泥質、砂泥質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。變質作用伴隨強烈褶皺和韌性剪切變形構造運動。泥質巖石、砂泥質巖石礦物顆粒細小，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A級和B級地段外圍即含礦標志層等地質因素不明顯的地段。

在靈壽—行唐碎云母成礦帶A、B、C級地段內采用地質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)內采用地質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地的外圍地段，均具有找礦潛力。

表3　成礦帶內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，從事地質勘查管理工作，E-mail:610539923@qq.com.