安徽滁州李集—三合集地区绢云母矿床地质特征及成矿模式

夏立元

(安徽省地质调查院,合肥230001)

安徽滁州李集—三合集地区绢云母矿床地质特征及成矿模式

夏立元

(安徽省地质调查院,合肥230001)

皖东滁州张八岭地区具有丰富的绢云母矿产资源,近年来陆续发现并探明多处绢云母矿床,是我国重要的绢云母矿产地。文章基于对安徽滁州李集—三合集一带1∶50 000区域矿产地质调查,结合前人资料,论述了该区绢云母矿床的区域地质背景、矿床地质特征、矿床成因及成矿控制因素,建立了绢云母矿床区域成矿模式。研究认为该区绢云母矿床受青白口纪西冷岩组地层控制,西冷岩组原岩为一套海相喷发的火山岩夹陆源碎屑岩,属细碧—石英角斑岩—碎屑岩建造,经低绿片岩相变质变形后形成不同类型的绢云母片岩。该绢云母矿床的成因为火山沉积变质矿床,印支期是西冷岩组变质变形的主构造期,为绢云母矿床的主成矿期。

绢云母矿床;地质特征;控矿要素;成矿模式;李集—三合集地区;滁州

李四光(1939)[1]曾以郯庐断裂带东侧滁州以北的张八岭代表淮阳山脉东延部分,后期研究将元古代变质岩系分布区统称为张八岭地区,包含江苏盱眙、安徽明光、滁县、全椒、肥东、巢湖等地区❶。该套变质岩系分布较多的绢云母矿,具有“点多、面广、资源丰富,便于露天开采”等特点。近年来在该区又陆续发现并探明了一批绢云母矿床❷-❼。前人仅注重对绢云母矿床地质特征描述,而对其控矿因素、成矿模式等研究较少。笔者在张八岭地区进行1∶50 000施家集幅、东王集幅区域矿产地质调查时,对该区李集-三合集一带的绢云母矿床地质特征、控矿因素进行了研究,并建立了其成矿模式,以期指导该区绢云母矿的下一步地质勘查工作。

1 区域地质背景

研究区位于安徽滁州西部,西临郯庐断裂带皖东段,以黄(栗树)—破(凉亭)断裂带为界,断裂带西北侧属张八岭构造亚带,出露地层为新元古代青白口纪张八岭岩群北将军岩组和西冷岩组;东南侧属扬子陆块滁州褶断带,出露地层为南华系—奥陶系碎屑岩、碳酸盐岩及零星出露的白垩系砖红色砂砾岩。南华纪周岗组与青白口纪西冷岩组之间呈韧性断层接触❽,区域构造线总体为NNE向。该区经历多次构造活动,变质变形强烈(图1)。

区内岩浆岩不发育,仅有规模较小的中基性岩脉出露。该区褶皱、断裂发育。褶皱主要为位于北将军山背斜南东翼的次一级褶皱,背斜核部为北将军岩组,两翼为西冷岩组,由一系列开阔平缓的背、向斜组成,轴线为NW向—近SE向,为该区基底褶皱。东部南华系构成NE向单斜。断裂主要有NE向、近NNE和NW向3组,NE向黄(栗树)—破(凉亭)断裂带在该区中部穿过,NNE向管店—大马厂断裂带在该区西北部通过,均分布于已知绢云母矿区外围,对矿区影响不大(图2)。

2 矿床地质特征

研究区绢云母矿床主要分布于李集—三合集一带,已探明或开采利用的矿床有滁州市开金、南谯区将军山❷、南谯区团山❸、南谯区大对窝❹、南谯区高尖刘❺、全椒县三合、全椒县油坊王❻和全椒县周岗乡陈郢❼等绢云母矿床8处(图2)。

图1 研究区大地构造位置图(据资料❾修编)Fig.1 Map showing the geotectonic position of the study area①六安断裂带;②郯庐断裂带;③黄(栗树)—破(凉亭)断裂带地块边界断裂:④颍上—定远断裂带;⑤滁河断裂带;⑥磨子潭断裂带

