河南省土門螢石礦地質特征及控礦因素

王忠，劉國華，許令兵

(1.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心， 河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊， 河南 鄭州 450016)

0 引言

河南省螢石礦資源相對豐富，已發現大、中、小型礦床(點)及礦化點100余處，主要集中分布在大別山的新縣—羅山地區、桐柏的毛集—竹溝地區、方城的拐河—獨樹地區以及欒川—嵩縣等幾個集中區內。欒川—嵩縣螢石礦帶、新縣—羅山螢石帶中的螢石礦床(點)分布在早白堊世大花崗巖基的周圍，尤其是密集分布在巖基傾伏部位的上方，與燕山期花崗巖關系密切，為中低溫熱液充填脈型螢石礦床(吳自強等，1989；王吉平等，2010；劉紀峰等，2014；彭翼和何玉良，2015；鄧紅玲等，2017；楊華等，2018；李莉等，2019；張志娜等，2020；趙志強等，2020)。方城縣拐河—獨樹地區螢石礦找礦工作自上世紀50年代開始，先后發現了土門、姚店、范營、塔山等螢石礦床。其中土門螢石礦為大型礦床，礦區中心地理坐標為東經112°56′15″、北緯33°25′30″，該區螢石礦礦床特征具有獨特性，一是礦體受地層控制明顯，二是礦石的礦物成份、化學成份復雜，與賦礦地層相近，尤其是微量元素幾乎完全一致。因此，有人認為在礦床成因上有別于嵩縣—欒川等其他地區，可能為沉積變質型螢石礦床(田培學，1984；劉振超等，2019；段世輕等，2021)。地質找礦工作中，在總結礦床控制因素基礎上探討礦床成因，是一項十分重要的工作，不同成因類型的礦床，會直接影響勘查工程的部署和工作方法手段的選擇。為此，本文在總結前人研究成果的基礎上，通過野外實地調查，以土門螢石礦床為例，通過對礦床成礦地質特征的研究，探討螢石礦的控礦因素，總結礦區成礦規律，供今后找礦工作參考。

1 區域地質背景

土門螢石礦區處于華北地臺與秦嶺褶皺系的結合部位，位于欒川—確山深大斷裂帶的北側，區域構造線總體呈北西走向(圖1a)。區域地層受區域構造影響亦呈北西向分布，出露地層主要為：中元古界熊耳群、官道口群，上元古界欒川群，下古生界寒武系，上古生界龍泉溝組、老李山組和新生界第四系。欒川群為區內螢石礦的主要賦礦地層，根據巖石組合、沉積建造等特征，自下而上劃分為三川組、南泥湖組、煤窯溝組，三者之間均為整合接觸關系。欒川群煤窯溝組控制著區內螢石礦體的分布，主要巖性為淺粒巖、變粒巖、二云片巖、碳質片巖、石英(絹云)片巖、硅質條帶白云大理巖、白云巖等。

圖1 方城縣土門螢石礦區大地構造位置(a)及礦區地質簡圖(b)(據河南冶金地質四隊①，1983修改)1—第四系；2—滑石化白云質大理巖；3—金云母白云質大理巖；4—白云巖；5—石英絹云片巖；6—正長(斑)巖脈；7—斷層及編號；8—白云巖礦；9—螢石礦脈及編號；10—勘探線及編號；11—縱剖面位置及編號；12—區域斷裂及名稱(SJF—三門峽—晉城斷裂；SBF—三門峽—寶豐斷裂；LCF—欒川—確山斷裂；ZXF—朱陽關—夏館斷裂；MCF—馬超營斷裂)

區內主體構造線方向為北西—南東向展布，有褶皺和斷裂兩種形式。褶皺以牡丹垛背斜為主，軸向120°左右，發育有不同規模、軸面較陡的次級小褶皺，其軸面與主體褶皺面一致。受后期斷裂構造破壞，褶皺形態保存不完整。中湯—拐河斷裂從區域北中部穿過，派生的次級斷裂發育，構造活動強烈。

區域上巖漿活動強烈，不同時代的侵入巖和火山巖十分發育。侵入巖以酸性巖類為主，次為堿性巖類，中性巖類分布較少。根據巖漿活動特點，區域分布特征、構造階段、接觸關系以及同位素資料，分為中元古代王家營巖體、新元古代雙山巖體、中生代晚三疊世黃灣巖體、早白堊世七頂山巖體和牛心山巖體三期四個階段侵入巖。

2 礦床地質特征

2.1 礦床產出位置

螢石礦床產于上元古界欒川群煤窯溝組中，沿石英(絹云)片巖與白云巖或白云質大理巖層間裂隙分布，層間裂隙被后期斷裂F1及伴生的次級斷裂構造疊加改造，形成了與區內地層走向一致的北西向斷裂破碎帶。F1斷裂帶控制區內主要螢石礦脈、多金屬礦脈及區內大部分正長巖脈的產出，為礦區內螢石礦或鉬礦化的含礦構造帶。含礦帶西端被第四系覆蓋，東端被斷層F4斷失，礦帶總長1100 m。礦帶中間被北東向斷層F2錯開，分成東西兩段，東段上升并向北東向位移約40 m。礦帶西寬東窄，西端最寬處達90 m，F2以東變窄為20～30 m(圖1b)。

