平泉市馬鞍山螢石礦地質特征研究

王松港

摘 要：平泉市馬鞍山螢石礦位于郝家樓螢石礦區海龍溝礦段和高家溝礦段。礦體呈脈狀、網脈狀、透鏡狀，賦存于斷裂構造破碎帶，且礦體的形態及產狀嚴格受斷裂構造控制。礦石呈角礫狀、皮殼狀、塊狀，礦石CaF2平均品位為51.61%，屬于低溫熱液充填型螢石礦床，具有一定的找礦前景。

關鍵詞：馬鞍山;螢石礦體;地質特征

中圖分類號：P619 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）23-0086-05

Abstract： Ma'anshan fluorite mine in Pingquan City is located in hailonggou ore section and gaojiagou ore section of haojialou Fluorite Mining Area. The ore body exists in the fracture zone of fault structure in vein， network vein and lens shape. The shape and occurrence of the ore body are strictly controlled by the fault structure. The ore is brecciated， crusty and massive， and the average grade of CaF2 is 51.61%. It belongs to low-temperature hydrothermal filling fluorite deposit， which has a certain prospecting prospect.

Keywords： Ma'anshan;fluoriteore body;geological characteristics

螢石礦是中國的優勢礦產，也是重要的國家戰略資源。隨著中國氟化工業的快速發展及螢石應用領域的不斷擴展，螢石礦產的需求呈快速增長的態勢[1]。平泉市馬鞍山螢石礦分為南區和北區兩部分，分別位于郝家樓螢石礦區海龍溝礦段（南區）和高家溝礦段（北區）。地處平泉市區北北東向直距40 km處，礦體賦存于斷裂破碎帶內，屬低溫熱液充填型礦床。

1 區域地質背景

河北省平泉市馬鞍山螢石礦位于郝家樓螢石礦區海龍溝礦段和高家溝礦段，大地構造位置處于柴達木-華北板塊（Ⅲ）、晚三疊世-古新世大興安嶺-太行山板內造山帶（ⅢB）、晚三疊世-古新世承德-武安火山噴發帶（ⅢB32）以及平泉-新城子沉積-火山盆地（ⅢB32-7）中[2]。該區域屬華北（陸塊）成礦省（Ⅱ-14），冀北-遼西螢石礦成礦帶（ⅢF-5）[1]。本區歷經多次大的構造運動及巖漿活動，特別是燕山期火山活動頻繁，形成大面積火山巖系，并形成以螢石為主的工業礦床。

該區地層簡單，除新近系外，主要為白堊系下統大北溝組（K1bУ）地層，約占80%。太古界地層僅在西部邊緣零星出露，面積小于10%，主要為太古界崇禮上巖群艾家溝巖組（Ar33a）。構造以斷裂為主，褶皺次之。構造方向主要為北北東向和北西向。北北東向斷裂多為逆斷層，如溫杖子-孫營子-茅蘭溝斷層、韓家河套-吳家營子斷裂研究郝家樓逆斷層等;北西向則多為正斷層，如李家營子-趙家營子正斷層、吳家營子正斷層等。巖漿巖較為發育，在區域西部出露，主要為晚三疊世斑狀二長花崗巖（πηγT3）和新太古代二長花崗質片麻巖（Ar33gnηγ）;區內潛火山巖亦有發育，主要為早白堊世中期潛流紋巖（λk1b），呈島狀或脈狀侵入于大北溝組地層中。區內螢石礦與該期次潛火山巖關系較為密切。

2 礦區地質特征

2.1 地層

馬鞍山螢石礦地層主要為白堊系下統大北溝組（K1bУ）地層，為一套火山碎屑巖系，在河邊及河谷發育有新近系沖洪積坡積物[3]。

新近系主要分布于海龍溝、高家溝溝谷兩側及山坡邊部，主要由含砂礫黃土、薄層黏土及砂、砂礫、碎石等組成。在高家溝一帶大面積出露，主要為含砂黃土層，厚度介于0.5～15.0 m，為可耕作土壤。

白堊系下統大北溝組（K1bУ）在海龍溝及以南，巖性主要為含礫凝灰質粗砂巖，海龍溝北主要為凝灰角礫巖，二者相變關系見圖1。另外，含礫粗砂巖、凝灰砂巖、細砂巖地表有少量露頭。礦區北區出露巖性主要是凝灰角礫巖、凝灰巖和次安山巖。區內總厚達300 m，本巖性段覆蓋于早元古界變質偉晶花崗巖之上。

