華北地區(qū)菱鎂礦成礦規(guī)律初探

趙澤霖，李俊建*，倪振平，張彤，宋立軍

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，天津 300170；3.山東省地質(zhì)調(diào)查院，濟(jì)南 250013；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，呼和浩特 010020；5.河北省地質(zhì)調(diào)查院，石家莊 050081）

菱鎂礦主要化學(xué)成分為碳酸鎂（MgCO3），主要用于工業(yè)高溫爐窯及設(shè)備耐高溫、抗侵蝕等方面的耐火材料等[1]。菱鎂礦是我國(guó)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，我國(guó)菱鎂礦2010年儲(chǔ)量為36.4億噸，而截止2017年累計(jì)探明儲(chǔ)量降為31.2億噸，呈下降趨勢(shì)。但我國(guó)對(duì)菱鎂礦的需求卻處于高位[2]，因此需要加大對(duì)我國(guó)菱鎂礦的勘查和研究工作。由于我國(guó)菱鎂礦資源基地具高度富集于遼寧且成礦類(lèi)型單一等特征[3，4]，前人研究相對(duì)集中于我國(guó)菱鎂礦的資源特征和開(kāi)發(fā)利用情況[1，3，5-9]以及單個(gè)礦床的地質(zhì)特征[10-13]和礦床成因[4，10，14]等工作，對(duì)華北地區(qū)的菱鎂礦資源狀況及區(qū)域成礦規(guī)律的研究較少。

華北地區(qū)菱鎂礦成礦地質(zhì)條件優(yōu)越、資源豐富、成礦類(lèi)型較為齊全，在山東萊州、河北邢臺(tái)及內(nèi)蒙古察漢奴魯?shù)鹊禺a(chǎn)出大中型菱鎂礦床6處，菱鎂礦資源儲(chǔ)量約占全國(guó)總儲(chǔ)量的15%，僅次于遼寧遼陽(yáng)菱鎂礦區(qū)。本文在總結(jié)華北地區(qū)菱鎂礦資源分布狀況及礦床產(chǎn)出規(guī)律基礎(chǔ)上，梳理區(qū)內(nèi)菱鎂礦成礦類(lèi)型，并建立華北地區(qū)菱鎂礦預(yù)測(cè)類(lèi)型，為進(jìn)一步勘探部署和成礦規(guī)律研究提供支撐。

1 華北菱鎂礦資源概況

目前全國(guó)共有菱鎂礦60余處，其中華北地區(qū)發(fā)現(xiàn)菱鎂礦6處，包括山東省4處，河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)各1處（圖1）。

圖1 華北地區(qū)菱鎂礦分布圖（據(jù)文獻(xiàn)[17]及腳注①李俊建主編.華北地區(qū)重要礦種區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告[R].天津:天津地質(zhì)調(diào)查中心，2013，1-742.）Fig.1 Map showing the distribution of magnesite in North China

山東省是華北地區(qū)菱鎂礦主要產(chǎn)區(qū)，礦床集中分布在萊州市[15]，包括粉子山礦區(qū)外圍菱鎂礦床和優(yōu)游山菱鎂礦床兩處大型礦床、粉子山滑石礦大原家-山劉家菱鎂礦床和萊州粉子山菱鎂礦礦床兩處中型礦床。山東省菱鎂礦累計(jì)查明資源儲(chǔ)量占全國(guó)資源儲(chǔ)量9.46%，僅次于遼寧省位居全國(guó)第二位。

河北省菱鎂礦資源相對(duì)稀少，質(zhì)量也不高，主要在邢臺(tái)地區(qū)發(fā)現(xiàn)一處大河菱鎂礦床，規(guī)模為小型。礦山生產(chǎn)的礦產(chǎn)品經(jīng)過(guò)手選、破碎銷(xiāo)售到邯邢地區(qū)的鋼鐵廠做冶金熔劑。

內(nèi)蒙古自治區(qū)菱鎂礦資源也相對(duì)稀少，已發(fā)現(xiàn)礦床呈帶狀分布，礦床品位較低、規(guī)模較小。內(nèi)蒙古地區(qū)的菱鎂礦載體為興蒙造山帶內(nèi)部發(fā)育的多條蛇綠巖，因此其分布沿著索倫山-西拉木倫蛇綠混雜巖帶、賀根山蛇綠混雜巖帶展布[16]。目前能達(dá)到工業(yè)品位的礦床為察汗奴魯小型菱鎂礦。

