膠東西部滑石礦地質(zhì)特征及找礦前景分析

蘇旭亮，劉 俊，王 帥，趙 闖，張學(xué)明，王 虎，于 洋（青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266071）

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膠東西部滑石礦地質(zhì)特征及找礦前景分析

蘇旭亮，劉 俊，王 帥，趙 闖，張學(xué)明，王 虎，于 洋
（青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266071）

【摘 要】膠東西部地區(qū)是我國(guó)重要的滑石礦勘查開發(fā)基地，已開發(fā)利用多年。本區(qū)滑石礦分布于粉子山群地層中，受構(gòu)造控制明顯，滑石礦成礦原巖為碳酸鹽和細(xì)碎屑沉積巖，屬沉積變質(zhì)熱液交代成因?？偨Y(jié)區(qū)內(nèi)滑石礦床特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征及已知礦區(qū)滑石礦成礦規(guī)律，建立成礦模式，預(yù)測(cè)本區(qū)粉子山群張格莊組地層中還賦存有優(yōu)質(zhì)的滑石礦資源，具良好的勘查開發(fā)前景。

【關(guān)鍵詞】滑石礦；地質(zhì)特征；找礦前景；膠東西部

山東省膠東地區(qū)滑石礦資源豐富、分布集中，是我國(guó)優(yōu)質(zhì)滑石主要產(chǎn)地之一[1]。2005年山東省白滑石基礎(chǔ)儲(chǔ)量為2 557.4萬(wàn)t，為全國(guó)第一，主要分布在萊州市、棲霞市、平度市的部分地區(qū)[2]，自20世紀(jì)60年代開采以來(lái)，已開發(fā)利用多年，除有大型國(guó)有滑石企業(yè)外，前期有不少民采礦山。雖然區(qū)內(nèi)滑石礦的開發(fā)利用水平較高，但勘查工作程度相對(duì)較低，少數(shù)露天的主要礦體作了詳查或勘探工作，并形成了數(shù)個(gè)大中型的開采礦山，隱伏的或局部民采老礦山投入的勘查工作較少，其成礦前景不明。本文通過總結(jié)膠東西北部萊州地區(qū)已知滑石礦床的地質(zhì)特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)概況，分析得出膠東西部一帶粉子山群地層中還賦存有優(yōu)質(zhì)的滑石礦資源，具有良好的勘查開發(fā)前景。

1　區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)位于華北板塊，膠北地塊之內(nèi)的膠北隆起西北部。區(qū)域地層屬華北地層大區(qū)魯東地層分區(qū)的蓬萊地層小區(qū)，區(qū)內(nèi)以古元古代變質(zhì)地層為主，構(gòu)造以北東向?yàn)橹?，褶皺和斷裂均有發(fā)育(見圖1)。侵入巖僅局部有少量中生代閃長(zhǎng)巖脈巖，區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)以滑石、菱鎂礦為主，金銀礦亦是優(yōu)勢(shì)礦種[3-4]，滑石、菱鎂礦等受地層及構(gòu)造控制較明顯。

1.1 地層

古元古代粉子山群是區(qū)域主要地層，占區(qū)內(nèi)總地層的80%以上，主要分布在粉子山向斜及兩翼，是經(jīng)角閃巖相至麻粒巖相的變質(zhì)地層[5]，是區(qū)域滑石礦的主要賦礦地層，可分為四個(gè)地層組：

(1) 祝家夼組(Pt1z)：分布于粉子山倒轉(zhuǎn)向斜兩翼，其巖性特征上部為黑云變粒巖、長(zhǎng)石石英巖為主夾石墨黑云片巖及透閃巖；下部為長(zhǎng)石石英巖、黑云變粒巖、黑云片巖、透輝大理巖及白云質(zhì)大理巖，原巖類型以碎屑沉積巖為主，夾粘土巖、碳酸鹽巖沉積，沉積環(huán)境為相對(duì)穩(wěn)定的濱?！獪\海相沉積環(huán)境。

