淺析中國螢石礦分布特征及其成礦規(guī)律

王振亮，魯瑞君，林天亮，吳新剛

(中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，河北 廊坊 065000)

螢石的主要成分是氟化鈣(CaF2)，晶體屬等軸晶系的鹵化物礦物，在紫外線、陰極射線照射下或加熱時，發(fā)出藍色或紫色螢光。自然界中的螢石常顯鮮艷的顏色，純凈的螢石為無色，常見的顏色有淺綠至深綠、藍、綠藍、紫、紫羅蘭、褐、玫瑰紅、深紅等。螢石廣泛應用于冶金、化工工業(yè)，其產品用于航天、航空、制冷、醫(yī)藥、農藥、防腐、滅火、電子、電力、機械和原子能等多個領域。對國家安全、國民經濟和社會發(fā)展有重要影響，許多國家將螢石列為戰(zhàn)略性資源，對其開發(fā)利用采取多種保護措施[1-2]。

1 螢石資源在全球的分布概況

螢石資源在世界各大洲均有發(fā)現，已探明螢石儲量分布在40多個國家，從成礦地質環(huán)境來看，環(huán)太平洋成礦帶的螢石儲量最多，約占全球儲量一半以上。螢石資源主要分布在亞洲的中國、蒙古，北美洲的墨西哥、美國等地；非洲的南非、肯尼亞和歐洲的西班牙、法國等地也有一定的儲量[1-2]。據美國地質調查局2009年《礦產品概要》數據，截至2009年，世界螢石儲量為2.3×108t，其中南非、墨西哥、中國和蒙古這4個國家的螢石儲量占到全球的46%左右，南非的螢石儲量占世界螢石總儲量的17.83%，其次是墨西哥、中國和蒙古，分別為13.91%、9.13%和5.22%；據美國地質調查局2012年《礦產品報告》數據，截至2011年，世界螢石儲量為2.4×108t，其中南非、墨西哥、中國和蒙古這4個國家的螢石儲量占到全球的49.58%左右，依次為南非17.08%、墨西哥13.33%、中國10.00%、蒙古9.17%(見表1)。從表1中看出2011年中國和蒙古的儲量比2009年增加了300×104t和1000×104t，其他國家的儲量沒有變化。

表1 全球螢石礦產儲量

2 中國螢石礦資源分布特征

中國地處環(huán)太平洋成礦帶，螢石資源十分豐富，已探明螢石礦區(qū)有500多處,已勘查的271處主要集中在4個礦產帶，北部主要集中在內蒙古，中部主要在河南、湖北、湖南，東部集中在福建、浙江、江西和安徽，西南主要在云南、貴州及四川南部，分布在27個省(直轄市、自治區(qū))(見表2)。

其中，內蒙古自治區(qū)、浙江省、福建省、江西省和湖南省螢石資源儲量合計占70%多[2]。從礦床規(guī)?？?以大中型為主，已勘查的271處螢石礦床中，大型礦床41處，中型89處[3]，主要集中于中國東部沿海地區(qū)、華中地區(qū)和內蒙古中東部，大中型礦床數量占48%，其儲量占資源量的93%。中國螢石礦單一型螢石礦床有450多處，大部分礦床儲量只有數萬噸至數十萬噸，只有內蒙古自治區(qū)四子王旗蘇榮查干敖包螢石礦區(qū)，礦石儲量約2000萬t。有色金屬礦產伴生螢石礦區(qū)50多處，湖南省郴縣柿竹園鎢錫鉬鉍礦伴生螢石礦區(qū)資源量達6500萬t，是世界第一大伴生螢石礦[2]。

表2 全國螢石礦分布

2010年，王吉平等[3]根據以下3項原則在全國劃分出10個螢石礦礦集區(qū)：①首先考慮螢石礦床的分布集中程度，同時考慮大地構造分區(qū)和成礦區(qū)帶范圍，礦集區(qū)不跨Ⅰ級成礦域，一般不跨Ⅱ級成礦省[4]；②按礦床類型中的一種類型為主進行圈閉，圈閉的礦集區(qū)中可以有一種礦床類型，也可包含有兩種礦床類型；③每一礦集區(qū)必須有中型及以上規(guī)模的螢石礦床，只有小型礦床不單獨劃分礦集區(qū)。

