河北北部下寒武统馒头组沉积环境及找矿意义

石立国，彭树华

1.阜新市国土资源局，辽宁 阜新 123000；2.中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170

河北北部下寒武统馒头组沉积环境及找矿意义

石立国1，彭树华2

1.阜新市国土资源局，辽宁 阜新 123000；2.中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170

冀北下寒武统馒头组底部有一套层位稳定的紫红色、灰黄色白云质砾岩和页岩。砾石具棱角状或次棱角状，粒度分选差，砾石成分与填隙物成分相同，主要为白云岩。根据对该层位岩石组成、沉积特征的分析，其成因与砾岩（碳酸盐岩）中盐类物质经次生变化形成溶塌角砾岩相关。由于该层位稳定，含盐类物质较高，因此在一定层位有可能找到石膏矿。

下寒武统；馒头组；页岩；溶塌角砾岩

河北北部下寒武统馒头组下部有一层位稳定的紫红色、黄绿色页岩和白云质砾岩。砾石成分多为疏松多孔的白云质灰岩，具棱角状或次棱角状，分选和磨圆差，砾石成分与填隙物成分相同，均为白云岩。该地区早寒武世馒头期的岩相古地理与辽东本溪太子河流域、吉林通化地区早寒武世馒头期的岩相古地理相似。由于本溪地区和通化地区的馒头组底部页岩、溶塌角砾岩层位稳定，已找到石膏矿[1-7]，并且冀北地区馒头组常见溶崩或溶塌角砾岩及食盐假晶等重要的石膏矿找矿标志。因此在该地区馒头组底部的一定层位（地表风化层以下）有可能存在石膏矿。

1 河北北部的下寒武统馒头组

冀北地区馒头组地层分布广泛，馒头组的岩性特征，与辽东太子河地区基本相似。其紫色页岩底部均发育一层层位稳定的溶塌角砾岩，砾岩具棱角状、无分选、无磨圆、砾经大小不等。紫色页岩中多具食盐假晶、波痕、干裂。冀北地区代表性岩性—溶塌角砾岩在馒头组中的层位位置如下。

1.1 河北唐山赵各庄东域山地区

该区馒头组地层较发育，岩性主要为紫红色页岩、泥质粉砂岩、泥钙质白云岩，底部以紫红色含粉砂粉晶含铁泥钙质白云岩夹少量紫色钙质页岩、含砂、砾及灰白色含泥云钙质砾岩，厚232.1 m。

1.2 河北抚宁地区

该区馒头组下部以鲜紫红色泥质页岩为主，夹数层薄层泥灰岩、砾屑灰岩及泥晶白云岩，底部以厚1～2 m的棕黄色薄层含角砾泥灰岩与昌平组平行不整合接触，厚397.2 m。

1.3 平泉董杖子地区

平泉董杖子地区岩性主要为：紫红－暗紫色页岩、粉砂质页岩、钙泥质粉砂岩，紫红色－暗紫色薄片状粉砂质、泥质白云岩，夹土黄色中薄层白云质灰岩、粉砂质泥质白云岩，岩层发育波痕、龟裂及石盐假晶；底部均发育紫红色角砾状钙质泥岩、土黄色角砾状白云质灰岩，厚196.8 m。

2 沉积特征与蒸发沉积特点

冀北地区寒武纪时期沉积，基本承袭了晚元古代构造及古地理格局。早寒武世昌平期，由海侵形成了该地区寒武纪的沉积格局范围，属于半封闭的海盆。海盆的北部为内蒙古陆、铁岭靖宇古陆，太子河流域南部为千山狼林古陆。在太子河、吉林通化至抚松一带形成了封闭的滞留海湾。馒头初期开始，气候干旱炎热，冀北地区唐山—抚宁、平泉董杖子地区等水下高地的阻隔，形成了半封闭海湾接受潮上带沉积；在太子河流域、以及吉林通化地区海盆处于滞流状态，水体能量较低，海水循环条件差。冀北地区、辽西地区与辽东太子河流域及吉林通化地区相比，古地理环境相近(图1)。馒头晚期海侵范围增大，冀北地区、太子河流域地区、辽西地区海水深度略有增加，接受潮下带沉积。

2.1 沉积特征

依据下寒武统馒头组的岩相组合，馒头组属潮下—潮间—潮上正常或咸化澙湖—潮上盐泥坪滩沉积序列，表现出明显的旋回性。

潮下带：相当于威尔逊分类中的开阔海台地相。受海盆内水下高地的阻隔，水流较弱，属低能环境。沉积的岩石以中厚层状灰岩、白云质灰岩为主，并含燧石结核。

潮间带：相当于威尔逊分类中的局限海台地相。此相带海水较浅与外海不畅通，循环具有局限性。沉积的岩石主要以灰色、黄灰色、紫色泥质白云岩和含砂泥质白云岩为主，并见有石盐假晶。