2 華北菱鎂礦成因類(lèi)型及典型礦床特征

2.1 華北菱鎂礦成因類(lèi)型

我國(guó)菱鎂礦床成因類(lèi)型可劃分為沉積變質(zhì)-熱液交代型、熱液型、風(fēng)化殘積型和沉積型[8]。在前人文獻(xiàn)中提及超基性巖中風(fēng)化淋濾菱鎂礦多指隱晶質(zhì)菱鎂礦[3，9]，但筆者野外工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由超基性巖蝕變而成菱鎂礦也可以顯晶質(zhì)狀態(tài)存在。因此將華北地區(qū)菱鎂礦床類(lèi)型劃分為沉積變質(zhì)型、沉積變質(zhì)-熱液交代型和超基性巖風(fēng)化殘積型，其中后者進(jìn)一步劃分為超基性巖風(fēng)化淋濾隱晶質(zhì)型菱鎂礦和顯晶質(zhì)菱鎂礦2個(gè)亞類(lèi)。沉積變質(zhì)型主要包括山東省掖縣粉子山礦區(qū)外圍大型菱鎂礦床、優(yōu)游山大型礦、粉子山滑石礦大原家-山劉家中型菱鎂礦和萊州粉子山中型菱鎂礦區(qū)。沉積變質(zhì)-熱液交代型以河北邢臺(tái)大河小型菱鎂礦床為代表。風(fēng)化殘積隱晶質(zhì)型菱鎂礦床在興蒙造山帶內(nèi)蛇綠巖中蝕變超基性巖的風(fēng)化殼內(nèi)產(chǎn)出，典型礦床為內(nèi)蒙古察汗奴魯小型菱鎂礦。超基性巖風(fēng)化殘積顯晶質(zhì)菱鎂礦為筆者發(fā)現(xiàn)于額濟(jì)納旗洗腸井蛇綠巖內(nèi)，菱鎂礦以顯晶質(zhì)存在，菱鎂礦化超基性巖以透鏡狀“巖塊”產(chǎn)于由強(qiáng)變形細(xì)碎屑巖形成的“基質(zhì)”內(nèi)，為新發(fā)現(xiàn)礦點(diǎn)。

華北地區(qū)沉積變質(zhì)型菱鎂礦床主要產(chǎn)于山東萊州粉子山地區(qū)，礦床產(chǎn)于粉子山群張格莊組鎂質(zhì)碳酸鹽巖地層內(nèi)。含礦巖系形成于華北陸塊相對(duì)穩(wěn)定期，多為淺海-陸緣相沉積[18]。含礦圍巖包括絹云綠泥片巖、滑石片巖、菱鎂巖和白云山大理巖等，礦體由結(jié)晶較好、富含MgO的巖性層位構(gòu)成。礦體呈層狀，與圍巖產(chǎn)狀一致。礦體可與白云石大理巖、菱鎂巖等圍巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系，局部礦體與白云山大理巖呈互層。礦石中有用礦物菱鎂礦以顯晶質(zhì)狀態(tài)產(chǎn)出，具不等粒變晶結(jié)構(gòu)、中厚層狀構(gòu)造和條帶狀、菊花狀、粒狀、斑紋狀、紋理和帚狀等構(gòu)造，鏡下可見(jiàn)粗粒菱鎂礦在早期結(jié)晶細(xì)粒菱鎂礦基礎(chǔ)上生長(zhǎng)或在粗大晶體的邊緣分布著菊花狀、帚狀的菱鎂礦[11]。沉積變質(zhì)型菱鎂礦源層形成于富含CO2和Mg2+的海水中，沉積而成巨厚的富鎂碳酸鹽巖，經(jīng)過(guò)成巖作用形成原生菱鎂礦層[19]。在區(qū)域變質(zhì)-變形過(guò)程中，原生菱鎂礦層經(jīng)過(guò)褶皺變形和礦物重結(jié)晶，完成形態(tài)方面的最終定型。粉子山菱鎂礦的工業(yè)礦化主要在古元古代粉子山群沉積成巖后期，在區(qū)域性變質(zhì)事件下經(jīng)過(guò)多階段的變質(zhì)重結(jié)晶而成。

