遼西下巨力克地區(qū)熱液充填交代型螢石礦成礦地質(zhì)背景及成因分析

陳軍典

（遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

螢石又稱為氟石，是一種鈣的天然鹵素化合物，其化學(xué)分子式為CaF2。純凈的螢石中F含量為48.67%，Ca為51.33%，在所有含氟礦物中其含氟量最高，是工業(yè)上氟元素的主要來源。因具有熔點(diǎn)低的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)，在水泥、玻璃、陶瓷、塑料行業(yè)也有重要用途。目前，由于礦產(chǎn)開發(fā)不合理及找礦難度日益增大，螢石礦資源危機(jī)迫在眉睫。本文以在下巨力克地區(qū)尋找新的高品位螢石礦床為目的，在該地區(qū)開展有關(guān)螢石礦的成礦地質(zhì)背景及礦床成因分析。

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（I）、內(nèi)蒙地軸（I2）、建平臺拱（I12）、舊廟斷凸（I1-32）的中南部，凌源-北票-沙河巖石圈斷裂在南部通過，該斷裂在本段走向轉(zhuǎn)為NEE。南為燕山臺褶帶（I4）。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為：太古界建平群小塔子溝組（Arx）、大營子組（Ard）、白堊系下統(tǒng)義縣組（K1y）、九佛堂組（K1jf）及新生代第四系（Q4）等。

（1）太古界建平群小塔子溝組（Arx）：黑云角閃斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖等。

（2）大營子組（Ard）：黑云斜長片麻巖、角閃黑云斜長片麻巖、淺粒巖等。

（3）白堊系下統(tǒng)義縣組（K1y）：中基性火山熔巖夾火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖，中基性火山熔巖夾沉積巖，中酸性火山熔巖等古生界石炭系上統(tǒng)酒局子組（C3j）：砂頁(板)巖、含煤、夾灰?guī)r透鏡體、中酸性凝灰?guī)r。

（5）新生界第四系（Q4）：黃土、亞粘土、砂礫石、亞粘土粉砂。

本區(qū)位于舊廟斷凸中南部，阜新—義縣中生代盆地北端，構(gòu)造巖漿活動強(qiáng)烈，尤其燕山期活動最為明顯，區(qū)域中NE、NW向斷裂發(fā)育。

1.2 構(gòu)造

NEE向斷裂以凌源—北票—沙河巖石圈斷裂為主，位于區(qū)域南部。為壓性—壓剪性斷裂，傾角60°左右。此外，發(fā)育有多條次級NE向斷裂，分布于區(qū)域中南部及西北部，多被后期熱液所充填，成為螢石礦賦存的良好空間。

NW向斷裂形成時期晚于NE向斷裂，規(guī)模較小，多具平推性質(zhì)。發(fā)生破碎蝕變和螢石充填。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈。以前元古代、海西晚期、印支期、燕山早期巖漿巖最為發(fā)育。為礦體的形成提供物質(zhì)來源、儲礦空間等先決條件。

1.4 區(qū)域礦產(chǎn)及分布規(guī)律

區(qū)域上礦產(chǎn)分布主要以螢石、水泥用石灰?guī)r非金屬為主。該區(qū)內(nèi)螢石礦主要有：阜蒙縣的建設(shè)、平安地、塔營子及彰武縣哈爾套等地螢石礦有較大發(fā)現(xiàn)，已探明螢石中型礦床2處，小型礦床4處，礦床成因類型為花崗巖內(nèi)熱液充填交代型螢石礦床和產(chǎn)于碳酸鹽巖石內(nèi)的熱液充填交代型螢石礦床，螢石礦主要受構(gòu)造控制。

在空間上依托于燕山早期不同階段花崗巖巖體中的粗粒鉀長花崗巖和細(xì)?；◢弾r，為成礦母巖，并提供成礦熱液，螢石礦體主要分布在赤峰—開原超巖石圈斷裂的次級構(gòu)造單元上，方向各異，控制著螢石礦的產(chǎn)出和分布。

基坑開挖應(yīng)盡量避開雨季，避免基坑坑底土層因被雨水浸泡而降低地基土層的工程性能。同時雨季時地下水水位較高，基坑開挖時應(yīng)采取專門的排水措施進(jìn)行基坑降水，并應(yīng)設(shè)計專門的基坑圍護(hù)方案，以保證開挖的順利進(jìn)行。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層不太發(fā)育，主要由出露面積廣呈北東向帶狀分布的燕山早期花崗巖和位于礦區(qū)西南部小面積出現(xiàn)的建平群小塔子溝組（Arx）變質(zhì)巖組成。

