黄 强, 方喜林, 孔繁河, 李哲武
(湖北省地质局 第二地质大队,湖北 恩施 445000)
鹤峰县大典河滑石矿区位于湖北省鹤峰县东南直距约47 km处走马镇大典河一带。2017—2018年,湖北省地质局第二地质大队在大典河矿区开展了滑石矿勘查工作,通过勘查,发现小型滑石矿床1处[1]。根据大典河滑石矿的勘查成果,对大典河滑石矿床地质特征进行阐述,并浅析矿床成因及区域找矿潜力。
区域地层区划隶属扬子区八面山小区,区域地层发育较齐全,出露南华系(Nh)—中寒武统覃家庙组(∈2q)等沉积地层,岩类以碳酸盐岩类为主,碎屑岩类次之。在走马—东山峰背斜核部红罗沟一带有上元古界青白口系张家湾组(Qbz)浅变质岩系和小规模的煌斑岩脉出露。
大典河矿区在大地构造位置上处于上扬子古陆块(Ⅱ2)上扬子南部被动边缘褶冲带(Ⅱ2-3)八面山台地褶皱带(Ⅱ2-3-1)长阳—秀山台褶束(Ⅱ2-3-1-2)的腹部(图1)。区域上最为显著的构造是一系列北东向弧形褶皱和断裂,系区内规模最大的骨干构造。主要褶皱、断裂分布具左移雁行,南西端折尾之特点,断裂的各种分支断裂发育。褶皱以走马—东山峰背斜为主,为区内主体褶皱构造,断裂构造以孟家沟—清官渡断裂、自生桥断裂和碑垭—官屋场断裂最为明显,具多期活动特征。
区域矿产以沉积矿产为主,主要矿产有寒武系的钒、钼矿和震旦系磷矿、滑石矿等。
图1 区域构造纲要图Fig.1 Outline of regional structure1.背斜轴;2.向斜轴;3.断裂及编号;4.矿区。
矿区内出露下寒武统石牌组(∈1sp)—上震旦统灯影组二段(Z2∈1d2)等沉积地层(图2),另有第四系大面积分布,区内无变质岩、岩浆岩。由于断层影响破坏,地层出露不完整,缺失灯影组一段、三段,陡山沱组一段、三段地层。现由新至老分叙之。
(1) 第四系(Q)。黄色、土黄色亚粘土—亚砂土夹云岩碎块,结构疏松松软,各处厚度不一、变化大。主要分布于矿区北部和东部外围。与下伏地层呈角度不整合接触。厚0~10.0 m。
(2) 下寒武统石牌组(∈1sp)。深灰色、浅灰绿色水云母页岩,含粉砂质水云母页岩夹条带状灰岩,水平层理发育。分布矿区南部外围。属陆棚相沉积。厚>40.00 m。
(3) 下寒武统牛蹄塘组(∈1n)。上部为灰、深灰色中层状含云质灰岩;中部为灰黑色水云母页岩、含粉砂质页岩,具水平层理,含星点状条带状黄铁矿;下部为灰黑色、黑色含碳硅质岩夹粉砂质页岩、炭质页岩,水平层理发育,含黄铁矿和磷质结核。分布矿区南部外围。早、中期属陆棚边缘盆地相,晚期为浅海陆棚相沉积。与下伏地层呈断层接触。厚>80.00 m。
图2 大典河矿区地质图Fig.2 Geological map of Dadianhe mining area1.第四系;2.下寒武统牛蹄塘组、石牌组并层;3.上震旦统—下寒武统灯影组二段;4.下震旦统陡山沱组二段;5.实测地质界线;6.角度不整合地质界线;7.逆断层及编号;8.地层产状;9.滑石矿矿体;10.图切地层剖面位置及编号;11.勘探线位置及编号;12.已施工剥土工程位置及编号;13.以往采坑位置及编号;14.已施工钻孔位置及编号、高程;15.矿区范围及拐点编号。
(4)上震旦统—下寒武统灯影组二段。该段为矿区内主体岩层。上、中部为浅灰色、灰色薄层夹少量中层状云岩,中部近底部夹滑石矿一层;下部为浅灰色—深灰色薄层状云岩,局部夹淡黄色含磷云岩条带(条带宽2.2~8.5 cm)、平行及斜交层面的白云石脉或团块和深灰色豆粒状含磷云岩透镜体。水平层理发育,为碳酸盐岩台地潮坪相沉积。与下伏地层呈断层接触。厚>200.00 m。
(5) 下震旦统陡山沱组二段(Z1d2)。黑色薄层状泥质云岩,泥—粉晶结构,局部见星散状及结核状黄铁矿,水平层理发育。分布于矿区北部外围。属台地潮下低能海湾相沉积。厚>88.0 m。
矿区位于走马—东山峰背斜南西段之南东翼,地层倾向133°~177°,倾角23°~48°,沿倾向方向具波状起伏,在矿区东部倾角显著变陡达66°~74°,且沿倾向显示出强烈揉曲现象。总体呈一向南东倾的单斜式构造。
