江蘇東海地區羅莊螢石成礦地質條件分析

呂 游，夏 強，王雷振，于龍慶

(中國建筑材料工業地質勘查中心江蘇總隊，江蘇 南京 211135)

螢石是我國的優勢礦產，也是我國的戰略性礦產資源[1]。螢石是氟原料[2], 其產品和材料廣泛應用于化工、冶金、建材等工業部門, 在新能源、生物、節能環保、新能源汽車等戰略性新興產業中也廣泛應用[3]。中國地處環太平洋成礦帶，螢石資源十分豐富[4]，但江蘇省螢石礦產資源貧乏，目前僅有蘇州高新區俞石泉螢石礦1 處中型礦床，在東海地區楚團、山左口等地有礦(化)點[5]。

本文依托東海地區羅莊的地質找礦專項工作，對東海縣羅莊地區進行地質調查、樣品采集及測試分析，探討了該區螢石礦的成礦條件，認為該區的螢石礦床成因類型為中—低溫熱液型礦床，大解莊單元燕山期二長花崗巖侵入到前寒武紀花崗片麻巖(礦源層)中，含礦熱液萃取礦源層的F-、Ca2+，在接觸帶、層間破碎帶和斷裂中形成中—低溫熱液螢石礦床，東海地區羅莊為螢石礦成礦有一定的資源潛力。

1 地質背景

江蘇東海地區位于蘇魯造山帶南緣，郯廬斷裂帶以東，屬于Ⅳ級大地構造相單元為東海—膠南超高壓變質亞相cgy(Ar4-Pt1)，Ⅴ級大地構造相單元(構造巖石組合)為東海花崗片麻巖—超高壓榴輝巖組合(Pt1)。區內主要出露新太古代—古元古代東海雜巖變質巖。

1.1 地層

東海雜巖主要巖性為具有不同巖性特征的片麻巖。在新太古代至古元古代(五臺期)晚期，東海巖群中大規模的中酸性花崗巖漿侵位，形成一系列的古花崗巖，在后期區域變質中形成花崗片麻巖，共劃分出7 個片麻巖單元，本次研究區內的主要巖性為其中之一的城頭片麻巖(CGN)。

城頭片麻巖(CGN)在區內大面積分布，巖石中片麻理、拉伸線理均發育，礦物成分、粒度略具變化而局部不均一。巖性以二云二長片麻巖、黑云二長片麻巖為主，灰白、淺肉紅色，風化呈灰黃、黃褐色，細粒變晶結構，鱗片粒狀變晶結構，碎斑狀結構，糜棱結構，塊狀、片麻狀、條紋狀、條帶狀構造，礦物顆粒隨糜棱巖化程度的不同，大小有所不同，一般0.2 ～0.5mm，碎斑1 ～2mm。主要由鉀長石(25%～50%)，斜長石(15%～40%)，石英(20%～25%)，其余可見黑云母、白云母、綠簾石、磁鐵礦、黝簾石、綠泥石、石榴子石等，原巖為花崗巖[5]。

1.2 構造

研究區內構造較復雜，隨著燕山期晚期巖漿活動，大解莊單元二長花崗巖侵入到前寒武紀的花崗片麻巖中。小型的斷層、剪切帶和節理發育，不規則分布于區內各部。目前區內構造現象因第四系覆蓋層較厚而出露較少，出露的基巖多發育節理裂隙和褶皺。

1.3 巖漿巖

研究區內出露的侵入巖為大解莊單元二長花崗巖(K1DJ)，是桃林超單元主侵入階段酸性侵入巖的5 個單元之一。巖體規模巨大，呈北東向帶狀，呈脈動侵入關系。同位素年齡118ma、111ma，屬燕山期侵入巖[5]。主要巖性為中粗粒二長花崗巖，局部由于礦物含量變化為含角閃二長花崗巖、石英二長巖。巖石呈灰白、淺肉紅色，風化后肉紅色，中、粗粒花崗結構，塊狀構造。礦物主要為斜長石(30%～35%)、鉀長石(30%左右)、石英(20%～35%)，次之為角閃石(5%)和少量黑云母，偶見普通輝石，副礦物有榍石、鋯石、磷灰石和磁鐵礦等。