沉積變質(zhì)-熱液交代型菱鎂礦主要在河北省邢臺(tái)縣棗園鄉(xiāng)大河-前補(bǔ)透一帶零星分布，礦床產(chǎn)于贊皇巖群立洋河巖組鎂質(zhì)大理巖（原紅鶴組）內(nèi)。礦體原巖為立洋河巖組下段第一、三、五帶白云巖，其頂?shù)着c白云巖或透輝長(zhǎng)英變粒巖接觸平直明晰，邊緣與白云巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系或呈鋸齒狀交錯(cuò)接觸，且有分枝變薄逐步尖滅的現(xiàn)象。礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，發(fā)生同步的弧形轉(zhuǎn)折構(gòu)造。形成工業(yè)品位的菱鎂礦化形成于造巖礦物白云石經(jīng)過(guò)變質(zhì)熱液作用重結(jié)晶而成，菱鎂礦呈淺黃色或白色，具葉片狀或粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，它形粒狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造。

華北地區(qū)風(fēng)化殘積型隱晶質(zhì)菱鎂礦為強(qiáng)蛇紋石化超基性巖經(jīng)風(fēng)化淋濾而成，因此區(qū)內(nèi)該型菱鎂礦的分布沿著興蒙造山帶顯生宙增生混雜巖帶內(nèi)超基性巖展布。內(nèi)蒙古地區(qū)共發(fā)育兩條蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，即索倫-西拉木倫蛇綠構(gòu)造混雜巖帶和二連-賀根山蛇綠構(gòu)造混雜巖帶，二者帶內(nèi)均發(fā)育帶狀分布的洋殼殘片，其中超基性巖組分多為強(qiáng)蛇紋石化菱鎂蝕變巖。主要發(fā)育菱鎂礦化兩處，包括察汗奴魯小型菱鎂礦床和賀根山菱鎂礦點(diǎn)。與菱鎂礦成礦有關(guān)的超基性巖巖性多為純橄欖巖-斜輝輝橄巖-橄長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)巖，巖石地表風(fēng)化殘積面貌呈土黃色網(wǎng)狀、殼狀斷續(xù)分布。蛇綠構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)蛇紋石化超基性巖經(jīng)歷深俯沖及折返過(guò)程，在地表風(fēng)化淋濾作用及化學(xué)交代作用[20]下主要成分被水解帶出，而殘積以硅質(zhì)和鉻、鎳等成分為主。作為洋殼殘留或洋殼俯沖上盤(pán)形成的蛇綠巖組合，菱鎂礦原巖超基性巖與輝長(zhǎng)巖、玄武巖具相同的形成時(shí)代，在蛇綠巖帶的研究中，也通常以輝長(zhǎng)巖和玄武巖的高精度鋯石年齡來(lái)限定蛇綠巖的形成年代，也即超基性巖的形成年代。索倫蛇綠巖輝長(zhǎng)巖、玄武巖LA-ICP MS鋯石U-Pb年齡為260～290 Ma之間[21-24]，雖然年齡差異較大，但總體為早中二疊世。

超基性巖風(fēng)化殘積型顯晶質(zhì)菱鎂礦的原巖為蛇綠巖帶內(nèi)的超基性巖，其分布特征、產(chǎn)出環(huán)境及外貌特征與隱晶質(zhì)菱鎂礦相似。顯晶質(zhì)菱鎂礦化超基性巖發(fā)現(xiàn)于內(nèi)蒙古西部北山造山帶南帶（洗腸井蛇綠巖段），該蛇綠混雜巖帶呈近東西向展布，南北寬約1.5 km。蛇綠混雜巖帶具良好的分帶性，自北而南依次為增生混雜巖帶、玄武巖、輝長(zhǎng)巖和超基性巖組合，與經(jīng)典俯沖型造山帶結(jié)構(gòu)一致。增生混雜巖帶由強(qiáng)劈理化砂板巖基質(zhì)和由菱鎂礦化超基性巖、灰?guī)r、硅質(zhì)巖、玄武巖等構(gòu)成的巖塊組成。增生混雜巖帶內(nèi)的超基性巖與該蛇綠混雜巖帶最南端蛇綠巖套內(nèi)超基性巖在外貌上明顯不同，蛇綠混雜巖帶南端超基性巖組合內(nèi)超基性巖原巖新鮮，呈墨綠色或黑色，略蛇紋石化。而增生混雜巖帶內(nèi)超基性巖多為土黃色，呈透鏡狀巖塊產(chǎn)出，走向上連續(xù)性差，反映后者經(jīng)歷不同于前者的應(yīng)力變形、熱液蝕變和外生風(fēng)化淋濾作用過(guò)程，多數(shù)具菱鎂礦化。增生混雜巖帶內(nèi)超基性巖菱鎂礦顯晶質(zhì)與隱晶質(zhì)型共生，多呈過(guò)渡漸變關(guān)系。

