河北省金属矿床地质特征及成因研究

黄 键

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054001）

1 区域地质概况

该区域经历了多期构造运动和变质作用，褶皱、断裂构造发育。区域内出露基岩以太古界变质岩和中、上元古界沉积岩为主，岩浆岩不发育。

1.1 地层

区域北部为基岩裸露区，出露地层有太古界、中上元古界、古生界，南部新生界地层广泛分布。迁西群分布在沙河驿～油榨断裂以北，青龙河断裂以西的北部山区，以含紫苏辉石为特征，变质相属角闪～麻粒岩相，为一套中～高级变质的岩石组合；岩性以片麻岩为主，夹有较多薄层状和透镜状斜长角闪岩。该地层是冀东变质型金属矿主要赋存层位之一。单塔子群分布在沙河驿～油榨断裂以南的滦县地区，青龙河断裂以东的滦县、卢龙地区，变质相属角闪岩相，下与迁西群为断层接触。该群底部岩性以斜长角闪岩为主；中部主要由角闪斜长变粒岩、黑云斜长变粒岩组成；上部为黑云斜长变粒岩夹多层石英岩。为金属矿的赋存层位。地层遭受了不同程度的混合岩化，形成大面积的片麻状混合岩。区域内中、上元古界地层主要为长城系大红峪组和高于庄组，蓟县系杨庄组和雾迷山组及青白口系，出露于区域的西北部。与太古界基底变质岩呈角度不整合接触。古生界包括寒武、奥陶、石炭、二叠系。出露于开平向斜东缘的巍峰山、雷庄一带和武山向斜盆地中，其中石炭～二叠系为开滦煤矿的含煤地层；寒武、奥陶系灰岩为熔剂灰岩和水泥灰岩矿的主要产出层位。

1.2 构造

①褶皱构造。区内褶皱主要为司马长复式倒转向斜和阳山复式倒转背斜所组成的一组轴向近南北，轴面西倾的复式褶皱带，褶皱带规模较大，长几十公里，控制着冀东地区主要沉积变质类型金矿床的形态、空间分布、规模和产状。②断裂构造。较大的断裂构造有NNE走向的青龙河断裂和NEE走向的倴城断裂。青龙河断裂是三级大地构造单元马兰峪复式背斜和三级大地构造单元山海关台拱的划分界线；倴城断裂是固安～昌黎大断裂的东段，为二级大地构造单元燕山台褶带和华北断拗的划分界线。③盖层构造。盖层构造以断裂为主要特征，并形成了宽缓的褶皱。断裂的展布方向继承了基底构造的特点；褶皱与基底构造不协调。

1.3 岩浆岩

本区没有较大岩浆岩体出露，根据前期勘查的钻孔揭露，本区岩浆岩多为一些脉岩，且以中基性脉岩为主。

2 矿区地质

（1）地层。矿区大面积被第四系覆盖，仅高官营村南残山分布有基岩出露，为太古界单塔子群白庙子组三段黑云变粒岩和中元古界长城系大红峪组石英砂岩。元古界长城系大红峪组主要分布于矿区中部残山以及与之呈北西线形走向的一系列残山之上。以角度不整合覆盖于太古界变质岩之上，整体走向335°～155°，倾向西南，倾角20°～30°，岩性主要为石英粗砂岩。

（2）构造。长城系大红峪组以小角度不整合覆于太古界变质岩系之上，地层呈单斜构造，走向近南北，西倾，倾角25°～30°。太古界变质岩系为一总体走向近南北，向西倾斜的单斜构造，倾角40°左右，局部较陡处可达50°左右。

（3）岩浆岩。区内岩浆岩不发育，主要见规模不大且遍及全区的伟晶岩脉，局部见变质辉绿岩脉。此外，矿区内尚有细晶岩等，规模小，数量少，对矿体影响不大。

（4）磁异常特征。本区异常总体走向近南北，长约1.2km，东陡西缓。异常最高2500nT，由北向南以6线和4线中间为界分为两个主体异常。以600nT圈闭等值线为界。北部主体异常长约400m，南部主体异常长约700m。南部异常比北部异常宽，大约是北部异常的2倍。由上述磁异常的特征推断，南北主体异常对应于一个南北走向，向西倾的矿体，南北长约1.2km，南部向西延伸较北部大。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

矿床赋存于太古界单塔子群白庙子组三段地层中。

根据矿体分布的层位，区内可分为3个矿带和1个独立矿体（Ⅳ矿体），由下至上编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿带及Ⅳ矿体；每个矿带均由多个独立矿体组成，独立矿体由北向南顺序编号。北区矿体（群）走向近南北，倾向西，倾角28°～40°；南区矿体（群）走向北西，倾向南西，倾角12°～43°；矿体（群）总体走向近南北，倾向西，倾角12°～43°。

矿体厚度变化较大、形态较复杂，沿走向和倾斜均有尖灭、分枝复合和膨缩现象。矿体多为似层状、透镜状。单矿体规模一般长150m～200m左右，厚度3m～20m不等。各矿带中矿体走向平行，斜列产出。

（1）Ⅱ-1矿体。分布于14线至F1，长500m。矿体赋存最低标高-387m，控制最大斜深675m。本次施工钻孔最大见矿厚度16.49m。矿体在12线沿倾斜存在分支复合现象。矿体沿走向及倾向均尖灭。

（2）Ⅱ-2矿体。分布于12线北至6线南，长400m。矿体赋存最低标高-329m，控制最大斜深440m。本次施工最大见矿厚度6.04m。矿体在6线沿倾斜不连续，存在尖灭再现现象。矿体沿走向及倾斜均尖灭。