2 礦區地質特征

2.1 圍巖特征

研究區內圍巖均為城頭片麻巖(CGN)，其中的花崗片麻巖已風化破碎，棕黃色—深紅色，強風化，呈片麻狀，構造不明顯，主要成分為長石、石英，含極少數暗色礦物。

在螢石脈與圍巖接觸面常夾有綠色耐火粘土，致密狀，厚約2 ～3cm，被揭露的圍巖風化破碎厲害，疏松，呈土黃—棕紅色。螢石脈頂被第四系沉積所覆蓋。

2.2 螢石脈特征

綜合分析收集的以往地質工作資料，區內螢石脈雜亂，小脈甚多，并與重晶石、鉛鋅礦等礦物共生。螢石脈與圍巖接觸處破碎，表面有重晶石與之共生，板狀晶型很好，色質也較好；部分螢石脈的頂部含鉛鋅礦較多，底部則較少；螢石脈頂部短而窄，底部寬，區內螢石脈的厚度和長度有隨著深度的加深而逐漸增厚增長的趨勢。

通過地質找礦專項工作，在探槽中揭露了一條與重晶石共生的螢石脈，探槽方向為南北向，在同一工程中距離螢石脈北部約25m 處揭露了一條石英脈。螢石脈走向約為95°，傾角70°～80°，自西向東由薄變厚，厚度約為5 ～20cm。石英脈走向約為105°，自東向西由薄變厚，厚度約0.5 ～3m。在探槽內螢石脈位置西部約50m 處的2 個鉆孔的巖芯呈綠色，用紫色熒光燈照射時偶有小型發光點，其中含螢石。根據鉆孔成果，推測其與探槽揭露的螢石脈可以相連，該螢石脈長度可達50m，在見礦鉆孔處可繼續向西延伸，在探槽內見螢石位置處可繼續向東延伸。由于探槽和鉆孔的施工局限問題，本次工作發現的螢石脈未完整的揭露其延伸的長度和深度，探礦工程揭露的螢石脈深度約1m，螢石脈可繼續向深部延伸。

螢石礦石主要賦存于螢石脈中，呈薄層狀，螢石顏色有紫色、藍色、綠色等，并與重晶石共生，重晶石呈白色—灰白色。探槽中采集了少數樣品，其中兩個樣品CaF2含量分別為67.46%、53.64%，單樣達到了螢石工業指標；BaSO4含量分別為15.34%、28.12%，未到重晶石工業指標。

本次發現的螢石呈淺紫色、淺藍綠色，鏡下無色(圖1)，他形—半自形粒狀，可見兩組完全解理，呈條帶狀分布，與重晶石、石英伴生，分布較均勻。重晶石呈柱板狀，表面較臟，部分集合體呈放射狀，消光不均勻，與螢石伴生，分布較均勻。石英呈他形—半自形粒狀，柱狀，粒徑大小不一，為隱晶質—細粒及顯微粒狀，顆粒之間呈鑲嵌狀，集合體呈小團狀分布于螢石、重晶石之間。

圖1 東海羅莊地區螢石偏光顯微鏡影像圖

3 成礦地質條件分析

3.1 成礦物質來源

螢石的組成元素為氟和鈣。大量統計資料表明，螢石礦床的出現與巖石較高氟含量有密切的聯系[6]。成功等[7]認為，螢石成礦物質源于富氟、富鈣巖石。李長江等[8]認為，中生代火山巖區的螢石礦床物質來源于基底變質巖。自然界中，富氟巖石主要為堿性和酸性巖漿巖，富鈣巖石主要為碳酸鹽鹽類巖石。熱液充填型螢石礦床的形成與高含F 的源巖有關，礦床周圍必然有高含F 的巖石，其巖性可以是變質巖和侵入巖[9]。

