彰武马蹄山地区裂隙充填型萤石矿床地质背景及成矿分析

2015-05-28董军王飞

中国科技纵横 2015年9期

关键词：萤石细粒热液

董军王飞

(辽宁省有色地质局勘察研究院,辽宁沈阳 110013)

彰武马蹄山地区裂隙充填型萤石矿床地质背景及成矿分析

董军王飞

(辽宁省有色地质局勘察研究院,辽宁沈阳 110013)

彰武马蹄山地区萤石矿成矿条件优越,通过对该地区与萤石成矿有关的地层、岩浆岩和构造等方面的深入研究,阐述了成矿有利地层为中元古界长城系蓟县系魏家沟岩群(Ch-Jxw)、有利岩浆岩为燕山期中酸性岩浆岩、有利构造为NE向和NNE向断裂复合部位,矿床成因类为裂隙充填中低温热液矿床,找矿标志主要为岩浆岩中的构造破碎带和呈紫色、绿色的萤石矿化。

萤石矿魏家沟岩群构造破碎带找矿标志

萤石是制取含氟化合物的主要原料，因具有熔点低的特点而被广泛应用于冶金行业，在水泥、玻璃、陶瓷、塑料行业也有重要用途。经过几十年的大规模开采，目前，易发现的露头矿、浅部矿日趋减少，找矿难度不断加大，萤石资源危机迫在眉睫。本文以马蹄山地区寻找新的萤石矿床、扩大已有矿床资源量为目的，在该地区开展萤石矿成矿地质特征分析和成因探讨。

1　区域成矿地质背景

该地区大地构造位置处于中朝准地台(Ⅰ)、内蒙地轴(Ⅱ)、建平台拱(Ⅲ)、旧庙断凸(Ⅳ)东缘。

1.1地层

区内出露地层主要为中元古界长城系魏家沟岩群(Ch-Jxw)和蓟县系雾迷山组(Jxw)、古生界上石炭统酒局子组(C3j)、中生界下白垩统义县组(K1y)及上白垩统孙家湾组(K2s)和新生界第四系(Q4)。

(1)中元古界长城系魏家沟岩群。

魏家沟岩群(Ch-Jxw):石墨大理岩、石英岩、千枚岩、片岩等;

(2)中元古界蓟县系，魏家沟岩群和雾迷山组。

雾迷山组(Jxw):岩性灰白，暗灰色燧石条带，燧石结核白云岩、条纹状白云岩粘土质白云岩、夹硅质层、燧石角砾层;

(3)古生界石炭系上统酒局子组(C3j):砂页(板)岩、含煤、夹灰岩透镜体、中酸性凝灰岩;

(4)中生界下垩统义县组(K1y)及上白垩统孙家湾组(K2s)。

义县组(K1y):广泛分布于东部及北部，岩性以安山岩及火山碎屑岩为主，少量流纹岩，该套火山岩呈角度不整合于太古宙区域变质深成岩之上。

孙家湾组(K2S):灰紫色复成份砾岩夹杂色砂岩粉砂岩及砂质页岩，与下伏地层呈角度不整合或断层接触。

新生界第四系(Q4):黄土、亚粘土、砂砾石、亚粘土粉砂。

1.2构造

本区位于中国中新生代大陆边缘活动带，属环太平洋构造域一部分。经历了多期次构造运动的作用和改造，本区断裂系赤峰一开原断裂带侧支。

1.3岩浆岩

区内侵入岩发育，主要有中元古代大巴沟单元(pt2Db)和颜家沟单元(pt2Yj)。古生代早二叠世建平镇超单元柴杖子单元(P1C"z)中粗粒二长花岗岩;中生代早侏罗世少冷超单元杠杠土单元(J1G)斑状中粒二长花岗岩和少冷超单元五家子单元(J1Wj)细粒二长花岗岩;晚侏罗世闾山超单元双泉寺单元(J3Sq)中细粒似斑状二长花岗岩和闾山超单元望海寺单元(J3W)中细粒二长花岗岩。与成矿关系密切的为少冷超单元五家子单元(J1Wj)细粒二长花岗岩和闾山超单元望海寺单元(J3W)中细粒二长花岗岩。

