吉林省螢石礦成因類型及成礦規(guī)律分析

孫立巖，孫嘉更，周龍祥

1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033；2.白山市自然資源局渾江分局，吉林 白山

134300；3.吉林省白山市易達資源投資開發(fā)有限公司，吉林 白山 134300

0 引言

螢石是列入全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃的24種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)之一，吉林省共發(fā)現(xiàn)螢石礦產(chǎn)地14處，其中小型礦床7處，礦點7處(表1)。主要分布在吉林市永吉縣、磐石市、舒蘭市，長春市九臺區(qū)，四平市伊通縣(圖1)。成礦時代均為燕山期。

表1 吉林省螢石礦產(chǎn)地一覽表Table 1 List of fluorite ore in Jilin Province

圖1 吉林省典型螢石礦產(chǎn)地分布圖(1)吉林省地質(zhì)調(diào)查院.吉林省螢石礦礦產(chǎn)資源潛力評價成果報告[R].2012.Fig.1 Distribution map of typical fluorite deposits in Jilin Province

1 螢石礦石特征

吉林省螢石礦石自然類型主要為石英-螢石型及螢石型，少量方解石-螢石型。工業(yè)類型主要為建筑用螢石和冶金螢石，選礦后可獲得化工用螢石。

礦石結(jié)構(gòu)呈他形粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，脈石呈他形粒狀，致密狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造，少量呈條帶狀構(gòu)造，局部有角礫狀、蜂窩狀、葡萄狀及網(wǎng)狀構(gòu)造。礦石礦物成分主要為螢石、石英和方解石。脈石礦物主要由石英、方解石組成。螢石體積分數(shù)一般為30%～70%，局部可達95%以上。石英體積分數(shù)30%～40%。

螢石礦物呈白色、淺綠色、淺紫色及無色，透明度好，他形—半自形晶，個別為自形晶，解理發(fā)育，多以不規(guī)則粒狀集合體形式出現(xiàn)，偶見有立方體及八面體的單晶，粒度1～3 mm，個別達到6 mm。

礦石化學成分主要為CaF2，其次為Fe2O3、CaCO3、BaSO4、P、Pb、Zn、Mn、As等。

2 螢石礦成因類型

目前認為，形成螢石的氟及鈣主要來自酸性巖漿，大部分鈣質(zhì)來自含礦圍巖，地下水滲透過程中被加熱，形成含礦熱液。在地殼變動過程中含礦熱液被壓入構(gòu)造破碎帶中成礦。其成礦溫度為中低溫，成礦時代主要為燕山期，成礦方式以充填為主。據(jù)此，將吉林省螢石礦成因類型劃分為熱液充填交代型礦床和火山熱液型礦床[1-2]。

2.1 熱液充填交代型

吉林省共發(fā)現(xiàn)熱液充填交代型螢石礦產(chǎn)地3處。此類礦床受上古生界石炭系、二疊系控制，與燕山期中酸性侵入巖有關(guān)。典型礦床為永吉縣金家屯螢石礦床、磐石市明城鎮(zhèn)南梨樹螢石礦床。

永吉縣金家屯螢石礦床賦存于上古生界二疊系上統(tǒng)一拉溪組上段泥質(zhì)板巖夾灰?guī)r層位中，區(qū)內(nèi)侵入巖為華力西期閃長巖及脈巖，礦體主要產(chǎn)于層間破碎帶內(nèi)[3]。

磐石市明城鎮(zhèn)南梨樹螢石礦床賦存于上古生界石炭系下統(tǒng)鹿圈屯組海陸交互相陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖、火山巖建造中，礦體產(chǎn)于燕山早期石英正長斑巖與鹿圈屯組的外接觸帶中，受近東西向及其次一級的北西向斷裂構(gòu)造控制(2)蘇洪舉,等.吉林省磐石縣明城鎮(zhèn)南梨樹螢石礦床Ⅰ號礦帶詳查地質(zhì)報告[R].吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所,1994.。

2.2 火山熱液型

吉林省共發(fā)現(xiàn)火山熱液型螢石礦產(chǎn)地11處，典型礦床為長春市九臺區(qū)牛頭山螢石礦床，中生界白堊系營城組中酸性火山-碎屑巖為控礦、賦礦地層，與中生代四楞山花崗巖有關(guān)(3)莽東鴻.吉林省九臺縣牛頭山螢石礦勘探最終報告[R].吉林省九臺縣工業(yè)局地質(zhì)隊,1961.，礦體主要產(chǎn)于近南北向的層間破碎帶及裂隙中，礦床成因為酸性火山巖建造的低溫熱液礦床。