王玉榮等[6]在1990 年進行了螢石成礦的相關實驗研究，對黑云斜長片麻巖單獨進行單礦物浸取氟的實驗，結果表明單礦物中斜長石的浸出量最高，其次為磷灰石、黑云母、石英，白云母最低。對于鈣的來源問題，王玉榮等[6]對黑云斜長片麻巖做浸出F、Ca、Mg 的實驗，結果表明成礦熱液可能是酸性的，其Ca、Mg 元素是和F 元素一同從變質巖基底巖石中浸出的，F 主要以CaF+、MgF+等形式存在，Ca、F 可同時遷移。

研究區內的螢石礦與東海雜巖中的花崗片麻巖關系密切，其中城頭片麻巖(CGN)為區內螢石脈的主要賦存層位。城頭片麻巖(CGN)中的斜長石含量約為15%～40%，斜長石含量較高，有較好的F 元素浸出基礎，而大解莊單元二長花崗巖(K1DJ)為酸性侵入巖，隨著侵入過程中帶來的酸性的成礦熱液，可將Ca 和F 元素一同從城頭片麻巖(CGN)中浸出。研究區內螢石的成礦物質來自于東海雜巖中花崗片麻巖中的城頭片麻巖(CGN)。

3.2 成礦過程

我國螢石礦床形成時代主要集中于燕山期，其次為華力西期。據統計，探明的螢石礦資源量中，燕山期占91%[9]。熱液充填型螢石礦的成礦時代主要為燕山期，礦體主要賦存于斷裂帶中[10]。據同位素年齡測定[5]，研究區內的螢石成礦與燕山期巖漿侵入關系密切，推測研究區內螢石的成礦時代為燕山期晚期。

據鄒灝等[11]有關螢石成礦溫度的研究成果：大多數螢石礦的成礦溫度都低于300℃，屬于中低溫礦床。根據同類型螢石礦床類比，認為研究區內螢石礦與浙江八面山螢石礦床成因類似，浙江八面山螢石礦床成礦的成礦溫度在50 ～300℃[12]，也為中—低溫熱液礦床。研究區內由同一條探槽揭露的石英脈與螢石脈相距很近，約25m，區內揭露的脈石英主要為中—低溫熱液礦床，在空間上均賦存于蘇北構造混雜巖帶內[13]，成礦溫度在50 ～300℃[14]。本次推測研究區內的螢石脈與脈石英的成礦溫度大致相近，研究區內螢石礦的成礦溫度在50 ～300℃。

熱液充填型螢石礦床多與富氟巖石、侵入巖、大斷裂和斷裂破碎帶有關，據統計研究，形成熱液充填型大型螢石礦床的侵入巖絕大部分為燕山期侵入巖，且礦床規模與大斷裂、斷裂破碎帶密切相關[9]。研究區內的斷裂破碎帶規模較小，因此螢石礦脈的規模也較小。

研究區內的成礦熱液流體的來源為巖漿熱液，由于燕山期晚期的巖漿運動，酸性侵入巖體大解莊單元二長花崗巖(K1DJ)侵入到城頭片麻巖(CGN)中，隨著侵入過程中帶來的酸性的成礦熱液，將Ca和F 元素一同從城頭片麻巖(CGN)中浸出，將成礦物質中的F-與Ca2+萃取運移、沉淀、富集，以脈狀產出賦存于構造裂隙中成礦。綜上，城頭片麻巖(CGN)為在前寒武紀形成的礦源層，燕山期由于巖漿侵入，含礦熱液萃取礦源層的F-、Ca2+，在接觸帶、層間破碎帶和斷裂中沉淀、充填形成中—低溫熱液螢石礦床[15]。

4 成礦遠景探討

研究區內的城頭片麻巖(CGN)作為螢石賦存層位，其中的斜長石為主要物質來源；區內螢石脈的賦存形態，明顯反應了斷裂的控礦作用。通過研究區內的螢石礦床成礦條件并與其他螢石礦床等對比分析，認為區內有一定的螢石成礦潛力，礦體規模屬小型。本文所做工作有限，可以進一步加強研究。