张青松,王春连,栗克坤,刘增政,冯校辉,闫晓博,韩志坤,蒋济勇,江建浪

(1. 中化地质矿山总局 河南地质局， 河南 郑州 450000； 2. 中国地质科学院 矿产资源研究所， 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室， 北京 100037； 3. 河南省地球物理空间信息研究院， 河南 郑州 450000)

闽北地区萤石矿资源丰富，萤石矿成矿地质条件较好，已发现的大型萤石矿有南山下、将乐、羊古庵等。大坪萤石矿位于粤东-闽北萤石矿成矿区、闽西北萤石矿成矿亚带，属于福建省邵武南山下-龙湖南山下热液型萤石矿远景区(李长江等, 1991； 曹俊臣， 1994； Harald， 2010； 王吉平等， 2014)，以往仅开展了预查、核实、利用现状调查等工作，研究程度较低(张惠堂等, 1984； 李士勤， 1985； 吴自强等， 1989； 王宏海， 1991； 章永加, 1996； 胡建余, 1997； 国土资源部， 2003； 王吉平等， 2015； 李源等, 2016； 陈新立等， 2018)。本文对大坪萤石矿床含矿构造蚀变带及岩石地球化学特征进行了详细的调查研究，总结了矿化蚀变特征与元素富集特征，初步探讨了矿床成因，欲为该地区萤石矿床勘查找矿工作提供重要线索。

1 区域地质背景

大坪萤石矿位于福建省邵武市，Ⅰ级(中国)大地构造单元属武夷-云开-台湾造山系(Ⅴ)，Ⅱ级构造单元位于华夏陆块(Ⅴ-3)，Ⅲ级构造单元位于武夷基底杂岩(Ⅴ-3-1)(徐志刚等, 2008； 潘桂棠等, 2009)。成矿区带区划属滨太平洋成矿域(Ⅰ-4)华南成矿省(Ⅱ-16)粤东-闽北萤石矿成矿区(ⅢF-11)闽西北萤石矿成矿亚带(Ⅳ-1)的福建省邵武南山下-龙湖南山下热液型萤石矿远景区(Ⅴ-3)(曹俊臣， 1987； 王吉平等， 2014， 2015)(图1c)。

区域内出露地层主要为元古宙大源片麻岩，长城系大金山岩组、南山岩组，南华纪下峰岩组，震旦纪西溪组，三叠纪焦坑组，侏罗纪梨山组下段及第四纪全新统。

区域内侵入岩主要有燕山晚期花岗斑岩，燕山早期似斑状中-中粗粒正长花岗岩，燕山早期少斑、中细粒正长岩，燕山早期含斑细粒正长花岗岩，燕山早期细粒正长花岗岩，加里东期细-中细粒二云母正长花岗岩，加里东期中细粒二云母正长花岗岩(图1a)(Stanley, 1983)，其中燕山期侵入岩与区域内萤石矿关系密切。

区域内构造以断裂构造为主，主要为北东向、近南北向，少量为北西向。北东向断裂构造是区域内主要的控矿构造(图1a)。

2 样品与分析方法

主要沿大坪萤石矿剖面(图1b)采集了各类样品6件，其中斑状花岗岩(样号b1，下同)、绢云母化蚀变花岗岩(b2)、碎裂绢云母化蚀变花岗岩(b3)、弱绢云母化蚀变花岗岩(b4)、萤石矿化硅质岩(b5)、碎裂化蚀变花岗岩(b6)各1件，主要沿剖面P2分布，具体位置见图2、图3。

图1 福建省大坪萤石矿一带地质简图(徐伟光等， 2005)(1)徐伟光，黄家龙. 2005. 1∶25万区域矿产地质调查报告(邵武幅) .

