豫西楊山螢石礦床成因：螢石稀土元素組成和流體包裹體熱力學制約

王啟博，張壽庭，唐 利，李軍軍，盛淵明

(1.中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083；2.河南省欒川縣自然資源局，河南 洛陽 471500)

0 引 言

豫西地區(qū)位于華北板塊南緣，區(qū)域地質(zhì)條件復雜，構(gòu)造巖漿活動頻繁，礦產(chǎn)資源豐富，不僅是我國重要的鉬、鎢、金、銀、鋁、銅、鉛和鋅多金屬礦集區(qū)，而且也是螢石、重晶石等非金屬礦產(chǎn)的重要產(chǎn)地，具有良好的螢石成礦地質(zhì)條件[1]。

豫西欒川合峪—嵩縣車村之間發(fā)育一條地表斷續(xù)出露近18 km的螢石礦帶，分布有楊山、砭上和古滿溝等多個螢石礦床，其外圍及深部資源潛力巨大[2]。經(jīng)過近幾年的勘查工作，區(qū)內(nèi)共有螢石礦床30余處，探明螢石資源量超過1500萬噸，遠景資源量有望達到3000萬噸[3]。楊山螢石礦床位于該礦帶中部，探明螢石礦石量309萬噸，是該區(qū)代表性的大型螢石礦床[4]。前人對該礦床的成礦地質(zhì)特征、H-O同位素組成和稀土元素組成等方面進行了研究，初步揭示了成礦物質(zhì)來源和礦床基本成因類型[4-7]。然而，對成礦期次、成礦流體演化和螢石沉淀機制等仍缺乏深入剖析，進而制約成礦機理和區(qū)域成礦規(guī)律的研究。

本文以豫西楊山螢石礦床為研究對象，基于螢石的稀土元素組成和流體包裹體熱力學研究，闡釋了成礦物質(zhì)來源、成礦流體屬性及礦床成因，以期為區(qū)域螢石礦床的找礦勘查提供新依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

楊山螢石礦床位于豫西欒川縣內(nèi)，大地構(gòu)造位置處于華北克拉通南緣(圖1)[4]。區(qū)域地層具基底-蓋層二元結(jié)構(gòu)，基底主要為新太古界太華群變質(zhì)巖系，蓋層主要由中元古界熊耳群火山巖系和官道口群陸源碎屑巖系、新元古界欒川群和下古生界陶灣群沉積巖系組成，第四系沖積物和殘坡積物等沿河床和溝谷分布[3]。區(qū)域性欒川斷裂帶和馬超營斷裂帶呈近EW向展布，NW向、NE向和近SN向次級斷裂疊加其上，共同構(gòu)成網(wǎng)格狀構(gòu)造格局，對區(qū)內(nèi)的構(gòu)造-巖漿活動起到控制作用[8]。次級斷裂以NW向、NE向最為發(fā)育，并為熱液型多金屬礦化和螢石礦化提供良好的賦存空間[4]。區(qū)域巖漿活動頻繁而強烈，自元古代到中生代都有表現(xiàn)，巖漿作用具有長時間、多期次活動的特點[9]。其中，燕山期是區(qū)內(nèi)重要的巖漿活動時期，不僅形成大量含礦小斑巖體和合峪、太山廟等規(guī)模龐大的花崗巖基，而且與該區(qū)鉬、鎢、金、銀、鉛、鋅及螢石等成礦作用具有密切關(guān)系[10]。

圖1 秦嶺造山帶大地構(gòu)造圖((a)，據(jù)文獻 [11]修編)和合峪礦集區(qū)螢石礦床分布圖((b)，據(jù)文獻 [12]修編)Fig.1 Tectonic map of the Qinling Orogen Belt (a)(modified after reference [11]) and distribution of fluorite deposits in the Heyu ore concentrated area (b)(modified after reference [12])

