浙江東陽木杓灣螢石礦地質(zhì)特征及成因淺析

沈徐睿，閆攀攀

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊，浙江 杭州 310000)

螢石是我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、陶瓷等傳統(tǒng)行業(yè)及新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。從成礦地質(zhì)環(huán)境來看，環(huán)太平洋成礦帶的螢石儲量最多，約占全球儲量一半以上，中國地處其中，螢石產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先[1-2]。浙中礦集區(qū)西起浙江省江山縣，東至寧波市，面積約5.0萬km2。區(qū)內(nèi)有螢石礦床53個，以大中型為主，查明螢石礦資源量約3000萬t[3-4]。成礦區(qū)帶劃分屬濱太平洋成礦域(I-4)，華南成礦省(II-16)，浙中—武夷山(隆起)鎢錫鉬金銀鉛鋅鈮鉭鈾葉蠟石螢石成礦帶(III-81)[5-8]。木杓灣螢石礦位于浙中螢石礦礦集區(qū)核心區(qū)。本文研究了木杓灣螢石礦區(qū)的地質(zhì)特征，分析了礦體特征和礦石質(zhì)量，總結(jié)了成礦規(guī)律和成因類型，為該區(qū)進一步找礦突破提供了重要參考。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

本區(qū)位于浙東南沿海火山凹陷帶與龍泉—寧波隆起帶的接觸邊緣地帶，為龍泉—寧波斷裂帶和麗水—余姚斷裂帶的接合部。大地構(gòu)造位置處于華南褶皺系(I2)浙東南褶皺帶(II3)麗水—寧波隆起(III7)新昌—定海斷隆(IV9)的南西部(圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖

區(qū)域內(nèi)中西部為嶺下村、佐村、上林口一帶的下白堊統(tǒng)永康群朝川組、方巖組紅層盆地，兩側(cè)為下白堊統(tǒng)磨石山群的高塢組、西山頭組等火山碎屑巖。南東側(cè)區(qū)域，上第三系嵊縣組噴溢相玄武巖也時?？梢姟?/p>

區(qū)域內(nèi)北東向斷裂發(fā)育，北東向深大斷裂縱貫全區(qū)，為本區(qū)域的主要構(gòu)造骨架，產(chǎn)狀向盆地內(nèi)側(cè)傾斜，屬盆邊斷裂。巖漿活動頻繁，明顯反映出燕山晚期—喜馬拉雅早期陸緣火山活動和斷塊活動的特征。該組斷裂和次級斷層裂隙為成礦提供了極為有利的導(dǎo)礦通道和容礦空間。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為下白堊統(tǒng)西山頭組(K1x)火山碎屑巖，占礦區(qū)面積85%以上，呈單斜層展布，產(chǎn)狀為218°～250°∠30°～45°。巖性組合為一套酸性火山碎屑巖夾沉凝灰?guī)r。少量九里坪組(K1j)流紋斑巖僅見于南東部的地勢較高地帶，與下伏西山頭組(K1x)呈噴發(fā)不整合接觸。北部出露小面積上第三系嵊縣組(N2s)玄武巖，與下伏西山頭組(K1x)呈噴發(fā)不整合接觸。第四系以殘坡積層為主，主要分布于地形平緩及低洼地帶，由含碎石的粉砂質(zhì)粘土組成(圖2)。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，主要發(fā)育北東向斷裂，規(guī)模較大，主要有F11、F12、F15、F16、F17、F18等，長度在200m至1km不等，斷裂帶寬窄不一，寬處2～5m，最薄處僅數(shù)十公分，為張扭性斷裂。北西向和次級近東西向斷裂規(guī)模較小，由F10、F13、F14及次級小斷裂組成，斷裂性質(zhì)多變。南北向斷裂規(guī)模較大，主要為F1，為壓扭性斷裂，貫穿整個礦區(qū)(表1)。斷裂面局部光滑，呈舒緩波狀，帶內(nèi)巖石破碎，硅質(zhì)膠結(jié)，在地表部分地段見硅化破碎帶和輝綠玢巖充填，部分地段見切錯輝綠玢巖脈，局部見螢石礦脈。北東向及其近東西向次級斷裂與成礦關(guān)系密切，是本礦區(qū)主要導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。

表1 礦區(qū)主要斷裂一覽表

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)未見大的侵入巖體，僅見基性輝綠玢巖脈巖較發(fā)育，地表呈北東向、近東西向、北西向等方向展布，主要侵入于下白堊統(tǒng)西山頭組巖層之中。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于下白堊統(tǒng)西山頭組(K1x)火山碎屑巖為主的地層中，受斷裂構(gòu)造控制。共圈定出4個礦體，編號為Ⅰ、Ⅴ、VI、VII號，呈北東—南西走向延伸，中—陡傾角(46°～70°)向北西傾斜，以形態(tài)較規(guī)則、產(chǎn)狀比較穩(wěn)定的脈狀連續(xù)分布(表2)。

