江西五培塢螢石礦床地質(zhì)特征及成因探討

羅振輝，李淑琴，朱煒民，胡 園

(江西有色地質(zhì)勘查一隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

根據(jù)《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016～2020年)》，螢石礦已被列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，是我國優(yōu)勢(shì)礦種之一。江西五培塢螢石礦民采歷史悠久，后雖經(jīng)地質(zhì)勘查工作，提交了一處可供開采的小型礦產(chǎn)地，但尚欠缺系統(tǒng)的成礦地質(zhì)研究。筆者通過收集資料、野外調(diào)查、樣品采集測試及綜合研究，分析其成礦地質(zhì)條件、礦床地質(zhì)特征，探討了其礦床成因，認(rèn)為五培塢螢石礦成礦流體為大氣降水，燕山期火山巖提供了成礦物質(zhì)來源，進(jìn)而形成了中低溫?zé)嵋好}狀螢石礦床。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

五培塢螢石礦區(qū)所處大地構(gòu)造位置為揚(yáng)子板塊與華夏板塊接合帶，隸屬欽坑成礦帶江西段核部。以板塊升降運(yùn)動(dòng)為主的燕山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)表現(xiàn)強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造活動(dòng)發(fā)育，并伴有多期次、大規(guī)模的巖漿噴出和侵入活動(dòng)以及不同程度的陸相沉積建造，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。該區(qū)發(fā)育一系列北東、北北東向區(qū)域性斷裂構(gòu)造，并伴隨劇烈的巖漿侵入和火山活動(dòng)，促進(jìn)了螢石礦產(chǎn)的形成(圖1)。

區(qū)域地層出露有泥盆—二疊系、三疊—白堊系及第四系，其中北西向展布的白堊系為螢石礦的主要賦礦圍巖。區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，分布有北東向、近東西向、南北向和北西向四組，其中以北東向規(guī)模較大、數(shù)量較多、分布最廣；南北向斷裂數(shù)量較少，個(gè)別延伸較長；東西向斷裂分布于中西部，具壓扭性特征；北西向斷裂規(guī)模小，具張扭性特征。區(qū)域巖漿巖分布廣泛，主要有燕山期淺成侵入巖、火山熔巖和火山沉積巖，其中早白堊世石溪旋回火山巖與礦區(qū)中低溫螢石礦化關(guān)系十分密切。

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)地層有白堊系鵝湖嶺組、石溪組和第四系(圖2)。鵝湖嶺組為一套河湖相灰白—灰、雜色粗、細(xì)碎屑建造和陸相火山—火山碎屑沉積建造，主要巖石為沉積碎屑巖、酸性的噴溢和火山碎屑巖類，為區(qū)域上中橫溪—徐墩頭沉積盆地北西緣的一部分，構(gòu)造線北東向，總體傾向北西，傾角較緩。

圖1 礦區(qū)大地構(gòu)造位置與螢石礦產(chǎn)分布圖

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

石溪組為一套河湖相灰紫色、灰綠色碎屑巖建造和陸相火山—火山碎屑沉積建造，主要為泥砂質(zhì)碎屑沉積及酸性火山碎屑巖、熔巖及火山碎屑沉積巖?？臻g上為區(qū)內(nèi)螢石礦的主要賦礦圍巖。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造有F1、F2、F3、F4，構(gòu)成了本區(qū)主要的構(gòu)造格架。其中F1位于礦區(qū)南西段，走向北西315°左右，傾向不明，延長大于1 800m，切割白堊紀(jì)地層，并錯(cuò)斷北東向的F2、F3；F2展布于區(qū)內(nèi)中部，北東45°走向，傾向南東，傾角65°，長度大于2 200m，具正斷層性質(zhì)；F3分布于礦區(qū)東南部，走向北東30～35°，傾向北西，傾角70°，長度大于1 600m，具逆斷層性質(zhì)；F4位于礦區(qū)北段，延伸近600m，呈東西走向，傾向北，傾角65°。

