甘肅北山前紅泉螢石礦床地質(zhì)特征及成因探討

楊鎮(zhèn)熙，陳世明，趙青虎

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,甘肅 酒泉 735000)

螢石又稱氟石，在航天、航空、制冷、醫(yī)藥、防腐、農(nóng)藥、滅火、電子、原子能等國防、化工領(lǐng)域用途廣泛，顏色艷麗，結(jié)晶形態(tài)美觀的螢石標(biāo)本又可用于收藏、裝飾和雕刻工藝品。螢石對國家安全、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有重要影響，許多國家把螢石作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，對其開發(fā)利用采取多種保護(hù)措施[1-3]。

前紅泉螢石礦位于甘肅省玉門市花海鎮(zhèn)北40km前紅泉一帶，行政區(qū)劃隸屬甘肅省玉門市花海鎮(zhèn)管轄，交通較為便利。通過普查工作，求得333+(334)？類CaF2資源量37.58萬t，達(dá)中型規(guī)模。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

前紅泉螢石礦大地構(gòu)造位置位于敦煌基底雜巖隆起，屬小西弓—帳房山華力西期—印支期金鎢成礦帶[4]。區(qū)內(nèi)成礦條件良好，在其構(gòu)造演化過程中有與成礦作用緊密相關(guān)的巖漿上侵、火山噴發(fā)、沉積及變質(zhì)作用，為各種元素富集成礦提供了物源及熱源。區(qū)域上出露地層主要為太古宇—古元古界敦煌巖群、白堊系新民堡群及第四系等，呈北西向或近東西向展布。區(qū)域上侵入巖極為發(fā)育，志留紀(jì)及三疊紀(jì)均有巖漿活動，巖性以中酸性花崗巖類為主。區(qū)域上斷裂、褶皺等構(gòu)造相對較發(fā)育，對后期成礦作用有一定的影響。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層較為簡單，僅有第四系更新統(tǒng)(Qpapl)及第四系全新統(tǒng)(Qhapl)。第四系更新統(tǒng)主要分布在礦區(qū)平緩及低洼地段，主要為半膠結(jié)砂礫石、粘質(zhì)砂土夾細(xì)砂。第四系全新統(tǒng)主要分布在礦區(qū)溝谷中，由沖洪積砂礫石、砂、亞粘土等組成。

2.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，以三疊紀(jì)花崗閃長巖(γδT)為主，分中粒花崗閃長巖與中細(xì)粒花崗閃長巖，二者呈相變接觸(圖1)。中細(xì)粒花崗閃長巖主要分布在礦區(qū)南西角及中部，出露面積相對較小，而中粒花崗閃長巖遍布于整個礦區(qū)，呈巖基狀大面積出露，巖體走向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。此外，礦區(qū)內(nèi)脈巖也較發(fā)育，以花崗巖脈、花崗細(xì)晶巖脈居多，少見花崗斑巖脈、石英閃長巖脈、石英脈等。

圖1 前紅泉螢石礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.3 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造相對發(fā)育，主要為正斷層及節(jié)理，其中北西向斷層是區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造，為3組近乎平行分布的正斷層，斷層編號為F1、F2、F3，均為同一期次斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，斷裂帶內(nèi)發(fā)育的破碎帶為螢石礦富集提供了導(dǎo)礦通道和容礦空間。

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較為簡單，主要是赤鐵礦化、高嶺土化與碳酸鹽化。其中，赤鐵礦化是區(qū)內(nèi)最重要的蝕變類型，主要見于螢石礦體與圍巖的接觸部位，平行礦體呈帶狀分布，其與成礦關(guān)系密切，可作為區(qū)內(nèi)直接的找礦標(biāo)志。高嶺土化與碳酸鹽化與成礦關(guān)系不甚密切。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定螢石礦體9條(表1)，礦體均賦存于三疊紀(jì)花崗閃長巖裂隙內(nèi)，嚴(yán)格受北西向斷裂控制。礦體呈似層狀、透鏡狀分布，長120～800m，厚度1.03～ 7.59m，控制礦體斜深33.58～ 139.25m，礦體平均品位26.49%～46.88%，總體北東陡傾，傾角65～86°。

