福建政和—建甌地區(qū)葉蠟石礦地質(zhì)特征及找礦方向

葉孔凱

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì)，福建 福州 350001)

葉蠟石是制取功能陶瓷、新能源設(shè)備、高性能玻璃纖維、超硬材料等的重要原料礦產(chǎn)。我國是世界上葉蠟石礦資源最豐富的國家之一，福建省葉蠟石占全國總資源量50%以上，其中政和—建甌為福建省最重要的葉蠟石成礦帶，僅井后葉蠟石礦探明礦石資源量達(dá)4 500萬t，是目前全世界已探明最大規(guī)模葉蠟石單體礦床[1]，占全國葉蠟石資源量40%[2]?！皷|部重點(diǎn)工作區(qū)脈石英石墨葉蠟石礦產(chǎn)資源調(diào)查”(項(xiàng)目編號DD20190817)項(xiàng)目，通過系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查，對本地區(qū)礦床地質(zhì)特征、成礦地質(zhì)條件、礦床成因類型、成礦過程及找礦潛力進(jìn)行了分析研究，總結(jié)出了找礦標(biāo)志，劃定了成礦遠(yuǎn)景區(qū)，對今后本地區(qū)葉蠟石地質(zhì)找礦有一定指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于壽寧—華安斷隆帶(Ⅳ-52(1)a) 五級構(gòu)造單元內(nèi)，處政和—大浦深大斷裂帶與松溪—寧德斷裂帶交匯處南部，壽寧—梅林火山噴發(fā)帶與松溪—寧德火山噴發(fā)帶交匯處[3]。區(qū)內(nèi)發(fā)育有2個大型火山機(jī)構(gòu)，分別為：①仁山火山盆地(Ⅳ級)：火山噴發(fā)時期為晚侏羅世—早白堊世?；鹕交顒邮苷汀笃稚畲髷嗔褞Э刂疲瑤r漿沿?cái)嗔焉仙乇硇纬蓢姲l(fā)帶。②樟口(東坑)火山盆地(Ⅳ級)：屬環(huán)狀火山機(jī)構(gòu)，受松溪—寧德斷裂構(gòu)造控制，火山噴發(fā)時期主要為晚侏羅世—早白堊世?；鹕綑C(jī)構(gòu)及外圍的地層以碎屑沉積—火山噴發(fā)巖系地層為主。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，控制著區(qū)內(nèi)地層及火山巖分布(圖1)。其中火山機(jī)構(gòu)、區(qū)域地層及構(gòu)造為葉蠟石礦床的形成提供了物源條件、熱動力、熱液通道。

圖1 福建省政和—建甌葉蠟石成礦帶區(qū)域地質(zhì)圖

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

目前政和—建甌成礦帶已發(fā)現(xiàn)4個葉蠟石礦床，其中井后葉蠟石礦位于仁山火山噴發(fā)盆地，龍井面、楊源、鎮(zhèn)前葉蠟石礦位于樟口(東坑)火山盆地。各礦體地質(zhì)特征見表1。

表1 政和縣—建甌市葉蠟石礦床地質(zhì)特征

2.2 典型礦床特征

井后葉蠟石礦是區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大葉蠟石礦，在成礦帶內(nèi)具有代表性。

2.2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于仁山火山噴發(fā)盆地北側(cè)。礦區(qū)內(nèi)主要地層為上侏羅統(tǒng)南園組第二段(J3n2)、第四段(J3n4)地層、長林組地層(J3c)，地層產(chǎn)狀基本一致，均為200°～270°∠5°～20°，朝向仁山火山中心方向，南園組第二段與第四段地層、南園組第二段與長林組地層均呈不整合接觸(圖2)。葉蠟石礦主要賦存于南園組第二段及第四段地層內(nèi)，該兩段地層常發(fā)育有葉蠟石化及硅化，葉蠟石化強(qiáng)烈處形成礦體。區(qū)域上揭露有脆—韌性剪切帶經(jīng)過礦區(qū)，礦區(qū)東部揭露有一張扭性斷裂，傾向西，傾角約30～40°，為礦區(qū)主要導(dǎo)礦構(gòu)造。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)礦體近地表處常發(fā)育有陡立解理面，主要傾向北東或北西，解理面光滑，顯示剪切性質(zhì)，其為熱液與凝灰?guī)r交代作用提供了空間(圖3)。

