湖南湘西北地区东山峰滑石矿床地质特征及成因概述

陈伦浩，曹承清，刘礼辉

(湖南省地质矿产勘查开发局四○三队，湖南 常德 415000)

0 前言

我国滑石矿主要分布于辽宁、青海、山东、广西、江西等省份，基础储量占全国90%。滑石矿是一种重要的非金属黏土矿物材料，被广泛应用于陶瓷、造纸、涂料、塑料、橡胶、医疗、化妆品等制造行业[1]。滑石矿因其用途非常广泛，属优质非金属矿产，所以其市场需求一直旺盛，具有良好的发展前景。湖南湘西北地区东山峰滑石矿赋存于震旦系上统灯影组下部假鲕状白云岩段的底部，由上往下可分为白滑石矿和黑滑石矿两个矿层。滑石矿体呈似层状、透镜状产出，其空间形态严格受矿区地层及构造所控制。该大型滑石矿床的发现是“358找矿突破战略行动”的又一显著成果。

1 岩相古地理环境

湘西北震旦纪灯影期上扬子古陆进一步海侵，古陆的西、北、东三面分别形成面积广大的开阔海盆,上扬子古陆已演变为一个向北东延伸的半孤立台地，经过长期剥蚀，到灯影早期台地上古陆或古岛大多被夷平，或进一步缩小，上扬子古陆已演变成一个浅水碳酸盐岩台地，湘西北地区为台缘斜坡沉积环境。灯影期上扬子台地广泛发育巨厚的白云岩沉积，由于古陆或古岛已经消失或淹没于水下，已不再提供陆源物质，而灯影期碳酸盐岩台地沉积主要为纯度较高的钙镁型碳酸盐岩、镁硅酸盐岩，且同时含有有机质和黄铁矿。由于气候转暖，环境中低等的浮游生物(藻类、细菌类)大量繁殖，因此沉积中富有有机质，同时在沉积物中可见清晰的水平层理，偶见斜坡层理，碳酸盐岩、滑石岩具假鲕状结构，说明当时环境为水体较动荡的弱氧化-还原的浅海沉积环境。

2 区域地质背景

东山峰滑石矿区位于扬子古地台南缘东山峰复背斜南翼，区域位置见图1。该区背斜轴向北东-南西，总体出露延伸长56 km。核部出露地层主要为震旦系，另有板溪群零星分布。轴部地层产状平缓，倾角3°～10°。背斜的北翼近轴部地层呈舒缓波状单斜层产出，断裂构造不发育。南翼发育有次级倒转或平卧褶皱构造，剖面上呈反“S”或“Z”字形形态，并伴生有一系列走向张扭性断裂。规模较大的走向有延长达50 km以上的清官渡(F2)逆断层、自生桥(F1)逆断层，东山峰滑石矿受F2断裂伴生的次级断层控制。区内只在渫水河畔的百步墩见有石英闪长岩株出露，面积不足200 m2。但据重力资料定型推断，本区域可能存在浅层或中层隐伏岩浆岩体侵入。

图1 东山峰滑石矿区区域地质图

3 矿区地质概况

3.1 地层岩性

区内震旦系地层出露较全，背斜南、北两翼分别出露有震旦系、寒武系、奥陶系。震旦系灯影组底部鲕状白云岩段为滑石矿赋矿层位。

震旦系上统灯影组(Z2dy)的岩性特征自上而下分为三个岩性段。

(1)中厚层状白云岩段(Z2dy3)：岩性为浅灰～灰白色白云岩，微晶结构，中厚层状构造，顶、底部夹少量黑色硅质条带。

(2)薄层状白云岩段(Z2dy2)：岩性为灰～深灰色白云岩，隐晶质结构，薄层状构造，层间常夹极薄层泥质页岩，揉皱发育，层面及裂隙面常具有滑石化。底部夹黑色硅质条带。

(3)假鲕状白云岩段(Z2dy1)：依其岩性特征分为上、中、下三层。

上部：灰白色中厚层～厚层状白云岩，微粒～假鲕状结构，局部具硅化。

中部：灰～灰白色假鲕状～豆状硅化白云岩，顶为深灰色炭泥质白云岩，含少量胶磷矿条带或团块。

下部：为白色滑石岩与黑色滑石岩层，其间夹薄层滑石化假鲕状硅化白云岩，底部为硅化豆状白云岩。该层为矿区滑石矿赋存部位。

3.2 构 造

矿区受东山峰复背斜及南翼的泥市—清官渡断裂带的控制，期间形成一系列的低序次、低等级的构造形迹，构成倒转褶皱、旋扭构造、入字构造以及更低次序的构造，对矿区滑石矿层的赋存和破坏起着重要的作用。清官渡断裂带的主干断层F1(北缘)和F2(南缘)两条断裂之间的岩层十分破碎，硅化等蚀变强烈，小断裂发育，该断裂带具有长期活动特征，主干断裂面多有偏转。该断裂应于加里东期初具雏形，印支期定型，燕山期尚有活动(切割了白垩纪盆地)，总体构造形迹复杂。本区的倒转褶皱控制矿区岩层的基本产状、形态变化。上部由倒转背斜，下部由倒转向斜组成，总体构造形态在剖面上呈反“S”形。