1.4变质岩

区域内变质岩主要为新太古代小牵马岭片麻岩单位(Ar3Xqgn):英云闪长质片麻岩为主，石英闪长质奥长花岗质片麻岩次之;白厂门片麻岩单位(Ar3Bgn):二长花岗质、花岗质片麻岩，与成矿作用无关。

1.5区域矿产及分布规律

区域上矿产分布主要以萤石、水泥用石灰岩非金属为主。该区内萤石矿主要有:建设乡杨家店萤石矿，为一大型萤石矿;四堡子乡季家窝堡萤石矿、平安地乡于家梁萤石矿和少冷萤石矿等中小型矿床。

在空间上依托于华力西期闾山超单元望海寺单元(J3W)中细粒二长花岗岩为成矿母岩，并提供成矿热液，萤石矿体主要分布在赤峰一开原超岩石圈断裂的次级构造单元上，方向各异，控制着萤石矿的产出和分布。

2　工作区地质概况

2.1地层

矿区内地层不太发育，见中元古界长城系蓟县系魏家沟岩群(Ch-Jxw)大理岩、绿泥石片岩，常呈捕掳体存在。

大理岩为灰黑色-灰白色，粒状变晶结构，层状构造，主要由方解石组成，并含有少量石英，具重结晶结构，局部可见石英碎屑和燧石结核。

绿泥片岩为墨绿色，鳞片状变晶结构，片状构造，主要为绿泥石、绿帘石和石英。绿泥石呈细小鳞片状，定向排列成片理，整体墨绿色，含量约65%。绿帘石粒状，黄绿色，分布均匀，含量约20%。石英无色透明，粒状，油脂光泽，含量约15%。

2.2构造

矿区北东向构造发育，此构造亦是岩浆岩活动多发区，经过多次构造活动，岩浆岩侵入，为萤石矿的形成与赋存创造良好的构造空间条件。

2.3岩浆岩

工作区内岩浆岩为闾山超单元望海寺单元(J3W)中细粒二长花岗岩，呈似斑状结构，块状构造，矿物成分:石英含量为30～35%，斜长石含量为30～45%，钾长石含量为25～40%，黑云母含量5%左右。

3　矿床特征

3.1矿体特征

工作区内赋存Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三条矿体。Ⅰ号矿体:位于矿区中部，北东向断裂F1和北东东向断裂F2交汇处，矿体围岩为细粒二长花岗岩及绿泥片岩，沿北东走向向两侧迅速尖灭，产状140°∠70°，延长长度65m，矿体厚2.65～4.24 m，平均3.24m，工程品位CaF249.50～72.43%，矿体平均品位CaF2为65.51%;Ⅱ号矿体:位于Ⅰ号矿体的西北侧，矿体围岩为细粒二长花岗岩及大理岩，延长75m，总体走向50～60°，倾向140～150°，倾角55～75°，矿体均赋存于膨大部位，矿体厚1.32～2.74m，平均2.14m，工程品位CaF225.32～57.46%，矿体平均品位CaF2为43.03%;Ⅲ号矿体:位于Ⅱ号矿体的北侧200m处，矿体围岩为正长岩及大理岩，带长100m，倾向140°，倾角75°，矿体厚2.21～3.46m，平均2.78m，工程品位CaF225.5～47.53%，矿体平均品位CaF2为32.69%。

3.2矿石特征

矿石矿物成分简单，主要为萤石，以紫色为主，灰白色次之，绿色少量，以大小集合体形式产出，集合体呈角砾状、团块状、细脉状产出，以角砾状及团块状为主，角砾及团块一般为5～10cm，最大可达50cm，萤石晶体颗粒一般粒径1～4mm，最大可达1cm。脉状矿石只见于花岗岩接触带附近萤石呈细脉状沿花岗岩裂隙充填，脉宽一般在0.5～5mm，局部见有细小的萤石晶体及较大的集合体。

脉石矿物以石英、石髓为主，其次见有褐铁矿，呈星点状分布。

矿石主要有益组份为CaF2，有害组份以SiO2为主，其次有S、P、CaCO3、Fe2O3等。其中CaF2和SiO2的含量为正消长关系。根据光谱定量分析矿石中S、Pb、Sn、Ni、Cu、Mo、Zn、Zr、Mn、Ti、Gd、V、Be含量均较低甚至没有。Li，Rh，Bi等稀有及放射性元素的测定结果显示含量偏高。