3.2 礦石特征

(1)礦石礦物成分：礦石礦物主要為螢石，粒徑0.02～0.1mm。脈石礦物有石英、斜長石、微斜長石、角閃石、黑云母及少量方解石、高嶺土、黃鐵礦等。其中石英既有后期硅化產(chǎn)物，也有來源于花崗閃長巖角礫中的石英，斜長石、微斜長石、角閃石、黑云母等礦物來源于花崗閃長巖角礫(圖2)。

表1 前紅泉螢石礦礦體特征

圖2 螢石礦礦石鏡下特征

(2)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)主要有細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)及他形粒狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有角礫狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等。

(3)礦石化學(xué)成分：礦石主要化學(xué)成分為CaF2，平均含量42.47%，其他成分主要為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、P2O5、FeO 等 (表 2)。

(4)礦石類型：根據(jù)礦石自然賦存狀態(tài)及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，可分為角礫狀、塊狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀礦石等(圖3)，其中以角礫狀礦石為主，占礦石自然類型的90%以上。礦石工業(yè)類型以螢石—石英型為主，石英—螢石型次之[5]。

表2 前紅泉螢石礦礦石全分析結(jié)果

圖3 螢石礦礦石類型

圖4 前紅泉螢石礦CaF2-SiO2相關(guān)性圖解

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

從前紅泉螢石礦礦石全分析結(jié)果表可以看出，礦石中 CaF2含量在 37.56% ～50.62%，SiO2含量在35.49%～52.21%，二者呈明顯的負(fù)相關(guān)性(圖4)，即隨SiO2含量的增高，CaF2含量降低，表現(xiàn)出熱液脈型礦床的特征。鄒灝等[6]對我國20個典型螢石礦成礦溫度統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)螢石礦成礦溫度低于300℃，集中在120～240℃。

前紅泉礦區(qū)螢石礦體呈似層狀、透鏡狀分布，其產(chǎn)狀變化及延伸情況嚴(yán)格受北西向斷裂控制，礦石多為角礫狀，少數(shù)為塊狀、網(wǎng)脈狀及條帶狀，礦體與圍巖界線截然，接觸部位可見有赤鐵礦化、高嶺土化、碳酸鹽化等。從成礦特征來看，螢石礦具多期次性：①早期成礦階段：富含SiO2、CaF2的含礦熱液沿主干斷裂帶負(fù)壓空間上升、運(yùn)移、匯聚至近地表，熱液與圍巖不斷發(fā)生物質(zhì)交換并伴隨著溫度、壓力、濃度等物理化學(xué)條件的變化，SiO2、CaF2交替結(jié)晶或共同結(jié)晶成礦，充填在主干斷裂帶中，形成早期的螢石礦體；②晚期成礦階段：隨著斷裂構(gòu)造的再次活動，早期形成的螢石礦體破碎形成角礫，并被后期結(jié)晶的石英、螢石膠結(jié)，形成角礫狀礦石[7]。

根據(jù)控礦構(gòu)造、礦體形態(tài)、礦石化學(xué)成分、礦石結(jié)構(gòu)、成礦溫度等特征，認(rèn)為前紅泉螢石礦屬中—低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床，其成礦模式見圖5。

4.2 找礦標(biāo)志

螢石礦體充填于三疊紀(jì)花崗閃長巖中北西向斷裂內(nèi)，北西向斷裂是基礎(chǔ)的找礦標(biāo)志；螢石呈明顯的紫色，螢石礦體與花崗閃長巖接觸部位可見有明顯的赤鐵礦化帶，赤鐵礦化帶是地表最明顯的找礦標(biāo)志。

圖5 前紅泉螢石礦成礦模式圖

5 結(jié)論

前紅泉螢石礦賦存于三疊紀(jì)花崗閃長巖裂隙內(nèi)，嚴(yán)格受北西向斷裂控制，礦體與圍巖邊界清晰，形態(tài)多為透鏡狀、似層狀，礦石工業(yè)類型以螢石—石英型為主，石英—螢石型次之。地表北西向斷裂及赤鐵礦化帶是其最主要的找礦標(biāo)志，礦床成因?qū)僦小蜏責(zé)嵋撼涮钚臀炇V床。