浙西北岩前高氟岩体地球化学特征及其与新类型萤石矿床成矿关系

刘道荣，严生贤，陈荫，王美华，郑丹

(1．中化地质矿山总局浙江地质勘查院，浙江杭州310002; 2．中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083)

浙西北岩前高氟岩体地球化学特征及其与新类型萤石矿床成矿关系

刘道荣1，2，严生贤1，陈荫1，王美华1，郑丹1

(1．中化地质矿山总局浙江地质勘查院，浙江杭州310002; 2．中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083)

浙江八面山特大型萤石矿田属新类型矿床。矿体特征研究表明，其赋存形式及矿石特征与一般萤石矿床不同，具独特性。本文通过岩石学及地球化学特征表明，浙西北岩前岩体富含挥发分，属高氟高硅、贫钙低钛低磷、钙碱性、准铝质－弱过铝质(铝饱和指数ASI=0.96～1.17)岩石。岩浆来源较复杂，既有壳源，也有壳幔混合源，岩浆分异作用强烈。稀土元素分析结果表明，岩体稀土元素含量较高，轻重稀土比值较小(2.24～3.52)，Eu亏损明显(δEu=0.01～0.03)，轻重稀土分馏较弱。研究还表明，岩前岩体并非过去认为的S型花岗岩，而具有A型花岗岩的特征。矿田萤石矿体与岩前岩体在空间、时间上关系密切，岩体不仅为萤石成矿提供了氟源，侵位形成的构造还为新类型萤石矿提供了赋矿空间。

新类型萤石矿床岩前高氟岩体地球化学八面山矿田浙西北

Liu Dao－rong，Yan Sheng－xian，Chen Yin，Wang Mei－hua，Zheng Dan．Geochemical characteristics of the Yanqian high－F granite and its relationship with the new－type Bamianshan fluorite deposit in Northwest Zhejiang Province［J］．Geology and Exploration，2012，48(5):0884－0893．

浙江常山八面山特大型萤石矿田属新类型萤石矿床，已查明高坞山－蕉坑坞矿区①、苦麻岭矿区②、下徐矿区③存在大小矿体70多个，累计查明CaF2矿物量近500万吨。前人对矿床成矿地质特征(袁德丰等，2005)、稀土元素地球化学特征及矿床成因(夏学惠等，2009a，2009b)及沉积成矿特征(夏学惠等，2010)等进行较深入的研究，也就浙西北寒武系碳酸盐岩内寻找同类型萤石矿床的地质因素与前景(严生贤，2008)进行总结，笔者亦对蕉坑坞矿段17号矿体、高坞山矿段ⅩⅣ号矿体两种新类型萤石矿控矿构造作过较详细描述(刘道荣，2009;2011)。夏学惠等(2010)认为，氟主要来源于寒武系泥质灰岩，后期岩浆热液作用只是对其部分矿体进行了改造与富集，八面山矿田是“以沉积为主，后经热液改造的特大型萤石矿床”。但这与区域地球化学背景和野外地质现象不符，氟的来源存在疑异;前人对岩前高氟岩体地球化学特征及其与萤石成矿关系的研究亦不够深入，这在一定程度上影响了对新类型萤石矿床的深入认识。本文拟从新类型萤石矿床特征、岩体地球化学特征、岩体侵位时代及侵位时形成的构造等方面探讨高氟岩体成矿作用，以期为相似地质背景地区寻找同类型萤石矿床开启思路。

1 地质概况

八面山矿田大地构造位置处于扬子准地台(Ⅰ1)钱塘台褶带(Ⅱ2)华埠－新登陷褶带(Ⅲ4)上方－罗村拗褶束(Ⅳ6)西南段。区内构造发育，岩浆活动较强烈，为浙江省主要成矿远景区之一(图1)。

矿田出露地层有南华系休宁组(Nh1x)砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、粉砂岩;寒武系荷塘组(1h)含炭质页岩、灰岩、泥灰岩;杨柳岗组(2y)含炭硅质页岩、泥灰岩;华严寺组(3h)大理岩化灰岩;西阳山组(3x)泥灰岩、瘤状灰岩;奥陶系印渚埠组(O1y)泥岩、钙质泥岩及泥质灰岩。

图1 八面山矿田地质简图Fig．1 Generalized geologic map of the Bamianshan orefield in Zhejiang Province

