我国饰面用大理岩成矿区带划分和成矿规律

2021-11-18冯书文詹建华陈军元王超峰

中国非金属矿工业导刊 2021年5期

冯书文，詹建华，陈军元，王依，王超峰，张徐

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽合肥 230031；2.中国建筑材料工业地质勘查中心，北京 100035)

大理岩是一种碳酸盐矿物(方解石、白云石为主)含量＞50%的变质岩石[1]。饰面用大理岩是大理岩的亚矿种[2]，为饰面石材，约占大理石资源的70%[3]。因其质地细腻，具有清洁、鲜艳、美观的色调，防火、防腐、耐久等多种优点，广泛地用于豪华的建筑物或具有纪念意义的建筑物中。1973年国家建委、计委在北京召开全国大理石、花岗石、水磨石工作会议[4]，拉开了对全国“三石”研究的序幕；此后便掀起了以江苏[5]、安徽、北京、陕西等为首的全国性大理石勘查热潮；1992年有关建材行业及国家标准陆续发布，后经多次修订，我国饰面用大理岩勘查工作日益成熟，勘查研究成果凸显。王福祺等[3]、李运壁等[6]开展了大理石矿产资源战略分析和石材应用开发研究；杨杰等[7]、陶维屏等[8]、章少华等[9]编有专著，研究大理岩矿产资源的分布规律、成因类型、成矿规律、含矿建造、成矿系列等。徐志刚等[10]划分了中国成矿区带，陈毓川等[11]厘定了成矿系列和成矿谱系等成果，在矿产勘查、科研等诸方面具有重要参考价值，但遗憾的是饰面用大理岩未列其中。本文分析了我国饰面用大理岩成矿地质背景，依据原岩建造、构造环境、成矿作用、成因类型，以及矿床密集分布程度等，结合中国大地构造单元划分[12]、中国成矿区带[10]等重要文献资料，总结了我国饰面用大理岩成矿规律，划分了20个成矿区带，为我国饰面用大理岩找矿勘查提供了有益借鉴。

1 资源特征

我国饰面用大理岩资源总量大、分布广、品种多，但成矿时代及空间分布不均。

依据全国矿产资源储量通报，截止2018年底，我国饰面用大理岩矿区290处，保有资源量17.71亿m3。通过资料收集和整理分析，包括台湾省在内，目前我国27个省(市、区)有饰面用大理岩矿产地450余处，查明资源储量约22.6亿m3。资源储量主要分布于河北、甘肃、江西、安徽等省，其中河北省最大约占16%(图1)。

图1 我国饰面用大理岩资源分布占比

饰面用大理岩矿床有区域变质型和接触变质型两种，区域变质型是主要成因类型。据统计，截止2018年底，查明区域变质型资源储量占58.8%，集中分布于华北、西北和华东地区；接触变质型主要分布于华东、中南和西北地区(表1、图2)。我国各大地构造分区均有饰面用大理岩分布，但主要分布于秦祁昆造山系、华北陆块、扬子陆块和华夏造山系。主要成矿期有前寒武纪、华力西期和燕山期三个时期，时间最早为阜平期(陕西玉石峪)，最新为喜马拉雅期(台湾省台东“白化石”、西藏唐家)。

表1 我国饰面用大理岩资源分布

图2 饰面用大理岩资源储量矿床类型分布

2 矿床类型

2.1 区域变质型

区域变质型大理岩是在强大压力及热力等条件下变质形成的[13]。一般情况下，为中-低温，中-高压变质，压力范围2～10kPa[14]，温度300～ 700℃，变质深度5～32km[15]，含矿建造多属于绿片岩相—角闪岩相[8]。

成矿期以前寒武纪和海西期为主，主要分布于秦祁昆造山系、华北陆块、扬子陆块、华夏造山系等结晶基底或褶皱带。四川锅巴岩“宝兴白”、云南仓山“汉白玉”、北京房山“汉白玉”、河北羊平“草白玉”，均是我国有名的区域变质型大理石品种，赋存于盐井群、苍山群、蓟县群、阜平群。矿石类型主要有方解石大理岩、白云石大理岩，少量阳起石大理岩、透闪石大理岩、透辉石大理岩等。原岩为碳酸盐岩建造，或碳酸盐岩+碎屑岩建造。岩石共生组合主要为大理岩、白云石大理岩、滑石岩、菱镁岩、绿泥石片岩、云母石英片岩、变粒岩等。台湾省大理岩资源较丰富，品种有“白化石”、“和平白”等[6]，系古近纪大南澳岩系碳酸盐岩经区域变质作用形成。