含礫凝灰質粗砂巖[3]如圖1（a）所示，呈黃綠、灰綠色，粗粒結構，中厚層構造。成分主要為長石、石英，次為火山巖碎屑，分選性差。它由火山灰及少量砂質膠結，固結較好。礫石約占10%，多為次圓狀。礫徑一般為0.2～1.0 dm，個別可達到5～10 dm。巖性為安山巖、凝灰巖，少量花崗巖、片麻巖等，一般為雜亂分布。局部受構造影響，巖石破碎呈角礫狀，并具硅化及螢石礦化，在強烈地段可形成螢石礦體。

凝灰角礫巖如圖1（b）所示，呈灰、灰白色，角礫狀結構，塊狀、層狀構造。礫石分選性差，略具方向性。礫石占65%～75%，礫徑一般為2～7 dm，多呈次棱角狀。成分主要為安山巖、凝灰巖，次為粗面巖、片麻巖、花崗巖以及石英巖等。凝灰質及少量砂質膠結，膠結物占25%～35%。

凝灰巖呈灰、灰黑色，凝灰結構，塊狀構造。主要礦物成分為蝕變輝石斑晶10%，基質主要由斜長石、石英以及綠泥石組成。沿裂隙充填方解石，呈脈狀，脈寬為2～5 mm。巖石致密，局部有硅化現象，呈團塊狀。

2.2 構造

礦區內斷裂構造發育，主要表現為張性正斷層。目前，區內共圈出11條斷層（見圖2）[4]，編號為F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12、F13、F14、F15、F16。其中，F6、F7、F8、F9、F10、F11、F167條分布于馬鞍山螢石礦南區，F12、F13、F14、F154條分布于北區。表1為斷層特征統計表。

各斷層的規模、產狀及對礦體的影響為：F9、F11正斷層位于海龍溝北端，主要表現為北西向—南北向的張性斷裂;F9的北側、F11南側地表沒有明顯斷裂構造跡象，斷裂出露不明顯。本次通過對PD690坑道調查追蹤兩斷層兩端部位發現，坑道內斷裂清晰，走向基本連續，所以判斷F9、F11應為同一斷層。

2.3 巖漿活動及圍巖蝕變

本區巖漿活動以侏羅紀火山噴發為主，其次為新太古代花崗巖化作用。

2.3.1 火山巖。火山巖可分為噴出巖及次火山巖兩個類型。

①噴出巖。噴出巖主要為侏羅系大北溝組，巖性為凝灰角礫巖，此期火山巖活動以爆發相為主。據巖石化學全分析，凝灰角礫巖中鈣為0.47%、氟為0.09%，所以螢石物質應來自巖漿期后熱液。角礫巖受構造作用影響使得巖石破碎裂隙發育，形成良好的礦液通道和成礦空間。

②次火山巖。區內所見次火山巖均為次安山巖，主要分布于北區中北部，呈島狀及帶狀分布。它為灰綠、灰紫色，塊狀、氣孔狀、杏仁狀構造。斑晶多為斜長石、綠泥石（輝石、角閃石蝕變礦物）等，基質多為隱晶質;在頂面具淬火邊，圍巖具有烘烤現象，與圍巖為侵入接觸;在邊部并見有圍巖碎塊混入。在破碎帶及其附近，大部分具螢石礦化、硅化。因此，初步認為螢石礦形成與此期巖漿活動有密切關系。

2.3.2 變質偉晶花崗巖。在南區施工鉆孔見到，地表無出露。侵入時期為新太古代，巖石呈肉紅色及灰黑色，花崗偉晶結構、變余半自形結構，塊狀構造。礦物成分主要為鉀長石、斜長石、角閃石以及石英等，鉀長石結晶粗大，一般大于4 mm，多為半自形。由于變質作用，巖石具有絹云母化、黝簾石化、綠泥石化及碳酸鹽化等蝕變。

2.3.3 圍巖蝕變。圍巖蝕變簡單，主要是硅化，其次是碳酸鹽化。

①硅化。主要分布在構造破碎帶及其附近，多呈細脈狀、網脈狀、不規則狀分布。硅化與螢石礦化關系密切，呈正相關，對礦化程度、礦體形態、規模及賦存部位起明顯的控制作用，表明圍巖蝕變是受氣水熱液作用的結果。

②碳酸鹽化。在破碎帶中多呈細脈狀、團塊狀不規則分布。碳酸鹽化在本礦區不甚發育[4]。

3 礦床地質特征

區內螢石礦床賦存于含礫凝灰質粗砂巖、凝灰角礫巖、次安山巖以及凝灰巖斷裂破碎帶中，屬低溫熱液充填型脈狀螢石礦床。單個礦體的形態及產狀嚴格受張性構造破碎帶控制，呈脈狀、透鏡狀產出，僅局部見有膨縮現象，并具有較強的硅化蝕變。南區圈定8條礦體，編號分別為V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ。此外，北區圈定4條礦體，編號分別Ⅻ、[]、[]、[]。

