產(chǎn)于層間構(gòu)造帶中的新型螢石礦體地質(zhì)特征——以浙江常山縣高塢山礦段ⅩⅣ號(hào)礦體為例

劉道榮，章益民，楊國(guó)鎂，江廷石，譚 杰

（1．中化地質(zhì)礦山總局浙江地質(zhì)勘查院，杭州310002；2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083）

0 引言

浙江常山八面山螢石礦田高塢山—蕉坑塢礦床是近年發(fā)現(xiàn)的特大型新類型螢石礦床①，其礦體有3種賦存方式：①高氟花崗巖體與圍巖外接觸帶中的似層狀礦體；②碳酸鹽巖層間構(gòu)造帶中的似層狀、透鏡狀礦體；③近地表高角度斷裂破碎帶中的脈狀礦體。前人對(duì)該礦床成礦地質(zhì)特征［1］、礦床稀土元素地球化學(xué)特征及礦床成因［2－3］進(jìn)行了研究，并就浙西北寒武系碳酸鹽巖內(nèi)尋找同類型螢石礦床的地質(zhì)因素與前景［4］進(jìn)行了總結(jié)，筆者亦對(duì)該礦區(qū)蕉坑塢礦段17號(hào)礦體的控礦因素作過(guò)較詳細(xì)的描述［5］，但對(duì)產(chǎn)于層間構(gòu)造帶螢石礦體的控礦因素研究還不夠深入。本文擬從礦體特征、控礦因素等方面進(jìn)行描述，并探討礦床成因，以利于浙西北地區(qū)同類型螢石礦床的找礦工作。

1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)華埠—新登陷褶帶上方—羅村拗褶束西南段。區(qū)內(nèi)出露地層有震旦系細(xì)碎屑巖、寒武系碳酸鹽巖及奧陶系泥巖、粉砂巖和泥質(zhì)碳酸鹽巖；NE向、NNE向和NW向斷裂構(gòu)造發(fā)育；巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，燕山晚期的巖前高氟花崗巖體沿短軸背斜侵位，同時(shí)發(fā)育種類繁多的巖脈，具有較好的成礦地質(zhì)背景。

2 高塢山礦段地質(zhì)特征

高塢山礦段位于八面山螢石礦田高塢山—蕉坑塢礦區(qū)的北東側(cè)（圖1）。

2．1 地層

礦段內(nèi)出露的地層有下寒武統(tǒng)荷塘組（∈1h）黑色含碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖；中寒武統(tǒng)楊柳崗組（∈2y）含碳泥質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)泥頁(yè)巖；上寒武統(tǒng)華嚴(yán)寺組（∈3h）條帶狀灰?guī)r，巖性單一，經(jīng)熱變質(zhì)后大理巖化現(xiàn)象明顯，其下部層位大多被花崗巖體吞噬，與ⅩⅣ號(hào)礦體成礦關(guān)系最密切；西陽(yáng)山組（∈3x）泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層鈣質(zhì)泥巖；下奧陶統(tǒng)印渚埠組（O1y）泥質(zhì)、粉砂質(zhì)和泥質(zhì)灰?guī)r；第四系（Q）殘坡積物。

圖1 高塢山—蕉坑塢礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig．1 Generalized geologic map of Gaowushan－jiaokengwu ore field

2．2 構(gòu)造

2．2．1 褶皺

礦區(qū)主要褶皺為巖前短軸背斜，長(zhǎng)約6 500m，中間最寬處2 300m，長(zhǎng)寬比為2．8∶1。背斜軸向總體為NE－NEE向，中部略呈弧形彎曲，兩端分別向SW／NE方向傾伏，傾伏角較緩。背斜核部地層大多被巖體侵入吞噬，僅有部分楊柳崗組存在；兩翼由華嚴(yán)寺組、西陽(yáng)山組和印渚埠組組成，呈橢圓形環(huán)狀分布。高塢山礦段位于背斜的南東翼，總體為單斜構(gòu)造，但受后期巖脈及構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)，地層產(chǎn)狀變化較大。

2．2．2 斷裂

礦段范圍內(nèi)斷裂發(fā)育，具有多期次、多方向、性質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，部分?jǐn)嗔讯啻位顒?dòng)。按斷裂走向可分為NE－NEE向、NNE向、NW向和近SN向4組，其中NE－NEE向及NNE向斷裂與脈狀螢石礦體成礦關(guān)系密切。

