平泉縣雙洞子螢石礦床地質(zhì)特征及成因

王松港

中化地質(zhì)礦山總局河北地質(zhì)勘查院，河北 石家莊 050031

螢石礦是中國(guó)的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)，也是重要的國(guó)家戰(zhàn)略資源，隨著中國(guó)氟化工業(yè)的快速發(fā)展及螢石應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對(duì)螢石礦產(chǎn)的需求呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)[1-2]。平泉縣雙洞子螢石礦位于縣城東南直距6km處，礦體賦存于雙洞子背斜西部的核部螢石礦化帶內(nèi)，屬中型螢石礦床[3]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

雙洞子螢石礦區(qū)處于柴達(dá)木-華北板塊，晚三疊世-古新世大興安嶺-太行山板內(nèi)造山帶，平泉-新城子沉積-火山盆地中[4]。區(qū)域上出露地層較為齊全，自太古界到中生界、新生界均有出露[5]，受北東向構(gòu)造體系影響，區(qū)域地層總體走向北東，傾向北西或南東，傾角變化較大，一般在30°～65°。區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，受區(qū)域東西向構(gòu)造體系的控制，主要為褶皺和斷裂構(gòu)造。背斜構(gòu)造：雙洞子背斜構(gòu)造軸向近東西，長(zhǎng)約15km，寬約5km，東部在官窯被中生界覆蓋，西端呈圈閉傾沒之勢(shì)，并被北東向斷裂切割，背斜軸面略傾向南，兩翼基本對(duì)稱，屬印支期褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造：區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為東西向和北東向。東西向斷裂有新安村-老窩鋪壓扭性斷裂、水泉-十字廟壓扭性斷裂，位于礦區(qū)南側(cè)，由于受北東向構(gòu)造的干擾，局部被切割，或呈反“S”狀；新安村-老窩鋪壓扭性斷裂位于區(qū)域南部，其形成時(shí)期均屬燕山中期或晚期，對(duì)區(qū)域構(gòu)造形態(tài)起著主要的控制作用。北東向斷裂主要有黑山-十字廟斷裂，走向北東，在十字廟附近與水泉-十字廟壓扭性斷裂斜交，傾向北或北西，傾角60°～70°，屬燕山早期產(chǎn)物。由于熱液活動(dòng)的影響，其形跡不易辨認(rèn)。區(qū)域內(nèi)巖漿巖不甚發(fā)育，主要為北東向產(chǎn)出的小型巖脈或巖墻。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層為中元古界薊縣系霧迷山組（Pt22w）、洪水莊組（Pt22h）、鐵嶺組（Pt22t）和第四系。霧迷山組（Pt22w）：主要為灰白色中-厚層含燧石結(jié)核白云巖夾薄層螢石礦化燧石條帶白云巖、硅化硅質(zhì)角礫巖層，中層夾薄層礦化燧石條帶白云巖為螢石礦化帶，該層普遍受硅化和礦化。洪水莊組（Pt22h）：下部為灰黑色、黃色砂質(zhì)頁(yè)巖，厚19m；中部為黃色、灰黑色、灰黃色頁(yè)巖，主要為黑色、黃褐色泥質(zhì)頁(yè)巖，厚60.45m；上部灰白色薄層泥質(zhì)白云巖夾鈣質(zhì)頁(yè)巖，厚12m；主要出露于背斜南翼，產(chǎn)狀變化較大。鐵嶺組（Pt22t）：主要為灰黑色、黃褐色泥質(zhì)頁(yè)巖和白云質(zhì)灰?guī)r互層。第四系全新統(tǒng)（Q4）：主要由砂礫、砂粘土組成的沖積和沖洪積層，厚度一般在1～5m[6]。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，由于熱液活動(dòng)影響，行跡不易辨認(rèn)。斷裂走向以東西向和南北向?yàn)橹?，北東或北西向次之。斷裂性質(zhì)以張性較多，按其與成礦的關(guān)系劃分為成礦前斷裂構(gòu)造和成礦后斷裂構(gòu)造兩類。成礦前斷裂為熱液的運(yùn)移提供了通道，也為螢石礦的沉淀富集提供了空間。雙洞子背斜構(gòu)造軸向近東西，背斜內(nèi)層間裂隙發(fā)育，為礦區(qū)主要導(dǎo)礦和儲(chǔ)礦構(gòu)造，地層產(chǎn)狀受背斜構(gòu)造控制，南翼地層走向280°～320°，傾向南西，傾角35°～50°；西端向西傾沒，傾角20°～70°；北翼產(chǎn)狀較陡，走向60°～70°，傾向北西，傾角40°～70°。

