河南省方城縣劉營(yíng)螢石礦床地質(zhì)特征及其成因探討

謝 珂 邵世威 李玉輝

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院）

螢石的主要化學(xué)成分為氟化鈣（CaF2），作為工業(yè)上氟元素的主要來(lái)源，被廣泛應(yīng)用于航天、制冷、電子、醫(yī)藥和原子能等領(lǐng)域，具有重要的國(guó)家戰(zhàn)略意義［1-2］。近年來(lái)，河南省在螢石礦勘探方面取得了較好的成績(jī)，查明了多處螢石礦床［3-6］。河南省方城縣螢石礦分布廣泛，規(guī)模大，礦床賦存于欒川群南泥湖組（Pt3n）地層中，由北向南可分3個(gè)礦帶：北礦帶地處黑山寨—南坡倒轉(zhuǎn)向斜北翼（西段）和霸王城—汪廟倒轉(zhuǎn)向斜北翼（東段）、中礦帶地處土門—潘家口倒轉(zhuǎn)向斜槽部偏南部位、南礦帶地處尚溝—曬經(jīng)寺向斜近軸部（西段）和花溝—夾山向斜南翼（東段）［7-8］，劉營(yíng)螢石礦區(qū)位于北礦帶。本研究依托河南省方城縣劉營(yíng)礦區(qū)螢石礦詳查成果，總結(jié)礦區(qū)礦床地質(zhì)特征、礦床成因及找礦標(biāo)志，為該區(qū)進(jìn)一步開展找礦工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

河南省方城縣劉營(yíng)螢石礦區(qū)位于方城縣北東方向約18 km，行政區(qū)劃隸屬于方城縣獨(dú)樹鎮(zhèn)管轄，面積0.82 km2。

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊南部，欒川—維摩寺斷裂成礦帶北側(cè)，北西向黑龍?zhí)丁T踐斷裂帶橫貫全區(qū)。研究區(qū)地層屬華北地層區(qū)北秦嶺分區(qū)的南召小區(qū)，出露地層主要有中元古界熊耳群、汝陽(yáng)群、官道口群，新元古界欒川群、洛峪群、震旦系和新生界第四系［9］。依據(jù)展布特征，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造可分為近EW向、NW向和NE向3組；以NW向褶皺和NW向規(guī)模較大的斷裂帶為特征，主要分布有桃園溝—歪頭山背斜和亂石扒—老陳家斷裂帶、當(dāng)陽(yáng)寺—梁家斷裂帶、黑龍?zhí)丁T踐斷裂帶，構(gòu)造特征較為復(fù)雜。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，具多旋回、多期性特征：中元古代熊耳期表現(xiàn)為淺海環(huán)境下以裂隙式噴發(fā)為主的產(chǎn)物，為富鉀火山巖，巖石屬鈣堿性巖系；中元古代侵入巖為陸殼重熔型花崗巖，巖性為片麻狀細(xì)粒黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖；新元古代侵入巖為雙山超淺層侵入巖，屬富鉀堿性巖系，可劃分為片麻狀黑云母正長(zhǎng)斑巖、石英正長(zhǎng)巖和霞石角閃正長(zhǎng)巖；燕山期巖漿侵入活動(dòng)較為頻繁，形成大面積分布的侵入巖，主要有七頂山中粒斜長(zhǎng)花崗巖，為陸殼重熔型花崗巖，屬過(guò)鋁鈣堿性系列巖系。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)出露地層主要為上元古界欒川群南泥湖組，其次為北部的中元古界官道口群高山河組和溝谷洼地中的第四系（圖1）。高山河組分布于研究區(qū)的北部，巖層總體走向北西，傾向20°～40°，傾角59°～70°，主要巖性為石英巖。南泥湖組分布于研究區(qū)的中部和南部，總體走向北西，傾向5°～65°，傾角37°～81°，與高山河組呈斷層接觸，主要巖性為白云石英片巖、絹云石英片巖、炭質(zhì)千枚巖、白云石大理巖及條帶狀大理巖；其中條帶狀大理巖常為螢石礦體的底板圍巖，白云石大理巖局部為螢石礦體的直接圍巖。第四系在礦區(qū)分布面積較廣，主要為殘坡積碎石、黃土組成。