岩前短轴背斜，为矿田主要褶皱，控制区内次级褶皱构造的发育和规模。短轴背斜轴向总体为NE－NEE向，中部略呈弧形弯曲，两端分别往SW、NE方向倾伏，倾伏角较缓。背斜长约6．5 km，中间最宽处2．3 km，长宽比2．8∶1。组成核部的地层大多已被岩体吞噬，仅存部分杨柳岗(2y)组地层，两翼由华严寺组(3h)、西阳山组(3x)和印渚埠组(O1y)地层组成，呈椭圆形环状分布。受区域性萧山－球川断裂(F1)的破坏，致使奥陶系地层出露不全，影响褶皱完整性。

矿田断裂构造发育，以NE向、NNE向为主。NE向F1断裂贯穿全区;NE向、NNE向、近SN向断裂集中分布在矿田西侧;近EW向断裂分布在矿田北侧。断裂力学性质可分为压性、压扭性、张性和张扭性，以张扭性为主。断裂构造常被后期花岗斑岩脉、闪长玢岩脉及硅质充填。

区内岩浆活动频繁，中基性－酸性岩均有出露，以中酸性为主，时代以燕山期为主。岩性主要有黑云母二长花岗岩、花岗斑岩、辉绿玢岩、闪长玢岩等。

2 矿体特征

八面山矿田萤石矿体主要有3种赋存形式:(1)产于花岗岩体与碳酸盐岩围岩外接触带似层状矿体(如蕉坑坞矿段17号矿体);(2)赋存于碳酸盐岩地层层间构造带中的似层状、透镜状矿体(如高坞山矿段ⅩⅣ号矿体);(3)产于近地表陡倾角断裂破碎带中的脉状矿体。前两种萤石矿与热液充填型脉状萤石矿床(浙江武义杨家萤石矿)或层控型似层状矿体(内蒙古苏莫查干敖包特大型萤石矿)(聂风军，2008)明显不同，与产于碳酸盐岩中的普通萤石矿床亦有差异，属新类型萤石矿(表1)。

表1 新类型萤石矿床与产于碳酸盐岩中的普通萤石矿床对比Table1 Comparison between the Bamianshan new－type flourite deposit and normal flourite deposit occurred in carbonate rocks

2．1 典型矿体特征－以蕉坑坞矿段17号矿体为例

矿体顶板为大理岩化灰岩或萤石矿化灰岩，直接顶板CaF2含量最低1．02%，最高19．75%，一般在2%～4%及6%～10%之间。矿体底板为花岗岩，少数为萤石矿化灰岩，CaF2含量在1%～9%之间。矿体结构比较复杂，矿体内有不连续夹石1～3层，并有分枝复合现象。夹石厚度最小1．16 m，最大4．55 m，一般2 m左右。夹石中CaF2含量最低1．60%，最高16．15%，平均为4%左右。

2．2 矿石特征

萤石矿主要有黑－深灰色、紫色、浅绿色等，其中以黑－深灰色矿石为主(图3c～g)。黑－深灰色矿石外貌与灰岩极为相似，与普通萤石矿大相径庭，其特点是滴酸不起泡，密度较灰岩稍大。矿石矿物为萤石，主要以无色透明、白色、浅绿色为主，粒径0．1～0．5 mm，与黑色萤石(刘文均，1996)并不相同。脉石矿物以绢云母、石英、绿泥石为主，次为长石、方解石，少量绿帘石、重晶石、硅灰石等。

按矿物共生组合可划分为:①绢云母、石英－萤石型矿石;②萤石－石英型矿石;③石英－萤石型矿石;④石英、长石、方解石－萤石型矿石。

矿石结构有:①他形粒状结构，为最主要的矿石结构;②自形－半自形晶结构;③交代结构，较少见。矿石的构造类型主要为块状构造、条带状构造，次为角砾状构造、浸染状构造及网脉状构造。

矿石化学成分主要有CaF2、SiO2、Al2O3、CaCO3等，S、P等有害成分含量较低，部分样品Be元素含量0．033%～0．039%，可达最低工业品位。CaF2与SiO2一般呈负相关关系。

2个代表性矿石(表2，据夏学惠，2010)稀土总量(不含Y)13．65×10－6、15．32×10－6，轻重稀土比(LREE/HREE)为8．16、14．98。从稀土元素球粒陨石标准化分布型式图看，轻稀土部分相对较陡，重稀土部分平缓，表明轻稀土分馏系数比重稀土高。矿石Eu负异常较明显。

