甘肅徽縣焦園子螢石礦床地質特征

王 鵬，冉良才，葉紅剛，李成云，張維東，袁燕飛

(1.甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083；3.甘肅省隴南市徽縣自然資源局，甘肅 隴南 742300)

螢石(CaF2)廣泛應用于化工部門和日常生活中，且在新興產業諸如新能源、生物、節能環保、新能源汽車等行業中迅速得到應用[1-3]。中國、歐盟、日本等國家都將螢石列為“戰略性礦產”或者“關鍵礦產”，美國將螢石列為“危機礦產”[4-5]。目前，我國將氟化工行業列入國家重點鼓勵發展的高新技術產業范疇[6-7]。

1991年，中國建筑材料工業地質勘查中心甘肅總隊通過踏勘工作發現了該礦床，2006年在焦園子一帶進行了普查地質工作，大致查明了該礦床的成因、賦存條件及形態特征，初步了解礦體特征、礦石質量。本文在前人工作的基礎上，總結了礦床的地質特征及找礦標志，對區域地質找礦工作具有一定的指導意義。

1 區域地質背景

焦園子螢石礦床位于秦祁昆造山系(Ⅳ)—秦嶺弧盆系(Ⅳ—10)—中秦嶺陸緣盆地(Ⅳ—10—4)，區內出露地層主要為古近系(E)、侏羅系(J1-2)和泥盆系舒家壩組(D2s)(圖1)。

圖1 甘肅省徽縣焦園子一帶區域地質圖

泥盆系舒家壩組(D2s)主要分布于潘家溝—黑熊—高橋鎮一帶，呈帶狀展布，巖性主要為粉砂巖夾灰巖，炭質板巖夾硅質粉砂巖，千枚巖夾細粒鈣質泥質石英砂巖等。侏羅系(J1-2)主要分布于研究區東南部，呈帶狀展布，巖性主要為含礫砂巖夾含炭粉砂質頁巖及煤線，含砂礫巖或礫狀砂巖夾煤線等。古近系(E)主要分布于下廟川一帶，巖性主要為砂礫巖夾砂巖、砂質泥巖，含礫泥巖夾砂礫巖、砂巖和少量鈣質結核等。

區內褶皺、斷層發育。黑熊—高橋大向斜呈北西—南東向展布，延伸近8km。娘娘壩—李子園大斷層走向315～335°，延伸約30km。

區內巖漿巖較為發育，三疊紀中粗粒黑云母二長花崗巖(ηγT)分布于礦區北東部，出露面積較大。脈巖較為發育，區內見有花崗巖脈(γ)、花崗斑巖脈(γπ)、細晶巖脈(l)、石英斑巖脈(λπ)、花崗閃長巖脈(γδ)、閃長巖脈(δ)以及煌斑巖脈(χ)。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露的地層較為簡單，主要為第四系全新統(Q4)，位于礦區北東角和西南部。主要由堆積于山坡和溝谷中的殘坡積物和頂部的黑灰色腐植土組成(圖2)。

圖2 焦園子螢石礦區地質圖

2.2 構造

礦區內發育1條斷層，斷層長約728.00m，斷層破碎帶寬約3.00m，產狀358°∠85°，帶內黑云母二長花崗巖破碎程度較高，多呈角礫狀，角礫被方解石、石英及螢石所膠結。由于碳酸鹽類膠結物常被氧化成黃褐色、褐紅色，破碎帶而易于被識別。螢石礦體即產于該破碎帶內，且嚴格受其控制。

2.3 巖漿巖

區內廣泛分布有三疊紀中粗粒黑云母二長花崗巖，肉紅色或玫瑰紅色，中粗粒花崗結構，塊狀構造。巖石由斜長石(35%)、鉀長石(35%)、石英(25%)、黑云母(5%)等組成。

2.4 石英脈

礦區內石英脈較為發育，脈體走向30～84°不等，長50～100m，寬0.30～1.20m不等，主要沿中粗粒黑云母二長花崗巖裂隙分布，整體蝕變礦化程度較低，部分脈體具螢石化、弱褐鐵礦化等。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦區內圈定螢石礦體1條，產于三疊紀中粗粒黑云母二長花崗巖中，嚴格受東西向展布的斷層控制。呈似層狀、透鏡狀產出，總體北傾，傾角83～85°，長約394.10m，厚度2.89～3.14m，平 均 品 位72.28%～90.20%。工 程 控 制 斜 深46.55～95.50m(圖3)。

圖3 焦園子螢石礦區4勘探線剖面圖

3.2 礦石質量

3.2.1 礦石類型及品級

礦石類型主要為石英—螢石型，次為螢石—石英型。

石英—螢石型：呈紫色、淺紫色、淺綠色、白色等，鱗片粒狀變晶結構，塊狀構造。螢石含量為70%～90%，次要礦物石英、綠泥石、長石(多已絹云母化)含量15%～40%，還含有少量的方解石、褐鐵礦、赤鐵礦等。螢石—石英型：一般沿巖石的小裂隙分布，寬一般為0.5～1.5cm，最寬可達6cm。呈雜色、灰色，由螢石(35%±)、石 英(30%～45%)、長 石(10%±)、綠 簾 石 等(10%)和少量金屬礦物(＜2%)組成。礦石品級CaF2≥65%(72.28%～90.20%)為一類。

