遼西下巨力克地區熱液充填交代型螢石礦成礦地質背景及成因分析

陳軍典

（遼寧省有色地質局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

螢石又稱為氟石，是一種鈣的天然鹵素化合物，其化學分子式為CaF2。純凈的螢石中F含量為48.67%，Ca為51.33%，在所有含氟礦物中其含氟量最高，是工業上氟元素的主要來源。因具有熔點低的特點而被廣泛應用于冶金行業，在水泥、玻璃、陶瓷、塑料行業也有重要用途。目前，由于礦產開發不合理及找礦難度日益增大，螢石礦資源危機迫在眉睫。本文以在下巨力克地區尋找新的高品位螢石礦床為目的，在該地區開展有關螢石礦的成礦地質背景及礦床成因分析。

1 區域成礦地質背景

該地區大地構造位置處于中朝準地臺（I）、內蒙地軸（I2）、建平臺拱（I12）、舊廟斷凸（I1-32）的中南部，凌源-北票-沙河巖石圈斷裂在南部通過，該斷裂在本段走向轉為NEE。南為燕山臺褶帶（I4）。

1.1 地層

區內出露地層主要為：太古界建平群小塔子溝組（Arx）、大營子組（Ard）、白堊系下統義縣組（K1y）、九佛堂組（K1jf）及新生代第四系（Q4）等。

（1）太古界建平群小塔子溝組（Arx）：黑云角閃斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖等。

（2）大營子組（Ard）：黑云斜長片麻巖、角閃黑云斜長片麻巖、淺粒巖等。

（3）白堊系下統義縣組（K1y）：中基性火山熔巖夾火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖，中基性火山熔巖夾沉積巖，中酸性火山熔巖等古生界石炭系上統酒局子組（C3j）：砂頁(板)巖、含煤、夾灰巖透鏡體、中酸性凝灰巖。

（5）新生界第四系（Q4）：黃土、亞粘土、砂礫石、亞粘土粉砂。

本區位于舊廟斷凸中南部，阜新—義縣中生代盆地北端，構造巖漿活動強烈，尤其燕山期活動最為明顯，區域中NE、NW向斷裂發育。

1.2 構造

NEE向斷裂以凌源—北票—沙河巖石圈斷裂為主，位于區域南部。為壓性—壓剪性斷裂，傾角60°左右。此外，發育有多條次級NE向斷裂，分布于區域中南部及西北部，多被后期熱液所充填，成為螢石礦賦存的良好空間。

NW向斷裂形成時期晚于NE向斷裂，規模較小，多具平推性質。發生破碎蝕變和螢石充填。

1.3 巖漿巖

區內巖漿活動強烈。以前元古代、海西晚期、印支期、燕山早期巖漿巖最為發育。為礦體的形成提供物質來源、儲礦空間等先決條件。

1.4 區域礦產及分布規律

區域上礦產分布主要以螢石、水泥用石灰巖非金屬為主。該區內螢石礦主要有：阜蒙縣的建設、平安地、塔營子及彰武縣哈爾套等地螢石礦有較大發現，已探明螢石中型礦床2處，小型礦床4處，礦床成因類型為花崗巖內熱液充填交代型螢石礦床和產于碳酸鹽巖石內的熱液充填交代型螢石礦床，螢石礦主要受構造控制。

在空間上依托于燕山早期不同階段花崗巖巖體中的粗粒鉀長花崗巖和細粒花崗巖，為成礦母巖，并提供成礦熱液，螢石礦體主要分布在赤峰—開原超巖石圈斷裂的次級構造單元上，方向各異，控制著螢石礦的產出和分布。

基坑開挖應盡量避開雨季，避免基坑坑底土層因被雨水浸泡而降低地基土層的工程性能。同時雨季時地下水水位較高，基坑開挖時應采取專門的排水措施進行基坑降水，并應設計專門的基坑圍護方案，以保證開挖的順利進行。

