浙江省青田縣萬山螢石礦床地質(zhì)特征及成礦條件分析

歐邦國，秦志軍

(1．安徽省廬江龍橋礦業(yè)有限公司，安徽合肥 231551;2．湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

0 引言

中國從1999年開始將螢石作為戰(zhàn)略性資源加以保護，2000年對螢石實行出口配額許可制度，并一直延續(xù)至今。2010年國務院辦公廳(國辦發(fā)〔2010〕1號)專門發(fā)出《關于采取綜合措施對耐火粘土螢石的開采和生產(chǎn)進行控制的通知》，加強對螢石礦開采利用的監(jiān)管。對螢石礦床的研究不僅具有地質(zhì)科學意義，而且具有一定的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。

浙江是環(huán)太平洋礦帶最著名的螢石成礦區(qū)之一［1］。浙江省青田縣萬山螢石礦地處華南褶皺系浙東南褶皺帶，青田石平川火山穹隆的北部邊緣。區(qū)內(nèi)中生代火山噴發(fā)活動強烈，廣泛分布中酸性火山—碎屑沉積巖。侵入巖體及斷裂構造發(fā)育，成礦地質(zhì)條件較好。本文總結了該礦床的地質(zhì)特征及控礦因素，初步探討了此類礦床的成因，為區(qū)內(nèi)尋找同類型螢石礦床提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)在大地構造位置上位于華南褶皺系浙東南褶皺帶，鶴溪—奉化北東向斷裂與淳安—溫州北西向斷裂構造帶的交叉部位，青田石平川火山穹隆的北部邊緣［2］(圖1)。其中，黃放口、高湖、平橋、萬山等五個螢石礦床點有規(guī)律地分布在石平川火山穹隆的北側(cè)邊部。

主要構造有石平川火山穹隆。該火山穹隆為浙東南地區(qū)重要的控礦構造，位于青田縣城北側(cè)，面積約120 km2，平面形態(tài)呈圓形，產(chǎn)狀圍斜外傾，傾角16°～20°，邊緣發(fā)育潛流紋巖、安山巖及鉀長花崗巖、二長花崗巖、石英閃長巖等侵入巖體。其中，LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分析表明，石平川鉀長花崗巖形成于(102．5±1．2)Ma，屬于早白堊世末期巖漿活動產(chǎn)物［3］。火山活動強烈，由空落相、噴發(fā)沉積相、火山碎屑流相、噴溢相、潛火山巖相、火山侵入相等火山巖相組成。早期噴發(fā)階段形成火山碎屑巖與酸性熔巖互層組合，晚期塌陷階段形成環(huán)狀斷裂及一系列的環(huán)帶狀分布的潛火山巖或火山侵入巖，復活階段形成次級火山穹窿、破火山，多期次的火山噴發(fā)、巖漿侵入作用形成相關的鉬、鉛鋅等多金屬礦和螢石等非金屬礦產(chǎn)。

斷裂構造以NW走向為主，次為NE走向，其中NW向石平川—湖莊斷裂帶出露長約27 km，寬5 km，重力顯示－50～800毫伽均勻密集帶，Pb、Zn、Cd元素偏高。近東西向斷裂帶長約25 km，寬1～2 km，分布在石平川火山穹隆構造的北側(cè)。

區(qū)域F、Ca化探異常呈橢圓狀相互疊加，萬山礦區(qū)位于F異常濃集中心［4］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段(J3x2)，巖性主要有:流紋質(zhì)晶屑玻屑(熔結)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)玻屑(熔結)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)中細粒砂巖、粉砂巖，流紋質(zhì)含角礫復屑凝灰?guī)r等。

礦區(qū)構造以斷裂為主，主要發(fā)育NW向和近EW向兩組斷裂(圖2)，切割霏細巖、鉀長花崗巖與西山頭組第二巖性段地層，為主要容礦構造。斷裂面走向上常呈波狀彎曲，傾向N或NE，傾角較陡，一般65°～85°;斷裂內(nèi)發(fā)育破碎帶，由次棱角—次圓狀構造角礫以及螢石或硅質(zhì)膠結物組成。性質(zhì)均屬壓扭性。

