河南嵩縣南坪地區螢石礦地質特征及成因

胡呈祥

(河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院)

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河南嵩縣南坪地區螢石礦地質特征及成因

胡呈祥

(河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院)

摘要河南嵩縣南坪地區螢石礦位于熊耳山—外方山成礦帶中，在分析該區螢石礦體的成礦地質背景、礦床地質特征的基礎上，對礦床成礦規律、礦床成因以及找礦標志進行了深入探討，認為該礦螢石礦體的大小嚴格受地層和斷裂構造規模大小的控制，礦床屬低溫熱液成因，成礦物質主要來源于燕山期花崗巖，在構造有利部位富集成礦。

關鍵詞螢石礦成礦地質背景礦床地質特征成礦規律礦床成因成礦物質來源找礦標志

河南嵩縣南平地區螢石礦位于嵩縣車村附近，其開采歷史已有數十年之久，已積累了大量、較詳細的地質成果資料，大量學者對該螢石礦的成礦機制、礦體特征進行了深入研究，成果豐碩[1-2]。為進一步指導區內找礦工作，在上述研究的基礎上，本研究結合螢石礦成礦理論和系統的勘探工作成果，對該礦礦床地質特征及成因進行探討。

1成礦地質背景

河南嵩縣南平地區位于華北克拉通南緣的華熊地塊東南部，熊耳山變質核雜巖及變質火山巖中，華熊沉降帶中的嵴山—魯山拱斷束與欒川薄山陷褶斷束的中段，南鄰秦嶺褶皺帶，屬于著名的秦嶺多金屬、非金屬成礦帶的一部分，與秦嶺地槽北緣的北秦嶺中元古褶皺帶相接，地層分區為華北地層區豫西分區的熊耳山小區[2]。研究區主要賦礦地層為太古宇太華群深變質巖系和中元古界長城系熊耳群海相火山巖，另有新生界古近系，新近系及第四系。太華巖群主要出露于北部熊耳山區及南部木札嶺一帶，主要由變粒巖、片麻巖、混合片麻巖、混合花崗巖組成。中元古代熊耳群雞蛋坪組火山巖在區域北部及北東部廣泛發育，巖性主要為安山巖、流紋斑巖和英安斑巖，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(1 649±250)Ma[3]。太華群和熊耳群為區內螢石、金、銀、鉬礦的主要賦礦地層。區域上巖漿活動較頻繁，主要表現為中元古代熊耳期的火山噴發(溢)及熊耳晚期、華力西期和燕山期的巖漿侵入。中生代燕山期巖漿巖是區內最大的一次巖漿活動，燕山期花崗巖大面積分布，主要為太山廟巖體和合峪巖體，兩者構成伏牛山巖體。燕山期中—酸性巖漿大規模的侵入活動和巖體與圍巖的接觸部位為該區形成中—低溫熱液礦床(包括螢石礦床)提供了有利的巖漿熱液、物質來源等條件[1]。礦區周邊大面積出露太山廟巖體，巖性主要為黑云母二長花崗巖、黑云母鉀長花崗斑巖，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(115±2)Ma，表明其侵位時代為早白堊世晚期，晚于區域上的南泥湖等花崗斑巖體和文峪、花山、合峪等花崗巖體，且屬于鋁質A型花崗巖。西部區域出露早白堊世合峪巖體，巖性主要為黑云母二長花崗巖、黑云母正長花崗巖，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(134.5±1.5)Ma[4]。太山廟巖體與西側合峪巖體、北東側熊耳群火山巖呈侵入接觸關系，巖體外傾，傾角20°～45°。南部出露新元古代伏牛山巖體，巖性主要為片麻狀細—粗粒二長花崗巖，與北部合峪巖體和太山廟巖體呈斷裂接觸。

區域構造以斷裂為主，主構造線呈NW—SE向展布，局部形成不同方向、期次、類型、規模的斷裂相交、重疊，形成縱橫交錯的構造格局。斷裂構造與成礦具有極密切的內在聯系，區域內不同規模和級別的斷裂構造分別決定著礦液的運移、充填和礦體的賦存、產出，控制著區域螢石礦床(體)的空間展布規律。其EW向構造以魯山—車村—廟子斷裂帶為主，NW向斷裂構造以馬超營斷裂帶及洛寧山前斷裂為代表，NNE向構造以禪堂—汝陽斷裂帶為代表。其中魯山—車村—廟子斷裂帶為華北地臺與秦嶺褶皺系的分界線，該斷裂不僅是區域上的導礦構造，而且對下地殼物質重熔形成含礦巖漿的成巖作用具有重要意義。

