貴州望謨縣包樹地區(qū)螢石礦地質(zhì)特征及其成礦遠(yuǎn)景

徐安全，李朝晉，盧定彪，黃欣欣

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550081)

1 引言

螢石又稱氟石，成分CaF2，加熱時或在紫外線照射下顯熒光(地球科學(xué)大辭典編委會，2006)。20世紀(jì)70年代以前螢石主要以原礦的形式作為助熔劑用于鋼鐵和鋁的冶煉，價格低廉，經(jīng)濟(jì)意義不大；20世紀(jì)70年代以后則主要應(yīng)用于與航天、制冷、醫(yī)藥、防腐、滅火、電子、機(jī)械和原子能等領(lǐng)域有關(guān)的氟化學(xué)工業(yè)，特別是近幾年來廣泛應(yīng)用于芯片刻蝕、新能源車鋰電池電解液、新材料等精細(xì)化工領(lǐng)域(王自國，2020)，可以說氟資源已成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的血液(馬建明 等，2014)。目前已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)中，與氟有關(guān)的礦種只有螢石一種，螢石是氟化工行業(yè)中氟元素的最主要來源(馬建明 等，2014)。2016年我國發(fā)布的《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》中，螢石已被列為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)；2010年歐委會發(fā)布的《對歐盟生死攸關(guān)的原料》中，螢石被列入“緊缺”名單，2018年5月，螢石也位列入美國35種“關(guān)鍵礦產(chǎn)”名單中(王自國，2020)。顯現(xiàn)出重要的戰(zhàn)略意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價值。

望謨縣包樹地區(qū)位于貴州西南部，地處重要的水城-紫云-南丹北西向成礦帶內(nèi)，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，已發(fā)現(xiàn)有金、鉛鋅、鐵、銻、螢石、大理石、玉石等10多種礦產(chǎn)賦存。存在尋找螢石等重要礦產(chǎn)的潛力(陳毓川 等，2010；陳毓川，1999；貴州省地礦局，1988；馮學(xué)士 等，2004；甘朝勛，1996)。但由于先前螢石礦的經(jīng)濟(jì)價值沒有顯現(xiàn)出來，區(qū)內(nèi)除復(fù)興-新屯等地進(jìn)行過螢石普查以及金礦詳查時對螢石進(jìn)行過綜合評價和少量的科研工作外(牛云飛，2009；代德榮 等，2018；向洪，2017；蔣良兵，2017)，未進(jìn)行過專門而系統(tǒng)的螢石礦資源調(diào)查評價工作，無系統(tǒng)資料積累。貴州省國土資源廳于2014年布置了貴州省望謨地區(qū)包樹背斜螢石礦找礦戰(zhàn)略選區(qū)項(xiàng)目，本文以該項(xiàng)工作所獲資料為依據(jù)，對區(qū)內(nèi)螢石礦的地質(zhì)特征進(jìn)行總結(jié)，對區(qū)內(nèi)螢石礦產(chǎn)的成礦遠(yuǎn)景進(jìn)行初步預(yù)測，期能為進(jìn)一步的螢石礦找礦工作提供參考。

2 區(qū)域地質(zhì)背景及成控礦地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊與右江造山帶的接合部位。主要出露二疊系茅口組、吳家坪組、三疊系羅樓組等碳酸鹽巖和三疊系新苑組、邊陽組、樂康組、許滿組等濁流沉積碎屑巖，零星出露印支期偏堿性超基性巖；重力、磁測等地球物理資料顯示，區(qū)內(nèi)可能隱伏基性巖體及酸性巖體(貴州省地礦局，1987)；區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，褶皺和斷層以北北西、北西向?yàn)橹?，次為北東向和疊加改造形成的“S”型，其中的包樹背斜、打巖背斜、新屯背斜等褶皺形態(tài)較好，卷入地層疊置有序(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖及螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)分布圖(據(jù)1∶25安龍幅地質(zhì)圖修編)

2.2 成控礦地質(zhì)條件

3 礦體特征

3.1 礦石特征

3.2 礦體特征

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)打巖背斜西翼和新屯背斜兩條螢石礦化帶。打巖背斜西翼礦化帶見3條含礦帶，初步圈定6個螢石礦體，新屯背斜礦化帶可見7條含礦帶，初步圈定7個螢石礦體(圖2，圖3，圖4)。