2 礦床地質(zhì)特征

楊山礦床的螢石礦體位于合峪花崗巖基中，礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有四條螢石礦脈，分別編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號礦脈，其中Ⅲ號礦脈規(guī)模最大，由Ⅲ1、Ⅲ2兩個螢石礦體組成(圖2)。區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造格局由NW向的F1、F3斷裂和NE向的F2、F4斷裂組成。其中，F(xiàn)3斷裂多期構(gòu)造活動明顯，具有擠壓-拉張-壓扭性構(gòu)造特征，F(xiàn)2、F4斷裂壓扭性構(gòu)造特征明顯。賦礦圍巖為礦區(qū)大面積出露的合峪花崗巖基中的二長花崗巖，圍巖與礦體界線清晰。賦礦二長花崗巖呈灰白色和淡肉紅色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。花崗巖的礦物組成以鉀長石、斜長石和石英為主，少量黑云母；副礦物包括磷灰石和鋯石。

圖2 楊山螢石礦床地質(zhì)圖(據(jù)文獻 [8]修編)Fig.2 Geological map of the Yangshan fluorite deposit(modified after reference [8])

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號礦脈分別受F1、F2、F3和F4斷裂所控制，礦體產(chǎn)狀與控礦斷裂基本一致(圖3)。礦體形態(tài)呈脈狀、透鏡狀和層狀，沿走向及傾向呈舒緩波狀，局部膨縮變化明顯。礦石類型以螢石-石英型和石英-螢石型為主，少量為螢石型。礦石礦物主要由螢石組成，在Ⅲ2礦體中局部見少量滑石和石膏，螢石以紫色為主，少量無色、白色、灰色和綠色；礦石構(gòu)造以塊狀、條帶狀和細脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造為主，局部可見角礫狀構(gòu)造，其中綠色螢石多呈透鏡體、脈狀和團塊狀分布，紫色螢石多呈條帶狀、網(wǎng)脈狀和角礫狀分布；礦石結(jié)構(gòu)以半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，粒徑0.2～2.5 mm，少數(shù)大于3 mm，總體有紫色螢石粒度細而綠色螢石粒度粗的特征[13]。脈石礦物主要有石英、長石和絹云母，含少量方解石等。圍巖蝕變主要為硅化和絹英巖化，碳酸鹽化普遍但不強烈。

圖3 楊山螢石礦床第400勘探線(a)和401勘探線(b)剖面示意圖(據(jù)文獻 [7]修編)Fig.3 Profile of exploration lines 400(a)and 401(b)in the Yangshan fluorite deposit(modified after reference [7])

根據(jù)礦脈穿插及礦物組合關(guān)系，可將成礦過程劃分為3個階段(圖4)：(1)成礦早階段(第Ⅰ階段)，以發(fā)育石英網(wǎng)脈和螢石脈為特征，通常穿插于圍巖中，礦石品位低(圖4(a)和(b))；(2)成礦主階段(第Ⅱ階段)，以粗晶半自形-自形結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造發(fā)育為特征，礦石品位較高(圖4(d)—(f))，是螢石礦工業(yè)開發(fā)利用的主體部分；(3)成礦晚階段(第Ⅲ階段)，以方解石脈發(fā)育為特征，明顯穿切成礦主階段的螢石礦脈，并形成正角礫狀礦石構(gòu)造(圖4(g)—(i))。

圖4 楊山螢石礦床不同階段礦石特征Fig.4 Photos showing the ore characteristics of different stages of the Yangshan fluorite deposit(a)第Ⅰ階段石英脈穿插圍巖；(b)第Ⅰ階段螢石、石英共生；(c)第Ⅱ階段螢石膠結(jié)圍巖，后被第Ⅲ階段方解石脈穿插；(d)第Ⅱ階段紫色螢石及浸染狀黃鐵礦；(e)第Ⅱ階段綠色螢石；(f)第Ⅱ階段螢石礦體；(g)第Ⅲ階段塊狀方解石；(h)第Ⅲ階段白色方解石膠結(jié)第Ⅱ階段螢石；(i)第Ⅲ階段黃色方解石膠結(jié)第Ⅱ階段螢石；Cal.方解石；Fl.螢石；Py.黃鐵礦；Qtz.石英