采集新鲜岩石样品，送至河南化地工程检测技术有限公司进行主量、微量元素和稀土元素分析，其中主量元素用全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)检测，检测依据为GB/T 14506.28-2010，分析精度小于2%；微量元素采用等离子质谱仪(ICPMS-PE300D) 检测，检测依据为GB/T14506.30-2010，分析精度小于5%～10%；稀土元素分析在Element型高分辨等离子质谱仪上采用 ICP-MS 方法进行，检测下限为n×10-13～n×10-12，相对误差小于10%，绝大多数小于3%。

3 大坪萤石矿矿床地质特征

3.1 含矿构造带特征

大坪萤石矿含矿构造带出露长度大于10 km，断裂带宽度2～160 m不等，一般10～40 m，断层倾向主要为南东向，局部倒转倾向北西向，倾角40°～85°不等，局部近直立。含矿构造带内主要出露绢云母化蚀变花岗岩、碎裂绢云母化蚀变花岗岩、弱绢云母化蚀变花岗岩、萤石矿化硅质岩(萤石矿化带)、碎裂化蚀变花岗岩(图2)，围岩为斑状花岗岩，详细特征如下：

图2 大坪萤石矿构造剖面图(P2)

(1) 斑状花岗岩： 岩石风化强烈，呈黄褐色、浅肉红色，中细粒花岗结构，块状构造。斑晶主要为钾长石，含量约20%，粒径4～7 mm；基质主要为假像斜长石(28%±)、正长石(20%±)、石英(20%±)、假像暗色矿物(12%±)，黄铁矿少量，假像斜长石呈半自形粒状、板状，绢云母化呈其假像，零散分布；假像暗色矿物，半自形柱状，褐铁绢云绿泥石化呈其假像；黄铁矿零星分布。局部见石英细脉，宽约1cm。

(2) 绢云母化蚀变花岗岩：岩石呈灰褐色，变余中细粒状结构，块状构造，主要成分为钾长石(35%±)、假像斜长石(30%±)、石英(25%±)、黑云母(8%±)、褐铁矿(2%±)，钾长石由正长石组成，零散分布；假像斜长石，半自形粒状、板状，强绢云母化呈其假像，同时有褐铁矿粉末零散分布；石英，它形粒状，零散分布；黑云母，半自形片状，多数脱铁褐铁白云母化呈其假像，零散分布；褐铁矿，胶状、粉末状，部分交代白云母化黑云母、绢云母化斜长石，部分呈集合体聚集，零散分布。岩石内密集发育两组“X”型裂隙，走向分别为0°和30°，宽1～5 mm，裂隙密度8条/10 cm。岩层厚45.70 m。

(3) 碎裂绢云母化蚀变花岗岩： 浅绿色、肉红色，似斑状结构，变余中细粒半自形粒状结构，碎裂化结构，块状构造，斑晶主要为钾长石(18%±)、石英(10%±)，基质主要成分为斜长石(31%±)、钾长石(25%±)、石英(12%±)、黑云母、褐铁矿少量。斜长石呈半自形粒状、板状，强绢云母化部分呈其假像 ，零散分布。岩石具微破裂，沿裂纹有胶状褐铁矿充填、渲染。局部见透镜状石英脉，宽1～3 cm不等。岩层厚34.38 m。

(4) 弱绢云母化蚀变花岗岩： 浅肉红色、浅绿色、灰褐色，连续不等粒结构，块状构造，斜长石表面发育弱绢云母化，见少量褐铁矿化。岩层厚34.38 m。

(5) 萤石矿化硅质岩(萤石矿化带)： 白色、黄白色，粒状结构，块状构造，主要矿物成分为石英(65%±)、萤石(25%±)、钾长石(5%±)、绢云母(2%±)、白云母、褐铁矿、玉髓等少量。石英呈白色粒状隐微晶状，d≤0.1 mm，胶结长石-石英等碎屑，零散分布；萤石呈浅红色、浅绿色，半自形-他形粒状，多数粒径0.1～0.9 mm，部分萤石零散分布于隐微晶石英集合体中。可见钾长石、石英和白云母碎屑，假像斜长石碎屑少量。石英碎屑，次棱角状，d=0.1～3.0 mm，多为岩屑聚集，零散分布；钾长石碎屑，次棱角状，d=0.5～2.0 mm，多与石英组成d=2～5 mm岩屑，具微破裂，零散分布；斜长石碎屑，次棱角状，d=0.02～0.35 mm，强绢云母化呈其假像，并为粉末状-胶状褐铁矿渲染，零散分布；白云母碎屑，变晶片状，d=0.05～0.20 mm，受褐铁矿渲染呈褐色，零星分布。岩层厚32.52 m。