表2 礦區(qū)工業(yè)礦體地質(zhì)特征一覽表

(1)I號礦體。

位于礦區(qū)北部，賦存于F15北東段斷裂破碎帶中，呈中等傾斜寬窄不一的脈狀產(chǎn)出，具膨縮現(xiàn)象，產(chǎn)狀300°～340°∠46°～60°(圖3)。礦體走向長387.40m，傾向最大延深125.10m，單工程礦體真厚度最厚達3.21m，最薄為0.70m，礦體平均真厚度為1.94m，中部礦體厚度大，沿走向向兩端變薄直至尖滅，沿傾向方向，厚度有明顯變薄的趨勢，厚度變化穩(wěn)定，變化系數(shù)為42.1%，形態(tài)變化屬中等偏復(fù)雜程度。單工程礦體CaF2含量一般在30.37%～91.83%，品位變化系數(shù)為37.0%，平均品位為54.33%，屬較均勻類型。礦體沿走向、傾向方向品位變化不明顯。

圖3 木杓灣礦區(qū)螢石礦L1勘查線地質(zhì)剖面簡圖

(2)Ⅴ號礦體。

位于礦區(qū)南部，賦存于F12斷裂南西段破碎帶中，礦體呈寬窄不一的中—陡傾斜脈狀產(chǎn)出，具膨縮現(xiàn)象，產(chǎn)狀280°～325°∠51°～70°。礦體走向最長176.50m，傾向最大延深180.90m，單工程真厚度最厚達6.77m，最薄為0.67m，平均真厚度為2.92m，厚度變化較穩(wěn)定，變化系數(shù)為60.2%，形態(tài)變化屬中等程度。單項工程CaF2含量最高為93.79%，最低為24.18%，品位變化系數(shù)為44.3%，礦體平均品位為50.36%，屬較均勻類型，礦體沿走向方向品位中部高，往北東和南西方向有變低的趨勢，沿傾向方向品位有明顯變低的趨勢。

(3)VI號礦體。

呈透鏡體，產(chǎn)狀與V號礦體平行一致。礦體走向控制長92.14m，傾向控制延深60.82m，單工程真厚度最厚1.39m，最薄為0.59m，平均真厚度為1.22m，厚度變化穩(wěn)定，變化系數(shù)為34.8%，形態(tài)變化屬中等程度。單項工程CaF2含量最高為90.29%，最低為38.07%，礦體平均品位為58.38%，品位變化系數(shù)為35.96%，屬較均勻類型。

(4)VII號礦體。

呈透鏡體，產(chǎn)狀與V、VI號礦體平行一致。礦體走向長40.37m，最大傾向延深53.56m，單工程真厚度最厚1.39m，最薄為0.44m，平均真厚度為0.96m，厚度變化穩(wěn)定，變化系數(shù)為47.2%，形態(tài)變化屬中等程度。單項工程CaF2含量最高為82.70%，最低為73.60%，礦體平均品位為80.88%，品位變化系數(shù)為5.17%，屬均勻類型。

3.2 礦石特征

(1)礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

礦石的礦物組成較簡單，礦石礦物為螢石，脈石礦物主要為石英，次為粘土礦物絹云母和高嶺土，偶見黃鐵礦、綠泥石、方解石和鐵錳質(zhì)等。礦石結(jié)構(gòu)較為簡單，主要以他形、他形—半自形粗粒狀結(jié)構(gòu)及因后期構(gòu)造作用而形成的碎粒狀結(jié)構(gòu)為主。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造以及細脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

螢石以淺灰白色、淺紫色為主，其次為淺綠—綠色及無色、乳黃色；玻璃光澤，透明—半透明。主要為中粗粒狀他形晶集合體，粒度懸殊，結(jié)晶大者，可達14mm以上，一般在0.1～6mm，少量呈隱晶質(zhì)。部分晶洞中見呈八面體及立方體晶形的螢石，偶見葡萄狀、晶簇狀螢石，八面體晶簇表面常附生立方體小晶簇。螢石礦物的結(jié)晶粗大者常分布于脈體中心部位，可見發(fā)育的解理，結(jié)晶細微者常分布于近脈壁處，并可與石英或絹云母相間組成條帶狀構(gòu)造。螢石在礦石中含量20%～80%不等。

石英以乳白色—混濁灰白色為主，玻璃光澤，微透明—不透明，呈細粒他形晶集合體，粒度一般0.01～1mm。結(jié)晶孔壁見梳狀或晶簇狀，發(fā)育六方單錐狀小晶體。石英含量較高的礦石中，石英多呈膠結(jié)物出現(xiàn)于螢石礦石中，也有的呈密集細脈狀產(chǎn)出，或以細微粒狀與螢石顆粒相間混雜充填堆積。此外還可見隱晶狀石英呈不規(guī)則團塊狀或細條帶、條紋狀產(chǎn)出于礦石中。隱晶狀石英為玉髓，細膩致密，玉質(zhì)感強。