（1）NE－NEE向斷裂。代表性斷裂為F1逆斷層，屬早期區(qū)域性斷層，是巖前—上方斷裂帶的組成部分。出露長(zhǎng)8km，寬度2～20m不等。破碎帶內(nèi)發(fā)育硅化構(gòu)造角礫巖和交代石英巖，見有黃鐵礦化、毒砂礦化現(xiàn)象。該組的其他斷裂多以硅化破碎帶形式出現(xiàn)，少量充填有螢石礦脈，規(guī)模小。

（2）NNE向斷裂。該組斷裂較發(fā)育，分布較密集，少數(shù)具有再次活動(dòng)特點(diǎn)，力學(xué)性質(zhì)以左行壓扭性為主，總體走向10°～20°。早期形成的斷裂構(gòu)造被花崗斑巖、中基性巖脈及螢石礦脈充填，部分地段形成規(guī)模較大的螢石礦體（Ⅳ號(hào)）。晚期斷裂中為硅質(zhì)物充填，形成硅化破碎帶，且局部切穿早期花崗斑巖脈。

（3）NW向斷裂。規(guī)模較小，成組分布，以張性、張扭性左行或右行平移斷層為主，往往錯(cuò)斷礦體或巖脈。

表1 礦區(qū)侵入巖巖石化學(xué)成分Table 1 Petrochemistry

（4）“虛脫冒落”構(gòu)造。巖漿侵位過(guò)程中上拱產(chǎn)生的巨大擠壓力，致使上覆巖層產(chǎn)生碎裂。當(dāng)熔漿固結(jié)成巖、氣液逸散以后，巖體發(fā)生收縮，致使巖體接觸界面和上覆圍巖之間產(chǎn)生“真空地帶”；上部圍巖由于自身重力崩塌下落，形成基本平行巖體接觸界面的似層狀、透鏡狀大小裂隙帶，即“虛脫冒落”構(gòu)造。這種構(gòu)造是本區(qū)重要的含礦構(gòu)造，蕉坑塢礦段17號(hào)礦體即賦存于該類型構(gòu)造中［5］。

2．3 巖漿巖

礦段內(nèi)巖漿巖主要為燕山晚期侵入的巖前花崗巖體及后期的花崗斑巖，另有閃長(zhǎng)玢巖等巖脈。巖前巖體及花崗斑巖與成礦作用關(guān)系十分密切。巖前巖體巖性為中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，呈一不規(guī)則小巖株（出露面積2．94km2）侵位巖前短軸背斜核部。

據(jù)夏學(xué)惠等②的資料，巖體基本可劃分出邊緣相、過(guò)渡相、中間相3個(gè)相帶。其邊緣相細(xì)?；◢弾r多發(fā)生鈉長(zhǎng)石化，與螢石礦成礦關(guān)系最為密切。

花崗巖礦物成分以鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石為主，黑云母少量。副礦物以螢石、黃玉等富氟礦物為主。里特曼指數(shù)1．79～2．22，為鈣堿性巖。據(jù)巖體的分析結(jié)果（表 1），w（F）＝0．35% ～ 0．63%，平 均0．46%，高于地殼克拉克值（0．05%）；w（CaO）平均值0．56%，低于中國(guó)花崗巖的 平 均 值 （1．62%，黎彤）。

稀 土 元 素 特 征［2］表明，巖體稀土曲線模式呈“海鷗式”分布，具明顯的Eu虧損（δ（Eu）＝0．02～0．04）。

花崗斑巖與巖體有相似的化學(xué)成分，其形成時(shí)代稍晚，對(duì)成礦有疊加改造作用，靠近花崗斑巖脈一側(cè)的礦體厚度變大，斑巖脈在一定程度上破壞了礦體的連續(xù)性。

3 礦體地質(zhì)特征

以往發(fā)現(xiàn)的螢石礦大多為熱液充填型脈狀礦床（如浙江武義楊家螢石礦），或是層控型似層狀礦體（如內(nèi)蒙古蘇莫查干敖包特大型螢石礦［6］）；而產(chǎn)于層間構(gòu)造帶中呈緩傾斜似層狀產(chǎn)出的充填型螢石礦，尚屬首次發(fā)現(xiàn)。該類型螢石礦體在高塢山礦段共發(fā)現(xiàn)2個(gè)，分別為ⅩⅢ號(hào)和ⅩⅣ號(hào)，其中ⅩⅣ號(hào)礦體更具代表性。

