陜西安康魚姐河葉蠟石礦地質特征及成礦條件分析

孔 明，陰建定

(中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊，陜西 西安 714000)

葉蠟石是一種層狀硅酸巖鹽礦物，熔點1 700℃，在水中無膨脹性和可塑性，吸水性差，結構穩定。因其具有的化學惰性、絕緣性、耐酸性、導熱導電率低、熔點和比熱高等一系列特性[1-3]，廣泛應用于玻纖、造紙、陶瓷、耐火材料等領域，是重要的新能源和新型功能材料[4-5]。我國是環太平洋西北部葉蠟石成礦帶的重要組成部分，是葉蠟石儲量最豐富的國家之一[6]。但由于葉蠟石資源的開發利用研究不足[7]，導致當前葉蠟石是一種相對短缺的的礦物資源[8]，2011～2018年玻璃纖維用葉蠟石產量年均復合增長率達到7.7%[9]，逐漸由優勢礦產變為緊缺礦產，預計未來葉蠟石需求量仍呈增長趨勢，存在一定的資源供應風險[10]。本文從地層、構造、巖漿巖、礦體特征等方面對魚姐河葉蠟石礦地質特征進行初步總結，分析成礦地質條件，為今后該區域葉蠟石礦找礦突破提供參考。

1 成礦地質背景

魚姐河葉蠟石礦位于安康市漢濱區北部，大地構造位置位于秦嶺—大別新元古帶—中生代造山帶(Ⅱ級)—北大巴山—西傾山東早古生代裂谷帶(Pz1)(Ⅲ級)—牛山—鳳凰山穹隆(Pt3)與舟曲—安康早古生代裂谷(O-S)的銜接部位(Ⅳ級)(圖1)。區域上是南秦嶺Au-PbZn-Fe-Hg-Sb-RM-REE-V-藍石棉—重晶石成礦帶(Ⅲ級)-Ⅳ-66B-4白水江—安康鉛鋅金錳石墨滑石藍石棉成礦亞帶(Ⅳ級)[11]。礦區周邊已發現多處葉蠟石礦(點)，找礦成果較為顯著。

該區地層區劃屬于南秦嶺—大別山地層區迭部—旬陽地層分區的牛山小區，主要出露地層由老至新依次為前寒武系鄖西群(AnZzyx)，前寒武系耀嶺河群(AnZzyl)，南華系南沱組(Nh2)，震旦—寒武系箭竹壩組(?j)與魯家坪組(?l)，古近系更新統石泉組(Es)[11]。區域內中元古火山活動強烈，總體上以熔巖為主夾火山碎屑巖和基性火山巖，巖石組合為變質石英角斑巖、角斑巖、變質流紋巖、變黑云母石英角斑巖夾綠泥鈉長綠簾片巖、凝灰質片巖，局部夾石英巖。

礦區構造單元位于華南板塊，南秦嶺印支—燕山復合造山帶，鎮旬—北大巴山滑脫逆沖推覆帶，牛山—神河韌性滑脫逆沖推覆帶，經歷多次質變和形變，褶皺、斷裂構造、面理、線理構造極為發育。構造主要分為北西西構造、北北東向構造、旋轉構造，其中北西西構造為本區構造輪廓的主體，控制區地層的展布，其特征是褶皺發育，主要構造包括：六郎廟—桑灣復式背斜、月河隱伏復式向斜、鳳凰山復式背斜以及月河長期活動斷裂。

工作區周邊巖漿巖屬楊家灣—蠟燭山中生代構造巖漿巖帶，以中生代燕山期侵入巖為主，由一套中酸性的淺色花崗巖組成。呈規模不等、形態各異的小巖基、巖株、巖枝及巖脈侵入于元古界淺變質火山巖和新元古代侵入巖之中。

工作區及周邊變質作用以區域變質作用為主，動力變質作用發育于不同層次、不同規模和不同期次的斷裂帶中，接觸變質作用沿侵入體周圍分布，形成寬窄不等的接觸變質帶。葉蠟石礦床(點)的分布與構造斷裂關系密切，主要分布在呈北西—南東向展布于構造斷裂附近，與區域構造線方向一致。

2 礦區地質特征

2.1 地層

研究區地層主要為前寒武系鄖西群(AnZzyx)、前寒武系耀嶺河群(AnZzyl)(圖2)，鄖西群是本區出露最老的地層，區域上可分為七個二級韻律、六個巖性段、十一個巖性層，在礦區及周邊主要出露鄖西群d巖段、e巖段及f巖段[11]。