建平群小塔子溝組（Arx）：分布于礦區(qū)南東側(cè)昆德溝一帶，出露面積約0.14km2。巖性主要為片麻巖和斜長角閃巖。片麻巖：灰黑色，粒狀—鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，暗色礦物為黑云母，呈綠黑色，含量25%～30%。淺色礦物為長英質(zhì)，呈白色，總含量60%～65%。斜長角閃巖：灰黑色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分有斜長石、角閃石等。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，褶皺不發(fā)育。主要發(fā)育有NW、NNE向2組斷裂。

NW向斷裂集中發(fā)育于礦區(qū)北部，多數(shù)以平行斜列式成群出現(xiàn)。相對規(guī)模較大，大多形成破碎蝕變帶，為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造。

NNE向斷裂主要發(fā)育于礦區(qū)東部，相對規(guī)模較小，多被后期熱液所填充，形成中酸性巖脈。

此外，在礦區(qū)中西部和北部分別見小型斷層F1、F2。F1斷層，發(fā)育于燕山期粗?；◢弾r中，長約90m，走向33°，近直立。F2斷層為一左行平移斷層，發(fā)育于燕山期粗?；◢弾r中，形成時期晚于NW向破碎蝕變帶，平移距離約11m，傾角近直立。

本區(qū)構(gòu)造發(fā)育，為螢石礦的形成與賦存創(chuàng)造了良好的構(gòu)造條件。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖為大面積分布燕山早期不同階段花崗巖巖體，以及沿裂隙充填而成的中酸性脈巖：花崗斑巖脈(γπ)、細(xì)?；◢弾r脈(γ)石英脈(q)。

燕山早期花崗巖主要分為2個階段，即燕山早期第一階段（）、燕山早期第三階段（）。

燕山早期第一階段（）：在工作區(qū)內(nèi)大面積出露，約占巖體出露面積的85%。屬紅帽子—楊家窩堡花崗巖體的一部分。巖性為粗粒鉀長花崗巖，肉紅色，粗粒花崗結(jié)構(gòu)—似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分有鉀長石、石英及少量黑云母、斜長石，呈半自形—他形產(chǎn)出，粒徑約5mm。巖石表面風(fēng)化破碎較強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)較松散，局部破碎成粒狀。巖體與太古界片麻巖接觸部位同化混染現(xiàn)象不明顯。

燕山早期第三階段（）：主要分布于測區(qū)西南部，侵入于粗?；◢弾r中。出露面積較小，約占巖體出露總面積的15%。巖性為細(xì)粒鉀長花崗巖，呈肉紅色—磚紅色，局部呈灰白色，細(xì)粒等粒結(jié)構(gòu)—似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物粒徑約1mm，呈半自形—他形產(chǎn)出。與前者相比，石英、黑云母含量較高。巖石致密堅(jiān)硬，風(fēng)化蝕變程度較差。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)賦存Ⅰ號和Ⅱ號2條礦體：Ⅰ號礦體：賦存于燕山早期第三階段細(xì)?；◢弾r（）破碎蝕變帶（Ps-1）中。該破碎蝕變礦化帶整體呈肉紅—灰褐色，由細(xì)?；◢弾r構(gòu)造破碎形成不規(guī)則的角礫及蝕變礦物組成。地表出露長度約120m，經(jīng)過槽探揭露，其長度應(yīng)為300～350m，寬約2～5m，走向305°～310°，傾向35°～40°，傾角58°～60°。熱液蝕變明顯，以硅化為主，形成硅質(zhì)細(xì)脈。硅質(zhì)細(xì)脈寬約0.3～2cm，此外，可見褐鐵礦化，弱高嶺土化、螢石礦化。

Ⅱ號礦體：賦存于燕山早期第一階段粗粒鉀長花崗巖（）破碎蝕變帶（Ps-2）中。長度約160m，寬約2～6m，走向305°～308°，傾向35°～38°，傾角58°。該破碎蝕變礦化帶整體呈肉紅色，受后期熱液蝕變作用程度較深，與花崗巖角礫和圍巖交代現(xiàn)象明顯。局部高嶺土化較強(qiáng)，巖石結(jié)構(gòu)松散。破碎蝕變帶中可見螢石呈團(tuán)塊狀及細(xì)脈狀分布于角礫間所形成的間隙中。對破碎蝕變礦化帶布設(shè)了2條探槽進(jìn)行揭露和控制。該螢石礦體延深不大，規(guī)模小，品位低。