圖2 打巖背斜螢石礦分布圖(據(jù)1∶25安龍幅地質(zhì)圖修編)Fig.2 Distributiob of fluorite in Dayan anticline

圖3 新屯螢石礦分布圖(據(jù)1∶25安龍幅地質(zhì)圖修編)Fig.3 Distributiob of fluorite in Xintun anticline

圖4 包樹地區(qū)螢石礦部分探礦工程素描圖

打巖背斜西翼螢石礦體主要發(fā)育于打巖背斜西翼近軸部位的構(gòu)造蝕變體(SBT)或其旁側(cè)的走向斷層中，斷續(xù)延伸近8 km，產(chǎn)狀與構(gòu)造蝕變體(SBT)或斷層產(chǎn)狀一致；新屯背斜螢石礦體主要發(fā)育于新屯背斜核部、呈近似穹窿隆起部位的縱張斷層破碎帶中，產(chǎn)狀與斷層產(chǎn)狀一致，斷續(xù)分部于長約4 km、寬約2 km的區(qū)域。各礦體特征描述如下：

DⅠ3礦體：分布于弄亂以北，受構(gòu)造蝕變體(SBT)控制，產(chǎn)狀與SBT產(chǎn)狀一致，傾向310°、傾

角67°，長400 m左右，平均厚2 m，CaF2平均品位40.1%。

DⅡ1礦體：位于奶奶寨以南，馬坎以北，受F6斷裂控制，長420 m，礦體平均厚0.9 m，礦體傾向260°、平均傾角48°，CaF2平均品位52.62%。

DⅡ2礦體：位于巴毛沖以南，馬坎以北，受F6斷裂控制，長500 m，平均厚6.55 m，礦體傾向275°、平均傾角48°，CaF2平均品位58.19%。

XⅠ1礦體：分布于弄林以南，灣角溝以北，北東向展布，含礦巖石為硅化蝕變灰?guī)r，愛發(fā)育于三疊系底部的構(gòu)造蝕變體(SBT)控制，傾向350°、傾角25°、長475 m、平均厚1.0 m、CaF2品位97.03%。

XⅡ2礦體：分布于上鴛鴦?wù)?，受F14斷裂控制，傾向320°，傾角70°左右，長475 m，平均厚1.0 m，CaF2品位34.32%。

XⅢ2礦體：分布于上鴛鴦?wù)阅希蹻15斷裂控制，產(chǎn)狀近于直立，長1 050 m，平均厚1.3 m，CaF2平均品位73.03%。

XⅥ1礦體：分布于牛角寨北，灣角溝以南，受F18斷裂控制，長320 m，平均厚2.6 m，CaF2平均品位49.87%。

4 成礦遠(yuǎn)景

本研究根據(jù)找礦遠(yuǎn)景區(qū)圈定原則(趙鵬大 等，1999；葉天竺，2004)，在大比例尺地質(zhì)填圖的基礎(chǔ)上，依據(jù)構(gòu)造蝕變體(SBT)的平面展布范圍，結(jié)合蝕變帶厚度、礦體厚度及其沿傾向埋深3個條件進(jìn)行圈定。共圈出望謨打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)(D)、望謨新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)(X)及望謨石屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)(S)(圖1)。

4.1 預(yù)測要素變量的選擇及賦值

根據(jù)區(qū)內(nèi)螢石礦賦存特點(diǎn)，選取吳家坪組灰?guī)r中裂隙發(fā)育程度、蝕變體厚度、礦化帶厚度、礦體層數(shù)、礦體厚度、見礦工程數(shù)量、遠(yuǎn)景區(qū)面積、含礦率、礦(化)點(diǎn)數(shù)量、巖體面積與遠(yuǎn)景區(qū)面積的比值等作為預(yù)測要素變量。對預(yù)測要素變量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將遠(yuǎn)景區(qū)的相同單項(xiàng)計(jì)算平均值(表1)，小于該平均值者，作為該單項(xiàng)要素0賦值區(qū)，以雙倍平均值作為該單項(xiàng)要素的1賦值區(qū)下限，介于二者之間則賦值0.5。賦值條件如下(表2)。

表1 預(yù)測要素實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Tested data statistics of predicting factors

表2 預(yù)測要素賦值表Table 2 Assignment table of prediction factors of predicting factors