8处绢云母矿床均分布于新元古代青白口纪西冷岩组中,严格受西冷岩组地层控制。矿体呈透镜状或似层状,产状变化较大,但普遍较缓,一般＜30°。矿石均为绢云母片岩,围岩为绢云母石英片岩。统计8处绢云母矿床的矿体规模,矿体宽5～48 m,长135～190 m,延深25～120 m,沿走向具膨缩现象。矿石呈鳞片变晶结构,片状构造,主要矿物有绢云母、石英、长石等。

以上8处绢云母矿床的地质特征基本相似,以全椒县油坊王绢云母矿床为例❻,其地质特征简述如下。

2.1 地 层

矿区出露地层主要为新元古代青白口纪西冷岩组下段(Qb x1)和第四纪晚更新世下蜀组(Q3px)。

西冷岩组主要为绢云母石英片岩和绢云母片岩。绢云母石英片岩呈灰白色,鳞片变晶结构,片状构造或皱纹片状构造。主要矿物为石英,次为绢云母和少量碳酸盐矿物等。石英含量＞60%,呈微细粒状集合体,粒径为0.01～0.05 mm。绢云母含量＜35%,呈微细鳞片状集合体,分布不均匀,平行定向排列。碳酸盐矿物含量＜5%,呈不规则状沿片理被压扁拉长。部分岩石中含少量斜长石和石英晶屑,变质副矿物为磁铁矿、磁赤铁矿、锐钛矿等。绢云母片岩呈白—灰白色、淡灰绿—银灰色,鳞片变晶结构,片状构造或皱纹片状构造。主要矿物为绢云母,呈鳞片状集合体,具丝绢光泽,含量为65%～80%。次为石英,呈白色,粒径为0.1～2 mm,含量为15%～30%。岩石具丝绢光泽,手触滑感,小皱曲极发育。变质副矿物为磁铁矿、磁赤铁矿、锐钛矿等,地表氧化后多呈黄褐色,呈透镜状产出,构成透镜状绢云母矿体。

下蜀组为棕黄色含铁锰小球亚粘土,以角度不整合覆于西冷岩组之上(图3)。

2.2 构 造

矿区为由绢云母石英片岩和绢云母片岩组成的开阔平缓波状起伏的单斜,总体走向为NW—SE。片理产状倾向为25°～50°,倾角为10°～25°,脆性断裂不发育。

区域上西冷岩组岩石韧性变形强烈,整个西冷岩组岩系可作为韧性剪切带(层),上层相对下层剪切滑动、拆离和逆冲推覆❶。韧性剪切带(层)中具强弱相间的变形带,强弱变形带间呈渐变过渡,变形带走向与片理走向基本一致。弱变形带具残斑变形构造,表现为绢云母石英片岩、绢云母片岩中的粒状矿物如石英、钠长石等被旋转圆化或压扁或拉长呈透镜状,其拉长延伸方向与云母类矿物共同组成平行带状构造;片状(鳞片状)绢云母等矿物呈平行或定向的面状展布。强变形带具糜棱构造，表现为塑性流动构造，基质长英质呈压扁拉长或顺片理产出，条带呈定向展布。早期变质形成晶体较大的绢云母分布于长石或石英眼球状残斑周围，后期(韧性变形)形成的细小绢云母富集于石英条带或变形带的弱应力带边界。

