彰武馬蹄山地區(qū)螢石礦的地質(zhì)特征及成因探討

董 軍

（遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

彰武馬蹄山地區(qū)螢石礦的地質(zhì)特征及成因探討

董 軍*

（遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

通過對(duì)馬蹄山地區(qū)與螢石成礦有關(guān)的地層、巖漿巖和構(gòu)造等方面的深入研究，總結(jié)了該地區(qū)螢石礦地質(zhì)特征、成礦規(guī)律及成因機(jī)制，闡述了成礦有利地層為中元古界長(zhǎng)城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)、有利巖漿巖為燕山期中酸性巖漿巖、有利構(gòu)造為NE向和NNE向斷裂復(fù)合部位。巖體的接觸破碎帶與斷裂是主要的控礦構(gòu)造，成因類型為淺成中、低溫?zé)嵋毫严冻涮畹V床。

螢石礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；控礦構(gòu)造

螢石又稱為氟石，是一種常見的鹵化物礦物，化學(xué)式為CaF2，其中Ca占51.1%，F(xiàn)占48.9%，是工業(yè)上氟元素的主要來源。它已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于冶金、化工和建材三大行業(yè)，已經(jīng)成為重要的非金屬礦產(chǎn)原料之一。但是經(jīng)過幾十年的大規(guī)模開采，易發(fā)現(xiàn)的露頭礦、淺部礦日趨減少，找礦難度不斷加大，螢石資源危機(jī)迫在眉睫[1]。本文以在馬蹄山地區(qū)尋找新的螢石礦床、擴(kuò)大已有礦床資源量為目的，在該地區(qū)開展螢石礦成礦地質(zhì)特征分析和成礦機(jī)制研究。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

該地區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)（I）、內(nèi)蒙地軸（Ⅱ）、建平臺(tái)拱（Ⅲ）、舊廟斷凸（Ⅳ）東緣。區(qū)內(nèi)出露地層為中元古界長(zhǎng)城系魏家溝巖群（Ch-Jxw）大理巖、石英巖、千枚巖、片巖和薊縣系霧迷山組（Jxw）燧石結(jié)核白云巖，條紋狀白云巖、粘土質(zhì)白云巖；古生界上石炭統(tǒng)酒局子組（C3j）砂頁巖；中生界下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)火山碎屑巖及上白堊統(tǒng)孫家灣組（K2s）復(fù)成分礫巖夾雜色砂巖、粉砂巖。

本區(qū)位于中國(guó)中新生代大陸邊緣活動(dòng)帶，屬環(huán)太平洋構(gòu)造域的一部分，經(jīng)歷了多期次構(gòu)造活動(dòng)，本區(qū)斷裂系赤峰一開原斷裂帶側(cè)支。

區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要有中元古代大巴溝單元（pt2Db）和顏家溝單元（pt2Yj）。古生代早二疊世建平鎮(zhèn)超單元柴杖子單元（P1Cz）中粗粒二長(zhǎng)花崗巖；中生代早侏羅世少冷超單元杠杠土單元（J1G）斑狀中粒二長(zhǎng)花崗巖和少冷超單元五家子單元（J1Wj）細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖；晚侏羅世閭山超單元雙泉寺單元（J3Sq）中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖和閭山超單元望海寺單元(J3W)中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖。與成礦關(guān)系密切的為少冷超單元五家子單元（J1Wj）細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖和閭山超單元望海寺單元（J3W）中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)地層不太發(fā)育，僅見中元古界長(zhǎng)城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)大理巖、綠泥石片巖。

大理巖為灰黑—灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要由方解石組成，并含有少量石英，具重結(jié)晶結(jié)構(gòu)，局部可見石英碎屑和燧石結(jié)核。

綠泥片巖為墨綠色，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要為綠泥石、綠簾石和石英。綠泥石呈細(xì)小鱗片狀定向排列成片理，整體墨綠色，含量約65%。綠簾石粒狀，黃綠色，分布均勻，含量約20%。石英無色透明，粒狀，油脂光澤，含量約15%。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)北東向構(gòu)造發(fā)育，此構(gòu)造亦是巖漿巖活動(dòng)多發(fā)區(qū)，經(jīng)過多次構(gòu)造活動(dòng)，巖漿巖侵入，為螢石礦的形成與賦存創(chuàng)造良好的構(gòu)造空間條件。

2.3 巖漿巖

工作區(qū)內(nèi)巖漿巖為閭山超單元望海寺單元（J3W）中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，呈似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分：石英含量為30%～35%，斜長(zhǎng)石含量為30%～45%，鉀長(zhǎng)石含量為25%～40%，黑云母含量5%左右。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