4 矿体地质特征

4.1 含矿岩系特征

该区滑石矿赋存于震旦系上统灯影组下部假鲕状白云岩段(Z2dy1)的底部，由上往下可分为白滑石矿和黑滑石矿两个矿层，二者间隔0.45～6.5 m。含矿岩系由假鲕状豆状硅化白云岩、滑石化硅化白云岩及滑石矿层等组成。其岩性特征自上往下为：(1)灰白色中～厚层状白云岩，微粒、假鲕状结构，具针孔状构造，夹少量硅质团块；(2)深灰色薄～中厚层状含炭泥质白云岩，间夹条带状、透镜状胶磷矿；(3)灰～浅灰色厚层状假鲕状白云岩，假鲕状部分呈线条状密集排列，具轻微硅化；(4)白色滑石矿层(Ⅱ矿层)，间夹滑石化白云岩团块；(5)浅灰、灰色中厚层状假鲕状白云岩，残余假鲕状结构，多硅质条带，具不同程度硅化，尤以上部硅化强烈；(6)黑色滑石矿层(Ⅰ矿层)，夹形态不规则的灰色滑石化白云岩夹矸，该层层位稳定；(7)深灰、灰黑色厚层状豆状白云岩，豆粒有黑、白两色，均匀、圆度好，白云质胶结，是Ⅰ矿层直接底板，为与下伏地层陡山沱组分界的良好标志层。

4.2 矿体地质特征

目前发现在东山峰地区可分为三个矿段。滑石矿体呈似层状、透镜状产出，其空间形态严格受矿区褶皱及断裂构造所控制。黑、白滑石矿层层位稳定，与围岩界线清楚，矿体(层)与顶、底板岩层的硬度相差较大，易于识别。矿体产状与围岩基本一致。由于白滑石矿层受构造因素控制明显，滑石矿多呈单个矿体形式出现，矿体之间的无矿地段多由变质程度较低的灰白色硅化、滑石化假鲕状豆状白云岩取代。但其下方的黑滑石矿层则走向延伸相对较稳定，只是矿层厚度、品位有一定变化。

姚家垭矿段：矿层沿走向延伸长度达2 000 m，由于断层切割，赋矿层位缺失严重，一般只有Ⅰ矿层或只有Ⅱ矿层。其中Ⅰ矿层出露长800 m，呈似层状、透镜状产出，黑滑石矿体厚2.11～3.78 m，滑石品位62.61%～77.63%。Ⅱ矿层地表走向出露1 200 m，矿体厚0.85～2.87 m，倾向延深上矿体厚度逐渐变薄，为不可采，滑石品位56.68%～73.90%。

枫箱坡矿段Ⅰ、Ⅱ矿层主要受断层在矿层走向、倾向上的切割，初步圈定Ⅰ矿层5个矿体，Ⅱ矿层7个矿体。Ⅰ矿层走向长3 780 m，呈层状、似层状产出，矿体厚1.30～7.75 m，滑石品位47.53%～73.16%。Ⅱ矿层走向长2 790 m，呈层状、似层状产出，矿体厚1.30～20.07 m，滑石品位51.10%～76.89%。枫箱坡矿段较典型的矿体形态特征见图2。

图2 东山峰滑石矿区枫箱坡矿段17线剖面图

1—寒武系下统杷榔组；2—寒武系下统牛蹄塘组；3—震旦系上统灯影组白云岩段；4—震旦系上统灯影组薄层白云岩段；5—震旦系上统灯影组假鲕状白云岩段；6—震旦系下统陡山沱组上含磷段；7—震旦系下统陡山沱组下含磷段；8—震旦系下统陡山沱组炭泥质白云岩及灰质白云岩段；9—震旦系下统陡山沱组炭泥质白云岩板状页岩段；10—白滑石矿；11—黑滑石矿；12—正断层及编号

清官渡矿段滑石矿层由于断层的切割，造成在倾斜方向重复出现，概略圈定黑、白滑石矿体各5个。Ⅰ矿层走向长4 500 m，呈层状、似层状产出，矿体厚1.20～4.65 m，滑石品位49.39%～60.05%。Ⅱ矿层走向长1 920 m，呈层状、似层状产出，矿体厚0.80～3.80 m，滑石品位51.43%～68.89%。清官渡矿段较典型的矿体形态特征见图3。

图3 东山峰滑石矿区清官渡矿段17线剖面图

1—寒武系下统牛蹄塘组；2—震旦系上统灯影组白云岩段；3—震旦系上统灯影组薄层白云岩段；4—震旦系上统灯影组假鲕状白云岩段；5—震旦系下统陡山沱组上含磷段；6—震旦系下统陡山沱组下含磷段；7—震旦系下统陡山沱组炭泥质白云岩及灰质白云岩段；8—震旦系下统陡山沱组炭泥质白云岩板状页岩段；9—白滑石矿；10—黑滑石矿；11—断层及编号

