李俊鋒，張艷娜，姜驍疆

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450016)

0 引言

螢石(CaF2)是工業(yè)上F元素的主要來源，廣泛應用于冶金、煉鋁、玻璃、陶瓷、水泥、化學工業(yè)。隨著科技和國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，許多發(fā)達國家已把它作為一種重要的戰(zhàn)略物資進行儲備。本次研究的目的旨在查明礦床的地質(zhì)特征，淺析其成因，為今后在該區(qū)尋找類似螢石礦提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

大莊螢石礦區(qū)處于華北地臺南緣，馬超營斷裂北側(cè)，熊耳山變質(zhì)核雜巖及變質(zhì)火山巖中，屬于著名的秦嶺多金屬和非金屬成礦帶的一部分(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)。圖1為嵩縣南部區(qū)域地質(zhì)圖。

區(qū)域內(nèi)出露地層主要為太古宇太華群深變質(zhì)巖系和中元古界長城系熊耳群海相火山巖系(裴玉華等，2007)，其次為中元古界薊縣系官道口群淺海相碎屑—硅鎂質(zhì)碳酸鹽巖系和零星分布的古近系—新近系礫巖以及第四系殘坡積層。太華群和熊耳群為區(qū)內(nèi)螢石、銀、鉬礦的主要賦礦地層。

區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，主要斷裂構造有NE向、NW向、NNE(或近SN)向和NWW向等多組，構造之間互相交切，形成了復雜的地質(zhì)構造格局。熊耳山區(qū)就位于馬超營斷裂和洛寧山前斷裂的南北夾持中，這2條近東西向斷裂不僅是區(qū)域上的導礦構造(盧欣祥等，2002)，也對下地殼物質(zhì)重熔形成含礦巖漿的成巖作用有著重要意義。區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，僅出現(xiàn)蓋層褶皺大莊—中胡背斜，該背斜波及整個外方山斷隆區(qū)，形態(tài)簡單，寬緩開闊，軸線方位NNE向，向東傾伏，傾伏角30°左右，南北兩翼地層均為長城系熊耳群。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，主要表現(xiàn)為中元古代熊耳期的火山噴發(fā)(溢)及熊耳晚期、華力西期和燕山期的巖漿侵入(姚書振等，2002)。巖漿活動為本區(qū)成礦提供了充足的熱源和運移動力。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)達15種之多，其中，金屬礦產(chǎn)有金、鉛、鉬、銅、銀、錳、錫、鈦、鐵礦，非金屬礦產(chǎn)有螢石、石英巖、伊利石、高嶺土、鉀長石、花崗巖等。其中金、鉛、鉬、螢石礦的規(guī)模較大，為區(qū)內(nèi)優(yōu)勢礦產(chǎn)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于華北地臺南緣華雄臺隆坳陷外方山斷隆區(qū)的中西部，大莊—中胡背斜之北翼。

圖1 嵩縣南部區(qū)域地質(zhì)圖

2．1 地層

礦區(qū)出露地層簡單，斷裂構造比較發(fā)育，由于受巖漿活動影響，礦區(qū)螢石礦主要發(fā)生鉀化、硅化蝕變，其次為綠泥石化和絹云母化蝕變。圖2為嵩縣大莊螢石礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層比較單一，僅有中元古界熊耳群雞蛋坪組(溫森坡等，2008)，巖性主要為厚層狀深灰色英安巖，巖石具霏細微嵌晶結(jié)構，斑狀結(jié)構，塊狀構造，斑晶主要為斜長石、正長石，呈半自形板狀結(jié)構，直徑為0.3～3.0 mm，質(zhì)量分數(shù)15% ～20%，基質(zhì)主要是長石、石英，其次為暗色礦物，其出露面積大致占礦區(qū)的2/3。

第四系(Q)主要沿溝谷兩側(cè)及溝谷洼地分布，主要由英安巖碎石、砂礫及黃土等組成，一般厚度為3～10 m。

2．2 構造

礦區(qū)位于馬超營斷裂北側(cè)，受其影響，區(qū)內(nèi)次一級的斷裂構造十分發(fā)育。礦區(qū)中部為一近EW向的區(qū)域大斷裂(F1)，受該斷裂構造影響，次級構造發(fā)育，以陡角度正斷層為主，平移斷層次之，規(guī)模普遍較小。該斷裂在區(qū)內(nèi)地表出露長度為3 500 m左右，寬 3.0～5.0 m，傾向 345°～355°，傾角 85°～90°。在英安巖中發(fā)育有一系列NW向和NE向的層間剪切帶，剪切帶中分布的石英脈可達數(shù)百米—千余米，寬 2.0～3.0 m，傾向 254°～325°，傾角22°～40°。區(qū)內(nèi)褶皺構造不發(fā)育，僅有一些極小型的褶皺構造，對該區(qū)礦產(chǎn)的形成沒有太大意義。

