河北康保后照陽(yáng)河螢石礦床地質(zhì)特征及成因探討

黃 河

(中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

螢石的化學(xué)成分為氟化鈣(CaF2)，是一種低熔點(diǎn)(1 270～1 350℃)礦物[1-2]，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、陶瓷及新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)重要的國(guó)家戰(zhàn)略資源[3-5]。因此開展螢石成礦規(guī)律研究，具有重要的科學(xué)及戰(zhàn)略意義[6-7]。研究區(qū)位于華北陸塊北緣中段太古宙、元古宙、中生代金銀鉛鋅鐵鈾鉬硫鐵成礦區(qū)(Ⅲ-12)，屬于中生代大陸邊緣巖漿活動(dòng)帶的組成部分，是一個(gè)多地質(zhì)構(gòu)造匯聚和相互作用的成礦區(qū)，具有良好的螢石成礦條件[9-10]。但近年來(lái)該礦區(qū)的地質(zhì)找礦工作效果不顯著，對(duì)礦床控礦因素和成礦作用的研究比較匱乏，找礦思路不清晰。因此，本文旨在野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦床地質(zhì)特征，研究螢石礦的成礦構(gòu)造背景及物質(zhì)來(lái)源，探討分析其礦床成因類型，為該地區(qū)進(jìn)一步尋找螢石礦提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

本區(qū)屬于內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系(Ⅰ1)之康保褶皺束(Ⅳ1)。近東西向展布的尚義—赤城斷裂和康保—圍場(chǎng)斷裂均為基底深大斷裂，具有多期、長(zhǎng)期活動(dòng)的特點(diǎn)[11]。北東向的張北—沽源斷裂在早白堊世時(shí)期控制了張家口期和義縣期火山噴發(fā)，其他次級(jí)斷裂構(gòu)造走向以北東向、北西向和近東西向?yàn)橹鱗12](圖1)。

圖1 康保—赤城一帶大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖

區(qū)域沉積地層以二疊系、侏羅系、白堊系和新近系等為主，礦區(qū)周邊區(qū)域出露的地層主要為下二疊統(tǒng)三面井組(P1s)海相中性火山巖建造及碎屑巖建造、上新統(tǒng)石匣組(N2s)紅色黏土夾砂礫層、深紅色含角礫和鈣質(zhì)結(jié)核黏土夾砂礫石條帶[12-13]，分布在康保后照陽(yáng)河村的西部和北部的大部分地區(qū)，不整合覆蓋于三面井組及侵入巖上部。巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，規(guī)模大、分布廣，主要為晚古生代花崗巖和閃長(zhǎng)巖，副礦物中多見螢石。中生代酸性侵入巖零星分布。受華力西晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，褶皺發(fā)育，主要分布在康保后照陽(yáng)河村西部，為緊密線狀、對(duì)稱型向斜，軸向近北東向，長(zhǎng)度10km以上，兩翼傾角50°～60°。區(qū)域內(nèi)近東西向發(fā)育的康保—圍場(chǎng)斷裂為基底深大斷裂，具有多期多階段活動(dòng)的特點(diǎn)[13]。另發(fā)育有走向北西張性次級(jí)斷裂，次級(jí)斷裂傾角近直立，斷面平直，長(zhǎng)度＞8km。斷裂帶寬度4～15m，也具有多期活動(dòng)的特征。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)范圍內(nèi)巖漿巖大面積分布，中間地勢(shì)低洼地帶覆蓋有第四系粉砂質(zhì)黏土及殘坡積物。

巖漿巖主要類型為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，是華力西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)晚期天山—興蒙地槽系封閉的產(chǎn)物[12-13]。區(qū)域上為巖基，在礦區(qū)內(nèi)構(gòu)成礦體的圍巖。由于地處干旱地帶，巖石機(jī)械物理風(fēng)化較強(qiáng)，巖石裸露。風(fēng)化面為淺灰紅色，新鮮面為淺肉紅色，為細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石(45%)、斜長(zhǎng)石(25%)、石英(28%)，次要礦物為少量的黑云母(＜5%)，副礦物為磁鐵礦、螢石、鎢、錫等。本花崗巖體為礦體的成礦母巖。

