王 政，齊新國(guó)，王立考，李博文，李艷杰

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051)

螢石作為氟化工的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。同時(shí)在新一代信息技術(shù)、新材料、新能源、生物產(chǎn)業(yè)及節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，被列為我國(guó)的戰(zhàn)略性非金屬礦。隨著國(guó)內(nèi)螢石的需求量不斷攀升，我國(guó)的螢石資源逐漸由優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)變?yōu)榫o缺礦產(chǎn)[1-2]。

河北省豐寧縣螢石成礦地質(zhì)條件較好，周邊已發(fā)現(xiàn)10個(gè)螢石礦(化)點(diǎn)，但多以中小企業(yè)開(kāi)采為主，礦石礦物組合簡(jiǎn)單，屬可選、易選礦石[3]。本次通過(guò)對(duì)豐寧頭道溝一帶螢石礦找礦工作，初步分析了地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量，并與已知礦床對(duì)比分析，總結(jié)該區(qū)螢石礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展螢石找礦具有積極意義。

1 成礦地質(zhì)背景

頭道溝螢石礦大地構(gòu)造位置位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅱ2)內(nèi)蒙地軸沽源陷斷束大灘中斷凹構(gòu)造單元的東北部(圖1)，康?！獓鷪?chǎng)東西向深斷裂南側(cè)，上黃旗—烏龍溝北東向大斷裂西側(cè)，屬于冀北隆Pb-Zn-Ag-Mo—螢石成礦亞帶。

圖1 大地構(gòu)造單元圖

區(qū)域內(nèi)出露的地層主要有下白堊統(tǒng)張家口組及第四系，張家口組為本區(qū)螢石礦的含礦圍巖。受上黃旗—烏龍溝斷裂帶影響，區(qū)域內(nèi)形成了一系列北東向展布的火山—沉積盆地。受火山噴發(fā)作用影響，區(qū)內(nèi)張性斷裂構(gòu)造發(fā)育，表現(xiàn)為北東、北西及近東西向三組斷裂。

區(qū)內(nèi)燕山晚期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，呈淺成—超淺成相侵入體產(chǎn)出，侵入時(shí)代為中生代白堊紀(jì)晚期，主要有次石英粗面巖和次流紋巖。燕山期巖漿期后熱液活動(dòng)為本區(qū)螢石成礦提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源[4-5]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)出露地層較簡(jiǎn)單，僅出露下白堊統(tǒng)張家口組二段及第四系。張家口組二段(K1z2)主要為灰紫色石英粗安巖、灰色安山巖夾斑流巖及流紋質(zhì)凝灰?guī)r，為螢石礦體的圍巖。第四系主要為洪積、沖積及風(fēng)積物，分布在河谷兩側(cè)。礦體圍巖為張家口組火山碎屑巖，巖石較完整、穩(wěn)定，節(jié)理及裂隙不發(fā)育，圍巖與螢石界線較為明顯，圍巖蝕變不強(qiáng)，多為高嶺土化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化，近礦巖石輕微破碎。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造有F1、F2，具正斷層性質(zhì)(圖2)。F1位于礦區(qū)中部，走向北東35°～55°，傾向南東或北西，傾角60°～85°，出露長(zhǎng)約5 030m，斷裂帶寬約30m，破碎帶內(nèi)見(jiàn)碎裂巖、張裂角礫巖，可見(jiàn)硅化、褐鐵礦化、螢石化。F2位于項(xiàng)目區(qū)南部，走向北西280°～290°，傾向北東，傾角80°，長(zhǎng)約3 200m，破碎帶寬5～20m，帶內(nèi)見(jiàn)碎裂巖、張裂角礫巖、斷面具擦痕，可見(jiàn)硅化、褐鐵礦化、螢石化。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

主構(gòu)造控制著全區(qū)的構(gòu)造格局，破碎帶內(nèi)見(jiàn)碎裂巖、張裂角礫巖，發(fā)育有強(qiáng)烈的硅化、褐鐵礦化、輕微螢石化，硅化多呈細(xì)脈狀，沿構(gòu)造線方向充填，褐鐵礦化多呈浸染狀，螢石礦化多呈細(xì)網(wǎng)脈狀、雞窩狀。次級(jí)斷裂為本區(qū)的的賦礦構(gòu)造，主斷裂為源源不斷的熱液運(yùn)移提供通道，在其圍巖附近發(fā)生了螢石礦化，由于構(gòu)造強(qiáng)烈，結(jié)晶時(shí)間短，造成礦化程度低；當(dāng)熱液進(jìn)入次級(jí)斷裂內(nèi)時(shí)，熱液與圍巖相互作用時(shí)間長(zhǎng)，且有充足空間進(jìn)行結(jié)晶，形成了螢石的富集。本區(qū)內(nèi)螢石礦分布于F1、F2的次級(jí)斷裂中。

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，主要呈不規(guī)則巖株、巖床狀侵入于張家口組中，為火山活動(dòng)的產(chǎn)物。在礦區(qū)北部及西部出露有白堊紀(jì)晚期次石英粗面巖和次流紋巖。

2.2 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)2個(gè)螢石礦體賦存在下白堊統(tǒng)張家口二段地層中，呈脈狀產(chǎn)出于區(qū)內(nèi)次級(jí)構(gòu)造中[6]。

K1礦體位于F1斷層的次級(jí)構(gòu)造中，其產(chǎn)狀嚴(yán)格受次級(jí)構(gòu)造控制，走向呈北北西向，傾向215°～246°，傾角73°～78°。礦體地表控制長(zhǎng)度266.67m，厚度1.27～1.39m，平均厚度為1.33m，CaF2品位29.15%～35.12%，平均品位31.74%。與圍巖界線清晰，呈斷層接觸，其頂?shù)装鍘r性均為火山碎屑巖，圍巖蝕變不強(qiáng)，多為高嶺土化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化。

