张乃婷,黄 河
(中材地质工程勘查研究院有限公司,北京 100102)
方解石是一种重要的非金属矿产资源,可制成重质碳酸钙[1],是现代工业重要的矿物功能填料;广泛用于生产橡胶、塑料、油漆、涂料、造纸、化妆品与牙膏、油墨、制糖、制药、食品与饲料等[2-3]。河北易县良岗方解石矿赋存层位稳定,矿石质量好,是一处优质的方解石矿床。本文总结了方解石矿的地质特征,探讨了矿床的成因,为该区寻找同类矿床提供参考。
本区大地构造位置处于中朝准地台(II2)燕山台褶带(II22)军都山岩浆岩带(III25)狼牙山凹褶断束(IV219)。该区出露地层主要为上太古界阜平群团泊口组、南营组、漫山组,岩性为黑云斜长片麻岩、变粒岩、角闪斜长片麻岩夹大理岩;中元古界长城系高于庄组白云岩、页岩、泥质白云岩等;中元古界蓟县系雾迷山组含粉砂泥状白云岩、含燧石条带白云岩、巨厚层叠层石白云岩夹沥青质白云岩和硅质岩。岩浆岩为燕山期中酸性侵入岩,由石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗岩等相变组成。构造以紫荆关—灵山深断裂为主[4](图1)。
图1 区域地质简图(据区域资料改编)
矿区出露地层为上太古界阜平群团泊口组和第四系(图2)。
图2 矿区地质简图
团泊口组为方解石矿的赋存层位,主要岩性为白色、淡灰色方解石大理岩、方解石大理岩夹绿帘石大理岩以及绿帘石大理岩夹方解石大理岩。其次为肉红色方解石大理岩、透辉石钾长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩等。第四系主要为残坡积粘土及碎石块等,分布于矿区低洼地段。
矿区为单斜层状构造,地层走向近东西,倾向南、倾角30°~70°。发育有2条断层。F1断层位于矿区西部矿体西缘与围岩(黑云角闪斜长片麻岩)接触部位,呈北西—南东向分布,出露长约200m,产状:260°∠57°,为逆断层。F2断层位于矿区中部,呈近南北向分布,出露长约240m,断层两盘地层明显错开,断距10m,断层面较平直,产状285°∠70°,为平推断层。断层为成矿后期构造,未影响方解石矿体规模及质量。
矿区范围内无岩浆岩发育。但外围有岩浆岩大面积出露,主要为燕山期中酸性侵入岩,岩性为闪长岩、二长花岗岩等。
方解石矿赋存于太古界阜平群团泊口组上部的方解石大理岩中,岩性为白色、灰白色方解石大理岩,矿层呈单斜层状产出,走向近东西,倾向南南西,倾角20°~85°。自下而上共有六层方解石矿(表1),与白云石大理岩夹层互层产出,自然界线清楚,野外易于识别。矿体出露长度40.55~392m,总厚度44.38m。白云大理岩夹层总厚度不大,单层厚度1.85~ 5.05m。方解石矿层中I、II、V、VI矿层沿走向分布较长,厚度基本稳定,III、IV沿走向出露较短,厚度较薄、规模较小。V为矿区内规模最大的矿层。
表1 矿层分布范围及其质量特征表 (单位:%)
方解石为白色、灰白色,粗粒变晶结构,块状构造。矿石结晶较粗,断面可见明显的菱面体晶体,粒径一般3~8mm。矿物成分主要为方解石,含量>99%,石墨、长石、石英、透闪石总含量<1%。方解石化学成分平均含量为CaO 53.50%、MgO 1.33%、SiO21.02%、Al2O30.29%、Fe2O30.11%。原矿方解石平均白度为81.92,超细加工后,10μm者含量>99.3%时白度为90.84。
对规模较大的II、V矿层方解石矿石进行了Hg、Pb、As、Se、F有毒有害元素分析,结果为Hg 0.01μg/g、Pb 8.9μg/g、As 0.42μg/g、Se<0.01μg/g、F 0.031μg/g,方解石矿石中的有毒有害元素含量低,质量优良。
值得关注的是白云石大理岩夹层,白云石大理岩主要成分为 CaO 30.88%、MgO 20.92%、SiO20.56% 、Al2O30.27%、Fe2O30.19%,化学成分含量符合陶瓷、橡胶冶金等行业指标要求,在开发方解石矿时应加以综合利用。
本区出露的地层为上太古界阜平群团泊口组、南营组,其原岩应为泥砂岩夹中基性凝灰岩和粘土质碳酸盐岩,经区域变质作用形成黑云斜长片麻岩、黑云角山斜长片麻岩、浅粒岩和大理岩。大理岩的形成为方解石矿最终成矿奠定了基础[5]。大理岩层位中的浅粒岩夹层中,有斜长石中包有的自型石英,属于酸性火山熔岩斑晶性质,说明原岩经后期岩体的侵入活动,岩体外接触带的碳酸盐岩、大理岩层再次发生强烈的接触热变质作用,并在成分较纯的大理岩带中形成白色方解石矿床[6]。
(1)上太古界阜平群团泊口组是方解石矿赋矿层位,层位稳定,方解石矿体明显受层位控制,呈带状展布,产状与赋矿地层一致,多与白云石大理岩互层。
(2)方解石矿石CaO含量高、白度高、有毒有害元素含量低,质量优良,是优质的方解石矿床[7-8]。矿体互层的白云石大理岩主要化学成分符合陶瓷、橡胶、冶金等行业指标要求,可综合利用。
(3)方解石矿床为区域变质型,后期叠加了接触变质作用。中酸性侵入岩是本区寻找方解石矿床重要标志,岩体外围是寻找方解石矿的重点区域[9-10]。