甘肃省滑石矿地质特征及成矿规律探讨

张国超, 鲁进贵

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

1 概况

甘肃省内滑石矿主要分布于酒泉市金塔县四道红山、天仓一带、张掖市山丹县玉石克朗一带和陇南市康县罗家沟一带。已有滑石矿矿床规模小，金塔县四道红山滑石矿、康县罗家沟滑石矿规模达到小型，山丹县玉石克朗滑石矿、金塔县天仓滑石矿均为矿点，勘查程度低，大部分未做过系统地质工作。

2 实例

2.1 金塔县四道红山滑石矿床(小型)

2.1.1 区域地质特征

矿区大地构造地处塔里木板块—塔里木盆地(克拉通)—敦煌地块—柳园裂谷。

(1)区域内出露地层有长城系、蓟县系、石炭系、白垩系、新近系和第四系。

(2)本区构造位置处在鸡心山南东倾没背斜的东部。该背斜轴部由蓟县系下岩组板岩、千枚岩等组成，两翼由蓟县系上岩组组成，其岩性为大理岩、板岩、千枚岩、石英岩和各种混合岩，属一套浅海相碳酸盐建造。其中碳酸盐岩石呈透镜状产出，硅化程度较高，普遍含藻类化石[1]。

背斜轴向北西西，向南东东倾没。西部被海西中期花岗闪长岩破坏，南西翼岩层以北西西向延伸，倾向南南西，倾角中等陡。区域性断裂有三条在矿区附近通过，一条呈北西西向，长达19 km，对矿区影响较大，另有两条以北东向延伸的横向平推断层，长3 km。断距数百米，对矿区有一定影响。

(3)区域内广泛发育着不同时代、不同规模的超基性—酸性侵入岩体，具有多期次、多旋回活动的特点，空间上沿石板泉断裂及其次级断裂构造两侧分布。主要有三叠纪二长花岗岩(ηγT)和石炭纪二长花岗岩(ηγC)、闪长岩(δC)、花岗闪长岩(γδC)、辉长岩(νC)以及奥陶纪石英闪长岩(δοO)等。以中酸性侵入岩为主，超基性岩次之，呈岩基或岩株状产出[2]。

2.1.2 矿区地质特征

(1)矿区内含矿地层主要为蓟县系平头山群下岩组(Jxpn11-1)(图1)，主要地质特征如下：

图1 四道红山式滑石矿地质略图 1—第四系全新统松散的砂砾石、黏土、亚黏土层；2—蓟县系平头山群；3—粉砂质板岩；4—花岗闪长岩；5—辉绿岩；6—菱镁矿；7—滑石矿化体；8—滑石矿体； 9—实测及推测地址界限；10—性质不明断层；11—逆断层； 12—正断层及平移断层；13—剖面位置及编号

蓟县系平头山群下岩组(Jxpn11-1)为矿区最下部层位，出露在矿区北部，为灰—灰白色中厚层状白云石大理岩、白云岩；向西相变为硅质条带状白云质大理岩，薄—中厚层状，沿微层理有漆黑色硅质条带，呈波浪状分布，未见底。

(2)区内断裂构造比较发育，主要断层特征如下：

F1断层走向冲断层：纵贯全矿区，长1 800 m，位于滑石矿化带与Jxpn11-2岩层之间。断层走向北西西，倾向北北东，倾角在50°～72°之间，由钻探可知，Jxpn11-1岩层沿倾向逆冲在Jxpn11-2岩层之上，沿断裂走向有辉绿岩脉和闪长玢岩脉的贯入；断层两侧的岩石具强烈的蚀变等。根据其与滑石矿化的关系，本断层属于矿区内控矿构造[3]。

F2正断层：出露于矿区内，北端消失于Jxpn11-1地层中，南段隐没于Jxpn11-3地层内，它切割了Jxpn11-2地层，但对矿化带破坏不大。

F4平推断层：北端消失于Jxpn11-1地层中，南段隐没于Jxpn11-3地层内，断层走向北北西，倾向南东，倾角50°左右。

F6平推断层：沿沟谷伸展，横穿全矿区，断层总体走向北东，倾向南东，在地表呈现“S”形形迹。

根据地表裂隙及脉岩分布分析，发育两组裂隙：北北东至北东向，产状287°～322°∠40°～60°，北西走向，产状为40°～70°∠30°～80°。沿此两组裂隙常有晚期辉绿岩脉贯入。由于此两组裂隙较发育，使辉绿岩脉成群出现，而且对矿体有一定破坏作用[4]。

