內蒙古林西縣東溝螢石礦床地質特征及成礦模式

高 歌，朱杰勇,3

（1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093；2.云南災害測報防治開放實驗室，云南 昆明 650093；3.云南省新材料制備與加工重點實驗室，云南 昆明 650093）

東溝礦區位于內蒙古赤峰市林西縣西北部，礦床形成于中生代晚期，屬中低溫熱液充填型礦床[1]。通過對該礦區進行系統的野外地質調查及室內鏡下觀察，研究東溝螢石礦床的地質特征，找出其成礦模式，為區內進一步的開發利用提供依據。

1 區域地質背景

礦區處于中亞造山帶南段，經歷了大陸基底形成、陸緣增生及活動大陸邊緣等構造演變。燕山期的構造運動導致中酸性巖漿大規模侵入和噴發，形成中酸性花崗巖所組成的廣大區域[2-3]。區內出露地層主要有： 二疊系壽山溝組(P2ss)、大石寨組(P2ds)、林西組(P3l)；侏羅系新民組(J2x)、滿克頭鄂博組(J3m)。區內的NNE向斷裂為主要控礦構造(見圖1)。多期次的構造、巖漿運動，為本區螢石成礦提供了有利條件。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層主要有二疊系大石寨組(P2ds)和侏羅系新民組(J2x)，均為賦礦層位。大石寨組與上下地層整合接觸，巖性主要為火山沉積巖及碳酸鹽巖建造，呈NE向分布[4]。根據巖性組合特征可分上下兩段：下部為角斑巖、細碧巖組合，出露面積不大；上部發育有火山碎屑巖及碳酸巖組合，是螢石礦床的主要賦礦圍巖。侏羅系新民組零星分布，可劃分為兩個巖性段：上段以變質砂巖及熔巖薄層為主，分布面積較小；下段為砂礫巖及少量中性火山碎屑巖。

圖1 區域大地構造略圖

2.2 巖漿巖

自晚古生代始，林西地區巖漿活動頻繁，以中生代巖漿巖分布最廣，構成礦區巖漿巖主體[5]。侵入巖零星分布于礦區南部，巖性主要為淺黃色石英角斑巖。礦區的巖體及地層中，以石英斑巖、花崗斑巖為主。

2.3 構造

控礦構造整體以壓扭性為主，螢石礦脈多以透鏡狀、豆莢狀產出，分布不連續。

2.3.1 NNE向斷裂

NNE向斷裂是本區主要的導礦、儲礦構造，具有分布密集、形式多樣的特征，決定了螢石礦體的形態特征[6]。典型代表有：經棚—林西斷裂、黃崗梁—燒鍋斷裂。

2.3.2 EW向斷裂

EW向斷裂具有切割深、規模大、多期次、影響范圍廣等特征，它切穿了NNE向及NW向斷裂構造，反映了螢石礦床的形成環境。典型代表有：西拉木倫斷裂。

2.3.3 NW、SN向斷裂

規模不大，切割不深，多為破壞性構造，一般為多期次構造運動形成的次級斷裂。

3 礦體特征

3.1 礦體形態、產狀及規模

東溝礦區有4條螢石礦化體在地表出露，其中位于礦區的北段Ⅰ號礦化體最大，南段3條礦化帶規模較小，無工業價值(見圖2)。此處礦化帶的空間分布及延伸是本次研究的重點。

圖2 東溝礦區地質簡圖

Ⅰ號礦化體沿NNE向展布，平均寬度3.5m，地表延伸約為380m，傾向NW，傾角在62～73°。Ⅰ號礦化體螢石以紫色自形晶為主，礦石多為角礫狀構造；圍巖蝕變以硅化為主，其次有絹云母化、云英巖化、綠簾石化等。

3.2 礦石結構與構造

3.2.1 礦石結構

礦區螢石可分為自形粒狀結構和半自形粒狀結構(見圖3)。自形粒狀結構螢石(圖3a)主要發育在礦體中上部，單晶多呈八面體；半自形粒狀結構螢石(圖3b)在礦體各個部位均有發育，單晶發育不規則。區內螢石以粗晶自形粒狀結構為主，微晶半自形粒狀結構次之。

圖3 螢石礦結構

3.2.2 礦石構造

(1) 塊狀構造：螢石礦物顆粒粗大，分布不規則。少量方解石、石英等脈石礦物與其共生，礦石螢石含量在75%以上，分布于礦體中上部。

(2) 條帶狀構造：不同成分或顏色有異的螢石礦物組成的平行排列條帶，常見于礦體中部。

(3) 角礫狀構造：脈石礦物和螢石角礫膠結而成的礦石構造，分布于礦體上部。

(4) 格架狀構造：螢石充填于格架狀石英空隙，僅見于馬岱溝螢石礦。

3.3 圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變是一套中低溫熱液蝕變礦物組合，主要以硅化為主，從礦體中心到外圍、深部到淺部均有發育。綠泥石化、絹云母化等微弱蝕變一般于硅化帶周邊分布，可作為螢石礦的找礦標志。

3.4 礦石物質組分特征

3.4.1 礦物組成

礦區螢石礦的礦物組分較簡單(見圖4)，主要為螢石和石英(圖4a)，絹云母、方解石、白云石、高嶺石次之(圖4b)，局部可見微量黃銅礦。

圖4 螢石礦礦物組成

3.4.2 化學成分

礦區螢石礦化學成分主要為CaF2、SiO2，二者含量之和在85%以上；同一礦體的不同部位，由于礦物組合的不同而具有一定差異。通常在礦體的頂底板SiO2的含量較高，而CaF2則多在礦體中部富集。

