河北豐寧草原螢石礦床地質(zhì)特征及礦床成因

[摘要]河北豐寧草原螢石礦床探明儲(chǔ)量規(guī)模已達(dá)特大型，成礦地質(zhì)條件良好，但是對(duì)該礦床的成因研究等方面的工作仍有欠缺，總結(jié)其礦床地質(zhì)特征及成因?qū)罄m(xù)資源的進(jìn)一步開發(fā)有著重要意義。本文在詳盡野外調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的探礦工程，對(duì)礦體的空間分布、賦存狀態(tài)及控礦因素進(jìn)行了分析，探討該礦床成因，確定了豐寧草原螢石礦受控于北北西及北西向斷裂構(gòu)造，直接圍巖為白堊系張家口組火山巖。礦體與區(qū)內(nèi)出露的花崗斑巖空間關(guān)系密切，主要賦存于花崗斑巖附近斷裂破碎帶中，為巖漿期后熱液貫入形成的熱液充填型礦床，控礦構(gòu)造延伸穩(wěn)定，在深部仍有較大的找礦空間。

[關(guān)鍵詞]螢石礦；礦床地質(zhì)特征；礦床成因；豐寧

[項(xiàng)目資助]中國黃金集團(tuán)科研項(xiàng)目2018-94號(hào)。

草原螢石礦位于河北豐寧滿族自治縣草原鄉(xiāng)，該區(qū)為冀北-遼西螢石成礦帶的重要組成部分[1]。與同區(qū)其他螢石礦床相比，該礦床基礎(chǔ)研究薄弱。本文通過詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)研，對(duì)草原螢石礦賦礦圍巖、控礦構(gòu)造等地質(zhì)特征進(jìn)行總結(jié)，特別是其與礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖之間的空間位置關(guān)系進(jìn)行分析，確定其成因，為后期在該區(qū)的進(jìn)一步找礦工作提供了理論依據(jù)。

1.區(qū)域地質(zhì)特征

河北草原螢石礦所在區(qū)位于華北地臺(tái)北緣與興蒙地槽褶皺帶的過渡部位[2]，屬陰山-燕山造山帶[3]（圖1a）。研究區(qū)基底主要為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖及下二疊統(tǒng)的地層[4-6]，烏拉山群（Ar3W）主要巖性為下部以角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖為主夾變粒巖、磁鐵石英巖，上部為石墨片麻巖、透輝石大理巖、矽線石石英巖等的一套變質(zhì)巖，下二疊統(tǒng)三面井組（P1s）主要巖性為海陸交互相碎屑巖夾碳酸鹽巖，下二疊統(tǒng)額里圖組（P1e）主要巖性為英安質(zhì)火山碎屑巖[4]。區(qū)內(nèi)主要出露地層有下白堊統(tǒng)義縣組（K1y），主要巖性為中、基性火山巖、火山碎屑巖，局部夾中酸性-酸性和弱堿性火山熔巖、火山碎屑巖及多層沉積巖，底部常具厚度不大的礫巖、砂巖、頁巖等巖石組合；下白堊統(tǒng)張家口組上段（K1z3）主要為灰、灰紫色流紋質(zhì)角礫巖、流紋巖，下段（K1z1）為灰紫、灰白色流紋質(zhì)凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r；第四系主要由沖積、洪積物、風(fēng)積砂、砂巖、礫巖等組成[7，8]（圖1b）。

構(gòu)造主要有康保-圍場(chǎng)深斷裂、豐寧-隆化深斷裂、大廟-娘娘廟深斷裂、尚義-平泉深斷、上黃旗-烏龍溝深斷裂、張北-沽源斷裂，其中北東-南西向張北-沽源深大斷裂帶為區(qū)域主干斷裂帶[9-11]。區(qū)域巖漿活動(dòng)主要表現(xiàn)為燕山期流紋巖、流紋斑巖和花崗巖。區(qū)域螢石礦的分布主要與燕山期花崗巖有關(guān)。

2.礦區(qū)地質(zhì)

豐寧草原螢石礦礦區(qū)內(nèi)出露地層簡單，主要為白堊系張家口組和第四系覆蓋物。其中白堊系張家口組在礦區(qū)內(nèi)出露廣泛，以流紋巖夾熔結(jié)凝灰?guī)r為主，為主要賦礦圍巖。第四系則主要含礫粘土為主，少量為含礫砂土，分布于溝谷底部及兩側(cè)。

礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育，表現(xiàn)形式以斷裂為主，其中主干斷裂表現(xiàn)為北北西向，對(duì)區(qū)內(nèi)的地層及巖漿巖分布起著主要的控制作用，亦為主要的控礦構(gòu)造，另有北西向次級(jí)構(gòu)造控制著小規(guī)模礦體的產(chǎn)出。I-北北西向斷裂（F1）：屬壓剪性構(gòu)造，長約2000m，寬2～50m，產(chǎn)狀50°～80°∠70°～88°，局部反轉(zhuǎn)。構(gòu)造延展性較好，且較為穩(wěn)定，后期有繼承性構(gòu)造，巖石遭到破碎后形成一條破碎帶，礦化位于破碎帶及圍巖裂隙中，與斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀一致；Ⅱ-北西向斷裂（F4）：為北東向斷裂的次級(jí)斷裂，位于F1東部，多條斷裂在走向上近乎平行，北部與F1交匯，長約1000m，寬2～10m，產(chǎn)狀200°～205°∠73°～80°，Ⅳ號(hào)礦體賦存其中。

礦區(qū)巖漿活動(dòng)發(fā)育，燕山期的巖漿活動(dòng)沿?cái)嗔褬?gòu)造侵入，形成燕山期的花崗斑巖。礦體主要賦存于花崗斑巖附近的斷裂破碎帶中?；◢彴邘r呈肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶約為20%主要成分有石英、鉀長石、黑云母，基質(zhì)為長英質(zhì)礦物組成。

3.礦體特征

豐寧草原螢石礦區(qū)內(nèi)分布有多條螢石礦體，主要賦存于北北西及北西向構(gòu)造破碎帶，產(chǎn)狀完全受構(gòu)造破碎帶控制，延伸穩(wěn)定，多處出現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象。礦體與白堊系張家口組火山巖表現(xiàn)為明顯的侵入接觸關(guān)系，礦體與圍巖界線清晰。礦石品位變化表現(xiàn)出由礦脈中線向兩側(cè)由低到高漸變的特征，應(yīng)與流體就位時(shí)冷卻的時(shí)間早晚有關(guān)。根據(jù)工業(yè)指標(biāo)圈出的多條礦體，經(jīng)計(jì)算確定其為特大型礦床[13]，其中Ⅰ號(hào)和Ⅸ號(hào)為主要礦體。Ⅰ號(hào)礦體為礦區(qū)內(nèi)最大的礦體，主要呈陡傾斜脈狀沿F1北北西向斷裂分布，礦化帶延長近1600m，厚度在1～11m之間，平均厚度4.37m，產(chǎn)狀約80°∠88°（圖4），局部反轉(zhuǎn)。礦體厚度變化穩(wěn)定，CaF2品位24.20%～38.44%，平均為34.55%；Ⅸ號(hào)礦體-沿F7北北西向構(gòu)造分布，礦化帶延長約800m，厚度1.8～6.6m，平均厚度3.58m，產(chǎn)狀236°∠77°。礦石品位26.69%～36.62%，平均為34.14%，品位變化穩(wěn)定。

根據(jù)礦物共生組合，礦區(qū)內(nèi)礦石類型為石英-螢石型，表現(xiàn)為角礫狀構(gòu)造（圖4a）、細(xì)脈狀構(gòu)造（圖4b）、葡萄狀構(gòu)造（圖4c）、梳狀構(gòu)造（圖4d）。其中角礫狀礦石多為螢石早期破碎后被后期螢石礦脈充填。結(jié)構(gòu)以自形、半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主，少數(shù)表現(xiàn)為他形粒狀結(jié)構(gòu)。礦石礦物以螢石為主，多呈現(xiàn)出深紫色、土黃色、綠色、白色和淺紫色。脈石礦物有石英、方解石、絹云母、長石、黑云母、角閃石、輝石等。礦石中主要化學(xué)成分為SiO2（19.23%～69.80%）和CaF2（20.17%～72.05%），二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[13]。