圖2 產(chǎn)于層間構(gòu)造帶的ⅩⅣ礦體Fig．2 Ore bodyⅩⅣin the interformation tectonic zone

3．1 ⅩⅣ號(hào)礦體地質(zhì)特征

螢石礦體賦存于華嚴(yán)寺組大理巖化灰?guī)r中，為半隱伏似層狀礦體。產(chǎn)狀與圍巖基本一致，傾向SE，傾角25°～30°，礦體長(zhǎng)約300m，寬約200m；垂厚0．30～24．96m，平均厚度7．32m。礦體形態(tài)較復(fù)雜，花崗斑巖脈和硅化破碎帶切割螢石礦體（圖2）。礦體平均品位52．90%，經(jīng)詳查，探明其（122b＋333）礦石量為137．05×104t，折合礦物量72．50×104t，達(dá)中型規(guī)模，占高塢山礦段總資源儲(chǔ)量（礦物量）的24．51%。

礦體頂?shù)装鍘r性為大理巖化灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、大理巖，局部為角巖化、夕卡巖化灰?guī)r。礦體內(nèi)有1～3層夾石，巖性為螢石礦化大理巖化灰?guī)r或螢石礦化泥質(zhì)灰?guī)r。頂?shù)装鍘r石及夾石中的w（CaF2）與礦體相差甚遠(yuǎn)，呈突變關(guān)系（表2）。

表2 ⅩⅣ號(hào)礦體頂?shù)装鍘r石及夾石中的w（CaF2）Table 2 CaF2contents in roof，floor and horse of orebodyⅩⅣ

3．2 礦石特征

高塢山—蕉坑塢礦區(qū)內(nèi)絕大部分螢石礦石呈灰－深灰、灰黑等顏色，外貌酷似灰?guī)r，礦石肉眼較難識(shí)別。與黑色螢石［7］成因不同的是，本礦區(qū)螢石礦物顆粒細(xì)小，多為無(wú)色透明，呈微細(xì)網(wǎng)脈分布，保留灰?guī)r“外表”。而黑色螢石是在結(jié)晶過(guò)程中混入大量演化程度較高的烴類物質(zhì)所致。本礦區(qū)礦石類型在中國(guó)屬首次發(fā)現(xiàn)。

礦石礦物為螢石，脈石礦物主要有石英、絹云母，其次是長(zhǎng)石、方解石等，還見少量綠泥石、綠簾石、重晶石、硅灰石、泥質(zhì)、碳質(zhì)。礦石礦物組合類型有：①石英－螢石型；②螢石－石英型；③絹云母、石英－螢石型；④石英、長(zhǎng)石、方解石－螢石型。

礦石結(jié)構(gòu)以他形粒狀結(jié)構(gòu)為主，還有自形－半自形晶結(jié)構(gòu)，以及少量的交代結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、條帶（條紋）狀構(gòu)造，其次有浸染狀構(gòu)造及網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

礦石中見有少量紋層狀磁鐵螢石礦［8］，系因透明礦物（主要為螢石）與磁鐵礦交替析出，以致出現(xiàn)由螢石等透明礦物組成的淺色紋層和由磁鐵礦組成的黑色紋層互層產(chǎn)出的現(xiàn)象。

3．3 礦石化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分主要有 CaF2，SiO2，Al2O3，Ca－CO3，MgO，TiO2，BaO，F(xiàn)e2O3，K2O，Na2O，Zn，S等。有害組分P，S，F(xiàn)e2O3等含量較低。礦石化學(xué)成分見表3。

表3 螢石礦礦石化學(xué)成分Table 3 Chemical composition of fluorite ore

4 控礦因素分析及成因討論

4．1 控礦因素分析

高氟巖體、寒武系碳酸鹽巖地層和層間構(gòu)造控制著ⅩⅣ號(hào)礦體產(chǎn)出。

4．1．1 巖漿巖條件

圖3 層間構(gòu)造帶演化示意圖Fig．3 Evolution map of intersformation tectonic zone

從表1可以看出，巖前巖體氟含量遠(yuǎn)高于克拉克值，為螢石成礦提供了物質(zhì)來(lái)源和熱源。當(dāng)巖漿沿著有利構(gòu)造部位上侵時(shí)，巖漿自身的結(jié)晶分異作用可促使大量揮發(fā)性組分（H2O，CO2，F(xiàn)等）在巖漿房頂部或旁側(cè)產(chǎn)生富集。同時(shí)，揮發(fā)分的溶解度隨壓力的下降而降低，由液相轉(zhuǎn)化為氣相，使巖漿發(fā)生“沸騰”。此外，巖漿自身攜帶一定數(shù)量的Ca元素，在巖漿侵位的過(guò)程中，吞噬寒武系碳酸鹽巖，發(fā)生同化熔蝕作用，巖漿中鈣質(zhì)組分增加。隨著溫度和壓力降低，形成富含H2O，F(xiàn)，Ca等揮發(fā)分的氣水熱液。