區(qū)內(nèi)發(fā)育的次級(jí)斷裂為主要的賦礦構(gòu)造，呈舒緩波狀展布，嚴(yán)格控制著螢石礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀及空間分布。該賦礦構(gòu)造延伸長190～360m，寬2～9m，呈北東向、近南北向和北東東向，傾角65～85°，均具有張性特征，上下盤較平直，有明顯斷面，其中F5、F6 斷裂面上可見15～30°的擦痕和階步。斷裂帶內(nèi)構(gòu)造角礫受含礦熱液的充填交代作用，發(fā)生螢石化、碳酸鹽化、硅化等蝕變。斷裂帶兩側(cè)圍巖受構(gòu)造破壞作用發(fā)育次級(jí)的構(gòu)造裂隙，含礦流體沿裂隙灌入，形成螢石礦細(xì)網(wǎng)脈分割圍巖。

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布有燕山期火山碎屑巖、熔巖，構(gòu)成區(qū)內(nèi)賦礦圍巖；另有閃長玢巖、石英二長斑巖、煌斑巖，規(guī)模均不大。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共分布有5條螢石礦體，均為充填于白堊系火山碎屑巖斷裂帶中的石英—螢石脈，嚴(yán)格受斷裂帶控制，產(chǎn)狀與其基本一致。在斷裂破碎帶中，石英—螢石礦呈塊狀、條帶狀分布，常呈對(duì)稱狀產(chǎn)出，有時(shí)呈現(xiàn)不對(duì)稱性即破碎帶一側(cè)發(fā)育螢石礦體，另一側(cè)不發(fā)育或發(fā)育較差。礦體厚約1.17～8.61m，呈尖滅再現(xiàn)或尖滅側(cè)現(xiàn)分布。

(1)V1礦體位于F5斷裂帶內(nèi)，受斷層控制，產(chǎn)狀與F5一致，呈近南北走向，局部有彎曲，傾向西，傾角65～75°，局部陡傾可達(dá)84°。礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)于帶內(nèi)一側(cè)，由一條主螢石脈構(gòu)成，與圍巖界線清晰平直。礦脈兩側(cè)分布硅質(zhì)膠結(jié)的角礫狀螢石礦，控制走向長約300m(向北延伸至礦界外)，傾斜延深200m，礦體厚度1.17～5.33m，平均厚2.23m；CaF2品位31.48%～53.34%，平均品位40.18%。礦體沿走向具膨脹縮小、傾向上呈舒緩波狀、上厚下薄漸趨尖滅的特點(diǎn)。

(2)V2礦體產(chǎn)于F6斷裂帶內(nèi)，地表表現(xiàn)硅化破碎帶，局部螢石礦化，總體產(chǎn)狀與F6一致，呈近南北走向，局部有彎曲，傾向西，傾角65～75°。該礦體由三條螢石礦脈組成，彼此尖滅側(cè)現(xiàn)、平行產(chǎn)出于帶內(nèi)，脈體界線較清楚，控制走向長約250m，傾斜延深135m。礦體厚2.00～8.61m，平均厚3.95m；CaF2品 位30.57%～57.45%，平 均 品 位41.89%。礦體沿走向膨脹縮小，傾向上產(chǎn)狀較穩(wěn)定，具上下薄、中間膨大的特點(diǎn)。

(3)V3礦體產(chǎn)于F7斷裂帶內(nèi)，受斷裂構(gòu)造控制，礦體呈近東西走向，傾向南，傾角60～70°，北東端發(fā)生偏折，拐向北東。V3表生裸露為硅化破碎帶，石英呈脈狀分布，局部有螢石礦化。該礦體規(guī)模較小，呈較規(guī)則板狀，控制走向長約60m，斜深72m。礦體厚約1.20m；CaF2品位在23.12%～39.42%之間，平均品位31.27%。

(4)V4礦體產(chǎn)于F8斷裂帶內(nèi)，受斷裂構(gòu)造控制，礦體呈北北東走向，傾角65～80°，沿垂向產(chǎn)狀反轉(zhuǎn)，呈上西北下南東傾向，北東端發(fā)生彎折，呈近南北走向。該礦體地表裸露呈硅化破碎帶，石英呈細(xì)網(wǎng)脈狀充填于角礫間隙，局部見螢石礦化。V4主要由一條較規(guī)則板狀螢石礦脈構(gòu)成，靠近斷裂帶下盤產(chǎn)出，構(gòu)造角礫間充填塊狀、細(xì)網(wǎng)脈狀螢石礦。礦體控制走向長約150m，傾斜延深100m。礦體平均厚2.60m，CaF2品位39.39%。