在這10個螢石礦礦集區(qū)中甘中螢石礦礦集區(qū)、承德—阜新螢石礦礦集區(qū)、魯東螢石礦礦集區(qū)、浙中螢石礦集區(qū)、豫南螢石礦礦集區(qū)、贛北—皖南—浙西北螢石礦礦集區(qū)、閩北螢石礦礦集區(qū)、湘東—贛南—粵東螢石礦礦集區(qū)以熱液充填型螢石礦床為主；滇東—黔西南螢石礦集區(qū)以沉積改造型和熱液充填型為主，內蒙古四子王旗螢石礦集區(qū)以沉積改造型為主；湘東—贛南—粵東螢石礦礦集區(qū)西部有少量伴生型螢石礦床。

3 中國螢石礦成礦規(guī)律

3.1 螢石礦類型

隨著對螢石礦認識程度的加深，很多學者對中國螢石礦的類型進行了總結。1980年，安德烈耶娃等[5]在尋找熱液鈾的過程中認為螢石是熱液鈾礦床的典型伴生礦物。1985年，蔡國祥[6]研究湖南螢石礦產資源后，將螢石礦按礦床類型分四類：Ⅰ類產于巖漿巖和碎屑巖中的脈狀充填螢石礦床；Ⅱ類產于酸性巖漿巖與碳酸鹽巖接觸帶中螢石礦床；Ⅲ類產于碳酸鹽巖中層控螢石礦床；Ⅳ類外生風化礦床，礦石類型有單一螢石和伴生螢石兩種。同年，曹俊臣[7]認為中國層控螢石礦床可分為沉積改造礦床和后成礦床。1999年，徐旃章等[8]、張壽庭等[9]在浙東南地區(qū)發(fā)現的螢石型金礦系為一新類型金礦床。2000年，劉鐵庚等[10-11]認為銀礦床或螢石礦礦床中的銀和氟有相同的來源，不少銀礦床中共伴生螢石化，特別是大型—超大型銀礦床四周常有螢石礦分布。2001年，徐少康等[12]提出我國單一螢石礦床，成礦大地構造單元主要為華南造山帶和北山內蒙吉林造山系，成因類型有熱液充填型和熱水沉積型兩種。2010年，熊先孝等[13]把中國的螢石礦床劃分為3種礦床類型，即：熱液充填型、沉積改造型和伴生型，以熱液充填型、沉積改造型螢石礦為主，主要分布于東經95°以東地區(qū)。大地構造分區(qū)屬天山—興蒙造山系、華北陸塊北緣、秦祁昆造山系、西藏—三江造山系東端以及揚子陸塊、華南武夷—云開—臺灣造山系。這些螢石礦床的形成受區(qū)域深大斷裂控制，受火山、巖漿活動的影響[3]。

3.2 螢石礦成礦溫度

目前，利用礦物母液包裹體測定成礦溫度應用較廣，也是行之有效的方法。一般把熱液礦床成礦的溫度劃分為：高溫300～500℃、中溫200～300℃、低溫50～200℃；在總結了大量前人關于螢石礦成礦溫度的研究成果后，得知中國大多數螢石礦的成礦溫度都低于300℃，屬于中低溫礦床[1]。

3.3 螢石礦成礦流體來源

馬元海[14]認為青海省大通縣寶庫鄉(xiāng)花石掌—其美螢石礦的成礦熱液中的水介質是大氣降水與巖漿水的混合體。潘忠華等[15]認為川東南脈狀螢石—重晶石礦床成礦流體主要來源于地層水(如封存的海水等)，部分為大氣降水。韓文彬等[16]提出浙江武義螢石礦成礦流體以大氣降水補給的地熱水為主。夏學惠等[17]認為浙江八面山螢石礦床成礦流體水具有多源性，成礦流體具有大氣降水、變質水和巖漿水共同混合作用的結果。孫祥等[18]認為遼西義縣螢石礦成礦流體主要來源于中侏羅世髫髻山旋回巖漿熱液，成礦過程為巖漿熱液與圍巖(主要為白云質灰?guī)r和灰?guī)r)的相互作用，并有大氣降水的混入。方乙等[19]認為浙江縉云縣骨洞坑螢石礦成礦流體主要為大氣降水補給的地下水。從前人研究成果中證實，大氣降水在螢石礦成礦流體的來源中占有十分重要的地位。

3.4 熱液充填型螢石礦成礦規(guī)律

浙江地區(qū)螢石礦床均賦存于斷裂和裂隙中，螢石礦床的分布、規(guī)模和礦體形態(tài)均受北東、北西、東西和南北四個方向的斷裂構造所控制，北東、北西、東西向斷裂為主要控礦斷裂[20-21]。