2.2 典型礦床特征

2.2.1 粉子山菱鎂礦床

位于華北陸塊區(qū)、渤海陸塊、萊州古弧盆系粉子山古弧后盆地，行政隸屬于山東省魯東萊州粉子山地區(qū)。礦區(qū)出露新太古代膠東群片麻巖、古元古代粉子山群和新生代地層[25]。粉子山群包括朱家夼組、張格莊組、巨屯組、崗崳組，其中張格莊組是主要的含礦地層。區(qū)內(nèi)張格莊組自下而上分為三個(gè)巖性段[26]，其巖石組合特征見(jiàn)表1。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)微弱，主要為燕山期花崗巖和煌斑巖脈。區(qū)域變質(zhì)普遍發(fā)育綠片巖相-鐵鋁榴石角閃巖相的中低級(jí)變質(zhì)作用。

表1 粉子山群地層劃分及特征Table1 Stratigraphic classification scheme of Fenzishan formation and its characteristic

礦區(qū)與成礦有關(guān)的地質(zhì)體為粉子山群張格莊組大理巖-透閃片巖組合，原巖為富鎂質(zhì)碳酸鹽巖，形成于古弧后盆地沉積環(huán)境。礦體賦存于張格莊組上部巖性段（三段），包括白云石大理巖、疙瘩狀二云母片巖、黑云斜長(zhǎng)片巖、滑石菱鎂巖和菱鎂礦?？蛇M(jìn)一步劃分為五個(gè)巖性層[22]（表2），其中白-灰白色菱鎂礦、絹云綠泥片巖、綠泥石片巖、滑石片巖、菱鎂巖和白云山大理巖等巖層構(gòu)成含礦帶（張格莊組三段第二巖性層），菱鎂礦體以礦體呈層狀、似層狀穩(wěn)定的展布其中。在張格莊組三段第四、第五巖性層也發(fā)育薄層菱鎂礦層，但品質(zhì)較低。礦體與頂?shù)装鍘r性無(wú)明顯界線，同一巖性根據(jù)菱鎂礦品位不同而圈定礦體。

表2 張格莊組三段巖性層劃分及巖性特征Table 2 stratigraphic classification scheme of 3th segment of Zhanggezhuang formation and its characteristic

礦體受近東西向的粉子山-優(yōu)游山倒轉(zhuǎn)向斜控制。該向斜走向80°左右，軸面傾角80°左右，傾向SE，兩翼巖層產(chǎn)狀與向斜軸面基本一致，北翼較南翼緩，北翼傾角40°～60°，局部直立或倒轉(zhuǎn)；南翼傾角60°～80°，東部有轉(zhuǎn)折收斂的趨勢(shì)。礦體形態(tài)呈層狀，似層狀和透鏡狀，呈多層分布，產(chǎn)狀與圍巖基本一致。

礦層礦物組成包括菱鎂礦、滑石、斜綠泥石、石英、白云石、絹云母、黑云母和金云母等，黃鐵礦、磷灰石和白鈦礦等少量發(fā)育。礦石結(jié)構(gòu)主要由變質(zhì)重結(jié)晶形成的變晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要為中厚層狀構(gòu)造、條帶狀、菊花狀、粒狀、斑紋狀、紋理和帚狀構(gòu)造。礦石品位MgO 45.13%。

