福建光澤關(guān)上螢石礦地質(zhì)特征及成因探討

張進高

(福建省地質(zhì)測繪院，福州，350011)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

光澤關(guān)上螢石礦位于武夷—云開褶皺帶的次級構(gòu)造單元武夷山隆起帶內(nèi)的武夷山隆起北部，北北東向光澤—武平和北東向光澤—浦城深大斷裂帶交會部位的北部[1]， 屬光澤關(guān)上—羊古庵螢石成礦帶[2]。區(qū)域出露地層主要有晚太古代變質(zhì)巖系、晚泥盆世地臺型碎屑沉積巖系及晚侏羅世陸相火山噴發(fā)巖系。

區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育, 主要有北北東、北東東、北西西、北北西向斷裂4組。北北東向斷裂為區(qū)內(nèi)主要斷裂，發(fā)育有6條，斷裂長50～200 km,具多期活動特點，早期為壓性，晚期為張性，其為礦液的運移富集成礦提供良好的條件，區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有太陽山、大坑、羊古庵等螢石礦床。北東東向斷裂為北北東向斷裂派生構(gòu)造，發(fā)育有4條，斷裂長30～80 km,具多期活動特點，早期為壓扭性，晚期為張扭性，局部與北北東向斷裂復(fù)合，其為區(qū)內(nèi)螢石礦主要控礦構(gòu)造之一，已發(fā)現(xiàn)有關(guān)上螢石礦床。北西西、北北西向斷裂規(guī)模總體較小，斷裂性質(zhì)為前者為張性，后者為扭性，其與成礦關(guān)系不明顯。

區(qū)內(nèi)志留紀至早白堊世花崗巖廣泛分布，其次為花崗斑巖、石英斑巖等脈巖(圖1)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層較簡單，僅在區(qū)內(nèi)東北部見零星出露變質(zhì)巖殘留體，為古元古代天井坪巖組，巖性組合為絹云母化黑云斜長(二長)變粒巖、角閃斜長變粒巖、二云(石英)片巖、夾斜長角閃長巖，普遍具混合巖化。該巖性作為關(guān)上礦區(qū)F2控礦斷裂底板圍巖，與成礦有一定的關(guān)系(圖2)。

圖1 光澤縣關(guān)上礦區(qū)螢石礦區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖Fig.1 Regional geological map of the Guanshang fluorite deposit in Guangze county1—早白堊世寨下組上段；2—晚侏羅世下渡組；3—晚侏羅世園盤組；4—晚三疊世焦坑組；5—晚泥盆世天瓦崠組；6—古元古代天井坪巖組；7—燕山晚期晶洞堿長花崗巖；8—燕山晚期二長花崗巖；9—燕山中期正長花崗巖；10—燕山早期正長花崗巖；11—加里東期二云正長花崗巖；12—石英脈；13—花崗巖脈；14—花崗斑巖脈；15—輝綠玢巖脈；16—未分的基性巖；17—實測不整合地質(zhì)界線；18—實、推測地質(zhì)界線；19—壓扭性斷層；20—實、推測性質(zhì)不明斷層；21—地層產(chǎn)狀；22—片理產(chǎn)狀；23—螢石礦(床)點

圖2 光澤縣關(guān)上礦區(qū)螢石礦地質(zhì)簡圖Fig.2 Generalized geological map of the Guanshang fluorite deposit in Guangze county1—古元古代天井坪巖組；2—燕山早期正長花崗巖；3—燕山晚期中細粒晶洞堿長花崗巖；4—石英脈；5—花崗巖脈；6—花崗斑巖；7—閃長巖脈；8—硅化破碎帶；9—螢石礦體及編號；10—實測地質(zhì)界線；11—實測壓扭性斷裂；12—實測逆斷層；13—實測性質(zhì)不明斷層；14—探槽及編號；15—老硐及編號；16—鉆孔及編號；17—勘探線及編號

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)北東向斷裂發(fā)育，為橋灣—虎塘北北東向斷裂帶的組成部分，控制著區(qū)內(nèi)螢石礦體的空間展布，主要見F1、F2、F3、F4。

F1斷裂：為區(qū)內(nèi)主干斷裂，位于礦區(qū)西北部，斷裂走向20°～40°，傾向南東，傾角56°～80°，在區(qū)內(nèi)延伸長度大于3 km，寬2～10余米，斷裂帶內(nèi)多為硅化脈充填，局部見有螢石礦化。該斷層控制著新元古代天井坪(巖)組與燕山早期肉紅色正長花崗巖的分布，為逆斷層。

