山东汞丹山矿区绢英片岩矿床地质特征及成因分析

2019-09-25安生海孙云东

中国非金属矿工业导刊 2019年3期

关键词：斜长云母石英

安生海，孙云东

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东济南 250100；2.沂南中联水泥有限公司，山东沂南 276300）

汞丹山娟英片岩矿为中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队近几年发现的中型优质玻璃用绢英片岩矿原料矿山。笔者对该矿区地质特征、矿床地质特征、矿床成因进行了系统研究。

1 矿区地质特征

矿区位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)沂沭断裂带(Ⅲ)汞丹山断隆(Ⅳ)汞丹山凸起(Ⅴ)的中西部[1]。

1.1 地层

矿区位于沂水县城东北25km处，行政区划隶属沂水县杨庄镇。出露地层为新太古代泰山岩群柳杭组(Ar3l)和新生代第四系(Q)(图1)。

柳杭组(Ar3l)岩性为黑云斜长角闪岩，灰—灰黑色，中粒变晶结构，块状构造，部分为不明显的片状构造。呈残留体状，岩体总体走向20°，倾向110°，倾角46～54°。该组地层易风化，地貌上呈现为平缓的丘陵。

第四系(Q)：岩性主要为灰黄色含砾亚砂土、粘土质粉砂及砂砾，分布于地势低洼处。

1.2 构造

矿区构造复杂，位于郯庐断裂带中，以沂水—汤头断裂为界，可划分东西两个截然不同的构造单元，西为苏村—马站地堑，东为汞丹山凸起。区内发育2条断裂构造(F1、F2)和一组韧性剪切带。

F1断裂总体走向40～50°，倾向SE，倾角80～85°，为压扭性断裂。F2断裂总体走向70～80°，倾向S，倾角52～60°，为压扭性断裂。该组断裂发育时间稍早，被晚期的F1断裂切割，其规模相对较小。该组断裂切割韧性剪切带，使其发生位移。

图1 汞丹山矿区地质略图

韧性剪切带位于沂沭断裂带中段汞丹山凸起内汞丹山—峨山口一带，总体走向20°，宽0．5～1．2km，长度约10km。发育在新太古代泰山岩群柳杭组斜长角闪岩与新太古代二长花岗岩接触带上，形成一套糜棱岩化变粒岩及糜棱岩化斜长角闪石，花岗质糜棱岩及绢云母石英片岩(原岩为中细粒二长花岗岩)，矿体赋存在韧性剪切带上的绢英片岩中，为一构造控矿矿床。

1.3 岩浆岩

矿区内出露岩浆岩主要有：新太古代晚期南涝坡序列南盐店单元(Ar3vNn)斜长角闪岩；峄山序列水牛单元(Ar3γδοYs)条带状细粒英云闪长岩；傲徕山序列条花峪单元(Ar3ηγAt)条带状细粒英云闪长岩、虎山单元(Ar3ηγAh)斑状中粗粒二长花岗岩、松山单元(Ar3ηγAs)中细粒二长花岗岩；红门序列三官寨单元(Ar3γHs)中粗粒角闪辉长岩，中元古代牛岚单元(Chβμn)辉绿岩。

1.4 变质岩

本区内变质岩主要为绢英片岩及黑云斜长变粒岩。

绢云母石英片岩分布受韧性剪切带控制，在地壳较深层次及高温、高压、应变速率很慢的条件下，剪切带岩块间发生相对移动，使原岩发生动态结晶及韧性变形，形成一韧性动力变质岩。原岩为古元古代吕梁期傲徕山序列松山单元中细粒二长花岗岩，在矿区内广泛分布。

黑云斜长角闪岩为灰—灰黑色，中粒变晶结构，块状构造，部分为不明显的片状构造。主要矿物成分为角闪石、斜长石，次为石英、黑云母，副矿物为磁铁矿。经显微镜下鉴定其矿物含量：角闪石68%、斜长石20%、石英5%、黑云母5%、磁铁矿2%。黑云斜长角闪岩为新太古代区域变质岩，呈残留体状分布。

2 矿床地质特征

矿床属动力变质型矿床，矿体围岩为傲徕山序列松山单元，共划分1个矿体(KT01)，呈板状产出，矿体总体走向20°，倾向SEE，倾角46～54°。矿体赋存最大标高371．48m，最小标高240．00m，相对高差131．48m。矿体南北长500．00m，东西宽149．00～302．61m，沿倾向延深32．36～182．96m。矿体最大厚度108．27m(00线)，最小厚度60．91m(06线)，平均厚度83．75m，厚度变化系数为42．62%，厚度变化属较稳定类型。

3 矿石质量特征

3.1 矿石矿物组成

矿石主要矿物成分为石英、绢云母，次要矿物成分为长石，副矿物为磷灰石、榍石、锆石、褐铁矿等。

石英：白色，不规则粒状，粒径0．5～2．5mm，表面干净，其边缓因次生加大呈港湾状。由于受外力作用颗粒已被拉长，并沿长轴作定向排列，且与排列有序的绢云母相间，含量一般为70%～75%。绢云母：绢丝光泽，多呈集合体状，单片呈磷片状，正低突起，(001)切面上发育细而直的解理缝，干涉色达二级。由于受外力作用，绢云母基本沿长轴定向排列于石英矿物间。含量一般为20%～25%。长石：浅褐色，主要为板状钾长石，次为少量的残柱状斜长石，晶面有轻微的泥化，格子双晶发育，边缘不完整，含量一般为3%～5%。副矿物：磷灰石、榍石、锆石、褐铁矿，含量极少，零星分布于石英及绢云母颗粒间。