圖2 區(qū)域地層單位柱狀圖

圖3 井后礦區(qū)地質(zhì)簡圖(a)及剖面簡圖(b)

2.2.2 礦體地質(zhì)特征

Ⅰ礦體：為礦區(qū)主礦體，資源量約3 200萬t，賦存于上侏羅統(tǒng)南園組第二段(J3n2)地層內(nèi)，圍巖為流紋質(zhì)晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，礦體呈似層狀，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀相近，傾向200°～270°，傾角約5°～20°，局部呈舒緩波狀起伏。礦體走向延伸約700m，傾向延伸約600m，厚度約5～84m，賦存標(biāo)高為530～655m。

Ⅱ礦體：資源量約1 300萬t，賦存于上侏羅統(tǒng)南園組第四段(J3n4)地層內(nèi)，圍巖為流紋英安質(zhì)晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，礦體位于Ⅰ號礦體上部，總體產(chǎn)狀與Ⅰ號礦體相近，礦體走向延伸約700m，傾向延伸約500m，厚度約2～40m，賦存標(biāo)高580～680m。

2.2.3 礦石質(zhì)量特征

礦區(qū)內(nèi)礦石以石英—葉蠟石型為主，呈灰白色、肉紅色、淺綠色等。鱗片變晶結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)。塊狀構(gòu)造、條紋狀構(gòu)造。根據(jù)礦粉X-射線衍射及巖礦鑒定分析結(jié)果顯示：礦石主要礦物成分為葉蠟石(40%～95%)、石英(5%～45%)及少量水鋁石、伊利石、地開石、赤鐵礦、黃鐵礦等[3]。全區(qū)礦石平均化學(xué)成分為Al2O3含量16.31%、SiO2含量75.85%、Fe2O3含量0.59%、K2O含量0.56%、Na2O含量0.10%、TiO2含量0.12%[2,4-5]。

2.2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)火山碎屑巖普遍遭受不同程度蝕變，屬火山巖期后熱液交代產(chǎn)物，主要有葉蠟石化、次生石英巖化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、水鋁石化，并以葉蠟石化、次生石英巖化為主，葉蠟石化強(qiáng)烈處形成礦體。蝕變帶分布特征為：葉蠟石化廣泛分布于全區(qū)南園組地層，由礦體往外逐漸減弱。次生石英巖化與葉蠟石化呈負(fù)相關(guān)，在礦體外部蝕變強(qiáng)烈形成夾石，特別在頂板近地表處常形成硅帽。水鋁石化常與葉蠟石化相伴出現(xiàn)。在礦體深部零星可見黃鐵礦化，在礦體淺部火山碎屑巖中常出現(xiàn)赤鐵礦化。

3 成礦規(guī)律

3.1 成礦地質(zhì)條件

政和—建甌成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多個葉蠟石礦床，包括世界上最大規(guī)模的葉蠟石單礦床，該成礦帶具有得天獨(dú)厚的葉蠟石成礦條件。

成礦構(gòu)造：該成礦帶位于政和—大浦深大斷裂帶與松溪—寧德斷裂帶交匯部南側(cè)，大斷裂次生的斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，為葉蠟石成礦提供熱液運(yùn)輸通道。目前發(fā)現(xiàn)的礦床都集中在區(qū)域大斷裂交匯部位附近，火山構(gòu)造洼地處。其中井后葉蠟石礦距政和—大浦深大斷裂帶僅5km。

成礦時期：晚侏羅—早白堊紀(jì)(燕山晚期)區(qū)域內(nèi)火山運(yùn)動頻繁，為葉蠟石成礦提供了基礎(chǔ)成礦背景，為葉蠟石成礦時期。

含礦建造：區(qū)內(nèi)大面積分布的厚層南園組火山碎屑巖建造是葉蠟石礦床賦存的有利層位，該地層第二及第四段巖性主要為流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r和流紋英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，其中南園組第二段地層Al2O3含量為12.99%，第四段為13.15%[6]，為葉蠟石成礦提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

