河南嵩縣南坪地區(qū)螢石礦地質(zhì)特征及成因

胡呈祥

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院)

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河南嵩縣南坪地區(qū)螢石礦地質(zhì)特征及成因

胡呈祥

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院)

摘要河南嵩縣南坪地區(qū)螢石礦位于熊耳山—外方山成礦帶中，在分析該區(qū)螢石礦體的成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，對(duì)礦床成礦規(guī)律、礦床成因以及找礦標(biāo)志進(jìn)行了深入探討，認(rèn)為該礦螢石礦體的大小嚴(yán)格受地層和斷裂構(gòu)造規(guī)模大小的控制，礦床屬低溫?zé)嵋撼梢?，成礦物質(zhì)主要來(lái)源于燕山期花崗巖，在構(gòu)造有利部位富集成礦。

關(guān)鍵詞螢石礦成礦地質(zhì)背景礦床地質(zhì)特征成礦規(guī)律礦床成因成礦物質(zhì)來(lái)源找礦標(biāo)志

河南嵩縣南平地區(qū)螢石礦位于嵩縣車村附近，其開(kāi)采歷史已有數(shù)十年之久，已積累了大量、較詳細(xì)的地質(zhì)成果資料，大量學(xué)者對(duì)該螢石礦的成礦機(jī)制、礦體特征進(jìn)行了深入研究，成果豐碩[1-2]。為進(jìn)一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)找礦工作，在上述研究的基礎(chǔ)上，本研究結(jié)合螢石礦成礦理論和系統(tǒng)的勘探工作成果，對(duì)該礦礦床地質(zhì)特征及成因進(jìn)行探討。

1成礦地質(zhì)背景

河南嵩縣南平地區(qū)位于華北克拉通南緣的華熊地塊東南部，熊耳山變質(zhì)核雜巖及變質(zhì)火山巖中，華熊沉降帶中的嵴山—魯山拱斷束與欒川薄山陷褶斷束的中段，南鄰秦嶺褶皺帶，屬于著名的秦嶺多金屬、非金屬成礦帶的一部分，與秦嶺地槽北緣的北秦嶺中元古褶皺帶相接，地層分區(qū)為華北地層區(qū)豫西分區(qū)的熊耳山小區(qū)[2]。研究區(qū)主要賦礦地層為太古宇太華群深變質(zhì)巖系和中元古界長(zhǎng)城系熊耳群海相火山巖，另有新生界古近系，新近系及第四系。太華巖群主要出露于北部熊耳山區(qū)及南部木札嶺一帶，主要由變粒巖、片麻巖、混合片麻巖、混合花崗巖組成。中元古代熊耳群雞蛋坪組火山巖在區(qū)域北部及北東部廣泛發(fā)育，巖性主要為安山巖、流紋斑巖和英安斑巖，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(1 649±250)Ma[3]。太華群和熊耳群為區(qū)內(nèi)螢石、金、銀、鉬礦的主要賦礦地層。區(qū)域上巖漿活動(dòng)較頻繁，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。中生代燕山期巖漿巖是區(qū)內(nèi)最大的一次巖漿活動(dòng)，燕山期花崗巖大面積分布，主要為太山廟巖體和合峪巖體，兩者構(gòu)成伏牛山巖體。燕山期中—酸性巖漿大規(guī)模的侵入活動(dòng)和巖體與圍巖的接觸部位為該區(qū)形成中—低溫?zé)嵋旱V床(包括螢石礦床)提供了有利的巖漿熱液、物質(zhì)來(lái)源等條件[1]。礦區(qū)周邊大面積出露太山廟巖體，巖性主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖、黑云母鉀長(zhǎng)花崗斑巖，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(115±2)Ma，表明其侵位時(shí)代為早白堊世晚期，晚于區(qū)域上的南泥湖等花崗斑巖體和文峪、花山、合峪等花崗巖體，且屬于鋁質(zhì)A型花崗巖。西部區(qū)域出露早白堊世合峪巖體，巖性主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖、黑云母正長(zhǎng)花崗巖，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(134.5±1.5)Ma[4]。太山廟巖體與西側(cè)合峪巖體、北東側(cè)熊耳群火山巖呈侵入接觸關(guān)系，巖體外傾，傾角20°～45°。南部出露新元古代伏牛山巖體，巖性主要為片麻狀細(xì)—粗粒二長(zhǎng)花崗巖，與北部合峪巖體和太山廟巖體呈斷裂接觸。

