甘肅省滑石礦地質特征及成礦規律探討

張國超, 魯進貴

(中國建筑材料工業地質勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

1 概況

甘肅省內滑石礦主要分布于酒泉市金塔縣四道紅山、天倉一帶、張掖市山丹縣玉石克朗一帶和隴南市康縣羅家溝一帶。已有滑石礦礦床規模小，金塔縣四道紅山滑石礦、康縣羅家溝滑石礦規模達到小型，山丹縣玉石克朗滑石礦、金塔縣天倉滑石礦均為礦點，勘查程度低，大部分未做過系統地質工作。

2 實例

2.1 金塔縣四道紅山滑石礦床(小型)

2.1.1 區域地質特征

礦區大地構造地處塔里木板塊—塔里木盆地(克拉通)—敦煌地塊—柳園裂谷。

(1)區域內出露地層有長城系、薊縣系、石炭系、白堊系、新近系和第四系。

(2)本區構造位置處在雞心山南東傾沒背斜的東部。該背斜軸部由薊縣系下巖組板巖、千枚巖等組成，兩翼由薊縣系上巖組組成，其巖性為大理巖、板巖、千枚巖、石英巖和各種混合巖，屬一套淺海相碳酸鹽建造。其中碳酸鹽巖石呈透鏡狀產出，硅化程度較高，普遍含藻類化石[1]。

背斜軸向北西西，向南東東傾沒。西部被海西中期花崗閃長巖破壞，南西翼巖層以北西西向延伸，傾向南南西，傾角中等陡。區域性斷裂有三條在礦區附近通過，一條呈北西西向，長達19 km，對礦區影響較大，另有兩條以北東向延伸的橫向平推斷層，長3 km。斷距數百米，對礦區有一定影響。

(3)區域內廣泛發育著不同時代、不同規模的超基性—酸性侵入巖體，具有多期次、多旋回活動的特點，空間上沿石板泉斷裂及其次級斷裂構造兩側分布。主要有三疊紀二長花崗巖(ηγT)和石炭紀二長花崗巖(ηγC)、閃長巖(δC)、花崗閃長巖(γδC)、輝長巖(νC)以及奧陶紀石英閃長巖(δοO)等。以中酸性侵入巖為主，超基性巖次之，呈巖基或巖株狀產出[2]。

2.1.2 礦區地質特征

(1)礦區內含礦地層主要為薊縣系平頭山群下巖組(Jxpn11-1)(圖1)，主要地質特征如下：

圖1 四道紅山式滑石礦地質略圖 1—第四系全新統松散的砂礫石、黏土、亞黏土層；2—薊縣系平頭山群；3—粉砂質板巖；4—花崗閃長巖；5—輝綠巖；6—菱鎂礦；7—滑石礦化體；8—滑石礦體； 9—實測及推測地址界限；10—性質不明斷層；11—逆斷層； 12—正斷層及平移斷層；13—剖面位置及編號

薊縣系平頭山群下巖組(Jxpn11-1)為礦區最下部層位，出露在礦區北部，為灰—灰白色中厚層狀白云石大理巖、白云巖；向西相變為硅質條帶狀白云質大理巖，薄—中厚層狀，沿微層理有漆黑色硅質條帶，呈波浪狀分布，未見底。

(2)區內斷裂構造比較發育，主要斷層特征如下：

F1斷層走向沖斷層：縱貫全礦區，長1 800 m，位于滑石礦化帶與Jxpn11-2巖層之間。斷層走向北西西，傾向北北東，傾角在50°～72°之間，由鉆探可知，Jxpn11-1巖層沿傾向逆沖在Jxpn11-2巖層之上，沿斷裂走向有輝綠巖脈和閃長玢巖脈的貫入；斷層兩側的巖石具強烈的蝕變等。根據其與滑石礦化的關系，本斷層屬于礦區內控礦構造[3]。

F2正斷層：出露于礦區內，北端消失于Jxpn11-1地層中，南段隱沒于Jxpn11-3地層內，它切割了Jxpn11-2地層，但對礦化帶破壞不大。

F4平推斷層：北端消失于Jxpn11-1地層中，南段隱沒于Jxpn11-3地層內，斷層走向北北西，傾向南東，傾角50°左右。

F6平推斷層：沿溝谷伸展，橫穿全礦區，斷層總體走向北東，傾向南東，在地表呈現“S”形形跡。

根據地表裂隙及脈巖分布分析，發育兩組裂隙：北北東至北東向，產狀287°～322°∠40°～60°，北西走向，產狀為40°～70°∠30°～80°。沿此兩組裂隙常有晚期輝綠巖脈貫入。由于此兩組裂隙較發育，使輝綠巖脈成群出現，而且對礦體有一定破壞作用[4]。