某一單項(xiàng)要素值≥3個遠(yuǎn)景區(qū)的相同單項(xiàng)平均值的雙倍值，則：預(yù)測變量取值1；3個遠(yuǎn)景區(qū)的相同單項(xiàng)平均值≤某一單項(xiàng)要素值<3個遠(yuǎn)景區(qū)的相同單項(xiàng)平均值的雙倍值，則：預(yù)測變量取值0.5；某一單項(xiàng)要素值<3個遠(yuǎn)景區(qū)的相同單項(xiàng)平均值，則：預(yù)測變量取值0。

所選要素變量共計(jì)10項(xiàng)，單項(xiàng)1分，總計(jì)10分，根據(jù)各預(yù)測要素的實(shí)測數(shù)據(jù)平滑到3個遠(yuǎn)景區(qū)，最后進(jìn)行賦值評序。

將各遠(yuǎn)景區(qū)的10個變量賦值相加，得到該遠(yuǎn)景區(qū)的分值(10個變量滿分為10分)，用以判斷遠(yuǎn)景區(qū)的成礦概率，并按分值高低劃分遠(yuǎn)景區(qū)類別為A、B、C三類，分別表示遠(yuǎn)景區(qū)的資源潛力大、中、小。

4.2 預(yù)測模型

本次工作對打巖背斜西翼礦化帶、新屯背斜礦化帶均實(shí)施地表探礦工程和深部鉆探控制，工作程度相對較高，因此，選擇該二條礦化帶中的兩個礦點(diǎn)建立資源量估算模型，從而預(yù)測其它遠(yuǎn)景區(qū)的潛在資源。

(1)參照《重晶石、毒重石、螢石、硼礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0211-2002)中螢石礦的一般工業(yè)指標(biāo)，礦石類型主要為方解石-螢石型礦石與石英-螢石型礦石，地質(zhì)研究程度相對較低得出：邊界品位：ω(CaF2)≥20%；最低可采厚度0.7 m，夾石剔除厚度0.7 m。

(2)厚度：單件樣品礦體真厚度、水平厚度和鉛直厚度依據(jù)樣品長度、樣槽傾角或鉆孔揭穿礦體傾角、礦體傾角、樣槽傾向或鉆孔方位與礦體傾向的夾角等通過幾何換算求得。單工程的真厚度為各樣品真厚度之和，塊段、礦體真厚度為塊段、礦體內(nèi)的各單工程真厚度的平均值。

單礦體厚度：為礦體各樣品真厚度之和或垂直巖層頂?shù)装逵眯′摼沓咧苯恿咳　?/p>

工程平均厚度：將工程內(nèi)達(dá)到螢石礦品級要求的單礦體平均真厚度相加求得。

礦體平均厚度：在所圈定的塊段內(nèi)，將各工程礦體厚度用算術(shù)平均法求得。

(3)品位

A、工程礦體礦石品位；由工程中CaF2≥20%的連續(xù)樣品品位與樣品真厚度加權(quán)平均求得。

B、塊段礦體礦石品位：由塊段內(nèi)參與計(jì)算的各工程礦體礦石品位與工程礦體厚度加權(quán)平均求得。介于最低工業(yè)品位與邊界品位之間的個別工程，參與計(jì)算后，不影響塊段礦體礦石品位達(dá)到最低工業(yè)品位的一并參與計(jì)算。

C、礦體礦石品位：由礦體內(nèi)各塊段礦體礦石品位與塊段礦體礦石資源量加權(quán)平均求得。

(4)礦體傾角：在野外多次分段量取礦脈傾角，用算術(shù)平均法求其傾角。

(5)塊段礦體面積計(jì)算：用計(jì)算機(jī)MAPGIS軟件在資源量計(jì)算平面圖上量取圖面塊段礦體水平投影面積，結(jié)合塊段礦體平均傾角、經(jīng)過幾何換算獲得該塊段的真面積。