2礦床地質特征

2.1礦體圍巖特征

礦區魯山—車村—廟子斷裂北中部主要為燕山期花崗巖、鉀長花崗斑巖，歸屬太山廟巖體，為伏牛山巖體的一部分。太山廟巖體為螢石礦床的主要儲礦圍巖，與螢石礦床的形成具有密切的時空關系，為螢石礦的形成創造了十分有利的地質條件[5-6]，其巖性為黑云母二長花崗巖，具有高SiO2，富K2O，貧Al2O3、CaO、MgO特點(表1)，w(K)/w(Na)為1.10～1.70，A/NCK為1.02～1.11，屬富鉀的鋁質—過鋁質花崗巖系。石英正長巖富Al2O3、FeO、CaO、MgO，在w(SiO2)-w(K2O)圖上分屬高鉀鈣堿性花崗巖和鉀玄巖系(圖1)。

表1　圍巖的主要化學成分分析結果　%

圖1　w(SiO2)-w(K2O)圖解

圍巖(La/Yb)N為6.12～26.71，δEu為0.21～0.69(表2)，具較低分餾程度及明顯的Eu負異常，為輕稀土富集型。微量元素富集Nb、Ta、Ce、Y、Ga，虧損Sr、Ba，w(Rb)/w(Sr)、w(Rb)/w(Ba)分別為0.32～10.68、0.15～1.94(表2)。分析可得，其具有陸內造山作用后期拉張環境下巖漿活動的特征，該巖帶的形成標志著陸內造山作用的結束[7]，靠近構造帶位置的圍巖蝕變作用較強烈，主要表現為硅化、鉀化、綠泥石化，次生蝕變主要為高嶺土化、褐鐵礦化等。

表2　圍巖稀土元素和微量元素分析結果　×10-6

2.2礦體形態特征

通過對該礦區開展工作，確定了數個礦體產狀、形態及分布嚴格受構造控制，與控礦斷裂產狀基本一致，其形態多呈陡峭脈狀，余為分枝狀、透鏡狀、膨大收縮狀等。礦體直接圍巖為花崗巖、碎裂花崗巖，與圍巖界線明顯。礦區螢石礦體主要呈EW走向分布，礦脈傾角較陡，一般為65°～80°。螢石礦化帶及礦體規模不定，不同礦體的差異較大，主要取決于控礦斷裂帶規模，主要礦脈延長約1 km，厚1～10 m，地表延深至100 m標高左右。

2.3礦石組分及化學特征

螢石礦石中礦物組分簡單，主要為螢石，次為石英(或石髓)、方解石、高嶺土、黃鐵礦、綠泥石、鐵錳質礦物等。礦石整體呈淡紫色、淡綠色、灰白色等，透明，具玻璃光澤，節理發育一般呈他形或半自形晶集合體，局部可見八面體結晶。石英為主要的脈石礦物，多呈白色或灰白色，自形—他形，部分為隱晶塊狀石髓。方解石總體較少，主要為白色片狀或菱面體自然晶，與螢石共生。黃鐵礦及鐵錳質礦物多呈黃褐色，細—微粒浸染狀附于螢石表面，或分布于螢石礦邊緣。由于礦石類型在不同礦段存在差別，因此元素含量也有所變化。礦石化學成分主要為CaF2和SiO2，其他組分含量甚微，主要為Fe2O3、CaCO3、Al2O3、BaSO4等。經取樣化驗，獲得礦石中不同化學組分的含量，見表3，其中CaF2為有益組分，Fe、S為有害組分。

表3　礦石中主要礦物化學組分含量　%

2.4礦石賦存狀態

礦區礦石類型主要有塊狀螢石礦、膠結狀螢石礦、條帶狀螢石礦、石英-螢石礦、細脈狀螢石礦等，其CaF2含量依次降低。一般塊狀螢石礦中w(CaF2)75%～95%，肉眼看不見明顯夾石或其他雜質，顏色主要為淺綠色，次為灰白色；膠結狀螢石礦中w(CaF2) 55%～75%，可見零星蝕變花崗巖及硅石顆粒，顆粒大小一般為0.5～2 cm，主要呈灰白色，少量淺紫色、淺綠色；石英-螢石礦中w(CaF2) 40%～60%，可見明顯石英條帶和螢石條帶交錯雜亂分布，條帶一般寬0.5～5 cm不等，顏色呈灰白色；細脈狀螢石礦中w(CaF2) 20%～40%，主要表現為螢石條帶穿插于蝕變花崗巖或硅石裂隙中，顏色以紫色為主。

2.5礦石放射性特征

通過利用HD-2000型地面伽馬能譜儀對該區多個位置賦存的螢石礦體及其圍巖的放射性進行了測量，并對得到的放射性測量數據進行了分析計算[8]，得到區內螢石礦體的放射性平均值為19.85 R/h ，并且放射性值隨CaF2品位的增高而降低。賦礦圍巖以蝕變花崗巖為主，其放射性平均值為30.18 R/h。經比較得知，螢石礦體的放射性元素含量遠低于賦礦圍巖所含的放射性元素。