2.2 構(gòu) 造

區(qū)內(nèi)地層總體表現(xiàn)為單斜構(gòu)造，巖層傾向38°～45°，傾角為55°左右，層內(nèi)發(fā)育一系列晚期的小型緊閉褶皺、撓曲擠壓片理和一些區(qū)域斷裂所派生的次級(jí)斷裂構(gòu)造。

（1）褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為巖層的小型褶皺、揉皺、撓曲，一般規(guī)模很小。在地層內(nèi)部的巖層揉皺、撓曲現(xiàn)象十分明顯，使原生的巖層發(fā)生了褶皺變形，反映出后期造山運(yùn)動(dòng)的改造。

（2）礦區(qū)斷裂構(gòu)造與區(qū)域一致，主要為北西—南東向壓扭性逆斷層，其次為沿礦帶發(fā)育的北東向小型張扭性橫斷層，橫斷層對(duì)螢石礦脈起破壞作用，但對(duì)礦脈的完整性破壞較小。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，主要有正長(zhǎng)巖和輝石巖。正長(zhǎng)巖在研究區(qū)南部出露，輝石巖僅在鉆孔中可見。

2.4 圍巖蝕變

受不同程度的變質(zhì)作用影響，礦床多具蝕變現(xiàn)象，且蝕變種類多，疊加重合；蝕變強(qiáng)度隨與礦體或巖脈的距離增加而變?nèi)?。主要圍巖蝕變有下列幾種。

（1）硅化。在白云石大理巖中非常發(fā)育，硅質(zhì)細(xì)脈或網(wǎng)脈貫入圍巖裂隙中，也有呈細(xì)粒集合體交代圍巖，圍巖蝕變后石英含量增加，最高者達(dá)70%，巖石變致密堅(jiān)硬，常與絹云母化、黃鐵礦化、碳酸鹽化伴生。

（2）螢石化。不同顏色的螢石（以紫色為主）沿著圍巖節(jié)理、層面、小裂隙貫入呈細(xì)脈狀、條紋狀，或呈浸染狀交代圍巖，如螢石含量增多，則成為富礦石。

（3）絹云母化、白云母化。絹云母、白云母沿圍巖層理、節(jié)理、裂隙分布，或呈集合體交代圍巖，而保留被交代礦物的假象。

（4）碳酸鹽化。方解石充填于圍巖裂隙和空洞中，也有填充于礦石的裂隙或孔洞中，并交代螢石和一些早期金屬礦物。

（5）黃鐵礦化。黃鐵礦化主要出現(xiàn)于片巖中，黃鐵礦呈細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀、浸染狀分布，經(jīng)常與后期石英共生。

除上述主要蝕變外，尚有高嶺土化、褐鐵礦化、圍巖褪色等蝕變。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)螢石礦產(chǎn)于白云石英片巖與條帶狀大理巖接觸部位，礦帶長(zhǎng)約2.1 km，沿礦帶基本為單礦體，總體走向北西—南東，傾向北東，傾角50°～78°，寬度為0.43～7.78 m，厚度變化較大，CaF2含量為2.98%～87.72%，品位變化較大。礦脈走向上、傾向上均具波狀彎曲和澎縮現(xiàn)象，呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，后期平移斷層對(duì)礦脈破壞性較小，連續(xù)性較好。通過(guò)進(jìn)一步工程控制，圈定2個(gè)螢石礦體，規(guī)模為小型，特征如下。

（1）K1-1礦體位于研究區(qū)西部，傾向35°～48°，傾角57°～69°。控制礦體走向長(zhǎng)度為89 m，傾向延深為125 m，賦存標(biāo)高為70～231 m。礦體厚度為0.43～1.44 m，平均1.18 m，厚度變化系數(shù)為78.6%。CaF2含量為22.38%～62.89%，平均47.52%，品位變化系數(shù)為84.9%。CaF2礦物量占全區(qū)總資源的7.32%。