区城变质型大理岩矿体一般呈巨大的层状、似层状或透镜状，长宽几百米至数千米，厚几米至上百米，延深几十米至上百米。矿体与围岩呈整合接触，接触界线多呈渐变过渡关系，矿床规模大。在较大区域内，矿石的颜色、花纹、结构等特征变化不大，一般以均质细粒变晶结构居多，岩石类型以白云石大理岩为主。我国东部少数矿床(如北京房山)，为前震旦纪变质岩系，经区域变质成矿，后期叠加接触热变质，提高了矿床价值。正常情况下，名贵品种的矿床规模一般不大，且赋矿层位时代老，如陕西玉石峪、云南点苍山、北京房山都是世界闻名的大理石矿床。

2.2 接触变质型

接触变质型大理岩是碳酸盐类岩石受火成岩的侵入后，在接触带上因热力作用使方解石或白云石结晶形成，含矿建造属于低压变质相，其中钠长绿帘角岩相和角闪石角岩相广泛发育[8]。中酸性侵入体，因其岩浆能析出较多的挥发份，有利于变质过程中化学反应的进行，侵入体四周常形成较宽变质圈。根据岩体性质，推断变质温度400～600℃[14]，变质深度1.5～8.5km[16]，地热梯度≥60℃/km[15]。

接触变质型大理岩主要分布于大兴安岭—太行山—武陵山一线以东，西部矿床较少。成矿期以燕山期为主，华力西期和印支期矿床较少。赋矿层位以泥盆系—三叠系碳酸盐岩为主。侵入体岩性为花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、石英正长闪长岩等。典型矿床如甘肃牛圈沟、北京银冶岭、广西将军山，均为燕山期形成，规模大型；甘肃石板墩矿床，为华力西期形成，规模中型。

接触变质型矿床规模往往都不大，一般分布在接触带附近不超过300～500m范围内。矿体的形态多为不规则状，随接触关系变化。如果原岩厚度大，受侵入体影响范围广，也可形成规模较大的矿体。岩石类型以方解石大理岩、白云石大理岩、含石英大理岩为主。原岩因含少量杂质，矿石中显示多种天然色彩和条带花纹，从而提高矿床的价值。

3 饰面用大理岩成矿(区)带划分

3.1 划分原则

依据赋矿地层、原岩建造、构造环境，结合典型矿床特征、矿床成因和密集程度，共划分出20个饰面用大理岩成矿带(表2、图3)。矿床形成与成矿建造、构造环境有关，但考虑到断裂构造对沉积原岩有破坏，以及先成矿后构造破坏等因素，个别成矿带划分出现跨三级成矿带或二级成矿省。

图3 我国饰面用大理岩成矿(区)带划分图

表2 我国饰面用大理岩成矿(区)带划分

3.2 主要成矿区带特征

3.2.1 区域变质型饰面用大理岩成矿区带

区域变质型共划分14个成矿带，以哈尔克山—星星峡大理岩成矿带、青海南山—鸟鼠山—老君山大理岩成矿带、大青山大理岩成矿带、五台山—燕山花岗岩成矿带、大别山大理岩成矿带、石棉—小金县大理岩成矿带最为重要。结合勘查及最新研究成果，总结主要成矿带成矿地质特征及其新的认识。

(1)mb1哈尔克山—星星峡大理岩成矿带。

属古亚洲成矿域(I-1)伊利成矿省(II-3)和塔里木成矿省(II-4)[10]。地处天山—准噶尔—北山造山系(III)、南天山对接带(IV)和卡拉库姆—塔里木陆块区(V)结合地带[12]。赋矿地层主要为下石炭统甘草湖组、中泥盆统萨阿尔明组等晚古生代地层。矿床与海西旋回构造—岩浆—变质作用有关，区域变质为主，少量叠加接触变质成矿。成矿带长约1 150km，宽约150km。已发现矿产地33处，其中新疆和硕阿拉塔格大理岩规模超大型，查明资源量5 498万m3。开采品种有“和硕白”、“金米黄”、“金皇后”、“紫楼兰”等，成矿期为华力西期。

(2)mb5青海南山—鸟鼠山—老君山大理岩成矿带。

位于秦祁昆造山系地质构造带(VIII)，属古亚洲成矿域(I-1)阿尔金一祁连成矿省(II-5)、昆仑成矿省(II-6)和秦岭一大别—苏鲁成矿省伊(II-7)。东西长约1 200km，南北宽15～90km。赋矿地层主要有二郎坪岩群、秦岭群雁岭沟岩组及古生界地层等。矿床与祁连—秦岭新元古代构造旋回，或与海西旋回构造—岩浆—变质作用有关，区域变质为主，少量叠加接触或接触变质成矿。成矿期有晋宁期、加里东期、华力西期、燕山期等。已发现矿产地7处，其中青海沟后规模为大型，查明资源量近1 800万m3。开采品种有“木纹黑”、“西北黑”、“雪花白”、“山水云白”、“云灰白”、“大花绿”等。

