河北省矿山地质特征及矿床成因探讨

杨秀丽

（河北省地矿局第三地质大队）

当前不可再生的自然资源储备随着开发规模的大幅增长而减少，需要通过合理的开发计划来解决资源开发和利用方面的不足。以矿产为例，开采工作要先对矿产资源进行分析，开采过程中要考虑到能源的实际储量，禁止过度开采的情况发生。河北省区域内矿产资源丰富，矿床、矿（化）点共有200 余处。其中内生矿产主要有金、铂、铬、银、铅、锌、钼、锰、铜、铁、萤石、石榴石等。因此，本研究将重点对河北省区域内矿床的地质特征及成因进行探讨，以期为全省资源开发规划提供参考。

1 河北省矿区区域地质背景

1.1 地层

河北省各时代地层发育齐全，在太古界—早元古界褶皱基底之上，不整合覆盖着轻微变质的准地台型海相中—上元古界地层［1］。中新生代则广泛形成众多的盆地型陆相火山—沉积岩系，其中的中上元古界长城系下部地层中赋存有广泛而丰富的浅海—滨海沉积型含钾岩石（以砂、页岩为主）矿产。

1.2 区域构造

河北省包括2 个Ⅰ级构造单元，即内蒙—大兴安岭褶皱系（Ⅰ1）和中朝准地台（Ⅰ2）。其中，内蒙—大兴安岭褶皱系（Ⅰ1）为古生代地槽区，仅分布于本省北部康保、围场部分地区；毗邻其南部是中朝准地台（Ⅰ2），在省内可划分出4 个Ⅱ级，17 个Ⅲ级构造单元；燕山台褶带（Ⅱ22）为准地台上活动性较大的Ⅱ级构造单元，位于内蒙地轴南侧，包括有宣龙复式向斜（Ⅲ24）、军都山岩浆岩带（Ⅲ25）、承德拱断束（Ⅲ26）、马兰峪复式背斜（Ⅲ27）和山海关台拱（Ⅲ28）5 个Ⅲ级构造单元。

1.3 区域岩浆岩

在河北省主要成矿区内，岩浆分布较为广泛且活动十分剧烈。河北省区域内岩浆岩类型主要分为以下几类：太古宙岩浆岩、元古宙岩浆岩、早古生代岩浆岩、晚古生代（海西旋回）岩浆岩和中生代（燕山旋回）岩浆岩［2］。

2 河北省矿区地质特征

鉴于河北省成矿地质背景、矿床类型及分布状况，可划分为冀西南和冀西北2个主要成矿集中区。

2.1 冀西北——庞家堡成矿区

2.1.1 地层

矿区出露地层为太古界桑干群变质岩和长城系滨—浅海相沉积岩，分布于矿区北部边缘，主要为黑云斜长片麻岩及黑云斜长角闪片麻岩。

2.1.2 构造

矿区构造较简单，呈近东西向，向南倾斜，倾角为30°左右的单斜构造。西部断裂构造较发育，以北西向正断层为主，对矿层有一定破坏作用。

2.1.3 岩浆岩

矿区西部花家梁村西出露有花岗岩体，为常家庄花岗岩体北缘，致使含钾页岩变质为黑云母钾长石角岩，赤铁矿层均已变质为磁铁矿。

2.2 冀西南——涉县成矿区

2.2.1 地层

矿区内出露地层为太古界、元古界长城系下部、古生界寒武系。长城系笼统划归为大红峪组，共分6个岩性段。

2.2.2 构造

矿区总体呈单斜构造，以断裂构造为主，多为高角度正断层，具压性、压扭性，断层方向多为北东及近南北向，断层面倾角较陡，少数北西向断裂多被辉绿岩脉充填，断裂构造对含钾岩层有局部破坏作用［3］。

2.2.3 岩浆岩

仅在庄上、胡峪、石岗有北西向辉绿岩脉充填于长城系下部地层中，规模较大。石岗一带辉绿岩脉出露长度1 600 m，宽20～50 m，局部破坏含钾岩层。

3 河北省矿床地质特征

3.1 冀西北——庞家堡成矿区

3.1.1 赋存层位

本矿区仅有1层含钾岩，在“宣龙式”赤铁矿床的上方，与铁矿层伴生，产状相同。对铁矿进行了细致的勘查，铁矿层是间接的成矿标志。长城系串岭沟组二段一、二层黑色页岩和绿色页岩，其中一层是下部，另一层是上部，两者间没有夹层（夹石）。

3.1.2 分布及规模

在矿区北部地区，从华家梁到沙地，沿南北走向长度超过5 km。由于断裂和花岗岩体的作用，西段矿层厚度略薄，厚21～25 m，而中段和东部较厚，为27～28m。矿体为第四系，矿体为连续、稳定的矿床。

