黄晋荣，程永萍

（山西省地质调查院，太原 030006）

萤石又称氟石，化学成分为CaF2，是一种钙的天然卤素化合物，是工业上氟元素的主要来源，也是世界上二十多种重要的非金属矿物原料之一。

萤石的用途十分广泛，主要用于冶金、化工、建材、轻工、光学、核工业等。萤石是氟化学工业的基本原料，以萤石为基础原料发展起来的氟化工是一门新兴产业，氟化工产品以其耐化学品、耐高低温、耐老化、低摩擦、绝缘等优异性能而广泛应用于军工、化工、机械等领域，已成为化工行业中发展最快、最有前景的行业之一。我国已将氟化工业作为具有重大带动作用的先导性、战略性行业，列入重点鼓励发展的高新技术产业，并将萤石列入国家战略新兴矿产调查矿种之一。

1 山西萤石矿产资源概况

我国萤石矿产资源比较丰富，探明资源量居世界前列，主要集中分布于东部沿海地区、华中地区和内蒙古中东部，其矿床类型主要划为热液充填型、沉积改造型和伴生型[1-2]。

山西省萤石矿产地相对分布较少，全省现记录发现萤石矿产点10 多处，其中具有工业利用价值的萤石矿产地仅1 处，即位于山西浑源县董庄村萤石小型矿床；其余的均属暂不具备工业价值的萤石矿（化）点，主要集中分布于山西吕梁市离石区红砂疙咀、下罗卜村、砂坪、大疙瘩峁、腰庄上柳子掌和小神头村一带，另外零散分布于山西临县大肚山、介休冀家庄、灵石前进沟、泽州河西村前打尖等地[3]。

山西萤石矿地质工作程度较低，萤石矿产资源还不十分清楚，在全省已发现的10 多处萤石矿产点中，除山西浑源县董庄萤石矿进行过地质普查工作并提交一定资源储量外，其余的大部分只进行过简单的踏勘工作。调查发现，目前有吕梁市离石区红砂疙咀、下罗卜村、砂坪等萤石矿点二十世纪六七十年代踏勘检查评价记录，另外从“山西省地质矿产资源”和“山西省非金属矿产利用”查阅到零星资料，无系统的地质资料。

山西浑源县董庄萤石矿为山西典型萤石矿床代表。矿区地质工作最早始于1958年，首先由山西雁北地质队进行过矿点检查；1961年再次进行了地表踏勘工作，并根据萤石矿地表露头粗略估算资源量和预测资源量；1988-1989年，山西地矿局217 地质队在董庄萤石矿区开展地质普查工作，提交萤石矿产资源储量CaF2共计18.12 万t；2010年，山西地勘局217 地质队又对董庄萤石矿区进行了萤石矿产资源储量核查[4-5]。到目前为止，董庄萤石矿是山西仅有提交被认定的萤石矿产资源储量。因此，山西省现有的萤石矿产资源远不能满足本省各种工业需求，绝大部分需要从外地（内蒙古、河南、浙江、福建等地）购买来实现，成本相对较高。

2 董庄萤石矿床地质特征

2.1 矿区地质背景

山西浑源董庄萤石矿区地处恒山东段，为山西断隆（Ⅱ）和燕山沉降带（Ⅱ）两个Ⅱ级构造单元接壤地带。区内出露地层主要为中太古界恒山群黑云斜长片麻岩、黑云变粒岩、黑云角闪片麻岩等变质岩系。矿区岩浆岩种类分布较多，主要有中生代燕山期石英斑岩、斑状细粒花岗岩，古元古代吕梁期辉长-辉绿岩，以及少量新太古代五台期斜长角闪岩等岩脉；与该区萤石成矿关系密切的岩浆岩主要为石英斑岩，其形态较为复杂，多以岩脉及岩墙、岩床产出，呈NW-SE 走向，倾向NE，倾角较陡，多为70°～80°，走向延长一般为几十米到几百米，个别长达千米。区内构造形式主要表现为NW-SE 走向的张-张扭性断裂（带），长达30 km，宽数米至数十米，纵贯矿区南北，控制着区内石英斑岩脉和萤石矿脉的走向和分布，如图1所示。