(6)塊段礦體體積=塊段礦體真面積×塊段礦體平均厚度。

(7)礦石體重的確定：區(qū)內(nèi)螢石礦體普遍為共生方解石礦體。

(8)塊段礦石資源量：為塊段礦體體積與塊段礦石平均體重之乘積。

(9)含礦系數(shù)的確定：根據(jù)區(qū)內(nèi)螢石礦的分布特點(diǎn)，以工作程度最高的打巖背斜西翼礦化帶、新屯背斜礦化帶中含礦體長度與構(gòu)造蝕變體(SBT)長度之比厘定為各礦床點(diǎn)統(tǒng)一使用的含礦系數(shù)。在該二礦化帶一共實(shí)施的15個地表工程，將各工程揭露的礦體累厚除以該工程處的礦化帶厚度即得該工程處的含礦率，將15個工程處的含礦率進(jìn)行算術(shù)平均作為該地區(qū)的平均含礦率，以此作為計(jì)算資源量的含礦系數(shù)。經(jīng)計(jì)算含礦系數(shù)為：K=0.45。

4.3 資源儲量估算方法及其范圍

(1)區(qū)內(nèi)螢石礦體有斷層控制和構(gòu)造蝕變體(SBT)控制兩種類型。斷層控制礦體呈陡傾斜脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，傾角均大于45°，構(gòu)造簡單。構(gòu)造蝕變體(SBT)控制礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，傾角多小于40°。所以螢石礦資源量估算分別采用縱投影法(地質(zhì)塊段法)和水平投影法進(jìn)行估算。即按Q=S斜×M×D×K估算(式中：Q—CaF2資源量，S斜—塊段斜面積(m)，M—塊段礦體平均厚度(m)，D—礦石體重(t/m3)，K—含礦系數(shù))。

(2)本次工作在研究區(qū)共圈定：打巖背斜西翼成礦帶3條控礦斷層控制的4個礦體(DⅠ1、DⅠ2、DⅡ1、DⅡ2)；新屯背斜成礦帶4條控礦斷層控制的6個礦體(XⅡ1、XⅡ2、XⅢ1、XⅢ2、XⅤ1、XⅥ1)和構(gòu)造蝕變體(SBT)控制的1個礦體(XⅠ1)。全部納入資源儲量估算范圍。

4.4 控制礦體資源量估算

對納入估算范圍的礦體進(jìn)行資源量估算見表(表3)。

表3 螢石礦資源量估算結(jié)果表Table 3 Estimating result of fluorite resource

4.5 遠(yuǎn)景區(qū)資源量預(yù)測

(1)預(yù)測方法及其依據(jù)

望謨縣包樹地區(qū)螢石礦礦體呈透鏡狀或似層狀產(chǎn)于構(gòu)造蝕變體(SBT)和吳家坪組灰?guī)r中張性控礦斷層，礦體厚度及延伸均不穩(wěn)定，作為定位預(yù)測變量的蝕變體對螢石礦的成礦貢獻(xiàn)最大，一方面提供了主要的成礦元素，另一方面提供了成礦的溫壓條件、容礦空間，與成礦規(guī)模成正相關(guān)關(guān)系。從深部鉆探控制的礦體延深來看，遠(yuǎn)景區(qū)與模型區(qū)的礦體延深相差不大，所以，預(yù)測區(qū)資源量計(jì)算公式分別采用：

A、產(chǎn)于吳家坪組控礦斷層中螢石礦預(yù)測區(qū)資源量(Z1)=預(yù)測區(qū)吳家坪組灰?guī)r出露面積(S)×模型區(qū)吳家坪組灰?guī)r面積含礦率×預(yù)測區(qū)與模型區(qū)的相似系數(shù)

B、產(chǎn)于構(gòu)造蝕變體(SBT)螢石礦預(yù)測區(qū)資源量(Z2)=預(yù)測區(qū)蝕變體(SBT)面積(S)×模型區(qū)蝕變體(SBT)面積含礦率×預(yù)測區(qū)與模型區(qū)的相似系數(shù)

打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)中的DⅠ1、DⅡ1、DⅡ2號礦體和新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)的(XⅢ1、XⅤ1)礦體有地表工程和深部工程控制。從礦點(diǎn)有條件外推一定范圍分別圈出兩個找礦靶區(qū)作為模型區(qū)，用以預(yù)測各遠(yuǎn)景區(qū)的資源量。打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)4個礦體(DⅠ1、DⅠ2、DⅡ1、DⅡ2)、新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)6個斷控礦體(XⅡ1、XⅡ2、XⅢ1、XⅢ2、XⅤ1、XⅥ1)及1個構(gòu)造蝕變體(SBT)控制礦體(XⅠ1)螢石(CaF2)資源量分別估算得205.13千噸和241.59千噸，由此分別計(jì)算相應(yīng)靶區(qū)的蝕變體(SBT)面積含礦率，取其算術(shù)平均值作為模型區(qū)蝕變體(SBT)面積含礦率。相似系數(shù)則是各預(yù)測區(qū)的成礦概率(見表1)與模型區(qū)成礦概率之比。由于打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)的控礦因素比較單一，模型區(qū)的成礦概率可以近似等于打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)的成礦概率，為0.5(見表2)。模型區(qū)巖體面積含礦率計(jì)算如下：