3.1.3 矿石结构构造

矿体主要是黑泥（下部矿）和绿页岩（上部矿），另外，矿顶和底部还发现了少量的砂、泥板岩，矿区西侧有黑云钾长角岩型。

其中以伊利石为主，其次是海绿石、钾长石。伊利石矿体为微量的鳞片型，与之伴生的是海绿石，而钾长石则为重结晶或破碎。

矿体主要由黏土和微观鳞状变晶构成，其中有0.05 mm 的重晶体矿物粒子和0.1～0.05 mm 的粉体，呈球形、半球形。黑泥岩主要是页片状结构，而绿泥质主要是页片状、薄板状和块状结构。

3.1.4 矿石成分

通过对矿体的化学组成进行微量分析，发现以伊利石为主，其中含有微量的针铁矿和方解石，显微镜下可见少量的石英和钾长石。

矿体的化学组成：K2O为10.25%，SiO2为58.21%，Al2O3为18.00%，TiO2为4.48%，MgO为1.41%。

3.2 冀西南——涉县成矿区

3.2.1 赋存层位

含钾砂质页岩矿体均赋存于大红峪组地层砂页岩中，受层位控制，矿层厚度较为稳定，分上下2个矿层，产状与围岩一致。

下部矿层主要由含钾砂质页岩、含钾细砂岩组成，含钾砂质页岩层间夹薄层状含钾细砂岩，多呈透镜体，或与页岩成互层状。其中下部夹有1层层位较稳定的细粒石英砂岩，厚度为1.5～3 m，共同构成了下部钾矿层。

上部矿层主要由绿灰色含钾砂质页岩与紫色薄层状含钾砂岩组成，矿层下部为绿灰色含钾砂质页岩与含钾细砂岩互层，厚5～8 m，上部为紫色薄层状含钾砂岩，层间夹紫色或灰绿色含钾砂质页岩，约厚7 m［4］。

3.2.2 分布及规模

矿床分2 个区域，Ⅰ区矿层分布于清漳河两岸，由茨村向东南至固新长约15 km。由于第四系覆盖，矿层断续出露，共有6 个矿段。第1 矿段由西北向东南清漳河东北岸矿段出露长3 100 m，第2 矿段出露长700 m，第3矿段出露长约1 500 m，清漳河西岸第4矿段出露长1 000 m，第5矿段出露长500 m，第6矿段出露长1 800 m。矿层走向北西、倾向北东，倾角为2°～10°。上矿层厚10～15 m，下矿层厚35～41 m。

Ⅱ区分布于浊漳河北岸河北、山西、河南三省交界部位，北起西峧南至省界，矿层较为连续，出露长度约5 km，（上矿层约2.1 km）。走向北西或近东西，倾向北东或北，倾角为4°～10°。上矿层厚7～10 m（向南侧尖灭），下矿层厚16～36 m。上、下两矿层之间有1层厚度为8～20 m的石英砂岩相隔。

3.2.3 矿石类型

主要为含钾页岩型、含钾砂岩型2种矿石类型。

含钾页岩型为绿灰、灰黄绿色页片状含钾砂质页岩，微粒砂状结构，微层理构造，矿物成分主要为钾微斜长石、石英、斜长石、水云母、氧化铁质、磷灰石、锆石和电气石等。矿石K2O含量为9.0%～11.5%。

含钾砂岩型为灰绿、灰黄色薄层状含钾细砂岩，主要矿物成分基本与含钾页岩型矿石相同（含少量海绿石），细粒砂状结构，层理状构造。矿石K2O含量为8.5%～10%，较页岩型矿石偏低。

钾主要赋存于钾微斜长石中，少量赋存于海绿石中。

3.2.4 矿石成分

上部矿层K2O 平均品位为9.73%，最高为10.35%、最低为9.31%；下部矿层K2O 平均品位为9.24%，最高为9.60%，最低为9.09%。沿走向和倾向地表及深部矿石品位变化均不大。

4 河北省矿床控矿因素及成矿规律

4.1 含矿层位、岩性、岩相及古地理条件

4.1.1 含矿层位、岩性

据初步统计在全省48 处锰矿床（点）中，除一处矿体产于花岗岩中外，其余均与不同时代的沉积岩系的特定层位关系密切。其中中上元古界海相沉积的含锰碳酸盐岩层有36 处，包括长城系高于庄组29处；蓟县系铁岭组3 处，雾迷山组1 处；青白口系下马岭组2 处，景儿峪组1 处。中生界侏罗系的火山沉积岩系中有9 处，包括后城组2 处，髫髻山组2 处，九龙山组1处，白旗组1处，张家口组3处。其他时代层位2 处。若按矿床（点）的数量、规模、工业价值及成矿作用的关联程度而言，长城系高于庄组应占主导位置。