（3）Ⅱ-3矿体。分布于0线北至3线南，长265m。矿体赋存最低标高-424m，控制最大斜深810m。本次施工最大见矿厚度50.09m。矿体沿走向及倾斜均尖灭。

（4）Ⅲ矿带。分布于F1～7线南，全长约651m，由2个矿体组成，由北向南编号Ⅲ-1、Ⅲ-2。本次工作对Ⅲ-2矿体深部进行控制。分布于1线北至7线南，长450m，矿体赋存最低标高-396m。矿体在7线迅速尖灭，控制最大斜深至630m。本次施工最大见矿厚度9.89m。矿体沿走向及倾斜均尖灭。

（5）Ⅳ矿体。为本次工作新发现的隐伏矿体，仅7线施工3个钻孔中见到该矿体，分布在7线两侧，推测长100m，矿体赋存最低标高-452m，控制最大斜深639m。最大见矿厚度7.4m。矿体沿走向及倾斜均尖灭。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物组成

矿区总磁性金属物质占有率平均达87.88%。脉石矿物以石英为主，其次为角闪石、透闪石，少量黑云母、绿泥石、绢云母，微量磷灰石等。

3.2.2 矿石结构构造

（1）矿石结构：金属矿物呈它形～半自形粒状结构，粒度一般0.1mm～1mm，以集合体或单体形式呈条纹状定向分布。主要脉石矿物石英呈他形粒状集合体，彼此紧密相嵌，呈似层纹状分布，构成矿石中的浅色条纹。

（2）矿石构造：矿石的基本构造特点是：矿物和石英构成黑白相间并互相平行的条纹或条带状构造。根据石英条纹的宽窄，大致可划分：①细纹状矿石：黑白条纹宽度基本相等，均＜1mm。②条纹状矿石：为区内矿石主要构造类型，石英条纹宽1mm～3mm。③条带状矿石：为区内矿石主要构造类型，石英条纹宽3mm～5mm。

3.2.3 矿石化学成分

根据详查报告矿石全分析和多元素光谱分析结果，本矿区矿石化学成分主要为：硅（Si）平均44.25%二者呈消长关系。其次为氧（O）、铝（Al）、镁（Mg）、钙（Ca）、钠（Na）及微量的锰（Mn）、硫（S）、磷（P）。

（1）矿石品位及变化：原详查报告对344件样品进行了统计，全区加权平均品位26.28%，金属矿物最高品位36.65%，最低15.00%，样品品位分布相对集中。

2009年核实取样80件，其中矿样57件。2015年核实取样165件，其中矿样127件。本次工作取样180件，其中用于圈定矿体的矿样103件。高品位31.24%，最低15.19%。根据以上历次工作采样数据统计分析，矿石品位以mFe20%～30%为主。各矿体沿走向及倾斜品位变化均很稳定，无明显变化规律。

（2）其他有益有害组分含量：①二氧化硅含量：根据详查报告组合分析统计，矿石中SiO2含量最高54.12%，最低43.80%，平均50.57%。本次7件组合分析结果统计，矿石中SiO2含量最高52.35%，最低48.03%，平均50.72%。本区矿石SiO2含量沿走向及倾向未见有明显规律性变化，以1线倾斜延深较大的Ⅱ-3矿体SiO2含量统计分析为例，从浅部到深部其含量并没有呈现线性递增或递减趋势。②伴生有害组分硫、磷含量及其变化：区内矿石中有害组分硫、磷含量甚低。前期统计结果为，硫（S）一般含量0.10%～0.20%，最高0.46%，最低0.06%；磷（P）一般含量0.17%～0.20%，最低0.13%，最高0.26%。本次7件组合分析结果统计，硫（S）一般含量0.012%～0.032%，最高0.186%，最低0.005%；磷（P）一般含量0.087%～0.110%，最低0.076%，最高0.120%。S、P含量沿走向及倾向未见有明显规律性变化。③矿石中伴生有益组分：据详查报告中组合样、全分析样及光谱样的统计，矿石中的伴生有益组分主要有锰（Mn）、镍（Ni）、钒（V）等含量甚低，无综合利用价值。

3.3 矿石类型

矿石自然类型：根据本区矿石的矿物成分和结构构造等特征。脉石矿物主要为石英，其次为角闪石、透闪石。矿石结构为细粒结构。矿石构造以条纹状、条带状为主，次为块状构造。

3.4 矿体围岩及夹石

（1）矿体围岩。本区矿体围岩主要为变粒岩和混合岩类。①变粒岩类：黑云变粒岩为区内主要含矿岩系，是本区各矿体的主要近矿围岩和夹石。产状与矿体一致。②混合岩类：区内分布较为广泛，主要见于矿体顶部。片麻状混合岩多为矿体直接顶板。

（2）夹石。矿体夹石以混合岩和变粒岩为主。部分区域的矿体岩性与矿体界线清晰，易于识别。区内矿体一般由多层石英岩与夹层呈互层状构成，矿层间夹层厚度薄且不稳定，沿倾斜和走向多不连续。夹石厚度一般2m～8m，最厚达14m。岩性以变粒岩为主。夹石分布沿走向和倾斜厚度变化较大，对应性较好。

4 矿床成因

本区金属矿的成矿物质来源主要为海底火山，沉积环境为浅海相，在火山活动的间歇期，水盆地中的硅以胶体沉积方式沉积下来，形成矿床。