(3)mb7大青山大理岩成矿带。

属古亚洲成矿域(I-1)华北成矿省(II-14)。地处华北陆块区(VI)冀北—阴山地块(VI-1)和鄂尔多斯陆块(VI-2)。赋矿地层主要为古元古代二道凹群、中元古代乌拉山群地层。矿床与太古宙末期—元古宙初期(2 500Ma前后)挤压(造山，五台运动)环境强烈变质作用、与中元古代构造旋回岩浆—沉积变质作用有关，系碳酸盐岩原岩在古老基底上经区域变质成矿。成矿带长约350km，宽约25～90km。已发现矿产地8处，其中内蒙古五儿沟查明资源量1.7亿m3。品种有“柏斯雅灰”、“沙漠黄金”等，成矿期为古、中元古期。

(4)mb8五台山—燕山花岗岩成矿带。

构造位于华北陆块区(VI)冀北—阴山地块(VI-1)、五台—太行陆块(VI-3)和冀辽陆块(VI-4)，属古亚洲成矿域(I-1)华北成矿省(II-14)。长约700km，宽约200km，北东—南西向分布。赋矿地层由老至新主要有太古界阜平群木厂组、古元古界中条群余元下组、滹沱群东冶亚群、中元古代蓟县系雾迷山组等。成矿时代主要有新太古期、古元古期、加里东期、燕山期。五台山一带主要为区域地质作用成矿，部分矿床后期可能叠加燕山期岩浆热变质成矿。燕山一带主要为接触变质型矿床，如北京银冶岭矿床，成矿期为燕山期，矿床规模为大型，查明资源量1 062万m3。北京房山石窝、黄元井矿床赋存于蓟县系雾迷山组，属区域变质叠加接触变质成矿。已发现矿产地88处，多为小型和矿点。开采品种名贵，有“汉白玉”、“草白玉”等。

(5)mb13大别山大理岩成矿带。

为秦祁昆造山系地质构造带(VIII)—大别—苏鲁地块(VIII-12)大别高压—超高压变质折返带(VIII-12-1)(T3)构造单元，处于秦祁昆成矿域(I-2)秦岭—大别—苏鲁成矿省(II-7)桐柏—大别—苏鲁成矿带(III-67)桐柏—大别成矿亚带(Pt3、Pz1、Ym、Yl)[10]，属于下扬子与新元古代热水沉积—变质作用有关成矿亚系列(Pt3-42)[11]，矿床形成与新元古期区域变质作用有关。赋矿层位为新元古界宿松群大新屋组。矿带长约200km，宽约60～150km。已发现矿产地8处，其中安徽廖河资源量1.1亿m3，安徽小岗资源量4 143万m3，规模为大型以上。白云石大理岩为主要类型。品种有“汉白玉”、“彩云玉”和“青花玉”三种。

(6)mb18石棉—小金县大理岩成矿带。

构造位于北羌塘—三江造山系(IX)，属巴颜喀拉一松潘成矿省(II-8)。矿床分布于扬子陆块区西缘，区域变质使陆块边缘碳酸盐岩普遍大理岩化，部分地区形成块度大，花色品种和物理力学性能符合要求的饰面用大理岩。宝兴一带赋矿地层为盐井群锅巴岩组(相当奥陶纪宝塔组)变质碳酸盐岩，小金县为志留纪茂县群变质砂岩及碳酸盐岩，石棉一带为泥盆系及中二叠统栖霞茅口期大理岩。大理岩分布受龙门山构造带控制。矿带长约210km，宽约35km。已发现矿产地25处，其中四川烧茶坪资源量1 834万m3，锅巴岩资源量902万m3。品种有“宝兴白”、“汉白玉”、“东方白”、“水晶白”等。成矿期有加里东期和华力西期。

