甘肃马衔山南麓萤石矿的矿石类型及成因浅析

庞亚明，王锡荣

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

甘肃马衔山南麓萤石矿的矿石类型及成因浅析

庞亚明，王锡荣

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

本文对马衔山南麓萤石矿的分布和矿石类型及质量、成因等做了较详细的论述。

萤石矿；矿石类型及质量；矿床成因；马衔山

萤石是工业上氟元素的主要来源，它广泛用于航天、航空、制冷、医药、农药、防腐、灭火、电子、电力、机械和原子能等领域。随着科技和国民经济的不断发展，萤石已成为现代工业中重要的矿物原料。我国萤石资源丰富，矿床繁多，资源储量、生产量和出口量均居世界首位。

1 区域概况

1.1 区域构造

甘肃马衔山南麓萤石矿产于马衔山南麓临洮县东北—榆中县西南一带，该区大地构造处于祁连褶皱系的东南端，位于青石岭—马衔山拱断束的次一级构造马衔山褶穹和兴隆山褶凹，以马衔山褶穹为主(见右图)。

属于多旋回构造运动表现明显的地区，区域走向为北西—南东向。与萤石矿有关的构造主要是马衔山倒转背斜：轴向北西—南东向，背斜宽5～8km，轴长约30km。轴部由秦岭杂岩A组组成，两翼由秦岭南杂岩B组、C组组成，两翼地层均向南西倾斜，且次一级褶皱较发育，走向与倒转背斜平行。断裂构造也以北西—南东向为主，控制萤石矿成矿的断裂是马衔山南麓正断层：位于马衔山倒转背斜的南翼，走向北西—南东，倾向南西，倾角74～85°，延伸长约21km，使秦岭杂岩A、B组断层接触。在断层西北部有片麻状辉绿岩沿断裂带侵入。

1.2 区域地层

本区地层区划属祁连—北秦岭分区中祁连小区，出露地层有秦岭杂岩和中元古界、中生界、新生界地层。

(1) 秦岭杂岩(ArPtQ)：经受区域混合岩化作用而变质较深。按岩性结构特征分为A、B、C三组，与萤石矿有关的是B组。秦岭杂岩A组(ArPtQa)：眼球状黑云斜长混合岩、黑云二长混合岩夹白云岩；秦岭杂岩B组(ArPtQb)：眼球状黑云钾长混合岩、黑云二长混合岩；秦岭杂岩C组(ArPtQc)：条带状黑云二长混合岩、混合质钾长片麻岩夹大理岩。

(2) 中元古界：①兴隆山群(Chx)，下部(Chx1)，浅变质中基性火山岩、火山碎屑岩、碎屑岩夹少许灰岩；上部(Chx2)，千枚岩夹变碎屑岩、火山碎屑岩及少量铁矿层凸镜体；②高家湾组(Jxg)，中薄—中厚层灰岩、硅质灰岩、白云岩为主，夹少量钙质千枚岩和板岩。

(3) 中生界：①中侏罗统龙凤山组(J2l)，砂岩、砾岩、页岩及煤层；②白垩系河口群(Kh)，砂岩、砾岩、泥岩。

(4) 新生界：①新近系甘肃群(Ng)，泥岩、砂砾岩、砾岩、砂质泥岩；②第四系(Q)，残积腐植土层、风成黄土、冰川泥砾。

2 矿区地质

2.1 赋存层位及构造

矿区内构造复杂，主要发育近北西—南东向和北东—南西向的断裂，以北西—南东向延伸的F1断层规模最大，延伸长大于2.5km，倾向南西，断层面有明显擦痕和断层角砾，该断层严格控制着萤石矿体的分布。而F2、F3、F4断层规模较小，对萤石矿体起着一定的破坏作用。区内褶皱构造相对不太发育，而主要发育北西—南东向和北东—南西向两组节理，尤以前者发育。

本区萤石矿赋存在秦岭杂岩B组(ArPtQb)中。岩层产状多为193～262°∠43～85°，大部在230°∠60°左右。根据岩性特征将该组分为三层：第一层(ArPtQb-1)为浅红色条带状、眼球状黑云二长混合岩；第二层(ArPtQb-2)为白色、灰白色薄至厚层状大理岩，局部略带淡绿色，顶部为浅灰—深灰色，由于构造影响一般都有不同程度的碎裂现象，靠近断层处尤其明显，岩石较破碎；第三层(ArPtQb-3)为深灰、青灰色黑云斜长片岩夹斜长角闪片岩、片麻岩。