潮上带：此相带相当于威尔逊分类中的地台蒸发相。此带蒸发作用强烈，含盐度较高，致使岩石颜色主要表现为紫红色，形成紫红色粉砂质泥晶白云岩、页岩等，并可见乌眼构造以及石盐和石膏的假晶。

2.2 蒸发岩沉积特点

根据化学沉积顺序，首先沉积的是石灰岩或白云岩等碳酸盐岩，其后为含有石膏、硬石膏、石盐等矿物的硫酸盐和氯化物等物质的沉积，通常石盐的沉积厚度大于石膏、硬石膏的沉积厚度。一般情况下，在石膏或硬石膏硫酸盐物质沉积后仍有石灰岩或白云岩等碳酸盐岩的沉积，它们常呈互层状产出。由于馒头早期基底上升，气候炎热，海水的蒸发量大于补给量，使海水中卤水浓度增大，盐类结晶析出，因而在馒头组中部、下部存在沉积盐岩。

3 馒头组页岩、砾岩的沉积环境分析

图1 辽吉东部—河北北部早寒武世馒头期古地理示意图Fig.1 Paleogeographic sketch map of the Mantou Period, the Early Cambrian epoch in the Eastern Liaoning-Jilin and Northern Hebei Province.

冀北地区下寒武统馒头组的页岩、砾岩，宏观上为紫红色和黄绿色，局部为暗灰色、杂色。页岩多具石盐假晶、波痕和干裂；砾石成分为紫色粉砂质白云岩、褐黄色泥质白云岩、暗灰色泥质自云岩和紫红色页岩等。岩石中可以见到乌眼构造以及石盐和石膏的假晶和波痕、干裂，表明当时的沉积环境属地台蒸发相。由于气候干旱、炎热，蒸发量大于补给量，使滞流的海水中盐类物质过饱和而逐渐沉淀。馒头组岩石形成后，被其后的沉积岩所覆盖，随着后期的地质构造活动，使馒头组地层上升，遭受风化剥蚀形成各种裂隙，并且在近地表的潜水作用下，使盐类物质溶解流失，产生了一定的空间。由于淋滤作用的不断进行，盐类物质溶失的空间逐渐加大，导致部分岩石因重力作用产生塌陷。形成了层位稳定的溶塌角砾岩。

4 找矿方向的探讨

综上所述，冀北地区早寒武世馒头期的岩相古地理与辽东本溪太子河流域、吉林通化地区早寒武世馒头期的岩相古地理相似，处于干旱炎热的气候、蒸发量大于补给的半封闭海湾的古地理环境。在辽东本溪太子河流域和吉林通化地区均发现具有工业意义的石膏层。本溪地区的石膏矿体层位在地表的是一层溶塌角砾岩。通化东热石膏矿矿石多呈灰色，块状构造，粒状结构和纤维变晶结构，可见硬石膏斑状残晶。具有角砾状和斑状构造。由于冀北地区馒头组下部出露的10～20 m厚的灰黄色角砾岩，与本溪地区的石膏矿体层出露在地表的岩性和吉林通化地区馒头组的岩石组合及序列相似，以及岩石中出现石盐假象、波痕及龟裂构造等具有找矿意义标志。表明在其一定的层位，可能存在石膏层，反映冀北地区馒头组具有形成石膏矿的有利条件。

[1] 解立发，王继梅，王抒群，丁 瑞，杨 雷，孟繁宇.白山市大阳岔石膏矿床地质特征及找矿标志[J].中国非金属矿工业导刊，2013，（15）4:60-62.

[2] 罗大有.灯塔海积寒武系石膏矿床地质特征[J].辽宁地质，1998,（3）:185-194.

[3] 罗大有.辽吉海积寒武纪石膏矿床[J].矿床地质，1985，（4）:3.85-94.

[4] 乔秀夫，高林志.华北地台上一个值得注意的含盐层位[J].中国地质科学院地质研究所所刊，1986:66-68.

[5] 石力果，项海亭，姜景林.辽西地区下寒武统馒头组下部角砾岩的成因及其找矿意义[J].辽宁地质，1986,（3）:254-259.

[6] 石立国，辽宁南部地区下寒武统馒头组沉积环境及石膏找矿方向研究[J].中国非金属矿工业导刊，2012,（3）:55-57

[7]马恩国，聂振声，金正焕.太子河流域早寒武世馒头期沉积环境及硬石膏矿床成因[J].辽宁地质，1991,（2）:176-183.

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

石立国(1956－) , 男, 辽宁北镇人, 阜新市国土资源局高级工程师.