內(nèi)蒙古林西縣東溝螢石礦床地質(zhì)特征及成礦模式

高 歌，朱杰勇,3

（1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.云南災(zāi)害測(cè)報(bào)防治開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650093；3.云南省新材料制備與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650093）

東溝礦區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰市林西縣西北部，礦床形成于中生代晚期，屬中低溫?zé)嵋撼涮钚偷V床[1]。通過(guò)對(duì)該礦區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)鏡下觀察，研究東溝螢石礦床的地質(zhì)特征，找出其成礦模式，為區(qū)內(nèi)進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)處于中亞造山帶南段，經(jīng)歷了大陸基底形成、陸緣增生及活動(dòng)大陸邊緣等構(gòu)造演變。燕山期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致中酸性巖漿大規(guī)模侵入和噴發(fā)，形成中酸性花崗巖所組成的廣大區(qū)域[2-3]。區(qū)內(nèi)出露地層主要有： 二疊系壽山溝組(P2ss)、大石寨組(P2ds)、林西組(P3l)；侏羅系新民組(J2x)、滿克頭鄂博組(J3m)。區(qū)內(nèi)的NNE向斷裂為主要控礦構(gòu)造(見(jiàn)圖1)。多期次的構(gòu)造、巖漿運(yùn)動(dòng)，為本區(qū)螢石成礦提供了有利條件。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有二疊系大石寨組(P2ds)和侏羅系新民組(J2x)，均為賦礦層位。大石寨組與上下地層整合接觸，巖性主要為火山沉積巖及碳酸鹽巖建造，呈NE向分布[4]。根據(jù)巖性組合特征可分上下兩段：下部為角斑巖、細(xì)碧巖組合，出露面積不大；上部發(fā)育有火山碎屑巖及碳酸巖組合，是螢石礦床的主要賦礦圍巖。侏羅系新民組零星分布，可劃分為兩個(gè)巖性段：上段以變質(zhì)砂巖及熔巖薄層為主，分布面積較小；下段為砂礫巖及少量中性火山碎屑巖。

圖1 區(qū)域大地構(gòu)造略圖

2.2 巖漿巖

自晚古生代始，林西地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，以中生代巖漿巖分布最廣，構(gòu)成礦區(qū)巖漿巖主體[5]。侵入巖零星分布于礦區(qū)南部，巖性主要為淺黃色石英角斑巖。礦區(qū)的巖體及地層中，以石英斑巖、花崗斑巖為主。

2.3 構(gòu)造

控礦構(gòu)造整體以壓扭性為主，螢石礦脈多以透鏡狀、豆莢狀產(chǎn)出，分布不連續(xù)。

2.3.1 NNE向斷裂

NNE向斷裂是本區(qū)主要的導(dǎo)礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造，具有分布密集、形式多樣的特征，決定了螢石礦體的形態(tài)特征[6]。典型代表有：經(jīng)棚—林西斷裂、黃崗梁—燒鍋斷裂。

2.3.2 EW向斷裂

EW向斷裂具有切割深、規(guī)模大、多期次、影響范圍廣等特征，它切穿了NNE向及NW向斷裂構(gòu)造，反映了螢石礦床的形成環(huán)境。典型代表有：西拉木倫斷裂。

2.3.3 NW、SN向斷裂

規(guī)模不大，切割不深，多為破壞性構(gòu)造，一般為多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的次級(jí)斷裂。

3 礦體特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

東溝礦區(qū)有4條螢石礦化體在地表出露，其中位于礦區(qū)的北段Ⅰ號(hào)礦化體最大，南段3條礦化帶規(guī)模較小，無(wú)工業(yè)價(jià)值(見(jiàn)圖2)。此處礦化帶的空間分布及延伸是本次研究的重點(diǎn)。

圖2 東溝礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

Ⅰ號(hào)礦化體沿NNE向展布，平均寬度3.5m，地表延伸約為380m，傾向NW，傾角在62～73°。Ⅰ號(hào)礦化體螢石以紫色自形晶為主，礦石多為角礫狀構(gòu)造；圍巖蝕變以硅化為主，其次有絹云母化、云英巖化、綠簾石化等。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦區(qū)螢石可分為自形粒狀結(jié)構(gòu)和半自形粒狀結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3)。自形粒狀結(jié)構(gòu)螢石(圖3a)主要發(fā)育在礦體中上部，單晶多呈八面體；半自形粒狀結(jié)構(gòu)螢石(圖3b)在礦體各個(gè)部位均有發(fā)育，單晶發(fā)育不規(guī)則。區(qū)內(nèi)螢石以粗晶自形粒狀結(jié)構(gòu)為主，微晶半自形粒狀結(jié)構(gòu)次之。