成礦物質(zhì)來源：物質(zhì)來源主要為原南園組地層內(nèi)富鋁的火山碎屑巖、地表及地下氣水熱液。

火山作用：區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有仁山和樟口2個火山機(jī)構(gòu)?；鹕阶饔眠^程中火山氣水熱液不斷上升，與地下水、地表水沿?cái)嗔?、層間破碎帶與南園組火山碎屑巖進(jìn)行交代作用，持續(xù)的火山運(yùn)動為葉蠟石礦床的形成提供了熱動力和熱液。

3.2 成礦模式

晚侏羅世火山運(yùn)動頻繁，政和—建甌一帶形成一套富鋁的南園組(J3n)火山碎屑巖地層。后期至早白堊世持續(xù)的火山運(yùn)動，為葉蠟石成礦提供了熱動力。在火山噴發(fā)盆地、火山構(gòu)造洼地中，地下水、地表水及巖漿氣水混合熱液通過斷裂帶、層間裂隙、層間薄弱面與熔結(jié)凝灰?guī)r產(chǎn)生交代蝕變作用(圖4)。交代過程中長石類晶屑及長英質(zhì)碎屑、火山灰與氣水熱液交代形成葉蠟石，析出的硅導(dǎo)致圍巖強(qiáng)烈的次生石英巖化，析出的鐵質(zhì)在礦體外圍形成黃鐵礦化。

圖4 熱液交代蝕變成因葉蠟石礦床成礦模式圖

式 中：K[AlSi3O8]為 鉀 長 石(或 其 他)；Na[AlSi3O8]為鈉長石(或其他)；Ca[Al2Si2O8]為鈣長石(或其他)；Al2[Si4O10](OH)2為葉蠟石。

注：(或其他)是指以上化學(xué)式中反應(yīng)過程不僅只有長石參與，還包括與長石化學(xué)式相同的火山灰、玻璃質(zhì)、碎屑等物質(zhì)。

3.3 礦床類型

我國葉蠟石礦床主要分為2大類、5亞類[7-8](表2)。福建省目前已發(fā)現(xiàn)的葉蠟石礦床幾乎都為熱液型(除漳州礁尾礦外)，并以熱液交代型為主。政和—建甌葉蠟石礦成礦帶內(nèi)目前揭露的4個礦床圍巖蝕變均主要為葉蠟石化、次生石英巖化，在各礦體外圍黃鐵礦化常與次生石英巖化相伴，水鋁石化常在礦體內(nèi)部與葉蠟石化相伴，礦體外圍局部出現(xiàn)高嶺石化，內(nèi)部局部出現(xiàn)明礬石化，結(jié)合礦床地質(zhì)特征及巖石特征，該4個葉蠟石礦同屬中—低溫?zé)嵋航淮腿~蠟石礦[9-11]，成礦模式相近。

表2 葉蠟石礦床類型

4 找礦標(biāo)志及成礦預(yù)測

4.1 找礦潛力

政和—建甌葉蠟石成礦帶處于政和—大浦深大斷裂與松溪—寧德斷裂交匯處，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的葉蠟石礦全部為中低溫?zé)嵋航淮偷V床，同時區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的幾個金屬礦床多為中低溫?zé)嵋撼涮钚蚚12-14]。區(qū)內(nèi)火山活動強(qiáng)烈，發(fā)育有兩個大型火山機(jī)構(gòu)，火山盆地內(nèi)的南園組地層(福建省葉蠟石主要賦礦層位)分布廣泛、斷裂構(gòu)造發(fā)育、巖層間解理裂隙發(fā)育。故從以上各條件分析，該區(qū)均為葉蠟石找礦的絕佳區(qū)域，找礦潛力大。

4.2 找礦標(biāo)志

根據(jù)對區(qū)域地質(zhì)特征和礦床地質(zhì)特征分析，區(qū)內(nèi)葉蠟石找礦標(biāo)志為：①蝕變標(biāo)志：直接為葉蠟石化、次生石英巖化、水鋁石化，間接為黃鐵礦化、高嶺石化等。②構(gòu)造及地層：仁山、樟口(東坑)火山盆地、火山構(gòu)造洼地中的晚侏羅系南園組第二段及第四段地層。③硅帽地貌標(biāo)志：葉蠟石礦外圍近地表處常伴隨強(qiáng)烈次生石英巖化現(xiàn)象，由于次生石英化巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)于葉蠟石，故常風(fēng)化形成高陡山崗，呈帽狀。