3.4.3 礦化分帶特征

根據礦區的礦化特征進行垂直分帶，自下而上可劃分為4個分帶：礦體底部、礦體中部、礦體頂部、硅質蓋層。

(1) 底部礦體。螢石礦脈逐漸尖滅，方解石、石英、黃鐵礦的含量較高。此次工作揭露底部礦體較少，有待下一步研究。

(2) 中部礦體。螢石開采礦段，螢石含量約60%，賦存在主斷裂破碎帶中，結晶時間較長，多呈自形—半自形結構，構造以塊狀、角礫狀為主。

(3) 頂部礦體。賦存在次級斷裂構造帶上，礦脈呈網脈狀，寬窄不一，分布密集。礦物組分以石英、螢石為主，螢石多呈半自形—他形結構，網脈狀、負角礫狀構造，由于硅質頂蓋的存在，成礦溫度下降較慢，整體品位較高。

(4) 硅質蓋層。位于礦體最上部，保存完整。礦體頂蓋主要為強硅化帶，礦物以石英為主，高嶺石次之，螢石呈斑雜狀分布于頂蓋中。規模較大的硅質頂蓋一般呈魚鰭狀展布，在頂蓋部位具有格架狀構造，是礦區螢石礦重要找礦標志之一。根據頂蓋的蝕變特征及礦物組合差異，自下而上可細分為兩部分。下部：石英脈體規模較大，硅化帶寬度及強度大于中上部，硅化脈體穿割圍巖，具有次生石英巖特征，露頭處具有蜂窩狀、多孔狀構造。上部：主要為硅化蝕變帶，地表可見有魚鰭狀突起，圍巖接觸變質現象顯著，原巖組構基本保留，具有格架狀、塊狀構造。

圖5 流體包裹體顯微照片

4 成礦模式分析

4.1 控礦條件

礦區NNE向斷裂對螢石礦體的規模、形態、產狀有嚴格的制約。此類斷裂先壓扭后拉張的力學性質轉變，為成礦熱液的充填和沉淀提供了空間[7]。多期次、高強度的構造運動使得早期螢石多次發生破碎、熔融及膠結作用，從而形成了多階段的螢石礦床。礦區流紋斑巖、石英斑巖廣泛分布，圍巖蝕變強烈，有顯著的絹云母化、硅化、高嶺石化等蝕變現象，為螢石礦的成礦提供了物質基礎。

4.2 流體包裹體特征

為了探尋區內礦床成因、成礦模式等，對其進行了成礦流體包裹體測溫。在所使用的薄片中，包裹體均發育較好，分布均勻，一般為原生包裹體[3]。流體包裹體測溫結果見下表。

包裹體顯微測試溫度

試驗樣品均為高品位礦石，且流體包裹體均在螢石礦物中賦存。觀察到的包裹體僅為Ⅰ類包裹體—氣液兩相包裹體(見圖5)，沒有觀察到氣相包裹體和含子礦物的三相包裹體。區內Ⅰ類包裹體氣液相比例集中在15%～30%，氣液兩相界限清晰，氣泡呈深灰色，液相無色，溫度升高后均一到液相。包裹體形態各異，大小不等，多呈橢圓形、不規則四邊形，直徑在8.9～36.1μm之間。

根據上表和圖5可以得知，東溝螢石礦床中流體包裹體均一溫度主要集中在180～230℃，鹽度變化范圍0.3%～0.8%，在結合前人對該區流體包裹體研究基礎上，得出成礦流體應為低鹽度、中低溫、低密度的熱水溶液，通過計算包裹體壓力得出該區成礦深度約在35～145m，屬于淺層礦床。

4.3 成礦模式探討

東溝礦區螢石礦體嚴格受NNE向斷裂控制，并為其提供成礦空間，形態整體呈透鏡狀或脈狀，圍巖蝕變十分發育，主要以硅化為主，并伴有綠泥石化、絹云母化等組成一套中低溫熱液蝕變組合。經試驗證明包裹體均一溫度在180～230℃間，可以推斷其應屬于中低溫熱液充填型礦床，形成時間在155～127Ma，成礦主體年代在中生代晚期。

海西期及燕山期構造運動形式由扭曲轉變為拉張，發生了大規模、多期次的巖漿活動。NNE向斷裂中的地表水、地層下滲水由于擠壓運動被充分加熱，并與含F-地質體發生熱液交代作用，形成SiF4及HF熱液流體，由于構造運動的持續，含F-流體向地表遷移，并在近地表處與圍巖再次發生熱液交代作用，將Ca2+離子溶解帶走，導致pH值和EH值增高，螢石逐漸結晶，形成中低溫熱液充填型礦床

5 結論

(1) 林西地區螢石資源富集，并與Ca、F元素地球化學異常區對應。該區燕山期巖漿活動強烈，具備中大型螢石礦產出的地質條件。

(2) 本區螢石礦床嚴格受NNE向斷裂控制，圍巖蝕變發育，以硅化為主，出露地層主要為二疊系大石寨組及侏羅系新民組，巖漿巖主要為淺黃色石英角斑巖，石英脈、石英斑巖等脈巖發育。

(3) 區內螢石礦床流體包裹體的均一溫度范圍區間為180～230℃，并且流體鹽度不高，在0.3%～0.8%之間分布，推斷其成礦流體屬低鹽度、中低溫、低密度的熱水溶液，成礦主體年代為中生代晚期，礦床類型屬中低溫熱液充填型。

(4) 對螢石礦床的垂向分帶特征進行分析，推測由地表向深部礦石品位有逐漸變高的趨勢，表明該區深部螢石資源潛力較大。

【參考文獻】

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