F2斷裂：為主要控礦斷裂，位于礦區(qū)中部，斷裂走向20°～85°，傾向南東，傾角56°～80°，區(qū)內(nèi)延伸長度大于1.9 km，斷裂帶寬2～100余米，斜深大于250 m，斷裂帶中部寬，往兩側(cè)逐漸變窄，往西南側(cè)斷裂產(chǎn)狀變成近東西向，并與F1斷裂復(fù)合。斷裂底板為新元古代天井坪(巖)組，頂板為燕山早期肉紅色正長花崗巖。破碎帶內(nèi)巖性為硅化巖、硅化壓碎角礫巖等，局部為糜棱巖化巖石。與主結(jié)構(gòu)面近平行的密集面理、片理非常發(fā)育，面上見有硅質(zhì)薄膜及細脈，局部見構(gòu)造透鏡體，斷層面上見有近水平擦痕和垂直階步，顯示了壓扭性的特點。區(qū)內(nèi)G-Ⅰ、G-Ⅱ螢石礦體均貯存于該斷裂帶中，礦石中見有梳狀、晶簇狀石英，顯示了張性特點。

F3斷裂：位于礦區(qū)東部，走向70°～85°，傾向南南東，傾角46°～65°，破碎帶寬0.5～2 m，帶內(nèi)見較強的硅化、黃鐵礦化、螢石礦化，延伸長度大于300 m，為正斷裂。

F4斷裂：位于關(guān)上礦段東南部，走向40°～60°，傾向南東，傾角52°～65°，破碎帶寬2～10 m，延伸長度大于600 m，斷裂帶兩端延至區(qū)外，未見螢石礦化。

2.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖主要為燕山早期肉紅色正長花崗巖、燕山晚期淺肉紅色少斑中細粒二長花崗巖和肉紅色中細粒晶洞堿長花崗巖。巖脈主要有花崗斑巖、閃長玢巖、石英斑巖、花崗細晶巖等。

燕山早期肉紅色正長花崗巖大面積分布于礦區(qū)中北部，巖石似斑狀中細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶鉀長石5%～10%，粒徑6～10 mm，基質(zhì)粒度0.5～3 mm。礦物成分為鉀長石45%～50%,斜長石10%～20%,石英25%～30%，黑云母1%～15%。為關(guān)上礦區(qū)F2控礦斷裂頂板圍巖，局部直接為礦體圍巖，與螢石礦關(guān)系密切。

燕山晚期肉紅色中細粒晶洞堿長花崗巖主要分布于礦區(qū)東南部，巖石含斑中粒結(jié)構(gòu)，晶洞構(gòu)造。粒度在1～4 mm，礦物成分為鉀長石50%～60%，斜長石10%～20%，石英20%～30%，黑云母1%～5%。

燕山晚期淺肉紅色少斑中細粒二長花崗巖分布于礦區(qū)東北部，巖石含斑中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。粒度1～4 mm，礦物成分為鉀長石30%～40%，斜長石25%～35%，石英20%～30%，黑云母1%～10%。

2.4 圍巖蝕變

礦體直接圍巖為硅化巖，間接圍巖為新元古代天井坪(巖)組黑云斜長變粒巖夾斜長角閃長巖和燕山早期肉紅色正長花崗巖。圍巖蝕變主要有螢石化、硅化、綠泥石化及葉蠟石化等，為中低溫熱液蝕變組合。其中硅化與成礦關(guān)系最為密切，分布于礦體兩側(cè)，強度由礦體向外逐漸變?nèi)?，形成與礦(化)體形影相伴的硅化帶。

3 礦床地質(zhì)特征

關(guān)上螢石礦體產(chǎn)于區(qū)域橋灣—虎塘北北東向斷裂帶北部的F2斷裂帶內(nèi)硅化巖中，礦體嚴格受斷裂控制。礦體貯存的構(gòu)造破碎帶位于新元古代天井坪(巖)組變質(zhì)巖與燕山早期正長花崗巖接觸帶上，礦床與北東向斷裂帶有著密切的空間關(guān)系。通過地質(zhì)普查，大致查明螢石礦體2個(編號為G-Ⅰ、G-Ⅱ)，礦體呈脈狀、透鏡狀(圖3)。

圖3 關(guān)上礦區(qū)螢石礦7線地質(zhì)剖面圖Fig.3 Diagram showing the geological profile of the No.7 exploration line in the Guanshang fluorite deposit1—古元古代天井坪巖組；2—燕山早期正長花崗巖；3—黑云斜長變粒巖；4—鉀長花崗巖；5—硅化破碎帶；6—花崗巖脈；7—實、推測地質(zhì)界線；8—實測斷層及編號；9—螢石礦體及編號；10—黃鐵礦化；11—螢石化；12—硅化；13—綠泥石化；14—礦體真厚度及品位；15—產(chǎn)狀；16—探槽及編號；17—鉆孔及編號；18—采樣位置及編號