(3)區內巖漿巖以閃長巖為主，輝綠巖、閃長玢巖次之，根據區測資料，均形成于海西中晚期。

2.1.3 礦床類型

該礦床屬工業類型鎂質碳酸鹽巖熱液交代型。

(1)構造裂隙的控制

根據礦化帶賦存部位及礦體形態可知，礦體明顯受到F1走向逆沖斷層的控制，故認為F1斷層是礦區范圍內主要的控礦構造。

(2)巖性控制

Jxpn11-1地層主要為硅質條帶狀白云石大理巖、白云巖等碳酸鹽類巖石，該類巖石的化學成分質量分數SiO28.77%， MgO 24.08%， Fe2O30.94%，CaO 25.20%，其在溶液參與下具有很強的活動性，可進行強烈的交代作用，為滑石形成提供了硅和鎂，其反應式如下：

Mg3(Si4O10)(OH)2+2CaCO3+2CO2

(3)βμ1輝綠巖的控制

滑石礦化與βμ1輝綠巖密切伴生，是礦區內較為常見的地質現象，兩者產狀近于一致，受北西西向斷裂所控制，特別是礦化規模大質量好的礦體和地段，必然有βμ1輝綠巖的存在，其可以作為滑石礦體的直接圍巖，也可以作為礦體內部的殘留體，并且在該輝綠巖內部，也有不同程度的滑石礦化。因此認為，βμ1輝綠巖與滑石礦化有著密切的伴生關系[5]。

2.2 康縣羅家溝滑石礦(小型)

2.2.1 區域地質特征

該區大地構造位置位于華北準地臺的西南緣及松潘—甘孜褶皺系的東北緣，總體構造位置隸屬于秦嶺地槽褶皺帶范疇?？傮w來說羅家溝礦區處于摩天嶺加里東褶皺帶側坳陷帶(過渡帶)以北，境內主要構造線(地層、主要斷裂)的走向基本呈東西向。

(1)地層。地層主要為長城系碧口群、中上志留統白龍江群、中泥盆統三河口組、石炭系尕海群。

(2)構造。本區大地構造位置位于華北準地臺的西南緣及松潘—甘孜褶皺系的東北緣，屬于摩天嶺褶皺帶之北側坳陷帶(過渡帶)。

(3)巖漿巖。區域內侵入巖體都為一些零星的小侵入體及脈狀侵入體，有石英脈、花崗斑巖脈以及超基性巖。另外在礦區西部鄭家溝以南見中酸性變質火山巖，巖石蝕變很強烈。

2.2.2 礦區地質特征

(1)地層。礦區含礦地層主要為中泥盆統三河口組第三巖性段(D21s3)，分布在礦區北部共分上、中、下三層，以灰色薄層灰巖及中厚層灰巖為主，夾含炭千枚巖、絹云千枚巖，有時灰巖與千枚巖呈互層；灰巖與千枚巖沿走向近東西展布。與石炭系尕海群呈斷層接觸關系。

(2)礦區內有褶皺構造和斷裂構造兩種。

①褶皺構造。由于本區均為北傾的復式單斜構造，呈東西向條帶狀，線狀緊密褶曲，巖層產狀一般較陡，局部并有倒轉，層間小褶曲發育，多為不對稱褶曲及波狀小褶曲，向南或向北均有歪倒。

②斷裂構造。礦區內斷裂構造有7條：

F1為一條近東西向斷裂，在礦區南部貫穿全區，斷層性質不明，為區域上的大斷裂。

F2斷層為推測正斷層，發育較強的褐鐵礦化，局部出現褐鐵礦鐵帽。推測其和F1斷層為同期的次級斷層。

F3、F4斷層為推測逆斷層，走向70°～80°。推測F3和F4兩條斷層為同期次同應力作用下形成的斷層[6]。

F5斷層在礦區滑石礦化體附近和滑石礦化體走向相近，約110°。斷層兩側巖石受擠壓變形，該斷層為正斷層，推測其與滑石礦的形成有較大的關系。推測其為導礦構造，為滑石礦的形成提供了通道。斷層寬約12 m，角礫成分多為千枚巖，褐鐵礦化和綠泥石化發育。