4.1.2 古地理条件

长城纪距今已有50 亿a 左右，在此期间，为该地区长城纪首次史无前例的大规模海侵，陆表海面积相对较大。这一时期的古地貌特征为内蒙古大陆在其北面呈东西走向分布，而在其东南部则为山海关古凸出物。马兰峪—汤道河是北东东方向的海底高原，它将东部的海洋分成了2 个区域。其北部以兴隆—宽城海槽为主，南为蓟县—迁西海盆；怀来和密云以北的西部地区有少量的密怀湖海底高原。在宣化、冀西北、赤城附近，有宣化龙海盆地，呈东西走向。怀安、阳原与山西接壤，因山西古代大陆的存在，形成了淮安—阳原海底高原，它不但阻碍了高于庄世向西的水流，同时也对其沉积环境产生了一定的影响。阳原南部有1 处较深的下洼地。上述的3个海槽或海盆表明本区有3 个沉降区，虽然不在1 条直线上，但严格受古构造控制呈近东西向展布。蓟县—迁西海盆中心沉积厚度约2 000 m，兴隆—宽城海槽中心沉积厚度为1 400～1 700 m，西部的宣龙海盆中心沉积厚度为1 100 m［5］。

根据地层厚度从东到西总体依次由厚到薄的变化以及东部长城系发育齐全，而西部阳原一带高于庄组直接超复在太古界变质岩系之上，推测高于庄世的海浸方向是自东向西，即从辽宁的朝阳向河北宽城、兴隆一带推进。

4.2 构造对成矿的控制

本省2 个主要成矿类型与深大断裂关系密切。分布于冀西南和冀西北的海相沉积型锰矿受尚义—平泉东西向深大断裂带控制，这一深大断裂带是内蒙地轴与燕山台褶带的分界线。在其南侧的燕山台褶带从早元古代开始大幅度拗陷，形成了平行轴缘的带状海槽，导致中上元古代广泛海浸，形成了包括含矿岩系高于庄组在内的中上元古界巨厚的海相沉积。由于地壳构造变动，衍生了不同的古地理、古构造环境，严格控制了锰矿的形成和富集［6］。

4.3 矿床成因

河北省主要矿产类型为“蓟县式”海相沉积矿和次火山岩型矿，其成矿原因如下。

4.3.1 “蓟县式”沉积矿

（1）产出条件。由某一层位所控制，也就是高于庄组二段（Chg2）的锰、白云岩段的下半部含锰粉砂泥岩。

（2）矿体形态。沿含锰泥沙泥岩的一定层状、似层状、透镜状、扁豆状、饼状、串珠状。矿区与周围岩石的分布呈现出渐进的变化，赋存状态基本相同，没有发生蚀变。

（3）矿石成分和构造。矿石成分主要是硬锰矿石和软锰矿石，而在原矿中主要是水锰和菱锰。矿体结构具有晶粒状结构、胶状变晶结构、隐晶质结构、渗透性构造、砂状胶结构、变形构造、饼状结构、豆状构造等，是典型的沉积型锰矿床的特点［7］。

（4）空间分布。此类矿体的分布很广，在高于庄二号矿体附近，都有可能发现同一类型的锰矿石。由冀东迁西，青龙，遵化，兴隆，北京，天津的蓟县，平谷，直到冀西北的赤城—怀安一带，均有发现。

（5）成矿来源。胶东古陆和内蒙古古陆的长期风化作用，为古陆边缘的海浸地带提供了物源。此外，燕山串岭沟世的火成岩石中Mn 为0.3%，而在大红峪世火成岩中Mn 为0.5%，两者都高于地球本底0.1%的Mn，很可能是锰的矿质来源［8］。

4.3.2 次火山热液型矿

（1）各类次火山岩与锰银矿体时空关系密切。很多矿脉就产在花岗斑岩中或其与围岩的接触带上。矿体呈脉状、透镜状、似层状、鞍状、不规则形状。

（2）矿物成分复杂，有硬锰矿、软锰矿、铅锰矿，有各类铁矿物，多金属矿及多种银矿物。矿石结构构造为变胶体、纤维状、片状、包含结构，脉状、网脉状、角砾状构造。

（3）围岩蚀变发育，与成矿有关的主要为硅化、锰矿化、黄钾铁矾、褐铁矿化、高岭土化、绢云母化等。这些蚀变现象与次火山岩的侵入活动密切相关。

5 结论

在本次勘测中，在河北省内发现“蓟县式”沉积矿和次火山热液型矿，均属于稀有性矿产种类。此外，在燕山地区的串岭沟世火成岩中的锰含量为0.3%，大红峪世的火成岩中锰含量为0.5%，均大于地壳背景值0.1%的锰含量，也可能是锰的矿质来源之一。本次勘探工作在河北省内发现大量矿产资源，存在一定的潜在价值，河北省冀西南和冀西北2个主要成矿区具备良好的找矿前景。