4.3 成礦預(yù)測

根據(jù)成礦條件分析在研究區(qū)圈定建甌水源葉蠟石找礦遠(yuǎn)景I區(qū)及政和楊源葉蠟石找礦遠(yuǎn)景Ⅱ區(qū)。劃定依據(jù)為：①兩遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)均大面積分布晚侏羅系南園組第二段地層(J3n2)，屬葉蠟石賦礦地層；②兩遠(yuǎn)景區(qū)均處大型火山噴發(fā)帶內(nèi)的火山盆地，為葉蠟石主要賦礦區(qū)位；③兩遠(yuǎn)景區(qū)均處于區(qū)域深大斷裂附近，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造、層面構(gòu)造、層間破碎帶均較發(fā)育，即葉蠟石礦控礦構(gòu)造發(fā)育。

其中遠(yuǎn)景I區(qū)找礦潛力大于Ⅱ區(qū)。主要分析如下：①I區(qū)所屬仁山火山機(jī)構(gòu)規(guī)模遠(yuǎn)大于區(qū)Ⅱ區(qū)的樟口火山機(jī)構(gòu)，即仁山火山機(jī)構(gòu)火山口南側(cè)及西側(cè)廣泛分布正長花崗巖，根據(jù)同位素測年結(jié)果顯火山噴發(fā)時間為143.21±0.42Ma，正長花崗巖形成年代為133.78±0.39～139.29±0.54Ma[9]，推斷該花崗巖為該仁山火山的巖基，表明該火山機(jī)構(gòu)已出露規(guī)模達(dá)45×20km，遠(yuǎn)大于樟口火山機(jī)構(gòu)；②I區(qū)與火山口高差大。已發(fā)現(xiàn)的井后葉蠟石礦與仁山火山口高差達(dá)1 100米，其余3個礦體與樟口環(huán)狀火山口高差均較??；③I區(qū)構(gòu)造更發(fā)育。I區(qū)距政和—大浦深大斷裂帶僅5km，區(qū)域上僅I區(qū)揭露到脆—韌性剪切帶；④I區(qū)已發(fā)現(xiàn)的井后葉蠟石床規(guī)模為Ⅱ區(qū)葉蠟石礦床的20～30倍。

5 結(jié)論

(1)福建省政和縣—建甌市葉蠟石成礦帶內(nèi)已揭露有4個葉蠟石礦床，其中井后葉蠟石礦屬超大型，其余3個為小—中型。

(2)福建省政和縣—建甌市葉蠟石成礦帶內(nèi)葉蠟石礦主要受區(qū)域深大斷裂、火山碎屑巖建造、樟口及仁山大型火山機(jī)構(gòu)控制。

(3)成礦帶內(nèi)葉蠟石礦主要為中低溫?zé)嵋航淮偷V床。主要成礦模式為晚侏羅—早白堊紀(jì)區(qū)域火山運(yùn)動形成一套富鋁南園組地層，持續(xù)的火山運(yùn)動提供熱動力及部分流體，使得地表水、地下水、巖漿熱液共同反復(fù)交代于南園組碎屑巖中，形成葉蠟石礦床。

(4)區(qū)內(nèi)葉蠟石找礦潛力大，找礦標(biāo)志主要有葉蠟石化蝕變、次生石英巖化蝕變、火山盆地或洼地內(nèi)的南園組地層及“硅帽”地形標(biāo)志等。

(5)根據(jù)區(qū)域成礦地質(zhì)條件和找礦標(biāo)志分析，分別在建甌水源及政和楊源劃定兩處成礦遠(yuǎn)景區(qū)。由于遠(yuǎn)景I區(qū)所處火山機(jī)構(gòu)規(guī)模更大、構(gòu)造更發(fā)育，故找礦潛力大于Ⅱ區(qū)。