(7)其他成矿带。

mb2博格达山—托木尔提成矿带属古亚洲成矿域，华力西期成矿，赋存于晚古生代地层中，品种“和硕白”，小型以下规模，矿床如新疆下马崖，已开采；mb3格尔木成矿带属秦祁昆成矿域昆仑成矿省，已发现矿产地6处，其中大型3处，矿床赋存于古生代及中元古代地层中，品种有“昆仑玉”、“蛇纹玉”。 mb4陇南—汉中成矿带属秦祁昆成矿域，变质原岩为晚古生代地层，成矿期主要为华力西期，品种有“雪花白”、“云灰白”、“汉青玉”、“灰冰玉”等。中型以上规模，矿床如青桥铺、姚家沟。mb6中条山成矿带位于华北陆块，属古亚洲成矿域，赋矿层位为太华群和古中条群，陕西玉石峪矿床成矿期最早为阜平期。mb10千山成矿带属古亚洲成矿域，成矿期以前寒武纪为主，部分叠加印支期和燕山期，矿产地密集，以中小型为主，赋存于辽河群，品种有“丹东绿”、“长白玉”、“汉白玉”、“雪龙玉”等。mb11临沭—莱州成矿带属古亚洲成矿域华北成矿省，已发现矿产地4处，为中小型规模，赋矿地层为粉子山群，主要品种“莱州雪花白”。mb19高黎贡山成矿带位于斑公湖—怒江结合带—怒江蛇绿混杂岩区，是云南重要的白色系列大理石产区，品种多，有“汉白玉”、“米黄”、“白晶玉”、“水晶白”等，赋存于石炭系，矿体呈层状、似层状、透镜状。mb20点苍山—哀牢山成矿带位于上扬子古陆块—哀牢山变质基底杂岩区，是云南最重要大理石产区，矿体赋存于哀牢山岩群、苍山岩群，呈似层状、透镜状，品种有“汉白玉”、“雪花白”、“水井白”、“白晶玉”等。

3.2.2 接触变质型饰面用大理岩成矿区带

接触变质型共划分6个成矿带，以下扬子大理岩成矿带、玉华山—千山大理岩成矿带、南岭大理岩成矿带最为重要。

(1)mb14下扬子大理岩成矿带。

构造位于下扬子陆块(XII-2)，属下扬子成矿亚省(II-15A)，矿床形成与燕山期花岗岩侵入接触变质作用有关。赋矿地层以震旦系、石炭系、二叠系、三叠系为主，属海相碳酸盐沉积建造。成矿带长约600km，宽约200km。已发现矿产地26处，典型矿床如江苏白云洞、江西天宝。品种有“金镶玉”、“啡网”、“米黄”、“古木纹”、“奶油米黄”等。

(2)mb16玉华山—千山大理岩成矿带。

分布于华夏造山系武夷—云开弧盆系新干—永丰弧间盆地(∈-O)及武夷地块(Pt1)(岛弧O-S)接触地带，归属华南成矿省(II-16)南岭成矿带之南岭东段(赣南隆起)成矿亚带(Ym1、Yl1、Q)(III-83-①)，为南岭与燕山期中浅成花岗岩类有关的成矿系列(Mz2-41)，大理岩形成与燕山期花岗岩侵入接触变质作用有关。赋矿地层有石炭系大埔组(C2d)、黄龙组(C2h)，属海相碳酸盐沉积建造。品种有“银貂”、“雅柏灰”、“雅柏白”、“雅柏玉”、“九龙玉”、“金丝黄玉”等。已发现矿产地14处，如江西长河、天宝，已开采。

(3)mb17南岭大理岩成矿带。

分布于上扬子陆块湘桂裂谷盆地(D-P)武夷—云开弧盆系罗霄岩浆弧(Pz)接触带，为南岭成矿带南岭中段(D2、Ym、Yl)和西段(D2-3、C1、P2、Ym、Q)成矿亚带，属南岭与燕山期中浅成花岗岩类有关的成矿系列(Mz2-41)。大理岩形成与燕山期花岗岩侵入接触变质作用有关。主要赋矿地层有泥盆系、石炭系、二叠系，属海相碳酸盐沉积建造。主要开采品种有“汉白玉”、“湘白玉”、“广西白”、“大象白”、“银河蓝”、“水晶白”、“红龙玉”、“黑白根”、“木纹黄”等。已发现矿产地37处，如广西将军山、广东大麦山，规模大型，已开采。

(4)其他。

mb9哈达岭成矿带属吉黑成矿省，泥盆纪—中二叠世形成的矿床，原岩为晚古生代地层，发现2处矿产地，大中型以上规模，已开采，品种有“浅绿晶”、“墨绿晶”。mb12霍邱—蚌埠—徐州大理岩成矿带位于霍邱—徐州一线，属滨太平洋成矿域华北成矿省，赋矿层位为寒武纪及以前地层，已发现矿产地9处，中型以下规模。mb15仙霞岭—九连山大理岩成矿带位于福建龙岩市—南平市一线，呈北东-南西向展布，属滨太平洋成矿域华南成矿省，有多个赋矿层位和成矿时代，已发现矿产地20处，接触变质型为主，小矿居多。