工作區(qū)內(nèi)賦存Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三條礦體：Ⅰ號(hào)礦體：位于礦區(qū)中部，北東向斷裂F1和北東東向斷裂F2交匯處；礦體圍巖為細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖及綠泥片巖，沿北東走向向兩側(cè)迅速尖滅，產(chǎn)狀140°∠70°，延長(zhǎng)長(zhǎng)度65m，礦體厚2.65～4.24m，平均3.24m，工程品位CaF249.50%～72.43%，礦體平均品位CaF2為65.51%；Ⅱ號(hào)礦體：位于Ⅰ號(hào)礦體的西北側(cè)，礦體圍巖為細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖及大理巖，延長(zhǎng)75m，總體走向50°～60°，傾向140°～150°，傾角55°～75°，礦體均賦存于膨大部位，礦體厚1.32～2.74m，平均2.14m，工程品位CaF225.32%～57.46%，礦體平均品位CaF2為43.03%。Ⅲ號(hào)礦體：位于Ⅱ號(hào)礦體的北側(cè)200m處，礦體圍巖為正長(zhǎng)巖及大理巖，帶長(zhǎng)100m，傾向140°，傾角75°。礦體厚2.21～3.46m，平均2.78m，工程品位CaF225.5%～47.53%，礦體平均品位CaF2為32.69%。

3.2 礦石特征

礦石礦物成分簡(jiǎn)單，主要為螢石，以紫色為主，灰白色次之，綠色少量，以大小集合體形式產(chǎn)出，集合體呈角礫狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀產(chǎn)出，角礫及團(tuán)塊一般為5～10cm，最大可達(dá)50cm，螢石晶體顆粒一般粒徑1～4mm，最大可達(dá)1cm。脈狀礦石只見于花崗巖接觸帶附近螢石呈細(xì)脈狀沿花崗巖裂隙充填，脈寬一般在0.5～5mm，局部見有細(xì)小的螢石晶體及較大的集合體。

脈石礦物以石英、石髓為主，其次見有褐鐵礦，呈星點(diǎn)狀分布。

礦石主要有益組份為CaF2，有害組份以SiO2為主，其次有S、P、CaCO3、Fe2O3等。其中CaF2和SiO2的含量為正消長(zhǎng)關(guān)系。根據(jù)光譜定量分析礦石中S、Pb、Sn、Ni、Cu、Mo、Zn、Zr、Mn、Ti、Gd、V、Be含量均較低甚至沒有。Li、Rh、Bi等稀有及放射性元素的測(cè)定結(jié)果顯示含量偏高。

工作區(qū)內(nèi)的礦石類型主要為石英-螢石型礦石，其次為螢石—石英型礦石和螢石型礦石。

3.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要為硅化，螢石礦化、碳酸巖化、綠泥石化、高嶺土化等。硅化表現(xiàn)為由石英、蛋白石等物質(zhì)充填交代大理巖、花崗巖，多呈細(xì)脈狀，少量團(tuán)塊狀；螢石礦化呈角礫狀、團(tuán)塊狀、脈狀，是螢石礦的直接找礦標(biāo)志；碳酸鹽化，主要由白色方解石組成，呈脈狀、網(wǎng)脈狀，穿插各種巖石；綠泥石化是熱液與大理巖發(fā)生交代的產(chǎn)物；高嶺土化則為構(gòu)造活動(dòng)及長(zhǎng)石風(fēng)化產(chǎn)物。

根據(jù)張壽庭等對(duì)浙江武義盆地內(nèi)螢石礦研究[4]，馬蹄山地區(qū)3條螢石礦脈，也具有相似的垂向分帶性特征，自上而下依次可以分為礦體蝕變頂蓋、頭部礦體、中部礦體和尾部礦體[5]，具體見圖1。

圖1 螢石礦的垂直分帶模式圖[5]

4 控礦因素

4.1 構(gòu)造控礦因素

礦區(qū)內(nèi)北北東向斷裂發(fā)育，多為張扭斷裂，這些斷裂多為區(qū)域主干斷裂的側(cè)支斷裂，一般以中小規(guī)模斷裂為主，是控礦、儲(chǔ)礦的主要構(gòu)造，具有多期次構(gòu)造活動(dòng)特征。這些斷裂與區(qū)域性大斷裂，相互連通，構(gòu)成了地下水滲透、運(yùn)移的良好通道。螢石礦體(脈)產(chǎn)于張性陡傾斜斷裂內(nèi)，其產(chǎn)出形態(tài)和規(guī)模大小嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造的控制。螢石礦體（脈）的成礦方式以充填為主，交代為次。

4.2 巖漿巖控礦因素

閭山超單元望海寺單元（J3W）中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖為含礦母巖，呈近東西向巖基狀產(chǎn)出，為形成螢石礦床提供了豐富的成礦物質(zhì)，且該區(qū)處在赤峰—開源超巖石圈斷裂帶內(nèi)，帶內(nèi)巖漿活動(dòng)較為頻繁，為成礦提供熱液和物質(zhì)來源，多期次的構(gòu)造活動(dòng)為成礦提供了有利空間。