圖2 魚姐河一帶地質簡圖[11]

(1)d巖性段(AnZzyxd)：為第五韻律，按巖性組合及韻律特征，分為上、下兩個巖性層。

第七層(AnZzyxd-1)：下部為灰白色角礫凝灰巖、絹云鈉長片巖夾凝灰質千枚巖和角斑巖；中部為火山角礫熔巖夾角礫凝灰巖、角礫巖和透鏡狀流紋巖；上部為灰白色角礫凝灰巖夾片理化晶屑凝灰巖、凝灰巖和角斑巖或石英角斑巖。為主要賦礦層位，主要巖性為絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖。

第八層(AnZzyxd-2)：以灰白色角斑巖、石英角斑巖和流紋巖、粗面巖為主，局部夾少量凝灰巖、絹云鈉長片巖。

(2)e巖性段(AnZzyxe)：為第六韻律，按巖性組合及韻律特征，分為上、下兩個巖性層。

第九層(AnZzyxe-1)：下部為灰白色絹云鈉長片巖，角礫凝灰巖夾凝灰巖和少許凝灰熔巖；中部為含黃鐵礦的絹云母鈉長片巖、凝灰熔巖夾片理化角斑巖；上部為灰白色角礫凝灰巖夾凝灰巖、凝灰質千枚巖。

第十層(AnZzyxe-2)：主要為深灰色流紋巖及粗面巖夾少許角礫凝灰巖、火山角礫熔巖。

(3)f巖性段(AnZzyxf)：

第十一層(AnZzyxf)：巖性以灰白色火山角礫巖(局部為集塊巖)、角礫凝灰巖為主，夾凝灰巖、凝灰質千枚巖和角斑巖、粗面巖，局部夾含赤(磁)鐵礦絹云母板巖。

2.2 構造

區內經歷多次質變和形變，褶皺、斷裂構造、面理、線理構造極為發育，總體構造線為北西西—南東東向。漢王坪—譚壩斷層及次級斷裂走向北西西，傾向北東東，傾角60°～75°。切割元古界基底地層和早古生界蓋層，使葉蠟石礦體位于斷層南部。六郎廟—桑灣復式背斜核部為前寒武系鄖西群酸性火山碎屑巖，翼部為耀嶺河群基性火山巖、馬嶺關雜巖和早古生界地層，褶皺軸向290°。南翼產狀190°～200°∠30°～50°，北翼產狀15°～30°∠25°～45°。中生代燕山期花崗斑巖及葉蠟石礦體主要分布于褶皺核部。

2.3 巖漿巖

區內與葉蠟石成礦關系密切的為中生代燕山期魚姐河花崗斑巖(γπ52)，位于魚姐河葉蠟石礦北部，大致呈圓形、巖枝狀侵入于前寒武系鄖西群(AnZzyxd-1)地層中，六郎廟—桑灣復式背斜控制，出露面積約14km2。巖體異離體發育，其排列方向在巖體北部傾向10°～330°，傾角15°～20°，南部傾向南西—南，傾角5°～15°，巖體與圍巖接觸面從西到東為傾向南西—南—南東，傾角40°～60°。巖體相帶明顯，分為邊緣相和內部相兩個相帶。內部相花崗斑巖分布于巖體中心部位，呈淺肉紅色—灰白色，斑狀結構，塊狀構造，礦物顆粒較粗，斑晶以酸性斜長石為主，蝕變多不明顯(圖3a)。邊緣相花崗斑巖多分布于巖體頂部，呈淺肉紅色—灰綠色，斑狀結構，塊狀構造，礦物顆粒相對較細，主要礦物成分為石英、長石、云母、角閃石、葉蠟石、綠泥石等，多發生葉蠟石化、鈉長石化、綠泥石化、絹云母化等蝕變，局部見有黃鐵礦化(圖3b)。在該巖體周圍分布著數個同源派生的花崗斑巖小巖株，其巖石特征與大巖體邊緣相特征相似，魚姐河葉蠟石礦分布在小巖株與前寒武系鄖西群(AnZzyxd-1)地層接觸部位。

2.4 變質作用

與葉蠟石成礦有關的為接觸變質作用，該類變質作用是在巖漿作用影響下，圍巖受巖體溫度的影響而產生的一種局部變質作用。根據有無交代作用的發生分為熱接觸變質和接觸交代變質，兩種變質分別形成角巖類和矽卡巖類及其它鈣硅酸鹽類。礦區內花崗斑巖侵入體呈小巖株狀，導致變質暈規模同樣較小，在巖體周圍變質程度相對較高,多發生綠簾石化、綠泥石化、硅化及葉蠟石化，遠離巖體變質程度降低,多發育絹云母化。

