山東省肥城陸房地區(qū)螢石礦成礦地質(zhì)條件及找礦方向

張樹(shù)淇，楊樹(shù)杰

(中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 泰安　271000)

山東省肥城陸房地區(qū)螢石礦成礦地質(zhì)條件及找礦方向

張樹(shù)淇，楊樹(shù)杰

(中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 泰安271000)

肥城陸房地區(qū)是一個(gè)重要螢石礦分布區(qū)，目前評(píng)價(jià)的2個(gè)螢石礦，分別位于九山和趙家莊礦區(qū)，賦存于二長(zhǎng)花崗巖中，受NE，NNE向構(gòu)造控制，均為巖漿熱液充填型。從這2個(gè)螢石礦的礦床地質(zhì)特征入手，結(jié)合國(guó)內(nèi)已有螢石礦資料，分析肥城陸房地區(qū)的成礦地質(zhì)條件及礦床成因，總結(jié)其成礦規(guī)律，并指出今后該區(qū)找礦方向。

螢石礦；成礦地質(zhì)條件；找礦方向；陸房地區(qū)；山東肥城

引文格式：張樹(shù)淇，楊樹(shù)杰.山東省肥城陸房地區(qū)螢石礦成礦地質(zhì)條件及找礦方向[J].山東國(guó)土資源，2015,31(3):21-24.ZHANG Shuqi, YANG Shujie.Ore-forming Geological Conditions and Prospecting Direction of Fluorite Deposit in Lufang Area in Feicheng City of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(3)：21-24.

0　引言

螢石主要成分為氟化鈣(CaF2)，是含氟最高的重要工業(yè)原料，主要用作制造氫氟酸及煉鋼的助熔劑等，廣泛用于航天、航空、制冷、醫(yī)藥、農(nóng)藥、防腐、滅火、電子、電力、機(jī)械和原子能等多個(gè)領(lǐng)域，具有重要的戰(zhàn)略意義，隨著世界工業(yè)和科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，螢石需求量也逐年上升。

我國(guó)螢石資源極為豐富，已探明儲(chǔ)量達(dá)1.3億t[1]。經(jīng)過(guò)集中開(kāi)采，螢石資源危機(jī)迫在眉睫，一些規(guī)模小、品位低的螢石礦資源逐漸得到有效開(kāi)發(fā)利用。因此，加大螢石礦資源的尋找力度，為當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)資源調(diào)查與開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)工作。

該文立足于肥城陸房地區(qū)螢石礦的成礦地質(zhì)條件，總結(jié)其成礦規(guī)律，并指出今后找礦方向。

1　區(qū)域成礦地質(zhì)背景

肥城地區(qū)螢石礦床位于肥城市西南的低山丘陵區(qū)，大地構(gòu)造位置位于魯中隆起區(qū)東平-蒙山斷隆東平凸起的西北部。

區(qū)域內(nèi)出露的地層主要為古生代寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)及新生代第四紀(jì)(圖1)。古生代寒武紀(jì)長(zhǎng)清群包括朱砂洞組石灰?guī)r、泥灰?guī)r夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖和饅頭組頁(yè)巖、砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖等。九龍群包括張夏組鮞狀灰?guī)r、生物碎屑巖，崮山組瘤狀灰?guī)r、雜色頁(yè)巖、竹葉狀灰?guī)r，炒米店組白云巖和三山子組白云巖；奧陶系僅發(fā)育馬家溝群東黃山組微晶灰?guī)r，北庵莊組泥晶灰?guī)r、云斑灰?guī)r等。第四紀(jì)地層主要為沖洪積的砂質(zhì)粘土、粉砂、砂礫石層、礫石等。