螢石礦脈的分布、形態、產狀既受F1及其次級破碎帶控制，也受白云質大理巖與石英(絹云)片巖接觸面制約，該接觸面受早期構造影響呈波浪起伏狀，所有工業礦體均位于巖性接觸面20～50 m以上。通常情況下，巖性接觸面上升，礦脈隨之上升且變薄或尖滅；相反，接觸面下降，礦脈隨之下降并變厚。至10線以西接觸面急劇下降，因而使礦脈呈30°傾角迅速向北西側伏。在巖性接觸面以上空間，礦脈出現于不同標高或相同標高平行分布，礦脈間水平距離大約20～30 m，最大不超過40 m，大部分礦脈出現于-50 m至地表范圍內。礦脈與正長巖脈均成不等距的斜列分布(圖2，3)。

圖2 方城縣土門螢石礦區A—A′縱剖面圖1—第四系；2—白云巖；3—石英絹云片巖；4—正長(斑)巖脈；5—斷層及編號；6—白云巖礦；7—螢石礦脈及編號；8—地質界線；9—勘探線及編號

圖3 方城縣土門螢石礦區0勘探線剖面圖1—第四系；2—金云母白云質大理巖；3—白云巖；4—滑石化白云質大理巖；5—石英絹云母片巖；6—正長(斑)巖脈；7—白云巖礦；8—礦脈及編號；9—鉆孔

2.2 主礦體地質特征

K5是礦區內螢石礦的主礦脈。自北西向南東縱貫整個F1含礦帶。由4個礦體組成，除K5-1、K5-2號礦體沿走向局部重疊平行出現外，其他礦體在礦帶中斷續分布。

K5-3礦體是礦區內最大的礦體，分布于第1、第0、第4、第6勘探線間，賦存標高自地表至-50 m標高。礦體傾向為NE44°，傾角為63.4°，地表長度約為230 m，平均厚度3.19 m，礦體呈透鏡狀。礦體品位穩定，平均品位CaF274.21%，以富礦為主。厚度、品位沿走向變化大于沿傾向變化。共(伴)生鉬平均品位Mo 0.082%。其他礦體特征見表1。

表1 土門螢石礦區主要礦體特征一覽表

2.3 礦石類型

2.3.1 礦物成分

礦石的礦物成分簡單，有用礦物以螢石為主，其次為輝鉬礦。脈石礦物在富礦中以石英為主，在貧礦中以方解石、白云石為主；次要脈石礦物有絹云母、白云母、金云母、黝簾石、綠簾石、斜長石、微斜長石。副礦物有磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、金紅石、磷灰石、赤鐵礦和褐鐵礦。

螢石以紫色、灰白色為主，少量白色、淺綠色、淺藍色。根據礦脈間的穿插及交代關系，將螢石礦分為早、晚兩期。早期螢石礦大部分呈半自形粒狀，少量為自形粒狀，多為紫色、灰白色，粒徑一般0.5～1.5 mm，最大者3.0 mm；晚期螢石礦為交代其他礦物或充填礦石裂隙中形成，多為他形粒狀，呈白色、淡綠色、藍色。

石英多是熱液形成，少量是圍巖中的石英，均為他形粒狀。

方解石、白云石多是圍巖中礦物，部分方解石呈細脈充填或交代其它礦物，為后期熱液形成。

白云母、絹云母、金云母呈分散狀或細脈狀兩種方式存在。金屬礦物除黃鐵礦、輝鉬礦偶成細脈狀產出外，其他金屬礦物均呈星點狀分布。

2.3.2 礦石的結構、構造及礦石類型

礦石多為半自形粒狀結構，占80%左右。次要結構有交代殘余結構、半自形—他形粒狀結構、自形—半自形粒狀結構、碎斑結構。主要構造為塊狀構造，次為條帶狀及條紋狀構造。根據礦石結構、構造不同，礦石可劃分為塊狀、條紋狀、條帶狀及角礫狀四種礦石類型，詳細特征見表2。

2.4 圍巖蝕變

礦體圍巖均發生不同程度的蝕變，蝕變種類多且相互疊加重合。蝕變強度隨著與礦體的距離增加而減弱。主要圍巖蝕變有硅化、螢石化、絹云母化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、輝鉬礦化等。

