湖北通城雞籠山螢石礦地質(zhì)特征及其成因分析

鐘 溫，尹 近，王藝霖，陳 卓，杜 勝

(1.湖北省地質(zhì)局 第四地質(zhì)大隊，湖北 咸寧 437100; 2.湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢 430034)

2016年12月國務院批復通過的《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》首次將螢石等24種礦產(chǎn)列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄。螢石舊稱氟石，主要成分為氟化鈣(CaF2)，是自然界主要的含氟礦物，廣泛應用于鋼鐵、氟化工、煉鋁、建材、醫(yī)藥等方面，具有非常重要的戰(zhàn)略意義。隨著人們生活水平的提高和科學技術的發(fā)展，螢石需求量逐年上升。中國螢石資源非常豐富，已探明儲量達1.3×108 t[1]。經(jīng)過多年開采，螢石資源危機逐漸凸顯出來，加大螢石礦尋找力度在當前螢石礦勘查工作中占有重要地位。雞籠山地區(qū)位于通城縣北東側(cè)，是本區(qū)新發(fā)現(xiàn)的螢石礦床。本文通過分析雞籠山螢石礦成礦地質(zhì)條件，總結(jié)通城地區(qū)螢石礦成礦地質(zhì)背景，研究礦床成因，為后續(xù)研究工作提供一定的借鑒。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

本區(qū)地處揚子地臺銅、金、銀、鉛、鋅、銻、錳、鋁土礦、金剛石成礦區(qū)(Ⅱ5)江南陸塊Au-Ag-Pb-Zn-W-Mn-V-螢石成礦帶(Ⅲ-70)—幕阜山—九宮山銅金鉛鋅成礦帶(Ⅲ-70-1)。

區(qū)域地層主要分布于北東角及南西角，地層主要有：中元古界冷家溪群小木坪組，寒武系中統(tǒng)華嚴寺組、上統(tǒng)西陽山組，奧陶系下統(tǒng)留咀橋組、寧國組以及第四系。

區(qū)域內(nèi)主體構造格架主要表現(xiàn)為一系列的北東向斷裂及少量次級北西向斷裂(圖1)。

區(qū)域巖漿巖發(fā)育，中生代晚侏羅世花崗巖廣泛分布，構成了調(diào)查區(qū)花崗巖的主體，其由多個活動階段的侵入體組成。

晚侏羅世黑云母二長花崗巖(J3ηγ2)：大面積分布于中—西部，構成了通城巖體的主體，呈巨大巖基狀，以細—粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖為主。

晚侏羅世二云母二長花崗巖(J3ηγ3)：廣泛分布于南部，規(guī)模次之，以細—中粗粒(少)斑狀二云母二長花崗巖為主。

其它小巖體呈不規(guī)則透鏡狀小巖基、巖枝狀、小巖株產(chǎn)出，與圍巖界線清楚，以細?；◢忛W長巖、二云母二長(鉀長)花崗巖、白云母二長花崗巖為主。

區(qū)內(nèi)巖脈較發(fā)育、種類豐富，主要有花崗偉晶巖脈、花崗細晶巖脈、石英脈等。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

雞籠山礦區(qū)位于通城縣麥市鎮(zhèn)北約2 km雞籠山一帶，行政區(qū)劃屬麥市鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)位于通城巖體東段，區(qū)域上分為四個期次，礦區(qū)主要出露第Ⅰ期黑云母花崗閃長巖體、第Ⅱ期黑云母二長花崗巖體及第Ⅲ期二云母二長花崗巖體。

區(qū)內(nèi)構造較為簡單，僅在礦區(qū)中部見一條北北東向麥市斷裂(F1)以及與其平行的次級斷裂F2，屬區(qū)域鳳凰翅斷裂F95的北東部分，發(fā)育于燕山期花崗巖中。

F1斷裂破碎呈北東向延伸，區(qū)內(nèi)出露長約3.6 km,一般寬5～20 m，局部達60～80 m左右?？傮w走向在17°～31°，傾向南東，傾角56°～88°，局部反傾，具有張扭性。整體表現(xiàn)為橄欖球狀，南部向中部呈逐漸膨大，繼而向北呈狹縮變薄，破碎帶內(nèi)巖性較復雜，主要成分由硅化碎裂巖、碎裂輝綠巖、脈石英、角礫巖及螢石構成。該斷裂是區(qū)內(nèi)螢石礦的控礦、容礦斷裂。

F2次級斷裂平行于F1斷裂破碎帶展布，間距在94～166 m。區(qū)內(nèi)出露長約2.4 km，一般寬3～15 m，局部達30 m，總體走向在15°～357°，傾向南東，傾角70°～83°，破碎帶內(nèi)巖性較復雜，主要成分由硅化碎裂巖、脈石英、碎裂輝綠巖構成，未發(fā)現(xiàn)螢石礦化。

2.2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)礦化帶沿北東向斷裂帶呈尖滅再現(xiàn)斷續(xù)分布，長可達575 m，寬1.62～6.28 m不等，礦化帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)4條螢石礦脈，總體走向17°～31°(圖2)。

Ⅰ號礦體長575 m，寬1.61～5.98 m，其產(chǎn)狀傾向110°～118°，傾角在80°～83°。礦體平均品位(CaF2)27.94%。厚度變化系數(shù)64.4%，屬礦體形態(tài)中等型。品位變化系數(shù)23.8%，屬有用組分均勻型。