1--臨沂組；2--大站組；3--北庵莊段；4--東黃山段；5--三山子組；6--炒米店組；7--崮山組；8--張夏組；9--饅頭組；10--朱砂洞組；11--偉晶巖脈；12--鐵礦脈；13--螢石礦脈；14--出露及隱伏地質(zhì)界線；15--出露及隱伏平行不整合地質(zhì)界線；16--角度不整合地質(zhì)界線；17--實(shí)測(cè)及推測(cè)斷層；18--孫家峪單元；19--松山單元；20--太平頂單元；21--樓家莊單元；22--龜蒙頂單元；23--鎖魯城單元圖1　區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，較發(fā)育，可分為NNW，NW，EW向弧形斷裂3組，分別以馬山斷裂、南留斷裂、安駕莊斷裂為其代表，控制了肥城地區(qū)地層的產(chǎn)狀和分布，對(duì)該區(qū)構(gòu)造格架的形成起控制作用。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，主要出露于區(qū)域東南部龍山—布山一帶，呈巖株?duì)?、巖脈狀產(chǎn)出，主要有新太古代阜平期蒙山超單元龜蒙頂單元片麻狀中?；◢忛W長(zhǎng)巖；新太古代五臺(tái)期嶧山超單元樓家莊單元中粒角閃石英閃長(zhǎng)巖、太平頂單元細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖；古元古代呂梁期傲徠山超單元孫家峪單元中粒二長(zhǎng)花崗巖、松山單元中粒二長(zhǎng)花崗巖。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源較豐富，礦種較多，主要有煤、巖鹽、石膏、鐵、建材和螢石等礦產(chǎn)。非金屬是該區(qū)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)。

2　礦床地質(zhì)特征

2.1九山礦區(qū)

2.1.1礦區(qū)地質(zhì)概況

九山螢石礦位于肥城市西南約22km，行政區(qū)劃隸屬肥城市孫伯鎮(zhèn)。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為寒武系和第四系(圖2)。寒武系地層出露朱砂洞組、饅頭組、張夏組、崮山組和炒米店組，巖性主要為灰?guī)r、白云巖和頁(yè)巖。礦區(qū)主要構(gòu)造為斷裂，主要有近EW向、NW向、NNE向3組斷裂。NNE向斷裂為張性斷裂，斷裂總體走向NE5°～20°，傾向不穩(wěn)定，傾角近直立，為螢石礦的控礦和賦礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿巖為新太古代蒙山超單元龜蒙頂單元片麻狀中?；◢忛W長(zhǎng)巖和古元古代松山單元細(xì)中粒二長(zhǎng)花崗巖。

2.1.2礦床特征

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)螢石礦(化)帶6條*山東省魯?shù)氐V業(yè)有限公司，山東省肥城市趙家莊礦區(qū)螢石礦普查報(bào)告，2007年。，呈脈狀，礦化帶受NNE向張性斷裂控制明顯，與構(gòu)造帶分布范圍一致(圖3)，礦化帶走向2°～35°，傾向SE，傾角60°～90°，長(zhǎng)320～3 000 m，寬1～5m，局部可膨大到15 m。礦體厚0.57～1.73 m，品位36.78%～56.93%，求得E級(jí)礦石量147 763.18 t；礦床成因?qū)贅?gòu)造充填型中低溫?zé)嵋何g變型螢石礦床。

1--大站組；2--張夏組上灰?guī)r段；3--張夏組下灰?guī)r段；4--饅頭組上頁(yè)巖段；5--饅頭組石店段；6--松山單元；7--龜蒙頂單元；8--斷裂破碎帶；9--斷層構(gòu)造及產(chǎn)狀；10--螢石礦體及編號(hào)圖2　九山螢石礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

礦石的礦物成分主要為螢石，含量一般在20%～40%之間，其次為重晶石、石英，另外含少量的黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦、褐鐵礦等。螢石和重晶石的主要結(jié)構(gòu)為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形柱狀結(jié)構(gòu)。主要礦石礦物常見(jiàn)的構(gòu)造有條帶狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