4.3 矿石质量

白滑石矿一般为变晶结构，少部分变余假鲕状结构，片状构造，少部分呈泥状；黑滑石矿为变余假鲕状结构，变晶结构，片状构造，少部分呈泥状。矿石的矿物成分简单，Ⅰ、Ⅱ矿层不同类型的黑滑石矿和白滑石矿矿物成分基本相似，仅有组分含量高低的区别。矿石的主要矿石矿物为滑石，脉石矿物为白云石及少量石英、方解石、胶磷矿等，另见少量炭泥质及微量铁锰质。经显微镜下测定的矿物含量如表1所示。

由表1可见，Ⅱ矿层(白滑石)滑石含量比Ⅰ矿层(黑滑石)含量高，除方解石外，其他杂质矿物含量要低，白滑石比黑滑石质量要好。

滑石是矿石中的一种主要矿物，大部分滑石呈显微页片状大致平行片理分布，叶片之间紧密排列，质量好的矿石胶结物很少，部分页片中心还残留着泥-粉晶白云岩残屑。少部分滑石常呈细脉状充填于岩石的细小裂隙中，并有白云石交代的现象[2]。

白云石也是矿石中的一种主要矿物，含量有多有少，呈粒屑状。泥-粉晶状嵌染于滑石中，后期在动力作用下，具有破碎、拉长、重结晶和滑石化蚀变等现象，多数白云石被滑石交代后而变成鳞片状滑石残屑物[3]。

滑石矿石的化学成分也比较简单，主要为SiO2、MgO，次为CaO、CO2，占矿石化学组分的98%以上。矿层矿石平均化学成分含量如表2所示。

表1 Ⅰ、Ⅱ矿层滑石矿矿物组分统计结果表

表2 Ⅰ、Ⅱ矿层矿石化学成分统计表

从表2可以看出，矿区Ⅰ、Ⅱ矿层滑石矿石的主要有益组分MgO、SiO2含量偏低，有害组分CaO、CO2含量偏高，Fe2O3含量低。

据测试资料分析，矿石MgO、SiO2含量与滑石含量正相关，说明矿石中MgO、SiO2主要含于滑石中；CaO含量与矿石中的白云石和方解石含量呈正相关，矿石中CaO主要来源于方解石及白云石。

白度为评价滑石矿石质量的主要物理性质特征之一。经过白度测试分析，在1 000 ℃温度煅烧条件下测定，黑滑石(Ⅰ矿层)平均白度达84.16%，白滑石(Ⅱ矿层)平均白度达85.16%。对样品分别作了原始白度、煅烧白度测定对比，经1 000 ℃温度煅烧后，白滑石矿石平均白度由80.9%提高到87.9%，提高约7%；黑滑石矿石平均白度由51.6%提高到85.6%，可提高约34%，白度由原三级品提高到一级品要求。

5 矿床成因

东山峰地区滑石矿体明显受层位和岩性的控制，岩性为富镁的碳酸盐岩。滑石矿层主要呈层状、似层状产出，与上下围岩呈整合接触关系，滑石矿石与围岩具有相似的矿区组合。在某些局部地段存在滑石矿层与围岩互层或围岩中夹有滑石矿透镜体，且上下围岩中普遍具有滑石化。以上特征都倾向于指示滑石矿层同其围岩具有一个连续自生沉积过程。

东山峰地区滑石矿床不仅受层位和岩性的控制，明显还受构造的控制，且矿石质量的好坏与构造运动大致呈正相关关系。东山峰背斜南翼地层强烈褶皱，同时伴有一系列的走向断层发育，如枫箱坡矿段构造很复杂，矿层厚度也较大，矿石质量亦较好，而姚家垭、清官渡两矿段构造较枫箱坡矿段简单，矿层厚度及矿石质量均次之。背斜北翼大成湾—九岭—咸泥地区因构造简单，未见滑石矿产出。一些强烈的构造为滑石变质重结晶成矿改造提供了动力变质[4]。根据相关资料推断，本区域可能存在浅层或中层隐伏岩浆岩体侵入，为本区滑石矿变质改造提供了热动力来源。

从矿石结构、构造上看，黑滑石矿保留了原假鲕状结构，矿石质量较白滑石矿差一些；白滑石矿中的鲕粒大部分被压碎或重结晶，仅保留少部分的鲕状，矿石质量较好，且白滑石矿赋存位置更贴近于断裂构造，因此白滑石矿受动力变质作用强于黑滑石矿。“鲕粒”是指一种由核心或围绕核心的包壳组成的球形或椭球形的颗粒，一般被认为在水体动荡的浅海环境中沉积形成，鲕状结构经常出现在碳酸盐岩中[5]。东山峰地区滑石矿含矿岩系普遍具有鲕状结构，也是最引人注目的特征之一。

综上述，根据湘西北东山峰地区滑石矿地质背景、矿床特征，结合矿石矿物组合、化学特征及滑石矿石结构、构造等特征研究认为，该矿区滑石矿地质成因为自生沉积-动力变质改造成因模式，矿床类型为沉积-动力变质碳酸盐型滑石矿床。