(2) 張格莊組(Pt1zg)：分布于粉子山倒轉(zhuǎn)向斜兩翼。據(jù)其巖石組合特點(diǎn)，將該組又分為三個(gè)巖性段：第一段以厚層白云石大理巖為主，夾黑云變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖、長(zhǎng)石石英巖。其中斜長(zhǎng)角閃巖層厚18～35m，層位穩(wěn)定。第二段由透閃巖、黑云變粒巖組成，兩者多為互層產(chǎn)出，同時(shí)夾黑云片巖和透閃大理巖。該段底部有一層長(zhǎng)石石英巖，層位穩(wěn)定，可作為與第一段分界的標(biāo)志層。第三段主要為青灰色薄層狀白云質(zhì)大理巖，局部夾透閃大理巖、黑云變粒巖。由菱鎂巖、綠泥片巖、白云質(zhì)大理巖及滑石片巖組成。下部以絹云綠泥片巖為主，中部為菱鎂巖夾絹云綠泥片巖，上部以絹云綠泥片巖為主，夾菱鎂巖、白云質(zhì)大理巖，其原巖是碳酸鹽和細(xì)碎屑巖的沉積巖。反映了一種相對(duì)穩(wěn)定的淺海—濱海相沉積環(huán)境。

(3) 巨屯組(Pt1j)：分布于粉子山倒轉(zhuǎn)向斜之核部，主要巖性為石墨透閃巖夾黑云變粒巖、石墨大理巖、含石墨綠泥片巖、滑石片巖。在底部有時(shí)可見白色透輝石英巖、透閃石墨片巖。本組以含石墨為特點(diǎn)，在含石墨絹云綠泥滑石片巖中有一層黑滑石。該組巖石呈明顯層狀產(chǎn)出，走向和傾向穩(wěn)定，為一套含碳質(zhì)陸源碎屑沉積巖和化學(xué)沉積巖，沉積環(huán)境為濱?！獪\海相。

(4) 崗崳組(Pt1g)：分布于粉子山倒轉(zhuǎn)向斜之核部，崗崳一帶該組巖性較復(fù)雜，巖性為石榴矽線二云片巖、黑云片巖、黑云變粒巖夾長(zhǎng)石石英巖。據(jù)巖石組合、化學(xué)成分等特征判定其原巖成熟度比較高，以泥質(zhì)、砂泥質(zhì)沉積巖為主，間有碎屑沉積和碳酸鹽沉積。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域?yàn)橐槐睎|向粉子山倒轉(zhuǎn)向斜，為本區(qū)最主要的褶皺構(gòu)造，橫貫區(qū)域中部，是變質(zhì)地層的主要表現(xiàn)形式。其由粉子山群巖層組成，向斜核部為崗崳組和巨屯組，兩翼為祝家夼組和張格莊組，兩翼基本對(duì)稱，向斜構(gòu)造軸方位80°，軸面傾向南東，南翼傾角陡，為60～70°，北翼傾角緩，為40～60°，滑石礦分布于向斜核部的巨屯組和兩翼的張格莊組中，褶皺是本區(qū)主要控礦構(gòu)造。后期的表層次級(jí)脆性斷裂對(duì)前期形成的褶皺構(gòu)造進(jìn)行改造，有近東西向斷裂構(gòu)造，為伸展滑脫式走向斷裂，沿層間及不同物理性質(zhì)的巖性界面發(fā)育。該構(gòu)造的特點(diǎn)是造成地層減薄缺失，但地層層序相對(duì)不變。成礦期后，斷裂又有活動(dòng)，對(duì)滑石礦有破壞作用。

圖1　區(qū)域地質(zhì)略圖[3]

2　滑石礦特征

2.1 礦體特征

膠西地區(qū)滑石礦床的形成和賦存嚴(yán)格受控于粉子山群向斜褶皺構(gòu)造，主要賦存于張格莊組和巨屯組地層內(nèi)，呈近東西向展布，礦體多呈層狀、似層狀、透鏡狀、長(zhǎng)條狀，總體上分布較為穩(wěn)定，沿走向長(zhǎng)百米到千余米，沿傾向長(zhǎng)幾百米，延長(zhǎng)和延深都比較大，厚一般數(shù)米至數(shù)十米，局部沿走向、傾向有膨縮現(xiàn)象，總體來(lái)看厚度變化不大，故形成礦床的規(guī)模往往也很大。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，圍巖為綠泥片巖，界線清晰，滑石礦常與菱鎂礦伴生，受后期的斷裂構(gòu)造影響，局部有切斷破壞礦體，典型礦體形態(tài)特征如圖2所示。

圖2　萊州粉子山滑石礦體形態(tài)