Ⅱ號礦體長290 m，寬4.20～6.28 m，其產(chǎn)狀傾向125°左右，傾角在88°。礦體平均品位(CaF2)31.02%。厚度變化系數(shù)28.1%，屬礦體形態(tài)簡單型。品位變化系數(shù)4.7%，屬有用組分均勻型。

Ⅲ號礦體長160 m，寬2.18 m，其產(chǎn)狀傾向125°左右，傾角在88°。礦體平均品位(CaF2)23.91%。

Ⅳ號礦體長170 m，寬0.98～3.88 m，其產(chǎn)狀傾向120°～145°左右，傾角在56°～63°。礦體平均品位(CaF2)45.35%。厚度變化系數(shù)84.4%，屬礦體形態(tài)復雜型。品位變化系數(shù)14.3%，屬有用組分均勻型。

礦床成因?qū)賻r漿期后中低溫熱液裂隙充填型螢石礦床。礦石礦物以螢石和石英為主。其中螢石以淺綠—綠色為主，次為淺紫色，呈半自形粒狀結(jié)構，塊狀構造、條帶狀構造(照片1-照片2)。

照片1 條帶狀螢石礦Photo 1 Banded fluorite ore

照片2 團塊狀螢石礦Photo 2 Agglomerate fluorite ore

2.3 礦石類型

礦石的自然類型按結(jié)構構造可分為塊狀礦石、條帶狀礦石、細脈狀礦石。根據(jù)造巖礦物和有用礦物共生情況，主要為石英—螢石型和螢石—石英型。

2.4 圍巖蝕變

研究區(qū)主要發(fā)育一套中—低溫熱液蝕變礦物組合，以硅化為主，其次為綠泥石化和絹云母化, 少見黃鐵礦化。

3 成礦地質(zhì)條件分析

3.1 構造條件分析

雞籠山地區(qū)受燕山運動的影響，區(qū)內(nèi)構造較為簡單，主要發(fā)育1組北東向(F1、F2)斷裂，發(fā)育于燕山期花崗巖中。

F1斷裂規(guī)模較大，屬區(qū)域鳳凰翅斷裂F95的北東部分。下切深度大，為張扭性斷裂，為含礦熱液的上移提供了有利通道及富礦空間，是螢石礦的控礦斷裂和容礦斷裂。

F2斷裂為平行F1斷裂的次級構造，規(guī)模較小，未發(fā)現(xiàn)螢石礦化。

3.2 成礦物質(zhì)來源分析

螢石的化學分子式為CaF2，組成元素為F和Ca。討論螢石礦的成因，首先需要了解F和Ca的來源。

F的來源：從表1可以看出，按巖性，酸性巖含F(xiàn)最高；按時代，燕山期花崗巖含F(xiàn)最高,本礦區(qū)巖性主要為燕山晚期中細粒黑云母二長花崗巖、中細粒二云母二長花崗巖，該巖性均有利于螢石成礦。據(jù)統(tǒng)計，華南花崗巖地區(qū)的螢石礦，有80%以上與黑云母花崗巖有關,其主要原因也是由于黑云母是花崗巖中F的主要攜帶者[2]。有資料表明，花崗巖中黑云母所含F(xiàn)占巖石F含量的40%～70%。因此，花崗巖中黑云母的多少及其成分變化,對螢石等F礦物或含F(xiàn)礦物的形成與礦化起著重要作用，為F元素主要的物質(zhì)來源。

表1 中國不同巖性侵入巖和不同時代花崗巖的含F(xiàn)量(×106)Table 1 F content (×106) of granite of different lithology intrusions and different ages in China

Ca的來源：燕山晚期花崗巖侵位于礦區(qū)周邊的寒武紀、奧陶紀地層中，地下水淋濾溶解了該地層中石灰?guī)r、大理巖等，從中獲取Ca，及花崗巖(斜長石)所含少量的Ca[3]，為螢石礦的形成提供了鈣源。

成礦熱液來源：大氣降水通過構造裂隙滲入地下，由于地熱作用，隨著大氣降水不斷深入地下，溫度不斷增加；該研究區(qū)構造活動頻繁，由此會產(chǎn)生大量的熱量，形成熱水；通過查閱國內(nèi)外其他已有螢石礦成礦資料，華南低溫熱液脈型螢石礦床是在成巖以后由大氣降水組成地下熱水溶液，通過對圍巖的淋濾、萃取而成礦，巖漿巖只起到熱源和物源的作用[4]。

4 礦床成因

礦床控礦、容礦構造為北東向F1張扭性斷裂。螢石礦均充填于構造破碎帶中，與圍巖接觸界線清晰，具有很明顯的充填性特征，圍巖蝕變主要以硅化、螢石化為主，為中—低溫熱液蝕變組合，認定其礦床類型為巖漿期后中低溫熱液裂隙充填型螢石礦床。

5 找礦標志

雞籠山螢石礦床為燕山晚期中低溫熱液充填型礦床，控礦構造、容礦構造主要為北東向區(qū)域性斷裂，礦區(qū)兩端為礦化有利部位。通過野外地質(zhì)特征，總結(jié)雞籠山螢石礦主要找礦標志如下 ：

(1) 張性斷裂中硅化、螢石礦化破碎帶是尋找螢石礦床最直接的找礦標志；

(2) 構造破碎帶及巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育部位，主要受NE向張性斷裂控制；

(3) 地表具蜂窩狀構造的硅化破碎帶；

(4) 地表發(fā)育輝綠巖脈部位，輝綠巖對螢石具有一定破壞作用，但也具備一定指示作用；

(5) 具硅化、綠泥石化和螢石礦化蝕變地帶。