图2 李集—三合集地区地质简图(据1∶50 000施家集幅地质矿产图❽修编)Fig.2 Generalized geologic map of the Liji-Sanheji area1-下蜀组—芜湖组;2-赤山组;3-上欧冲组—分乡组;4-荷塘组—琅琊山组;5-黄墟组—皮圆村组;6-周岗组—苏家湾组;7-西冷岩组上段;8-西冷岩组下段;9-北将军岩组;10-整合岩(地)层界线;11-角度不整合地层界线;12-正断层;13-逆断层;14-平移断层;15-推测断层;16-强变形带;17-韧性断裂带;18-绢云母矿床位置及编号(①-滁州市开金绢云母矿床;②-南谯区将军山绢云母矿床;③-南谯区团山绢云母矿床;④-南谯区大对窝绢云母矿床;⑤-南谯区高尖刘绢云母矿床;⑥-全椒县油坊王绢云母矿床;⑦-全椒县周岗乡陈郢绢云母矿床;⑧-全椒县三合绢云母矿床)

图3 全椒县油坊王绢云母矿矿区地质图(据资料❻修编)Fig．3 Geologicmap of the Youfangwang sericite deposit in Quanjiao County1-第四纪晚更新世下蜀组;2-青白口纪西冷岩组下段;3-绢云母石英片岩;4-绢云母片岩;5-闪长玢岩;6-矿体编号;7-片理产状;8-完工的钻孔位置及编号;9-勘探线位置及编号

2.3 岩浆岩

矿区岩浆活动较弱，仅有燕山期闪长玢岩脉出露❽，宽数米，长数十米，与围岩接触带具弱硅化。

2.4 矿体形状、产状、规模及品位

矿区主要有2个矿体，严格受层位控制，产于西冷岩组下段上部。Ⅰ号矿体出露于大徐洼村庄东边，赋存标高65～90m;Ⅱ号矿体出露于常青村庄北东边，赋存标高50～70.8 m。矿体均由绢云母片岩构成，矿体形态、产状、规模和品位见图4、图5和表1。

矿体围岩为绢云母石英片岩，与绢云母矿体(绢云母片岩)界线不明显，以石英含量及其片理发育程度可以区分二者之间的界线,为渐变过渡关系。

图4 1线地质剖面图(据注释❻修编)Fig．4 Geologic section of prospecting line 11-青白口纪西冷岩组下段;2-绢云母石英片岩;3-绢云母片岩;4-矿体编号;5-完工的钻孔位置及编号;6-片理产状

图5 4线地质剖面图(据注释❻修编) Fig.5 Geologic section of prospecting line 41-第四纪晚更新世下蜀组;2-青白口纪西冷岩组下段;3-绢云母石英片岩;4-绢云母片岩;5-矿体编号;6-完工的钻孔位置及编号;7-片理产状

表1 全椒县油坊王绢云母矿矿区主要矿体地质特征❻Table1 Geologic characteristics of the main orebodies in the Youfangwang sericite deposit in Quanjiao County

Ⅰ号矿体无夹石,Ⅱ号矿体有1条闪长玢岩脉穿插其中,地表出露宽为7～7.5 m,长约48 m。

2.5 矿石特征及工业品级

2.5.1 矿石特征

(1)矿石矿物组分

绢云母矿石由绢云母片岩组成,呈灰—灰白色,风化后呈黄褐色—银灰色,片状集合体,主要矿物有绢云母、石英、长石等。绢云母呈细鳞片状,含量为65%～80%,大者表面积为0.06 mm2,一般长为0.15 mm、宽为0.08 mm,表面积为0.012 mm2的居多。常见绢云母呈定向排列,柔皱现象明显,丝绢光泽,具滑感,片理清晰。石英呈无色透明他形粒状集合体,单个粒径一般为0.2～0.5 mm,偶见相间条带状集合体沿层间分布,局部有压扁拉长现象。早期形成的绢云母颗粒较大、结构完整,晚期形成的绢云母颗粒较小,一般为2～7μm,平均为5μm,结构较完整或不完整。

(2)矿石化学成分

矿石的有益组分为Al2O3,经地表和近地表取样分析,大徐洼(Ⅰ号)绢云母矿体Al2O3含量为11.60%～15.26%,平均含量为14.17%;矿石有害组分主要为Fe2O3,平均含量为2.17%,SiO2平均含量为75.13%。常青(Ⅱ号)绢云母矿体Al2O3含量为11.70%～16.05%,平均含量为13.82%;有害组分主要为Fe2O3,平均含量为2.06%,SiO2平均含量为75.05%。