工作区内的矿石类型主要为石英-萤石型矿石。

3.3围岩蚀变

围岩蚀变主要为硅化、萤石矿化、碳酸岩化、绿泥石化、高岭土化等。硅化表现为由石英、蛋白石等物质充填交代大理岩、花岗岩，多呈细脉状，少量团块状;萤石矿化呈角砾状、团块状、脉状，是萤石矿的直接找矿标志;碳酸盐化，主要由白色方解石组成，呈脉状、网脉状，穿插各种岩石;绿泥石化是热液与大理岩发生交代的产物;高岭土化则为构造活动及长石风化产物。

4　矿床成因类型

4.1矿床形成条件

萤石矿床的形成，一般需具备成矿作用发生的热能、矿物质来源、矿液通道、容储空间。

(1)热能。海西期以来，本区构造活动强烈，在内蒙古地轴重力梯度级带上，地壳受到重力异常所产生的不平衡力的作用，在负异常区平衡力垂直向上作用于地壳，产生极大的挤压应力，从而产生可观的机械能;由于机械能、放射性衰变能和化学能的叠加集中，在赤峰－开原断裂带内形成高温与流体共存的环境，松弛时，高温热液上升到地壳中下部。重熔与混熔作用导致岩浆物质形成并沿构造薄弱地带上侵位，形成燕山期侵入岩，在岩浆期后阶段，含矿热液沿断裂上升，沉淀，形成萤石矿。

(2)成矿物质来源。萤石(CaF2)由Ca元素和F元素组成，它的形成主要取决于氟的地球化学特征，氟的活动对萤石的富集具有重要意义，氟的克拉克值为0.027%，在岩浆中浓度很小，不容易聚集形成萤石矿，只在岩浆作用晚期直到热液阶段，氟才显著增加。并通过与K+、Na+、Mg2+等离子牢固结合而富集于岩浆中。在SiO2大量存在的情况下，有些氟能够以SiF4的形式分配到蒸气相中去，反应式为: 4KF+SiO→SiF4+2K2O。SiF4沿着裂隙上升到地壳上部，与原生水和雨水相接触生成HF和SiO2，反应式为:SiF4+2K2O→4KF+SiO2。由此就产生了含HF，又含SiO2的热液，HF和SiO2沿着裂隙上升，热液与Ca2+导致CaF2和SiO2的沉淀，从而形成萤石矿床。

(3)矿液通道及储矿场所。本区的萤石矿床的形成，分布与北东向断裂有关。断裂的方向，性质、形态、规模制约着萤石矿体的形态、产状、规模及富集。萤石矿主要分布在破碎带最发育、硅化蚀变强烈的部位。因此断裂是含矿热液上升的通道，同时也是储矿空间。

4.2构造控矿条件

从本区萤石矿床空间分布情况来看，萤石矿主要分布于破碎带内，断裂对成矿起控制作用。该断裂在燕山早期第二阶段侵入黑云母花岗岩体内，倾角大，具有多期性、继承性和转换的特点，由于强烈挤压，多次活动，形成宽大的构造破碎带，随着深部岩浆后成矿热液不断上升，沉淀形成萤石矿床。它既是矿液流动运移通道，又是储矿构造。构造作用与成矿作用在时间上和空间上密切相关，一脉相承，破裂结构面的两盘凹面接触处产生宽厚的构造岩和空隙，有利于矿液的上升、沉淀，而先于氟化钙沉淀的二氧化硅(强烈硅化作用)造成良好的封闭条件。因而矿体规模和富集一般与构造岩的规模和硅化强烈强度成正比关系。矿体形态、产状、规模受断裂性质、方向所制约。

4.3围岩条件

本区萤石矿围岩为燕山早期的黑云母花岗岩体，岩性为灰色细中粒、细粒黑云母花岗岩。矿体与围岩界线清楚，近矿围往往发生强烈的硅化、叶腊石化、绿泥石化，黄铁矿化等蚀变现象。围岩对矿体一般只起隔板作用，矿床类型应为裂隙充填中低温热液矿床。