(6) 碎裂化蚀变花岗岩： 呈浅肉红色、浅绿色、黄褐色，斜长石表面发育弱绢云母化，见少量褐铁矿化。岩石受应力作用微破裂，碎块相对位移不大，碎块间有粉末状-胶状褐铁矿充填，零散分布。岩层厚14.17 m。

含矿构造带内局部见萤石矿化带，大坪一带萤石矿化带出露长约900 m(图1b)，后期被F9断裂切割，萤石矿化带走向北东向，倾向南东，倾角58°～68°不等，带内主要蚀变有硅化、绢云母化、萤石矿化，岩性主要包括萤石矿化硅化碎斑岩、硅化碎裂萤石矿化石英岩、绢英岩化碎裂岩，围岩为高岭土化花岗岩(图3、图4a)，详细特征如下。

萤石矿化硅化碎斑岩(萤石矿)： 淡绿色，它形-半自形粒状变晶结构(变余碎斑结构)，块状构造(图3、图4c)。矿石矿物为萤石(76%±)，它形-半自形变晶粒状，d=0.01～3.50 mm，多数d=0.8～3.5 mm；脉石矿物为石英(22%±)和绢云母(2%±)。 容矿岩石为硅化碎斑岩， 碎斑由d=0.2～2.5 mm的次棱角状绢英岩化长石组成，零散分布，碎基由隐微晶石英交代的变余碎粒-碎粉组成，构成岩石的变余碎斑结构，部分次生石英沿破裂萤石裂隙呈细脉状充填，零散分布。

硅化碎裂萤石矿化石英岩： 呈灰白色，显微粒状变晶结构，条带状、角砾状、块状构造(图3、图4b)。主要成分为石英(85%±)、萤石(12%±)、绢云母(3%±)，褐铁矿微量。萤石呈它形变晶粒状，不均匀聚集，零散分布；绢云母呈变晶鳞片状，不均匀褐铁矿渲染。岩石具微破裂，碎块间为次生石英脉充填。

图3 大坪萤石矿矿化带特征(P1)

图4 大坪萤石矿带、矿化带、萤石矿石及萤石矿镜下显微特征

绢英岩化碎裂岩：呈浅灰绿色，显微鳞片粒状变晶结构、变余碎裂结构，条带状、网脉状、块状构造(图3)。主要成分为石英(75%±)、绢云母(24%±)，萤石、褐铁矿少量。石英由变晶粒状与它形粒状石英组成：它形粒状石英，多具微破裂，零散分布；粒状变晶石英，呈显微粒状分布，与显微鳞片状绢云母共同交代长石及其碎粒呈其假像。绢云母，显微变晶鳞片状零散分布。褐铁矿，呈粉末状，常与绢云母、石英形成集合体。岩石具微破碎，碎块间为次生石英及变质重结晶石英碎粒、绢英岩化长石充填。

大坪萤石矿含矿构造带内普遍见不同程度蚀变，主要蚀变有硅化、绢云母化，少量褐铁矿化、绿泥石化，局部地段发育萤石矿化，且硅化、绢云母化蚀变强烈，形成萤石矿化带。

根据萤石含矿构造带内蚀变矿物特征，带内蚀变至少有两个期次：第1期为硅化、绢云母化、萤石矿化期，主要受萤石成矿热液影响产生蚀变，为萤石成矿期；第2期为绿泥石化、褐铁矿化期，为萤石成矿期后形成。

3.2 矿体地质特征

大坪萤石矿赋存在北东向断裂构造带内(图1)，共圈定萤石矿体1条，矿体地表连续出露长约200 m，矿体形态为一较规则的脉状透镜体，产状30～60°∠60～70°，沿走向或倾向均见一定的胀缩，真厚度0.46～12.5 m不等，平均品位45.96%～64.35%。矿石矿物主要为萤石，少量褐铁矿。萤石以浅绿、翠绿为主，次为无色、灰白色、浅紫色和深紫色等，半自形-它形粒状，粒径一般0.01～1.20 mm不等，脉石矿物为石英(43%±)、绢云母(4%±)等，石英呈粒径0.2～1.2 mm的次棱角状或集合体，多具微破裂。矿石结构主要为半自形粒状结构，少量为自形晶粒状、碎粒结构。矿石构造类型主要为致密块状(图4e)、角砾状和网脉状(图4g、4h)，次为条带状(图4f)、晶簇晶洞状、细脉状构造。矿体围岩主要为硅质岩、硅质角砾岩、蚀变花岗岩，围岩内局部见少量萤石矿化，矿体和围岩间呈断层接触。矿体内未见夹石。