3.1 礦體特征

礦體呈脈狀、網脈狀或透鏡狀，嚴格受斷層構造控制。

V號礦體分布于南區海龍溝村南，賦存于F6正斷層構造破碎帶，由單工程TC10探槽控制。礦體長度為100 m，厚度為4.75 m，產狀傾向為115°，傾角為82°，礦體賦存標高為748～790 m，礦石品位CaF2為35.85%。

Ⅵ號礦體分布于南區海龍溝北部，賦存于F10正斷層構造破碎帶。礦體長度為100 m，厚度為1.03～2.29 m，平均厚度為1.66 m，產狀傾向為250°～270°，傾角為55°～70°，礦體賦存標高為644～736 m，礦石品位CaF2為44.83%～51.75%，平均品位為46.99%。

Ⅶ號礦體分布于南區海龍溝北部，賦存于F8正斷層東側一小型構造破碎帶中。礦體長度為190 m，厚度為1.02～1.04 m，平均厚度為1.03 m，產狀傾向為60°～95°，傾角為60°～90°，礦體賦存標高為586～675 m，礦石品位CaF2為74.28%～97.25%，平均品位為82.39%。

Ⅷ-1號礦體分布于礦區南區中北部，賦存于F11正斷層構造破碎帶。礦體長度為45 m，厚度為1.11 m，產狀傾向為105°，傾角為65°，礦體賦存標高為668～675 m，礦石品位CaF2為35.25%。

Ⅷ-2號礦體分布于礦區南區中北部，賦存于F11正斷層構造破碎帶。礦體長度為100 m，厚度為3.06 m，產狀傾向為105°，傾角約為40°，礦體賦存標高為595～626 m，礦石品位CaF2為34.77%。

Ⅸ號礦體分布于礦區南區海龍溝村北，賦存于F9正斷層構造破碎帶。礦體長度為180 m，厚度為1.07～1.84 m，平均厚度為1.43 m，產狀傾向為50°～70°，傾角為65°～85°，礦體賦存標高為517～674 m，礦石品位CaF2為56.26%～92.35%，礦石CaF2平均品位為68.74%。

Ⅹ號礦體分布于礦區南區海龍溝南部，賦存于F7正斷層構造破碎帶。礦體長度為100 m，厚度為1.28 m，產狀傾向為80°，傾角為50°～70°，礦體賦存標高為649～671 m，礦石品位CaF2為53.71%。

Ⅺ號礦體分布于礦區南區北東部，為一隱伏礦體，賦存于F16正斷層構造破碎帶。礦體長度為130 m，厚度為1.07～1.26 m，平均厚度為1.17 m，產狀傾向為260°～290°，傾角為60°～75°，礦體賦存標高為656～728 m，礦石品位CaF2為64.68%～68.20%，平均品位為66.58%。

Ⅻ號礦體分布于礦區北區西部，賦存于F12正斷層構造破碎帶。礦體長度為300 m，厚度為1.03～3.55 m，平均厚度為1.86 m，產狀傾向為70°～90°，傾角為60°～75°，礦體賦存標高為488～696 m，礦石品位CaF2為33.15%～60.68%，平均品位為46.89%。

[]號礦體分布于礦區北區北部，為隱伏礦體，賦存于隱伏的正斷層構造破碎帶。礦體長度為100 m，厚度為2.27 m，產狀傾向為72°，傾角為60°，礦體賦存標高為633～658 m，礦石品位CaF2為44.44%。

[]號礦體分布于礦區北區北部，賦存于F14正斷層構造破碎帶。礦體長度為75 m，厚度為2.59 m，產狀傾向為100°，傾角為64°，礦體賦存標高為646～704 m，礦石品位CaF2為33.02%。

[]號礦體分布于礦區北區南部，賦存于F15正斷層構造破碎帶。礦體長度為205 m，厚度為1.26～2.58 m，平均厚度為1.65 m;產狀傾向為80°～110°，傾角為40°～60°，礦體賦存標高為582～689 m，礦石品位CaF2為32.45%～65.59%，平均品位為48.83%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石物質組成。礦石物質組成有礦石礦物和脈石礦物。礦石礦物主要為螢石，脈石礦物為石英、方解石、絹云母，還有少量黃鐵礦、榍石等。螢石透明至半透明，玻璃光澤，呈綠色、白色、淺黃色或紫色，局部見暗紫色條帶。螢石多呈半自形-他形晶，少數為自形晶，粒徑為1～10 mm，含量為50%～60%。生成順序為綠色顆粒螢石、白色透明梳狀螢石、乳白色皮殼狀螢石、淺黃色梳狀螢石。螢石多色彩、結構構造的不同反映了成礦的多期性和成礦溫度的差異性。自形晶螢石多呈六面體單晶、雙晶或聯晶，于晚期低溫條件下生成，偶見八面體晶體，多為紫螢石，為早期高溫條件下產物。石英為灰白色，透明玻璃光澤，硬度大，多為他形-半自形短柱狀、伸長狀或粒狀結晶，粒徑為0.4～0.8 mm。呈團塊狀集合體或脈狀分布，生成時間較晚。常交代螢石和微粒石英，由熱液作用生成，與螢石關系密切，含量為30%～40%。

