河北省錳礦床控礦因素及成礦規(guī)律研究

王京

摘要 河北省的48處錳礦床（點(diǎn)）多與沉積巖地層有密切聯(lián)系。本文從含礦層位、含礦巖性及成礦古地理?xiàng)l件等方面對(duì)省內(nèi)產(chǎn)于中一上元古界長(zhǎng)城系地層中的錳礦床進(jìn)行分析研究，初步探討該區(qū)域錳礦床控礦因素及成礦規(guī)律。

關(guān)鍵詞 河北?。诲i礦床；控礦因素；成礦規(guī)律

據(jù)統(tǒng)計(jì)，河北省的48處錳礦床（點(diǎn)）中，除1處礦體產(chǎn)于花崗巖中，其他均與沉積巖系的特定層位關(guān)系密切。其中，中一上元古界海相沉積的含錳碳酸鹽巖層有36處，中生界侏羅系的火山沉積巖系中有9處。從礦床（點(diǎn)）的數(shù)量、規(guī)模、工業(yè)價(jià)值上來(lái)說(shuō)，中上元古界長(zhǎng)城系高于莊組錳礦床占主導(dǎo)位置。本文將以高于莊組地層中錳礦床為主要研究對(duì)象，從含礦層位、含礦巖性及成礦古地理?xiàng)l件等方面進(jìn)行分析總結(jié)。

1.含礦層位、巖性、巖相及古地理?xiàng)l件

河北省境內(nèi)賦存于中上元古界長(zhǎng)城系高于莊組地層中的錳礦床（點(diǎn)）共計(jì)29處，以海相沉積型錳礦床為主，其次還有熱液型和風(fēng)化型錳礦床。

1.1含礦層位、巖性

高于莊組在冀東及冀西北地區(qū)廣泛分布，其巖層厚度總體上為東部厚、西部薄。高于莊組與下覆的大紅峪組基本為連續(xù)沉積，局部有不明顯的沉積間斷。由碎屑巖、白云巖組成，屬濱海淺海相沉積。高于莊組共分為四段，其中二段的中下部為錳礦的賦存層位，其巖性由下至上為含錳含粉砂質(zhì)頁(yè)巖、含錳泥質(zhì)白云巖、含錳白云巖、黑色頁(yè)片狀泥晶狀白云巖、中厚層狀微含錳白云巖。

1.2沉積環(huán)境

高于莊組的沉積環(huán)境識(shí)別標(biāo)志主要有以下幾種：

結(jié)構(gòu)：顆粒（礫屑、砂屑、鮞粒、藻屑等）、陸源物（外碎屑砂、外碎屑泥）及燧石。

構(gòu)造：層理（水平層理、平行層理、波狀層理、交錯(cuò)層理等）及層面構(gòu)造（沖刷面、波痕、干裂等）。

礦物：指可反映沉積環(huán)境的自生黃鐵礦、海綠石、錳礦。

隱藻類(lèi)：層紋石、迭層石、核形石、凝塊石。

1.3古地理?xiàng)l件

高于莊世延續(xù)時(shí)間約兩億年，是本區(qū)長(zhǎng)城紀(jì)第一次空前廣泛的海侵期，形成了較為寬闊平坦的陸表海。北部有東西向展布的內(nèi)蒙古陸，東南有山海關(guān)古隆起。原始的北東東向的馬蘭峪湯道河水下高地把東半部海域分割成南北兩部分，北部為興隆寬城海槽，南部為薊縣遷西海盆。西半部海域在懷來(lái)、密云北部有較小范圍的密懷水下高地。至冀西北宣化、赤城一帶有一個(gè)近東西向的宣龍海盆。在與山西毗鄰的懷安和陽(yáng)原一帶，由于山西古陸存在，形成了懷安-陽(yáng)原水下高地，不僅阻止了高于莊世海水西進(jìn)，而且也控制了沉積環(huán)境的變化。上述的3個(gè)海槽或海盆，表明本區(qū)有3個(gè)沉降區(qū)或沉降中心。高于莊組地層厚度從東到西總體呈現(xiàn)由厚變薄的趨勢(shì)，東部長(zhǎng)城系發(fā)育齊全，而西部陽(yáng)原地區(qū)高于莊組沉積巖系直接超覆在太古界變質(zhì)巖系之上，推測(cè)高于莊世的海浸方向是白東向西，即從遼寧的朝陽(yáng)向河北寬城、興隆一帶推進(jìn)。