圖1 萬山螢石礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geologic map of Wanshan fluorite ore district1．侏羅系上統(tǒng)九里坪組;2．侏羅系上統(tǒng)西山頭組;3．侏羅系上統(tǒng)高塢組;4～6．鉀長花崗巖;7．二長花崗巖;8．潛流紋斑巖;9．流紋巖;10．霏細巖;11．斷裂;12．破火山;13．穹狀火山;14．Ca異常;15．F 異常;16．萬山螢石礦區(qū);17．鉬礦(床)點;18．多金屬礦點;19．鉛鋅礦(床)點;20．螢石礦(床)點。

圖2 萬山螢石礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Generalized geologic map of Wanshan fluorite ore district1．上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段第一亞段;2．上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段第二亞段;3．潛霏細巖;4．鉀長花崗巖;5．英安玢巖;6．鉀長花崗巖穹分布區(qū);7．壓扭性斷裂、產(chǎn)狀及編號;8．螢石礦(化)體。

侵入巖有燕山晚期鉀長花崗巖、晚侏羅世潛霏細巖、潛安山玢巖及零星分布的巖脈。其中，鉀長花崗以巖穹產(chǎn)出，以橢圓狀和不規(guī)則狀巖枝出露地表，總體呈環(huán)形分布，單個面積0．02～0．1 km2。部分鉆孔及平硐內(nèi)見隱伏巖體，標高+130～+230 m，侵入界線清晰，接觸帶巖石破碎并具硅化、角巖化。該巖穹面積＞3 km2，產(chǎn)狀外傾，傾角 50°～60°。該巖體位于石平川火山穹窿NW 6 km處，與石平川鉀長花崗巖為同一時期巖漿活動產(chǎn)物。鉀長花崗巖穹的邊緣斷裂有規(guī)律地分布了螢石礦化體，與成礦關系較為密切。

3 礦床地質(zhì)特征

3．1 礦化(破碎)帶特征

萬山螢石礦床共發(fā)育8條螢石礦化帶(圖2)，總體分布在鉀長花崗巖穹的邊部及周圍，受NW向、近EW向斷裂構造控制，其中Ⅰ、Ⅱ號礦化帶規(guī)模較大，具有較好的成礦遠景。

(1)Ⅰ、Ⅱ號礦化(破碎)帶位于環(huán)狀鉀長花崗巖穹北部邊緣，切割霏細巖和鉀長花崗巖穹。分布于F7－F11壓扭性斷裂破碎帶內(nèi)?？傮w走向近EW向，傾向北，傾角54°～78°。地表具波狀扭曲特征。礦化(破碎)帶長1．4 ～3．1 km，寬2～10 m，由構造角礫、螢石礦、石英脈等組成。角礫主要呈次棱角狀、次圓狀，成份為蝕變凝灰?guī)r、霏細巖、鉀長花崗巖等，局部略顯定向排列。螢石礦脈狀、藕節(jié)狀、囊狀，大致連續(xù)分布。破碎帶硅化、黃鐵礦化強烈，局部形成次生石英巖。

(2)Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ號礦化(破碎)帶位于環(huán)狀鉀長花崗巖穹周圍，切割鉀長花崗巖穹?？傮w為NW走向(Ⅲ號帶近EW走向)，傾向NE，傾角55°～75°。分布于 F12、F13、F16、F17壓扭性斷裂破碎帶內(nèi)，地表具波狀扭曲特征。礦化(破碎)帶長0．3～1．8 km，寬3～20 m，由構造角礫、螢石礦、石英脈等組成。角礫主要呈次棱角狀、次圓狀，成份為蝕變凝灰?guī)r、霏細巖、鉀長花崗巖等，局部略顯定向排列。螢石礦脈狀、藕節(jié)狀，斷續(xù)分布。破碎帶硅化、黃鐵礦化強烈，局部形成次生石英巖。

