河北豐寧草原螢石礦床地質特征及礦床成因

[摘要]河北豐寧草原螢石礦床探明儲量規模已達特大型，成礦地質條件良好，但是對該礦床的成因研究等方面的工作仍有欠缺，總結其礦床地質特征及成因對后續資源的進一步開發有著重要意義。本文在詳盡野外調研工作的基礎上，結合已有的探礦工程，對礦體的空間分布、賦存狀態及控礦因素進行了分析，探討該礦床成因，確定了豐寧草原螢石礦受控于北北西及北西向斷裂構造，直接圍巖為白堊系張家口組火山巖。礦體與區內出露的花崗斑巖空間關系密切，主要賦存于花崗斑巖附近斷裂破碎帶中，為巖漿期后熱液貫入形成的熱液充填型礦床，控礦構造延伸穩定，在深部仍有較大的找礦空間。

[關鍵詞]螢石礦；礦床地質特征；礦床成因；豐寧

[項目資助]中國黃金集團科研項目2018-94號。

草原螢石礦位于河北豐寧滿族自治縣草原鄉，該區為冀北-遼西螢石成礦帶的重要組成部分[1]。與同區其他螢石礦床相比，該礦床基礎研究薄弱。本文通過詳細的野外地質調研，對草原螢石礦賦礦圍巖、控礦構造等地質特征進行總結，特別是其與礦區內出露的巖漿巖之間的空間位置關系進行分析，確定其成因，為后期在該區的進一步找礦工作提供了理論依據。

1.區域地質特征

河北草原螢石礦所在區位于華北地臺北緣與興蒙地槽褶皺帶的過渡部位[2]，屬陰山-燕山造山帶[3]（圖1a）。研究區基底主要為前寒武紀變質巖及下二疊統的地層[4-6]，烏拉山群（Ar3W）主要巖性為下部以角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖為主夾變粒巖、磁鐵石英巖，上部為石墨片麻巖、透輝石大理巖、矽線石石英巖等的一套變質巖，下二疊統三面井組（P1s）主要巖性為海陸交互相碎屑巖夾碳酸鹽巖，下二疊統額里圖組（P1e）主要巖性為英安質火山碎屑巖[4]。區內主要出露地層有下白堊統義縣組（K1y），主要巖性為中、基性火山巖、火山碎屑巖，局部夾中酸性-酸性和弱堿性火山熔巖、火山碎屑巖及多層沉積巖，底部常具厚度不大的礫巖、砂巖、頁巖等巖石組合；下白堊統張家口組上段（K1z3）主要為灰、灰紫色流紋質角礫巖、流紋巖，下段（K1z1）為灰紫、灰白色流紋質凝灰巖、熔結凝灰巖；第四系主要由沖積、洪積物、風積砂、砂巖、礫巖等組成[7，8]（圖1b）。

構造主要有康保-圍場深斷裂、豐寧-隆化深斷裂、大廟-娘娘廟深斷裂、尚義-平泉深斷、上黃旗-烏龍溝深斷裂、張北-沽源斷裂，其中北東-南西向張北-沽源深大斷裂帶為區域主干斷裂帶[9-11]。區域巖漿活動主要表現為燕山期流紋巖、流紋斑巖和花崗巖。區域螢石礦的分布主要與燕山期花崗巖有關。

2.礦區地質

豐寧草原螢石礦礦區內出露地層簡單，主要為白堊系張家口組和第四系覆蓋物。其中白堊系張家口組在礦區內出露廣泛，以流紋巖夾熔結凝灰巖為主，為主要賦礦圍巖。第四系則主要含礫粘土為主，少量為含礫砂土，分布于溝谷底部及兩側。

礦區構造發育，表現形式以斷裂為主，其中主干斷裂表現為北北西向，對區內的地層及巖漿巖分布起著主要的控制作用，亦為主要的控礦構造，另有北西向次級構造控制著小規模礦體的產出。I-北北西向斷裂（F1）：屬壓剪性構造，長約2000m，寬2～50m，產狀50°～80°∠70°～88°，局部反轉。構造延展性較好，且較為穩定，后期有繼承性構造，巖石遭到破碎后形成一條破碎帶，礦化位于破碎帶及圍巖裂隙中，與斷裂構造產狀一致；Ⅱ-北西向斷裂（F4）：為北東向斷裂的次級斷裂，位于F1東部，多條斷裂在走向上近乎平行，北部與F1交匯，長約1000m，寬2～10m，產狀200°～205°∠73°～80°，Ⅳ號礦體賦存其中。

礦區巖漿活動發育，燕山期的巖漿活動沿斷裂構造侵入，形成燕山期的花崗斑巖。礦體主要賦存于花崗斑巖附近的斷裂破碎帶中。花崗斑巖呈肉紅色，斑狀結構。斑晶約為20%主要成分有石英、鉀長石、黑云母，基質為長英質礦物組成。