圍巖對成礦的控制作用不明顯。從前震旦紀到白堊紀不同時代的地層和不同類型的巖石均有螢石礦產出。礦床圍巖主要為上侏羅統(tǒng)，其次為下白堊統(tǒng)、前寒武系(變質巖)和下古生界。從分布的巖性上看，主要與火山碎屑巖系列有關?；鹕剿樾紟r屬于剛性巖石，性脆，受力后易形成較寬廣的破碎空間，易形成大型礦床，但礦石品位相對偏低，而柔性巖石的圍巖中，礦體變化較大，規(guī)模較小，但礦石品位一般較富[21]。

浙江地區(qū)螢石礦床成礦溫度主要集中在80～240℃左右，屬中低溫熱液礦床[1]。螢石、石英等礦物的氫氧同位素研究表明，其成礦流體的δ18O和δD分布在大氣降水線與原生巖漿水之間，表明其成礦流體主要為晚白堊世大氣降水成因的地熱水，礦床熱液系統(tǒng)的水巖交換反應較強烈，主要與其熱水循環(huán)的深度有較大關系[3]。鍶同位素和稀土元素研究表明，螢石成礦物質主要來自賦礦巖石下伏的基底變質巖[22]。

呂新前[23]認為浙江湖山與螢石礦成礦有關的花崗巖體多形成于燕山時期，成巖年齡多在140Ma左右。李長江等[24]則提出浙江螢石礦床的礦化年齡約為80Ma，圍巖的K-Ar等時年齡為(150±10)Ma。盧武長等[25]估計浙江黃雙嶺螢石礦的成礦年齡大約為107Ma；浙江武義礦田螢石礦賦礦地層其同位素年齡值為160～111Ma，螢石為85Ma[16]。從前人的研究成果可知浙江地區(qū)螢石礦床主要形成于燕山時期。

3.5 沉積改造型螢石礦床成礦規(guī)律

蘇莫查干敖包螢石礦產于下二疊統(tǒng)西力廟組三巖段流紋巖段所夾的碳酸鹽巖層中，頂板為碳質板巖，近火山地區(qū)礦層底板為片理化流紋斑巖，遠火山地區(qū)為凝灰?guī)r。下部礦體嚴格受碳酸鹽巖層位控制，螢石礦呈層狀和似層狀產出。礦體后期改造因地而異，可分為弱改造型和強改造性礦體。無論宏觀還是微觀，均保留了較多的沉積本色和改造特征[26]。

沉積改造型螢石礦床的形成分為海西期原生螢石礦沉積階段和燕山期改造階段[3]。海西晚期，產出有紋層狀和條帶狀螢石集合體以及富螢石塊體(礦胚)，隨著海底火山噴發(fā)活動的進行，一方面，揮發(fā)性組分和成礦元素隨火山碎屑、火山灰和噴氣進入海水或直接沉淀下來，造成氟和鈣的初步富集；另一方面，火山活動亦可導致區(qū)域地熱梯度不斷增高和熱泉活動加劇,并且構成海水與圍巖的對流循環(huán)，進而形成紋層狀或條帶狀螢石礦體[27]。燕山旋回中期，中酸性巖漿活動頻繁，在構造薄弱地帶，富揮發(fā)性組分流體可沿特定構造部位運移，在螢石成礦作用的早期階段，含氟離子或氟絡合物的熱水溶液可通過巖(體)層粒間孔隙或原生冷凝細微裂隙進行擴散與運移，進而在構造有利地段形成微細粒和浸染狀螢石和含螢石石英脈。隨著成礦作用時間的推移和成礦體系的開放，大氣降水和變質流體將會不斷參與到成礦熱液體系中來，并且與以巖漿水為主的含礦流體混合，進而形成混源型熱液流體，這種熱液流體在海西期形成的紋層狀或條帶狀螢石粒間空隙或裂隙中沉淀(積)，對早期火山—沉積巖地層和螢石礦(化)體進行過不同程度的交代改造作用[3]。

4 結論

通過對我國螢石礦的分布特征及成礦規(guī)律的分析研究可以得出以下結論：

(1)我國螢石礦主要分布在27個省(直轄市、自治區(qū)),其中內蒙古自治區(qū)、浙江省、福建省、江西省和湖南省螢石資源儲量合計占70%多，從礦床規(guī)模看，以大中型為主。

(2)我國螢石礦按成因類型可劃分為：熱液充填型、沉積改造型和伴生型，以熱液充填型、沉積改造型螢石礦為主；我國大多數螢石礦的成礦溫度都低于300℃，屬于中低溫熱液礦床；大氣降水在我國螢石礦成礦過程中起著非常重要的作用。

(3)熱液充填型浙江地區(qū)螢石礦主要受斷裂構造控制，礦床成礦溫度主要集中在80～240℃左右，屬中低溫熱液礦床，成礦流體主要為晚白堊紀大氣降水成因的地熱水，主要形成于燕山時期。