3 螢石稀土元素組成特征

3.1 采樣與分析方法

21件樣品采自礦區(qū)內(nèi)Ⅲ號螢石礦脈，樣品新鮮無蝕變。其中，第Ⅰ階段脈狀螢石樣品共2件，1026 m和990 m中段各采1件；第Ⅱ階段紫色塊狀螢石樣品共8件，1026 m和990 m中段各采3件，940 m中段2件；第Ⅱ階段綠色塊狀螢石樣品共8件，1026 m和990 m中段各采3件，940 m中段2件；第Ⅱ階段綠-紫色條帶狀螢石樣品1件，采自940 m中段；第Ⅲ階段塊狀方解石樣品共2件，990 m和940 m中段各采1件。

用于稀土元素測試的樣品均來自第Ⅱ階段，樣品單礦物分選由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務有限公司完成。樣品稀土元素含量分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院進行測試分析，利用德產(chǎn)ELEMENT XR電感耦合等離子體質(zhì)譜儀完成。分析步驟簡述為：稱取(50±0.3)mg純度為99 %以上的螢石單礦物樣品(200目)置于Teflon坩堝中；依次加入2 mL HF、1 mL HNO3，擰緊蓋子置于170 ℃電熱板上，加熱48 h；待坩堝冷卻后，開蓋置于電熱板(170 ℃)上，直至樣品蒸至濕鹽狀；依次加入1 mL 4%的硼酸、2.5 mL超純水和2.5 mL HNO3，擰緊蓋子置于170 ℃電熱板上加熱12 h；將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙稀塑料瓶中，并用超純水定容至50 mL?？瞻兹芤汉蜆藰咏?jīng)上述步驟同樣處理。

3.2 分析結(jié)果

楊山螢石礦床稀土元素含量分析結(jié)果見表1。螢石REE配分曲線整體呈近平坦型(圖5(a)—(e))，賦礦圍巖REE配分曲線呈右傾型(圖5(f))。螢石的ΣREE為22.61×10-6～287.94×10-6，平均82.25×10-6；LREE/HREE為0.64～5.24，平均1.77；δEu為0.50～0.92，平均0.66；δCe為0.88～1.06，平均0.98。

表1 楊山礦床螢石稀土元素分析結(jié)果(10-6)

圖5 楊山螢石礦床螢石和圍巖稀土元素標準化配分模式圖(球粒隕石標準化值據(jù)Taylor等[14]，1100 m中段和1062 m中段數(shù)據(jù)源于馮紹平等[6]，二長花崗巖數(shù)據(jù)源于席曉鳳等[4])Fig.5 Normalized REE patterns of the fluorite and wall rock of the Yangshan fluorite deposit

4 流體包裹體特征

4.1 采樣與分析方法

包裹體片磨制由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務有限公司完成。流體包裹體顯微測溫在中國地質(zhì)大學(北京)資源勘查實驗室完成，所使用的儀器為英國 Linkam 公司生產(chǎn)的 THMSG600 型冷熱臺搭載蔡司透反兩用顯微鏡。溫控范圍-196～+600 ℃，冰點精度為0.1 ℃，均一溫度精度為1 ℃。測試過程中，升溫或降溫速度控制在10～30 ℃/min，相變點附近速度控制在0.1 ℃/min，并部分進行反復測溫檢驗，確保測試結(jié)果的準確性。

4.2 分析結(jié)果

4.2.1 巖相學特征

楊山螢石中的包裹體常成群成帶分布，少數(shù)呈孤立狀，包括原生、次生和假生三種類型，其中以原生包裹體為主(圖6)。根據(jù)室溫下的成分和相態(tài)特征可分為純液相流體包裹體和富液相流體包裹體，其中富液相流體包裹體占比90%以上。包裹體多為橢圓形及不規(guī)則形狀，軸長主要介于2～15 μm之間。