3.礦體特征

豐寧草原螢石礦區內分布有多條螢石礦體，主要賦存于北北西及北西向構造破碎帶，產狀完全受構造破碎帶控制，延伸穩定，多處出現分支復合現象。礦體與白堊系張家口組火山巖表現為明顯的侵入接觸關系，礦體與圍巖界線清晰。礦石品位變化表現出由礦脈中線向兩側由低到高漸變的特征，應與流體就位時冷卻的時間早晚有關。根據工業指標圈出的多條礦體，經計算確定其為特大型礦床[13]，其中Ⅰ號和Ⅸ號為主要礦體。Ⅰ號礦體為礦區內最大的礦體，主要呈陡傾斜脈狀沿F1北北西向斷裂分布，礦化帶延長近1600m，厚度在1～11m之間，平均厚度4.37m，產狀約80°∠88°（圖4），局部反轉。礦體厚度變化穩定，CaF2品位24.20%～38.44%，平均為34.55%；Ⅸ號礦體-沿F7北北西向構造分布，礦化帶延長約800m，厚度1.8～6.6m，平均厚度3.58m，產狀236°∠77°。礦石品位26.69%～36.62%，平均為34.14%，品位變化穩定。

根據礦物共生組合，礦區內礦石類型為石英-螢石型，表現為角礫狀構造（圖4a）、細脈狀構造（圖4b）、葡萄狀構造（圖4c）、梳狀構造（圖4d）。其中角礫狀礦石多為螢石早期破碎后被后期螢石礦脈充填。結構以自形、半自形粒狀結構為主，少數表現為他形粒狀結構。礦石礦物以螢石為主，多呈現出深紫色、土黃色、綠色、白色和淺紫色。脈石礦物有石英、方解石、絹云母、長石、黑云母、角閃石、輝石等。礦石中主要化學成分為SiO2（19.23%～69.80%）和CaF2（20.17%～72.05%），二者呈負相關關系[13]。

根據礦脈間相互穿插關系，本文將草原螢石礦劃分為三個成礦階段，第一階段主要為深紫色螢石脈（5a），受后期構造影響部分該階段礦體被破碎形成角礫狀（5b）；第二階段主要為綠色、土黃色螢石脈（5c），呈脈狀，部分將第一階段角礫狀螢石脈包裹（5b），后又經構造破碎（5d）；第三階段為白色、淺紫色葡萄狀（5e）、脈狀（5f）礦石，形成溫度較低，自形程度較高，部分在裂隙中形成晶洞（5f）。

礦區內圍巖蝕變沿斷裂破碎帶向兩側發育，蝕變逐漸減弱。蝕變類型主要有螢石化（6圖a）、硅化（6圖b），其次為黃鐵礦化（6圖c）、絹云母化（6圖d）及高嶺土化（6圖e）。

4.礦床成因及找礦標志

4.1控礦條件及礦床成因

張家口組火山巖為螢石礦體的直接圍巖[14]，在圍巖中可見礦化蝕變現象，蝕變礦物以石英和螢石為主，為一套中-低溫熱液蝕變礦物組合。

野外及井下地質調研結果顯示，礦體產狀、分布形態嚴格受礦區內的斷裂構造控制，二者在產狀上呈現出明顯的一致性。可見，礦區內發育的北西向壓剪性斷裂破碎帶延伸穩定，為成礦熱液的運移及沉淀提供了理想的通道和充足的空間。后期繼承性斷裂，使早階段礦石發生破碎，形成角礫狀礦石，并被后期的含礦流體膠結，從而形成多階段礦化。

礦區內礦體與花崗斑巖空間關系密切，明顯由統一構造系統控制，礦體主要賦存于花崗斑巖的附近的斷裂破碎帶中，斑巖中也可見螢石化，顯示出巖漿期后熱液活動的特征，據此推測同構造系統中花崗斑巖演化后期的流體活動為該礦床提供了豐富的物質來源，并充填斷裂破碎帶形成脈狀礦體[15-18]。

綜上可見，草原螢石礦礦體與同構造系統中花崗斑巖空間關系密切，這與同一成礦帶內螢石礦床由巖漿期后熱液演化而來的特征相一致[19-21]。因此，本文認為草原螢石礦成因類型為與燕山期巖漿活動有關的巖漿期后熱液型礦床。

4.2找礦標志

根據地層、構造、巖漿活動“三位一體”找礦理論分析[22-23]，草原螢石礦賦礦圍巖即張家口組火山巖是研究區的主要找礦標志之一；區內穩定發育的北北西向和北西向構造破碎帶提供的導礦和容礦空間，是尋找螢石礦床的重要構造標志；研究區構造系統中通常發育有燕山期中酸性巖脈，巖脈賦存通常是礦體沉淀的有利場所。滿足以上三項地質條件，能夠在研究區較為有效的確定找礦靶區，為螢石礦產的勘查提供幫助。

5.結論

（1）豐寧草原螢石礦賦存于白堊系張家口組火山巖中，礦脈與圍巖界線平直，且分界清楚，嚴格受到斷裂構造控制。燕山期花崗斑巖與礦體空間關系密切，礦體主要賦存于花崗斑巖附近的斷裂破碎帶中。

（2）草原螢石礦床成因類型為巖漿期后熱液型礦床，找礦標志為張家口組火山巖+北北西向、北西向壓剪性斷裂構造+同構造體系中燕山期中酸性巖漿巖。

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