3 岩前岩体岩石学及地球化学特征

3．1 样品采集

本文所用7件主量元素分析样品(表3)，6件采自地表，1件采自钻孔;6件稀土分析样品均采自地表未蚀变岩石，其中4件由国土资源部杭州矿产资源监督检测中心完成(ICP－MS法，测试时间2011年11月)，2件引用以往资料。

3．2 岩体岩石学特征

图2 产于岩前岩体与华严寺组接触带内的17号矿体Fig．2 Geological cross－section showing the No．17 orebody occurring in the contact zone of the Yanqian rock body and Huayansi Formation

表2 岩前岩体岩石及萤石矿稀土元素含量Table2 REE contents of the Yanqian granite and fluorite ores

图3 岩前岩体岩石特征及萤石矿石特征Fig．3 Photos showing characteristics of the rocks and fluorite ores from the Yanqian granite

表3 岩前岩体岩石主量元素含量Table3 Major earth element composition of the Yanqian granite

岩前岩体为燕山晚期侵入岩，岩性为中细粒黑云母二长花岗岩，沿短轴背斜轴部侵位，呈一不规则岩株形产出，出露面积2．94 km2。可分出边缘、中间两个相带，二者呈渐变关系，岩性分别为细粒花岗岩、中细粒花岗岩(图3a)。在边缘相带中，由于自变质作用，岩石钠长石化强烈，局部见硅化现象。岩体内部见闪斜煌斑岩脉沿裂隙面充填(图3b)，可能是残余岩浆分异出的基性岩浆结晶而成，表明形成岩前岩体的花岗质岩浆富含挥发分。

岩石呈灰白色，新鲜面稍带肉红色，细－中粒花岗结构(图3h)，块状构造。以钾长石(35%～60%)、石英(15%～35%)、斜长石(10%～25%)为主，少量黑云母(＜5%～10%)。副矿物以萤石、黄玉等富氟矿物为主，其次为电气石、锆石、金红石、磁铁矿，另有少量赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、铌铁矿、菱铁矿、独居石、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、自然铅、自然铋、辉钼矿、绿帘石、石榴石、锡石、锐钛矿、白钨矿、重晶石、磷灰石、毒砂、符山石、角闪石等。

3．3 岩体地球化学特征

岩体最显著的特点是F含量为0．38%～0.63%，平均0．465%，属高氟岩体。SiO2含量为75．25%～76．54%，平均76．03%，远高于中国花岗岩平均值71．27%，与江西三清山A型花岗岩(张招崇等，2007)的硅含量(76．84%)相当。CaO含量为0．13%～0．75%，平均0．56%，低于中国花岗岩(黎彤，1998)平均值1．73%。TiO2(≤0．12%)、P2O5(≤0．03%)含量均很低，这与杭州泗岭A型花岗岩(卢成忠等，2008)、福建太姥山地区A型花岗岩(李良林等，2011)都很相似。岩前岩体P含量低的特征与相对富铝的S型花岗岩(P2O5含量一般大于0.1%)有明显区别。岩体中Ti和P含量显著偏低的特点，反映了岩浆经历钛铁矿、磷灰石等矿物的分离结晶作用相对较强。岩体总体上具高氟高硅、贫钙低钛的特点。

在SiO2－AR图解中，所有样品都落入碱性岩区(图4a)。岩石里特曼指数σ为1．81～2．33，属钙碱性花岗岩。在A/NK－A/NKC图解中，有3个样品落入准铝质区，其余样品落入过铝质区(图4b)。一般认为，过铝质花岗岩为壳源，钙碱性花岗岩为壳幔混合源，碱质和过碱质花岗岩为幔源，而铝饱和指数ASI(A/NKC)能有效判别过铝质花岗岩类(ASI＞1)和准铝质花岗岩类(ASI＜1)。故岩前岩体为一套准铝质到弱过铝质的花岗岩类，岩体成因以地壳物质的熔融为主，可能混合有幔源物质，这可能是岩体富氟的原因之一。