2.構(gòu)造對(duì)成礦的控制

河北省內(nèi)海相沉積型及熱液型錳礦床均與深大斷裂帶有密切關(guān)系。尚義平泉東西向斷裂帶是內(nèi)蒙地軸與燕山臺(tái)褶帶的分界線。在其南側(cè)的燕山臺(tái)褶帶，從早元古代開(kāi)始大幅度拗陷，形成了平行軸緣的帶狀海槽，導(dǎo)致中上元古代廣泛海浸，形成了巨厚的海相沉積。由于地殼構(gòu)造變動(dòng)，又衍生了不同的古地理、古構(gòu)造環(huán)境，嚴(yán)格控制了錳礦的形成和富集。分布于冀西北陽(yáng)原涿鹿一帶的熱液型錳礦與太行山深大斷裂帶中的大河南大海駝構(gòu)造巖漿巖帶密切相關(guān)。該區(qū)處于北東向、北北東向及北西向構(gòu)造的交匯部位，受斷裂構(gòu)造影響地塊下陷，形成斷陷盆地。燕山期晚侏羅世本區(qū)構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，產(chǎn)生了一系列北北東向斷裂帶與早期斷裂交匯，形成了強(qiáng)烈的構(gòu)造交織網(wǎng)絡(luò)，給此期巖漿活動(dòng)創(chuàng)造了有利的構(gòu)造空間。在斷陷盆地中引發(fā)火山熔巖噴發(fā)以及超淺成次火山巖侵入，最后形成大規(guī)模的中深成侵入活動(dòng)，與此同時(shí)派生出一系列不同規(guī)模北西向、北北西向斷裂帶。通過(guò)成礦構(gòu)造的研究表明，北東向及北北東向的大型斷裂主要是控巖、控礦構(gòu)造，而北西向和北北西向斷裂則是導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造。礦田內(nèi)還普遍形成了火山巖次火山巖組合的火山機(jī)構(gòu)控礦作用，此外在局部礦區(qū)還有一些層間滑動(dòng)產(chǎn)生的鞍狀虛脫構(gòu)造和侵入接觸構(gòu)造，嚴(yán)格控制了錳礦體的形成。

3.礦床成因

“薊縣式”海相沉積錳礦和次火山巖型錳礦是河北省兩個(gè)主要的錳礦類(lèi)型，這里將分別闡述其礦床成因。

3.1“薊縣式”沉積錳礦

產(chǎn)狀：受一定地層層位控制，即產(chǎn)于高于莊組第二段含錳白云巖段下部的含錳粉砂質(zhì)頁(yè)巖中。

礦體形態(tài)：礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?、餅狀、串珠狀，沿著含錳粉砂質(zhì)頁(yè)巖這個(gè)固定層位分布。礦層與圍巖呈漸變關(guān)系，產(chǎn)狀一致，無(wú)任何蝕變現(xiàn)象。

礦物成份及結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦體的礦物成份除氧化帶中以硬錳礦，軟錳礦為主外，原生礦帶中則以水錳礦，菱錳礦為主。礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造為晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀變晶結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造、砂狀膠結(jié)構(gòu)造，變鮞構(gòu)造構(gòu)造，這些都是典型的沉積型錳礦的特征。

空間分布：這類(lèi)礦床分布十分廣泛，從冀東的遷西、青龍、興隆到薊縣、平谷，直至冀西北的赤城一懷安一帶均有分布。該類(lèi)礦床嚴(yán)格受巖相古地理、古構(gòu)造的控制。

成礦物質(zhì)來(lái)源：海盆周?chē)抨懡?jīng)風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物為海浸地帶提供了物質(zhì)來(lái)源。另外燕山地區(qū)的串嶺溝世火成巖中的錳含量為0.3%，大紅峪世的火成巖中錳含量為0.5%，均大于地殼背景值0.1%的錳含量，均有可能是錳的礦質(zhì)來(lái)源。

礦床成因：淺海相沉積礦床。

3.2次火山熱液型錳礦

產(chǎn)狀：次火山巖與錳礦體時(shí)空關(guān)系密切，很多礦脈就產(chǎn)在花崗斑巖中或其與圍巖的接觸帶上；

礦體形態(tài)：礦體呈脈狀、透鏡狀、似層狀等。

礦物成分：一般礦物成分復(fù)雜有硬錳礦、軟錳礦及多種銀礦物。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造為纖維狀、片狀結(jié)構(gòu)，脈狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀構(gòu)造。

圍巖蝕變：與成礦有關(guān)的蝕變類(lèi)型主要為硅化、錳礦化、褐鐵礦化、高嶺土化等，這些蝕變現(xiàn)象與次火山巖的侵入活動(dòng)密切相關(guān)。

礦石的穩(wěn)定同位素特征：鉛同位素特征：Pb206/Pb204為15.985～17.959，Pb207/Pb204為14.681～16.542，Pb208/pb204為36.751～39.874，在圖上構(gòu)成一條混合線，表明礦石中鉛的來(lái)源既有次火山巖，也有中上元古代地層，是一種混合異常鉛；硫同位素6 s值為+0.1-4.2‰，為混熔型。

礦質(zhì)來(lái)源：本類(lèi)礦床賦礦圍巖多為中-上元古界高于莊組、霧迷山組含錳白云巖，為錳礦提供了部分成礦物質(zhì)。此外，通過(guò)對(duì)本區(qū)各類(lèi)巖石的微量元素分析測(cè)定，其中火山巖含錳425×10～1344×10；次火山巖（各類(lèi)斑巖）含錳361×104～1187×104，可見(jiàn)成礦物質(zhì)主要來(lái)源于燕山期火山一次火山巖。

礦床成因：陸相次火山熱液錳礦床。

4.結(jié)論

根據(jù)本次分析研究，認(rèn)為河北省境內(nèi)錳礦床多與沉積地層，特別是中一上元古界長(zhǎng)城系地層關(guān)系密切。主要形成了“薊縣式”海相沉積錳礦和次火山巖型錳礦該地層不僅為錳礦床的賦礦圍巖，而且可能為錳礦床的形成提供了部分礦質(zhì)來(lái)源。燕山期本區(qū)構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，導(dǎo)致北北東、北東、北西向斷裂構(gòu)造廣泛發(fā)育，形成了強(qiáng)烈的構(gòu)造交織網(wǎng)絡(luò)，其中北東向及北北東向的大型斷裂主要是控巖、控礦構(gòu)造，而北西向和北北西向斷裂為流體運(yùn)移和礦質(zhì)沉淀提供了良好的導(dǎo)礦通道和容礦空間。