螢石礦石中常包含有細微粒石英、顯微鱗片狀絹云母，石英及絹云母除呈條帶狀分布外，還有一部分沿構(gòu)造裂隙或解理面充填，局部發(fā)育多次構(gòu)造破碎地段，成為構(gòu)造角礫的膠結(jié)物。

(2)礦石類型。

礦石的自然類型可分為塊狀螢石、條帶狀螢石、負角礫狀螢石、正角礫狀螢石、碎粒狀螢石等(圖4)。

圖4 不同螢石類型

塊狀礦石：在礦區(qū)所有礦體均可見，淺灰白色、淺紫色為主，其次為淺綠—綠色及無色、乳黃色。螢石及石英相嵌呈致密塊狀，螢石呈他形晶，粒徑一般0.5～6mm，石英呈他形，粒度一般0.01～1mm。礦石品位一般較高。

條帶狀礦石：在礦區(qū)所有礦體均可見，由數(shù)毫米—數(shù)厘米不同顏色、粒度的螢石及石英、絹云母集合體相間排列組成。條帶間礦物成分及粒度變化明顯，構(gòu)成韻律構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。條帶顏色有淺紫、灰白等。其中螢石呈他形—半自形，粒徑多為0.1～3mm，石英呈他形，粒徑一般小于0.1mm。礦石品位一般較高。

正角礫狀礦石：在礦區(qū)所有礦體均可見，螢石呈角礫或團塊，被后期微粒狀石英、螢石等膠結(jié)而成，螢石角礫往往具熔蝕現(xiàn)象，部分因角礫流失而呈骨架狀、角礫狀螢石礦石。

負角礫狀礦石：在礦區(qū)所有礦體均可見，礦石中圍巖角礫呈棱角狀，大小一般5～50mm，含量一般在30%～50%，巖性同近礦圍巖，硅化蝕變較強。膠結(jié)物一般為中細粒螢石及微晶狀石英。

碎粒狀礦石：一般呈黃褐色，見于礦體地表露頭，原生螢石礦經(jīng)風(fēng)化作用破碎呈粒狀，常見硅質(zhì)物沿裂隙充填。螢石流失后，表面常具蜂窩狀。螢石多呈褐色，少數(shù)為紫色。

(3)化學(xué)成分。

螢石礦體礦石化學(xué)成分有益組分以CaF2為主，CaF2平均值為60.34%，品位變化系數(shù)為22%，屬較均勻類型。

有害組分以SiO2為主，SiO2含量隨CaF2含量增高而降低，兩者呈負相關(guān)關(guān)系，合計總量90%以上。少量為Fe2O3、Al2O3、K2O、CaCO3，P、S等組分含量甚微(表3)。

3.3 圍巖

礦體頂、底板圍巖特征基本近于一致，主要為下白堊統(tǒng)西山頭組火山碎屑巖，巖性主要為蝕變流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r，其中Ⅰ號礦體底板圍巖部分為硅質(zhì)巖或輝綠玢巖等脈巖。礦體直接圍巖一般為蝕變原巖，CaF2含量一般＜10%，頂?shù)装鍑鷰rCaF2含量低表明礦體與圍巖界線清楚。但部分頂、底板硅質(zhì)巖、輝綠玢巖及玻屑凝灰?guī)r與螢石礦界線明顯，由于上述圍巖中含有一些螢石細脈，使CaF2含量＞10%。

礦區(qū)礦體圍巖蝕變以強硅化、高嶺土化為主，其次為絹云母化、綠泥石化，少量黃鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變。其中螢石礦化與硅化關(guān)系密切。

4 礦床成因

根據(jù)對礦區(qū)地質(zhì)特征和礦體成礦特征研究，認為木杓灣礦區(qū)螢石礦體主要受巖體、構(gòu)造控制，二者控制了礦區(qū)螢石礦的形成和分布，對螢石礦的形成起了決定性作用[10-18]。

(1)成礦物質(zhì)來源：區(qū)內(nèi)礦體和圍巖有清晰界線，近礦圍巖有不同程度的蝕變。因此，成礦熱液不可能來自于圍巖，且圍巖蝕變以低溫?zé)嵋鹤饔脼橹?，說明螢石礦的形成與火山作用有關(guān)。圍巖中Ca和F元素均高于地殼中平均水平，區(qū)域內(nèi)的里高崗—火星巖一帶英安玢巖等次火山巖體形成于燕山晚期，其可為成礦提供充分熱源及成礦熱液，礦區(qū)內(nèi)分布有較發(fā)育的基性輝綠玢巖脈，顯示巖漿多期活動的特點，推測巖漿活動不僅是礦液運移的熱動力源，也是成礦物質(zhì)的重要來源。