2.3 熱液活動(dòng)及蝕變

區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露，但是硅化、螢石及重晶石化卻強(qiáng)烈而廣泛的發(fā)育著。硅化蝕變與螢石礦體有密切的內(nèi)在聯(lián)系和空間關(guān)系，對(duì)礦化程度、礦體形態(tài)、規(guī)模以及賦存部位等起著明顯的控制作用[4]。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體呈似層狀、透鏡狀賦存于礦化帶中，或產(chǎn)于硅化硅質(zhì)角礫巖、燧石條帶白云巖內(nèi)部，有的則穿插接觸帶產(chǎn)出，礦體的形態(tài)及產(chǎn)狀嚴(yán)格受構(gòu)造裂隙控制[4]。礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)7條礦體：

Ⅰ號(hào)礦體：沿雙洞子背斜軸部呈南、北兩翼分布，分為南翼、西端和北翼，水平斷面為“牛軛狀”。在670中段，礦體分為斷續(xù)的三個(gè)透鏡體，南翼較長(zhǎng)，走向延長(zhǎng)近500m。礦體沿傾斜方向呈馬鞍狀或透鏡狀，形態(tài)變化比較簡(jiǎn)單。礦體南翼產(chǎn)狀：傾向南西，傾角44°～82°，厚度2.0～9.45m，平均厚度5.58m。北翼產(chǎn)狀：傾向北西，傾角64°～81°，礦體厚度1.52～3.36m，平均厚度2.44m。礦體在礦化帶的賦存部位為：南翼礦體賦存于燧石條帶白云巖的上部，北翼接近于燧石條帶白云巖底部。

Ⅱ號(hào)礦體：位于礦化帶的西端及南翼地段，由1、3、5、7線控制，礦體走向長(zhǎng)約150m，位于Ⅰ號(hào)礦體上盤，相距20～40m，呈“牛軛狀”，上部短，下部長(zhǎng)，產(chǎn)狀變化較大，走向317°～233°，傾向南西或西，傾角30°～68°，礦體厚度1.54～12.68m，平均厚度4.64m。礦體穿插于硅化硅質(zhì)角礫巖與燧石條帶白云巖接觸部位，礦體在650中段向下仍有延伸，已控制延深120m，礦體有由西向東側(cè)伏的趨勢(shì)。

Ⅲ號(hào)礦體：位于礦化帶的北翼地段，接近頂部，在Ⅰ號(hào)礦體上盤，相距20～30m，由東向西側(cè)伏，其頂?shù)装鍑鷰r均為燧石條帶白云巖。礦體由25、27、29勘探線控制，走向長(zhǎng)約140m，賦存標(biāo)高755～650m，礦體走向58°～86°，傾向328°～356°，傾角61°～67°。礦體厚度1.39m。

Ⅳ號(hào)礦體：由31號(hào)勘查線控制。礦體走向長(zhǎng)約80m，透鏡狀，賦存于背斜北翼硅化硅質(zhì)角礫巖內(nèi)部，礦體賦存標(biāo)高790～814m，礦體傾向102°，傾角15°。

V號(hào)礦體：位于背斜南翼東部39～43號(hào)勘探線間，礦體賦存部位為硅化硅質(zhì)角礫巖與燧石條帶白云巖接觸帶附近，在800中段其頂?shù)装鍑鷰r均為硅化硅質(zhì)角礫巖；礦體沿走向長(zhǎng)約156m，賦存標(biāo)高900～735m，厚度5.90～11.59m，平均厚度7.33m，傾向165°，平均傾角46°。

Ⅵ號(hào)礦體：位于礦區(qū)東部背斜核部一帶33號(hào)、35號(hào)勘探線間，由PD24、PD25工程控制，礦體產(chǎn)于燧石條帶白云巖中，頂?shù)装寰鶠殪菔瘲l帶白云巖，賦存標(biāo)高785～845m，沿走向長(zhǎng)133m，礦體傾向102°，傾角68°～75°，平均厚度6.06m。

Ⅶ號(hào)礦體：位于礦區(qū)東部背斜北翼35、37號(hào)勘探線間，賦存部位為硅化硅質(zhì)角礫巖（Pg）內(nèi)部，頂?shù)装鍑鷰r為硅化硅質(zhì)角礫巖，礦體賦存標(biāo)高713～767m。沿走向長(zhǎng)115m，傾向282°，傾角65°～75°，厚度7.75～7.35m，平均厚度7.49m。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石物質(zhì)組成

