河北豐寧頭道溝螢石礦地質特征及找礦方向

王 政，齊新國，王立考，李博文，李艷杰

(中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071051)

螢石作為氟化工的基礎，廣泛應用于化工生產中。同時在新一代信息技術、新材料、新能源、生物產業及節能環保方面發揮著越來越重要的作用，被列為我國的戰略性非金屬礦。隨著國內螢石的需求量不斷攀升，我國的螢石資源逐漸由優勢礦產變為緊缺礦產[1-2]。

河北省豐寧縣螢石成礦地質條件較好，周邊已發現10個螢石礦(化)點，但多以中小企業開采為主，礦石礦物組合簡單，屬可選、易選礦石[3]。本次通過對豐寧頭道溝一帶螢石礦找礦工作，初步分析了地質特征、礦石質量，并與已知礦床對比分析，總結該區螢石礦地質特征及成礦規律，對進一步開展螢石找礦具有積極意義。

1 成礦地質背景

頭道溝螢石礦大地構造位置位于中朝準地臺(Ⅱ2)內蒙地軸沽源陷斷束大灘中斷凹構造單元的東北部(圖1)，康保—圍場東西向深斷裂南側，上黃旗—烏龍溝北東向大斷裂西側，屬于冀北隆Pb-Zn-Ag-Mo—螢石成礦亞帶。

圖1 大地構造單元圖

區域內出露的地層主要有下白堊統張家口組及第四系，張家口組為本區螢石礦的含礦圍巖。受上黃旗—烏龍溝斷裂帶影響，區域內形成了一系列北東向展布的火山—沉積盆地。受火山噴發作用影響，區內張性斷裂構造發育，表現為北東、北西及近東西向三組斷裂。

區內燕山晚期巖漿活動強烈，呈淺成—超淺成相侵入體產出，侵入時代為中生代白堊紀晚期，主要有次石英粗面巖和次流紋巖。燕山期巖漿期后熱液活動為本區螢石成礦提供了豐富的物質來源[4-5]。

2 礦床地質特征

2.1 礦區地質

礦區內出露地層較簡單，僅出露下白堊統張家口組二段及第四系。張家口組二段(K1z2)主要為灰紫色石英粗安巖、灰色安山巖夾斑流巖及流紋質凝灰巖，為螢石礦體的圍巖。第四系主要為洪積、沖積及風積物，分布在河谷兩側。礦體圍巖為張家口組火山碎屑巖，巖石較完整、穩定，節理及裂隙不發育，圍巖與螢石界線較為明顯，圍巖蝕變不強，多為高嶺土化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化，近礦巖石輕微破碎。

礦區內斷裂構造較發育，規模較大的斷裂構造有F1、F2，具正斷層性質(圖2)。F1位于礦區中部，走向北東35°～55°，傾向南東或北西，傾角60°～85°，出露長約5 030m，斷裂帶寬約30m，破碎帶內見碎裂巖、張裂角礫巖，可見硅化、褐鐵礦化、螢石化。F2位于項目區南部，走向北西280°～290°，傾向北東，傾角80°，長約3 200m，破碎帶寬5～20m，帶內見碎裂巖、張裂角礫巖、斷面具擦痕，可見硅化、褐鐵礦化、螢石化。

圖2 礦區地質簡圖

主構造控制著全區的構造格局，破碎帶內見碎裂巖、張裂角礫巖，發育有強烈的硅化、褐鐵礦化、輕微螢石化，硅化多呈細脈狀，沿構造線方向充填，褐鐵礦化多呈浸染狀，螢石礦化多呈細網脈狀、雞窩狀。次級斷裂為本區的的賦礦構造，主斷裂為源源不斷的熱液運移提供通道，在其圍巖附近發生了螢石礦化，由于構造強烈，結晶時間短，造成礦化程度低；當熱液進入次級斷裂內時，熱液與圍巖相互作用時間長，且有充足空間進行結晶，形成了螢石的富集。本區內螢石礦分布于F1、F2的次級斷裂中。

區內巖漿巖不發育，主要呈不規則巖株、巖床狀侵入于張家口組中，為火山活動的產物。在礦區北部及西部出露有白堊紀晚期次石英粗面巖和次流紋巖。

2.2 礦體特征

礦區內2個螢石礦體賦存在下白堊統張家口二段地層中，呈脈狀產出于區內次級構造中[6]。

K1礦體位于F1斷層的次級構造中，其產狀嚴格受次級構造控制，走向呈北北西向，傾向215°～246°，傾角73°～78°。礦體地表控制長度266.67m，厚度1.27～1.39m，平均厚度為1.33m，CaF2品位29.15%～35.12%，平均品位31.74%。與圍巖界線清晰，呈斷層接觸，其頂底板巖性均為火山碎屑巖，圍巖蝕變不強，多為高嶺土化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化。