(3)区内岩浆岩以闪长岩为主，辉绿岩、闪长玢岩次之，根据区测资料，均形成于海西中晚期。

2.1.3 矿床类型

该矿床属工业类型镁质碳酸盐岩热液交代型。

(1)构造裂隙的控制

根据矿化带赋存部位及矿体形态可知，矿体明显受到F1走向逆冲断层的控制，故认为F1断层是矿区范围内主要的控矿构造。

(2)岩性控制

Jxpn11-1地层主要为硅质条带状白云石大理岩、白云岩等碳酸盐类岩石，该类岩石的化学成分质量分数SiO28.77%， MgO 24.08%， Fe2O30.94%，CaO 25.20%，其在溶液参与下具有很强的活动性，可进行强烈的交代作用，为滑石形成提供了硅和镁，其反应式如下：

Mg3(Si4O10)(OH)2+2CaCO3+2CO2

(3)βμ1辉绿岩的控制

滑石矿化与βμ1辉绿岩密切伴生，是矿区内较为常见的地质现象，两者产状近于一致，受北西西向断裂所控制，特别是矿化规模大质量好的矿体和地段，必然有βμ1辉绿岩的存在，其可以作为滑石矿体的直接围岩，也可以作为矿体内部的残留体，并且在该辉绿岩内部，也有不同程度的滑石矿化。因此认为，βμ1辉绿岩与滑石矿化有着密切的伴生关系[5]。

2.2 康县罗家沟滑石矿(小型)

2.2.1 区域地质特征

该区大地构造位置位于华北准地台的西南缘及松潘—甘孜褶皱系的东北缘，总体构造位置隶属于秦岭地槽褶皱带范畴。总体来说罗家沟矿区处于摩天岭加里东褶皱带侧坳陷带(过渡带)以北，境内主要构造线(地层、主要断裂)的走向基本呈东西向。

(1)地层。地层主要为长城系碧口群、中上志留统白龙江群、中泥盆统三河口组、石炭系尕海群。

(2)构造。本区大地构造位置位于华北准地台的西南缘及松潘—甘孜褶皱系的东北缘，属于摩天岭褶皱带之北侧坳陷带(过渡带)。

(3)岩浆岩。区域内侵入岩体都为一些零星的小侵入体及脉状侵入体，有石英脉、花岗斑岩脉以及超基性岩。另外在矿区西部郑家沟以南见中酸性变质火山岩，岩石蚀变很强烈。

2.2.2 矿区地质特征

(1)地层。矿区含矿地层主要为中泥盆统三河口组第三岩性段(D21s3)，分布在矿区北部共分上、中、下三层，以灰色薄层灰岩及中厚层灰岩为主，夹含炭千枚岩、绢云千枚岩，有时灰岩与千枚岩呈互层；灰岩与千枚岩沿走向近东西展布。与石炭系尕海群呈断层接触关系。

(2)矿区内有褶皱构造和断裂构造两种。

①褶皱构造。由于本区均为北倾的复式单斜构造，呈东西向条带状，线状紧密褶曲，岩层产状一般较陡，局部并有倒转，层间小褶曲发育，多为不对称褶曲及波状小褶曲，向南或向北均有歪倒。

②断裂构造。矿区内断裂构造有7条：

F1为一条近东西向断裂，在矿区南部贯穿全区，断层性质不明，为区域上的大断裂。

F2断层为推测正断层，发育较强的褐铁矿化，局部出现褐铁矿铁帽。推测其和F1断层为同期的次级断层。

F3、F4断层为推测逆断层，走向70°～80°。推测F3和F4两条断层为同期次同应力作用下形成的断层[6]。

F5断层在矿区滑石矿化体附近和滑石矿化体走向相近，约110°。断层两侧岩石受挤压变形，该断层为正断层，推测其与滑石矿的形成有较大的关系。推测其为导矿构造，为滑石矿的形成提供了通道。断层宽约12 m，角砾成分多为千枚岩，褐铁矿化和绿泥石化发育。