礦化帶內(nèi)部以硅化褐鐵礦化灰?guī)r質(zhì)及花崗巖質(zhì)角礫為主，后期疊加螢石化蝕變，螢石脈呈不規(guī)則脈狀沿帶中或兩側(cè)侵位于帶內(nèi)。礦區(qū)內(nèi)圍巖主要為碎裂狀二長(zhǎng)花崗巖，圍巖蝕變主要為硅化、螢石化、弱絹英巖化，次為黃銅化、孔雀石化、方鉛礦化。

圖3　24線剖面示意圖

2.2趙家莊礦區(qū)

2.2.1礦區(qū)地質(zhì)概況

趙家莊螢石礦位于肥城市南約17 km，行政區(qū)劃隸屬肥城市安臨站鎮(zhèn)。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為古生代寒武紀(jì)長(zhǎng)清群朱砂洞組和饅頭組，及新生代第四紀(jì)地層。寒武紀(jì)地層巖性主要為灰?guī)r、白云巖、頁(yè)巖等。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NE—NNE向和NW向2組斷裂，礦體賦存于NE—NNE向斷裂中，走向NE25°～35°，該組斷裂為該區(qū)的控礦構(gòu)造，也是賦礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為古元古代呂梁期傲徠山超單元孫家峪單元中粒二長(zhǎng)花崗巖，螢石礦礦體賦存于該單元中。

2.2.2礦床特征

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)螢石礦脈2條*山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省肥城市九山礦區(qū)金礦、螢石礦普查報(bào)告，1999年。，賦存于中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖體中，受NE—NNE向張性斷層控制，呈脈狀。礦脈走向25°和35°，傾向SE，傾角79°～82°，礦脈長(zhǎng)500～600 m，寬0.8～6.5 m。礦體厚度一般在1.7～2.2 m之間。

礦石的礦物成分主要為螢石，含量平均42.71%，其次為石英、重晶石、褐鐵礦、絹云母等。礦石結(jié)構(gòu)以晶粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)為主。主要礦石構(gòu)造以塊狀、角礫狀為主。

礦區(qū)內(nèi)圍巖主要為孫家峪單元中粒二長(zhǎng)花崗巖，圍巖蝕變主要為硅化、重晶石化等。

共探明(332)+(333)資源量9.39萬(wàn)t，礦石量23.63萬(wàn)t，CaF2平均品位39.74%，礦床成因?qū)贅?gòu)造充填型中低溫?zé)嵋何g變型螢石礦床。

3　成礦地質(zhì)條件分析

3.1物源分析

螢石的化學(xué)成分為CaF2，由Ca元素和F元素組成。

F的來(lái)源：區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁強(qiáng)烈，螢石礦的產(chǎn)出受構(gòu)造和巖漿巖控制，產(chǎn)于不同時(shí)代的二長(zhǎng)花崗巖中，據(jù)國(guó)內(nèi)已有多處螢石礦床資料分析[2-7]，一致認(rèn)為F元素主要來(lái)源于圍巖，即酸性侵入巖—二長(zhǎng)花崗巖中的黑云母。

Ca的來(lái)源：巖漿侵位于礦區(qū)周邊的寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)地層中，地下水淋濾溶解了該地層中石灰?guī)r等，獲取Ca，以及花崗巖所含少量的Ca，為螢石礦的形成提供了Ca的來(lái)源。

熱液來(lái)源：螢石礦床的熱源問(wèn)題得到各專家學(xué)者的重視。由于該地區(qū)螢石礦與花崗巖有關(guān)，且形成于淺部，故大地?zé)崃鞒蔀闊嵩吹目赡苄暂^??；螢石的成礦時(shí)代一般比當(dāng)?shù)鼗◢弾r遲后40～70Ma左右，當(dāng)螢石成礦作用發(fā)生時(shí)，巖體已經(jīng)冷卻，巖漿提供熱液的可能性??；參考國(guó)內(nèi)其他已有螢石礦的研究[4，8-9]，該區(qū)有大量花崗巖體的出露，花崗巖體作為熱源的可能性比較大。對(duì)于螢石成礦而言，侵入的花崗巖在其固結(jié)成巖后，由于其較高的放射性物質(zhì)含量，在適當(dāng)?shù)姆忾]條件下，放射成因的熱逐漸積累可使巖體的溫度增高，為螢石成礦提供熱源。