K2礦體位于F2斷層的次級構造中，其產狀受次級構造控制，走向北西，傾向33°～37°，傾角76°～83°，礦體地表控制長度327.36m，厚度1.18～1.28m，平均厚度1.22m，CaF2品位26.20%～33.03%，平均品位29.21%。礦體兩側圍巖均為火山碎屑巖，呈斷層接觸。圍巖多發育高嶺土化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化。

2.3 礦石特征

(1)礦石類型及結構、構造。

礦石自然類型主要為石英—螢石型。礦石的結構主要有兩種，一種為半自形—他形粒狀結構，是角礫狀礦石所具有的一種結構；另一種是自形—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。

礦石構造以塊狀構造(圖3a)為主，次為皮殼狀構造(圖3b)、條帶狀構造。螢石、石英等礦物沿圍巖角礫裂隙之間成細脈狀、網脈狀充填，此類礦石質量較差。塊狀構造礦石主要由粒狀螢石礦物組成，礦石質量較好(圖4)。

圖3 螢石礦構造(a 塊狀 b 皮殼狀)

圖4 螢石礦鏡下照片

(2)礦物組成和化學成分。

綜合巖礦鑒定結構、XRD分析結果可知，原礦的物質組成為螢石34.23%、石英54.52%、長石11.25%。

原礦石化學成分為(%)：SiO264.31～68.85、CaF229.76～ 34.65、CaCO30.64～ 0.70、Fe2O30.17～0.26、P2O50.027～0.028、S 0.014～0.018。

(3)礦石微量元素。

根據光譜半定量顯示，原礦石微量元素具有相對富集Rb、Sr、U等大離子親石元素,相對虧損Nb、Ta、Th等高場強元素的特征(表3)。

表3 光譜半定量全分析結果表 (單位：10-6)

3 礦床成因及找礦方向

3.1 成礦成因探討

(1)成礦物質來源。原礦石微量元素具以下特點[7-8]：①Rb/Sr比值隨巖漿分異程度增加而增加，本區礦石Rb/Sr比值(0.001～1.265，小于10)，表明成礦時期基本為巖漿早期階段，分異作用較弱；②礦區內礦石微量元素原始地幔標準化蛛網圖顯示與E-MORB型玄武巖相似。區內礦石微量元素(除1件樣品外)具較為一致的分布曲線，具同源巖漿演化產物特征，且Nb/Ta比值(9.64～17.58，其中GB4為1.76)，指示在巖漿作用過程中有地殼物質的加入，遭到了一定程度的地殼物質混染。上述表明本區的螢石成礦物質來源與巖漿分異活動密切相關。

(2)成礦構造。本區礦體受斷裂控制明顯，主要分布于次級構造帶中，其產出狀態與斷裂構造的產狀基本一致，構造充填脈型特征明顯。

(3)成礦溫度。結合礦石微量元素分析及礦石中的方解石、黃鐵礦等低溫礦物特征，本區螢石成礦為低溫環境。

(4)成礦成因。在成礦早期，含礦熱液在構造—巖漿的作用促使螢石、石英礦物質富集、遷移在主構造帶中，但因活動強烈，不易于螢石的富集結晶，多以硅化為主，為主要的熱液運移通道；在巖漿活動演化后期，熱液通過主構造通道運移到次級斷裂中，因斷裂活動減弱，溫度下降，有足夠的時間和空間溶濾吸取途經的圍巖中的F-、Ca2+，最終在利位置充填、沉淀、結晶形成低溫熱液充填型螢石礦床[9-12]。

3.2 找礦方向

通過探討本區螢石礦地質特征及礦床成因，結合周邊區域地質資料，分析得出三道洼—干溝窯子—馬架子一帶斷裂構造發育，為沿含礦構造帶走向外圍延伸的火山碎屑巖出露地段，具較好的找礦前景。

4 結論

(1)本區螢石礦體賦存于下白堊統張家口組火山碎屑巖，受構造控制，屬于低溫熱液充填型礦床。

(2)礦石主要為石英—螢石型，礦石以塊狀構造為主，次為皮殼狀構造、條帶狀構造。CaF2品位29.21%～31.74%，平均30.48%。

(3)通過分析本區螢石礦地質特征、成礦成因，提出了三道洼—干溝窯子—馬架子一帶螢石成礦有利地段，對該區開展找礦工作具有一定的指導意義。