河北易縣良崗方解石礦床地質(zhì)特征及成因探討

張乃婷，黃 河

(中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

方解石是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源，可制成重質(zhì)碳酸鈣[1]，是現(xiàn)代工業(yè)重要的礦物功能填料；廣泛用于生產(chǎn)橡膠、塑料、油漆、涂料、造紙、化妝品與牙膏、油墨、制糖、制藥、食品與飼料等[2-3]。河北易縣良崗方解石礦賦存層位穩(wěn)定，礦石質(zhì)量好，是一處優(yōu)質(zhì)的方解石礦床。本文總結(jié)了方解石礦的地質(zhì)特征，探討了礦床的成因，為該區(qū)尋找同類礦床提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(II2)燕山臺褶帶(II22)軍都山巖漿巖帶(III25)狼牙山凹褶斷束(IV219)。該區(qū)出露地層主要為上太古界阜平群團(tuán)泊口組、南營組、漫山組，巖性為黑云斜長片麻巖、變粒巖、角閃斜長片麻巖夾大理巖；中元古界長城系高于莊組白云巖、頁巖、泥質(zhì)白云巖等；中元古界薊縣系霧迷山組含粉砂泥狀白云巖、含燧石條帶白云巖、巨厚層疊層石白云巖夾瀝青質(zhì)白云巖和硅質(zhì)巖。巖漿巖為燕山期中酸性侵入巖，由石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、花崗巖等相變組成。構(gòu)造以紫荊關(guān)—靈山深斷裂為主[4](圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)區(qū)域資料改編)

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為上太古界阜平群團(tuán)泊口組和第四系(圖2)。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

團(tuán)泊口組為方解石礦的賦存層位，主要巖性為白色、淡灰色方解石大理巖、方解石大理巖夾綠簾石大理巖以及綠簾石大理巖夾方解石大理巖。其次為肉紅色方解石大理巖、透輝石鉀長片麻巖、角閃斜長片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖等。第四系主要為殘坡積粘土及碎石塊等，分布于礦區(qū)低洼地段。

礦區(qū)為單斜層狀構(gòu)造，地層走向近東西，傾向南、傾角30°～70°。發(fā)育有2條斷層。F1斷層位于礦區(qū)西部礦體西緣與圍巖(黑云角閃斜長片麻巖)接觸部位，呈北西—南東向分布，出露長約200m，產(chǎn)狀：260°∠57°，為逆斷層。F2斷層位于礦區(qū)中部，呈近南北向分布，出露長約240m，斷層兩盤地層明顯錯開，斷距10m，斷層面較平直，產(chǎn)狀285°∠70°，為平推斷層。斷層為成礦后期構(gòu)造，未影響方解石礦體規(guī)模及質(zhì)量。

礦區(qū)范圍內(nèi)無巖漿巖發(fā)育。但外圍有巖漿巖大面積出露，主要為燕山期中酸性侵入巖，巖性為閃長巖、二長花崗巖等。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

方解石礦賦存于太古界阜平群團(tuán)泊口組上部的方解石大理巖中，巖性為白色、灰白色方解石大理巖，礦層呈單斜層狀產(chǎn)出，走向近東西，傾向南南西，傾角20°～85°。自下而上共有六層方解石礦(表1)，與白云石大理巖夾層互層產(chǎn)出，自然界線清楚，野外易于識別。礦體出露長度40.55～392m，總厚度44.38m。白云大理巖夾層總厚度不大，單層厚度1.85～ 5.05m。方解石礦層中I、II、V、VI礦層沿走向分布較長，厚度基本穩(wěn)定，III、IV沿走向出露較短，厚度較薄、規(guī)模較小。V為礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的礦層。

表1 礦層分布范圍及其質(zhì)量特征表 (單位：%)

3.2 礦石特征

方解石為白色、灰白色，粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石結(jié)晶較粗，斷面可見明顯的菱面體晶體，粒徑一般3～8mm。礦物成分主要為方解石，含量＞99%，石墨、長石、石英、透閃石總含量＜1%。方解石化學(xué)成分平均含量為CaO 53.50%、MgO 1.33%、SiO21.02%、Al2O30.29%、Fe2O30.11%。原礦方解石平均白度為81.92，超細(xì)加工后，10μm者含量＞99.3%時白度為90.84。

對規(guī)模較大的II、V礦層方解石礦石進(jìn)行了Hg、Pb、As、Se、F有毒有害元素分析，結(jié)果為Hg 0.01μg/g、Pb 8.9μg/g、As 0.42μg/g、Se＜0.01μg/g、F 0.031μg/g，方解石礦石中的有毒有害元素含量低，質(zhì)量優(yōu)良。

值得關(guān)注的是白云石大理巖夾層，白云石大理巖主要成分為 CaO 30.88%、MgO 20.92%、SiO20.56% 、Al2O30.27%、Fe2O30.19%，化學(xué)成分含量符合陶瓷、橡膠冶金等行業(yè)指標(biāo)要求，在開發(fā)方解石礦時應(yīng)加以綜合利用。

4 礦床成因探討

本區(qū)出露的地層為上太古界阜平群團(tuán)泊口組、南營組，其原巖應(yīng)為泥砂巖夾中基性凝灰?guī)r和粘土質(zhì)碳酸鹽巖，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成黑云斜長片麻巖、黑云角山斜長片麻巖、淺粒巖和大理巖。大理巖的形成為方解石礦最終成礦奠定了基礎(chǔ)[5]。大理巖層位中的淺粒巖夾層中，有斜長石中包有的自型石英，屬于酸性火山熔巖斑晶性質(zhì)，說明原巖經(jīng)后期巖體的侵入活動，巖體外接觸帶的碳酸鹽巖、大理巖層再次發(fā)生強(qiáng)烈的接觸熱變質(zhì)作用，并在成分較純的大理巖帶中形成白色方解石礦床[6]。

5 結(jié)論

(1)上太古界阜平群團(tuán)泊口組是方解石礦賦礦層位，層位穩(wěn)定，方解石礦體明顯受層位控制，呈帶狀展布，產(chǎn)狀與賦礦地層一致，多與白云石大理巖互層。

(2)方解石礦石CaO含量高、白度高、有毒有害元素含量低，質(zhì)量優(yōu)良，是優(yōu)質(zhì)的方解石礦床[7-8]。礦體互層的白云石大理巖主要化學(xué)成分符合陶瓷、橡膠、冶金等行業(yè)指標(biāo)要求，可綜合利用。

(3)方解石礦床為區(qū)域變質(zhì)型，后期疊加了接觸變質(zhì)作用。中酸性侵入巖是本區(qū)尋找方解石礦床重要標(biāo)志，巖體外圍是尋找方解石礦的重點(diǎn)區(qū)域[9-10]。