图1 山西浑源董庄萤石矿区地质简图

2.2 矿床地质特征

2.2.1 矿体形态、产状及规模

矿体产于矿区内燕山期石英斑岩或赋存于中太古界恒山群黑云斜长片麻岩硅化断裂破碎带中，严格受NW-SE 走向的张-张扭性断裂（带）控制。已发现萤石矿（化）体12 条，其中达到工业利用价值的主要有7 条，主要分布于矿区3 个含矿段。

南矿段（Ⅰ）主要包括①、②、④号矿体，分布于矿区东南部，为矿区主要含矿段。①号矿体为矿区最大矿体，控制延长365 m，厚度0.95～4.27 m，平均2.73 m；矿石储量占64.57%。矿体呈单脉-复脉状、透镜体状，走向330°～340°，倾向东，倾角65°～75°，局部近直立。有用组分CaF2平均含量53.20%～59.56%。

中矿段（Ⅱ）主要包括③、⑤号矿体，分布于矿区中西部。③号矿体也为矿区较重要的矿体之一。矿体形状及产状类同于①号矿体。有用组分CaF2含量24.46%～63.90%。

北矿段（Ⅲ）：主要包括⑥、⑦号矿体，分布于矿区西北端。矿体规模相对较小。矿体多呈复脉状、有分支现象。有用组分CaF2平均含量61.63%。

矿体围岩顶、底板主要为硅化石英斑岩、硅化斑状细粒花岗岩以及硅化黑云斜长片麻岩，一般靠近矿体硅化逐渐增强。

2.2.2 矿石类型、组分及结构构造

矿石矿物组合简单，主要为萤石、石英，前者为有用矿石矿物，后者为脉石矿物；根据矿物组合、结构构造和矿物成分特点，将矿石自然类型主要分为3 种。

一是萤石型。萤石占95%以上，CaF2含量＞65%，属富矿型，1 号矿体中出现较多。二是石英-萤石型。硅质成分增多，但仍以萤石为主，萤石占50%～70%，脉石石英30%，CaF2含量多在30%～50%，属贫矿型，为本区主要矿石类型。

萤石-石英型：硅质成分占多数，萤石仅占20%～30%，脉石石英在60%以上，CaF2含量仅15%～30%，矿石质量较差，一般只构成表外矿。

矿石类型空间分布上没有一定规律性，彼此划分界线不明显，多呈渐变过渡关系。另外，矿石作为冶金、化工、建材工业用料，有害成分未超出允许范围，其化学组分特征如表1所示[5-6]。

表1 萤石矿组合分析结果

矿石结构主要为细-粗晶它形粒状结构，少量为自形-半自形粒状结构。矿石构造主要有块状构造、角砾状构造、网脉状构造和条带状构造等。

2.2.3 围岩蚀变及找矿标志

围岩蚀变除萤石矿化以外，以硅化最为强烈，其次有绢云母化、钠长石化、绿泥石化、高岭土化和碳酸盐化，其中硅化与萤石矿化关系最为密切，是找矿的重要标志。一般情况下，在矿体贫化尖灭处或矿体出露或接近地表时，遭受强烈风化剥蚀作用，使相对易剥蚀的萤石组分流失，留下难剥蚀的硅质组分，常形成坚硬的硅质岩、硅化角砾岩等“硅帽”。

2.3 矿床成因

山西浑源董庄萤石矿床在成因上主要与矿化围岩（提供矿质来源）、成矿构造（提供成矿空间）、岩浆热液（提供流体交代）“三位一体”成矿要素密切相关。

2.3.1 矿化围岩

董庄萤石矿体主要以充填脉状形式产于石英斑岩和黑云斜长片麻岩中，并主要在其接触带富集。其矿质成分Ca、F、Si 等主要来自围岩-黑云斜长片麻岩和石英斑岩，据化学分析测试资料统计，黑云斜长片麻岩CaO 含量最高可达9.57%，平均为6.17%；SiO2含量平均为75.95%。石英斑岩CaO 平均为0.32%，SiO2平均为75.95%。因此，变质岩地层和侵入岩体含有较多、较广泛的CaO、SiO2，可作为取之不尽的矿质来源，另一矿质成分F则主要来源于侵入岩。