區(qū)域構(gòu)造以斷裂為主，主構(gòu)造線呈NW—SE向展布，局部形成不同方向、期次、類型、規(guī)模的斷裂相交、重疊，形成縱橫交錯(cuò)的構(gòu)造格局。斷裂構(gòu)造與成礦具有極密切的內(nèi)在聯(lián)系，區(qū)域內(nèi)不同規(guī)模和級(jí)別的斷裂構(gòu)造分別決定著礦液的運(yùn)移、充填和礦體的賦存、產(chǎn)出，控制著區(qū)域螢石礦床(體)的空間展布規(guī)律。其EW向構(gòu)造以魯山—車村—廟子斷裂帶為主，NW向斷裂構(gòu)造以馬超營(yíng)斷裂帶及洛寧山前斷裂為代表，NNE向構(gòu)造以禪堂—汝陽(yáng)斷裂帶為代表。其中魯山—車村—廟子斷裂帶為華北地臺(tái)與秦嶺褶皺系的分界線，該斷裂不僅是區(qū)域上的導(dǎo)礦構(gòu)造，而且對(duì)下地殼物質(zhì)重熔形成含礦巖漿的成巖作用具有重要意義。

2礦床地質(zhì)特征

2.1礦體圍巖特征

礦區(qū)魯山—車村—廟子斷裂北中部主要為燕山期花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗斑巖，歸屬太山廟巖體，為伏牛山巖體的一部分。太山廟巖體為螢石礦床的主要儲(chǔ)礦圍巖，與螢石礦床的形成具有密切的時(shí)空關(guān)系，為螢石礦的形成創(chuàng)造了十分有利的地質(zhì)條件[5-6]，其巖性為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，具有高SiO2，富K2O，貧Al2O3、CaO、MgO特點(diǎn)(表1)，w(K)/w(Na)為1.10～1.70，A/NCK為1.02～1.11，屬富鉀的鋁質(zhì)—過(guò)鋁質(zhì)花崗巖系。石英正長(zhǎng)巖富Al2O3、FeO、CaO、MgO，在w(SiO2)-w(K2O)圖上分屬高鉀鈣堿性花崗巖和鉀玄巖系(圖1)。

表1　圍巖的主要化學(xué)成分分析結(jié)果　%

圖1　w(SiO2)-w(K2O)圖解

圍巖(La/Yb)N為6.12～26.71，δEu為0.21～0.69(表2)，具較低分餾程度及明顯的Eu負(fù)異常，為輕稀土富集型。微量元素富集Nb、Ta、Ce、Y、Ga，虧損Sr、Ba，w(Rb)/w(Sr)、w(Rb)/w(Ba)分別為0.32～10.68、0.15～1.94(表2)。分析可得，其具有陸內(nèi)造山作用后期拉張環(huán)境下巖漿活動(dòng)的特征，該巖帶的形成標(biāo)志著陸內(nèi)造山作用的結(jié)束[7]，靠近構(gòu)造帶位置的圍巖蝕變作用較強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為硅化、鉀化、綠泥石化，次生蝕變主要為高嶺土化、褐鐵礦化等。