2.2 礦石質(zhì)量

礦石呈灰白色，細(xì)纖維鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，少量為碎裂狀構(gòu)造，礦物以滑石為主(60%～80%)，其次為綠泥石(15%～20%)、絹云母，有少量石墨?；癁楹?鎂)硅酸鹽礦物。

礦石化學(xué)組成：SiO255%～60%、MgO 15%～30%、CaO 0.05%～1.5%、Fe2O30.15%～0.22%、LOI 5%～8%。

礦石有益組分為MgO、SiO2，它們組成有用礦物滑石。有害組分為FeO3、Al2O3、CaO，它們組成其他礦物成分。有益有害組分含量見下表。

滑石礦有益有害組分含量

礦石類型按構(gòu)造可分為塊狀滑石和片狀滑石。塊狀滑石具有塊狀構(gòu)造、礦石呈致密的塊狀。本區(qū)塊狀滑石含量較少；片狀滑石呈灰白色至灰黑色，細(xì)纖維鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。本區(qū)以片狀滑石為主。根據(jù)滑石含量與白度，劃分區(qū)內(nèi)滑石品級(jí)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)品，以Ⅰ、Ⅱ級(jí)品為主。

2.3 成礦模式

本區(qū)在沉積了粉子山群之后，地殼下陷，發(fā)生大面積的區(qū)域變質(zhì)作用。在區(qū)域變質(zhì)作用下，形成了富鎂質(zhì)的含礦變質(zhì)沉積建造。為滑石礦成礦提供了充足的鎂質(zhì)來(lái)源。經(jīng)角閃巖相至麻粒巖相的變質(zhì)作用后期，富SiO2、Mg2+等的變質(zhì)熱液又構(gòu)成了滑石礦的一種重要的含礦熱液來(lái)源。后期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，變質(zhì)作用派生的熱液與相鄰的富鎂巖層(張格莊組)發(fā)生了廣泛交代作用，使熱液中的SiO2與Mg2+結(jié)合生成滑石，賦存于構(gòu)造作用形成的有利空間中，其化學(xué)式如下：

3MgCa(CO3)2+4SiO2+H2O→Mg3[Si4O10](HO)2+3CaCO3+3CO2

在滑石礦生成的同時(shí)，圍巖中增加了Fe3+、Al3+等離子，生成綠泥石、絹云母等礦物。隨后，在南北向擠壓應(yīng)力作用下，本區(qū)發(fā)生了褶皺作用，形成東西向展布的粉子山倒轉(zhuǎn)向斜構(gòu)造，滑石礦體卷入褶皺構(gòu)造。伴隨褶皺沿構(gòu)造虛弱面，還形成了順層斷裂構(gòu)造或后期的構(gòu)造作用切割地層，破壞了滑石礦體，局部也可形成新的滑石礦，在不斷的剝蝕改造作用下，使礦石破碎并局部出露至地表，而部分還隱伏于地下。綜上所述，研究區(qū)滑石礦主要經(jīng)歷了沉積(a)→成巖(b)→成礦(c)→改造(d)四個(gè)階段，礦床成因?yàn)閰^(qū)域變質(zhì)熱液交代型[6]，成礦模式示意見圖3。

圖3　滑石礦成礦模式示意圖

3　礦床成因及找礦志

3.1 礦床成因

我國(guó)膠東西部及遼東半島同屬華北古板塊，是我國(guó)超大型非金屬礦重要成礦帶[7-8]，遼寧、山東同時(shí)是我國(guó)優(yōu)質(zhì)的滑石礦主要產(chǎn)區(qū)[9]，其賦礦層位、含礦巖性有相似性，滑石礦成因類型基本一致，主要為變質(zhì)熱液交代作用而成。以區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、物化探資料及膠東西部主要滑石礦特征為基礎(chǔ)資料，認(rèn)為膠東西部地區(qū)滑石礦嚴(yán)格受層位控制，主要產(chǎn)于粉子山群張格莊組地層中，區(qū)域中此地層沿萊州灣靠近內(nèi)陸一帶呈北東向展布，分布面積較大，目前所控制的滑石礦產(chǎn)地僅占此地層總面積約2%，主要是地層向斜兩翼、背斜頂部剝蝕出露至地表易發(fā)現(xiàn)的部分，但大部分地層在褶皺的向斜低部未出露，隱伏于地下，尚未投入勘查工作，因滑石礦為沉積變質(zhì)成因?yàn)橹?，其層位較穩(wěn)定，分析隱伏地段可能賦存有優(yōu)質(zhì)的滑石資源，目前所利用的主要在地表及以下200m以淺，據(jù)推測(cè)在隱伏區(qū)的粉子山群地層中，300m以淺應(yīng)有廣闊的勘查前景，重點(diǎn)地段有萊州優(yōu)游山一帶，萊西的祝溝一帶，平度的張舍、芝坊一帶。