3.2.2 礦石化學成分。礦石中主要化學成分為CaF2和SiO2，CaF2和SiO2含量之和可達80%。其中，全區礦石CaF2品位為34.77%～82.55%，CaF2平均品位為51.89%。有害成分為S、P、As等，但是含量較低，一般不大于0.1%，礦石質量較好。

3.2.3 礦石結構、構造。礦石的結構主要有兩種：一為不規則粒狀鑲嵌結構，是角礫狀礦石所具有的一種結構，粒徑為0.25～2.00 mm，顆粒間隙有石英;二為自形-半自形粒狀結構，是單一螢石礦晶體彼此鑲嵌緊密堆積而成，所占比例較小。礦石特征如圖3所示。礦石構造以角礫狀構造和塊狀構造為主，以皮殼狀構造和梳狀構造為輔。另外，少量礦石由螢石、石英等礦物沿角礫裂隙呈細脈狀、網脈狀充填，形成網脈狀構造，礦石質量較差。塊狀構造礦石主要由粒狀螢石礦物組成，礦石質量較好。

3.2.4 礦物的共生組合。礦石中的組成礦物主要為螢石、石英，局部礦石含少量方解石。組成礦床的礦石主要礦物組合為石英-螢石類型。單礦物螢石類型較少。

3.2.5 礦石自然類型和品級。按礦石礦物組合劃分，礦石自然類型為石英-螢石型礦石。

該區內礦石品位CaF2為35.25%～82.39%，全區礦石CaF2平均品位為51.61%。按《重晶石、毒重石、螢石、硼礦地質勘查規范》（DZ/T 0211—2020）中螢石礦床一般工業指標劃分，礦石品級屬貧礦。

3.2.6 礦體圍巖及夾石。礦體賦存于斷層破碎帶中，呈脈狀、網脈狀、透鏡狀，并嚴格受其控制。它的頂底板巖性隨控礦構造所處地層位置不同而存在差異。一般而言，礦體直接頂板和底板為大北溝組凝灰角礫巖、含礫凝灰質粗砂巖、凝灰巖或次安山巖。礦體中未見大于1 m的夾石，礦體與圍巖為斷層接觸。近礦圍巖均具硅化、螢石礦化，局部具碳酸鹽化。礦體與圍巖界線基本清楚。

4 礦床成因

該礦區礦體呈脈狀、透鏡狀賦存于白堊系下統火山——沉積碎屑巖系地層的斷裂破碎帶中并嚴格受構造控制。礦體與圍巖界線清楚，礦石類型為石英-螢石型礦石。礦石具不規則粒狀鑲嵌結構和自形-半自形粒狀結構，角礫狀、塊狀、皮殼狀構造，圍巖蝕變-硅化強烈，屬熱液充填型螢石礦床。

在晚侏羅世大規模火山噴發及次火山侵入晚期巖漿熱液階段，氣水熱液中含有的F、Si、Ca、S等元素逐漸聚集，并沿裂隙上升。在適當條件下，螢石石英等沉淀、富集，形成了低溫熱液充填型螢石礦床。晚侏羅系火山—次火山巖漿期后含礦氣水熱液是螢石礦形成的內因，成礦熱液來源可能有大氣降水參與，成礦物質可能來源于熱液對圍巖的淋濾和萃取。斷裂構造是礦體形成及產出形態的重要控制因素，也是成礦的有利條件，匯集了從古老地表活化的大氣降水，沿深大斷裂匯集下滲至一定深度，地熱增溫、巖漿-構造作用和地幔熱源共同驅動為下滲的大氣降水提供熱能形成熱水流體。當達到一定的物理化學條件時，熱水流體沿斷裂上涌，并不斷與圍巖發生萃取、交代（水/巖）作用，在斷裂有利部位冷凝、結晶、沉淀形成螢石礦體[5]。

5 結語

平泉市馬鞍山礦屬于低溫熱液充填型螢石礦床，礦體呈脈狀、網脈狀、透鏡狀賦存于斷裂構造破碎帶中，礦體的形態及產狀嚴格受斷裂構造控制。近南北向和北北西向正斷層多為賦礦構造，斷裂破碎帶的膨大部位為有利于成礦部位。

參考文獻：

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