甘肅徽縣焦園子螢石礦床地質(zhì)特征

王 鵬，冉良才，葉紅剛，李成云，張維東，袁燕飛

(1.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；3.甘肅省隴南市徽縣自然資源局，甘肅 隴南 742300)

螢石(CaF2)廣泛應(yīng)用于化工部門和日常生活中，且在新興產(chǎn)業(yè)諸如新能源、生物、節(jié)能環(huán)保、新能源汽車等行業(yè)中迅速得到應(yīng)用[1-3]。中國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家都將螢石列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或者“關(guān)鍵礦產(chǎn)”，美國(guó)將螢石列為“危機(jī)礦產(chǎn)”[4-5]。目前，我國(guó)將氟化工行業(yè)列入國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)范疇[6-7]。

1991年，中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊(duì)通過(guò)踏勘工作發(fā)現(xiàn)了該礦床，2006年在焦園子一帶進(jìn)行了普查地質(zhì)工作，大致查明了該礦床的成因、賦存條件及形態(tài)特征，初步了解礦體特征、礦石質(zhì)量。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)了礦床的地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志，對(duì)區(qū)域地質(zhì)找礦工作具有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

焦園子螢石礦床位于秦祁昆造山系(Ⅳ)—秦嶺弧盆系(Ⅳ—10)—中秦嶺陸緣盆地(Ⅳ—10—4)，區(qū)內(nèi)出露地層主要為古近系(E)、侏羅系(J1-2)和泥盆系舒家壩組(D2s)(圖1)。

圖1 甘肅省徽縣焦園子一帶區(qū)域地質(zhì)圖

泥盆系舒家壩組(D2s)主要分布于潘家溝—黑熊—高橋鎮(zhèn)一帶，呈帶狀展布，巖性主要為粉砂巖夾灰?guī)r，炭質(zhì)板巖夾硅質(zhì)粉砂巖，千枚巖夾細(xì)粒鈣質(zhì)泥質(zhì)石英砂巖等。侏羅系(J1-2)主要分布于研究區(qū)東南部，呈帶狀展布，巖性主要為含礫砂巖夾含炭粉砂質(zhì)頁(yè)巖及煤線，含砂礫巖或礫狀砂巖夾煤線等。古近系(E)主要分布于下廟川一帶，巖性主要為砂礫巖夾砂巖、砂質(zhì)泥巖，含礫泥巖夾砂礫巖、砂巖和少量鈣質(zhì)結(jié)核等。

區(qū)內(nèi)褶皺、斷層發(fā)育。黑熊—高橋大向斜呈北西—南東向展布，延伸近8km。娘娘壩—李子園大斷層走向315～335°，延伸約30km。

區(qū)內(nèi)巖漿巖較為發(fā)育，三疊紀(jì)中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖(ηγT)分布于礦區(qū)北東部，出露面積較大。脈巖較為發(fā)育，區(qū)內(nèi)見(jiàn)有花崗巖脈(γ)、花崗斑巖脈(γπ)、細(xì)晶巖脈(l)、石英斑巖脈(λπ)、花崗閃長(zhǎng)巖脈(γδ)、閃長(zhǎng)巖脈(δ)以及煌斑巖脈(χ)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層較為簡(jiǎn)單，主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)，位于礦區(qū)北東角和西南部。主要由堆積于山坡和溝谷中的殘坡積物和頂部的黑灰色腐植土組成(圖2)。

圖2 焦園子螢石礦區(qū)地質(zhì)圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育1條斷層，斷層長(zhǎng)約728.00m，斷層破碎帶寬約3.00m，產(chǎn)狀358°∠85°，帶內(nèi)黑云母二長(zhǎng)花崗巖破碎程度較高，多呈角礫狀，角礫被方解石、石英及螢石所膠結(jié)。由于碳酸鹽類膠結(jié)物常被氧化成黃褐色、褐紅色，破碎帶而易于被識(shí)別。螢石礦體即產(chǎn)于該破碎帶內(nèi)，且嚴(yán)格受其控制。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)廣泛分布有三疊紀(jì)中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，肉紅色或玫瑰紅色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斜長(zhǎng)石(35%)、鉀長(zhǎng)石(35%)、石英(25%)、黑云母(5%)等組成。

2.4 石英脈

礦區(qū)內(nèi)石英脈較為發(fā)育，脈體走向30～84°不等，長(zhǎng)50～100m，寬0.30～1.20m不等，主要沿中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖裂隙分布，整體蝕變礦化程度較低，部分脈體具螢石化、弱褐鐵礦化等。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)圈定螢石礦體1條，產(chǎn)于三疊紀(jì)中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖中，嚴(yán)格受東西向展布的斷層控制。呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，總體北傾，傾角83～85°，長(zhǎng)約394.10m，厚度2.89～3.14m，平 均 品 位72.28%～90.20%。工 程 控 制 斜 深46.55～95.50m(圖3)。

圖3 焦園子螢石礦區(qū)4勘探線剖面圖

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石類型及品級(jí)