(5)V5礦體位于F9斷裂帶內(nèi)，呈規(guī)則脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，地表出露不完整，為半隱伏型。礦體北東走向，傾向南東，傾角65～79°，沿走向長約180m，厚度1.4～2.8m，厚度變化穩(wěn)定，CaF2平均品位40.49%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物

區(qū)內(nèi)礦石礦物主要為螢石，脈石礦物以石英、長石為主，另有少量綠泥石、方解石和黃鐵礦等。其中螢石含35%～80%，呈粒狀、他形，粒徑2.00～4.50mm，淺綠—翠綠色、乳白色為主、少數(shù)深綠色、紫色，薄片為無色透明，呈立方體、八面體，負(fù)高突起，糙面顯著，有棱形完全解理。石英15%～30%，呈粒狀，他形，粒徑0.3～1.5mm，無解理，主要是硅化形成的石英。長石5%～10%，主要是凝灰?guī)r破碎角礫中的成分。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有他形粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。他形粒狀結(jié)構(gòu)：螢石呈他形粒狀集合體，粒度較粗，一般為2.00～4.50mm；碎裂結(jié)構(gòu)：螢石呈碎裂狀被后期硅質(zhì)充填膠結(jié)，較常見于低品位角礫狀礦石中。

礦石構(gòu)造以塊狀、角礫狀構(gòu)造為主，一般分布在礦脈內(nèi)側(cè)中心帶；次為條帶狀構(gòu)造，主要分布在脈體兩側(cè)邊部，常呈對(duì)稱狀。塊狀構(gòu)造：螢石呈他形粒狀集合體，螢石含量在75%以上。其中石英呈細(xì)脈狀、微粒狀分布，石英粒徑一般在0.03～0.05mm之間。該類構(gòu)造的礦石質(zhì)純、品位較高，為礦區(qū)礦石的主要構(gòu)造(圖3)；條帶狀構(gòu)造：不同顏色的螢石依次呈平行條帶排列(圖4)；角礫狀構(gòu)造：此構(gòu)造有兩種類型，一種是先期形成的塊狀礦石經(jīng)后期構(gòu)造擠壓破碎后被硅質(zhì)膠結(jié)(圖5)，另一種是混有圍巖角礫、硅質(zhì)及早期螢石(圖6)被晚期硅質(zhì)膠結(jié)。

圖3 塊狀螢石

圖4 條帶狀螢石礦

圖5 硅質(zhì)膠結(jié)螢石礦

圖6 螢石和圍巖角礫巖

3.2.3 礦石類型及礦物生成順序

區(qū)內(nèi)礦石類型按礦石礦物組合劃分為：①石英—螢石型礦石，螢石含量大于石英；②螢石型礦石，組成主要為螢石，含少量雜質(zhì)。

礦物共生組合為：螢石、石英、長石，少量方解石，且螢石以淺綠、乳白色為主(綠色螢石加熱時(shí)褪色溫度約300℃[1]，且顏色越淺者其加熱褪色溫度越低)，為典型的中低溫礦物組合特征。礦物生成順序大致為：紫色螢石—深綠色螢石—綠色、淺綠色螢石—乳白色螢石—石英—長石—方解石。

3.2.4 成礦階段的劃分

根據(jù)礦體特征、礦石的礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，將螢石礦中—低溫成礦期劃分為早、中、晚三個(gè)成礦階段[2]：早階段以石英為主，伴有少量螢石等，形成螢石礦化石英脈、硅化帶，成礦溫度以中溫為主；中階段(主成礦階段)以螢石為主，伴隨少量石英，形成塊狀螢石礦，為低溫成礦；晚階段以石英、方解石為主，螢石較少，石英、方解石呈網(wǎng)脈狀穿插于破碎角礫、早期石英、螢石之間，構(gòu)成網(wǎng)脈狀，為低溫成礦。

4 礦床成因

4.1 構(gòu)造控礦

本區(qū)礦體受斷裂構(gòu)造控制，分布于白堊系火山碎屑巖的張扭性、張性斷裂破碎帶內(nèi)，與圍巖接觸界線清楚，界面較平直，局部呈漸變過渡。礦體呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出，含礦熱液沿?cái)嗔褞С涮畛傻V的特征十分明顯。