硅化：在白云巖或白云質大理巖中非常發育，硅質細脈或網脈貫入圍巖裂隙中，也有呈細粒集合體交代圍巖，巖石變致密堅硬，常與絹云母化、黃鐵礦化、碳酸鹽化伴生。

螢石化：不同顏色的螢石(以紫色為主)沿著圍巖節理、層面、小裂隙貫入，呈細脈狀、條紋狀(圖4a)，或呈浸染狀交代圍巖；若螢石含量增多，則成為貧礦石。

絹云母化、白云母化：絹云母、白云母沿圍巖層理、節理、裂隙分布，或呈集合體交代圍巖，而保留被交代礦物的假象。

碳酸鹽化：方解石充填于圍巖裂隙和孔洞中，也有充填于礦石的裂隙或孔洞中，并交代螢石和一些早期金屬礦物。

輝鉬礦化：輝鉬礦呈鱗片狀分布于巖脈或礦體的節理面上，常與石英細脈共生(圖4b)。

黃鐵礦化：黃鐵礦化主要出現于正長巖脈附近圍巖中，在礦體附近的圍巖中很弱。黃鐵礦呈細脈狀、團塊狀、浸染狀分布，經常與后期石英共生(圖4c)。

除上述主要蝕變外，尚有綠泥石化、透閃石化、陽起石化、高嶺土化、簾石化、褐鐵礦化等遠離礦體的蝕變。與螢石礦體最密切的蝕變是硅化、螢石化、絹云母化，可作為找礦標志。

表2 土門礦區礦石自然類型分類表

圖4 土門螢石礦區礦石標本a—條帶狀螢石礦石，紫色為螢石礦條帶；b—近礦圍巖中發育的輝鉬礦條帶；c—圍巖中發育的黃鐵礦細(網)脈

3 控礦因素分析

土門螢石礦床的形成，是構造、圍巖、巖漿綜合作用的結果，起決定作用的是構造因素。

3.1 斷裂構造對螢石礦成礦的影響

區內構造表現為褶皺和斷裂兩種形式。褶皺分為早、晚兩期。在早期南西—北東向褶皺的影響下，在欒川群地層中的不同巖性間發生層間裂隙，如白云質大理巖與石英絹云母片巖間接觸面；后期為北西—南東向緊密褶皺，受此褶皺作用的影響，在原層間裂隙上疊加發育斷裂構造，產生了區域性陡傾逆斷層F1和與F1近于平行的次級小斷裂，組成一個斷裂破碎帶。此斷裂破碎帶與地層走向一致，傾向北東，傾角比巖層傾角大20°～30°。F1作為熱液通道，次級斷裂及層間裂隙便是良好的容礦空間。

3.2 地層對螢石成礦的影響

螢石脈產出于欒川群煤窯溝組中，受白云質大理巖與石英(絹云母)片巖接觸面控制，礦脈主要產于白云質大理巖或白云巖中(溫同想，1997；楊永印等，2012)，產出層位特點與內蒙古蘇莫查敖包螢石礦床類似(許東青，2009)。白云巖、白云質大理巖脆性大，易于生成較大的裂隙，其化學成分富鎂鈣缺硅。熱液中的硅質可以向圍巖擴散，使礦石變富。相比較而言，石英(絹云母)片巖對成礦不利，在其中偶見小的螢石礦脈沿片理充填，形成小礦體。圍巖性質對礦體的規模及品位均有較大的影響。

3.3 巖漿作用對螢石成礦的影響

正長(斑)巖脈是礦區內出現的唯一的巖漿巖，正長巖脈中含較強的螢石礦化及輝鉬礦化，由此推斷正長(斑)巖脈可能是成礦母巖。但正長(斑)巖脈規模不大，其作用能否形成本區大型螢石礦床，尚待進一步研究。另外，在礦區西側大面積出露的燕山期二長花崗巖與本區螢石礦成礦的關系，同樣有待進一步研究。

4 礦床成因探討

根據上述，土門螢石礦床特征可以歸納為：(1)礦體多呈脈狀或透鏡狀，一般與圍巖界線清楚；(2)嚴格受F1及其次級破碎帶控制；(3)受圍巖巖性控制；(4)具典型中—低溫熱液的圍巖蝕變；(5)礦區內螢石分為早、晚兩個階段，早階段螢石大部分呈半自形粒狀，少量為自形粒狀，多為紫色、灰白色，礦石為塊狀；晚階段螢石多為他形粒狀，白色、淡綠色、藍色，交代其它礦物或充填礦石裂隙中形成。所以，土門螢石礦床應屬中—低溫熱液充填脈狀礦床。

區內螢石礦化、鉬礦化及鉛鋅礦化是不同期的熱液成礦活動，且螢石礦化較早，推測在螢石礦化之后應有多期的成礦熱液活動，并形成了Mo、Pb、Zn等金屬礦化。

5 結論

(1)方城土門螢石礦屬中—低溫熱液充填脈狀礦床，礦區內地層、構造及巖漿巖對螢石礦形成有明顯的控制作用。

(2)巖性接觸面上(或層間裂隙)疊加發育斷裂構造是成礦的有利條件，F1斷裂帶是疊加發育在石英(絹云母)片巖與白云質大理巖的接觸面上，F1斷裂帶為含礦熱液通道，其次級斷裂或經構造疊加改造后的層間裂隙便是良好的容礦空間。

(3)礦區內存在多次成礦。螢石成礦在先，之后伴有多次的成礦熱液活動，并形成了Mo、Pb、Zn等金屬礦化。

注 釋

① 河南冶金地質四隊.1983. 河南省方城縣土門螢石礦區評價地質報告[R]. 1-35.