礦石類型主要為石英—螢石型，次為螢石—石英型。

石英—螢石型：呈紫色、淺紫色、淺綠色、白色等，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。螢石含量為70%～90%，次要礦物石英、綠泥石、長(zhǎng)石(多已絹云母化)含量15%～40%，還含有少量的方解石、褐鐵礦、赤鐵礦等。螢石—石英型：一般沿巖石的小裂隙分布，寬一般為0.5～1.5cm，最寬可達(dá)6cm。呈雜色、灰色，由螢石(35%±)、石 英(30%～45%)、長(zhǎng) 石(10%±)、綠 簾 石 等(10%)和少量金屬礦物(＜2%)組成。礦石品級(jí)CaF2≥65%(72.28%～90.20%)為一類。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，按礦物粒度大小和相互間的組成關(guān)系分為中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)兩種，且以前一種結(jié)構(gòu)為主。中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)：主要礦物螢石含量50%～90%，多呈不規(guī)則粒狀，粒徑為0.5～3mm，顆粒間以其邊緣呈緊密鑲嵌狀分布。次要礦物石英、綠泥石、長(zhǎng)石，偶有綠簾石分布，含量15%～40%，多呈粒狀、粒狀集合體、網(wǎng)狀、脈狀分布，長(zhǎng)英質(zhì)多呈粉粒狀。另有少量的褐鐵礦、赤鐵礦等呈土狀、粉狀零散分布在其間。碎裂結(jié)構(gòu)：主要礦物螢石含量58%左右，多呈角礫狀，粉末狀，粒徑約為0.2mm，顆粒間以其邊緣呈緊密鑲嵌狀分布，部分顆粒不清晰，次要礦物石英、斜長(zhǎng)石含量20%～25%，呈砂粒狀，暗色礦物綠簾石含量(10%～15%)等呈團(tuán)粒狀，以上礦物多受后期構(gòu)造作用影響晶形不完整。另有少量土狀褐鐵礦(＜2%)零散分布于巖石之中。

礦石構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，主要為塊狀構(gòu)造，其次為角礫狀和脈狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造：礦石由螢石、石英、長(zhǎng)石(已絹云母化)和綠泥石組成。角礫狀構(gòu)造：礦石由螢石、石英、長(zhǎng)石和方解石組成，原礦石被構(gòu)造破壞后又被后期形成的螢石或石英所膠結(jié)。脈狀構(gòu)造：礦石基本由螢石組成，螢石結(jié)晶較好，沿巖礦石的裂隙充填而成。

3.2.3 礦石礦物成分

礦石主要礦物成分為螢石，含量50%～90%，次要礦物為石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和黑云母，含量15%～40%，還含有少量的金屬礦物(＜7%)，以褐鐵礦、赤鐵礦為主(圖4)。

圖4 焦園子螢石礦礦石鏡下特征

3.2.4 礦石化學(xué)成分

礦石主要成分為CaF2，CaF2含量72.28%～90.20%，平均含量82.87%，品位變化系數(shù)7.88%。其他成分為SiO2含量11.42%～27.82%，平均含量19.91%；Al2O3含量4.20%～5.91%，平均含量5.15%；K2O+Na2O含量2.67%～2.73%，平均含量2.71%(表1)。

表1 焦園子螢石礦區(qū)礦石化學(xué)分析結(jié)果

3.3 礦床成因探討

螢石礦體產(chǎn)于三疊紀(jì)黑云母二長(zhǎng)花崗巖破碎帶內(nèi)，礦體嚴(yán)格受東西向斷裂控制，礦石多為塊狀、角礫狀和脈狀。斷層面附近可見(jiàn)褐鐵礦、赤鐵礦、石英和方解石脈等。從成礦特征來(lái)看，該螢石礦具有多期次成礦特征[9-11]。

成礦早期(螢石—石英階段)：斷裂兩側(cè)發(fā)育石英脈，礦石表現(xiàn)為細(xì)粒紫色螢石、角礫狀螢石；成礦中期(石英—螢石階段)：主要在斷裂帶的引張空間中形成螢石礦脈，結(jié)晶空間大、時(shí)間長(zhǎng)、含礦流體結(jié)晶分異程度最高，CaF2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SiO2含量，甚至出現(xiàn)不含SiO2的螢石礦脈。螢石品位高，可達(dá)90.20%，在成礦的三個(gè)階段中最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值；成礦晚期(碳酸鹽化階段)：主要出現(xiàn)白色粗晶狀方解石脈，碳酸鹽礦物的出現(xiàn)，可能代表流體中F-與Ca2+結(jié)合減少，Ca2+參與到與CO32-結(jié)合，標(biāo)志著成礦作用的結(jié)束。螢石礦品位低，主要呈角礫狀或以膠結(jié)物充填在角礫之間，基本無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值[12-13]。

與螢石礦共生的含水礦物較多，如綠泥石、絹云母和粘土礦物等，破碎帶內(nèi)硅化以及碳酸鹽化十分發(fā)育，表現(xiàn)出熱液脈型礦床的特征[14-15]。

4 結(jié)論

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造較為發(fā)育。螢石礦體產(chǎn)于三疊紀(jì)黑云母二長(zhǎng)花崗巖，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，總體北傾，傾角85°，長(zhǎng)約394.10m，厚度2.89～3.14m，平均品位72.28%～90.20%；礦石主要為中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀、角礫狀和脈狀構(gòu)造；礦石類型主要為石英—螢石型，次為螢石—石英型。螢石礦形成可劃分3個(gè)階段：早期螢石—石英階段、中期石英—螢石階段和晚期碳酸鹽化階段，礦床成因?qū)贌嵋撼涮钚臀炇V床。三疊紀(jì)黑云母二長(zhǎng)花崗巖、斷裂構(gòu)造以及蝕變是主要的找礦標(biāo)志。