3.2.2 礦石結構、構造

礦石結構簡單，按礦物粒度大小和相互間的組成關系分為中粗粒花崗結構和碎裂結構兩種，且以前一種結構為主。中粗粒花崗結構：主要礦物螢石含量50%～90%，多呈不規則粒狀，粒徑為0.5～3mm，顆粒間以其邊緣呈緊密鑲嵌狀分布。次要礦物石英、綠泥石、長石，偶有綠簾石分布，含量15%～40%，多呈粒狀、粒狀集合體、網狀、脈狀分布，長英質多呈粉粒狀。另有少量的褐鐵礦、赤鐵礦等呈土狀、粉狀零散分布在其間。碎裂結構：主要礦物螢石含量58%左右，多呈角礫狀，粉末狀，粒徑約為0.2mm，顆粒間以其邊緣呈緊密鑲嵌狀分布，部分顆粒不清晰，次要礦物石英、斜長石含量20%～25%，呈砂粒狀，暗色礦物綠簾石含量(10%～15%)等呈團粒狀，以上礦物多受后期構造作用影響晶形不完整。另有少量土狀褐鐵礦(＜2%)零散分布于巖石之中。

礦石構造較為簡單，主要為塊狀構造，其次為角礫狀和脈狀構造。塊狀構造：礦石由螢石、石英、長石(已絹云母化)和綠泥石組成。角礫狀構造：礦石由螢石、石英、長石和方解石組成，原礦石被構造破壞后又被后期形成的螢石或石英所膠結。脈狀構造：礦石基本由螢石組成，螢石結晶較好，沿巖礦石的裂隙充填而成。

3.2.3 礦石礦物成分

礦石主要礦物成分為螢石，含量50%～90%，次要礦物為石英、斜長石、鉀長石和黑云母，含量15%～40%，還含有少量的金屬礦物(＜7%)，以褐鐵礦、赤鐵礦為主(圖4)。

圖4 焦園子螢石礦礦石鏡下特征

3.2.4 礦石化學成分

礦石主要成分為CaF2，CaF2含量72.28%～90.20%，平均含量82.87%，品位變化系數7.88%。其他成分為SiO2含量11.42%～27.82%，平均含量19.91%；Al2O3含量4.20%～5.91%，平均含量5.15%；K2O+Na2O含量2.67%～2.73%，平均含量2.71%(表1)。

表1 焦園子螢石礦區礦石化學分析結果

3.3 礦床成因探討

螢石礦體產于三疊紀黑云母二長花崗巖破碎帶內，礦體嚴格受東西向斷裂控制，礦石多為塊狀、角礫狀和脈狀。斷層面附近可見褐鐵礦、赤鐵礦、石英和方解石脈等。從成礦特征來看，該螢石礦具有多期次成礦特征[9-11]。

成礦早期(螢石—石英階段)：斷裂兩側發育石英脈，礦石表現為細粒紫色螢石、角礫狀螢石；成礦中期(石英—螢石階段)：主要在斷裂帶的引張空間中形成螢石礦脈，結晶空間大、時間長、含礦流體結晶分異程度最高，CaF2含量遠遠高于SiO2含量，甚至出現不含SiO2的螢石礦脈。螢石品位高，可達90.20%，在成礦的三個階段中最具經濟價值；成礦晚期(碳酸鹽化階段)：主要出現白色粗晶狀方解石脈，碳酸鹽礦物的出現，可能代表流體中F-與Ca2+結合減少，Ca2+參與到與CO32-結合，標志著成礦作用的結束。螢石礦品位低，主要呈角礫狀或以膠結物充填在角礫之間，基本無經濟價值[12-13]。

與螢石礦共生的含水礦物較多，如綠泥石、絹云母和粘土礦物等，破碎帶內硅化以及碳酸鹽化十分發育，表現出熱液脈型礦床的特征[14-15]。

4 結論

區內巖漿活動強烈，構造較為發育。螢石礦體產于三疊紀黑云母二長花崗巖，呈似層狀、透鏡狀產出，總體北傾，傾角85°，長約394.10m，厚度2.89～3.14m，平均品位72.28%～90.20%；礦石主要為中粗粒花崗結構和碎裂結構，塊狀、角礫狀和脈狀構造；礦石類型主要為石英—螢石型，次為螢石—石英型。螢石礦形成可劃分3個階段：早期螢石—石英階段、中期石英—螢石階段和晚期碳酸鹽化階段，礦床成因屬熱液充填型螢石礦床。三疊紀黑云母二長花崗巖、斷裂構造以及蝕變是主要的找礦標志。