4 成矿规律

4.1 成矿时代

我国饰面用大理岩成矿期以燕山期、前寒武纪和华力西期为主。区域变质型主要为前寒武纪(占35.3%)、华力西期(占15.9%)，少量加里东期(占4.4%)、印支期(占2.3%)和喜马拉雅期(占0.8%)，接触变质型成矿时代主要为燕山期(占40%)，少量华力西期(占0.9%)和印支期(占0.3%)。

4.2 空间分布

我国饰面用大理岩在古亚洲、秦祁昆、特提斯、滨太平洋4个成矿域均有分布。依据24个省市共51个代表性矿床分析，饰面用大理岩主要分布于古亚洲成矿域(I-1)，特提斯成矿域(I-3)分布较少；矿产地主要分布于滨太平洋成矿域和古亚洲成矿域。其中，区域变质型主要分布于古亚洲成矿域；接触变质型饰面用大理岩主要分布于秦祁昆成矿域和滨太平洋成矿域(表3)。

表3 代表性矿床在Ⅰ级成矿(区)带分布规律

4.3 地层专属性

我国饰面用大理岩赋矿层位基本齐全，主要为前寒武纪、古生代地层，而中生代及以后地层较少。晚古生代地层(包括泥盆系、石炭系、二叠系)为接触变质型主要赋矿地层，经统计，约占84%，其他为前寒武纪和早古生代地层。前寒武纪、晚古生代地层为区域变质型主要赋矿地层，分别占65%、26%，其他为早古生代和中生代等地层。区域变质最老地层为阜平群木厂组、太华群板石山组，最新为古近系南澳组(表4)。

表4 我国饰面用大理岩在不同时代地层分布情况

4.4 构造演化与成矿

新太古代华北地块区大陆地壳快速增生期，在五台—太行陆块、陕豫皖陆块或泛大洋众多地块零星出露产生变质地层，遭遇岩浆侵位发生区域角闪岩相变质作用，形成了时代较老的玉石峪和羊平大理岩。

古元古期裂谷发育，华北陆块形成辽吉裂谷和西部的山西裂谷[17]，沉积碳酸盐岩及碎屑岩建造，古元古代末期华北陆台区完全拼合，拼合过程中发生强烈褶皱变动和区域变质作用，在辽宁、陕西、内蒙形成辽河群[18]、中条群、二道凹群中大理岩；同时，扬子陆块西南形成哀牢山群、苍山群[19]等变质岩中大理岩。

中元古代—新元古代，华北地块隆起，中部发生与裂解有关岩浆事件，边缘形成陆缘裂谷和被动陆缘盆地，沉积长城系和蓟县系地层。经历构造—岩浆事件，华北地台中、东部及西部边缘局部形成了饰面用大理岩；新元古代，华北地块与中朝地块相连并向北扩展，秦祁昆褶皱造山[12]，期间形成沉积—变质大理岩矿，如青海沙柳泉；新元古代末期，秦祁昆洋闭合，形成秦祁昆造山带雏形，后经加里东期、海西期、印支期多期次反复造山，形成大量区域变质型大理岩矿床。

新元古代，武夷地块出现陆缘裂谷，区域变质后局部形成饰面用大理岩。寒武纪—中奥陶世，秦祁昆造山带在早古生代发生隆起和强烈下沉，形成加里东褶皱带[20]，在强烈褶皱变形过程中局部变质形成饰面用大理岩。泥盆纪—中二叠世，古亚洲洋俯冲消亡及天山—北山和阿尔泰造山系形成，新疆、东北境内形成大量华力西期饰面用大理岩。

晚三叠世中国古大陆大规模形成，绝大部分地区进入陆内演化阶段。晚三叠世—早侏罗世，形成斜贯我国东部的大兴安岭—太行山—武陵山一线形成东西的重要分界：东部为火山活动带及中小型坳陷盆地为主，西部为大型稳定盆地[21-22]。

中侏罗世—白垩纪，形成一系列叠置于前中生代诸构造单元之上的构造—岩浆带及沉积盆地。强烈的岩浆活动和褶皱断裂，在侵入体附近的碳酸盐岩发生接触变质，在我国中东部形成较多的接触变质型大理岩矿。

新生代，西太平洋板块向西俯冲，台湾东部变质岩系发生变形和区域变质作用，形成饰面用大理岩。西南地区碳酸盐岩建造原岩遭受区域动力变质用，形成喜马拉雅期大理岩。