山東汞丹山礦區絹英片巖礦床地質特征及成因分析

安生海，孫云東

(1.中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊，山東 濟南 250100；2.沂南中聯水泥有限公司，山東 沂南 276300）

汞丹山娟英片巖礦為中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊近幾年發現的中型優質玻璃用絹英片巖礦原料礦山。筆者對該礦區地質特征、礦床地質特征、礦床成因進行了系統研究。

1 礦區地質特征

礦區位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(Ⅱ)沂沭斷裂帶(Ⅲ)汞丹山斷隆(Ⅳ)汞丹山凸起(Ⅴ)的中西部[1]。

1.1 地層

礦區位于沂水縣城東北25km處，行政區劃隸屬沂水縣楊莊鎮。出露地層為新太古代泰山巖群柳杭組(Ar3l)和新生代第四系(Q)(圖1)。

柳杭組(Ar3l)巖性為黑云斜長角閃巖，灰—灰黑色，中粒變晶結構，塊狀構造，部分為不明顯的片狀構造。呈殘留體狀，巖體總體走向20°，傾向110°，傾角46～54°。該組地層易風化，地貌上呈現為平緩的丘陵。

第四系(Q)：巖性主要為灰黃色含礫亞砂土、粘土質粉砂及砂礫，分布于地勢低洼處。

1.2 構造

礦區構造復雜，位于郯廬斷裂帶中，以沂水—湯頭斷裂為界，可劃分東西兩個截然不同的構造單元，西為蘇村—馬站地塹，東為汞丹山凸起。區內發育2條斷裂構造(F1、F2)和一組韌性剪切帶。

F1斷裂總體走向40～50°，傾向SE，傾角80～85°，為壓扭性斷裂。F2斷裂總體走向70～80°，傾向S，傾角52～60°，為壓扭性斷裂。該組斷裂發育時間稍早，被晚期的F1斷裂切割，其規模相對較小。該組斷裂切割韌性剪切帶，使其發生位移。

圖1 汞丹山礦區地質略圖

韌性剪切帶位于沂沭斷裂帶中段汞丹山凸起內汞丹山—峨山口一帶，總體走向20°，寬0．5～1．2km，長度約10km。發育在新太古代泰山巖群柳杭組斜長角閃巖與新太古代二長花崗巖接觸帶上，形成一套糜棱巖化變粒巖及糜棱巖化斜長角閃石，花崗質糜棱巖及絹云母石英片巖(原巖為中細粒二長花崗巖)，礦體賦存在韌性剪切帶上的絹英片巖中，為一構造控礦礦床。

1.3 巖漿巖

礦區內出露巖漿巖主要有：新太古代晚期南澇坡序列南鹽店單元(Ar3vNn)斜長角閃巖；嶧山序列水牛單元(Ar3γδοYs)條帶狀細粒英云閃長巖；傲徠山序列條花峪單元(Ar3ηγAt)條帶狀細粒英云閃長巖、虎山單元(Ar3ηγAh)斑狀中粗粒二長花崗巖、松山單元(Ar3ηγAs)中細粒二長花崗巖；紅門序列三官寨單元(Ar3γHs)中粗粒角閃輝長巖，中元古代牛嵐單元(Chβμn)輝綠巖。

1.4 變質巖

本區內變質巖主要為絹英片巖及黑云斜長變粒巖。

絹云母石英片巖分布受韌性剪切帶控制，在地殼較深層次及高溫、高壓、應變速率很慢的條件下，剪切帶巖塊間發生相對移動，使原巖發生動態結晶及韌性變形，形成一韌性動力變質巖。原巖為古元古代呂梁期傲徠山序列松山單元中細粒二長花崗巖，在礦區內廣泛分布。