表2　圍巖稀土元素和微量元素分析結(jié)果　×10-6

2.2礦體形態(tài)特征

通過(guò)對(duì)該礦區(qū)開(kāi)展工作，確定了數(shù)個(gè)礦體產(chǎn)狀、形態(tài)及分布嚴(yán)格受構(gòu)造控制，與控礦斷裂產(chǎn)狀基本一致，其形態(tài)多呈陡峭脈狀，余為分枝狀、透鏡狀、膨大收縮狀等。礦體直接圍巖為花崗巖、碎裂花崗巖，與圍巖界線明顯。礦區(qū)螢石礦體主要呈EW走向分布，礦脈傾角較陡，一般為65°～80°。螢石礦化帶及礦體規(guī)模不定，不同礦體的差異較大，主要取決于控礦斷裂帶規(guī)模，主要礦脈延長(zhǎng)約1 km，厚1～10 m，地表延深至100 m標(biāo)高左右。

2.3礦石組分及化學(xué)特征

螢石礦石中礦物組分簡(jiǎn)單，主要為螢石，次為石英(或石髓)、方解石、高嶺土、黃鐵礦、綠泥石、鐵錳質(zhì)礦物等。礦石整體呈淡紫色、淡綠色、灰白色等，透明，具玻璃光澤，節(jié)理發(fā)育一般呈他形或半自形晶集合體，局部可見(jiàn)八面體結(jié)晶。石英為主要的脈石礦物，多呈白色或灰白色，自形—他形，部分為隱晶塊狀石髓。方解石總體較少，主要為白色片狀或菱面體自然晶，與螢石共生。黃鐵礦及鐵錳質(zhì)礦物多呈黃褐色，細(xì)—微粒浸染狀附于螢石表面，或分布于螢石礦邊緣。由于礦石類型在不同礦段存在差別，因此元素含量也有所變化。礦石化學(xué)成分主要為CaF2和SiO2，其他組分含量甚微，主要為Fe2O3、CaCO3、Al2O3、BaSO4等。經(jīng)取樣化驗(yàn)，獲得礦石中不同化學(xué)組分的含量，見(jiàn)表3，其中CaF2為有益組分，F(xiàn)e、S為有害組分。

表3　礦石中主要礦物化學(xué)組分含量　%

2.4礦石賦存狀態(tài)

礦區(qū)礦石類型主要有塊狀螢石礦、膠結(jié)狀螢石礦、條帶狀螢石礦、石英-螢石礦、細(xì)脈狀螢石礦等，其CaF2含量依次降低。一般塊狀螢石礦中w(CaF2)75%～95%，肉眼看不見(jiàn)明顯夾石或其他雜質(zhì)，顏色主要為淺綠色，次為灰白色；膠結(jié)狀螢石礦中w(CaF2) 55%～75%，可見(jiàn)零星蝕變花崗巖及硅石顆粒，顆粒大小一般為0.5～2 cm，主要呈灰白色，少量淺紫色、淺綠色；石英-螢石礦中w(CaF2) 40%～60%，可見(jiàn)明顯石英條帶和螢石條帶交錯(cuò)雜亂分布，條帶一般寬0.5～5 cm不等，顏色呈灰白色；細(xì)脈狀螢石礦中w(CaF2) 20%～40%，主要表現(xiàn)為螢石條帶穿插于蝕變花崗巖或硅石裂隙中，顏色以紫色為主。

2.5礦石放射性特征

通過(guò)利用HD-2000型地面伽馬能譜儀對(duì)該區(qū)多個(gè)位置賦存的螢石礦體及其圍巖的放射性進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)得到的放射性測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計(jì)算[8]，得到區(qū)內(nèi)螢石礦體的放射性平均值為19.85 R/h ，并且放射性值隨CaF2品位的增高而降低。賦礦圍巖以蝕變花崗巖為主，其放射性平均值為30.18 R/h。經(jīng)比較得知，螢石礦體的放射性元素含量遠(yuǎn)低于賦礦圍巖所含的放射性元素。