構(gòu)造主要為斷層和與之伴生的節(jié)理裂隙。發(fā)育的主要斷層有兩條(圖2)。F1斷層以北北西方向斜穿整個(gè)礦區(qū)，為礦區(qū)的主要控礦斷裂，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度約2.6km，沿走向向北、南繼續(xù)延伸。總體走向165°，傾向255°，傾角65～75°。平面形態(tài)上北部走向平直，南部呈舒緩波狀、局部呈鋸齒狀，為張扭性斷裂。F2斷層位于礦區(qū)的南段，與F1斷層斜交，總體走向?yàn)?45°，傾向南西，傾角76°。區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度約400m，北部由于覆蓋較厚，延伸不詳，向南部延伸的長(zhǎng)度＞1km，平面形態(tài)上呈舒緩的波狀，也顯示為張扭性特征。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

斷層破碎帶寬度變化較大，南部寬度＞12m，北部略窄，為3～5m。兩條斷層兩側(cè)的構(gòu)造角礫巖的特征基本一致，主要成分為花崗巖的碎塊、碎裂質(zhì)花崗巖、石英角礫等。角礫巖呈次圓狀、圓狀，少量為棱角狀，粒度大小不一，混雜排列分布。在礦區(qū)南端的硅化構(gòu)造角礫巖帶中，發(fā)育有與斷層產(chǎn)狀近一致的節(jié)理裂隙，內(nèi)部被紫色螢石細(xì)脈所充填。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體主要賦存于兩條斷裂帶的內(nèi)部，編號(hào)為1礦體、2礦體。

1礦體分布在K7-K22線之間，沿F1以北北西向貫穿于整個(gè)礦區(qū)。礦體總長(zhǎng)度2 653m，工程控制長(zhǎng)度1 900m，總體產(chǎn)狀255°∠70°。沿走向和傾向均比較連續(xù)，未出現(xiàn)無(wú)礦工程，只在個(gè)別地段礦體變薄，但仍大于最小可采厚度。通過探槽工程揭露，礦體地表平均厚度約2.0m；深部礦體主要通過坑道、井巷和鉆探工程分段控制，其中K7-K2之間見礦深度約80m，控制礦體平均厚度4.61m；K8-K22見礦深度143～158m，控制礦體的真厚度為4.44～14.05m，見礦平均厚度8.07m。由此可見，礦體由淺入深厚度有逐漸增厚的趨勢(shì)。

2礦體主要分布在礦區(qū)南部的K20-K22線及以南地區(qū)，沿F2斷裂帶分布。工程控制長(zhǎng)度超過300m，總體產(chǎn)狀為235°∠76°，地表平均厚度＞6.0m，深部鉆探工程控制見礦深度為122m，礦體真厚度為17.36m。礦體形態(tài)為板狀，沿走向和傾向礦化連續(xù)，也具有由淺部向深部礦體厚度逐漸加厚的趨勢(shì)。

礦區(qū)內(nèi)礦體總體形態(tài)變化較小，沿走向、傾向礦化連續(xù)，局部地段有分支復(fù)合現(xiàn)象，傾角略有變化；由淺部向深部礦體厚度逐漸加厚。礦體與圍巖界線清晰，近礦圍巖蝕變明顯，硅化強(qiáng)烈，常伴隨高嶺土化。

3.2 礦石特征

礦石結(jié)構(gòu)主要有細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造可分為致密塊狀構(gòu)造(圖3a)、氣孔狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造(圖3b)、斑雜狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、網(wǎng)格狀構(gòu)造等。