2 礦區地質概況

2.1 地層

區內地層不太發育，主要由出露面積廣呈北東向帶狀分布的燕山早期花崗巖和位于礦區西南部小面積出現的建平群小塔子溝組（Arx）變質巖組成。

建平群小塔子溝組（Arx）：分布于礦區南東側昆德溝一帶，出露面積約0.14km2。巖性主要為片麻巖和斜長角閃巖。片麻巖：灰黑色，粒狀—鱗片變晶結構，片麻狀構造，暗色礦物為黑云母，呈綠黑色，含量25%～30%。淺色礦物為長英質，呈白色，總含量60%～65%。斜長角閃巖：灰黑色，粒狀變晶結構，塊狀構造，礦物成分有斜長石、角閃石等。

2.2 構造

區內以斷裂構造為主，褶皺不發育。主要發育有NW、NNE向2組斷裂。

NW向斷裂集中發育于礦區北部，多數以平行斜列式成群出現。相對規模較大，大多形成破碎蝕變帶，為區內主要控礦構造。

NNE向斷裂主要發育于礦區東部，相對規模較小，多被后期熱液所填充，形成中酸性巖脈。

此外，在礦區中西部和北部分別見小型斷層F1、F2。F1斷層，發育于燕山期粗粒花崗巖中，長約90m，走向33°，近直立。F2斷層為一左行平移斷層，發育于燕山期粗粒花崗巖中，形成時期晚于NW向破碎蝕變帶，平移距離約11m，傾角近直立。

本區構造發育，為螢石礦的形成與賦存創造了良好的構造條件。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖為大面積分布燕山早期不同階段花崗巖巖體，以及沿裂隙充填而成的中酸性脈巖：花崗斑巖脈(γπ)、細粒花崗巖脈(γ)石英脈(q)。

燕山早期花崗巖主要分為2個階段，即燕山早期第一階段（）、燕山早期第三階段（）。

燕山早期第一階段（）：在工作區內大面積出露，約占巖體出露面積的85%。屬紅帽子—楊家窩堡花崗巖體的一部分。巖性為粗粒鉀長花崗巖，肉紅色，粗粒花崗結構—似斑狀結構，塊狀構造，主要礦物成分有鉀長石、石英及少量黑云母、斜長石，呈半自形—他形產出，粒徑約5mm。巖石表面風化破碎較強烈，結構較松散，局部破碎成粒狀。巖體與太古界片麻巖接觸部位同化混染現象不明顯。

燕山早期第三階段（）：主要分布于測區西南部，侵入于粗粒花崗巖中。出露面積較小，約占巖體出露總面積的15%。巖性為細粒鉀長花崗巖，呈肉紅色—磚紅色，局部呈灰白色，細粒等粒結構—似斑狀結構，塊狀構造，礦物粒徑約1mm，呈半自形—他形產出。與前者相比，石英、黑云母含量較高。巖石致密堅硬，風化蝕變程度較差。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

區內賦存Ⅰ號和Ⅱ號2條礦體：Ⅰ號礦體：賦存于燕山早期第三階段細粒花崗巖（）破碎蝕變帶（Ps-1）中。該破碎蝕變礦化帶整體呈肉紅—灰褐色，由細粒花崗巖構造破碎形成不規則的角礫及蝕變礦物組成。地表出露長度約120m，經過槽探揭露，其長度應為300～350m，寬約2～5m，走向305°～310°，傾向35°～40°，傾角58°～60°。熱液蝕變明顯，以硅化為主，形成硅質細脈。硅質細脈寬約0.3～2cm，此外，可見褐鐵礦化，弱高嶺土化、螢石礦化。