（2）K1-2礦體為研究區(qū)主礦體，位于研究區(qū)中部，傾向?yàn)?0°～46°，傾角為55°～78°。控制礦體走向長(zhǎng)度為426 m，傾向延深為97～168 m，賦存標(biāo)高為36～235 m。礦體厚度為1.03～7.69 m，平均2.36 m，厚度變化系數(shù)為66.4%。CaF2含量為21.80%～87.72%，平均47.53%，品位變化系數(shù)為111%。CaF2礦物量占全區(qū)總資源的92.68%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和類型

礦石以半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)為主，次有它形不等粒結(jié)構(gòu)、熔蝕狀結(jié)構(gòu)及環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、條紋狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造（表1）。

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依據(jù)礦物組合及結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，可將區(qū)內(nèi)螢石礦劃分為石英—螢石型、螢石—石英型、方解石—螢石型、硫化物—螢石型4種礦石類型。

石英—螢石型以塊狀、條帶狀礦石為主，屬高品位礦石；螢石—石英型、方解石—螢石型以條紋狀、角礫狀礦石為主，屬低品位礦石；硫化物—螢石型礦石中硫化物含量相對(duì)較低。

3.2.2 礦石物質(zhì)組成

礦石的礦物成分簡(jiǎn)單，有用礦物主要為螢石。脈石礦物在富礦中以石英為主，在貧礦中以方解石、白云石為主。微量礦物有黃鐵礦、磷鐵礦、磷灰石等。

3.3 礦體圍巖和夾石

本區(qū)螢石礦體均賦存于大理巖與片巖的接觸處。圍巖上盤為白云石英片巖、白云石大理巖，下盤為條帶狀大理巖及白云石大理巖。

近礦圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要蝕變類型為硅化、黃鐵礦化、螢石化、碳酸鹽化等，蝕變不均勻，蝕變帶寬一般1～2 m，分帶不明顯。與螢石礦化密切的蝕變?yōu)楣杌⑽炇?，蝕變強(qiáng)的地方品位略高。夾石巖性主要為白云石英片巖和大理巖，但厚度較小，對(duì)礦體完整性影響較小。

4 礦床成因

區(qū)內(nèi)礦體（點(diǎn)）主要產(chǎn)于斷裂構(gòu)造中，多呈脈狀或透鏡狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與斷裂或裂隙帶的產(chǎn)狀基本一致，明顯受斷裂和裂隙帶的控制，且與圍巖界線清楚，位于大理巖與片巖接觸處，礦液沿接觸面充填和側(cè)向大理巖礦化形成礦體，在片巖內(nèi)部未見任何礦化，說(shuō)明螢石中Ca的來(lái)自于大理巖，F(xiàn)由異地供給。研究區(qū)南側(cè)出露的正長(zhǎng)巖為富含F(xiàn)、H等揮發(fā)組份的加里東期堿性巖，螢石礦化中的F元素可能來(lái)自正長(zhǎng)巖脈；具有充填交代式礦床特征。由于斷裂活動(dòng)使含礦熱液沿構(gòu)造空間上移，到達(dá)有利的構(gòu)造部位，富集形成螢石礦。綜上所述，該區(qū)螢石礦成因?qū)儆谔妓猁}巖石中的充填交代型脈狀礦床。

5 找礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志。研究區(qū)內(nèi)礦體多位于大理巖與白云石英片巖的接觸部位，因此大理巖與片巖的接觸帶可作為找礦標(biāo)志。

（2）巖漿標(biāo)志。研究區(qū)南側(cè)出露有正長(zhǎng)巖，且富含F(xiàn)、H等揮發(fā)組份，因此正長(zhǎng)巖為找螢石礦的標(biāo)志之一。

（3）蝕變標(biāo)志。硅化、碳酸鹽化、螢石化、絹云母化、圍巖褪色等圍巖蝕變與螢石礦關(guān)系密切，可作為找礦標(biāo)志。

（4）區(qū)內(nèi)地表出露的民采露天采坑是螢石礦的直接找礦標(biāo)志。

6 結(jié)語(yǔ)

劉營(yíng)螢石礦產(chǎn)于白云石英片巖與條帶狀大理巖接觸部位，沿礦帶基本為單礦體，礦體厚度變化較大，品位變化亦較大；礦體走向上、傾向上均具波狀彎曲和澎縮現(xiàn)象，呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出；礦床成因類型為碳酸鹽巖石中的充填交代型脈狀礦床。