3.1 礦體特征

G-Ⅰ礦體：礦體呈脈狀，地表出露于15～16線，地表控制長約630 m，傾向斜深98.29～239.29 m，真厚度1.64～4.25 m，礦體平均品位48.82%?？傮w產(chǎn)狀為35°～55°，礦體中部寬，往兩側(cè)變窄至尖滅，地表出露寬，沿傾向厚度變小，礦體厚度變化系數(shù)為55.15%，品位變化系數(shù)為39.12%。礦體貯存于F2構(gòu)造破碎帶內(nèi)的硅化巖中。

G-Ⅱ礦體：位于G-Ⅰ礦體上盤，與之近平行分布。礦體呈脈狀,地表出露于8～11線，地表控制長約255 m，沿傾向斜深16.80～81.51 m，真厚度1.0～5.17 m，平均厚度1.20 m，礦體平均品位51.23%?？傮w產(chǎn)狀35°～45°/SE∠56°～75°，礦體中部寬，往兩側(cè)變窄至尖滅，地表出露寬，沿傾向厚度變小，厚度變化系數(shù)58.4%，品位變化系數(shù)31.50%。礦體貯存于F2構(gòu)造破碎帶內(nèi)的硅化巖中。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物成分簡單，有用礦物為螢石，脈石礦物為石英、少量蛋白石，二者互為消長，含量90%～95%。螢石多為淺綠色、無色-淺白色，少量為淺藍色、煙紫色，呈透明-半透明。多呈他形粒狀、半自形粒狀或自形晶形態(tài)。螢石碎裂明顯，沿裂隙多見有薄膜狀，細脈狀次生石英，與螢石集合成塊或為螢石礦石的膠結(jié)物。并見半自形-他形粒狀的石英呈脈狀、梳狀、晶簇狀及隱晶狀、霏細狀的蛋白石呈團塊狀，脈狀穿插于礦石中。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

主要有碎斑膠結(jié)結(jié)構(gòu)，碎粒結(jié)構(gòu)和半自形粒狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)自形晶結(jié)構(gòu)(照片1)。受后期應(yīng)力作用影響，顆粒中常見3～4個方向的裂紋，使螢石壓碎成不規(guī)則的三角形、多邊形，裂隙中有石英細脈穿插。

礦石構(gòu)造以角礫狀構(gòu)造(照片2)，致密塊狀構(gòu)造為主，偶見條帶狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀、晶簇構(gòu)造。

照片1 自形晶形態(tài)團塊狀螢石Photo.1 The self- shaped crystalline mass fluorite

照片2 角礫狀構(gòu)造礦石Photo.2 Brecciated structure ore

3.2.3 礦石化學(xué)成分

礦石有益組分為CaF2，主要有害組分為SiO2及碳酸鈣(CaCO3)。根據(jù)G-Ⅰ和G-Ⅱ礦體基本分析、組合分析統(tǒng)計：單樣CaF2含量最高88.85%，最低20.94%，一般29.67%～48.82%；G-Ⅰ礦體0線SiO2平均含量30.59%，往東北及西南含量升高至58.11%，G-Ⅱ礦體0線SiO2平均含量39.55%，往北東及南西含量升高至58.88%；兩個礦體中碳酸鈣(CaCO3)總的含量比較低，單樣最高為1.61%，最低0.35%，一般在0.40%～0.61%。其它含量甚微，不影響精礦品質(zhì)。