根據(jù)礦脈間相互穿插關(guān)系，本文將草原螢石礦劃分為三個(gè)成礦階段，第一階段主要為深紫色螢石脈（5a），受后期構(gòu)造影響部分該階段礦體被破碎形成角礫狀（5b）；第二階段主要為綠色、土黃色螢石脈（5c），呈脈狀，部分將第一階段角礫狀螢石脈包裹（5b），后又經(jīng)構(gòu)造破碎（5d）；第三階段為白色、淺紫色葡萄狀（5e）、脈狀（5f）礦石，形成溫度較低，自形程度較高，部分在裂隙中形成晶洞（5f）。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變沿?cái)嗔哑扑閹騼蓚?cè)發(fā)育，蝕變逐漸減弱。蝕變類型主要有螢石化（6圖a）、硅化（6圖b），其次為黃鐵礦化（6圖c）、絹云母化（6圖d）及高嶺土化（6圖e）。

4.礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1控礦條件及礦床成因

張家口組火山巖為螢石礦體的直接圍巖[14]，在圍巖中可見礦化蝕變現(xiàn)象，蝕變礦物以石英和螢石為主，為一套中-低溫?zé)嵋何g變礦物組合。

野外及井下地質(zhì)調(diào)研結(jié)果顯示，礦體產(chǎn)狀、分布形態(tài)嚴(yán)格受礦區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造控制，二者在產(chǎn)狀上呈現(xiàn)出明顯的一致性?？梢?，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的北西向壓剪性斷裂破碎帶延伸穩(wěn)定，為成礦熱液的運(yùn)移及沉淀提供了理想的通道和充足的空間。后期繼承性斷裂，使早階段礦石發(fā)生破碎，形成角礫狀礦石，并被后期的含礦流體膠結(jié)，從而形成多階段礦化。

礦區(qū)內(nèi)礦體與花崗斑巖空間關(guān)系密切，明顯由統(tǒng)一構(gòu)造系統(tǒng)控制，礦體主要賦存于花崗斑巖的附近的斷裂破碎帶中，斑巖中也可見螢石化，顯示出巖漿期后熱液活動(dòng)的特征，據(jù)此推測(cè)同構(gòu)造系統(tǒng)中花崗斑巖演化后期的流體活動(dòng)為該礦床提供了豐富的物質(zhì)來源，并充填斷裂破碎帶形成脈狀礦體[15-18]。

綜上可見，草原螢石礦礦體與同構(gòu)造系統(tǒng)中花崗斑巖空間關(guān)系密切，這與同一成礦帶內(nèi)螢石礦床由巖漿期后熱液演化而來的特征相一致[19-21]。因此，本文認(rèn)為草原螢石礦成因類型為與燕山期巖漿活動(dòng)有關(guān)的巖漿期后熱液型礦床。

4.2找礦標(biāo)志

根據(jù)地層、構(gòu)造、巖漿活動(dòng)“三位一體”找礦理論分析[22-23]，草原螢石礦賦礦圍巖即張家口組火山巖是研究區(qū)的主要找礦標(biāo)志之一；區(qū)內(nèi)穩(wěn)定發(fā)育的北北西向和北西向構(gòu)造破碎帶提供的導(dǎo)礦和容礦空間，是尋找螢石礦床的重要構(gòu)造標(biāo)志；研究區(qū)構(gòu)造系統(tǒng)中通常發(fā)育有燕山期中酸性巖脈，巖脈賦存通常是礦體沉淀的有利場(chǎng)所。滿足以上三項(xiàng)地質(zhì)條件，能夠在研究區(qū)較為有效的確定找礦靶區(qū)，為螢石礦產(chǎn)的勘查提供幫助。

5.結(jié)論

（1）豐寧草原螢石礦賦存于白堊系張家口組火山巖中，礦脈與圍巖界線平直，且分界清楚，嚴(yán)格受到斷裂構(gòu)造控制。燕山期花崗斑巖與礦體空間關(guān)系密切，礦體主要賦存于花崗斑巖附近的斷裂破碎帶中。

（2）草原螢石礦床成因類型為巖漿期后熱液型礦床，找礦標(biāo)志為張家口組火山巖+北北西向、北西向壓剪性斷裂構(gòu)造+同構(gòu)造體系中燕山期中酸性巖漿巖。

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