彰武马蹄山地区萤石矿的地质特征及成因探讨

董 军

（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的地质特征及成因探讨

董 军*

（辽宁省有色地质局勘察研究院，辽宁沈阳110013）

通过对马蹄山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，总结了该地区萤石矿地质特征、成矿规律及成因机制，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。岩体的接触破碎带与断裂是主要的控矿构造，成因类型为浅成中、低温热液裂隙充填矿床。

萤石矿；地质特征；成矿规律；控矿构造

萤石又称为氟石，是一种常见的卤化物矿物，化学式为CaF2，其中Ca占51.1%，F占48.9%，是工业上氟元素的主要来源。它已经被广泛的应用于冶金、化工和建材三大行业，已经成为重要的非金属矿产原料之一。但是经过几十年的大规模开采，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[1]。本文以在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矿机制研究。

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。区内出露地层为中元古界长城系魏家沟岩群（Ch-Jxw）大理岩、石英岩、千枚岩、片岩和蓟县系雾迷山组（Jxw）燧石结核白云岩，条纹状白云岩、粘土质白云岩；古生界上石炭统酒局子组（C3j）砂页岩；中生界下白垩统义县组(K1y)火山碎屑岩及上白垩统孙家湾组（K2s）复成分砾岩夹杂色砂岩、粉砂岩。

本区位于中国中新生代大陆边缘活动带，属环太平洋构造域的一部分，经历了多期次构造活动，本区断裂系赤峰一开原断裂带侧支。

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（P1Cz）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。

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区内地层不太发育，仅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。

大理岩为灰黑—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2.65～4.24m，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，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，其次为萤石—石英型矿石和萤石型矿石。

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。

根据张寿庭等对浙江武义盆地内萤石矿研究[4]，马蹄山地区3条萤石矿脉，也具有相似的垂向分带性特征，自上而下依次可以分为矿体蚀变顶盖、头部矿体、中部矿体和尾部矿体[5]，具体见图1。

图1 萤石矿的垂直分带模式图[5]

4 控矿因素

4.1 构造控矿因素

矿区内北北东向断裂发育，多为张扭断裂，这些断裂多为区域主干断裂的侧支断裂，一般以中小规模断裂为主，是控矿、储矿的主要构造，具有多期次构造活动特征。这些断裂与区域性大断裂，相互连通，构成了地下水渗透、运移的良好通道。萤石矿体(脉)产于张性陡倾斜断裂内，其产出形态和规模大小严格受断裂构造的控制。萤石矿体（脉）的成矿方式以充填为主，交代为次。

4.2 岩浆岩控矿因素

闾山超单元望海寺单元（J3W）中细粒二长花岗岩为含矿母岩，呈近东西向岩基状产出，为形成萤石矿床提供了丰富的成矿物质，且该区处在赤峰—开源超岩石圈断裂带内，带内岩浆活动较为频繁，为成矿提供热液和物质来源，多期次的构造活动为成矿提供了有利空间。

4.3 地层岩石组合控矿因素

工作区内所发现的3条矿脉，周边均分布有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，这些岩石组合质地“柔软”，在构造应力的作用下，大都产生“塑性”变形。因此，在成矿过程中起着屏蔽层的遮挡控制作用，使含矿溶液不至分散。

5 矿床成因分析

本矿受北东东向断裂带控制，而岩浆后期的含矿热液（HF），沿此张开断裂带上升，并且与断裂带旁边的碳酸盐物质起交代作用，形成萤石矿带。从野外观察可见到断裂带两侧较窄范围内有蚀变强烈的矽化交代石英脉，并且萤石矿赋存在此矽化交代石英脉中，在矿带中可见绿泥片岩。细粒花岗岩若强烈矽化岩石之角砾，被萤石矿所胶结。

Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ条矿带大部穿透了2种以上的围岩，如大理岩、二长花岗岩，千枚岩与正长花岗岩等。而在其生成条件上亦受了此类岩石物质成份的条件所控制，由于HF和H2SiF6的溶液易于与Ca2CO3发生交代作用，生成萤石矿和石英，方程式如下：

因此，在富含碳酸盐岩石（大理岩）的地段，萤石矿较为富集，质量好。而其它岩石的地段不易富集，以硅质为主。可见，这种分布关系同围岩的物质成份具有很大关系，如图2所示。

图2 矿体与围岩关系图

在成矿过程中，矿物的形成可分为如下4个阶段：

（1）岩浆末期的热液充填了裂隙，组成交代石英脉，此石英脉再经破碎，被含CaF2之矿液交代和胶结；

（2）石英与萤石同时沉淀，萤石、石英紧密共生，石英呈细晶体及柱状晶簇体；

（3）又一次萤石沉淀以紫色为主，呈细脉状贯穿了前二矿物；

（4）石英组成细小之晶锥，形成外壳，包裹在第二期形成的萤石晶洞上。

本矿床为浅成的中温、低温热液裂隙充填矿床。

6 找矿标志

根据野外工作观察的积累，总结本矿床的主要找矿标志反映在以下几点：

（1）北东向断裂破碎带是矿区主要控矿及含矿构造，可作为寻找同类萤石矿床的间接标志。

（2）构造破碎带两侧围岩的强烈的绿泥石化蚀变是萤石矿的间接找矿标志。

（3）萤石矿体伴随强烈的硅化，抗风化能力强，因此矿区正地形可以作为找矿的地貌标志。

（4）泥质岩与石灰岩交接带处的层间破碎带，硅质构造角砾岩发育。

[1] 马莹.赤峰地区萤石矿构造控矿特征与含矿构造的判析标志[D].北京:中国地质大学,2011.

[2] 蔡国祥.萤石矿床的分布及矿床类型[J].湖南地质,1982,11 (2):79-88.

[3] 曹俊臣.中国萤石矿床分类及其成矿规律[J].地质与勘探, 1987,10(1):12-17.

[4]张寿庭,李忠权，等.浙江武义盆地中段萤石矿体垂向分带特征与规律[J].西南工学院学报,1997,12(4):52-59.

[5] 陈敏.赤峰地区萤石矿成矿特征及综合信息成矿预测研究[D].北京:中国地质大学,2011.

[6] 曹俊臣.中国萤石矿床分类及其成矿规律[J].地质与勘探.1987（3）:12-17.

[7] 吴自强,等.中国萤石矿床地质与勘查[M].北京:地质出版社, 1989.

[8] 徐大地,王文武，等.辽宁义县萤石矿床成矿与构造的关系[J].化工矿产地质,2004,26(2):92-96.

P619.21

A

1004-5716(2015)02-0095-03

2014-07-06

项目来源：辽宁省省本级地质勘查项目，项目名称“辽宁省彰武县马蹄山萤石矿普查”（编号[2011]31）。

董军（1978-），男（汉族），河南南阳人，工程师，现从事地质找矿勘查等工作。