F6、F7斷層推測均為正斷層，在滑石礦化體附近，走向和礦化體相近，約100°，為導礦和容礦構造。

(3)巖漿巖。礦區內未見任何類型巖漿巖出露。

2.2.3 礦床類型

礦床成因類型屬熱液交代型的滑石礦床。

3 成礦地質條件總結

甘肅滑石礦的產出主要受白云巖、地質構造、區域變質作用和巖漿作用等綜合因素控制。白云巖是滑石礦形成的礦源層，對礦體定位起著主導作用。

3.1 地層及巖性條件

賦礦地層屬薊縣系平頭山群，賦礦巖性以富鎂質碳酸鹽巖為主。山丹縣玉石克朗礦區滑石礦，其賦礦圍巖為龍首山群Ⅲ巖組區域內富鎂質巖石如白云巖、白云石大理巖；礦體直接圍巖為白云巖和炭質板巖。

金塔縣四道紅山、天倉滑石礦，其賦礦圍巖屬平頭山群下巖組，區域內為含云泥微晶白云巖、礫屑白云巖、砂屑白云巖、微—細晶白云巖及疊層石白云巖，厚1 519 m。礦體直接圍巖主要為硅質條帶白云石大理巖和白云巖，次之為二云石英片巖及矽線石片巖。巖石具蛇紋石化、透閃石化、陽起石化、菱鎂礦化及滑石化。

上述地層及巖石為成生滑石提供了豐富的鎂質和硅質，其MgO主要源于白云巖、白云石大理巖，SiO2中的一部分則來源于原巖為硅質泥質巖等。其次，賦礦鎂質碳酸鹽巖化學活動性強，有利于交代作用進行，亦是有利因素之一。

3.2 構造裂隙條件

早古—晚古生代期間古河西系、天山—陰山緯向體系的次級構造裂隙是形成滑石礦的控礦及容礦構造。

山丹縣玉石克朗滑石礦，賦存于與北西向主構造線呈銳角相交的近南北向小斷層和裂隙中，其成生時代約為早古生代晚期。

北山的四道紅山—天倉滑石成礦區，處緯向構造柳園—天倉褶帶的大紅山—酒泉地紅山復式向斜南部，其間包容雞心山南西傾沒背斜、四道紅山—雞心山北西向壓性斷裂、四道紅山南(鐵礦溝)北西向斷裂及其北側斷裂帶?；V主要受北西向斷裂帶控制。構造成生時代屬早古—晚古生代中期。

上述構造為滑石成生的控巖控礦構造。如發育在四道紅山南的北西向斷裂及礦區F1斷裂，既控制輝長巖、輝綠巖等成礦巖體的分布，又控制滑石及菱鎂礦分布。四道紅山F1斷裂縱貫礦區，沿斷裂礦體分布比較集中，蝕變強烈，巖石破碎。經統計礦體賦存于傾向10°～35°、傾角74°，傾向190°～210°、傾角65°～83°兩組裂隙內，系與主斷裂同期成生的低級別構造。該礦區走向北北東、北東向扭性斷裂，僅見其錯截滑石礦帶，顯然是成礦后成生的構造。

3.3 巖漿活動與熱液活動條件

巖漿及熱液活動是滑石成生的關鍵條件。

龍首山玉石克朗礦南部，發育志留紀中粗?；◢弾r，附近基性、中酸性巖脈廣布。

北山的四道紅山、天倉一帶，大面積分布石炭紀中酸性巖，此外尚有巖墻狀、脈狀輝長巖及輝綠巖。

上述巖漿巖分布的特點與國內外典型滑石礦床巖漿活動的特征完全一致。以四道紅山礦為例，輝綠巖可分兩期，成群分布。其中第一期輝綠巖與滑石相伴產出，往往構成礦體圍巖或礦體內的殘留體，巖石亦不同程度滑石化，由此推測第一期巖體為成礦提供部分MgO；而第二期巖體侵入時，巖漿源內的部分MgO已為氣水熱液帶出，成礦已處于完成階段。