圖3 螢石礦礦石構(gòu)造

礦石顏色為淡紫色、淺黃色，少量為藍(lán)綠色。主要礦物成分為螢石，含量10%～80%，少量＞90%，含量變化較大；脈石礦物成分為玉髓、石英、黏土礦物及少量的碳酸鹽、絹云母、鐵質(zhì)。石英和玉髓含量10%～15%，黏土質(zhì)5%～10%，長(zhǎng)石含量2%～3%。

3.3 礦石化學(xué)成分

通過探槽、平硐及鉆孔采樣分析統(tǒng)計(jì)，兩個(gè)礦體礦石化學(xué)成分變化情況見表1。

同時(shí)，為了解礦體地表及深部變化情況，對(duì)探槽及鉆探工程樣品進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比，化學(xué)成分變化情況見表2、表3。

表2 地表工程取樣化學(xué)分析結(jié)果 (單位：%)

表3 鉆探工程化學(xué)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 (單位：%)

對(duì)比探槽和鉆孔采樣分析結(jié)果，地表礦石CaF2含量最低為15.40%，最高45.47%，平均22.06%；深部礦石CaF2品位最低為31.62%，最高56.44%，平均43.36%；顯示CaF2含量呈現(xiàn)由淺入深逐漸升高的趨勢(shì)。

經(jīng)分析測(cè)試礦石中有害組分平均含量為：SiO235.49%、Al2O315.71%、S 0.014%、P 0.051%。有害組分含量較低，不影響礦石加工和利用。

4 礦床成因

康寶后照陽(yáng)河螢石礦是典型的與花崗巖有關(guān)的礦床，與花崗巖有關(guān)的螢石礦床大多與花崗巖中的黑云母有關(guān)，花崗巖中的黑云母是F的主要提供者[14]。本區(qū)花崗巖中黑云母含量約5%，黑云母中F含量占花崗巖F含量的40%～70%，巖體中的黑云母為螢石中F的主要來(lái)源。周邊碳酸鹽類巖石、中酸性侵入巖、部分巖漿熱液或地下熱水流體為成礦物質(zhì)提供了豐富的Ca元素。近東西向的深斷裂是本區(qū)域的導(dǎo)礦構(gòu)造，而北北西向的次級(jí)構(gòu)造是主要的容礦構(gòu)造，斷裂構(gòu)造為成礦熱液的運(yùn)移提供了通道，為成礦物質(zhì)的富集提供了空間，是重要的成礦條件。

本區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，礦體的賦礦圍巖為晚古生代華力西期火山巖，礦體與圍巖界線清楚，近礦圍巖蝕變明顯，硅化強(qiáng)烈，常伴隨高嶺土化[15]，說(shuō)明螢石的成礦與華力西期巖漿侵入活動(dòng)關(guān)系密切，硅化和高嶺土化是螢石礦成礦的重要標(biāo)志。本區(qū)螢石礦礦物組合及礦石成分簡(jiǎn)單，成礦溫度低，圍巖蝕變較弱，成因類型為中低溫?zé)嵋撼涮蠲}型。

5 結(jié)論

(1)后照陽(yáng)河礦體主要賦存在華力西期花崗巖中，沿北北西向斷裂分布，呈板狀、局部透鏡狀，厚度基本穩(wěn)定，具有由淺部向深部厚度逐漸加厚的特性；礦石質(zhì)量較好，CaF2含量隨著埋深呈現(xiàn)由淺入深逐漸升高的趨勢(shì)。

(2)東西向的康保—圍場(chǎng)斷裂是本區(qū)域的導(dǎo)礦構(gòu)造，北北西向的次級(jí)構(gòu)造是主要的容礦構(gòu)造，構(gòu)造對(duì)成礦的作用非常明顯，屬于中低溫?zé)嵋撼涮蠲}型礦床。蝕變礦化、斷裂構(gòu)造、華力西期高氟含量的花崗巖是本區(qū)的主要找礦標(biāo)志。