菱鎂礦的形成與區(qū)域變質(zhì)作用關(guān)系密切，粉子山群張格莊組于呂梁期沉積形成原始菱鎂礦層，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成白云石大理巖，在富鎂的變質(zhì)熱液交代作用形成菱鎂礦。

2.2.2 大河菱鎂礦床

位于太行隆起中段贊皇隆起南部。行政隸屬于河北省邢臺(tái)縣。

賦礦地層為贊皇巖群立洋河巖組鎂質(zhì)大理巖（原紅鶴組）。區(qū)內(nèi)見(jiàn)有角閃巖脈、輝綠巖脈、偉晶巖脈、石英脈等巖漿巖脈。區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育的斜長(zhǎng)石方柱石化、絹云母化，簾石化，暗色礦物的閃石化、綠泥石化、方解石化等，均為氣熱溶液引起的退化變質(zhì)作用。

礦區(qū)地層受區(qū)域構(gòu)造控制，總體為一走向近東西，傾向北的單斜構(gòu)造，局部造成產(chǎn)狀變化較大。

礦床共有工業(yè)礦體2～6層，礦體呈似層狀、透鏡狀，局部呈不規(guī)則團(tuán)塊狀，不同程度地取代原紅鶴組下段第一、三、五帶的白云巖位置，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，受弧形轉(zhuǎn)折構(gòu)造控制，前補(bǔ)透礦區(qū)礦體產(chǎn)狀傾向335°左右，傾角15°左右；大河礦區(qū)礦體產(chǎn)狀傾向北，傾角8°～22°。礦體頂?shù)着c白云巖或透輝長(zhǎng)英變粒巖接觸平直明晰，邊緣與白云巖呈鋸齒狀交錯(cuò)接觸，且有分枝變薄逐步尖滅的現(xiàn)象。礦體長(zhǎng)350～1 000 m±,延伸550～900 m，厚度2～23.87 m。菱鎂礦石多呈淺黃色，少量白色，葉片狀或粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，它形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石礦物成分以菱鎂礦為主，脈石主要為白云石，少量石英、長(zhǎng)石，偶見(jiàn)黃銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦、孔雀石等礦物。白云石與菱鎂礦含量互為消長(zhǎng)、礦石中隨白云石比例增高而變?yōu)殒V質(zhì)白云巖、白云巖。

2.2.3 察汗奴魯菱鎂礦床

察汗奴魯菱鎂礦大地構(gòu)造位置分布在天山-興蒙造山系、索倫山-西拉木倫結(jié)合帶、索倫山蛇綠混雜巖帶。該礦床位于內(nèi)蒙古高原北緣，鄰近中蒙國(guó)境。行政隸屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特中旗管轄。

含礦侵入巖主要是早二疊世純橄欖巖和斜方輝橄巖巖體，礦區(qū)蝕變以蛇紋石化為主。

菱鎂礦體分布在碳酸鹽化淋濾蛇紋巖帶所形成的風(fēng)化殼中，大致位于海拔1 280至1 395 m之間。上部及下部菱鎂礦所占比例均不大，一般不超過(guò)10%～20%。菱鎂礦占25%～50%或以上的富集帶大致位于海拔1 325至1 375 m之間。富集帶的埋藏深度各地不一，或直接暴露地表或位于地面下10～30 m間。在侵蝕切割劇烈處，富集帶均被侵蝕失去而未保留。

菱鎂礦呈不規(guī)則透鏡狀及層狀,水平或按近水平產(chǎn)于純橄欖巖硅質(zhì)的菱鎂礦富集帶中，走向東西向,長(zhǎng)440 m，寬50～60 m，最寬200 m。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，菱鎂礦系由許多大小不等、形狀極為復(fù)雜的礦體組成。一般厚度2～5 m，最厚度12 m。由于礦體與圍巖互相交錯(cuò)產(chǎn)出，沒(méi)有明顯界線，礦體內(nèi)夾有大量圍巖，礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀變化很大，且無(wú)規(guī)律可循，故難以準(zhǔn)確圈出單獨(dú)礦體。

礦石主要由非晶質(zhì)菱鎂礦組成，按物理性質(zhì)的不同可分兩種，一種為塊狀非晶質(zhì)菱鎂礦，硬度5.5，土狀斷口；另一種為塊狀純菱鎂礦，雪白色，風(fēng)化表面呈乳黃色。外觀細(xì)致光滑，質(zhì)純，吸水性強(qiáng)，硬度4，貝殼狀斷口。