3.2構(gòu)造條件分析

陸房地區(qū)受燕山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈影響，在區(qū)域NWW及SEE向的水平擠壓力作用下，產(chǎn)生一系列NNE向的緊密褶皺和斷裂，構(gòu)造以NNE—NE向?yàn)橹?，具有多期次活?dòng)特點(diǎn)，力學(xué)性質(zhì)早期為壓扭性，形成擠壓破碎帶，斷裂下切深度大，為礦液上升運(yùn)移提供通道；后期轉(zhuǎn)為張性，為礦液的充填、沉淀提供有利空間，這些構(gòu)造對(duì)成礦起著重要的控制作用，既是導(dǎo)礦構(gòu)造，又是儲(chǔ)礦構(gòu)造。螢石沿NNE—NE向斷裂中部或兩盤充填形成礦體(九山螢石礦、趙家莊螢石礦)。

3.3圍巖及蝕變

礦(化)體圍巖巖性較為單一，主要為褐鐵礦化、重晶石化、硅化、螢石化的二長(zhǎng)花崗巖及二長(zhǎng)花崗巖質(zhì)碎裂巖。部分地段見(jiàn)富黑云二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖包體，但規(guī)模較小。

由于重晶石、螢石礦一定程度上受地層、巖漿巖控制，而其脈體在相應(yīng)地層、巖漿巖范圍內(nèi)，以切穿地層、巖漿巖而呈陡傾斜脈狀產(chǎn)出。因此，不同巖性具有不同的蝕變礦化特征或礦物分帶：絹英巖化二長(zhǎng)花崗巖→含重晶石螢石脈→螢石脈→絹英巖化二長(zhǎng)花崗巖，或者為碎裂狀二長(zhǎng)花崗巖→螢石化二長(zhǎng)花崗質(zhì)碎裂巖→含重晶石螢石脈→螢石化二長(zhǎng)花崗質(zhì)碎裂巖螢石脈→碎裂狀二長(zhǎng)花崗巖。這反映了成礦溶液與不同成分的圍巖發(fā)生離子交換的差異性。

4　礦床成因

4.1成礦過(guò)程

該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，侵入活動(dòng)強(qiáng)烈，隨著酸性巖漿侵入，形成了富含F(xiàn),Ca,SiO2的二長(zhǎng)花崗巖體，遭風(fēng)化剝蝕之后，大氣降水下滲[4，10-11]，滲入到深處后，被地?zé)峄蚱渌麩嵩醇訜岷?，它的物理化學(xué)狀態(tài)和地球化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化。它不僅表現(xiàn)在溫度增高，密度變小；而且活動(dòng)能力和水解能力增強(qiáng)，pH值也發(fā)生相應(yīng)的變化，具有較強(qiáng)的溶蝕能力。這樣，經(jīng)循環(huán)加熱成為地?zé)崴^(guò)程中，從巖石中淋濾汲取出F-，Ca2+等礦物組分后，增加了地?zé)崴牡V化度，逐漸變成含礦地?zé)崴仙c在淺部巖石中滲流的相對(duì)“冷”水，不斷混合，隨著溫度、壓力降低，pH值升高，在這種環(huán)流活動(dòng)的混合區(qū)內(nèi)有利空間，導(dǎo)致螢石沉淀出來(lái)。