该矿区绢云母矿Al2O3含量较高,质量较好,白度一般达65～85,近地表Fe2O3含量略高,可能是氧化淋滤所致,对其白度有一定影响。

(3)矿石结构、构造及类型

矿石结构为鳞片变晶结构,局部为花岗鳞片变晶结构,片状构造,偶见条带状构造,柔褶现象明显,矿石类型为绢云母片岩型。

2.5.2 矿石工业品级

目前矿石品级还没有统一的划分标准,一般由探矿权人参照滁州市各绢云母矿生产、加工及市场情况确定矿床工业指标。Ⅰ级品的Al2O3≥17%,Ⅱ级品的Al2O3为13.5%～17%,Ⅲ级品的Al2O3为11.50%～13.50%。可采厚度≥2 m,夹石剔除厚度≥1 m。

该矿区推断圈定的Ⅰ、Ⅱ号绢云母矿体品级达Ⅱ级品要求。矿石经湿磨、分选、干燥等工序制成的绢云母粉满足YS/T467-2004标准中规定的绢云母粉质量要求[2]。

3 矿床成因

西冷岩组为中低变质岩,主要由石英、绢云母、绿帘石、透闪石等低级变质矿物组成。一些生产及科研单位曾先后在该地区开展西冷岩组变质岩的原岩恢复,认为西冷岩组的原岩为一套海相喷发的火山岩,属细碧—石英角斑岩建造,其绢云母石英片岩、绢云母片岩的原岩为石英角斑岩,经低绿片岩相变质而成❶,❽,■,[3-4]。因此,认为该区绢云母矿床的成因为火山沉积变质矿床。

4 成矿控制因素

4.1 地层岩性控制因素

分布于皖东张八岭地区的西冷岩组为灰白、银灰色绢云石英片岩、绢云片岩,原岩为海相喷发的火山岩,属细碧—石英角斑岩—泥质碎屑岩建造❶。岩石普遍钠质较高,长石以钠长石为主,部分钠长石是其他长石(如正长石等)经海水交代形成的。泥质岩或岩浆火山岩,尤其是酸性火山岩中大量的长石在变质作用下极易形成绢云母。西冷岩组原岩石英角斑岩中含较多的长石,正长石或钠长石在低温热液作用下分解形成云母,反应式如下:

6K(Na)[AlSi3O8]+4 H2O+CO2+3Al2O3→4 K(Na)Al2[AlSi3O10](OH)2+K2CO3+6SiO2

由于西冷岩组含有大量长石和泥质岩,在华北和下扬子两古陆块俯冲、碰撞产生热动力低温变质作用下形成大量绢云母。因此,西冷岩组地层岩性为绢云母矿的形成提供了重要的物质基础。

4.2 构造热动力变质控制因素

火山活动及区域变质均在特定的构造环境下发生。西冷岩组原岩为海相火山碎屑岩系—细碧石英角斑岩夹陆源泥质碎屑岩建造,细碧石英角斑岩是在华北古陆块和下扬子古陆块之间的裂谷带由海底火山喷发形成的。随后扬子陆块向华北陆块俯冲、碰撞,在这一构造活动中,先热动力进变质,部分长石变质形成绢云母,局部形成绢云母矿矿胚,其变质达绿片岩相;后热动力退变质,主要表现为韧性变形作用。据许志琴(1987)[5]研究,扬子板块北缘安徽张八岭及嘉山地区扬子盖层(震旦至三叠系)与变质基底张八岭群之间,在印支期产生大型深层韧性滑脱构造,在变质基底中形成了强烈的塑性流变与旋转应变的高剪切应变特征,表明扬子板块与华北板块碰撞后板块运动并未中止,而是以新的陆内俯冲方式继续进行。南京地质矿产研究所(1995)❶在张八岭地区开展1∶50 000区域地质调查时,认为新元古代变质岩系均经历了中深构造层次的顺层韧性剪切作用。笔者野外观察发现,区域上韧形变形除长石等矿物退变成白云母外,还见有角闪石、黑云母退变质成绿泥石,其韧性变形与国内一些地区所见的韧性剪切相似,并伴有退变质作用产生[6-8]。退变质形成的绢云母与进变质形成的绢云母,两者叠加形成构造热动力变质型绢云母矿床。因此,构造热动力变质是该区绢云母成矿的重要控制因素。