3成礦規(guī)律

3.1成礦有利條件

礦區(qū)出露的巖性主要為燕山期花崗巖，歸屬太山廟巖體，主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖。由于黑云母為花崗巖中F的主要攜帶者，因此，花崗巖中黑云母的多少及其成分變化，對(duì)F的地球化學(xué)行為，尤其對(duì)螢石等F礦物或含F(xiàn)礦物的形成與礦化具有重要作用。由表4可知：按巖性劃分，酸性巖含F(xiàn)最高；按時(shí)代劃分，燕山期花崗巖含F(xiàn)最高。可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)地層中F豐度值較高，為成礦提供了充分的物質(zhì)條件[9]，因此，通常在酸性浸入巖或火山巖活動(dòng)地區(qū)，有可能形成富含F(xiàn)的巖漿熱液，有利于形成巖漿熱液型螢石礦床。F作為化學(xué)性質(zhì)活潑的鹵族元素，易與金屬化合物形成可溶性化合物，在巖漿中其濃度較小，但在熱液階段，F(xiàn)含量顯著增加。當(dāng)深熔花崗質(zhì)巖漿沿著有利構(gòu)造部位上侵時(shí)，在構(gòu)造薄弱地帶，富揮發(fā)性組分的流體可沿特定的構(gòu)造部位運(yùn)移達(dá)到沉淀所需的物理化學(xué)條件時(shí)富集成礦。區(qū)內(nèi)礦床形成的另一重要因素是有礦液運(yùn)移通道及成礦空間。螢石礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀與構(gòu)造帶一致，厚度亦隨著構(gòu)造破碎帶寬度的變化而變化，具有明顯的構(gòu)造控礦特征。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以張性斷裂為主，強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)為成礦元素的活化、轉(zhuǎn)移、富集提供了有利的聚集空間及動(dòng)力條件。

表4　不同巖性侵入巖和不同時(shí)代花崗巖的含F(xiàn)量　×10-6

3.2成礦過(guò)程

區(qū)內(nèi)螢石礦的形成主要是在低溫階段，經(jīng)包裹體溫度測(cè)試，礦床形成溫度為240～113 ℃，屬中—低溫?zé)嵋何炇V床[10]。首先由來(lái)自花崗巖體的熱水溶液沿接觸帶上升，通過(guò)滲濾交代作用或擴(kuò)散作用，在斷裂帶及巖體接觸帶附近礦化強(qiáng)烈，形成礦化體；其次原巖黑云母二長(zhǎng)花崗巖內(nèi)的黑云母或斜長(zhǎng)石含F(xiàn)及Sn、W、Mo等金屬元素，經(jīng)堿交代或云英巖化后大量析出，之后進(jìn)行交代形成鉀長(zhǎng)石-螢石礦石類型；最后為螢石低溫?zé)崴腿〗淮A段，為該區(qū)最主要的成礦階段[11]。含礦熱液首先沿主斷裂帶運(yùn)移上升，形成第1階段以深紫色為主的小規(guī)模礦體；第2階段由于斷裂帶范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，提供了更加優(yōu)良的成礦空間，使礦物富集，形成了以淺綠色、灰白色為主的主礦體，繼主礦體形成后，構(gòu)造活動(dòng)逐漸減強(qiáng)弱，成礦作用也隨之變?nèi)?，少量礦液充填至圍巖及礦體不同方向的裂隙中形成了晚期的螢石細(xì)脈體。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、褐鐵礦化。

4找礦標(biāo)志

(1)地表出露螢石礦體以及受物理、化學(xué)風(fēng)化作用形成的螢石礫、螢石塊、螢石重砂異常。

(2)礦區(qū)螢石礦為構(gòu)造控礦，在礦區(qū)EW走向的螢石礦體規(guī)模、品位均較好。

(3)沿?cái)嗔褍蓚?cè)且伴隨有強(qiáng)烈的硅化、高嶺石化和螢石礦化的次一級(jí)斷裂破碎帶。

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(收稿日期2015-11-25)

胡呈祥(1965—)，男，高級(jí)工程師，450001 河南省鄭州市高新區(qū)蓮花街56號(hào)。