K2礦體位于F2斷層的次級(jí)構(gòu)造中，其產(chǎn)狀受次級(jí)構(gòu)造控制，走向北西，傾向33°～37°，傾角76°～83°，礦體地表控制長(zhǎng)度327.36m，厚度1.18～1.28m，平均厚度1.22m，CaF2品位26.20%～33.03%，平均品位29.21%。礦體兩側(cè)圍巖均為火山碎屑巖，呈斷層接觸。圍巖多發(fā)育高嶺土化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化。

2.3 礦石特征

(1)礦石類型及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。

礦石自然類型主要為石英—螢石型。礦石的結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種為半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)，是角礫狀礦石所具有的一種結(jié)構(gòu)；另一種是自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，是單一螢石礦晶體彼此鑲嵌緊密堆積而成。

礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造(圖3a)為主，次為皮殼狀構(gòu)造(圖3b)、條帶狀構(gòu)造。螢石、石英等礦物沿圍巖角礫裂隙之間成細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀充填，此類礦石質(zhì)量較差。塊狀構(gòu)造礦石主要由粒狀螢石礦物組成，礦石質(zhì)量較好(圖4)。

圖3 螢石礦構(gòu)造(a 塊狀 b 皮殼狀)

圖4 螢石礦鏡下照片

(2)礦物組成和化學(xué)成分。

綜合巖礦鑒定結(jié)構(gòu)、XRD分析結(jié)果可知，原礦的物質(zhì)組成為螢石34.23%、石英54.52%、長(zhǎng)石11.25%。

原礦石化學(xué)成分為(%)：SiO264.31～68.85、CaF229.76～ 34.65、CaCO30.64～ 0.70、Fe2O30.17～0.26、P2O50.027～0.028、S 0.014～0.018。

(3)礦石微量元素。

根據(jù)光譜半定量顯示，原礦石微量元素具有相對(duì)富集Rb、Sr、U等大離子親石元素,相對(duì)虧損Nb、Ta、Th等高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征(表3)。

表3 光譜半定量全分析結(jié)果表 (單位：10-6)

3 礦床成因及找礦方向

3.1 成礦成因探討

(1)成礦物質(zhì)來(lái)源。原礦石微量元素具以下特點(diǎn)[7-8]：①Rb/Sr比值隨巖漿分異程度增加而增加，本區(qū)礦石Rb/Sr比值(0.001～1.265，小于10)，表明成礦時(shí)期基本為巖漿早期階段，分異作用較弱；②礦區(qū)內(nèi)礦石微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示與E-MORB型玄武巖相似。區(qū)內(nèi)礦石微量元素(除1件樣品外)具較為一致的分布曲線，具同源巖漿演化產(chǎn)物特征，且Nb/Ta比值(9.64～17.58，其中GB4為1.76)，指示在巖漿作用過(guò)程中有地殼物質(zhì)的加入，遭到了一定程度的地殼物質(zhì)混染。上述表明本區(qū)的螢石成礦物質(zhì)來(lái)源與巖漿分異活動(dòng)密切相關(guān)。

(2)成礦構(gòu)造。本區(qū)礦體受斷裂控制明顯，主要分布于次級(jí)構(gòu)造帶中，其產(chǎn)出狀態(tài)與斷裂構(gòu)造的產(chǎn)狀基本一致，構(gòu)造充填脈型特征明顯。

(3)成礦溫度。結(jié)合礦石微量元素分析及礦石中的方解石、黃鐵礦等低溫礦物特征，本區(qū)螢石成礦為低溫環(huán)境。

(4)成礦成因。在成礦早期，含礦熱液在構(gòu)造—巖漿的作用促使螢石、石英礦物質(zhì)富集、遷移在主構(gòu)造帶中，但因活動(dòng)強(qiáng)烈，不易于螢石的富集結(jié)晶，多以硅化為主，為主要的熱液運(yùn)移通道；在巖漿活動(dòng)演化后期，熱液通過(guò)主構(gòu)造通道運(yùn)移到次級(jí)斷裂中，因斷裂活動(dòng)減弱，溫度下降，有足夠的時(shí)間和空間溶濾吸取途經(jīng)的圍巖中的F-、Ca2+，最終在利位置充填、沉淀、結(jié)晶形成低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床[9-12]。

3.2 找礦方向

通過(guò)探討本區(qū)螢石礦地質(zhì)特征及礦床成因，結(jié)合周邊區(qū)域地質(zhì)資料，分析得出三道洼—干溝窯子—馬架子一帶斷裂構(gòu)造發(fā)育，為沿含礦構(gòu)造帶走向外圍延伸的火山碎屑巖出露地段，具較好的找礦前景。

4 結(jié)論

(1)本區(qū)螢石礦體賦存于下白堊統(tǒng)張家口組火山碎屑巖，受構(gòu)造控制，屬于低溫?zé)嵋撼涮钚偷V床。

(2)礦石主要為石英—螢石型，礦石以塊狀構(gòu)造為主，次為皮殼狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。CaF2品位29.21%～31.74%，平均30.48%。

(3)通過(guò)分析本區(qū)螢石礦地質(zhì)特征、成礦成因，提出了三道洼—干溝窯子—馬架子一帶螢石成礦有利地段，對(duì)該區(qū)開(kāi)展找礦工作具有一定的指導(dǎo)意義。