(3)Ⅴ、Ⅵ號礦化(破碎)帶位于環(huán)狀鉀長花崗巖穹西側(cè)，走向為NW向，傾向NE，傾角72°～81°。分布于F14、F15壓扭性斷裂破碎帶內(nèi)。礦化(破碎)帶長0．6～1．3 km，寬2～6 m，切割霏細巖和安山玢巖。其他特征同Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ號礦化(破碎)帶。

3．2 礦體特征

區(qū)內(nèi)螢石礦體形成于上述螢石礦化帶，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ4個螢石礦化帶內(nèi)共確定7個螢石工業(yè)礦體(圖3)。主要特征如下:

圖3 萬山螢石礦區(qū)Ⅱ號礦體剖面圖Fig.3 Profile of No．2 orebody1．上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段第一亞段;2．鉀長花崗巖;3．礦化破碎帶;4．礦體及編號;5．推測地質(zhì)界線;6．平硐及編號;7．鉆孔及編號。

(1)分布于鉀長花崗巖穹內(nèi)外帶，產(chǎn)于壓扭性斷裂破碎帶內(nèi)。長150～1 000 m，傾向延深80～300 m。地表未見(或少見)螢石礦體出露，為隱伏盲礦體。礦體總體呈脈狀、藕節(jié)狀、囊狀。走向上呈“～”形與構造帶吻合，常見分支復合、尖滅再現(xiàn)特征。分支處礦體厚度變窄，石英細脈發(fā)育，硅質(zhì)膠結，礦石質(zhì)量差;膨大處形成囊狀礦包，礦石質(zhì)量較好?？傮w傾向N或NE，傾角陡。

(2)螢石礦體垂向自上而下可分為五個部分:頂部、頭部、中部、尾部和底部(圖4)。

頂部:垂深50～100 m，硅化蝕變巖，粗細不等的網(wǎng)格狀石英脈發(fā)育，局部弱螢石化。

頭部:垂深20～50 m，主要由粗細不等的脈狀螢石、石英及圍巖夾石等組成。自上而下，礦體厚度逐漸增加;礦石構造以角礫狀、條帶狀逐漸變?yōu)閴K狀夾石減少。圍巖為火山碎屑巖，具硅化、絹云母化、綠泥石化。

中部:垂深50～160 m，為螢石礦的主要集中部位，礦體厚度較大，礦石呈綠色、翠綠色、煙灰色，自形—半自形粒狀結構，塊狀、條帶構造，局部夾少量圍巖角礫。圍巖為中、細粒鉀長花崗巖，具硅化蝕變。

圖4 萬山螢石礦礦體垂向分布圖Fig.4 Vertical distribution of Wanshan fluorite orebody1．上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段;2．流紋質(zhì)含角礫玻屑熔結凝灰?guī)r;3．流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r;4．潛霏細巖;5．鉀長花崗巖;6．斷裂破碎帶;7．螢石礦體;8．螢石礦化、黃鐵礦化;9．石英、方解石脈。

尾部:垂深30～60 m，主礦體呈楔形逐漸向下收縮尖滅，或以礦脈分支，并夾有較多的圍巖角礫，礦石質(zhì)量變差，圍巖為中粒鉀長花崗巖，具硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化。

底部:垂深50～100 m，為硅化、黃鐵礦化、螢石化、碳酸鹽化蝕變巖，常見不規(guī)則脈狀、小團塊狀白色石英。螢石呈粒狀，黃鐵礦呈浸染狀或晶粒狀，方解石呈細脈狀，零星分布于破碎帶巖石，圍巖為粗粒鉀長花崗巖。

3．3 礦石特征

礦石呈綠色、紫色、白色等。顏色的變化反映了礦石的質(zhì)量等級，其中翠綠色、墨綠色、青綠色礦石常見于富礦包，品位(CaF2)一般＞70%，最高達94%;淡綠色礦石次之;紫色礦石一般分布于主礦體邊部，常伴有淡綠色、灰白色硅質(zhì)組成雜色礦石，一般品位(CaF2)50% ～60%(圖5)。

