彰武馬蹄山地區(qū)螢石礦的地質特征及成因探討

董 軍

（遼寧省有色地質局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

彰武馬蹄山地區(qū)螢石礦的地質特征及成因探討

董 軍*

（遼寧省有色地質局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

通過對馬蹄山地區(qū)與螢石成礦有關的地層、巖漿巖和構造等方面的深入研究，總結了該地區(qū)螢石礦地質特征、成礦規(guī)律及成因機制，闡述了成礦有利地層為中元古界長城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)、有利巖漿巖為燕山期中酸性巖漿巖、有利構造為NE向和NNE向斷裂復合部位。巖體的接觸破碎帶與斷裂是主要的控礦構造，成因類型為淺成中、低溫熱液裂隙充填礦床。

螢石礦；地質特征；成礦規(guī)律；控礦構造

螢石又稱為氟石，是一種常見的鹵化物礦物，化學式為CaF2，其中Ca占51.1%，F占48.9%，是工業(yè)上氟元素的主要來源。它已經被廣泛的應用于冶金、化工和建材三大行業(yè)，已經成為重要的非金屬礦產原料之一。但是經過幾十年的大規(guī)模開采，易發(fā)現的露頭礦、淺部礦日趨減少，找礦難度不斷加大，螢石資源危機迫在眉睫[1]。本文以在馬蹄山地區(qū)尋找新的螢石礦床、擴大已有礦床資源量為目的，在該地區(qū)開展螢石礦成礦地質特征分析和成礦機制研究。

1 區(qū)域成礦地質背景

該地區(qū)大地構造位置處于中朝準地臺（I）、內蒙地軸（Ⅱ）、建平臺拱（Ⅲ）、舊廟斷凸（Ⅳ）東緣。區(qū)內出露地層為中元古界長城系魏家溝巖群（Ch-Jxw）大理巖、石英巖、千枚巖、片巖和薊縣系霧迷山組（Jxw）燧石結核白云巖，條紋狀白云巖、粘土質白云巖；古生界上石炭統(tǒng)酒局子組（C3j）砂頁巖；中生界下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)火山碎屑巖及上白堊統(tǒng)孫家灣組（K2s）復成分礫巖夾雜色砂巖、粉砂巖。

本區(qū)位于中國中新生代大陸邊緣活動帶，屬環(huán)太平洋構造域的一部分，經歷了多期次構造活動，本區(qū)斷裂系赤峰一開原斷裂帶側支。

區(qū)內侵入巖發(fā)育，主要有中元古代大巴溝單元（pt2Db）和顏家溝單元（pt2Yj）。古生代早二疊世建平鎮(zhèn)超單元柴杖子單元（P1Cz）中粗粒二長花崗巖；中生代早侏羅世少冷超單元杠杠土單元（J1G）斑狀中粒二長花崗巖和少冷超單元五家子單元（J1Wj）細粒二長花崗巖；晚侏羅世閭山超單元雙泉寺單元（J3Sq）中細粒似斑狀二長花崗巖和閭山超單元望海寺單元(J3W)中細粒二長花崗巖。與成礦關系密切的為少冷超單元五家子單元（J1Wj）細粒二長花崗巖和閭山超單元望海寺單元（J3W）中細粒二長花崗巖。

2 礦區(qū)地質概況

2.1 地層

礦區(qū)內地層不太發(fā)育，僅見中元古界長城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)大理巖、綠泥石片巖。

大理巖為灰黑—灰白色，粒狀變晶結構，層狀構造，主要由方解石組成，并含有少量石英，具重結晶結構，局部可見石英碎屑和燧石結核。

綠泥片巖為墨綠色，鱗片狀變晶結構，片狀構造，主要為綠泥石、綠簾石和石英。綠泥石呈細小鱗片狀定向排列成片理，整體墨綠色，含量約65%。綠簾石粒狀，黃綠色，分布均勻，含量約20%。石英無色透明，粒狀，油脂光澤，含量約15%。

2.2 構造

礦區(qū)北東向構造發(fā)育，此構造亦是巖漿巖活動多發(fā)區(qū)，經過多次構造活動，巖漿巖侵入，為螢石礦的形成與賦存創(chuàng)造良好的構造空間條件。

2.3 巖漿巖

工作區(qū)內巖漿巖為閭山超單元望海寺單元（J3W）中細粒二長花崗巖，呈似斑狀結構，塊狀構造，礦物成分：石英含量為30%～35%，斜長石含量為30%～45%，鉀長石含量為25%～40%，黑云母含量5%左右。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