礦化作用是以石英的沉淀為先導(dǎo)，然后才是螢石的沉淀。這是由于SiO2在含礦地?zé)崴邢冗_(dá)到飽和所致。因?yàn)楹V地?zé)崴咳牒V斷裂后，與冷的含CO2和O2較富的地表水或地下水大氣水發(fā)生混合時(shí)，除了溫度驟降外，還由于溶于大氣水中的CO2和O2的加入，使溶液的酸度增大。在其他條件相同的情況下，SiO2的溶解度的降低比CaF2快得多，也即SiO2先達(dá)到飽和而沉淀，故造成了礦脈附近圍巖和裂隙帶內(nèi)巖石較普遍的硅化。繼硅化之后，成礦流體的pH值得到調(diào)整而逐漸由酸性向弱酸性溶液變化，在pH≥4時(shí)[4]，便開(kāi)始了螢石的沉淀作用，這時(shí)并伴隨有硅化、高嶺土化等。螢石礦床的形成經(jīng)歷了多次的沉淀、溶解和再沉淀、再溶解的反復(fù)過(guò)程。

4.2礦床成因類型

礦床控礦構(gòu)造屬先壓后張性質(zhì)的斷裂構(gòu)造，并具有多期活動(dòng)特征。礦體形態(tài)為脈狀，與圍巖的接觸界線清楚，具有充填式特征，圍巖蝕變礦物組合以螢石、石英為主，組成石英-螢石型礦石類型，為一套中—低溫?zé)嵋何g變組合。初步認(rèn)為礦床的成因類型為斷裂構(gòu)造中的中—低溫?zé)嵋撼涮钚偷V床。

5　找礦方向

根據(jù)肥城地區(qū)2個(gè)螢石礦的礦床地質(zhì)特征，經(jīng)過(guò)分析其成礦地質(zhì)條件和礦床成因，認(rèn)為該區(qū)螢石礦找礦方向如下：

(1)加強(qiáng)對(duì)已知礦點(diǎn)深部的控制研究，以發(fā)現(xiàn)新的成礦規(guī)律，擴(kuò)大找礦遠(yuǎn)景；

(2)尋找富含Ca，F(xiàn)的花崗巖類酸性侵入巖，周圍有富含Ca的碳酸鹽巖更佳；

(3)尋找區(qū)域性NE—NNE深大斷裂帶旁側(cè)及先壓后張性質(zhì)的NNE—NE向斷裂；

(4)尋找具有硅化、螢石化、重晶石化等蝕變特征的破碎帶；

(5)在已知礦點(diǎn)及其鄰近區(qū)域采取路線地質(zhì)剖面追索為主的方法，調(diào)查已知礦及其外圍區(qū)，就礦找礦，以期擴(kuò)大找礦范圍，發(fā)現(xiàn)新的礦(化)點(diǎn)。

[1]呂惠進(jìn)．我國(guó)螢石礦產(chǎn)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用研究[J]．礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2005，25(1)：6-9．

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Geological Conditions of Ore-forming and Prospecting Direction of Fluorite Deposit in Lufang Area in Feicheng City of Shandong Province

ZHANG Shuqi, YANG Shujie

(Shandong Geological Prospecting Institute of China Chemical Geology, Shandong Tai'an 271000, China)

Lufang area in Feicheng city is an important fluorite distribution area. At present, 2 fluorite deposits have been evaluated. They are located in Jiushan and Zhaojiazhuang mine areas respectively, and occured in adamellite, controlled by structures with the trend of NE and NNE. They are both magmatic hydrothermal filling type. Starting from geological characteristics of the two fluorite deposits, combining with domestic existing fluorite deposit datas, metallogenic geological conditions and origins of Fanghu area in Feicheng city have been analyzed, its mineralization law has been summarized, and the direction of ore-prospecting in this area in the future has been pointed out.

Fluorite deposit; metallogenic geological conditions; prospecting direction; Lufang area; Feicheng city in Shandong province

2014-10-11；

2015-01-23；編輯：王敏

張樹(shù)淇(1964—)，男，河南淇縣人，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)技術(shù)及管理工作；E-mail：dizhifenyuan@sina.com

P619.215

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