2.2 矿体形态

萤石矿受构造及岩性控制。矿体主要位于F1断层靠近大理岩的一侧，在大理岩与片岩的接触带上也有分布，但其规模小及质量较差，在混合岩中也有萤石矿沿节理、裂隙细脉状产出，且分布较分散。区内共有萤石矿体11个，主要以脉状和透镜状产出，一般长80～180m，宽2m左右，产状变化不定，倾角均较陡。部分矿体为隐伏矿体，矿体总体走向与区域构造方向基本一致。各矿体特征见表1。

2.3 矿石类型

根据萤石矿的结构、构造，可将其矿石类型分为4种：

(1) 块状萤石：区内绝大部分矿石属于这种类型。矿石呈紫色、浅紫色、浅绿色、白色等，鳞片粒状变晶结构，块状构造。主要矿物萤石含量50%～90%，次要矿物石英、绿泥石、长石(多已绢云母化)含量15%～40%，另外还含有少量的方解石、褐铁矿、赤铁矿等。

表1 萤石矿体特征一览表

(2) 角砾状萤石：主要分布于矿区中部部分矿体的边部。矿石呈浅紫色、杂色、灰色等，角砾成分以石英和萤石为主，另有部分为混合岩和大理岩等围岩或片岩，被后期石英脉穿插胶结而成。

(3) 浸染状萤石：在地表比较常见。矿石呈浅紫色，块状，由萤石、石英、长石、绿帘石等组成。该类矿石易风化，易碎。

(4) 脉状萤石：一般沿岩石的小裂隙分布，多产于黑云二长混合岩中。一般宽几毫米至一厘米，最宽可达几厘米，延伸一般在1m以上，甚至达4～5m。

2.4 矿石质量

按矿石中CaF2的含量将矿石品级划分为两个等级：富矿，CaF2含量≥65%；贫矿，CaF2含量20%～65%。各矿体化学成分变化特征见表2。

表2 矿体化学成分变化特征一览表

由表2可知：各矿体中CaF2含量变化不大，矿石质量较稳定。一般而言块状和脉状萤石矿的CaF2含量较高、稳定，而浸染状萤石矿的CaF2含量相对较低、且不很稳定，但与矿体规模的大小没有明显的关系。

3 矿床成因

根据相关资料，本区萤石矿有如下几个特征：

(1) 萤石矿主要赋存于区域性断裂漫坪洼—泉儿湾正断层南侧的次级构造F1断层的黑云二长混合岩和大理岩的破碎带及裂隙中。主要矿体产状与区域构造线方向基本一致，表明了矿体明显受构造控制和岩性控制。矿区中部红石崖一带大理岩较厚而矿化亦较好也表明了这一点。

(2) 矿体规模一般较小，形态变化较大，矿石品位较低且变化较大。

(3) 矿石中共生矿物除碳酸盐外，常见的是石英(脉状)，缺少硫化物。

(4) 蚀变只有硅化、萤石矿化和碳酸盐化。

(5) 萤石包裹体的温度：爆裂温度为200～300℃，平均248.6℃；与萤石共生的石英包裹体爆裂温度为175～280℃，平均251.7℃，两者相差仅3.1℃，说明萤石和石英是在大致相同的温度下从同一含矿热液中结晶而成。并测得萤石包裹体均一化温度为80～260℃，平均为143.4℃，反映萤石形成于低温热液阶段。与萤石共生的石英包裹体成分为Ca-K-Na/F-Cl型，总矿化度为653.66×10-6。包裹体含Ca2+较高，系含矿热液交代碳酸盐所致。

综上所述，马衔山南麓萤石矿应属低温热液充填—交代矿床，成矿物质主要来源于秦岭杂岩B组大理岩。其形成机制是：地下水沿深大断裂构造(区域性断裂漫坪洼—泉儿湾正断层和次级构造F1断层)裂隙渗透至地壳深部，并从围岩(大理岩)中析离了较多挥发组分和有较强活性的地下水循环热液，两者均含有较高的挥发分F-及CaO2+。热液中F-、CaO2+在一定的温度、压力下与SiO2等组分形成较稳定的络合物。随着热液沿构造裂隙迁移上升到适当的条件下，络合物不再稳定而分解，F-、CaO2+结合并在构造裂隙中结晶形成萤石，SiO2或交代构造围岩形成硅化带、或在构造裂隙中结晶形成石英、或是热液中的挥发活性组分交代围岩，从中析离出CaO2+，并与F-结合，在构造有利地段结晶形成萤石。

P619.215

A

1007-9386(2011)05-0051-02

2011-07-25