F6、F7断层推测均为正断层，在滑石矿化体附近，走向和矿化体相近，约100°，为导矿和容矿构造。

(3)岩浆岩。矿区内未见任何类型岩浆岩出露。

2.2.3 矿床类型

矿床成因类型属热液交代型的滑石矿床。

3 成矿地质条件总结

甘肃滑石矿的产出主要受白云岩、地质构造、区域变质作用和岩浆作用等综合因素控制。白云岩是滑石矿形成的矿源层，对矿体定位起着主导作用。

3.1 地层及岩性条件

赋矿地层属蓟县系平头山群，赋矿岩性以富镁质碳酸盐岩为主。山丹县玉石克朗矿区滑石矿，其赋矿围岩为龙首山群Ⅲ岩组区域内富镁质岩石如白云岩、白云石大理岩；矿体直接围岩为白云岩和炭质板岩。

金塔县四道红山、天仓滑石矿，其赋矿围岩属平头山群下岩组，区域内为含云泥微晶白云岩、砾屑白云岩、砂屑白云岩、微—细晶白云岩及叠层石白云岩，厚1 519 m。矿体直接围岩主要为硅质条带白云石大理岩和白云岩，次之为二云石英片岩及矽线石片岩。岩石具蛇纹石化、透闪石化、阳起石化、菱镁矿化及滑石化。

上述地层及岩石为成生滑石提供了丰富的镁质和硅质，其MgO主要源于白云岩、白云石大理岩，SiO2中的一部分则来源于原岩为硅质泥质岩等。其次，赋矿镁质碳酸盐岩化学活动性强，有利于交代作用进行，亦是有利因素之一。

3.2 构造裂隙条件

早古—晚古生代期间古河西系、天山—阴山纬向体系的次级构造裂隙是形成滑石矿的控矿及容矿构造。

山丹县玉石克朗滑石矿，赋存于与北西向主构造线呈锐角相交的近南北向小断层和裂隙中，其成生时代约为早古生代晚期。

北山的四道红山—天仓滑石成矿区，处纬向构造柳园—天仓褶带的大红山—酒泉地红山复式向斜南部，其间包容鸡心山南西倾没背斜、四道红山—鸡心山北西向压性断裂、四道红山南(铁矿沟)北西向断裂及其北侧断裂带。滑石矿主要受北西向断裂带控制。构造成生时代属早古—晚古生代中期。

上述构造为滑石成生的控岩控矿构造。如发育在四道红山南的北西向断裂及矿区F1断裂，既控制辉长岩、辉绿岩等成矿岩体的分布，又控制滑石及菱镁矿分布。四道红山F1断裂纵贯矿区，沿断裂矿体分布比较集中，蚀变强烈，岩石破碎。经统计矿体赋存于倾向10°～35°、倾角74°，倾向190°～210°、倾角65°～83°两组裂隙内，系与主断裂同期成生的低级别构造。该矿区走向北北东、北东向扭性断裂，仅见其错截滑石矿带，显然是成矿后成生的构造。

3.3 岩浆活动与热液活动条件

岩浆及热液活动是滑石成生的关键条件。

龙首山玉石克朗矿南部，发育志留纪中粗粒花岗岩，附近基性、中酸性岩脉广布。

北山的四道红山、天仓一带，大面积分布石炭纪中酸性岩，此外尚有岩墙状、脉状辉长岩及辉绿岩。

上述岩浆岩分布的特点与国内外典型滑石矿床岩浆活动的特征完全一致。以四道红山矿为例，辉绿岩可分两期，成群分布。其中第一期辉绿岩与滑石相伴产出，往往构成矿体围岩或矿体内的残留体，岩石亦不同程度滑石化，由此推测第一期岩体为成矿提供部分MgO；而第二期岩体侵入时，岩浆源内的部分MgO已为气水热液带出，成矿已处于完成阶段。