4．1．2 圍巖條件

上寒武統(tǒng)華嚴(yán)寺組相對(duì)較純的灰?guī)r比較有利于成礦［4］，次為西陽(yáng)山組泥質(zhì)灰?guī)r。

質(zhì)純高鈣圍巖熔入巖漿，最終增加了熱液中鈣的含量，有利于在中低溫?zé)嵋浩诰С鲚^高品位的螢石礦。同時(shí)，由于華嚴(yán)寺組單層厚度相對(duì)較大，巖溶不發(fā)育，且普遍大理巖化，對(duì)屏蔽化學(xué)活動(dòng)性較強(qiáng)的氟和鈣逃逸具有一定作用。加之上覆西陽(yáng)山組泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層鈣質(zhì)泥巖的阻隔，形成密閉性較好的“蓋層”。成礦空間相對(duì)封閉，溫度和壓力下降較為緩慢，成礦時(shí)間較長(zhǎng)，有利于礦體形成。流體包裹體測(cè)溫結(jié)果證明了上述觀點(diǎn)：螢石礦石包裹體均一溫度主要集中在120～200℃之間［1，3］，最高可達(dá)240℃，在溫度逐漸下降過(guò)程中結(jié)晶堆積形成螢石礦。

礦區(qū)詳查資料和外圍勘查最新成果表明，華嚴(yán)寺組地層不發(fā)育，而構(gòu)造裂隙發(fā)育，在“蓋層”密閉性較差的區(qū)段，如位于巖前短軸背斜傾伏端的苦麻嶺③和北西翼的下徐等礦區(qū)④，因氟等揮發(fā)分易于逃逸，很難形成似層狀礦體，僅形成小型脈狀礦體。

4．1．3 構(gòu)造條件

（1）層間構(gòu)造帶。湯靜如等在研究甘肅小柳溝銅鎢礦床［9］時(shí)，將其成礦構(gòu)造分為3大類型：背斜層間滑動(dòng)形成的層間裂隙構(gòu)造、層間破碎帶構(gòu)造及深部巖體侵位形成的切層裂隙構(gòu)造。

本礦區(qū)也存在上述構(gòu)造，尤以層間構(gòu)造帶最為發(fā)育。由于層間裂隙構(gòu)造和層間破碎帶系同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下形成，且關(guān)系密切，本文將其合稱為層間構(gòu)造。當(dāng)?shù)貙釉贜W－SE向構(gòu)造應(yīng)力的擠壓下形成短軸背斜時(shí)，由于寒武系皆為能干性較強(qiáng)的碳酸鹽巖，地層間極易發(fā)生順層剪切，形成平行層面的破碎帶或張性裂隙。其后，巖前巖體沿背斜核部侵位、冷凝收縮，在大量揮發(fā)分逃逸及流體作用下，層間構(gòu)造帶再次活動(dòng)，規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，最終形成產(chǎn)狀較平緩、大致平行巖層層面的構(gòu)造帶（圖3），為含礦熱液提供了良好的賦存空間。ⅩⅣ礦體即賦存于該類型構(gòu)造中。

（2）圍巖層理。層理是巖石薄弱面之一，碳酸鹽巖的層理通常比較發(fā)育，加之巖體侵位作用擴(kuò)大了這些薄弱帶，為礦液的運(yùn)移提供了次級(jí)通道。當(dāng)富含揮發(fā)分的熱液進(jìn)入上述通道中，隨著溫度和壓力的降低發(fā)生沉淀，晶出極細(xì)－細(xì)脈狀螢石礦。當(dāng)熱液多次脈動(dòng)時(shí)，易形成細(xì)脈數(shù)量較多、呈條帶狀構(gòu)造的礦石。

4．2 成因探討

4．2．1 氟的來(lái)源

夏學(xué)惠等［3］通過(guò)對(duì)比礦區(qū)寒武系巖石與花崗巖中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（前者w（F）＝0．16%～1．16%，后者w（F）平均值0．46%），認(rèn)為“氟主要來(lái)源于寒武系泥質(zhì)灰?guī)r，部分可能為巖漿熱液從地下深部攜帶而來(lái)”，并提出泥質(zhì)灰?guī)r為礦源層的觀點(diǎn)。