礦石結構主要有半自形—自形晶結構和隱晶質(zhì)結構，構造主要有塊狀、角礫狀、條帶狀、葡萄狀構造等。

礦石組份較簡單，礦石礦物為螢石，脈石礦物以石英為主，次為蛋白石、高嶺石、黃鐵礦、方解石、綠泥石等。

圖5 萬山螢石礦礦石Fig.5 Ore photographs of Wanshan fluorite ore a．墨綠色—淡綠色螢石;b．紫色—灰白色螢石。

3．4 蝕變特征

圍巖蝕變主要有角巖化，絹云母化、硅化、黃鐵礦化、螢石化等，來源于火山熱液、巖漿熱液、成礦熱液等多期次熱液活動的迭加。以螢石化為主的圍巖蝕變在垂向上自上而下大致可分為:絹云母—紅柱石相帶，螢石—石英相帶和石英—黃鐵礦三個相帶(圖6)。

圖6 萬山螢石礦圍巖垂向蝕變分帶圖Fig.6 Zoning graph of vertical alteration of Wanshan fluorite ore1．上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段第一亞段;2．潛霏細巖;3．細粒鉀長花崗巖;4．中、粗粒鉀長花崗巖;5．斷裂破碎帶;6．螢石礦體;7．鉆孔及編號;8．蝕變相帶界線。

(1)絹云母—石英相帶:分布于鉀長花崗巖體頂部圍巖，標高+200～+700 m。原巖為流紋質(zhì)晶屑玻屑(熔結)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等。主要發(fā)育絹云母化、硅化，蝕變巖呈暗灰色，具變余凝灰結構、角巖結構、變余塑變結構，塊狀構造、殘留假流紋構造，蝕變礦物主要交代火山巖凝灰質(zhì)及玻屑，局部形成石英、紅柱石、絹云母巖。相帶深約500 m。

(2)螢石—石英相帶:分布于鉀長花崗巖體外、中帶，標高0～+200 m。原巖為中細粒鉀長花崗巖，主要發(fā)育螢石化、硅化，近礦圍巖硅化強，石英脈發(fā)育，于斷裂破碎帶內(nèi)賦存螢石礦體或含石英、螢石礦化體。相帶深約200 m。

(3)石英—黃鐵礦相帶:分布于鉀長花崗巖體內(nèi)帶，標高0 m以下。原巖為粗粒鉀長花崗巖，主要發(fā)育硅化、黃鐵化。蝕變巖粗?；◢徑Y構、似斑狀結構，巖石孔洞發(fā)育，大小1～2 cm，孔洞內(nèi)壁常發(fā)育石英晶體，局部裂隙內(nèi)充填黃鐵礦細脈，另有細粒狀黃鐵礦零星分布，不含螢石礦化體。相帶深＞100 m。

4 成礦條件分析

4．1 成礦物質(zhì)來源

螢石礦床的出現(xiàn)與巖石較高氟豐度有密切的聯(lián)系，如浙西北的壽昌—蘭溪等火山巖區(qū)含氟背景較低，螢石礦出現(xiàn)的機率也極低，僅有幾個礦點;而浙東南螢石礦床密集分布的武義—永康地區(qū)，火山巖含氟較高，賦礦的酸性火山碎屑巖(凝灰?guī)r、熔結凝灰?guī)r)含氟量大多在0．1%左右(有的高達0．46%)，成為螢石礦床成礦物質(zhì)主要來源之一［5］。

萬山礦區(qū)位于區(qū)域F、Ca化探異常濃集中心，各種成礦特征均符合中國東南部兩類螢石礦床中的Ⅱ類礦床［6］。因此，推測本礦床成礦物質(zhì)主要來源于賦礦圍巖。