5 成矿模式

新元古代青白口纪,位于华北古陆块和下扬子古陆块之间的泛大洋裂谷中的张八岭地区发生了强烈的火山活动,喷发堆积了巨厚的富钠细碧—石英角斑岩系。李曙光等(1987)[9]通过对秦岭—大别造山带C型榴辉岩和镁铁—超镁铁岩Sm-Nd同位素研究,认为中国华北、华南陆块碰撞发生在217～243.9 Ma。申浩澈等(1994)[10]对华北板块和扬子板块之间高压变质带中的蓝闪石、多硅白云母等粘土矿物40Ar-39Ar法和榴辉岩Sm-Nd同位素研究,认为华北板块和扬子板块主体碰撞时代为210～240 Ma。因此,该区在印支期(三叠纪),扬子陆块对华北陆块的俯冲碰撞,产生动热变质,形成西冷岩组低绿片岩相岩石及绢云母矿胚体[11-12]。陆块碰撞后,运动并未中止,而是以新的陆内俯冲方式继续进行,表现为大型深层韧性滑脱剪切[5]及中深构造层次岩层发生顺层剪切作用❶❽,使早期形成的张八岭岩群低绿片相岩石中矿物发生退变质,分解为绢云母。一些学者[13-14]将郯庐断裂带南段韧性剪切带中新生的细粒白云母称为由糜棱岩化形成的同构造白云母,其40Ar-39Ar法年龄为128～132 Ma,属早白垩世。两次变质作用叠加,局部绢云母富集形成绢云母矿体。综上所述,该区先后经历了进变质和退变质作用,使张八岭岩群形成了绢云母片岩、绢云母石英片岩,绢云母矿主成矿期为印支期,燕山期为次要成矿期。

根据上述成矿控制因素及成矿过程,建立绢云母矿床区域成矿模式(图6)。

图6 绢云母矿床区域成矿模式图Fig.6 Regional mineralization model of the sericite ore deposits1-南华系—三叠系;2-青白口纪西冷岩组;3-青白口纪北将军岩组;4-碳酸盐岩;5-大理岩;6-泥质粉砂岩(碎屑岩);7-砂岩; 8-绢云片岩、绢云石英片岩;9-角斑岩、石英角斑岩;10-细碧岩;11-新太古—早元古代沉积;12-花岗质岩浆房;13-基性岩岩浆房;14-裂谷边界断裂;15-陆块间断裂;16-韧性剪切;17-陆块碰撞、俯冲方向;18-绢云母矿体;①-青白口期细碧角斑岩—碎屑岩建造;②-晋宁运动张八岭地区青白口纪地层褶皱造山后,在东南侧海洋中接受南华纪—三叠纪碎屑岩—碳酸盐沉积;③-印支运动,扬子陆块与华北陆块俯冲、碰撞,产生动热变质,青白口期细碧角斑岩—碎屑岩变质为低绿片岩相岩石;④-持续俯冲,发生韧性剪切及退变质作用,长石进一步分解为绢云母,局部绢云母富集形成绢云母矿床。