3 螢石礦成礦規(guī)律

3.1 成礦地質(zhì)條件

3.1.1 地層控礦因素

地層對成礦的控制作用反映在巖性特征上，已知礦體的圍巖具備鈣質(zhì)含量較高和滲透性較差的特點，前者可為螢石形成提供鈣質(zhì)，后者有利于含礦熱液的沉淀和富集。此外，由于圍巖多具脆性，對斷裂破碎帶的形成較為有利，特別是在巖漿巖和沉積巖之間，其物化差異較大，既很容易形成斷裂破碎帶，也有利于形成地球化學障，使礦液沉淀。

吉林省螢石均賦存于不同時代的地層中，這些地層均分布在吉中—延邊晚古生代陸緣構(gòu)造帶疊加濱太平洋構(gòu)造帶中[4]，最老的為奧陶系上統(tǒng)，最新的為白堊系下統(tǒng)，以古生界較重要[5-6]，主要賦礦層位有：

奧陶系上統(tǒng)石縫組，為一套海相中-酸性火山沉積建造，由于花崗巖侵入，致使地層零亂不全，均呈捕虜體產(chǎn)出，青堆子礦床產(chǎn)于其間的大理巖中。

石炭系下統(tǒng)鹿圈屯組，主要巖性特征為碎屑巖夾碳酸鹽巖為主的海陸交互相沉積，并受到輕微變質(zhì)，南梨樹礦床產(chǎn)于其變質(zhì)凝灰?guī)r和灰?guī)r中。

二疊系下統(tǒng)一拉溪組，為海相中酸性火山巖-沉積建造，分上下兩段，下段為安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r夾少量板巖；上段由凝灰質(zhì)硅質(zhì)板巖夾大理巖及鈣質(zhì)砂板巖、凝灰質(zhì)砂巖組成，金家屯礦床產(chǎn)于上段板巖和大理巖中。

白堊系營城組，為一套海相火山巖系，下部為流紋巖夾正長巖，上部為安山玄武巖，牛頭山礦床產(chǎn)于該沉積碎屑巖中及爆破角礫巖中。

3.1.2 巖漿巖控礦因素

螢石礦多產(chǎn)于侵入巖和地層的接觸帶及其附近，有的直接產(chǎn)于巖體中，常見的巖石類型有花崗巖、石英正長斑巖、石英斑巖等?；◢弾r呈巖基及不規(guī)則的巖株狀，堿質(zhì)成分較高，含有較高的放射性及稀土元素。石英正長斑巖置于花崗巖邊緣相帶中，石英斑巖則形成于大規(guī)模巖漿活動后期的脈巖階段，有的具超淺成侵入特征。這些巖石在空間分布上與礦床關(guān)系極為密切。目前認為，巖石中的F及硅化蝕變中的SiO2等成分主要來自酸性巖漿活動的晚期，從這種意義上來說，各礦區(qū)中出現(xiàn)的與螢石礦床空間關(guān)系密切的侵入巖是螢石礦形成的母巖。

3.1.3 構(gòu)造控礦因素

吉林省螢石礦都產(chǎn)于斷裂內(nèi)。在成礦過程中，斷裂不僅提供了含礦熱液的通道，而且為礦液沉淀乃至礦體的逐漸形成提供了必要的空間。含礦斷裂往往產(chǎn)于區(qū)域上較大斷裂附近，與之有成生聯(lián)系，但規(guī)模較小，方向及性質(zhì)有所變化，屬次一級斷裂。在地層分布區(qū)常與褶皺相伴生，產(chǎn)在褶皺的某一翼，與地層產(chǎn)狀相一致。以層間破碎帶產(chǎn)出者居多，螢石礦體直接產(chǎn)于破碎帶中，常與侵入巖脈相伴。斷裂性質(zhì)壓性和張性兼而有之，方向各異，但以北東向為主，一般來說，先擠壓后張開，多期活動的繼承性斷裂對成礦較為有利。

3.2 成礦時代

吉林省螢石礦床賦存巖層的時代，從古生代至中生代都有，但比較集中地賦存在中生代地層中。從礦床成因看，螢石礦床多在成巖以后，由熱液活動引起。因此，即使賦礦巖層為老變質(zhì)巖，螢石的成礦時代也較晚，多數(shù)與燕山期造山運動有關(guān)，且又以燕山晚期的巖漿活動對成礦更為有利。那些產(chǎn)于中酸性巖漿巖及其接觸帶的螢石礦床，多與燕山中晚期花崗巖有成因聯(lián)系。