4.3 地層巖石組合控礦因素

工作區(qū)內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的3條礦脈，周邊均分布有中元古界長(zhǎng)城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)大理巖、綠泥石片巖，這些巖石組合質(zhì)地“柔軟”，在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，大都產(chǎn)生“塑性”變形。因此，在成礦過程中起著屏蔽層的遮擋控制作用，使含礦溶液不至分散。

5 礦床成因分析

本礦受北東東向斷裂帶控制，而巖漿后期的含礦熱液（HF），沿此張開斷裂帶上升，并且與斷裂帶旁邊的碳酸鹽物質(zhì)起交代作用，形成螢石礦帶。從野外觀察可見到斷裂帶兩側(cè)較窄范圍內(nèi)有蝕變強(qiáng)烈的矽化交代石英脈，并且螢石礦賦存在此矽化交代石英脈中，在礦帶中可見綠泥片巖。細(xì)?；◢弾r若強(qiáng)烈矽化巖石之角礫，被螢石礦所膠結(jié)。

Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ條礦帶大部穿透了2種以上的圍巖，如大理巖、二長(zhǎng)花崗巖，千枚巖與正長(zhǎng)花崗巖等。而在其生成條件上亦受了此類巖石物質(zhì)成份的條件所控制，由于HF和H2SiF6的溶液易于與Ca2CO3發(fā)生交代作用，生成螢石礦和石英，方程式如下：

因此，在富含碳酸鹽巖石（大理巖）的地段，螢石礦較為富集，質(zhì)量好。而其它巖石的地段不易富集，以硅質(zhì)為主?？梢姡@種分布關(guān)系同圍巖的物質(zhì)成份具有很大關(guān)系，如圖2所示。

圖2 礦體與圍巖關(guān)系圖

在成礦過程中，礦物的形成可分為如下4個(gè)階段：

（1）巖漿末期的熱液充填了裂隙，組成交代石英脈，此石英脈再經(jīng)破碎，被含CaF2之礦液交代和膠結(jié)；

（2）石英與螢石同時(shí)沉淀，螢石、石英緊密共生，石英呈細(xì)晶體及柱狀晶簇體；

（3）又一次螢石沉淀以紫色為主，呈細(xì)脈狀貫穿了前二礦物；

（4）石英組成細(xì)小之晶錐，形成外殼，包裹在第二期形成的螢石晶洞上。

本礦床為淺成的中溫、低溫?zé)嵋毫严冻涮畹V床。

6 找礦標(biāo)志

根據(jù)野外工作觀察的積累，總結(jié)本礦床的主要找礦標(biāo)志反映在以下幾點(diǎn)：

（1）北東向斷裂破碎帶是礦區(qū)主要控礦及含礦構(gòu)造，可作為尋找同類螢石礦床的間接標(biāo)志。

（2）構(gòu)造破碎帶兩側(cè)圍巖的強(qiáng)烈的綠泥石化蝕變是螢石礦的間接找礦標(biāo)志。

（3）螢石礦體伴隨強(qiáng)烈的硅化，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，因此礦區(qū)正地形可以作為找礦的地貌標(biāo)志。

（4）泥質(zhì)巖與石灰?guī)r交接帶處的層間破碎帶，硅質(zhì)構(gòu)造角礫巖發(fā)育。

[1] 馬瑩.赤峰地區(qū)螢石礦構(gòu)造控礦特征與含礦構(gòu)造的判析標(biāo)志[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2011.

[2] 蔡國(guó)祥.螢石礦床的分布及礦床類型[J].湖南地質(zhì),1982,11 (2):79-88.

[3] 曹俊臣.中國(guó)螢石礦床分類及其成礦規(guī)律[J].地質(zhì)與勘探, 1987,10(1):12-17.

[4]張壽庭,李忠權(quán)，等.浙江武義盆地中段螢石礦體垂向分帶特征與規(guī)律[J].西南工學(xué)院學(xué)報(bào),1997,12(4):52-59.

[5] 陳敏.赤峰地區(qū)螢石礦成礦特征及綜合信息成礦預(yù)測(cè)研究[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2011.

[6] 曹俊臣.中國(guó)螢石礦床分類及其成礦規(guī)律[J].地質(zhì)與勘探.1987（3）:12-17.

[7] 吳自強(qiáng),等.中國(guó)螢石礦床地質(zhì)與勘查[M].北京:地質(zhì)出版社, 1989.

[8] 徐大地,王文武，等.遼寧義縣螢石礦床成礦與構(gòu)造的關(guān)系[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì),2004,26(2):92-96.

P619.21

A

1004-5716(2015)02-0095-03

2014-07-06

項(xiàng)目來源：遼寧省省本級(jí)地質(zhì)勘查項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱“遼寧省彰武縣馬蹄山螢石礦普查”（編號(hào)[2011]31）。

董軍（1978-），男（漢族），河南南陽人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)找礦勘查等工作。