(4)沉積改造型蘇莫查干敖包螢石礦的形成分為海西期原生螢石礦沉積階段和燕山期改造階段，海西晚期，產出有紋層狀和條帶狀螢石集合體以及富螢石塊體(礦胚)，燕山旋回中期，大氣降水和變質流體與以巖漿水為主的含礦流體混合，這種熱液流體對早期火山-沉積巖地層和螢石礦(化)體進行不同程度的交代改造作用。

[1]鄒灝,張壽庭,方乙,等.中國螢石礦的研究現狀及展望[J].國土資源科技管理,2012,29(5):35-42.

[2]牛麗賢,張壽庭.中國螢石產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].中國礦業(yè),2010,19(8):21-25.

[3]王吉平,商朋強,牛桂芝.中國螢石礦主要礦集區(qū)及其資源潛力探討[J].化工礦產地質,2010,32(2):87-94.

[4]徐志剛,陳毓川,王登紅,等.中國成礦區(qū)帶劃分方案[M].北京:地質出版社,2009.

[5]安德烈耶娃,蘇守田.螢石的標型特征對尋找陸相火山建造有關的熱液鈾礦化的意義[J].世界核地質科學,1980(3):226-229.

[6]蔡國祥.論湖南省螢石礦床類型的劃分[J].湖南地質,1985,4(3):8-16.

[7]曹俊臣.初論中國層控螢石礦床分類及某些地球化學特征[J].地質與勘探,1985(7):8-14.

[8]徐旃章,張壽庭,沈軍輝,等.浙江武義螢石礦田金(銀)—螢石礦控礦構造型式[J].成都理工大學學報,1999,26(2):107-112.

[9]張壽庭,帥德權,徐旃章,等.新類型金礦—螢石型金礦的礦石學研究[J].黃金地質,1997,3(2):13-16.

[10]劉鐵庚,葉霖.銀礦與螢石[J].礦物巖石地球化學通報,2000,19(4):300-302.

[11]劉鐵庚,葉霖,李乙雨,等.銀礦與螢石的時空關系[J].礦物學報,2002,22(2):169-174.

[12]徐少康,殷友東.我國單一螢石礦床地質概要[J].化工礦產地質,2001,23(3):134-140.

[13]熊先孝,薛天星,商朋強,等.全國化工礦產成礦規(guī)律研究及礦產預測技術要求[M].北京:地質出版社,2010.

[14]馬元海.大通縣花石掌—其美螢石礦地質特征及找礦前景[J].建材地質,1994(6):23-26.

[15]潘忠華,范德廉.川東南脈狀螢石—重晶石礦床同位素地球化學[J].巖石學報,1996,12(1):127-136.

[16]韓文彬,張文育,黃文明,等.螢石礦床地質及地球化學特征—以浙江武義礦田為例[M].北京:地質出版社,1991.

[17]夏學惠,徐少康,嚴生賢,等.浙江八面山特大型螢石礦床成因研究[J].化工礦產地質,2009,31(2):65-75.

[18]孫祥,楊子榮,王永春,等.遼西義縣螢石礦床Sr同位素組成及成因[J].地質科技情報,2009,28(1):82-86.

[19]方乙,李忠權.浙江縉云縣骨洞坑螢石礦床成因及成礦模式[J].四川有色金屬,2010(3):10-16.

[20]徐旃章,張惠堂,楊耕東,等.浙江武義—永康螢石礦田的控礦構造機制[J].成都地質學院學報,1986(1):15-30.

[21]吳志俊.浙江省螢石礦成礦規(guī)律及其研究意義[J].礦山地質,1991(3):176-183.

[22]李長江,蔣敘良.中國東南部兩類螢石礦床的成礦模式[J].地質學報,1991(3):264-274.

[23]呂新前.浙江湖山螢石礦床成礦熱源問題探討[J].浙江國土資源,2006(2):42-45.

[24]李長江,蔣敘良.浙江武義—東陽地區(qū)螢石礦床的鍶同位素地球化學研究[J].礦床地質,1989,8(3):65-74.

[25]盧武長,楊紹全,張平.浙江黃雙嶺螢石礦的同位素研究[J].成都地質學院學報,1991,18(3):103-111.

[26]李士勤.火山作用形成的特大型沉積螢石礦床[J].地質與勘探,1985,21(1):30-31.

[27]聶鳳軍,許東青,江思宏,等.內蒙古蘇莫查干敖包特大型螢石礦床地質特征及成因[J].礦床地質,2008,27(1):1-13.