矿区内部断裂构造不发育,仅在矿区北部、南部边界处局部见到两条断裂踪迹,对本区矿体破坏和影响性小。
(1) F1断裂。区域上谓之胡家湾断裂,该断裂面产状167°∠87°,断面舒缓波状,破碎带宽50 m,压裂岩及压性片理发育[2]。北盘为灰黑色薄层状含炭泥质云岩,产状5°∠41°,产状为155°∠67°节理发育,岩性破碎;南盘为浅灰—深灰色薄层云岩,产状155°∠46°,产状为289°∠40°节理发育,岩性破碎。
(2) F2断裂。区域上称之为碑垭—自生桥断裂,平面上呈向北西突出的“S”型展布,断面产状变化颇大,桃树垭为125°∠36°,向东转为142°∠54°~70°。断裂两盘均为下寒武统—上震旦统灯影组二段之浅灰色薄层状云岩,断距约500 m,破碎带宽约12 m,具三期活动特征,第一期为压性,破碎带中的泥质泥晶云岩、压裂岩、碎斑岩、压裂岩基本保持原岩结构,裂纹发育,泥、硅、钙质充填,碎斑岩颗粒大小1~5 mm,具明显的圆化,岩粉及少量碳酸岩胶结,胶结一般;第二期为左旋压扭性,将碎斑岩改造为透镜体,产状为132°∠56°压性分支裂面反映了它的活动性质;笫三期为扭性,活动较弱,局部见3~7 mm断层泥和灯影组中的牵引现象[2]。
综上,矿区总体为一向南东倾的单斜式构造,地质构造复杂程度属简单类型。
滑石矿体位于上震旦统—下寒武统灯影组二段中部近底部,赋矿一层,层位固定稳定(图3、表1)。矿体顶、底板岩性相同,均为浅灰色薄层夹中层状云岩。矿体总体走向北东,走向延展长度>430.00 m,沿倾向延深>100.00 m,倾向145°~175°,地表浅部由于受F1断层影响,倾角明显变陡达39°~48°,深部倾角显著变缓为20°~29°。矿体空间形态呈似层状、透镜状大致与围岩整合产出,形态简单,边界规则,矿与非矿一目了然(图4)。
表1 样品分析结果表Table 1 Sample analysis results
图3 4号勘探线剖面图Fig.3 Profile of exploration line 41.第四系;2.上震旦统—下寒武统灯影组二段;3.第四系坡积物;4.白云岩;5.滑石矿体;6.逆断层及编号;7.钻孔位置(编号/标高)及孔深;8.采坑位置及编号;9.地层产状。
图4 滑石矿体地表产出特征Fig.4 Surface occurrence characteristics of talc ore body
地表矿体厚1.47~9.03 m,平均厚5.06 m,变化系数为57%。从总体上看,矿体厚度中心位干CK1-BT1处,厚度为5.49~9.03 m,向北东、南西端厚度显著变薄;钻孔中矿体厚3.53~7.40 m,平均厚5.14 m,变化系数39%;全区矿体厚1.47~9.03 m,平均厚5.08 m,厚度变化系数50%,属较稳定型矿体。
矿体地表滑石含量31.77%~55.86%,平均39.7%,变化系数17%,在局部地段因风化作用滑石含量明显增高达49.9%~55.86%;深部矿体滑石含量32.46%~44.70%,平均36.94%,变化系数9%;整个矿体滑石含量31.77%~55.86%,平均38.69%,变化系数15%。
(1) 矿石的物质组分。滑石矿石主要呈灰白色,滑感显著,矿石矿物成分主要为滑石,脉石矿物主要为白云石、石英及少量方解石(含量0.5%~4%)。
滑石:含量36%~38%,片径一般为0.05~0.20 mm,最大达0.50 mm,主要呈片状集合体连续定向分布,构成片状、条带状或条纹状构造,少部分滑石呈显微鳞片状集合体组成团絮分布,常包裹石英颗粒。
白云石:含量32%~50%,呈半自形菱面体及他形粒状结构,粒径一般0.03~0.10 mm,部分晶粒整体被压扁拉长沿滑石片理定向分布。
石英:含量7%~12%,他形粒状结构,粒径一般0.01~0.03 mm,部分重结晶至0.05~0.1 mm,呈集合体聚集与白云石混杂分布,相对集中时形成条带,或散布于滑石片理间,部分颗粒被压扁拉长。