2.2.4 洗腸井菱鎂礦床

該礦點(diǎn)大地構(gòu)造位置位于紅柳河-牛圈子-洗腸井蛇綠構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)，產(chǎn)于洗腸井蛇綠混雜巖段。洗腸井蛇綠構(gòu)造混雜巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶特征明顯，由北部的增生混雜巖帶和南部的蛇綠巖套組成。礦床由增生混雜巖帶內(nèi)超基性巖蝕變和風(fēng)化淋濾而成，圍巖為增生混雜巖帶內(nèi)的砂板巖，局部可與玄武巖巖塊直接接觸，不同地質(zhì)體之間均為構(gòu)造接觸關(guān)系。礦體呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)于增生混雜巖帶內(nèi)，走向近東西向、南東東向，長(zhǎng)多為數(shù)米至百米不等，寬多為數(shù)米或十?dāng)?shù)米，向深部往往延伸不長(zhǎng)，呈無(wú)根狀態(tài)。

礦石具交代結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石主要由菱鎂礦、次閃石和硅質(zhì)組成，含量分別約為80%～85%、3%～5%、10%～15%。菱鎂礦呈它形粒狀、半自形菱形晶，粒度一般小于0.2 mm，少數(shù)0.2～0.5 mm，雜亂分布，接觸邊緣較平直、圓滑，沿裂隙及邊緣細(xì)?；饔妹黠@。次閃石呈纖狀，粒度一般小于0.2 mm，雜亂分布，部分相對(duì)聚集呈堆狀分布。硅質(zhì)主為隱晶狀玉髓，粒度一般小于0.01 mm，少數(shù)0.01～0.1 mm為次生石英，雜亂分布并不均勻交代巖石，粒內(nèi)具波狀消光現(xiàn)象（圖2）。

圖2 洗腸井增生雜巖帶內(nèi)超基性巖風(fēng)化殘積型顯晶質(zhì)菱鎂礦Fig.2 Field occurrence and microphotos of residual magnesite from ultramafic rocks

3 華北菱鎂礦礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類(lèi)型

華北地區(qū)菱鎂礦床的形成與特定巖石類(lèi)型和后期地質(zhì)作用改造成礦密切相關(guān)，成礦巖石專(zhuān)屬性較強(qiáng)，巖相控制明顯，礦床多經(jīng)特定的地質(zhì)改造過(guò)程而形成。沉積變質(zhì)型和沉積變質(zhì)-熱液交代型菱鎂礦床的形成與沉積層位、成巖時(shí)代、區(qū)域變質(zhì)作用等密切相關(guān)，成礦大地構(gòu)造多處穩(wěn)定淺海-陸緣相沉積環(huán)境。風(fēng)化殘積型菱鎂礦與超基性巖、構(gòu)造變形及表生淋濾等地質(zhì)作用密切相關(guān)，成礦大地構(gòu)造背景為俯沖增生造山帶內(nèi)。

結(jié)合各類(lèi)典型礦床的礦床成因及成礦時(shí)代等特征，將華北地區(qū)菱鎂礦的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類(lèi)型分為沉積變質(zhì)型和與超基性巖有關(guān)的風(fēng)化林濾型2種，并根據(jù)各預(yù)測(cè)類(lèi)型礦床的控礦因素、成礦時(shí)代及礦體特征等因素，進(jìn)一步提出沉積變質(zhì)型預(yù)測(cè)類(lèi)型包括粉子山式和大河式兩種礦床式，與超基性巖有關(guān)的風(fēng)化林濾預(yù)測(cè)類(lèi)型包括察汗奴魯式礦床式（表3）[26-27],①，②許立權(quán)，張彤，張明，等.內(nèi)蒙古自治區(qū)重要礦產(chǎn)區(qū)域成礦規(guī)律研究報(bào)告[R].呼和浩特:內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2013，1-654.。

表3 華北地區(qū)菱鎂礦預(yù)測(cè)區(qū)一覽表Table 3 List of magnesite prediction areas in North China