Ⅱ號礦體：賦存于燕山早期第一階段粗粒鉀長花崗巖（）破碎蝕變帶（Ps-2）中。長度約160m，寬約2～6m，走向305°～308°，傾向35°～38°，傾角58°。該破碎蝕變礦化帶整體呈肉紅色，受后期熱液蝕變作用程度較深，與花崗巖角礫和圍巖交代現象明顯。局部高嶺土化較強，巖石結構松散。破碎蝕變帶中可見螢石呈團塊狀及細脈狀分布于角礫間所形成的間隙中。對破碎蝕變礦化帶布設了2條探槽進行揭露和控制。該螢石礦體延深不大，規模小，品位低。

3.2 礦石特征

區內礦石品位較低，規模較小，不具備分帶現象。螢石主要賦存于破碎蝕變帶中，為硅化構造角礫巖，呈微紫灰色，角礫狀結構，塊狀構造。角礫為鉀長花崗巖，呈棱角狀—次棱角狀，粒徑2～10mm，含量50%～55%。膠結物呈微紫灰色，主要為瑩石和石英。螢石呈粒狀、土狀產出，粒徑約0.1mm；石英以非晶質或隱晶質狀態產出，并伴隨有高嶺土化。

工作區內的礦石類型主要為螢石—石英型礦石，礦體規模小，品位低，無利用價值。

3.3 近礦圍巖蝕變

區內螢石礦化體呈扁豆狀分布于破碎蝕變帶中，形態、產狀嚴格受破碎蝕變帶控制，近礦圍巖為蝕變花崗巖。巖石呈肉紅色—灰黑色，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成分有鉀長石、石英及少量黑云母、斜長石，呈半自形—他形產出，粒徑1～6mm，與破碎帶接觸位置受熱液蝕變作用，見弱高嶺土化、褐鐵礦化，局部可見與硅質脈體的交代現象。

4 礦床成因分析

螢石礦床的形成，一般需具備成礦作用發生的熱能、礦物質來源、礦液通道和容儲空間。

4.1 熱能

燕山早期以來，本區構造活動強烈，在內蒙古地軸重力梯度級帶上，地殼受到重力異常所產生的不平衡力的作用，在負異常區平衡力垂直向上作用于地殼，產生極大的擠壓應力，從而產生可觀的機械能；由于機械能、放射性衰變能和化學能的疊加集中，在赤峰—開原斷裂帶內形成高溫與流體共存的環境，松弛時，高溫熱液上升到地殼中下部。重熔與混熔作用導致巖漿物質形成并沿構造薄弱地帶上侵位，形成燕山期侵入巖，在巖漿期后階段，含礦熱液沿斷裂上升，沉淀，形成螢石礦。

4.2 成礦物質來源

燕山期巖漿熱液活動強烈，在侵入的巖漿冷卻過程中分離出含氟的氣水熱液。熱液沿裂隙上升過程中，與破碎帶中角礫及花崗巖圍巖發生交代作用，從長石等含鈣礦物中獲得鈣離子。鈣離子與熱液自身攜帶的氟離子相互吸附、結合，形成CaF2絡合物。隨著交代作用的繼續進行，溶液溫度、壓力的降低，以及與裂隙水的混合等，使得熱液的pH值升高，破壞了CaF2絡合物在熱液中的穩定性，繼而造成了螢石的晶出、沉淀和聚集成礦。

4.3 礦液通道及儲礦場所

區域中凌源—北票—沙河深斷裂帶北側邊緣大量花崗巖體侵入和發展成為裂隙產生的重要載體。燕山晚期巖漿活動和構造作用繼續加強，給賦礦破碎蝕變帶的形成提供了動力，并造成了后期熱液的填充，為礦體的形成提供物質來源、儲礦空間等先決條件。

因此，本區螢石礦礦床成因類型為熱液充填交代型礦床。

5 找礦方向

根據區域成礦地質背景、控礦條件及成礦規律，燕山期花崗巖具有較好的找礦前景。

燕山早期第一階段（）粗粒鉀長花崗巖和第三階段（）細粒花崗巖都是螢石礦形成的有利圍巖。NW向構造裂隙和破碎蝕變帶及熱液蝕變硅化和螢石礦化，是今后找螢石礦最有利部位。