3.2 礦石特征

區(qū)內(nèi)礦石品位較低，規(guī)模較小，不具備分帶現(xiàn)象。螢石主要賦存于破碎蝕變帶中，為硅化構(gòu)造角礫巖，呈微紫灰色，角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。角礫為鉀長花崗巖，呈棱角狀—次棱角狀，粒徑2～10mm，含量50%～55%。膠結(jié)物呈微紫灰色，主要為瑩石和石英。螢石呈粒狀、土狀產(chǎn)出，粒徑約0.1mm；石英以非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)狀態(tài)產(chǎn)出，并伴隨有高嶺土化。

工作區(qū)內(nèi)的礦石類型主要為螢石—石英型礦石，礦體規(guī)模小，品位低，無利用價值。

3.3 近礦圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)螢石礦化體呈扁豆?fàn)罘植加谄扑槲g變帶中，形態(tài)、產(chǎn)狀嚴(yán)格受破碎蝕變帶控制，近礦圍巖為蝕變花崗巖。巖石呈肉紅色—灰黑色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分有鉀長石、石英及少量黑云母、斜長石，呈半自形—他形產(chǎn)出，粒徑1～6mm，與破碎帶接觸位置受熱液蝕變作用，見弱高嶺土化、褐鐵礦化，局部可見與硅質(zhì)脈體的交代現(xiàn)象。

4 礦床成因分析

螢石礦床的形成，一般需具備成礦作用發(fā)生的熱能、礦物質(zhì)來源、礦液通道和容儲空間。

4.1 熱能

燕山早期以來，本區(qū)構(gòu)造活動強(qiáng)烈，在內(nèi)蒙古地軸重力梯度級帶上，地殼受到重力異常所產(chǎn)生的不平衡力的作用，在負(fù)異常區(qū)平衡力垂直向上作用于地殼，產(chǎn)生極大的擠壓應(yīng)力，從而產(chǎn)生可觀的機(jī)械能；由于機(jī)械能、放射性衰變能和化學(xué)能的疊加集中，在赤峰—開原斷裂帶內(nèi)形成高溫與流體共存的環(huán)境，松弛時，高溫?zé)嵋荷仙降貧ぶ邢虏?。重熔與混熔作用導(dǎo)致巖漿物質(zhì)形成并沿構(gòu)造薄弱地帶上侵位，形成燕山期侵入巖，在巖漿期后階段，含礦熱液沿斷裂上升，沉淀，形成螢石礦。

4.2 成礦物質(zhì)來源

燕山期巖漿熱液活動強(qiáng)烈，在侵入的巖漿冷卻過程中分離出含氟的氣水熱液。熱液沿裂隙上升過程中，與破碎帶中角礫及花崗巖圍巖發(fā)生交代作用，從長石等含鈣礦物中獲得鈣離子。鈣離子與熱液自身攜帶的氟離子相互吸附、結(jié)合，形成CaF2絡(luò)合物。隨著交代作用的繼續(xù)進(jìn)行，溶液溫度、壓力的降低，以及與裂隙水的混合等，使得熱液的pH值升高，破壞了CaF2絡(luò)合物在熱液中的穩(wěn)定性，繼而造成了螢石的晶出、沉淀和聚集成礦。

4.3 礦液通道及儲礦場所

區(qū)域中凌源—北票—沙河深斷裂帶北側(cè)邊緣大量花崗巖體侵入和發(fā)展成為裂隙產(chǎn)生的重要載體。燕山晚期巖漿活動和構(gòu)造作用繼續(xù)加強(qiáng)，給賦礦破碎蝕變帶的形成提供了動力，并造成了后期熱液的填充，為礦體的形成提供物質(zhì)來源、儲礦空間等先決條件。

因此，本區(qū)螢石礦礦床成因類型為熱液充填交代型礦床。

5 找礦方向

根據(jù)區(qū)域成礦地質(zhì)背景、控礦條件及成礦規(guī)律，燕山期花崗巖具有較好的找礦前景。

燕山早期第一階段（）粗粒鉀長花崗巖和第三階段（）細(xì)粒花崗巖都是螢石礦形成的有利圍巖。NW向構(gòu)造裂隙和破碎蝕變帶及熱液蝕變硅化和螢石礦化，是今后找螢石礦最有利部位。