6 结 论

安徽滁州李集—三合集地区绢云母矿受青白口纪西冷岩组地层控制,西冷岩组原岩为一套海相喷发的火山岩夹陆源碎屑岩,属细碧—石英角斑岩—碎屑岩建造,其绢云母石英片岩、绢云母片岩原岩为石英角斑岩—含泥质碎屑岩,经低绿片岩相变质变形形成,矿床成因为火山沉积变质矿床。在印支期(三叠纪),扬子陆块向华北陆块俯冲、碰撞,产生动热变质,形成绢云母矿胚,燕山期(白垩纪)韧性剪切退变质作用形成同构造绢云母,二者叠加,形成绢云母矿。主成矿期为印支期,燕山期为次要成矿期。应在张八岭构造亚带西冷岩组绿片岩相地层分布区寻找绢云母矿。

志谢:成文过程中得到安徽省地质调查院侯克斌博士、王耀工程师的帮助,在此表示感谢。

注释

❶南京地质矿产研究所.1∶50 000张八岭幅、珠龙幅区域地质调查说明书.1995.

❷华东冶金地质勘查研究院滁州811分院.安徽省滁州市南谯区将军山绢云母矿详查地质报告,2011.

❸华东冶金地质勘查局811地质队.安徽省滁州市南谯区团山绢云母矿详查地质报告.2000.

❹安徽省地质矿产勘查局312地质队.安徽省滁州市南谯区大对窝绢云母矿普查地质报告.1999.

❺华东冶金地质勘查研究院.安徽省滁州市南谯区高尖刘绢云母矿普查地质报告.1999.

❻滁州方大矿业发展有限公司.安徽省全椒县油坊王一带绢云母矿详查地质报告.2011年.

❼安徽省鸿兴非金属矿研究发展中心.安徽省全椒县周岗乡陈郢绢云母矿矿产资源储量年度报告(2005年度).2006.

❽安徽省地质调查院.1∶50 000施家集幅、东王集幅区域矿产地质调查报告.2016

❾安徽省地质调查院.安徽省成矿地质背景研究.2014.

[1] 李四光原著,张文佑编译.中国地质学[M].上海:正风出版社,1939.

[2] 徐洁虹,李保娣,吴一徽,等.YS/T467-2004绢云母粉[M].北京:中国标准出版社,2004:1-2.

[3] 安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志[M].北京:地质出版社,1987:457-468.

[4] 安徽省地质矿产局区域地质调查队.安徽省变质地质研究[M].合肥:安徽科学技术出版社,1987:77-95.

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Geological characteristics and mineralization model of sericite ore deposits in the Liji-Sanheji area,Chuzhou,Anhui Province

XIA Li-yuan
(Geological Survey of Anhui Province,Hefei 230001,China)

The Zhangbaling area in Chuzhou of Anhui Province is endowed with abundant sericite deposits.Discovery of a number of sericite deposits during the past few years made the area an important producing area for sericite resources in China.In combination with previous data available and 1∶50 000 regional geological survey in the Liji-Sanheji area,in this paper,we summarize regional geological background,deposit characteristics and genesis,and ore-forming controlling factors to establish a regional metallogenic model of the sercite deposits.The study shows that the deposit is controlled by strata of the Xilengyan Formation in Qingbaihou Period,the protolith of which was one set of marine volcano rocks intercalated with terrigenous clastic rocks,which belong to spilite-quartz keratophyre formation,i.e.sericite schist resulted from low-degree greenschist facies metamorphism.Genesis of sericite deposits in the area belongs to volcano-sedimentary metamorphism and the main mineralization occurred in Indosinian period, which is also the main stage of metamorphism and defomation of the Xilengyan Formation.

sericite deposit;geological characteristics;ore-forming elements;mineralization model; Liji-Sanheji area;Chuzhou

P612

A

2096-1871(2017)02-117-09

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.02.005

2016-07-08

2016-10-17 责任编辑:谭桂丽

安徽省公益性地质基金项目“1∶50 000施家集幅、东王集幅区域矿产地质调查(项目编号:2011-g-16)”资助。

夏立元,1962年生,男,矿产地质工程师,主要从事区域矿产地质调查工作。