粉子山式菱鎂礦床大地構(gòu)造位置處于華北陸塊區(qū)（Ⅰ）渤海陸塊（Ⅱ）萊州古弧盆系（Ⅲ）粉子山古弧后盆地（Pt1）（Ⅳ）內(nèi)，成礦預(yù)測(cè)類(lèi)型均為沉積變質(zhì)型，形成于古元古代。該成礦式典型礦床包括山東省掖縣菱鎂礦粉子山礦區(qū)外圍、掖縣菱鎂礦區(qū)優(yōu)游山、掖縣粉子山滑石礦大原家-山劉家礦區(qū)、萊州市菱鎂礦粉子山中心礦區(qū)。礦床產(chǎn)于粉子山群張格莊組上部（三段）的大理巖-透閃片巖組合內(nèi)，其中白-灰白色菱鎂礦、絹云綠泥片巖、綠泥石片巖、滑石片巖、菱鎂巖和白云山大理巖構(gòu)成的巖性層是主要的含礦巖層。

大河式菱鎂礦床大地構(gòu)造位置處于太行隆起中段贊皇隆起南部，成礦預(yù)測(cè)類(lèi)型為沉積變質(zhì)-熱液交代型，成礦時(shí)代為新太古代。該成礦式典型礦床為大河菱鎂礦，賦礦地層為贊皇巖群立洋河巖組鎂質(zhì)大理巖（原紅鶴組），礦體由原紅鶴組下段第一、三、五帶的白云巖經(jīng)變質(zhì)熱液交代作用而成。

察汗奴魯式菱鎂礦床大地構(gòu)造位置處于天山-興蒙造山系（Ⅰ）、索倫山-西拉木倫結(jié)合帶（Ⅰ-7）、索倫山蛇綠混雜巖帶（P2）內(nèi)，成礦預(yù)測(cè)類(lèi)型為風(fēng)化殘積型，含礦巖石形成于二疊紀(jì)。該礦床式發(fā)育察汗奴魯小型菱鎂礦床，礦體為造山帶內(nèi)部增生混雜巖帶內(nèi)部的超基性巖，巖石地表呈土黃色，透鏡狀或板狀產(chǎn)出。蝕變風(fēng)化殘積的超基性巖即是礦體，出露于地表或低下10～30 m范圍內(nèi)。成礦作用過(guò)程一般經(jīng)歷的超基性巖巖漿成巖期-超基性巖蛇紋石化期-蛇紋巖風(fēng)化淋濾期。

4 華北菱鎂礦成礦規(guī)律

華北地區(qū)菱鎂礦主要礦產(chǎn)地為山東萊州優(yōu)游山-粉子山一帶和河北邢臺(tái)大河菱鎂礦床，此外內(nèi)蒙古北部邊境地區(qū)察汗奴魯發(fā)育規(guī)模為小型菱鎂礦。按徐志剛等[17]全國(guó)成礦帶劃分方案，山東萊州優(yōu)游山-粉子山一帶菱鎂礦位于華北成礦省膠東（次級(jí)隆起)Au-Fe-Mo-菱鎂礦-滑石-石墨成礦帶（Ⅲ-65），河北邢臺(tái)大河菱鎂礦位于華北成礦省山西（斷?。〧e-鋁土礦-石膏-煤-煤層氣成礦帶（Ⅲ-61），察汗奴魯小型菱鎂礦及洗腸井菱鎂礦化分別產(chǎn)于興蒙造山帶和北山造山帶蛇綠構(gòu)造混雜巖內(nèi)，白乃廟-錫林浩特Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Mn-Cr-Au-Ge-煤-天然堿-芒硝成礦帶（Ⅲ-49）。