工作區(qū)內賦存Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三條礦體：Ⅰ號礦體：位于礦區(qū)中部，北東向斷裂F1和北東東向斷裂F2交匯處；礦體圍巖為細粒二長花崗巖及綠泥片巖，沿北東走向向兩側迅速尖滅，產狀140°∠70°，延長長度65m，礦體厚2.65～4.24m，平均3.24m，工程品位CaF249.50%～72.43%，礦體平均品位CaF2為65.51%；Ⅱ號礦體：位于Ⅰ號礦體的西北側，礦體圍巖為細粒二長花崗巖及大理巖，延長75m，總體走向50°～60°，傾向140°～150°，傾角55°～75°，礦體均賦存于膨大部位，礦體厚1.32～2.74m，平均2.14m，工程品位CaF225.32%～57.46%，礦體平均品位CaF2為43.03%。Ⅲ號礦體：位于Ⅱ號礦體的北側200m處，礦體圍巖為正長巖及大理巖，帶長100m，傾向140°，傾角75°。礦體厚2.21～3.46m，平均2.78m，工程品位CaF225.5%～47.53%，礦體平均品位CaF2為32.69%。

3.2 礦石特征

礦石礦物成分簡單，主要為螢石，以紫色為主，灰白色次之，綠色少量，以大小集合體形式產出，集合體呈角礫狀、團塊狀、細脈狀產出，角礫及團塊一般為5～10cm，最大可達50cm，螢石晶體顆粒一般粒徑1～4mm，最大可達1cm。脈狀礦石只見于花崗巖接觸帶附近螢石呈細脈狀沿花崗巖裂隙充填，脈寬一般在0.5～5mm，局部見有細小的螢石晶體及較大的集合體。

脈石礦物以石英、石髓為主，其次見有褐鐵礦，呈星點狀分布。

礦石主要有益組份為CaF2，有害組份以SiO2為主，其次有S、P、CaCO3、Fe2O3等。其中CaF2和SiO2的含量為正消長關系。根據光譜定量分析礦石中S、Pb、Sn、Ni、Cu、Mo、Zn、Zr、Mn、Ti、Gd、V、Be含量均較低甚至沒有。Li、Rh、Bi等稀有及放射性元素的測定結果顯示含量偏高。

工作區(qū)內的礦石類型主要為石英-螢石型礦石，其次為螢石—石英型礦石和螢石型礦石。

3.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要為硅化，螢石礦化、碳酸巖化、綠泥石化、高嶺土化等。硅化表現為由石英、蛋白石等物質充填交代大理巖、花崗巖，多呈細脈狀，少量團塊狀；螢石礦化呈角礫狀、團塊狀、脈狀，是螢石礦的直接找礦標志；碳酸鹽化，主要由白色方解石組成，呈脈狀、網脈狀，穿插各種巖石；綠泥石化是熱液與大理巖發(fā)生交代的產物；高嶺土化則為構造活動及長石風化產物。

根據張壽庭等對浙江武義盆地內螢石礦研究[4]，馬蹄山地區(qū)3條螢石礦脈，也具有相似的垂向分帶性特征，自上而下依次可以分為礦體蝕變頂蓋、頭部礦體、中部礦體和尾部礦體[5]，具體見圖1。

圖1 螢石礦的垂直分帶模式圖[5]

4 控礦因素

4.1 構造控礦因素

礦區(qū)內北北東向斷裂發(fā)育，多為張扭斷裂，這些斷裂多為區(qū)域主干斷裂的側支斷裂，一般以中小規(guī)模斷裂為主，是控礦、儲礦的主要構造，具有多期次構造活動特征。這些斷裂與區(qū)域性大斷裂，相互連通，構成了地下水滲透、運移的良好通道。螢石礦體(脈)產于張性陡傾斜斷裂內，其產出形態(tài)和規(guī)模大小嚴格受斷裂構造的控制。螢石礦體（脈）的成礦方式以充填為主，交代為次。

4.2 巖漿巖控礦因素

閭山超單元望海寺單元（J3W）中細粒二長花崗巖為含礦母巖，呈近東西向巖基狀產出，為形成螢石礦床提供了豐富的成礦物質，且該區(qū)處在赤峰—開源超巖石圈斷裂帶內，帶內巖漿活動較為頻繁，為成礦提供熱液和物質來源，多期次的構造活動為成礦提供了有利空間。