Eby(1990)研究认为对于高硅花岗岩(SiO2＞74%)而言，SiO2－FeO*/MgO图解能有效地把A型花岗岩与I型和S型花岗岩区别开来。岩前岩体SiO2含量大于75%，在该图解中，除1个样品外(6号)，其余6个样品均落入A型花岗岩区域(图4c)。同样，在Collins等人(1982)的K2O－Na2O花岗岩判别图上(图4d)，除6号、7号两样品外，其他全部落在A型花岗岩区，反映其具A型花岗岩的成分特征。

从上述分析来看，岩前岩体并非过去认为的S型花岗岩，而具备A型花岗岩的特点。

稀土分析结果(表3)表明，岩体稀土元素总量较高，ΣREE为317．29×10－6～382．15×10－6，轻稀土含量225．97×10－6～286．72×10－6，重稀土含量80．09×10－6～103．92×10－6。LREE/HREE为2．24～3．52，δEu为0．01～0．03，Eu亏损显著，表明岩体在成岩过程中发生过明显的斜长石和富轻稀土矿物(磷灰石、独居石)的分离结晶。(La/Yb)N变化范围在1．18～2．27之间，表现出轻重稀土分馏程度较弱;球粒陨石标准化稀土元素配分模式(图5)为典型的A型花岗岩所特有的海鸥型(刘昌实，2003)。

据夏学惠等④资料，岩前岩体W、Sn、Ag、Mo含量明显高于维氏值，W、Sn含量可超十数倍。岩体中Rb的含量433×10－6～768×10－6，平均557．8× 10－6，远高于世界A型花岗岩平均值(169×10－6);而Zr(含量28．2×10－6～277×10－6，平均119．6× 10－6)含量明显低于A型花岗岩平均值(528× 10－6)。Sr、Ba、Th、U等元素含量接近A型花岗岩平均值。K/Rb比值为39～83，显示出岩体高度分异的特点。

图4 主量元素图解Fig．4 Diagrams discriminating granite types

图5 岩前岩体及萤石矿稀土元素球粒陨石标准化配分图(Taylor and McLennan，1985)Fig．5 Chondrite－normalized REE patterns of the Yanqian granite and fluorite ores(Taylor and McLennan，1985)

4 岩体与成矿关系探讨

4．1 氟的来源

通过区域地球化学背景分析对比(刘道荣等，2011)，浙西北寒武系地层含F略高于背景值(表4)，成矿物质F应该不是来源于地层。通过矿区外围寒武系地层采样分析①，表明矿区及周边含矿围岩中F的含量略高于浙西北寒武系地层，可能是岩体侵位、岩浆期后热液萤石矿化作用的结果，而不是原生沉积时的含氟背景值高，“矿源层”的可能性较小。而岩前岩体中黑云母－F的主要携带者(曹俊臣，1994)含量相对较高，局部可达10%，副矿物以萤石、黄玉等含氟矿物为主，岩体氟含量平均0．465%。说明岩浆期后热液是成矿物质F的主要来源。

表4 浙西北部分寒武系中F的含量Table4 F contents in some Cambrian system of northwest Zhejiang Province

4．2 成矿时代

韩文彬等(1991)通过Rb－Sr法测得岩前岩体形成时间约为124±1．81 Ma。岩体边缘采集的2个萤石样品经裂变径迹法测得成矿时间为115．70± 10．99 Ma，二者相差不到10 Ma。说明岩体侵位与萤石成矿在时间上关系密切。

4．3 成矿构造

在浅成－超浅成条件下，当挥发相达到饱和或过饱和时，可引发岩浆发生二次沸腾或后退沸腾，分馏出独立挥发相，使花岗质岩浆具有很大的热膨胀性，产生巨大的机械能，使岩体冷凝壳和邻近围岩产生裂隙，形成一系列不同方向的断裂破碎带(芮宗瑶等，2003)。岩前岩体沿背斜核部侵位，自身携带大量挥发分，极易发生沸腾现象，形成岩体与围岩接触面构造(蕉坑坞矿段17号矿体即赋存在该类构造中)。当岩体冷凝收缩，在大量挥发份逃逸及流体作用下，早期形成的层间构造带再次活动，规模进一步扩大，最终形成产状较平缓，大致平行岩层层理面的构造带，为含矿热液提供了良好的赋存空间(高坞山ⅩⅣ矿体即赋存在该类构造中)。