螢石成礦的這種趨向于與晚期巖漿活動有關(guān)的現(xiàn)象，符合世界螢石礦床的分布規(guī)律。有人指出，隨著地質(zhì)時代的變新，螢石的儲量明顯地增加。中國科學院地球化學研究所在對華南花崗巖類中氟的含量進行系統(tǒng)測試后得出結(jié)論，隨著花崗巖時代的變新，不僅含F(xiàn)量增加，而且氟礦物的種類、含量也有規(guī)律地變化，在燕山期花崗巖中，主要以螢石和黃玉為主。顯然，較新地質(zhì)年代的地層，較晚期的巖漿活動，都對F的富集成礦有利。螢石礦形成時代較晚的事實，與F本身的性質(zhì)也有關(guān)系，F(xiàn)同Cl一樣，都是比較活潑的元素，在早期地質(zhì)時代的沉積成巖或巖漿活動過程中形成的螢石礦，又在后來的漫長地質(zhì)時代中，經(jīng)歷了風化、淋濾、變質(zhì)、熱液活動等地質(zhì)作用，使F有可能重新活化、轉(zhuǎn)移、成礦。因此，同目前世界范圍內(nèi)很少見到時代很早的含Cl的鹽礦一樣，也很少見到形成時代很早的螢石礦床。

我省螢石礦床在時間分布上有一定的規(guī)律。產(chǎn)于侵入巖和地層接觸帶以及地層的層間破碎帶中，有的表現(xiàn)為兩帶重合，其成礦作用時間上的演化反映了古陸邊緣成礦特征與濱太平洋成礦特征相互重疊的特色，基本上與地質(zhì)構(gòu)造運動的疊加相吻合，在成礦地質(zhì)特征上有多期多階段性，但主要成礦期屬燕山期(表1)。

3.3 空間分布

從大地構(gòu)造位置看，不同類型螢石礦床所處的大地構(gòu)造位置不同。依據(jù)成因產(chǎn)于酸—中酸性巖漿巖及其接觸帶的礦床和產(chǎn)于陸相火山巖及次火山巖中的礦床，多分布于我省吉中地區(qū)中—新生代巖漿活動頻繁的地區(qū)，面積大約3.5萬平方千米。北東向展布，長達250 km。區(qū)內(nèi)集中了所有螢石礦床和大部分礦點。礦床均分布在吉林復向斜內(nèi)，礦床之間最近為5 km，最遠為140 km，均為與燕山期巖漿活動有關(guān)的熱液型礦床。

4 成礦物質(zhì)來源

金家屯螢石礦床，礦區(qū)出露地層主要為二疊系一拉溪組上段泥質(zhì)板巖夾灰?guī)r。從礦脈產(chǎn)出特征看屬于熱液充填交代型。對圍巖的依賴關(guān)系很密切，主要產(chǎn)于一拉溪組的灰?guī)r中。除在斷裂附近次級裂隙中見有少量沿裂隙充填的螢石脈、網(wǎng)狀螢石脈外一般對礦化只起蓋層作用。一拉溪組的泥質(zhì)板巖未見螢石礦化，成為礦層底板。

在F的遷移形式中絡合物是所有含F(xiàn)絡合物中最穩(wěn)定的形式之一。這是由于MgF2的溶解度遠遠大于CaF2，因此，當Mg/Ca值增大時，有利于F的遷移，而Ca的增加(比值減小)，則有利于F的沉淀。即成礦溶液中Mg2+的增加，強化了MgF+的形成，促進了F的遷移。因此，基底富Mg巖層或賦礦層中的富Mg巖石，成為F活化、遷移的物質(zhì)基礎(chǔ)，而賦礦層(或較上的非賦礦層)中的富Ca巖石為F的富集和螢石成礦提供了有利條件。以上這些事實，更進一步證實了產(chǎn)于中酸性巖漿巖及其接觸帶的螢石礦床，成礦溶液中的F可能來自深部或下伏巖層。

產(chǎn)于火山巖及次火山巖中的礦床，強烈硅化反映出成礦溶液中F與Si組成絡合物(主要是SiO62-)形式遷移，在條件改變時，絡合物遭到破壞，從圍巖中攝取Ca，形成CaF2和SiO2，在熱水沉積情況下，硅化很微弱反映出成礦作用無上述交代反應過程，在原沉積成巖過程中就有原生螢石沉積。后期形成的脈狀礦體，也是由于地下熱水溶液對原始沉積螢石進行再溶濾、搬運、重新沉淀結(jié)晶的結(jié)果，因此硅化不像交代(充填)型礦床那樣顯著。

5 找礦方向

根據(jù)分析表明，吉林省螢石礦有一定資源潛力，成礦條件比較有利，主要成因類型為熱液充填交代型螢石礦、火山熱液型螢石礦。成礦帶位于吉黑成礦省，吉中—延邊(活動陸緣)成礦帶。此成礦帶中應加強螢石礦床的勘查力度。