2.3.2 成矿构造

矿区萤石矿体严格受NW-SE 走向的张-张扭性断裂破碎带控制。主矿体主要赋存于石英斑岩中的断裂带中，次要矿体则主要产于石英斑岩与片麻岩中的压扭、张扭断裂中。这些断裂破碎带既是成矿作用良好的热液通道（导矿构造），也是有利的矿物质存储空间（储矿构造）。

2.3.3 岩浆热液

萤石矿主要成分为CaF2，其Ca质成分主要来自围岩-片麻岩中，并通过岩浆热液蚀变活化转移而来；而F 成分则主要来自岩浆侵入岩（石英斑岩），并通过岩浆分异作用形成[5-7]。其成矿过程可用化学反应式简略表示。

氟（F）主要来源：2H2O+2F2[含氟热液]→4HF[氢氟酸]+O2↑。

外接触带钙（Ca）质来源于围岩（黑云斜长片麻岩及石英斑岩）。

内接触带钙（Ca）质来源于：a（Na、Ca）AlSi3O8[酸性斜长石]+bk2O+cH2O →dKAlSi3O10（OH）2[绢云母]+eCa2+[钙析出]+fSiO2[硅质迁出]+gNa2O+hCa2+[钙析出]+2HF[氢氟酸]→nCaF2[萤石]+H2↑。

2.3.4 成矿模式

董庄萤石矿围岩主要为石英斑岩、黑云斜长片麻岩或硅化的黑云斜长片麻岩，矿体多富集于石英斑岩及其接触带中。受区域性的NW-SE 走向的张扭性断裂（带）或次一级的断裂控制影响，大量的酸性岩浆岩（石英斑岩）沿断裂带分布，为萤石矿的形成提供了物质来源和气热液的通道，氟主要来源于燕山期石英斑岩及其伴生的高温阶段形成的萤石、磷灰石等含氟副矿物的再溶滤，产于石英斑岩体内接触带萤石矿的钙质主要来源于近矿围岩黑云斜长片麻岩中的斜长石绢云母化析钙蚀变，产于岩体外接触带萤石矿的钙质来源于对钙质围岩的萃取，如图2所示。

图2 董庄萤石矿典型矿床成矿模式

我国现已发现的萤石矿床，其成因类型以岩浆热液充填型居多，并且成矿温度大多低于300℃。国内东南沿海地区萤石矿主产区矿床研究资料显示，利用矿物母液包裹体测定成矿温度，得出萤石矿床成矿温度主要集中在80～240℃，多属于中-低温热液矿床。山西浑源董庄萤石矿床与此相比具有可类比性，因此矿床成因类型为较典型的硅酸盐中的中-低温热液充填型脉状矿床。另外，分布于山西吕梁市离石区等地的萤石矿产点，其成矿模式类似于浑源董庄萤石典型矿床特征，成矿类型也属热液充填型，只是在岩浆、构造活动形式以及成矿时代等方面有所不同。

3 结语

山西岩浆热液充填型萤石矿床在成矿位置上往往处于构造和岩浆活动强烈地带，在成矿模式上具有许多共同或类同的地质特征。一是围岩：具有含一定钙（Ca）质成分的围岩地层岩性（片麻岩、花岗岩以及碳酸盐岩类等）提供成矿物质来源。二是构造：具有张扭性断裂（带）或次一级构造，其往往既是导矿构造，也是容（储）矿构造，控制矿体空间分布规模、产状等。三是岩浆岩：具有中酸性岩浆岩（花岗岩类或酸性岩脉等），侵入围岩及贯入断裂构造裂隙中，并由岩浆热液提供氟（F）物质来源，在中-低温条件下与钙（Ca）质成分结合逐步充填沉淀和富集成矿。

因此，建议加强山西全省萤石矿以往资料的综合整理和成矿规律研究，一方面在山西北部五台山-恒山成矿区带的浑源董庄萤石矿区及外围继续开展地质找矿工作；另一方面在山西中部吕梁山-关帝山成矿区带的吕梁市离石区萤石矿点集中分布区（带）进行综合评价工作，并提出进一步工作依据，力争实现全省萤石找矿工作的新突破。