3.3 礦石自然類型

根據(jù)礦石的主要礦物組合劃分，礦石自然類型主要為石英-螢石型礦石，其次為螢石-石英型礦石。

石英-螢石型：螢石含量50%～75%，石英含量15%～40%，其他礦物含量10%左右。G-Ⅰ、G-Ⅱ礦體大部分屬此礦石類型。

螢石-石英型：螢石含量30%～40%，石英含量50%～60%，其他礦物10%左右。G-Ⅰ、G-Ⅱ礦體少部分屬此礦石類型。

4 礦床成因分析

4.1 控礦構(gòu)造

根據(jù)傅樹超[3]、林國宣[4]對螢石礦成礦規(guī)律研究及萬天豐等人對閩臺地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場的研究成果,加里東期以來,福建省主要由北西—南東應(yīng)力場作用,加里東期處于北西—南東向的擠壓,燕山早期處于北西—南東向的引張,燕山晚期又處于北西—南東向的擠壓[5]。受上述應(yīng)力場影響，區(qū)內(nèi)構(gòu)造具新華夏系構(gòu)造特征，主要由走向北北東向壓性斷裂、北西西向張性斷裂和走向北東東、北北西向扭性斷裂組成，各斷裂具多期活動特點，其中北北東、北東東向斷裂后期具明顯的張性特征，為螢石礦成礦提供了有利條件，為主要控礦斷裂。如橋灣—虎塘北北東向斷裂帶北部的橋灣斷裂控制了光澤關(guān)上—羊古庵螢石成礦帶 ，具多期活動特點，結(jié)構(gòu)面呈舒緩波狀，早期為壓扭性，形成擠壓破碎帶及糜棱巖化帶，斷裂切割深度大，為成礦熱液上升運移提供良好通道，后期具張性特征，為礦液充填、沉淀富集提供有利空間，是成礦的必要條件。關(guān)上螢石礦體受F2斷裂控制明顯，總體形態(tài)呈脈狀或透鏡狀，礦體產(chǎn)狀與斷裂基本一致。因此，橋灣—虎塘北北東向斷裂帶既是導(dǎo)礦構(gòu)造，又是儲礦構(gòu)造。

4.2 成礦物質(zhì)來源

關(guān)上螢石礦體產(chǎn)于F2斷裂帶內(nèi)硅化巖中，礦體貯存的構(gòu)造破碎帶底板為新元古代天井坪(巖)組，頂板為燕山早期肉紅色正長花崗巖。根據(jù)區(qū)域資料，天井坪(巖)組黑云斜長變粒巖夾斜長角閃巖含鈣較高，CaO含量分別為0.9%～1.2%、5.71%～7.46%*福建省閩北螢石礦Ⅳ級成礦遠景區(qū)劃說明書，閩北地質(zhì)大隊，1984。，為成礦提供所需的鈣，而燕山早期肉紅色正長花崗巖F含量較高，其多期次分異侵入而析出的富F含礦溶液是螢石成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.3 成礦環(huán)境

礦體近礦圍巖的蝕變礦物組合主要為石英-綠泥石-葉蠟石，為中低溫熱液蝕變組合。與順昌南舟螢石礦、邵武南山下螢石礦具相似的圍巖蝕變類型，礦體均呈脈狀、透鏡狀貯存于變質(zhì)巖和侵入巖的構(gòu)造破碎帶中，為中低溫熱液充填型礦床。

綜上所述，早侏羅世酸性巖漿上侵過程分異較徹底，燕山早期黑云母正長花崗巖體的富F含礦溶液，在侵位上升過程產(chǎn)生高濃度氣液，沿北北東向、北東向斷裂上升運移，并融入部分大氣降水、地下水，熱流體運移過程中不斷汲取流經(jīng)圍巖地層中含礦組分(主要為Ca)，由于溫度、壓力降低，在相對封閉的條件下充填、沉淀富集成脈狀、透鏡狀螢石礦。因此認為礦床為中-低溫熱液充填型。

5 找礦標志

構(gòu)造標志：區(qū)內(nèi)北北東向、北東東向的斷裂具有先壓后張的特點，是尋找該類型礦床的有利部位。

侵入巖標志：早侏羅世花崗巖由于分異較徹底、富含F(xiàn)成礦元素，是找礦有利的地段。

圍巖蝕變標志：強烈的硅化且分布范圍廣，伴隨有綠泥石化、葉蠟石化等部位。

地貌標志：區(qū)內(nèi)構(gòu)造破碎帶中的硅化帶，在地表形成的長條狀山脊、陡崖等正地形，是找礦的地形地貌標志。

6 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)螢石礦床主要控礦因素為北北東、北東東向斷裂帶，此外，燕山早期巖漿活動也是本區(qū)螢石礦床的重要控礦因素之一。

(2)礦體呈脈狀、透鏡狀，受斷裂構(gòu)造控制，成礦在時間、空間上與中生代中酸性巖漿活動密切相關(guān)，屬于巖漿期后中-低溫熱液充填礦床。

(3)光澤關(guān)上—羊古庵螢石成礦帶中的北東-北東東向斷裂是本區(qū)今后找礦的方向，特別是斷裂中破碎帶發(fā)育且蝕變強烈地段為找礦重點。

本文資料主要來源于“福建省光澤縣關(guān)上礦區(qū)螢石礦普查”，系集體工作成果。

1 福建省地質(zhì)礦產(chǎn).福建省區(qū)域地質(zhì)志，北京：地質(zhì)出版社，1985.

2 地礦部福建地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局.福建省地質(zhì)圖(1∶50000)說明書，福州：福建省地圖出版社，1998.

3 傅樹超. 試述福建順昌南舟螢石礦地質(zhì)特征.福建地質(zhì)，2003，22(2).

4 林國宣.閩西北地區(qū)螢石礦成礦地質(zhì)規(guī)律及找礦方向.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2004，26(3).

5 萬天豐.構(gòu)造應(yīng)力場.武漢地質(zhì)學(xué)院北京研究生部，1983.