4 分析结果

4.1 主量元素特征

从表1的分析结果可以看出，蚀变花岗岩的SiO2含量72.05%～75.08%，平均73.47%，略高于萤石矿化硅质岩中SiO2含量；蚀变花岗岩中Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、K2O、TiO2、P2O5、MnO平均含量均高于萤石矿化硅质岩中含量，约为萤石矿化硅质岩中含量的2～6倍；蚀变花岗岩中Na2O平均含量明显高于萤石矿化硅质岩中含量，约为萤石矿化硅质岩中含量的13倍；萤石矿化硅质岩中CaO的含量明显高于蚀变花岗岩中平均含量，约为蚀变花岗岩中含量的127倍。

4.2 稀土元素特征

由表1可见区内绢云母化蚀变花岗岩、碎裂绢云母化蚀变花岗岩、弱绢云母化蚀变花岗岩、碎裂化蚀变花岗岩稀土元素总量∑REE介于173.75×10-6～304.63×10-6之间，与斑状花岗岩稀土元素总量297.33×10-6总体一致；轻重稀土元素比值(LREE/HREE)介于2.91～4.44之间，萤石矿化硅质岩稀土元素总量92.79×10-6，轻重稀土元素比值(LREE/HREE)为0.65，稀土元素总量和轻重稀土元素比值具有由斑状花岗岩、蚀变花岗岩到萤石矿化硅质岩逐渐减少的趋势，萤石矿化硅质岩稀土元素总量相对较低，具有明显的重稀土元素相对富集的特征。以上特征表明研究区内萤石矿化硅质岩具有较好的分馏度(曹俊臣, 1997； 邹灏等, 2014； 许东青等, 2009； 孙海瑞等, 2014； 刘道荣, 2015； 张遵遵等, 2018)。

表1 岩石样品的主量(wB/%)、稀土和微量元素(wB/10-6)分析结果表

在稀土元素球粒陨石标准配分图(图5)，斑状花岗岩、蚀变花岗岩、萤石矿化硅质岩稀土元素配分型式基本一致，亏损Eu、Ho、Tm、Lu，富集Gd、Er、Yb、Y，反映出三者的同源性。Tb/Ca-Tb/La双变量图解已被广泛应用于萤石矿成因辨析(Mölleretal., 1976)，在图6中，大坪萤石矿萤石矿化硅质岩位于热液型区域内，表明大坪萤石矿属热液成因(Bau and Dulski， 1995； Ismailetal.， 2015)。

图5 大坪萤石矿部分样品稀土元素球粒陨石标准配分图(标准化数据据Evensen et al., 1978)

图6 大坪萤石矿Tb/Ca-Tb/La图解(底图据Möller et al., 1976)

4.3 微量元素特征

从表1分析结果可以看出，蚀变花岗岩的Ti、Nb、Ta、Sc、Th、Ba、V、K、Co、Rb、U、Ga、Sn等元素平均含量均高于萤石矿化硅质岩中含量，约为萤石矿化硅质岩含量的2～7倍；蚀变花岗岩中Cd的平均含量明显高于萤石矿化硅质岩中含量，约为萤石矿化硅质岩中的29倍；萤石矿化硅质岩中F含量明显高于蚀变花岗岩中相应元素含量，约为蚀变花岗岩内平均含量的65倍；萤石矿化硅质岩中Li、Gr元素含量高于蚀变花岗岩中的平均含量，约为蚀变花岗岩内平均含量的3倍；其它元素二者含量差别不大。