筆者研究認(rèn)為，與內(nèi)蒙古蘇莫查干敖包特大型螢石礦床［6］不同的是，高塢山—蕉坑塢礦區(qū)特大型螢石礦床不具備明顯的層控特征，不存在明顯的礦 源層。碳酸鹽巖地層中富含氟是因燕山晚期花崗巖侵位引起的，而不是原始沉積時(shí)富集的。

表4 浙西北部分寒武系中F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 F contents in some Cambrian system in northwest Zhejiang province

這是因?yàn)椋孩賲^(qū)域資料表明（表4），浙西北寒武系地層中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍偏低，接近地殼克拉克值；②礦區(qū)地層普遍受巖體影響，所采集的樣品主要為近礦圍巖，數(shù)據(jù)的代表性不強(qiáng)。

4．2．2 成礦機(jī)制

礦床屬于低溫?zé)嵋撼梢蝾愋?，這與夏學(xué)惠等［3］的認(rèn)識(shí)相符。他們采用Tb／Ca－Tb／La關(guān)系圖［11］，對(duì)8個(gè)螢石樣品進(jìn)行投圖，發(fā)現(xiàn)樣品均落入熱液成因的區(qū)域內(nèi)。但成礦作用究竟以充填為主，還是以交代為主，目前尚無(wú)定論。筆者在研究蕉坑塢礦段17號(hào)礦體時(shí)，認(rèn)為成礦物質(zhì)（F，Ca）來(lái)源于深成巖漿期后熱液及巖漿吞噬的碳酸鹽巖圍巖，成礦作用主要以充填為主并伴有交代，主要基于以下原因：礦石與灰?guī)r肉眼雖然很難區(qū)別，但化學(xué)成分截然不同；礦體與圍巖二者接觸關(guān)系十分清晰，CaF2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為突變關(guān)系，并不存在漸變過(guò)渡；礦石結(jié)構(gòu)中交代結(jié)構(gòu)并非主要結(jié)構(gòu)類型。

5 找礦標(biāo)志

尋找類似ⅩⅣ號(hào)半隱伏似層狀礦體，應(yīng)注意與陡傾斜脈狀礦體的區(qū)別，礦產(chǎn)勘查過(guò)程中應(yīng)注意以下標(biāo)志：

（1）直接標(biāo)志。地表出露似層狀螢石礦體，預(yù)示礦體沿傾向方向延伸。

（2）間接標(biāo)志。①巖體標(biāo)志：以燕山期中酸性高氟巖體最佳；②圍巖蝕變標(biāo)志：螢石礦化、大理巖化、鈉長(zhǎng)石化、硅化等；③土壤標(biāo)志：土壤呈黑色、灰黑色，其中含螢石碎塊，預(yù)示附近可能有原生礦存在。

致謝：在論文寫作過(guò)程中，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）王新利博士和中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所范大偉博士給予極大幫助，在此特致謝意。

注釋：

① 李福昌，鄭興泉，袁德豐，等．浙江省常山縣八面山礦田高塢山—蕉坑塢礦區(qū)螢石礦詳查報(bào)告．杭州：中化地質(zhì)礦山總局浙江地質(zhì)勘查院，2006．

② 夏學(xué)惠，徐少康，粱中朋，等．浙江省常山縣八面山螢石礦床成礦條件研究報(bào)告．杭州：中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，2008．

③ 鄭興泉，林榮吉，陳水林，等．浙江省常山縣八面山礦田苦麻嶺礦區(qū)螢石礦普查地質(zhì)報(bào)告．杭州：中化地質(zhì)礦山總局浙江地質(zhì)勘查院，2007．

④ 劉道榮，鄭興泉，江廷石，等．浙江省常山縣八面山礦田下徐礦區(qū)螢石礦普查地質(zhì)報(bào)告．杭州：中化地質(zhì)礦山總局浙江地質(zhì)勘查院，2009．

［1］袁德豐，鄭興泉，陳蔭，等．浙江省常山縣八面山礦區(qū)螢石及鎢、錫多金屬成礦地質(zhì)特征［J］．化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2005，27（3）：139－149．

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［3］夏學(xué)惠，徐少康，嚴(yán)生賢，等．浙江八面山特大型螢石礦床成因研究［J］．化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2009，31（2）：65－75．

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