3.2 找礦標(biāo)志

根據(jù)滑石礦的控礦地質(zhì)條件及成礦特點(diǎn)，區(qū)域中滑石礦的找礦標(biāo)志有如下幾點(diǎn)：

(1) 地層標(biāo)志：粉子山群張格莊組及巨屯組地層，前者是主要賦礦層位。

(2) 巖性標(biāo)志：石墨綠泥片巖、礦化大理巖、菱鎂巖、絹云片巖等。

(3) 礦化標(biāo)志：有較強(qiáng)的滑石礦化，手捻巖石有滑膩感。硬度低，手指甲即能刻動(dòng)。

(4) 伴生圍巖蝕變標(biāo)志：有滑石化、蛇紋石化、綠泥石化、絹云母化的巖層。

4　結(jié)語(yǔ)

膠東西部滑石礦成礦地質(zhì)條件良好，粉子山群張格莊組是工業(yè)礦體的主要賦礦層位，有一定的成礦專屬性。本區(qū)滑石礦為區(qū)域變質(zhì)熱液交代作用而成，滑石礦原巖為一套碳酸鹽和細(xì)碎屑巖的沉積，經(jīng)多次變質(zhì)作用，變質(zhì)程度達(dá)角閃麻粒巖相，形成了富鎂質(zhì)的含礦變質(zhì)沉積建造，受后期區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)影響，在富SiO2、Mg2+等的變質(zhì)熱液與富鎂巖層廣泛交代作用下生成滑石，于褶皺等有利空間中形成優(yōu)質(zhì)滑石礦體，區(qū)內(nèi)構(gòu)造褶皺決定著礦體的形態(tài)與產(chǎn)狀，尤其是多期次褶皺，改變著滑石礦分布格局，通過總結(jié)滑石礦的地質(zhì)特征，分析其成礦環(huán)境與成礦過程，進(jìn)而建立了本區(qū)滑石礦成礦模式，為今后的找礦工作提供參考。

根據(jù)區(qū)內(nèi)滑石礦的成礦特征及賦存規(guī)律，以區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果及區(qū)內(nèi)已知礦體的規(guī)律及滑石礦開發(fā)現(xiàn)狀等基礎(chǔ)資料為依據(jù)，分析認(rèn)為膠東西部尚有廣泛的粉子山群地層分布，其中的張格莊組地層中還有優(yōu)質(zhì)的滑石礦資源存在，主要是受褶皺構(gòu)造或剝蝕程度影響，沒有出露至地表，在萊州優(yōu)游山一帶，萊西的祝溝一帶，平度的張舍、芝坊一帶第四系覆蓋區(qū)還有較大的找礦前景。

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Geological Characteristics and Ore-searching Prospect of Talcum Mine in Western Jiaodong Area

SU Xu-liang, LIU Jun, WANG Shuai, ZHAO Chuang, ZHANG Xue-ming, WANG Hu, YU Yang
(Qingdao Geo-engineering Exploration Institute, Qingdao 266071, China)

Abstract:Western Jiaodong area is the important talcum ore exploration development base of China, where has been developed for many years.This talcum ore is mainly distributed in Fenshanzi group and controlled by structure. The ore-formation protolith is carbonatite and fine clastic sedimentary rock, and the genetic type of this talcum ore is sedimentary-metamorphic and hydrothermalmetasomatic origin. Through summarizing talcum deposit features in this studied area, combining with reginal geological and regularity of talcum ore formation in known ore area, we establish the mineralization pattern and forecast that there is high quality talcum ore stilly in Zhanggezhuang formation of Fenshanzi group, showing good exploration prospect for development.

Key words:talcum ore; geological characteristics; ore-searching prospect; western Jiaodong area

【收稿日期】2014-12-25

【文章編號(hào)】1007-9386(2015)03-0028-04

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【中圖分類號(hào)】P619.253