圖6 楊山螢石礦床不同階段流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.6 Photographs of fluid inclusion characteristics of the Yangshan fluorite deposit(a)第Ⅰ階段包裹體群；(b)第Ⅰ階段富液相流體包裹體；(c)第Ⅱ階段包裹體群；(d)第Ⅱ階段純液相流體包裹體；(e)第Ⅱ階段富液相流體包裹體；(f)第Ⅲ階段富液相流體包裹體。L.液相；V.氣相

4.2.2 流體包裹體顯微測溫

本次研究中包裹體顯微測溫的對象主要為富液相包裹體，并根據(jù)Hall[15]的H2O-NaCl體系鹽度-冰點公式和盧煥章[16]的密度計算公式計算得到鹽度、密度等數(shù)據(jù)，流體包裹體測溫結(jié)果見表2，均一溫度和鹽度直方圖見圖7。

表2 楊山螢石礦床流體包裹體測溫結(jié)果

圖7 楊山螢石礦床流體包裹體均一溫度(a)(c)(e)和鹽度直方圖(b)(d)(f)Fig.7 Histograms showing fluid inclusion homogenization temperatures(a)(c)(e)and salinities(b)(d)(f)of the Yangshan fluorite deposit

楊山螢石礦中螢石的流體包裹體以氣液兩相為主，均一溫度集中于110～155 ℃，鹽度(NaCleqv.)集中于0.3%～6.3% ，密度集中于0.92～ 0.99 g/cm3。

第Ⅰ階段螢石的流體包裹體以富液相的氣液兩相包裹體為主，包裹體大小3.6～35.8 μm。均一溫度為101.7～167.3 ℃，集中于110～155 ℃；鹽度(NaCleqv.)為0.18%～7.02%，集中于0.3%～6.3%；密度為0.93～0.99 g/cm3，平均值為0.96 g/cm3。

第Ⅱ階段螢石的流體包裹體以富液相的氣液兩相包裹體為主，包裹體大小3.8～31.1 μm。均一溫度為104.4～159.3 ℃，集中于115～145 ℃；鹽度(NaCleqv.)為0.18%～5.86%，集中于0.3%～5.7%；密度為0.92～0.98 g/cm3，平均值為0.95 g/cm3。

第Ⅲ階段方解石的流體包裹體以富液相的氣液兩相包裹體為主，包裹體大小為5.7～52.6 μm。均一溫度為60.6～151.3 ℃，集中于80～145 ℃；鹽度(NaCleqv.)為0.53%～6.45%，集中于0.53%～5.7%；密度為0.94～1.01 g/cm3，平均值為0.98 g/cm3。

5 討 論

5.1 稀土元素的成礦啟示

5.1.1 REE配分模式

螢石中的REE含量主要受熱液流體中REE含量的控制，其REE配分模式主要受物質(zhì)來源和流體中REE絡合物穩(wěn)定性的制約[17]。礦區(qū)內(nèi)螢石的ΣREE分布范圍相對集中，REE配分模式均為近平坦型，說明成礦流體的組分及來源較為一致，成礦過程中外來組分加入較少。螢石中稀土元素的分布與所處成礦階段有關(guān)，成礦早階段的元素遷移以吸附-解附作用為主，螢石相對富集LREE；而成礦晚階段的元素遷移以絡合作用為主，螢石相對富集HREE[18-19]。整體上看，紫色螢石ΣREE低于綠色螢石，LREE/HREE和LaN/YbN均高于綠色螢石，且紫色、綠色螢石REE配分曲線分別呈右傾和左傾，指示從紫色螢石到綠色螢石呈現(xiàn)結(jié)晶演化趨勢特征。紫色螢石的LREE/HREE(0.76～5.24)和LaN/YbN(0.33～4.63)變化范圍較大，綠色螢石LREE/HREE(0.64～1.71)和LaN/YbN(0.27～0.88)變化范圍較小，且Y8樣品(紫色螢石)REE配分模式與同中段綠色螢石樣品十分接近，說明紫色螢石內(nèi)稀土元素的分餾作用明顯，代表更長時間的成礦流體演化過程。從垂向上看，LREE/HREE和LaN/YbN隨深度的加大而增加，說明總體成礦先后順序為地下深部至地表淺部。二長花崗巖中輕稀土相對富集，呈右傾斜的REE配分模式與螢石差異明顯。