打巖螢石礦找礦靶區(qū)的含礦斷層帶面積=0.073 6 km2

打巖螢石礦找礦面積含礦率=0.163 9÷0.073 6=2.23

新屯螢石礦找礦靶區(qū)的含礦斷層帶面積=0.072 7 km2

新屯螢石礦找礦面積含礦率=0.195 9÷0.072 7=2.69

模型區(qū)螢石礦找礦面積含礦率=(2.23+2.69)÷2=2.46

(2)區(qū)域性遠(yuǎn)景預(yù)測

A、打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)資源預(yù)測

預(yù)測區(qū)資源量(Z)=預(yù)測區(qū)吳家坪灰?guī)r出露面積(S)×模型區(qū)吳家坪灰?guī)r出露面積含礦率×預(yù)測區(qū)與模型區(qū)的相似系數(shù)=(52.44-0.163 9)×2.46×1=1 285.99千噸。

B、新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)資源預(yù)測

預(yù)測區(qū)資源量(Z)=預(yù)測區(qū)吳家坪灰?guī)r出露面積(S)×模型區(qū)吳家坪灰?guī)r出露面積含礦率×預(yù)測區(qū)與模型區(qū)的相似系數(shù)=(67.58-0.195 9)×2.46×1=1 657.65千噸。

C、石屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)資源預(yù)測

由于該遠(yuǎn)景區(qū)與模型區(qū)的相似系數(shù)為0，因此不能預(yù)測其資源量。但因蝕變體的存在，仍有可能成礦，值得探索。

研究區(qū)共圈出各類成礦遠(yuǎn)景區(qū)3個，預(yù)測各類別資源量總計(jì)約2 943.64千噸，找礦潛力大。

4.6 找礦遠(yuǎn)景區(qū)潛力分述

4.6.1 打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)

4.6.2 新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)

4.6.3 石屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)

位于工作區(qū)北西部，面積99.07 km2。具有成礦地質(zhì)條件(具容礦巖石、容礦構(gòu)造、導(dǎo)礦構(gòu)造)，成礦概率為≤0.1，屬C類遠(yuǎn)景區(qū)，具有成礦的基本條件，資源潛力較小。

5 結(jié)論

(1)在區(qū)內(nèi)圈定了13個螢石礦體，初步查明了這些礦體的分布范圍、賦存狀態(tài)、規(guī)模、數(shù)量及其變化規(guī)律，估算了潛在資源。

(2)根據(jù)已發(fā)現(xiàn)螢石礦體和特征、結(jié)合對區(qū)內(nèi)螢石礦成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律的分析，圈定了望謨打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)、望謨新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)及望謨石屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)三處成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

(3)應(yīng)用固體礦產(chǎn)預(yù)測方法，根據(jù)區(qū)內(nèi)螢石礦賦存特點(diǎn)，優(yōu)選了吳家坪組灰?guī)r中裂隙發(fā)育程度、蝕變體厚度、礦化帶厚度、礦體層數(shù)、礦體厚度、見礦工程數(shù)量、遠(yuǎn)景區(qū)面積、含礦率、礦(化)點(diǎn)數(shù)量、巖體面積與遠(yuǎn)景區(qū)面積的比值等作為預(yù)測要素變量并對其進(jìn)行賦值，建立預(yù)測模型對遠(yuǎn)景區(qū)的螢石礦資源進(jìn)行預(yù)測。

(4)通過預(yù)測得出：望謨打巖螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)潛在螢石礦資源為1 285.99千噸，成礦概率為>0.5，具有較大的資源潛力；望謨新屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)潛在螢石礦資源為1 657.65千噸，成礦概率為>0.5，具有較大的資源潛力；望謨石屯螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)，成礦概率為≤0.1，具有成礦的基本條件，資源潛力較小。