4．2 成礦流體來源

由螢石和方解石裂變徑跡及礦物—蝕變圍巖的Rb-Sr、K-Ar等定年方法獲得的螢石礦床的成礦年齡均在70～90 Ma左右，屬于區(qū)域鉀長花崗巖侵入((102．5±1．2)Ma)后的產(chǎn)物。鉀長花崗巖雖然在成礦時已固結成巖，而且表部或上部受到了風化剝蝕，但由于侵入巖與其圍巖達熱平衡之后的冷卻較緩慢，巖體內(nèi)部可能仍具較高溫度，因此可以向下滲的大氣降水傳遞熱能，使其不需下滲較深就已成為熱水上升。在巖體與圍巖接觸帶附近F、Si、Ca等元素遷移富集形成含氟熱液體，特定的溫壓條件下，在有利的構造空間成礦。

礦床主要成礦溫度為100～200℃。成礦流體δD為 －75．4‰ ～ －43．0‰，δ18O 為 －8．4‰ ～ +3．7‰，與本區(qū)白堊紀大氣水在300℃和水/巖比值0．05～1．5條件下與巖石發(fā)生交換的平衡熱水流體的氫氧同位素組成一致，成礦流體主要來源于大氣水。

4．3 構造條件

區(qū)內(nèi)地層為晚侏羅統(tǒng)酸性火山碎屑巖，巖石致密、性脆，在多期次的火山活動和構造動力作用下(鉀長花崗巖穹侵位上拱作用)易破碎［7］，往往能形成較大規(guī)模的破碎帶。這些破碎帶孔隙度大，滲透性好，礦液易于流通和富集。后經(jīng)區(qū)域構造活動迭加改造為壓扭性斷裂，為含礦熱液的運移富集提供了有利的空間。

4．4 成礦過程初探

晚侏羅世火山噴發(fā)、巖體侵入使基底構造活化，為后來成礦活動提供了能量和物質(zhì)條件。隨著巖漿噴發(fā)—鉀長花崗巖體侵入活動逐漸衰退和停息，一方面，早期在其侵入垂直上拱壓力作用下形成一系列的構造裂隙，后經(jīng)巖體冷凝收縮，在負壓應力作用下使構造裂隙發(fā)生拉張，致使大氣水在巖石中滲流;另一方面，在鉀長花崗巖與圍巖接觸冷卻時，巖體內(nèi)部熱量逐漸向外傳遞，使得下滲的大氣降水不需下滲較深就已成為熱水上升，并在火山巖及巖體周圍循環(huán)，熱水溶液從火山巖中不斷淋濾汲取F－和Ca2+等組份，形成富含成礦物質(zhì)的熱水溶液。最后，富含成礦物質(zhì)的熱水溶液在地表或近地表半開放的斷裂系統(tǒng)中，因溫度、壓力突然降低，pH值升高，或與近地表溫度較低的大氣水混合，導致含礦流體中的成礦組份在構造有利部位發(fā)生沉淀富集，形成螢石礦床(圖7)。

圖7 萬山螢石礦床成礦模式圖［6，8］Fig.7 Metallogenic model map of Wanshan fluorite ore Pz．古生代地層;J3x．晚侏羅紀火山—沉積巖;ξγ3(1)5 ．燕山晚期鉀長花崗巖。

5 結語

綜上分析，認為浙江省青田縣萬山螢石礦床屬巖漿期后淺成低溫熱液充填型礦床。上侏羅統(tǒng)西山頭組火山碎屑巖為成礦提供了物質(zhì)基礎，燕山期火山、構造活動為成礦提供了熱源和動力條件。礦體圍巖垂向的蝕變分帶和礦體垂向上的變化特征進一步說明了礦床的成因，同時也為今后找礦工作提供了參考依據(jù)。礦體主要賦存于NW向和近EW向壓扭性斷裂內(nèi)，其扭動拉張部位容易形成囊狀礦體(富礦包)。地表含石英細脈硅化蝕變帶、硅化、螢石礦化斷裂破碎帶等是較好的找礦標志。

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