黑云斜長角閃巖為灰—灰黑色，中粒變晶結構，塊狀構造，部分為不明顯的片狀構造。主要礦物成分為角閃石、斜長石，次為石英、黑云母，副礦物為磁鐵礦。經顯微鏡下鑒定其礦物含量：角閃石68%、斜長石20%、石英5%、黑云母5%、磁鐵礦2%。黑云斜長角閃巖為新太古代區域變質巖，呈殘留體狀分布。

2 礦床地質特征

礦床屬動力變質型礦床，礦體圍巖為傲徠山序列松山單元，共劃分1個礦體(KT01)，呈板狀產出，礦體總體走向20°，傾向SEE，傾角46～54°。礦體賦存最大標高371．48m，最小標高240．00m，相對高差131．48m。礦體南北長500．00m，東西寬149．00～302．61m，沿傾向延深32．36～182．96m。礦體最大厚度108．27m(00線)，最小厚度60．91m(06線)，平均厚度83．75m，厚度變化系數為42．62%，厚度變化屬較穩定類型。

3 礦石質量特征

3.1 礦石礦物組成

礦石主要礦物成分為石英、絹云母，次要礦物成分為長石，副礦物為磷灰石、榍石、鋯石、褐鐵礦等。

石英：白色，不規則粒狀，粒徑0．5～2．5mm，表面干凈，其邊緩因次生加大呈港灣狀。由于受外力作用顆粒已被拉長，并沿長軸作定向排列，且與排列有序的絹云母相間，含量一般為70%～75%。絹云母：絹絲光澤，多呈集合體狀，單片呈磷片狀，正低突起，(001)切面上發育細而直的解理縫，干涉色達二級。由于受外力作用，絹云母基本沿長軸定向排列于石英礦物間。含量一般為20%～25%。長石：淺褐色，主要為板狀鉀長石，次為少量的殘柱狀斜長石，晶面有輕微的泥化，格子雙晶發育，邊緣不完整，含量一般為3%～5%。副礦物：磷灰石、榍石、鋯石、褐鐵礦，含量極少，零星分布于石英及絹云母顆粒間。

3.2 礦石化學成分

礦石基本化學組分為：SiO280．88%、Al2O311．69%、Fe2O30．54%。組合樣化學組分為：Cr2O30．001 3%、TiO20．15%。礦石中主要有益組分為SiO2，變化系數為2．23%。有害組分為Al2O3、Fe2O3，Al2O3變化系數為10．02%，Fe2O3變化系數為27．18%。

3.3 礦石結構、構造

礦石結構主要為鱗片粒狀變晶結構。

石英呈粒狀，粒徑大致分二個級別，小者粒徑為0．15mm左右，無定向性，分布于絹云母間，約占石英礦物含量的40%；大者粒徑為0．35～1．0mm，大粒徑石英的長軸方向與絹云母一致，呈定向分布，且表面裂紋較多，顯示石英在韌性剪切動力變質過程中，受到過應力的作用，石英顆粒在應力作用下定向排列且發生破裂，約占石英礦物含量的60%。絹云母呈鱗片狀，一般長0．6～1．0mm，寬0．03～0．05mm，呈定向分布。

礦石構造為片狀構造：礦石中的石英顆粒受外力作用已不同程度地被拉長，同時與絹云母集合體相間呈定向排列，而使礦石呈現片狀構造[2]。

3.4 礦石類型

礦石自然類型為絹英片巖，主要礦物成分為石英、絹云母，次要礦物成分為長石，副礦物為褐鐵礦、鉻鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石等。經顯微鏡下鑒定：石英含量70%～74%，絹云母含量20%～25%，長石含量3%～5%，褐鐵礦1%左右，褐鐵礦零星分布于石英及絹云母顆粒間，鉻鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石含量極少，零星分布于石英及絹云母顆粒間。礦石工業類型為玻璃用絹英片巖。

3.5 礦體圍巖與夾石

礦床圍巖主要為傲徠山序列松山單元二長花崗巖，礦區西部出露黑云斜長角閃巖，與礦體整合接觸，界線清晰易分。黑云斜長角閃巖主要組分平均含量為：SiO269．78%、Al2O313．13%、Fe2O35．58%。