3成礦規律

3.1成礦有利條件

礦區出露的巖性主要為燕山期花崗巖，歸屬太山廟巖體，主要為黑云母二長花崗巖。由于黑云母為花崗巖中F的主要攜帶者，因此，花崗巖中黑云母的多少及其成分變化，對F的地球化學行為，尤其對螢石等F礦物或含F礦物的形成與礦化具有重要作用。由表4可知：按巖性劃分，酸性巖含F最高；按時代劃分，燕山期花崗巖含F最高。可見，區內地層中F豐度值較高，為成礦提供了充分的物質條件[9]，因此，通常在酸性浸入巖或火山巖活動地區，有可能形成富含F的巖漿熱液，有利于形成巖漿熱液型螢石礦床。F作為化學性質活潑的鹵族元素，易與金屬化合物形成可溶性化合物，在巖漿中其濃度較小，但在熱液階段，F含量顯著增加。當深熔花崗質巖漿沿著有利構造部位上侵時，在構造薄弱地帶，富揮發性組分的流體可沿特定的構造部位運移達到沉淀所需的物理化學條件時富集成礦。區內礦床形成的另一重要因素是有礦液運移通道及成礦空間。螢石礦體的形態、產狀與構造帶一致，厚度亦隨著構造破碎帶寬度的變化而變化，具有明顯的構造控礦特征。區內構造以張性斷裂為主，強烈的構造活動為成礦元素的活化、轉移、富集提供了有利的聚集空間及動力條件。

表4　不同巖性侵入巖和不同時代花崗巖的含F量　×10-6

3.2成礦過程

區內螢石礦的形成主要是在低溫階段，經包裹體溫度測試，礦床形成溫度為240～113 ℃，屬中—低溫熱液螢石礦床[10]。首先由來自花崗巖體的熱水溶液沿接觸帶上升，通過滲濾交代作用或擴散作用，在斷裂帶及巖體接觸帶附近礦化強烈，形成礦化體；其次原巖黑云母二長花崗巖內的黑云母或斜長石含F及Sn、W、Mo等金屬元素，經堿交代或云英巖化后大量析出，之后進行交代形成鉀長石-螢石礦石類型；最后為螢石低溫熱水萃取交代階段，為該區最主要的成礦階段[11]。含礦熱液首先沿主斷裂帶運移上升，形成第1階段以深紫色為主的小規模礦體；第2階段由于斷裂帶范圍的進一步擴大，提供了更加優良的成礦空間，使礦物富集，形成了以淺綠色、灰白色為主的主礦體，繼主礦體形成后，構造活動逐漸減強弱，成礦作用也隨之變弱，少量礦液充填至圍巖及礦體不同方向的裂隙中形成了晚期的螢石細脈體。該礦床的圍巖蝕變主要發生于中—低溫階段，如硅化、高嶺土化、絹云母化、褐鐵礦化。

4找礦標志

(1)地表出露螢石礦體以及受物理、化學風化作用形成的螢石礫、螢石塊、螢石重砂異常。

(2)礦區螢石礦為構造控礦，在礦區EW走向的螢石礦體規模、品位均較好。

(3)沿斷裂兩側且伴隨有強烈的硅化、高嶺石化和螢石礦化的次一級斷裂破碎帶。

參考文獻

[1]河南省地質礦產局.河南省區域地質志[M].北京：地質出版社，1989．

[2]盧欣祥，于在平，馮有利，等.東秦嶺深源淺成型花崗巖的成礦作用及地質構造背景[J].礦床地質，2002，21(2)：168-178．

[3]任富根，李惠民，殷艷杰，等.豫西地區熊耳群的地質年代學研究[J].前寒武紀研究進展，2002，25(1)：41-47．

[4]葉會壽，毛景文，徐林剛，等.豫西太山廟鋁質A型花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地球化學特征[J].地質評論．2008，54(5)：699-711．

[5]龐振山，徐文超，周奇明，等.河南省嵩縣花山—合峪地區化探異常特征及找礦方向[J].礦產與地質，2004，18(6)：583-586．

[6]楊東潮，龐緒成，宗靜，等.豫西嵩縣南部雞蛋坪組巖石地球化學特征及其成因意義[J].河南理工大學學報：自然科學版，2012，31(6)：679-686.

[7]劉振宏，王世炎，張良，等.華北陸塊南緣燕山期陸內造山巖漿活動特征[J].地質調查與研究，2004，27(1)：35-42．

[8]鄒灝，張壽庭，方乙，等.天然螢石的放射性元素含量及其影響[J].物探與化探，2014，38(3)：478-484．

[9]曹俊臣.中國與花崗巖有關的螢石礦床地質特征及成礦作用[J].地質與勘探，1994，30(5)：1-6．

[10]劉紀峰，王滑冰，楊榮芳，等.河南嵩縣陳樓螢石礦礦體特征及成礦期次分析[J].資源導刊，2015(2)：17-19.

[11]古立峰.常山縣高塢山螢石礦礦體地質特征與成因探討[J].現代礦業，2012(10)：56-58．

(收稿日期2015-11-25)

胡呈祥(1965—)，男，高級工程師，450001 河南省鄭州市高新區蓮花街56號。