河南省方城縣劉營螢石礦床地質特征及其成因探討

謝 珂 邵世威 李玉輝

（河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院）

螢石的主要化學成分為氟化鈣（CaF2），作為工業上氟元素的主要來源，被廣泛應用于航天、制冷、電子、醫藥和原子能等領域，具有重要的國家戰略意義［1-2］。近年來，河南省在螢石礦勘探方面取得了較好的成績，查明了多處螢石礦床［3-6］。河南省方城縣螢石礦分布廣泛，規模大，礦床賦存于欒川群南泥湖組（Pt3n）地層中，由北向南可分3個礦帶：北礦帶地處黑山寨—南坡倒轉向斜北翼（西段）和霸王城—汪廟倒轉向斜北翼（東段）、中礦帶地處土門—潘家口倒轉向斜槽部偏南部位、南礦帶地處尚溝—曬經寺向斜近軸部（西段）和花溝—夾山向斜南翼（東段）［7-8］，劉營螢石礦區位于北礦帶。本研究依托河南省方城縣劉營礦區螢石礦詳查成果，總結礦區礦床地質特征、礦床成因及找礦標志，為該區進一步開展找礦工作提供科學依據。

1 區域地質特征

河南省方城縣劉營螢石礦區位于方城縣北東方向約18 km，行政區劃隸屬于方城縣獨樹鎮管轄，面積0.82 km2。

研究區大地構造位置位于華北板塊南部，欒川—維摩寺斷裂成礦帶北側，北西向黑龍潭—石門踐斷裂帶橫貫全區。研究區地層屬華北地層區北秦嶺分區的南召小區，出露地層主要有中元古界熊耳群、汝陽群、官道口群，新元古界欒川群、洛峪群、震旦系和新生界第四系［9］。依據展布特征，區域內斷裂構造可分為近EW向、NW向和NE向3組；以NW向褶皺和NW向規模較大的斷裂帶為特征，主要分布有桃園溝—歪頭山背斜和亂石扒—老陳家斷裂帶、當陽寺—梁家斷裂帶、黑龍潭—石門踐斷裂帶，構造特征較為復雜。區域內巖漿活動頻繁，具多旋回、多期性特征：中元古代熊耳期表現為淺海環境下以裂隙式噴發為主的產物，為富鉀火山巖，巖石屬鈣堿性巖系；中元古代侵入巖為陸殼重熔型花崗巖，巖性為片麻狀細粒黑云母鉀長花崗巖；新元古代侵入巖為雙山超淺層侵入巖，屬富鉀堿性巖系，可劃分為片麻狀黑云母正長斑巖、石英正長巖和霞石角閃正長巖；燕山期巖漿侵入活動較為頻繁，形成大面積分布的侵入巖，主要有七頂山中粒斜長花崗巖，為陸殼重熔型花崗巖，屬過鋁鈣堿性系列巖系。

2 研究區地質特征

2.1 地層

研究區出露地層主要為上元古界欒川群南泥湖組，其次為北部的中元古界官道口群高山河組和溝谷洼地中的第四系（圖1）。高山河組分布于研究區的北部，巖層總體走向北西，傾向20°～40°，傾角59°～70°，主要巖性為石英巖。南泥湖組分布于研究區的中部和南部，總體走向北西，傾向5°～65°，傾角37°～81°，與高山河組呈斷層接觸，主要巖性為白云石英片巖、絹云石英片巖、炭質千枚巖、白云石大理巖及條帶狀大理巖；其中條帶狀大理巖常為螢石礦體的底板圍巖，白云石大理巖局部為螢石礦體的直接圍巖。第四系在礦區分布面積較廣，主要為殘坡積碎石、黃土組成。

2.2 構 造

區內地層總體表現為單斜構造，巖層傾向38°～45°，傾角為55°左右，層內發育一系列晚期的小型緊閉褶皺、撓曲擠壓片理和一些區域斷裂所派生的次級斷裂構造。

（1）褶皺構造主要表現為巖層的小型褶皺、揉皺、撓曲，一般規模很小。在地層內部的巖層揉皺、撓曲現象十分明顯，使原生的巖層發生了褶皺變形，反映出后期造山運動的改造。

（2）礦區斷裂構造與區域一致，主要為北西—南東向壓扭性逆斷層，其次為沿礦帶發育的北東向小型張扭性橫斷層，橫斷層對螢石礦脈起破壞作用，但對礦脈的完整性破壞較小。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖不發育，主要有正長巖和輝石巖。正長巖在研究區南部出露，輝石巖僅在鉆孔中可見。

2.4 圍巖蝕變

受不同程度的變質作用影響，礦床多具蝕變現象，且蝕變種類多，疊加重合；蝕變強度隨與礦體或巖脈的距離增加而變弱。主要圍巖蝕變有下列幾種。

（1）硅化。在白云石大理巖中非常發育，硅質細脈或網脈貫入圍巖裂隙中，也有呈細粒集合體交代圍巖，圍巖蝕變后石英含量增加，最高者達70%，巖石變致密堅硬，常與絹云母化、黃鐵礦化、碳酸鹽化伴生。