5 讨论

5.1 成矿元素迁移特征

大坪萤石矿矿体受断裂构造控制，含矿带内REE及成矿物质(如Ca、F等)主要是通过流体循环与岩石相互作用中的水/岩反应获得的，溶液淋滤围岩，使围岩释放REE及成矿物质进入溶液，因此这种溶液的组成也应是矿源层REE组成的反映，而能反映溶液REE组成的沉淀物(矿物)的REE组成也应与这种矿源层的REE相同(似)。REE的来源在一定程度上间接地反映了溶液中其他物质的来源(邹灏等, 2014)，大坪萤石矿含矿构造带内蚀变花岗岩、萤石矿化硅质岩与围岩斑状花岗岩稀土元素配分型式基本一致，这反映出三者的同源性，同时也表明萤石矿化硅质岩中的其他物质(如Ca、F、Li、Gr等)也与围岩有关。含矿构造带为含矿热液提供了运移通道，为矿化蚀变提供了空间。

研究区萤石矿化硅质岩与围岩斑状花岗岩相比，具有明显的高CaO、F、Li、Gr等，低Na2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、K2O、TiO2、P2O5、MnO、Cd、Ti、Nb、Ta、Sc、Th、Ba、V、K、Co、Rb、U、Ga、Sn等特征，反映成矿流体淋滤围岩时，将Ca、F、Li、Gr等元素萃取至成矿流体中，形成富Ca、F、Li、Gr等元素的成矿流体，在成矿有利部位富集成矿。

5.2 成矿期次划分及矿床成因

萤石矿是成矿作用的直接产物，不同成矿期次的成矿作用形成不同类型的矿石，萤石矿石的特征是反映不同成矿期次的直接证据。研究区萤石矿石的构造类型主要为致密块状、角砾状和网脉状，次为条带状、晶簇晶洞状、细脉状构造，致密块状矿石是成矿作用的直接产物，角砾状和网脉状矿石是后期不同成矿作用对前期形成矿石改造作用的产物。

大坪萤石矿蚀变主要包括硅化、绢云母化和绿泥石化、褐铁矿化两个期次，硅化、绢云母化发生于萤石矿化期，可以反映萤石成矿时的环境。

综合大坪萤石矿矿石构造及其蚀变特征，认为研究区萤石矿至少包括3个成矿期次： 第1期次石英-萤石期，在张应力作用下，断裂发生张性活动，热液上升就位，沉淀形成石英萤石矿；第2期次石英-萤石期，张性断裂活动进一步加剧，第1期次形成的石英萤石矿破碎形成角砾，被该期热液胶结形成新的石英萤石矿，包括含角砾萤石矿(图4g)和致密块状萤石矿；第3期次萤石-石英期，张性断裂活动减弱，带内岩石在应力作用下形成微破裂，局部形成网脉状小裂隙，沿裂隙充填萤石石英细脉，形成网脉(细脉)状萤石矿。

大坪萤石矿矿体受断裂构造控制，矿体与围岩界线清楚，具充填矿床的特征，且围岩中见不同程度的硅化、绢云母化等热液蚀变，矿石矿物组合基本上是萤石和石英，硫化矿物极少，未见高温和气成矿物。结合区域资料，认为该区萤石矿应为岩浆期后中-低温热液充填型矿床。

6 结论

(1) 大坪萤石矿含矿断裂构造带内主要充填为硅化带、构造角砾岩带、蚀变花岗岩带、萤石矿化带等，带内蚀变主要有绢云母化、硅化、萤石矿化。

(2) 大坪萤石矿斑状花岗岩、蚀变花岗岩、萤石矿化硅质岩三者具有相同的物质来源。萤石矿化硅质岩表现为具有明显的高CaO、F，低Na2O、Cd、Ti等特征。

(3) 大坪萤石矿成矿期次包括石英-萤石期、石英-萤石期、萤石-石英期这3个成矿期次。矿床为岩浆期后中-低温热液充填型矿床。

❶ 栗克坤， 张青松， 韩志坤， 等. 2020. 福建邵武-顺昌萤石矿调查总结报告.

致谢中化地质矿山总局河南地质局教授级高工陈新立和长安大学副教授汪帮耀在成稿过程中提出了许多建设性的意见，审稿专家提出了许多有益建议，在此一并致谢！