3.2 矿石化学成分

矿石基本化学组分为：SiO280．88%、Al2O311．69%、Fe2O30．54%。组合样化学组分为：Cr2O30．001 3%、TiO20．15%。矿石中主要有益组分为SiO2，变化系数为2．23%。有害组分为Al2O3、Fe2O3，Al2O3变化系数为10．02%，Fe2O3变化系数为27．18%。

3.3 矿石结构、构造

矿石结构主要为鳞片粒状变晶结构。

石英呈粒状，粒径大致分二个级别，小者粒径为0．15mm左右，无定向性，分布于绢云母间，约占石英矿物含量的40%；大者粒径为0．35～1．0mm，大粒径石英的长轴方向与绢云母一致，呈定向分布，且表面裂纹较多，显示石英在韧性剪切动力变质过程中，受到过应力的作用，石英颗粒在应力作用下定向排列且发生破裂，约占石英矿物含量的60%。绢云母呈鳞片状，一般长0．6～1．0mm，宽0．03～0．05mm，呈定向分布。

矿石构造为片状构造：矿石中的石英颗粒受外力作用已不同程度地被拉长，同时与绢云母集合体相间呈定向排列，而使矿石呈现片状构造[2]。

3.4 矿石类型

矿石自然类型为绢英片岩，主要矿物成分为石英、绢云母，次要矿物成分为长石，副矿物为褐铁矿、铬铁矿、磷灰石、榍石、锆石等。经显微镜下鉴定：石英含量70%～74%，绢云母含量20%～25%，长石含量3%～5%，褐铁矿1%左右，褐铁矿零星分布于石英及绢云母颗粒间，铬铁矿、磷灰石、榍石、锆石含量极少，零星分布于石英及绢云母颗粒间。矿石工业类型为玻璃用绢英片岩。

3.5 矿体围岩与夹石

矿床围岩主要为傲徕山序列松山单元二长花岗岩，矿区西部出露黑云斜长角闪岩，与矿体整合接触，界线清晰易分。黑云斜长角闪岩主要组分平均含量为：SiO269．78%、Al2O313．13%、Fe2O35．58%。

矿体内共划分9个夹层，自下而上编号依次为JC01～JC09，呈似层状分布于矿体中，厚度1．37～10．72m，平均4．45m。JC03夹层岩性为黑云斜长角闪岩，其余夹层岩性均为长石石英片岩，主要组分平均含量为：SiO271．92%、Al2O314．31%、Fe2O32．91%、K2O 3．42%、Na2O 2．13%。

4 矿床成因

(1) 成矿地质背景。

矿区出露地层为新太古代泰山岩群柳杭组黑云斜长角闪岩，呈残留体状分布[2]。

本区断裂构造发育，矿区位于沂沭断裂带汞丹山凸起中，西部为以沂水—汤头断裂，东部为安丘莒县断裂，沂沭断裂带从启动到现在，经历了燕山运动和喜马拉雅运动两个演化阶段，燕山阶段是断层运动过程，喜马拉雅阶段是以挤压为主，兼有微弱左行平移[3-4]。

韧性变形构造：矿区位于沂沭断裂带内，汞丹山地垒吕梁期峨山口韧性变形带中，特点为北北东向左行平移韧性变形，主要活动时间在古元古代吕梁末期(1 800Ma左右)，早于牛岚单元辉绿岩晚于红门序列侵位时间，属中浅构造相，变形时温压条件较低。发育于泰山岩群与新太古代晚期二长花岗岩接触带上，主要岩性有花岗质糜棱岩、白云石英片岩。矿体赋存在韧性剪切带上的绢英片岩中，为一构造控矿矿床。

岩浆岩分布广泛，主要出露有新太古代晚期、斜长角闪岩、英云闪长岩、二长花岗岩、角闪辉长岩，中元古代牛岚单元辉绿岩。

(2) 形成时代。

通过对该区韧性剪切变形带中多硅白云母测定，多硅白云母年龄为1 852．02+20．96Ma，等时线年龄为1 867．16+49．02Ma。矿床形成时代为古元古代吕梁末期1 800Ma左右。

(3) 成矿原岩。

新太古代傲徕山序列松山单元二长花岗岩。

(4) 成矿地质作用。

该区绢英片岩为动力变质岩，赋存于汞丹山地垒吕梁期峨山口韧性变形带中，其成因与该区构造应力有关，在区域北北东向左行平移应力作用下，岩块间发生相对移动，使原岩矿物发生韧性变形、破损、重结晶[5-6]。较稳定的矿物在已变形的岩石中朝着有利的方向重结晶，已磨碎的矿物晶体重新结合或重结晶加大[7-8]。

在动力变质作用过程中，同时伴随局部温度升高(机械能转变为热能)，沿破损带循环的热水溶液所引起的局部化学反应，使岩石的矿物成分和结构构造发生变化，矿物化学成分也发生相应变化，形成新的矿物[7]，如：①钾长石+H+→白云母+石英+K+；②斜长石+钾长石+H+→白云母+钠长石+石英+Ca++；③黑云母+石榴石+水→绿泥石+白云母+石英；④角闪石+斜长石+水→阳起石+黝帘石+绿泥石+石英。

该矿床赋存于傲徕山序列松山单元内，原岩为新太古代傲徕山序列松山单元二长花岗岩，分布于韧性变形带中，受韧性剪切带控制，为动力变质成因，属动力变质型矿床。