礦石礦物為螢石，脈石礦物以石英為主，其他礦物有重晶石、方解石、白云石、玉髓、少量絹云母、鐵質(zhì)礦物、微量硫化物-黃鐵礦，偶見極少量閃鋅礦等。螢石主要呈白色、無色或紫色。半自形-自形以及它形粒狀結(jié)構(gòu)、顯微粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)及花崗變晶鑲嵌結(jié)構(gòu)。自形晶螢石多呈六面體的單晶、雙晶或聯(lián)晶，于晚期低溫條件下生成，偶見八面體晶體，多為紫螢石，為早期高溫條件下產(chǎn)物。石英為主要脈石礦物，按其成因可分為兩種，為微粒石英和硅化石英，硅化石英呈他形-半自形短柱狀、伸長(zhǎng)狀或粒狀結(jié)晶，粒徑0.4～0.8mm，團(tuán)塊狀集合體或脈狀分布，生成時(shí)間較晚，常交代螢石和微粒石英，與螢石關(guān)系密切。重晶石呈白色、淡棕色或無色，板柱狀單晶或聚晶，重晶石分布極不均勻，呈小集合體分散，常在接近礦體或礦化帶底板產(chǎn)出，生成時(shí)間較晚。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石品位（CaF2）為20%～99.51%，平均品位（CaF2）39.66%，應(yīng)屬貧礦；其化學(xué)成分主要為SiO2和CaF2，SiO2與CaF2的含量互為消長(zhǎng)，其含量一般大于80%，其次為Fe2O3、BaSO4、CaCO3，其它S、P、Al2O3等含量均較低。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)以顯微粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)為主，其次為花崗變晶鑲嵌結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以蜂窩狀構(gòu)造為主，其次為角礫狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、糖粒狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、網(wǎng)格狀構(gòu)造（脈狀穿插構(gòu)造）等。按礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造可以劃分為五種類型，即蜂窩狀礦石、條帶狀礦石、斑雜狀礦石、塊狀礦石及角礫狀礦石。

3.2.4 礦物的共生組合

礦石的組成礦物，主要為螢石、石英，局部地段的礦石含方解石、重晶石，組成礦床的主要礦物組合為石英-螢石類型，占70%～80%，其次為螢石類型及重晶石-石英-螢石類型，而單礦物螢石類型、重晶石-石英-螢石類型及方解石-螢石類型較少。

4 礦床成因

雙洞子山螢石礦床產(chǎn)于碳酸鹽巖層的層間構(gòu)造裂隙中，成礦主要受背斜構(gòu)造控制，礦體形態(tài)常呈似層狀、透鏡狀和囊狀，礦石礦物組合有石英-螢石型、重晶石-螢石型、方解石-重晶石-螢石型等，圍巖巖性與螢石礦化密切相關(guān)。在成礦過程中，含礦熱液的地球化學(xué)特點(diǎn)、構(gòu)造發(fā)育程度及圍巖的物理化學(xué)性質(zhì)是其主要的控制條件，而前者起著主導(dǎo)作用。結(jié)合前人礦石礦物的化學(xué)分析顯示，熱液來源可能為深部隱伏巖體或北部八家山花崗閃長(zhǎng)巖體[1]，礦床形成于中-低溫?zé)嵋浩?，屬?低溫?zé)嵋航淮妓猁}類型的螢石礦床。礦床的成礦作用可分為三個(gè)階段：①熱液活動(dòng)早期以蝕變?yōu)橹?，酸飽和溶液沿背斜的牽引裂隙上升，在硅鋁質(zhì)巖石（如：洪水莊組頁(yè)巖）的“屏蔽”和阻攔之下，在層間構(gòu)造破碎帶中停滯，使破碎帶的組成巖石發(fā)生硅化和微弱礦化，形成硅化硅質(zhì)角礫巖體；②熱液中期以滲濾交代為主要成礦階段，熱液的持續(xù)活動(dòng)受到先期已經(jīng)蝕變的硅化硅質(zhì)角礫巖的“屏蔽”，使其在燧石條帶白云巖中進(jìn)行滲濾和擴(kuò)散，F(xiàn)-交代圍巖中的CO32-，生成蜂窩狀螢石礦石，多次的礦化重疊使局部地段礦化富集，形成螢石礦體；③熱液活動(dòng)晚期，熱液溫度和壓力逐漸降低，組分和濃度也有較大變化，蝕變作用以充填交代作用為主，螢石伴隨石英脈產(chǎn)出，在有利地帶形成螢石礦體。

5 結(jié)論

平泉縣雙洞子螢石礦屬于中-低溫?zé)嵋航淮妓猁}類型的螢石礦床，礦體呈似層狀、透鏡狀，賦存于由硅化硅質(zhì)角礫巖和燧石條帶白云巖組成的礦化帶中，礦體的形態(tài)及產(chǎn)狀嚴(yán)格受構(gòu)造裂隙控制，廣泛發(fā)育于碳酸鹽類巖石中的硅化蝕變破碎帶為該類型螢石礦的主要找礦標(biāo)志。