4.2 成礦熱液來源

螢石礦成礦熱液來源存在多種觀點(diǎn)，目前被普遍公認(rèn)的是由大氣降水演化為地?zé)崴M(jìn)而從巖石中萃取成礦物質(zhì)，變?yōu)楹V熱液[3-5]。為研究五培塢螢石礦成礦熱液來源與特征，采集了礦區(qū)6件螢石礦樣品進(jìn)行螢石氣液包裹體氫氧同位素測定，測試結(jié)果見表1和圖7。本區(qū)螢石礦氫、氧同位素值均位于中生代大氣降水線附近，遠(yuǎn)離巖漿水和變質(zhì)水分布區(qū)，與前人研究圈定的螢石成礦熱液分布范圍相近，表明形成本區(qū)螢石礦成礦熱液的流體介質(zhì)來源于當(dāng)?shù)卮髿饨邓?，與變質(zhì)水和巖漿水無直接關(guān)系。

表1 氫氧同位素測試結(jié)果

圖7 五培塢螢石包體的δ18-δD關(guān)系圖

4.3 成礦物質(zhì)來源

前人多數(shù)認(rèn)為，螢石礦的成礦物質(zhì)主要來源于燕山期花崗巖，尤其是黑云母花崗巖[6-9]，因?yàn)楹谠颇富◢弾r中的黑云母是氟的主要攜帶者，為螢石礦的形成提供了豐沛的氟來源。從表2可以看出燕山期酸性花崗巖氟含量最高，最有利于螢石礦的形成。

表2 我國不同巖性侵入巖和不同時(shí)代花崗巖中的F含量[10](單位：×10-6)

據(jù)曹俊臣[11]通過研究華南地區(qū)螢石稀土配分模式，來探討螢石礦成礦物質(zhì)來源，螢石礦床與稀土元素的關(guān)系主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①螢石礦中稀土含量高低與圍巖稀土含量成正比，表現(xiàn)出成礦物質(zhì)與圍巖關(guān)系密切；②螢石中稀土元素分布曲線與圍巖具有相似性和同步性，證明了螢石稀土元素與圍巖稀土特征的一致性，表明成礦熱液對(duì)圍巖成礦元素的淋濾、萃取作用。

根據(jù)本區(qū)螢石礦床特征，結(jié)合上述論點(diǎn)，筆者認(rèn)為五培塢螢石礦床是在成巖后由大氣降水通過淋濾、萃取燕山期火山碎屑巖、熔巖中的成礦元素而成礦的。

4.4 成礦模式

燕山中晚期區(qū)域性深大斷裂的活化作用可誘發(fā)一定規(guī)模的巖漿噴發(fā)活動(dòng)。當(dāng)深熔花崗質(zhì)巖漿沿著有利構(gòu)造部位上侵時(shí)，巖漿體系自身的結(jié)晶分異作用可促使大量揮發(fā)性組分CO2、F、Cl、H2O及SiO2和K2O等在巖漿房頂部或旁側(cè)發(fā)生富集，進(jìn)而形成富揮發(fā)性組分的火山碎屑巖、熔巖。隨著成礦作用時(shí)間的推移和成礦體系的開放，大氣降水在下滲過程中將不斷淋濾萃取礦源巖中的成礦物質(zhì)，形成含礦熱液體系。在構(gòu)造薄弱地帶，成礦流體沿特定構(gòu)造部位運(yùn)移，含氟離子或氟絡(luò)合物的熱水溶液可通過巖(體)層粒間孔隙或原生冷凝細(xì)微裂隙進(jìn)行擴(kuò)散與運(yùn)移，進(jìn)而在構(gòu)造有利地段形成微細(xì)粒和浸染狀螢石和含螢石石英脈，由此形成了五培塢螢石礦。

5 結(jié)論

(1)五培塢螢石礦呈脈狀賦存于系列斷裂構(gòu)造帶中，與圍巖界線平直清晰，產(chǎn)狀與斷裂帶一致，受斷裂構(gòu)造控制明顯。

(2)五培塢螢石礦成礦熱液來源于大氣降水，通過淋濾、萃取燕山期火山碎屑巖、熔巖中的成礦元素形成礦床。

(3)礦石具有典型的熱液充填特征，為中低溫?zé)嵋撼涮钚兔}狀螢石礦床。