礦體內共劃分9個夾層，自下而上編號依次為JC01～JC09，呈似層狀分布于礦體中，厚度1．37～10．72m，平均4．45m。JC03夾層巖性為黑云斜長角閃巖，其余夾層巖性均為長石石英片巖，主要組分平均含量為：SiO271．92%、Al2O314．31%、Fe2O32．91%、K2O 3．42%、Na2O 2．13%。

4 礦床成因

(1) 成礦地質背景。

礦區出露地層為新太古代泰山巖群柳杭組黑云斜長角閃巖，呈殘留體狀分布[2]。

本區斷裂構造發育，礦區位于沂沭斷裂帶汞丹山凸起中，西部為以沂水—湯頭斷裂，東部為安丘莒縣斷裂，沂沭斷裂帶從啟動到現在，經歷了燕山運動和喜馬拉雅運動兩個演化階段，燕山階段是斷層運動過程，喜馬拉雅階段是以擠壓為主，兼有微弱左行平移[3-4]。

韌性變形構造：礦區位于沂沭斷裂帶內，汞丹山地壘呂梁期峨山口韌性變形帶中，特點為北北東向左行平移韌性變形，主要活動時間在古元古代呂梁末期(1 800Ma左右)，早于牛嵐單元輝綠巖晚于紅門序列侵位時間，屬中淺構造相，變形時溫壓條件較低。發育于泰山巖群與新太古代晚期二長花崗巖接觸帶上，主要巖性有花崗質糜棱巖、白云石英片巖。礦體賦存在韌性剪切帶上的絹英片巖中，為一構造控礦礦床。

巖漿巖分布廣泛，主要出露有新太古代晚期、斜長角閃巖、英云閃長巖、二長花崗巖、角閃輝長巖，中元古代牛嵐單元輝綠巖。

(2) 形成時代。

通過對該區韌性剪切變形帶中多硅白云母測定，多硅白云母年齡為1 852．02+20．96Ma，等時線年齡為1 867．16+49．02Ma。礦床形成時代為古元古代呂梁末期1 800Ma左右。

(3) 成礦原巖。

新太古代傲徠山序列松山單元二長花崗巖。

(4) 成礦地質作用。

該區絹英片巖為動力變質巖，賦存于汞丹山地壘呂梁期峨山口韌性變形帶中，其成因與該區構造應力有關，在區域北北東向左行平移應力作用下，巖塊間發生相對移動，使原巖礦物發生韌性變形、破損、重結晶[5-6]。較穩定的礦物在已變形的巖石中朝著有利的方向重結晶，已磨碎的礦物晶體重新結合或重結晶加大[7-8]。

在動力變質作用過程中，同時伴隨局部溫度升高(機械能轉變為熱能)，沿破損帶循環的熱水溶液所引起的局部化學反應，使巖石的礦物成分和結構構造發生變化，礦物化學成分也發生相應變化，形成新的礦物[7]，如：①鉀長石+H+→白云母+石英+K+；②斜長石+鉀長石+H+→白云母+鈉長石+石英+Ca++；③黑云母+石榴石+水→綠泥石+白云母+石英；④角閃石+斜長石+水→陽起石+黝簾石+綠泥石+石英。

該礦床賦存于傲徠山序列松山單元內，原巖為新太古代傲徠山序列松山單元二長花崗巖，分布于韌性變形帶中，受韌性剪切帶控制，為動力變質成因，屬動力變質型礦床。

5 結論

該礦床共劃分一個礦層(KC01)，賦存于傲徠山序列松山單元內，呈板狀產出。礦石自然類型為絹英片巖，主要礦物成分為石英、絹云母，次為長石。鱗片粒狀變晶結構，片狀構造，礦石工業類型為玻璃用絹英片巖。礦體內共劃分9個夾層，呈似層狀分布于礦體中，礦床屬動力變質型礦床。