4.3 地層巖石組合控礦因素

工作區(qū)內所發(fā)現的3條礦脈，周邊均分布有中元古界長城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)大理巖、綠泥石片巖，這些巖石組合質地“柔軟”，在構造應力的作用下，大都產生“塑性”變形。因此，在成礦過程中起著屏蔽層的遮擋控制作用，使含礦溶液不至分散。

5 礦床成因分析

本礦受北東東向斷裂帶控制，而巖漿后期的含礦熱液（HF），沿此張開斷裂帶上升，并且與斷裂帶旁邊的碳酸鹽物質起交代作用，形成螢石礦帶。從野外觀察可見到斷裂帶兩側較窄范圍內有蝕變強烈的矽化交代石英脈，并且螢石礦賦存在此矽化交代石英脈中，在礦帶中可見綠泥片巖。細粒花崗巖若強烈矽化巖石之角礫，被螢石礦所膠結。

Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ條礦帶大部穿透了2種以上的圍巖，如大理巖、二長花崗巖，千枚巖與正長花崗巖等。而在其生成條件上亦受了此類巖石物質成份的條件所控制，由于HF和H2SiF6的溶液易于與Ca2CO3發(fā)生交代作用，生成螢石礦和石英，方程式如下：

因此，在富含碳酸鹽巖石（大理巖）的地段，螢石礦較為富集，質量好。而其它巖石的地段不易富集，以硅質為主。可見，這種分布關系同圍巖的物質成份具有很大關系，如圖2所示。

圖2 礦體與圍巖關系圖

在成礦過程中，礦物的形成可分為如下4個階段：

（1）巖漿末期的熱液充填了裂隙，組成交代石英脈，此石英脈再經破碎，被含CaF2之礦液交代和膠結；

（2）石英與螢石同時沉淀，螢石、石英緊密共生，石英呈細晶體及柱狀晶簇體；

（3）又一次螢石沉淀以紫色為主，呈細脈狀貫穿了前二礦物；

（4）石英組成細小之晶錐，形成外殼，包裹在第二期形成的螢石晶洞上。

本礦床為淺成的中溫、低溫熱液裂隙充填礦床。

6 找礦標志

根據野外工作觀察的積累，總結本礦床的主要找礦標志反映在以下幾點：

（1）北東向斷裂破碎帶是礦區(qū)主要控礦及含礦構造，可作為尋找同類螢石礦床的間接標志。

（2）構造破碎帶兩側圍巖的強烈的綠泥石化蝕變是螢石礦的間接找礦標志。

（3）螢石礦體伴隨強烈的硅化，抗風化能力強，因此礦區(qū)正地形可以作為找礦的地貌標志。

（4）泥質巖與石灰?guī)r交接帶處的層間破碎帶，硅質構造角礫巖發(fā)育。

[1] 馬瑩.赤峰地區(qū)螢石礦構造控礦特征與含礦構造的判析標志[D].北京:中國地質大學,2011.

[2] 蔡國祥.螢石礦床的分布及礦床類型[J].湖南地質,1982,11 (2):79-88.

[3] 曹俊臣.中國螢石礦床分類及其成礦規(guī)律[J].地質與勘探, 1987,10(1):12-17.

[4]張壽庭,李忠權，等.浙江武義盆地中段螢石礦體垂向分帶特征與規(guī)律[J].西南工學院學報,1997,12(4):52-59.

[5] 陳敏.赤峰地區(qū)螢石礦成礦特征及綜合信息成礦預測研究[D].北京:中國地質大學,2011.

[6] 曹俊臣.中國螢石礦床分類及其成礦規(guī)律[J].地質與勘探.1987（3）:12-17.

[7] 吳自強,等.中國螢石礦床地質與勘查[M].北京:地質出版社, 1989.

[8] 徐大地,王文武，等.遼寧義縣螢石礦床成礦與構造的關系[J].化工礦產地質,2004,26(2):92-96.

P619.21

A

1004-5716(2015)02-0095-03

2014-07-06

項目來源：遼寧省省本級地質勘查項目，項目名稱“遼寧省彰武縣馬蹄山螢石礦普查”（編號[2011]31）。

董軍（1978-），男（漢族），河南南陽人，工程師，現從事地質找礦勘查等工作。