2.5 蝕變特征

與葉蠟石礦化關系密切的蝕變主要為葉蠟石化、硅化、絹云母化，并伴有少量綠泥石化、黑云母化。中生代燕山期花崗斑巖侵入的前寒武系鄖西群地層，巖體與圍巖發生反應，蝕變帶寬數米到數百米。

(1)葉蠟石化：僅見于余家坡—宋家碥一帶的小巖體與地層接觸帶部位，葉蠟石呈顯微鱗片狀集合體分布，由于花崗斑巖的侵入，在其外圍接觸帶附近產生變質作用，使絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖等發生葉蠟石化，與其共生的蝕變有硅化、絹云母化。

(2)硅化：發育于中生代燕山期花崗斑巖與地層接觸部位以及地層中，與葉蠟石化、絹云母化共生，另外也與少量黃鐵礦化、綠泥石化共生，葉蠟石在后期受蝕變作用下發生一定程度高嶺土化。

(3)絹云母化：主要發育于鄖西群地層中，呈細小的鱗片狀集合體均勻分布，主要由絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖等交代而成，與硅化、葉蠟石化共生。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

魚姐河葉蠟石礦分布于魚姐河石坡、宋家碥一帶，目前在宋家碥圈定出一條礦體，編號K I 。自北向南由CK1、CK2采坑和3條探槽控制，礦體走向長約464m，傾向延伸＞50m，礦體長464m，平均厚12.28～36.03m，Al2O3含量一般10.62%～35.67%，礦床平均品位為19.98%，產狀為178°～213°∠17°～33°。賦礦地層為前寒武系鄖西群(AnZzyxd-1)地層，該處地層受復式背斜南翼影響主要呈單斜南傾產出，受熱液蝕變影響由中心向兩側變薄，呈透鏡狀產出；受斷層切割，與圍巖接觸界線明顯。礦體由于受巖體侵入控制與構造影響，整體呈透鏡體產出(圖4)。受巖漿溢流作用，上部為花崗斑巖蓋層，礦體頂、底板巖性為絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖、角斑巖等。

圖4 葉蠟石礦體呈透鏡體產出

3.2 礦石特征

(1)礦石的礦物成分。

礦石的主要礦物成分為葉蠟石、石英，含少量褐鐵礦、絹云母等。巖石中的長石晶屑、長英質玻屑呈顯微鱗片狀集合體均勻分布；絹云母呈細小鱗片狀集合體分布；石英晶屑呈殘余碎屑狀，粒度0.2～2.0mm。

(2)礦石結構構造。

礦石主要具顯微鱗片變晶結構、變余凝灰結構，塊狀構造。

(3)礦石化學成分。

礦石主要化學成分為Al2O3和SiO2，其質量分數變化較大，其中Al2O3含量一般10.62%～35.67%，礦床平均品位為19.98%；而SiO2含量一般59.87%～78.95%，平均含量為68.93%；SiO2與Al2O3呈負相關變化；Fe2O3含量一般0.16%～0.96%，礦床平均含量為0.49%。K2O、Na2O、CaO、MgO、TiO2含量低，較為穩定(表1、表2)。

表1 葉蠟石光譜半定量分析結果表 (單位：10-6)

表2 葉蠟石電子探針分析結果 (單位：%)

(4)礦石類型。

本礦區礦石主要由葉蠟石和石英等礦物組成，自然類型按其主要礦物組合，屬于硅鋁質葉蠟石礦，并根據石英含量多少進一步分為三類。

石英質葉蠟石型：灰白色、微紅色，主要礦物成分為石英(質量分數＞65%)、少量葉蠟石。礦物的主要化學成分為SiO2和Al2O3，其中Al2O3含量一般10%～15%，SiO2含量＞80%(圖5a)。

含石英質葉蠟石型：該類型為礦區礦石的主要類型。淺灰白色，主要礦物成分為石英、葉蠟石，礦物的主要化學成分為SiO2和Al2O3，其中Al2O3含量一般15%～20%(圖5b)。

葉蠟石質葉蠟石型：灰綠色、淡黃色，主要礦物成分為葉蠟石，其中葉蠟石質量分數＞80%，石英質量分數＜20%，相應的SiO2含量＜70%，Al2O3含量＞23%(圖5c)。