5.1.2δEu和δCe

Eu元素有+2和+3兩種價態(tài)，在流體遷移和結(jié)晶沉淀過程中，Eu異常受控于流體性質(zhì)和物化條件的變化，其中主要控制因素之一是溫度[19]。當結(jié)晶溫度較低(<200 ℃)時，Eu+3置換Ca2+進入螢石晶格，通常表現(xiàn)為Eu正異常[20]。礦區(qū)內(nèi)螢石δEu為0.50～0.92，平均值為0.66，變化區(qū)間較大，顯示較強的Eu負異常。流體包裹體測溫結(jié)果顯示螢石均一溫度集中于110～155 ℃，成礦溫度較低。因此，造成Eu負異常的原因可能為流體早期曾有過高于200 ℃的條件，或流體本身存在Eu的虧損[21]。1026 m、990 m和940 m中段紫色螢石的δEu平均值分別為0.66、0.57和0.57，綠色螢石的δEu平均值分別為0.91、0.63和0.67。礦物結(jié)晶時溫度和氧逸度的變化，或者易容納Eu2+礦物的結(jié)晶，都可能造成Eu含量的變化[22]。從垂向上看，成礦溫度和δCe變化較小，指示溫度和氧逸度較穩(wěn)定。1026 m中段綠色螢石的δEu平均值較大，導致其變化的原因可能是長石的破壞作用[18]。

Ce元素存在+3和+4兩種價態(tài)，其氧化還原電位受酸堿度和氧逸度控制，其中酸堿度占主導地位[19]。礦床螢石δCe為0.88～1.06，平均0.98，變化范圍較小，表現(xiàn)出較好的均一性，說明成礦流體具有同源性。部分弱的Ce負異常指示弱氧化環(huán)境，與Eu異常相矛盾，可能是成礦流體源區(qū)存在Ce的虧損導致。1026 m、990 m和940 m標高紫色螢石的δCe平均值分別為0.98、0.97和0.98，綠色螢石的δCe平均值分別為1.01、1.05和1.02。各中段紫色螢石δEu和δCe普遍低于綠色螢石，指示一種整體性的變化，可能和水-巖反應有關(guān)[23]。合峪巖體的二長花崗巖的δEu平均值為0.48，δCe平均值為0.97，均與螢石的δEu、δCe接近，說明螢石礦的成礦物質(zhì)來源可能與合峪巖體有關(guān)。

5.1.3 Y/Ho-La/Ho圖解

相同成因螢石的Y/Ho和La/Ho比值相近或呈負相關(guān)[24]，富F體系中Y/Ho比值一般大于28[25]。本區(qū)螢石Y/Ho比值為32.45～61.15，變化范圍較小，在Y/Ho-La/Ho圖解上呈水平分布(圖8(a))，指示本區(qū)螢石具有一致的流體來源，且為富F體系。1026 m、990 m和940 m中段紫色螢石的La/Ho比值分別為16.48～22.20、2.27～9.70和6.00～25.34，綠色螢石的La/Ho比值分別為6.97～7.19、1.56～3.36和1.78～2.69。螢石的La/Ho比值變化范圍較大，反映螢石結(jié)晶受到沉淀后過程的影響，其形成有重結(jié)晶作用參與。綠色螢石的La/Ho相對集中且較小，說明其重結(jié)晶程度更高。從紫色螢石向綠色螢石整體表現(xiàn)出重新活化和重結(jié)晶的趨勢。

圖8 楊山螢石礦床螢石Y/Ho-La/Ho圖解((a)，底圖據(jù)文獻[24])和Tb/Ca-Tb/La圖解((b)，底圖據(jù)文獻[18])Fig.8 Y/Ho-La/Ho (a)(basemap after reference [24]) and Tb/Ca-Tb/La (b)(basemap after reference [18]) diagrams of fluorites from the Yangshan fluorite deposit