关于成矿热水溶液来源，本研究认为以多期次的岩浆活动来源为主，其次是地表水和浅层地下水的参与。但是有迹象显示四道红山滑石矿后一种来源亦甚重要，主要是：(1)赋矿富镁质碳酸盐岩内溶洞、溶孔等岩溶现象发育，滑石矿内亦见溶洞及充填物，说明地下水活动很活跃；(2)矿体发育在两种性质差异较大的岩层的接触部位，有利于地表水及地下水活动和滞留；(3)矿体处在主断裂上盘，是地下水下渗有利地段。

4 成矿规律分析

4.1 甘肃滑石矿资源产出的时间规律

甘肃滑石矿矿床产出的地层时代较多，其中最重要的成矿时期以石炭纪为主，次为震旦纪、志留纪。各个时代的滑石矿矿床，矿层多产于各地层单元的中上层位。

在不同的成矿时代中，甘肃的滑石矿形成的数量不同，其中震旦纪成型矿床1处(小型1处)，志留纪成型矿床1处(矿点1处)，石炭纪成型矿床2处(小型1处、矿点1处)。

经综合对比分析，最重要的成矿时期以石炭纪为主，次为震旦纪，而志留纪仅占2.38%。

4.2 甘肃滑石矿资源的空间分布规律

从甘肃Ⅲ级大地构造单元位置上看，甘肃滑石矿矿床主要分布于敦煌地块、龙首山—雅布赖山地块、摩天岭地块，其他构造单元目前未发现滑石矿产地。

从矿床类型看，赋存三个时代的矿床类型均为热液交代型，分布于敦煌地块、龙首山—雅布赖山、摩天岭地块构造单元中。

从Ⅳ级矿带看，甘肃境内包含了40个Ⅳ级矿带，其中有3个成矿带有滑石矿显示，其各成矿带滑石矿的分布数量不同(表1)。

表1 甘肃Ⅳ级成矿带滑石矿统计一览表

各Ⅳ级成矿带以查明资源储量为主线，排序为小独山—白山堂→新关—阳山→龙首山。探获资源储量为主线，排序为新关—阳山→小独山—白山堂→龙首山。从排序说明上述Ⅳ级成矿带所具有巨大的资源潜力。

4.3 甘肃滑石矿成矿远景

据甘肃矿产资源潜力评价(2012)成矿单元划分方案，甘肃滑石矿主要成矿单元包括3个Ⅲ类成矿带、3个Ⅳ类矿带。结合近年找矿工作进展，归纳出1个滑石矿成矿远景区(表2)，简要成矿地质特征如下：

表2 甘肃滑石矿重要成矿区带及成矿远景区一览表

该区地处塔里木盆地—敦煌地块—柳园裂谷中，已发现四道红山小型滑石矿床2处，属于镁质碳酸盐岩类型，与菱镁矿相伴产出，赋矿地层为蓟县系平头山组细碎屑岩所夹的镁质碳酸盐岩透镜体。成矿作用与华力西期花岗岩体有关，矿体常在白云石大理岩中成群产出，平行分布，矿体产状受地层岩性的控制，与地层产状基本一致，属华力西中期中低温热液型滑石矿床。滑石平均化学成分SiO257.00%，MgO 32.13%。

分析发现滑石矿赋矿岩石镁质白云岩属于白云石型矿石，未计算资源量，四道红山矿区的东部地段属勘探区，西部地段的矿体具有一定的规模，系扩大矿体远景的有利地段，具有潜在的找矿价值，预测矿床规模可达大型。

5 结论

甘肃省内滑石矿主要分布于酒泉市金塔县四道红山、天仓一带、张掖市山丹县玉石克朗一带和陇南市康县罗家沟一带。滑石矿的产出主要受白云岩、地质构造、区域变质作用和岩浆作用等综合因素控制。矿床产出的地层时代主要有震旦纪、志留纪、石炭纪，其中最重要的成矿时期以石炭纪为主，次为震旦纪、志留纪。各个时代的滑石矿矿床，矿层多产于各地层单元的中上层位。从甘肃Ⅲ级大地构造单元位置上看，甘肃滑石矿矿床主要分布于敦煌地块、龙首山—雅布赖山地块、摩天岭地块构造单元中。结合近年找矿工作进展，归纳出1个滑石矿成矿远景区。