華北地區(qū)沉積變質(zhì)型、變質(zhì)-熱液交代型菱鎂礦主要產(chǎn)于華北陸塊內(nèi)部穩(wěn)定沉積環(huán)境，原巖多形成于陸緣濱淺海環(huán)境，碳酸巖沉積相環(huán)境為白云巖的形成及變質(zhì)成礦提供了有利物質(zhì)條件[28]。如山東膠東菱鎂礦帶構(gòu)造位置隸屬于華北陸塊區(qū)-渤海陸塊-萊州古弧盆系，菱鎂礦含礦巖石成巖構(gòu)造環(huán)境為早元古代粉子山古弧后盆地[29]；河北邢臺(tái)大河菱鎂礦大地構(gòu)造位于太行隆起中段贊皇隆起南部。華北地區(qū)超基性巖風(fēng)化殘積型菱鎂礦形成于造山帶內(nèi)俯沖-增生雜巖內(nèi)部[30]，此類(lèi)礦床所賦存的蝕變超基性巖在造山帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)中屬于增生雜巖部分，而非蛇綠巖套內(nèi)，也即產(chǎn)于增生楔。蛇綠巖套內(nèi)部的超基性巖風(fēng)化程度及變質(zhì)過(guò)程不利于形成菱鎂礦。

華北地區(qū)沉積變質(zhì)和變質(zhì)熱液-交代型菱鎂礦的含礦巖系主要為華北陸塊內(nèi)部前寒武紀(jì)古老含鎂碳酸巖沉積巖系，受古老沉積相控制明顯。其中山東萊州一帶的菱鎂礦床形成于粉子山群張格莊組大理巖-透閃片巖組合內(nèi)，河北大河菱鎂礦產(chǎn)于贊皇巖群立洋河巖組鎂質(zhì)大理巖（原紅鶴組）內(nèi)。而超基性巖風(fēng)化殘積型菱鎂礦有關(guān)的巖石類(lèi)型為增生混雜巖帶內(nèi)的超基性巖，原巖主要為輝石橄欖巖-橄欖巖等。

華北地區(qū)不同菱鎂礦化類(lèi)型的形成時(shí)代各具特征。沉積變質(zhì)型和變質(zhì)熱液-交代型菱鎂礦形成于前寒武紀(jì)。其中山東萊州菱鎂礦帶礦床形成于古元古代，河北邢臺(tái)大河菱鎂礦形成于新太古代。此外，前寒武紀(jì)為生物大爆發(fā)前期，海水中Mg/Ca比值相對(duì)顯生宙高，由藻類(lèi)生物化學(xué)作用或海水直接化學(xué)沉淀形成的碳酸巖地層中更富鎂[3]。關(guān)于超基性巖風(fēng)化殘積型菱鎂礦原巖形成時(shí)代，其中洗腸井蛇綠巖形成于寒武紀(jì)（540～520 Ma），索倫山蛇綠巖形成于早二疊世。但是菱鎂礦的蝕變-風(fēng)化礦化蝕變過(guò)程是自超基性巖形成到俯沖增生，從造山帶形成至現(xiàn)今，都在持續(xù)進(jìn)行的過(guò)程，從現(xiàn)今所見(jiàn)風(fēng)化殘積型菱鎂礦石局部尚殘余有透綠色超基性巖原巖面貌的特征得以證明。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)華北地區(qū)菱鎂礦成礦地質(zhì)特征總結(jié)分析，得出如下結(jié)論：

（1）華北地區(qū)菱鎂礦成礦類(lèi)型包括沉積變質(zhì)型、沉積變質(zhì)-熱液交代型和超基性巖風(fēng)化殘積型。其中在超基性巖風(fēng)化殘積型菱鎂礦中新劃分出風(fēng)化殘積型顯晶質(zhì)菱鎂礦成礦類(lèi)型，產(chǎn)出在內(nèi)蒙古洗腸井地區(qū)增生混雜巖帶內(nèi)。

（2）華北地區(qū)沉積變質(zhì)型、沉積變質(zhì)-熱液交代型菱鎂礦成礦時(shí)代主要形成于新太古-古元古代，與穩(wěn)定淺海-陸緣沉積環(huán)境密切相關(guān)，多與粉子山群張格莊組三段大理巖-透閃片巖組合及贊皇巖群原紅鶴組鎂質(zhì)大理巖有關(guān)；風(fēng)化殘積型菱鎂礦成礦時(shí)代主要為二疊紀(jì)，與增生混雜巖帶內(nèi)蛇紋巖的風(fēng)化淋濾作用相關(guān)。

（3）在綜合研究的基礎(chǔ)上，華北地區(qū)菱鎂礦的形成與沉積層位、成巖時(shí)代、區(qū)域變質(zhì)作用等密切相關(guān)，總結(jié)出礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類(lèi)型2種，成礦式3種。