圖3 螢石礦結(jié)構(gòu)

3.2.2 礦石構(gòu)造

(1) 塊狀構(gòu)造：螢石礦物顆粒粗大，分布不規(guī)則。少量方解石、石英等脈石礦物與其共生，礦石螢石含量在75%以上，分布于礦體中上部。

(2) 條帶狀構(gòu)造：不同成分或顏色有異的螢石礦物組成的平行排列條帶，常見(jiàn)于礦體中部。

(3) 角礫狀構(gòu)造：脈石礦物和螢石角礫膠結(jié)而成的礦石構(gòu)造，分布于礦體上部。

(4) 格架狀構(gòu)造：螢石充填于格架狀石英空隙，僅見(jiàn)于馬岱溝螢石礦。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變是一套中低溫?zé)嵋何g變礦物組合，主要以硅化為主，從礦體中心到外圍、深部到淺部均有發(fā)育。綠泥石化、絹云母化等微弱蝕變一般于硅化帶周邊分布，可作為螢石礦的找礦標(biāo)志。

3.4 礦石物質(zhì)組分特征

3.4.1 礦物組成

礦區(qū)螢石礦的礦物組分較簡(jiǎn)單(見(jiàn)圖4)，主要為螢石和石英(圖4a)，絹云母、方解石、白云石、高嶺石次之(圖4b)，局部可見(jiàn)微量黃銅礦。

圖4 螢石礦礦物組成

3.4.2 化學(xué)成分

礦區(qū)螢石礦化學(xué)成分主要為CaF2、SiO2，二者含量之和在85%以上；同一礦體的不同部位，由于礦物組合的不同而具有一定差異。通常在礦體的頂?shù)装錝iO2的含量較高，而CaF2則多在礦體中部富集。

3.4.3 礦化分帶特征

根據(jù)礦區(qū)的礦化特征進(jìn)行垂直分帶，自下而上可劃分為4個(gè)分帶：礦體底部、礦體中部、礦體頂部、硅質(zhì)蓋層。

(1) 底部礦體。螢石礦脈逐漸尖滅，方解石、石英、黃鐵礦的含量較高。此次工作揭露底部礦體較少，有待下一步研究。

(2) 中部礦體。螢石開(kāi)采礦段，螢石含量約60%，賦存在主斷裂破碎帶中，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，多呈自形—半自形結(jié)構(gòu)，構(gòu)造以塊狀、角礫狀為主。

(3) 頂部礦體。賦存在次級(jí)斷裂構(gòu)造帶上，礦脈呈網(wǎng)脈狀，寬窄不一，分布密集。礦物組分以石英、螢石為主，螢石多呈半自形—他形結(jié)構(gòu)，網(wǎng)脈狀、負(fù)角礫狀構(gòu)造，由于硅質(zhì)頂蓋的存在，成礦溫度下降較慢，整體品位較高。

(4) 硅質(zhì)蓋層。位于礦體最上部，保存完整。礦體頂蓋主要為強(qiáng)硅化帶，礦物以石英為主，高嶺石次之，螢石呈斑雜狀分布于頂蓋中。規(guī)模較大的硅質(zhì)頂蓋一般呈魚(yú)鰭狀展布，在頂蓋部位具有格架狀構(gòu)造，是礦區(qū)螢石礦重要找礦標(biāo)志之一。根據(jù)頂蓋的蝕變特征及礦物組合差異，自下而上可細(xì)分為兩部分。下部：石英脈體規(guī)模較大，硅化帶寬度及強(qiáng)度大于中上部，硅化脈體穿割圍巖，具有次生石英巖特征，露頭處具有蜂窩狀、多孔狀構(gòu)造。上部：主要為硅化蝕變帶，地表可見(jiàn)有魚(yú)鰭狀突起，圍巖接觸變質(zhì)現(xiàn)象顯著，原巖組構(gòu)基本保留，具有格架狀、塊狀構(gòu)造。