(2)矿石化学成分。本区矿石主要化学成分:SiO2含量28.96%~42.35%,平均35.41%;MgO含量22.25%~26.47%,平均23.45%;CaO含量10.29%~19.35%,平均15.43%;Fe2O3含量0.02%~0.16%,平均0.09%;白度55%~82%,平均67%;烧失量18.02%~27.52%,平均24.76%。
矿石组合样分析平均:MgO 22.67%,SiO233.26%,Al2O30.057%,酸不溶物40.81%,烧失量27.44%。
多元素分析平均:CaO 15.97%,K2O 0.028%,Na2O 0.049%,Cr2O30.001 3%,MnO 0.01%,TiO20.037%,P2O50.19%,CO224.82%,H2O+1.20%,Cu 71.95×10-6,Pb 1.77×10-6,Zn 223×10-6。
(3) 矿石的结构构造及矿石类型。矿石的结构构造简单,主要为粒状片状变晶结构;条带状构造,主要由片径为0.05~0.20 mm滑石集合体连续定向排列而显现。矿石自然类型简单,主要为块状滑石,次为片状滑石(图5)。工业类型为白云石—滑石型。
图5 滑石矿石偏光显微镜下特征Fig.5 Characteristics of talc ore under polarizing microscope
(1) 矿石具片状粒状变晶结构、条带状构造,滑石呈片状集合体连续定向分布,白云石、石英颗粒被压扁拉长,这些特点均反映了与动力变质作用有关的压力—重结晶作用形成的矿石结构,这也就是说,本区滑石矿的成矿作用不仅经历了沉积过程,其后期也经历了动力变质作用的叠加。
(2) 从构造方面看,矿床位于走马—东山峰背斜南东翼,走向断裂发育,矿体分布于两条走向断裂所夹持的块体中,受北东向构造控制,矿体中具片理化和揉皱折曲现象,见摩擦镜面、擦痕,说明矿床受到构造(主要为层间滑动)的强烈影响。
综上所述,本区滑石矿床的成因与地层、构造及动力变质作用有关,初步认为本区矿床成因类型应属于沉积—变质型矿床。
湖南省石门县清官渡滑石矿区位于走马—东山峰背斜南东翼,区内出露地层为震旦系下统陡山沱组、上统灯影组及寒武系下统牛蹄塘组,地层走向北东,倾向南东,局部出现倒转,发育有一系列走向断层。清官渡滑石矿赋存于灯影组下段,赋矿两层,矿体一般厚0.8~3.93 m,长110~1 260 m,呈层状、似层状产出[3]。从清官渡矿区采集的滑石矿岩矿鉴定样、化学样分析结果见表2。
表2 大典河矿区与清官渡矿区滑石矿石质量特征对比Table 2 The quality characteristics comparison of talc ore betweenDadianhe mining area and Qingguandu mining area
从表2可以看出,本区滑石矿除SiO2含量偏低、烧失量高外,其它质量特征与清官渡滑石矿基本一致。
本区与清官渡矿区相邻,均位于走马—东山峰背斜南东翼,两矿区之间灯影组地层分布广泛,走向断层发育,成矿地质条件优越,故在大典河—清官渡一带沿赋矿层位寻找滑石矿潜力巨大(图6)。
图6 大典河—清官渡地区地质图Fig.6 Geological map of Dadianhe-Qingguandu area1.中寒武统高台组;2.下寒武统石龙洞组;3.下寒武统天河板组;4.下寒武统石牌组;5.下寒武统牛蹄塘组;6.上震旦统—下寒武统灯影组;7.下震旦统陡山沱组三段;8.下震旦统陡山沱组二段;9.下震旦统陡山沱组一段;10.上南华统南沱组;11.上南华统古城组与大塘坡组并层;12.下南华统莲沱组;13.地质界线;14.地层产状;15.正断层;16.逆断层;17.性质不明断层;18.推测断层;19.矿区范围;20.找矿远景区。
(1) 大典河滑石矿床的成因与地层、构造及动力变质作用有关,属于沉积—变质型矿床。
(2) 大典河滑石矿体赋存于上震旦统—下寒武统灯影组二段中部近底部,赋矿一层,呈似层状、透镜状大致与围岩整合产出。矿石具粒状片状变晶结构、条带状构造。矿石自然类型为块状滑石、片状滑石,工业类型为白云石—滑石型。
(3) 在大典河—清官渡一带,成矿地质条件优越,沿赋矿层位寻找滑石矿潜力巨大,是今后找矿和勘查的工作重点。