關于成礦熱水溶液來源，本研究認為以多期次的巖漿活動來源為主，其次是地表水和淺層地下水的參與。但是有跡象顯示四道紅山滑石礦后一種來源亦甚重要，主要是：(1)賦礦富鎂質碳酸鹽巖內溶洞、溶孔等巖溶現象發育，滑石礦內亦見溶洞及充填物，說明地下水活動很活躍；(2)礦體發育在兩種性質差異較大的巖層的接觸部位，有利于地表水及地下水活動和滯留；(3)礦體處在主斷裂上盤，是地下水下滲有利地段。

4 成礦規律分析

4.1 甘肅滑石礦資源產出的時間規律

甘肅滑石礦礦床產出的地層時代較多，其中最重要的成礦時期以石炭紀為主，次為震旦紀、志留紀。各個時代的滑石礦礦床，礦層多產于各地層單元的中上層位。

在不同的成礦時代中，甘肅的滑石礦形成的數量不同，其中震旦紀成型礦床1處(小型1處)，志留紀成型礦床1處(礦點1處)，石炭紀成型礦床2處(小型1處、礦點1處)。

經綜合對比分析，最重要的成礦時期以石炭紀為主，次為震旦紀，而志留紀僅占2.38%。

4.2 甘肅滑石礦資源的空間分布規律

從甘肅Ⅲ級大地構造單元位置上看，甘肅滑石礦礦床主要分布于敦煌地塊、龍首山—雅布賴山地塊、摩天嶺地塊，其他構造單元目前未發現滑石礦產地。

從礦床類型看，賦存三個時代的礦床類型均為熱液交代型，分布于敦煌地塊、龍首山—雅布賴山、摩天嶺地塊構造單元中。

從Ⅳ級礦帶看，甘肅境內包含了40個Ⅳ級礦帶，其中有3個成礦帶有滑石礦顯示，其各成礦帶滑石礦的分布數量不同(表1)。

表1 甘肅Ⅳ級成礦帶滑石礦統計一覽表

各Ⅳ級成礦帶以查明資源儲量為主線，排序為小獨山—白山堂→新關—陽山→龍首山。探獲資源儲量為主線，排序為新關—陽山→小獨山—白山堂→龍首山。從排序說明上述Ⅳ級成礦帶所具有巨大的資源潛力。

4.3 甘肅滑石礦成礦遠景

據甘肅礦產資源潛力評價(2012)成礦單元劃分方案，甘肅滑石礦主要成礦單元包括3個Ⅲ類成礦帶、3個Ⅳ類礦帶。結合近年找礦工作進展，歸納出1個滑石礦成礦遠景區(表2)，簡要成礦地質特征如下：

表2 甘肅滑石礦重要成礦區帶及成礦遠景區一覽表

該區地處塔里木盆地—敦煌地塊—柳園裂谷中，已發現四道紅山小型滑石礦床2處，屬于鎂質碳酸鹽巖類型，與菱鎂礦相伴產出，賦礦地層為薊縣系平頭山組細碎屑巖所夾的鎂質碳酸鹽巖透鏡體。成礦作用與華力西期花崗巖體有關，礦體常在白云石大理巖中成群產出，平行分布，礦體產狀受地層巖性的控制，與地層產狀基本一致，屬華力西中期中低溫熱液型滑石礦床?；骄瘜W成分SiO257.00%，MgO 32.13%。

分析發現滑石礦賦礦巖石鎂質白云巖屬于白云石型礦石，未計算資源量，四道紅山礦區的東部地段屬勘探區，西部地段的礦體具有一定的規模，系擴大礦體遠景的有利地段，具有潛在的找礦價值，預測礦床規?？蛇_大型。

5 結論

甘肅省內滑石礦主要分布于酒泉市金塔縣四道紅山、天倉一帶、張掖市山丹縣玉石克朗一帶和隴南市康縣羅家溝一帶?；V的產出主要受白云巖、地質構造、區域變質作用和巖漿作用等綜合因素控制。礦床產出的地層時代主要有震旦紀、志留紀、石炭紀，其中最重要的成礦時期以石炭紀為主，次為震旦紀、志留紀。各個時代的滑石礦礦床，礦層多產于各地層單元的中上層位。從甘肅Ⅲ級大地構造單元位置上看，甘肅滑石礦礦床主要分布于敦煌地塊、龍首山—雅布賴山地塊、摩天嶺地塊構造單元中。結合近年找礦工作進展，歸納出1個滑石礦成礦遠景區。