河北易县良岗方解石矿床地质特征及成因探讨

2022-07-13张乃婷

中国非金属矿工业导刊 2022年3期

张乃婷，黄河

(中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

方解石是一种重要的非金属矿产资源，可制成重质碳酸钙[1]，是现代工业重要的矿物功能填料；广泛用于生产橡胶、塑料、油漆、涂料、造纸、化妆品与牙膏、油墨、制糖、制药、食品与饲料等[2-3]。河北易县良岗方解石矿赋存层位稳定，矿石质量好，是一处优质的方解石矿床。本文总结了方解石矿的地质特征，探讨了矿床的成因，为该区寻找同类矿床提供参考。

1 区域地质概况

本区大地构造位置处于中朝准地台(II2)燕山台褶带(II22)军都山岩浆岩带(III25)狼牙山凹褶断束(IV219)。该区出露地层主要为上太古界阜平群团泊口组、南营组、漫山组，岩性为黑云斜长片麻岩、变粒岩、角闪斜长片麻岩夹大理岩；中元古界长城系高于庄组白云岩、页岩、泥质白云岩等；中元古界蓟县系雾迷山组含粉砂泥状白云岩、含燧石条带白云岩、巨厚层叠层石白云岩夹沥青质白云岩和硅质岩。岩浆岩为燕山期中酸性侵入岩，由石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗岩等相变组成。构造以紫荆关—灵山深断裂为主[4](图1)。

图1 区域地质简图(据区域资料改编)

2 矿区地质特征

矿区出露地层为上太古界阜平群团泊口组和第四系(图2)。

图2 矿区地质简图

团泊口组为方解石矿的赋存层位，主要岩性为白色、淡灰色方解石大理岩、方解石大理岩夹绿帘石大理岩以及绿帘石大理岩夹方解石大理岩。其次为肉红色方解石大理岩、透辉石钾长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩等。第四系主要为残坡积粘土及碎石块等，分布于矿区低洼地段。

矿区为单斜层状构造，地层走向近东西，倾向南、倾角30°～70°。发育有2条断层。F1断层位于矿区西部矿体西缘与围岩(黑云角闪斜长片麻岩)接触部位，呈北西—南东向分布，出露长约200m，产状：260°∠57°，为逆断层。F2断层位于矿区中部，呈近南北向分布，出露长约240m，断层两盘地层明显错开，断距10m，断层面较平直，产状285°∠70°，为平推断层。断层为成矿后期构造，未影响方解石矿体规模及质量。

矿区范围内无岩浆岩发育。但外围有岩浆岩大面积出露，主要为燕山期中酸性侵入岩，岩性为闪长岩、二长花岗岩等。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

方解石矿赋存于太古界阜平群团泊口组上部的方解石大理岩中，岩性为白色、灰白色方解石大理岩，矿层呈单斜层状产出，走向近东西，倾向南南西，倾角20°～85°。自下而上共有六层方解石矿(表1)，与白云石大理岩夹层互层产出，自然界线清楚，野外易于识别。矿体出露长度40.55～392m，总厚度44.38m。白云大理岩夹层总厚度不大，单层厚度1.85～ 5.05m。方解石矿层中I、II、V、VI矿层沿走向分布较长，厚度基本稳定，III、IV沿走向出露较短，厚度较薄、规模较小。V为矿区内规模最大的矿层。

表1 矿层分布范围及其质量特征表 (单位：%)

3.2 矿石特征

方解石为白色、灰白色，粗粒变晶结构，块状构造。矿石结晶较粗，断面可见明显的菱面体晶体，粒径一般3～8mm。矿物成分主要为方解石，含量＞99%，石墨、长石、石英、透闪石总含量＜1%。方解石化学成分平均含量为CaO 53.50%、MgO 1.33%、SiO21.02%、Al2O30.29%、Fe2O30.11%。原矿方解石平均白度为81.92，超细加工后，10μm者含量＞99.3%时白度为90.84。

对规模较大的II、V矿层方解石矿石进行了Hg、Pb、As、Se、F有毒有害元素分析，结果为Hg 0.01μg/g、Pb 8.9μg/g、As 0.42μg/g、Se＜0.01μg/g、F 0.031μg/g，方解石矿石中的有毒有害元素含量低，质量优良。

值得关注的是白云石大理岩夹层，白云石大理岩主要成分为 CaO 30.88%、MgO 20.92%、SiO20.56% 、Al2O30.27%、Fe2O30.19%，化学成分含量符合陶瓷、橡胶冶金等行业指标要求，在开发方解石矿时应加以综合利用。

4 矿床成因探讨

本区出露的地层为上太古界阜平群团泊口组、南营组，其原岩应为泥砂岩夹中基性凝灰岩和粘土质碳酸盐岩，经区域变质作用形成黑云斜长片麻岩、黑云角山斜长片麻岩、浅粒岩和大理岩。大理岩的形成为方解石矿最终成矿奠定了基础[5]。大理岩层位中的浅粒岩夹层中，有斜长石中包有的自型石英，属于酸性火山熔岩斑晶性质，说明原岩经后期岩体的侵入活动，岩体外接触带的碳酸盐岩、大理岩层再次发生强烈的接触热变质作用，并在成分较纯的大理岩带中形成白色方解石矿床[6]。