圖5 硅鋁質葉蠟石礦野外照片

4 成礦條件分析

4.1 成礦母巖

葉蠟石的成礦具明顯的選擇性交代，由于成礦組分主要來自成礦母巖，因此成礦母巖的物質成分和結構、構造不僅直接影響礦化類型和發育程度，同時對礦體的產出形態和產狀亦有一定的控制[14]。本區葉蠟石礦成礦母巖主要為前寒武系鄖西群中的火山碎屑巖，巖石類型為絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖、角斑巖等。這類巖石SiO2、Al2O3含量較高，CaO、MgO等含量較低，具有巖石孔隙度大的特點，滲透性好，便于熱液環流。成礦熱液流經成礦母巖易于發生熱液交代和脫硅去雜(K、Na、Ca、Mg、Fe等)形成葉蠟石。

4.2 構造條件

魚姐河葉蠟石礦產出于北西西—南東東向六郎廟—桑灣復式背斜核部，次級節理裂隙發育有利于巖漿侵入和熱液運移。礦區葉蠟石礦集中分布在中生代燕山期花崗斑巖巖株周邊，該套侵入巖呈圓形巖株花崗斑巖，周圍有許多小型巖枝狀花崗斑巖環繞，反映了古火山口位置可能在此[11]。火山口大都構造裂隙發育，破火山形成的成礦前斷裂構造、原生節理裂隙以及不同巖性巖相的接觸部位，為巖體侵入以及熱液交代和充填提供了有利條件，特別是不同類型的復合部位，更有利于成礦。

4.3 熱液成分及其物化性質

葉蠟石礦床的形成，熱液起著至關重要的作用。熱液的成分、性質及其演化特點，不僅反映在圍巖蝕變類型及其空間分布上，而且還直接影響了礦化類型、礦石質量和礦石的自然類型。葉蠟石礦體分布于中生代燕山期花崗斑巖巖株與前寒武系鄖西群火山碎屑巖接觸面附近，推測成礦熱液主要來自于該期次巖漿活動。熱液就地改造中酸性火山碎屑巖時，主要加入H2O，帶出K、Mg等堿質和Fe質，形成葉蠟石過程中的熱液大致為弱酸性—中性的熱水溶液。

5 礦床成因及找礦標志

5.1 礦床成因

魚姐河葉蠟石礦賦存于前寒武系鄖西群d巖段第一巖性層與中生代燕山期花崗斑巖小巖株接觸面，葉蠟石成礦與該期次巖漿活動關系密切。中生代燕山期受北西西向構造作用等因素影響，魚姐河花崗斑巖侵入到前寒武系鄖西群地層中，巖漿活動帶來的熱液富含CO2及H2O、H2S等揮發組分。熱液沿層面構造或層間破碎帶進行交代，絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖等酸性火山碎屑巖中Al2O3比較惰性，在SiO2和其它組分被不斷淋濾后，其濃度就相對增大，因此在適合的介質條件下，發生去硅化作用就地結晶(濃縮)而成礦。礦體受容礦構造所控制，只有少量Al2O3由于氣液攜帶，與SiO2等其它組分一起運移到不遠的裂隙中呈脈狀礦體，其成礦溫度一般較低。由于S在深部或還原環境中多以S2-形式出現，當它們與圍巖中帶出的Fe2+結合則形成黃鐵礦，因此在葉蠟石礦體的下部，往往有黃鐵礦礦化或礦體分布。該礦床成因類型為低溫熱液蝕變交代型。

5.2 找礦標志

(1)地層巖性標志：區內含礦層位為前寒武系鄖西群(AnZzyxd-1)地層中的火山碎屑巖段，巖石類別為為絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖、角斑巖等。

(2)構造及巖漿巖標志：礦區及周邊北西西向構造是主要控礦構造。魚姐河花崗斑巖可能反映了古火山口位置，火山機構與北西西向構造復合處更有利成礦。葉蠟石礦僅分布于魚姐河花崗斑巖周邊的小巖株與前寒武系鄖西群火山碎屑巖接觸部位。

(3)圍巖蝕變標志：強烈硅化、絹云母化、葉蠟石化等蝕變的層狀絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖等，是葉蠟石找礦的直接標志。

(4)地形地貌標志：葉蠟石化與硅化共生使得葉蠟石礦體中含有一定量的次生石英巖夾石，與礦體圍巖(絹云鈉長石英片巖、葉蠟石化絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖、角斑巖等)相比兩者抗風化能力差異大，葉蠟石礦體往往易形成高聳的地形地貌，這是葉蠟石礦床所在的地貌特征。