综上，岩体不仅提供了成矿物质氟的来源，而且时间上与萤石成矿关系密切，岩体侵位、冷凝收缩形成构造空间为最主要的赋矿空间。

5 结论

(1)八面山矿田萤石矿体赋存于岩体与围岩接触带、层间构造带及断裂中;矿石呈黑－深灰色，酷似灰岩，矿石矿物－萤石以无色透明、白色、浅绿色为主，颗粒细小;矿体赋存形式及矿石特征具独特性。

(2)岩前岩体具高硅(SiO2＞75%)、富氟(F= 0．465%)，富含挥发份等特点;从岩体地球化学特征、SiO2－AR图、A/NK－A/NKC图及Na2O－K2O图可知，岩石具碱性、贫钛低磷、准铝质－弱过铝质等特点，具A型花岗岩的特征。岩浆分异作用强烈，来源较复杂。

(3)岩体稀土总量317．29×10－6～382．15× 10－6，轻重稀土比值为2．24～3．52，δEu 0．01～0．03，Eu亏损明显，稀土元素球粒陨石标准化分布型式图典型的A型花岗岩所特有的海鸥型。

(4)成矿物质F主要来源于岩体，而非寒武系碳酸盐围岩;岩体为萤石成矿提供了热源;岩体沿短轴背斜侵位时形成的接触带构造为新类型萤石矿提供了赋存空间。岩体侵位是本区最主要的控矿因素。

致谢:感谢审稿人对本文提出的宝贵意见，中国地质大学(北京)王新利博士及浙江省第三地质大队郑兴泉高级工程师在论文写作过程中给予极大帮助，在此深表谢意。

［注释］

①中化地质矿山总局浙江地质勘查院．2012．浙江省常山县八面山矿田高坞山－蕉坑坞矿区萤石矿勘探地质报告［R］．内部资料:1－122

②中化地质矿山总局浙江地质勘查院．2007．浙江省常山县八面山矿田苦麻岭矿区萤石矿普查地质报告［R］．内部资料:1－82

③中化地质矿山总局浙江地质勘查院．2009．浙江省常山县八面山矿田下徐矿区萤石矿普查地质报告［R］．内部资料:1－54

④中化地质矿山总局地质研究院．2008．浙江省常山县八面山萤石矿床成矿条件研究报告［R］．内部资料:1－114

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Geochemical Characteristics of the Yanqian High－F Granite and Its Relationship with the New－Type Bamianshan Fluorite Deposit in Northwest Zhejiang Province

LIU Dao－rong1，2，YAN Sheng－xian1，CHEN Yin1，WANG Mei－hua1，ZHENG Dan1
(1．Zhejiang Institute of Geological Exploration，General Bureau of Geology and Mine，Hangzhou，Zhejiang310002; 2．School of the Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083)

The Bamianshan super－large fluorite deposit in Zhejiang Province is a new－type fluorite deposit．which exhibits unique occurrences and ore characteristics obtained from its orebody investigation．Petrological and geochemical studies undertaken in this study reveal that the Yanqian granite is rich in volatile components，with high－F and SiO2，and low CaO，TiO2and P2O5．The granite belongs to calci－alkalic and para－aluminous－week peraluminous rock(ASI=0．96～1．17)．The magma origination is complicated by a mixture of crustal and crust－mantle sources．The magma differentiation is strong．The granite is also rich in REE，with lower LREE/HREE values(2．24～3．52)，and displays obviously negative Eu(δEu=0．01～0．03)．The LREE and HREE differentiation is week．And the granite is not the previously determined S－type，but A－type．The Bamianshan fluorite orebodies in the ore field are located close to the Yanqian granite spatially and temporally．The granite not only offers ore－forming element F for the Bamianshan ore field，but also provides space for ore precipitation after the magma invaded．

new type fluorite deposite，Yanqian high－F granite，geochemistry，Bamianshan orefield;northwest Zhejiang Province

book=9,ebook=565

P618

A

0495－5331(2012)05－0884－10

2012－3－14;

2012－06－08;［责任编辑］郝情情。

本文为浙江省地质勘查资金(编号2010003)、国土资源大调查“优质化工非金属评价”项目(编号200310300002)部分成果。

刘道荣(1982年－)，男，2004年毕业于成都理工大学，获学士学位，在职硕士研究生，工程师，主要从事矿产地质勘查研究工作。E－mail:liudaorong0@163．com。