（2）螢石化。不同顏色的螢石（以紫色為主）沿著圍巖節理、層面、小裂隙貫入呈細脈狀、條紋狀，或呈浸染狀交代圍巖，如螢石含量增多，則成為富礦石。

（3）絹云母化、白云母化。絹云母、白云母沿圍巖層理、節理、裂隙分布，或呈集合體交代圍巖，而保留被交代礦物的假象。

（4）碳酸鹽化。方解石充填于圍巖裂隙和空洞中，也有填充于礦石的裂隙或孔洞中，并交代螢石和一些早期金屬礦物。

（5）黃鐵礦化。黃鐵礦化主要出現于片巖中，黃鐵礦呈細脈狀、團塊狀、浸染狀分布，經常與后期石英共生。

除上述主要蝕變外，尚有高嶺土化、褐鐵礦化、圍巖褪色等蝕變。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

區內螢石礦產于白云石英片巖與條帶狀大理巖接觸部位，礦帶長約2.1 km，沿礦帶基本為單礦體，總體走向北西—南東，傾向北東，傾角50°～78°，寬度為0.43～7.78 m，厚度變化較大，CaF2含量為2.98%～87.72%，品位變化較大。礦脈走向上、傾向上均具波狀彎曲和澎縮現象，呈脈狀、透鏡狀產出，后期平移斷層對礦脈破壞性較小，連續性較好。通過進一步工程控制，圈定2個螢石礦體，規模為小型，特征如下。

（1）K1-1礦體位于研究區西部，傾向35°～48°，傾角57°～69°。控制礦體走向長度為89 m，傾向延深為125 m，賦存標高為70～231 m。礦體厚度為0.43～1.44 m，平均1.18 m，厚度變化系數為78.6%。CaF2含量為22.38%～62.89%，平均47.52%，品位變化系數為84.9%。CaF2礦物量占全區總資源的7.32%。

（2）K1-2礦體為研究區主礦體，位于研究區中部，傾向為20°～46°，傾角為55°～78°。控制礦體走向長度為426 m，傾向延深為97～168 m，賦存標高為36～235 m。礦體厚度為1.03～7.69 m，平均2.36 m，厚度變化系數為66.4%。CaF2含量為21.80%～87.72%，平均47.53%，品位變化系數為111%。CaF2礦物量占全區總資源的92.68%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石結構構造和類型

礦石以半自形粒狀結構、它形粒狀結構、碎斑結構為主，次有它形不等粒結構、熔蝕狀結構及環帶狀結構；礦石構造主要為塊狀構造、條紋狀構造、條帶狀構造、碎裂構造（表1）。

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依據礦物組合及結構構造特征，可將區內螢石礦劃分為石英—螢石型、螢石—石英型、方解石—螢石型、硫化物—螢石型4種礦石類型。

石英—螢石型以塊狀、條帶狀礦石為主，屬高品位礦石；螢石—石英型、方解石—螢石型以條紋狀、角礫狀礦石為主，屬低品位礦石；硫化物—螢石型礦石中硫化物含量相對較低。

3.2.2 礦石物質組成

礦石的礦物成分簡單，有用礦物主要為螢石。脈石礦物在富礦中以石英為主，在貧礦中以方解石、白云石為主。微量礦物有黃鐵礦、磷鐵礦、磷灰石等。

3.3 礦體圍巖和夾石

本區螢石礦體均賦存于大理巖與片巖的接觸處。圍巖上盤為白云石英片巖、白云石大理巖，下盤為條帶狀大理巖及白云石大理巖。

近礦圍巖蝕變強烈，主要蝕變類型為硅化、黃鐵礦化、螢石化、碳酸鹽化等，蝕變不均勻，蝕變帶寬一般1～2 m，分帶不明顯。與螢石礦化密切的蝕變為硅化、螢石化，蝕變強的地方品位略高。夾石巖性主要為白云石英片巖和大理巖，但厚度較小，對礦體完整性影響較小。

4 礦床成因

區內礦體（點）主要產于斷裂構造中，多呈脈狀或透鏡狀產出，其產狀與斷裂或裂隙帶的產狀基本一致，明顯受斷裂和裂隙帶的控制，且與圍巖界線清楚，位于大理巖與片巖接觸處，礦液沿接觸面充填和側向大理巖礦化形成礦體，在片巖內部未見任何礦化，說明螢石中Ca的來自于大理巖，F由異地供給。研究區南側出露的正長巖為富含F、H等揮發組份的加里東期堿性巖，螢石礦化中的F元素可能來自正長巖脈；具有充填交代式礦床特征。由于斷裂活動使含礦熱液沿構造空間上移，到達有利的構造部位，富集形成螢石礦。綜上所述，該區螢石礦成因屬于碳酸鹽巖石中的充填交代型脈狀礦床。

5 找礦標志

（1）地層標志。研究區內礦體多位于大理巖與白云石英片巖的接觸部位，因此大理巖與片巖的接觸帶可作為找礦標志。

（2）巖漿標志。研究區南側出露有正長巖，且富含F、H等揮發組份，因此正長巖為找螢石礦的標志之一。

（3）蝕變標志。硅化、碳酸鹽化、螢石化、絹云母化、圍巖褪色等圍巖蝕變與螢石礦關系密切，可作為找礦標志。

（4）區內地表出露的民采露天采坑是螢石礦的直接找礦標志。

6 結語

劉營螢石礦產于白云石英片巖與條帶狀大理巖接觸部位，沿礦帶基本為單礦體，礦體厚度變化較大，品位變化亦較大；礦體走向上、傾向上均具波狀彎曲和澎縮現象，呈脈狀、透鏡狀產出；礦床成因類型為碳酸鹽巖石中的充填交代型脈狀礦床。