5.1.4 Tb/Ca-Tb/La圖解

Tb/Ca-Tb/La圖解能有效判別螢石等含鈣礦物的成因類型，現(xiàn)已被廣泛應用于螢石礦床的成因研究[26]。Tb/La比值的變化反映稀土元素的分餾程度和螢石的結(jié)晶順序[27]，Tb/Ca比值的變化反映稀土元素的吸附作用和成礦流體對圍巖Ca元素的混染作用[28]。根據(jù)圖8(b)可知，所有樣品投點于熱液型礦床區(qū)域，其分布方向大致與初始結(jié)晶方向平行，反映楊山螢石礦床為熱液型螢石礦床。同時，具有從深部螢石向淺部螢石、從紫色螢石向綠色螢石的初始結(jié)晶趨勢，再次佐證螢石形成的先后順序。本區(qū)螢石Tb/Ca比值為1.08×10-7～11.38×10-7，變化明顯，指示螢石成礦過程中有部分圍巖組分加入。Y4樣品特征十分接近偉晶巖礦床，指示成礦流體具有一定程度的巖漿熱液性質(zhì)。

5.2 成礦流體屬性

5.2.1 流體包裹體溫度和鹽度

螢石中流體包裹體普遍低的均一溫度(110～155 ℃)和鹽度(NaCleqv)(0.3%～6.3%)，表明成礦流體為低溫、低鹽度的含礦熱液，也說明成礦流體形成過程中有大氣降水加入，或成礦流體本身為被加熱的大氣降水[29]。

從第Ⅰ階段至第Ⅱ階段，包裹體均一溫度、鹽度和密度都有逐漸降低的趨勢。從第Ⅱ階段至第Ⅲ階段，包裹體均一溫度明顯下降，但鹽度和密度略有上升。第Ⅱ階段包裹體溫度和鹽度的峰值相對集中，說明第Ⅱ階段含礦熱液的成礦環(huán)境較為穩(wěn)定，螢石在低鹽度和低密度流體環(huán)境中發(fā)生沉淀。

根據(jù)第Ⅱ階段的兩個中段的螢石包裹體均一溫度和鹽度直方圖(圖7(c)和(d))可知，從990 m中段至940 m中段包裹體的溫度上升、鹽度下降，但變化范圍較窄，說明兩個中段的螢石形成于同一流體環(huán)境，成礦流體性質(zhì)較為均一。

總體而言，研究區(qū)螢石包裹體均一溫度、鹽度和密度分布范圍均較集中(圖9)，反映出成礦流體在物質(zhì)組分和物理化學狀態(tài)上的一致性，屬低溫、低鹽度和低密度的NaCl-H2O體系，可將礦床歸屬于中低溫、低鹽度熱液型礦床。

圖9 楊山螢石礦床成礦熱液溫度和鹽度協(xié)變圖Fig.9 Covariant map of temperature and salinity of the Yangshan fluorite deposit

5.2.2 成礦壓力和深度

本文根據(jù)文獻[30]的公式估算成礦壓力。所有測試的282個數(shù)據(jù)中僅1個第Ⅰ階段螢石包裹體數(shù)據(jù)為40.3 MPa，其余數(shù)據(jù)均小于40 MPa，符合Sibson[31]的斷裂帶成礦深度公式估算條件，即：

T0=374+9.20×N

(1)

P0=219+26.20×N

(2)

(3)

(4)

式中，T0為初始溫度(℃)，P0為初始壓力值(105Pa)，T1為成礦實際溫度(℃)，P1為成礦壓力值(105Pa)，H1為成礦深度(km)，N為成礦流體鹽度(NaCleqv.)(%)。

計算得知，第Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ階段的成礦壓力分別為22.4～40.3 MPa、22.4～32.1 MPa和23.3～38.8 MPa，平均值分別為30.2 MPa、26.5 MPa和29.6 MPa；對應的成礦深度分別為0.75～1.34 km、0.75～1.24 km和0.78～1.29 km，平均值分別為1.00 km、0.89 km和0.99 km。990 m和940 m中段的成礦壓力分別為22.4～27.3 MPa和22.4～32.1 MPa，平均值分別為27.5 MPa和25.4 MPa；對應的成礦深度分別為0.75～1.24 km和0.75～1.07 km，平均值分別為0.92 km和0.85 km。