圖5 流體包裹體顯微照片

4 成礦模式分析

4.1 控礦條件

礦區(qū)NNE向斷裂對(duì)螢石礦體的規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀有嚴(yán)格的制約。此類斷裂先壓扭后拉張的力學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變，為成礦熱液的充填和沉淀提供了空間[7]。多期次、高強(qiáng)度的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得早期螢石多次發(fā)生破碎、熔融及膠結(jié)作用，從而形成了多階段的螢石礦床。礦區(qū)流紋斑巖、石英斑巖廣泛分布，圍巖蝕變強(qiáng)烈，有顯著的絹云母化、硅化、高嶺石化等蝕變現(xiàn)象，為螢石礦的成礦提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.2 流體包裹體特征

為了探尋區(qū)內(nèi)礦床成因、成礦模式等，對(duì)其進(jìn)行了成礦流體包裹體測(cè)溫。在所使用的薄片中，包裹體均發(fā)育較好，分布均勻，一般為原生包裹體[3]。流體包裹體測(cè)溫結(jié)果見(jiàn)下表。

包裹體顯微測(cè)試溫度

試驗(yàn)樣品均為高品位礦石，且流體包裹體均在螢石礦物中賦存。觀察到的包裹體僅為Ⅰ類包裹體—?dú)庖簝上喟w(見(jiàn)圖5)，沒(méi)有觀察到氣相包裹體和含子礦物的三相包裹體。區(qū)內(nèi)Ⅰ類包裹體氣液相比例集中在15%～30%，氣液兩相界限清晰，氣泡呈深灰色，液相無(wú)色，溫度升高后均一到液相。包裹體形態(tài)各異，大小不等，多呈橢圓形、不規(guī)則四邊形，直徑在8.9～36.1μm之間。

根據(jù)上表和圖5可以得知，東溝螢石礦床中流體包裹體均一溫度主要集中在180～230℃，鹽度變化范圍0.3%～0.8%，在結(jié)合前人對(duì)該區(qū)流體包裹體研究基礎(chǔ)上，得出成礦流體應(yīng)為低鹽度、中低溫、低密度的熱水溶液，通過(guò)計(jì)算包裹體壓力得出該區(qū)成礦深度約在35～145m，屬于淺層礦床。

4.3 成礦模式探討

東溝礦區(qū)螢石礦體嚴(yán)格受NNE向斷裂控制，并為其提供成礦空間，形態(tài)整體呈透鏡狀或脈狀，圍巖蝕變十分發(fā)育，主要以硅化為主，并伴有綠泥石化、絹云母化等組成一套中低溫?zé)嵋何g變組合。經(jīng)試驗(yàn)證明包裹體均一溫度在180～230℃間，可以推斷其應(yīng)屬于中低溫?zé)嵋撼涮钚偷V床，形成時(shí)間在155～127Ma，成礦主體年代在中生代晚期。

海西期及燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形式由扭曲轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘垼l(fā)生了大規(guī)模、多期次的巖漿活動(dòng)。NNE向斷裂中的地表水、地層下滲水由于擠壓運(yùn)動(dòng)被充分加熱，并與含F(xiàn)-地質(zhì)體發(fā)生熱液交代作用，形成SiF4及HF熱液流體，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的持續(xù)，含F(xiàn)-流體向地表遷移，并在近地表處與圍巖再次發(fā)生熱液交代作用，將Ca2+離子溶解帶走，導(dǎo)致pH值和EH值增高，螢石逐漸結(jié)晶，形成中低溫?zé)嵋撼涮钚偷V床

5 結(jié)論

(1) 林西地區(qū)螢石資源富集，并與Ca、F元素地球化學(xué)異常區(qū)對(duì)應(yīng)。該區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，具備中大型螢石礦產(chǎn)出的地質(zhì)條件。

(2) 本區(qū)螢石礦床嚴(yán)格受NNE向斷裂控制，圍巖蝕變發(fā)育，以硅化為主，出露地層主要為二疊系大石寨組及侏羅系新民組，巖漿巖主要為淺黃色石英角斑巖，石英脈、石英斑巖等脈巖發(fā)育。

(3) 區(qū)內(nèi)螢石礦床流體包裹體的均一溫度范圍區(qū)間為180～230℃，并且流體鹽度不高，在0.3%～0.8%之間分布，推斷其成礦流體屬低鹽度、中低溫、低密度的熱水溶液，成礦主體年代為中生代晚期，礦床類型屬中低溫?zé)嵋撼涮钚汀?/p>

(4) 對(duì)螢石礦床的垂向分帶特征進(jìn)行分析，推測(cè)由地表向深部礦石品位有逐漸變高的趨勢(shì)，表明該區(qū)深部螢石資源潛力較大。

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