(2)控礦構(gòu)造：礦區(qū)斷裂性質(zhì)大多數(shù)為張扭性，螢石礦體主要賦存于北東向張扭性斷裂破碎帶中，F(xiàn)15、F12北東向斷裂是本礦區(qū)主要導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。斷裂破碎帶內(nèi)具強硅化、高嶺土化蝕變，其次綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化等蝕變。礦化中間部位較強，向兩端逐漸減弱。破碎帶具多期活動特點，早期儲礦斷裂具先張后壓的特點，為礦液沉淀提供了良好的空間場所。成礦后斷裂復(fù)活，具張性或張扭性特點，破壞了早期形成的礦體，使早期的螢石角礫被后期的硅質(zhì)膠結(jié)，形成角礫狀礦石。礦體形態(tài)嚴格受斷裂控制，礦體的寬度隨著斷裂寬度的變化而變化。斷裂收縮地段，礦化減弱，礦體變?。粩嗔雅で?、張開地段，礦化增強，礦體變厚，局部膨大。

礦區(qū)構(gòu)造形成次序先后為：北東向—近東西向—北西向—南北向。其中北東向構(gòu)造形成次序最為復(fù)雜，其內(nèi)部走向追蹤、傾向勾連等表現(xiàn)明顯，北東向主斷裂之間常見次級斷裂派生或被次級東西向斷裂貫通。

(3)成礦作用：早白堊世，當大氣降水沿斷裂構(gòu)造滲流到深部地層，隨著地?zé)嵩鰷睾蛥^(qū)域構(gòu)造活動的熱效應(yīng)而被加熱，同時在滲演途中不斷溶濾汲取出巖石中的F-、Ca2+等成礦組分，與來自深部的巖漿氣液混合成為富氟熱水溶液向上運移。而淺部巖石中的大氣補給水因溫度低而不斷向下流動，從而形成一個對流體系。經(jīng)過深部循環(huán)加熱上升的富氟(和鈣)熱水與在淺部相對富鈣的“冷”水不斷混合，使溶液中F-、Ca2+濃度積增大，當溫度、壓力降低，pH值升高時， 在這種環(huán)流活動的混合區(qū)內(nèi)的有利空間便導(dǎo)致了螢石沉淀，這樣就形成了第一階段的螢石礦體。

第一成礦階段結(jié)束后，隨著主干控礦構(gòu)造帶的再次活動，早期形成的螢石礦發(fā)生破碎，深部的成礦熱液沿構(gòu)造薄弱地帶及近礦圍巖裂隙帶、破碎帶和螢石礦體內(nèi)部的破裂面或破碎帶貫入，并充填、溶蝕、交代或膠結(jié)第一階段形成的螢石礦石和圍巖角礫，形成粒狀結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)、溶蝕交代結(jié)構(gòu)和角礫狀構(gòu)造的礦石，構(gòu)成第二階段的螢石礦。

綜上所述，礦體嚴格受構(gòu)造控制，呈脈狀產(chǎn)于斷裂帶中，近礦圍巖蝕變具明顯的中低溫?zé)嵋何g變特征，本礦床屬中低溫火山期后熱液裂隙充填型螢石礦床。

5 找礦標志

本礦區(qū)螢石礦找礦標志較為明顯，其中以民采坑、采礦硐和斷裂標志最為顯著，北東向斷裂是導(dǎo)礦和容礦的主要構(gòu)造。

(1)地層標志：區(qū)內(nèi)礦體主要賦存于西山頭組流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r中。

(2)構(gòu)造標志：螢石礦化帶嚴格受北東向及其次級斷裂控制。

(3)圍巖蝕變標志：礦體及其頂?shù)装鍑鷰r普遍具硅化及高嶺土化、絹云母化等蝕變。

(4)其他標志：礦體風(fēng)化后，往往形成石英、螢石碎片等殘留物，散落在礦體周圍，是找礦的主要標志。

6 結(jié)論

(1)木杓灣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，北東向斷裂構(gòu)造為主要的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。

(2)木杓灣螢石礦成礦物質(zhì)來源于燕山晚期次火山巖體，巖漿活動是礦液運移的熱動力源。

(3)礦石圍巖蝕變以強硅化、高嶺土化為主，具有典型的中低溫?zé)嵋何g變特征，本礦床為中低溫火山期后熱液裂隙充填型螢石礦床。

(4)礦區(qū)Ⅰ號礦體走向上從北東往南西方向有側(cè)伏現(xiàn)象，礦體在此仍有可能延伸；Ⅴ號礦體邊界尚未控制，礦體傾向上有可能繼續(xù)延伸。礦區(qū)還有進一步擴大規(guī)模的潛力。