從第Ⅰ階段至第Ⅱ階段，螢石成礦壓力和成礦深度減小，說明隨著成礦過程的進行，流體侵位高度逐漸上升。從第Ⅱ階段至第Ⅲ階段，成礦壓力和成礦深度增大，說明流體侵位高度逐漸下降。區(qū)內(nèi)螢石礦成礦壓力為22.4～40.3 MPa，成礦深度大致為0.75～1.34 km。

5.3 礦床成因

溫度和壓力變化以及流體混合和水-巖反應被認為是螢石沉淀的主要機制[32-33]。本次研究的螢石稀土元素組成特征表明，區(qū)內(nèi)成礦流體性質(zhì)較為均一，成礦過程中外來組分加入較少，楊山礦床應為單一流體形成的螢石礦床。流體包裹體特征表明，成礦過程中溫度、鹽度有輕微下降，總體成礦環(huán)境較為穩(wěn)定，故溫度降低為螢石主要沉淀機制的可能性較小。與溫度變化導致螢石析出的量相比，因壓力變化導致螢石析出的量更少[32]。馮紹平等[6]研究發(fā)現(xiàn)楊山螢石礦床不同圍巖間稀土元素特征差異較大，但方解石脈、蝕變花崗巖和蝕變硅質(zhì)巖與螢石的稀土元素特征更為接近。構(gòu)造破碎帶內(nèi)的二長花崗巖發(fā)生硅化和絹英巖化，蝕變較強的部位發(fā)育細脈狀、網(wǎng)脈狀螢石，圍巖中CaF2含量為8.02%～17.99%，均反映熱液對圍巖的蝕變作用。因此，由于溫度和壓力變化以及流體混合造成螢石沉淀的可能性較小，螢石沉淀可能主要受控于水-巖反應。

張?zhí)K坤等[7]通過H-O同位素組成測試表明楊山螢石礦床的成礦流體以巖漿水和大氣降水混合為主。梁新輝等[34]通過微量元素測試揭示成礦物質(zhì)來源中有幔源或下地殼組分的加入。Zhao等[35]認為，合峪巖基與圍巖之間的深斷裂和接觸帶是大氣降水在深部循環(huán)的通道，淺部斷裂為螢石成礦的容礦空間[36]。合峪巖基具有緩慢降溫的特征，大巖基和地溫梯度為成礦作用提供熱量[37-39]。在這種背景下，巖漿脫氣形成的揮發(fā)性F元素沿斷裂遷移，與深部循環(huán)的大氣降水發(fā)生混合，形成以大氣降水為主的富F流體[40]。在后期構(gòu)造的作用下，流體沿斷裂上升至適當部位與圍巖發(fā)生水-巖反應，最終形成螢石礦體(圖10)。

圖10 楊山螢石礦床成礦模式示意圖Fig.10 Schematic metallogenic model for the Yangshan fluorite deposit

6 結(jié) 論

(1)楊山礦床第Ⅱ階段螢石的ΣREE為22.61×10-6～287.94×10-6，LREE/HREE為0.64～5.24，具Eu負異常(δEu=0.50～0.92)和Ce負異常(δCe=0.88～1.06)；總體成礦先后順序為地下深部至地表淺部，且垂向上氧逸度較穩(wěn)定，從紫色螢石向綠色螢石呈現(xiàn)出重新活化和重結(jié)晶的趨勢。

(2)螢石中發(fā)育的流體包裹體以氣液兩相為主，均一溫度集中于80～155 ℃，鹽度(NaCleqv.)集中于0.3%～6.3%。成礦流體以巖漿水和大氣降水混合為主，屬低溫、低鹽度和低密度的NaCl-H2O體系，因此可以將礦床歸屬為中低溫、低鹽度熱液型礦床。

(3)螢石稀土元素組成和流體包裹體熱力學綜合分析表明，螢石沉淀集聚可能受控于水-巖反應。

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