2．3 巖漿巖

礦區(qū)的北部和南部分布有少量的正長巖和正長斑巖，屬于燕山期巖漿活動的范疇。規(guī)模較大的燕山期花崗巖(合峪花崗巖體)(龐振山等，2004)距礦區(qū)僅幾千米，巖漿活動為該區(qū)螢石礦礦床的形成提供了主要的熱動力條件、部分物質(zhì)和熱液來源。10.49 m，厚度變化系數(shù)73%。圖3為Ⅰ號螢石礦體08勘探線剖面圖。

圖2 嵩縣大莊螢石礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖

圖3 Ⅰ號螢石礦體08勘探線剖面圖

2．4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變主要沿礦體與斷裂構造帶的接觸部位及其鄰近區(qū)域呈脈狀分布，主要蝕變類型有:以鉀化、硅化為主，分布少量綠泥石化、絹云母化。圍巖蝕變的強度、規(guī)模與構造帶的厚度及距離礦體遠近有關，礦體厚度越大，距礦體越近，圍巖的蝕變越強;反之則逐漸減弱。

3 礦體地質(zhì)特征

3．1 礦體形態(tài)特征

F1含礦構造帶分Ⅰ、Ⅱ號礦體，其形態(tài)特征分別為:Ⅰ號螢石礦體呈脈狀，長800 m左右，寬3.0～13.0 m，延伸200 m左右，由1層礦組成，形態(tài)基本規(guī)則，屬陡傾斜的中等型規(guī)模，無明顯的后期巖脈穿插，走向近 EW，傾向345°～355°，傾角85°～90°，賦存標高315～550 m，厚度2.0～13.6 m，平均厚度

Ⅱ號螢石礦呈透鏡狀，長250 m左右，寬2.0～3.0 m，延伸60 m左右，走向近EW，傾向345°～355°，傾角85°～90°，賦存標高為440～555 m，厚約3.0 m。

3．2 礦石特征

3．2．1 礦石的礦物成分 主要礦物成分為螢石，呈淡紫色、淡綠色、灰白色等，半透明，玻璃光澤，自形—半自形中細粒結(jié)構，塊狀構造，解理發(fā)育，局部可見八面體結(jié)晶;次要礦物成分為玉髓、石英、重晶石、高嶺石等。

3．2．2 礦石的結(jié)構、構造 礦石結(jié)構以自形—半自形中細粒結(jié)構、半自形—他形不等粒結(jié)構為主，次為他形不等粒結(jié)構、熔蝕狀結(jié)構及環(huán)帶狀結(jié)構;礦石構造以致密塊狀構造為主，有少量斑雜狀構造、條帶斑雜狀構造、條帶狀構造、角礫狀構造。

3．2．3 礦石化學元素特征及品位 Ⅰ號螢石礦體礦石元素質(zhì)量分數(shù)如表1，CaF2的品位變化系數(shù)為 49%(王永紀等，2007)。

表1 Ⅰ號螢石礦體礦石元素質(zhì)量分數(shù)

Ⅱ號礦體CaF2質(zhì)量分數(shù)為30．62% ～32．08%;礦體平均品位31．35%，品位變化系數(shù)為42%。

3．2．4 礦石類型及品級 依據(jù)礦物組合及結(jié)構構造特征，可將區(qū)內(nèi)螢石礦劃分為塊狀螢石礦、膠結(jié)狀螢石礦、細脈狀螢石礦、條帶狀螢石礦、玉髓螢石礦5種。

(1)塊狀螢石礦:由螢石單礦物組成，螢石質(zhì)量分數(shù)在90%左右，淡紫及灰白色間有淡綠色，深紫色及無色者少量。螢石多呈半自形粒狀或他形不規(guī)則狀，少數(shù)呈自形立方體。顆粒大小以2～3 mm和7～10 mm者居多，少數(shù)自形晶可達20 mm以上。為本區(qū)的富礦礦石。

(2)膠結(jié)狀螢石礦:即蝕變英安巖角礫被螢石，有時也伴以少量玉髓充填膠結(jié)而成，礦石具清晰的角礫狀構造，角礫成分以硅化及絹云母化、高嶺石化為主，玉髓巖次之。角礫棱角明顯，大小懸殊，一般5～10 cm，少數(shù)可達數(shù)10 cm，分布于礦石中。此類礦石貧、富礦均有。

(3)細脈狀螢石礦:礦石以螢石為主，伴以少量玉髓，呈細脈狀充填于蝕變英安巖的裂隙中。脈寬一般在1～5 cm之間。此類礦石多分布于主礦體兩側(cè)靠近圍巖附近，多屬貧礦。

(4)條帶狀螢石礦:以紫色、淺色螢石及少量玉髓相間呈平行條帶狀產(chǎn)出為其特征。礦物組合以螢石單礦物型為主，玉髓－螢石型次之，沿礦石條帶的延伸方向，常顯出流動構造的特點，屬富礦類型。

(5)玉髓螢石礦:礦石礦物為螢石，脈石礦物為玉髓。二者呈無規(guī)律混生，多為條帶狀、團塊狀或不規(guī)則狀。此類礦石主要在靠近礦體頂?shù)装宓倪叢砍霈F(xiàn)，多屬貧礦。

4 成因及找礦標志

4．1 成礦有利條件

4．1．1 構造條件 區(qū)內(nèi)的螢石礦體賦存于F1斷裂中，形態(tài)、產(chǎn)狀與構造帶一致，厚度亦隨著構造破碎帶寬度變化而變化，具明顯的構造控礦特征。F1斷裂構造具多期次活動特點，力學性質(zhì)早期為壓扭性，形成擠壓破碎帶－糜棱巖帶;后期轉(zhuǎn)為張性，使早期構造巖普遍具角礫狀－條帶狀，由于早期壓扭性斷裂下切深度大，為成礦熱液的上移打開了通道;斷裂后期的張性活動又有利于礦液的充填和沉淀，這種先壓后張的力學性質(zhì)的轉(zhuǎn)變是該區(qū)螢石成礦的有利條件。

4．1．2 圍巖條件 螢石礦的形成對圍巖有明顯的選擇性，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，產(chǎn)于剛性巖石為直接頂板的螢石礦，礦體厚度大，品位富，遠景也較好。因為剛性巖石致密、堅硬、均一且性脆，易形成規(guī)模寬大的破碎帶，利于礦液充填。頂?shù)装宓挠矌r就具備這一有利條件。

4．1．3 蝕變條件 當含氟的熱液沿已形成的破裂構造帶運移時，硅化是該類螢石礦床最普遍的蝕變現(xiàn)象，一般形成于早期階段，成為一種天然隔擋層，對含氟氣液的成礦作用有利，有的礦床，隨硅化強度的增加，礦體加厚，規(guī)模增大，有時地表有一定規(guī)模的硅化時，常指示下部有盲礦體存在。

4．2 成礦過程

本區(qū)燕山期侵入活動強烈，燕山中期，區(qū)域性深大斷裂的活化作用可誘發(fā)一定規(guī)模的中酸性巖漿活動(劉波等，2010)。當深熔花崗質(zhì)巖漿沿著有利構造部位上侵時，巖漿體系自身的結(jié)晶分異作用可促使大量揮發(fā)性組分 CO2、F、Cl、H2O 及 SiO2、K2O、CaO等在巖漿房頂部或旁側(cè)發(fā)生富集，進而形成富揮發(fā)性組分的花崗巖體。在構造薄弱地帶，富揮發(fā)性組分流體可沿特定構造部位運移，同時也一定混合熔化圍巖獲得Ca2+，隨著熱液中F－、Ca2+等離子的濃度達到沉淀所需的物理化學條件時則富集成礦。

初步分析認為:當含礦熱液沿破碎帶運移上升，形成了第一階段以深紫色螢石為主及少量圍巖角礫的小規(guī)模螢石礦體;爾后隨著構造活動的繼續(xù)和強化，導致第一階段的螢石礦體發(fā)生破碎，圍巖亦再一次破碎，出現(xiàn)了大量的圍巖構造角礫及少量的螢石角礫，由于構造破碎帶范圍的進一步擴大，為成礦物質(zhì)的運移和沉淀提供了良好的場所。使成礦物質(zhì)得以富集，形成了以塊狀及膠結(jié)狀(副角礫)螢石礦為主的工業(yè)礦床。繼主礦體形成后，構造活動逐漸減弱，成礦作用也隨之變?nèi)酰瑑H有少量礦液充填到圍巖及礦體不同方向的裂隙中形成晚期螢石細脈體。從而展現(xiàn)出Ⅰ號礦體一期多階段的成礦特征。

該礦床的圍巖蝕變主要發(fā)生于中低溫階段，如硅化、高嶺土化、絹云母化，螢石的形成主要是在低溫階段(李愛民等，2002)。前人研究成果認為，該區(qū)此類礦床形成的溫度范圍在230～100℃，成礦的主要溫度區(qū)間為135～110℃，該礦床應屬于低溫熱液裂隙充填脈型礦床。

4．3 找礦標志

(1)地表出露螢石礦體以及受物理、化學風化作用形成的螢石礫、螢石塊、螢石重砂異常和殘留多孔狀硅化脈石英石是直接的找礦標志。

(2)本區(qū)沿斷裂兩側(cè)且伴隨有強烈的硅化、高嶺石化和螢石礦化的次一級斷裂破碎帶，是尋找該類礦床的重要標志。

(3)鉀化和硅化是本區(qū)最重要的找礦蝕變標志。

(4)破碎帶中的硅化亞帶在地表形成的長條狀山脊、陡崖等正地形。

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