甘肃北山前红泉萤石矿床地质特征及成因探讨

杨镇熙，陈世明，赵青虎

(甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院,甘肃 酒泉 735000)

萤石又称氟石，在航天、航空、制冷、医药、防腐、农药、灭火、电子、原子能等国防、化工领域用途广泛，颜色艳丽，结晶形态美观的萤石标本又可用于收藏、装饰和雕刻工艺品。萤石对国家安全、国民经济和社会发展有重要影响，许多国家把萤石作为战略性矿产，对其开发利用采取多种保护措施[1-3]。

前红泉萤石矿位于甘肃省玉门市花海镇北40km前红泉一带，行政区划隶属甘肃省玉门市花海镇管辖，交通较为便利。通过普查工作，求得333+(334)？类CaF2资源量37.58万t，达中型规模。

1 区域地质背景

前红泉萤石矿大地构造位置位于敦煌基底杂岩隆起，属小西弓—帐房山华力西期—印支期金钨成矿带[4]。区内成矿条件良好，在其构造演化过程中有与成矿作用紧密相关的岩浆上侵、火山喷发、沉积及变质作用，为各种元素富集成矿提供了物源及热源。区域上出露地层主要为太古宇—古元古界敦煌岩群、白垩系新民堡群及第四系等，呈北西向或近东西向展布。区域上侵入岩极为发育，志留纪及三叠纪均有岩浆活动，岩性以中酸性花岗岩类为主。区域上断裂、褶皱等构造相对较发育，对后期成矿作用有一定的影响。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露的地层较为简单，仅有第四系更新统(Qpapl)及第四系全新统(Qhapl)。第四系更新统主要分布在矿区平缓及低洼地段，主要为半胶结砂砾石、粘质砂土夹细砂。第四系全新统主要分布在矿区沟谷中，由冲洪积砂砾石、砂、亚粘土等组成。

2.2 岩浆岩

矿区内岩浆活动强烈，以三叠纪花岗闪长岩(γδT)为主，分中粒花岗闪长岩与中细粒花岗闪长岩，二者呈相变接触(图1)。中细粒花岗闪长岩主要分布在矿区南西角及中部，出露面积相对较小，而中粒花岗闪长岩遍布于整个矿区，呈岩基状大面积出露，岩体走向与区域构造线方向一致。此外，矿区内脉岩也较发育，以花岗岩脉、花岗细晶岩脉居多，少见花岗斑岩脉、石英闪长岩脉、石英脉等。

图1 前红泉萤石矿矿区地质简图

2.3 构造

矿区构造相对发育，主要为正断层及节理，其中北西向断层是区内主要构造，为3组近乎平行分布的正断层，断层编号为F1、F2、F3，均为同一期次断裂构造。断裂构造为区内主要控矿构造，断裂带内发育的破碎带为萤石矿富集提供了导矿通道和容矿空间。

2.4 围岩蚀变

矿区内围岩蚀变较为简单，主要是赤铁矿化、高岭土化与碳酸盐化。其中，赤铁矿化是区内最重要的蚀变类型，主要见于萤石矿体与围岩的接触部位，平行矿体呈带状分布，其与成矿关系密切，可作为区内直接的找矿标志。高岭土化与碳酸盐化与成矿关系不甚密切。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区内共圈定萤石矿体9条(表1)，矿体均赋存于三叠纪花岗闪长岩裂隙内，严格受北西向断裂控制。矿体呈似层状、透镜状分布，长120～800m，厚度1.03～ 7.59m，控制矿体斜深33.58～ 139.25m，矿体平均品位26.49%～46.88%，总体北东陡倾，倾角65～86°。

3.2 矿石特征

(1)矿石矿物成分：矿石矿物主要为萤石，粒径0.02～0.1mm。脉石矿物有石英、斜长石、微斜长石、角闪石、黑云母及少量方解石、高岭土、黄铁矿等。其中石英既有后期硅化产物，也有来源于花岗闪长岩角砾中的石英，斜长石、微斜长石、角闪石、黑云母等矿物来源于花岗闪长岩角砾(图2)。

表1 前红泉萤石矿矿体特征

图2 萤石矿矿石镜下特征

(2)矿石结构构造：矿石结构主要有细粒花岗结构、碎裂结构、碎斑结构及他形粒状结构等。矿石构造主要有角砾状构造、块状构造、网脉状构造、条带状构造等。

(3)矿石化学成分：矿石主要化学成分为CaF2，平均含量42.47%，其他成分主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、P2O5、FeO 等 (表 2)。

(4)矿石类型：根据矿石自然赋存状态及矿石结构构造特征，可分为角砾状、块状、网脉状、条带状矿石等(图3)，其中以角砾状矿石为主，占矿石自然类型的90%以上。矿石工业类型以萤石—石英型为主，石英—萤石型次之[5]。

表2 前红泉萤石矿矿石全分析结果

图3 萤石矿矿石类型

图4 前红泉萤石矿CaF2-SiO2相关性图解

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

从前红泉萤石矿矿石全分析结果表可以看出，矿石中 CaF2含量在 37.56% ～50.62%，SiO2含量在35.49%～52.21%，二者呈明显的负相关性(图4)，即随SiO2含量的增高，CaF2含量降低，表现出热液脉型矿床的特征。邹灏等[6]对我国20个典型萤石矿成矿温度统计发现，大多数萤石矿成矿温度低于300℃，集中在120～240℃。

前红泉矿区萤石矿体呈似层状、透镜状分布，其产状变化及延伸情况严格受北西向断裂控制，矿石多为角砾状，少数为块状、网脉状及条带状，矿体与围岩界线截然，接触部位可见有赤铁矿化、高岭土化、碳酸盐化等。从成矿特征来看，萤石矿具多期次性：①早期成矿阶段：富含SiO2、CaF2的含矿热液沿主干断裂带负压空间上升、运移、汇聚至近地表，热液与围岩不断发生物质交换并伴随着温度、压力、浓度等物理化学条件的变化，SiO2、CaF2交替结晶或共同结晶成矿，充填在主干断裂带中，形成早期的萤石矿体；②晚期成矿阶段：随着断裂构造的再次活动，早期形成的萤石矿体破碎形成角砾，并被后期结晶的石英、萤石胶结，形成角砾状矿石[7]。

根据控矿构造、矿体形态、矿石化学成分、矿石结构、成矿温度等特征，认为前红泉萤石矿属中—低温热液充填型萤石矿床，其成矿模式见图5。

4.2 找矿标志

萤石矿体充填于三叠纪花岗闪长岩中北西向断裂内，北西向断裂是基础的找矿标志；萤石呈明显的紫色，萤石矿体与花岗闪长岩接触部位可见有明显的赤铁矿化带，赤铁矿化带是地表最明显的找矿标志。

图5 前红泉萤石矿成矿模式图

5 结论

前红泉萤石矿赋存于三叠纪花岗闪长岩裂隙内，严格受北西向断裂控制，矿体与围岩边界清晰，形态多为透镜状、似层状，矿石工业类型以萤石—石英型为主，石英—萤石型次之。地表北西向断裂及赤铁矿化带是其最主要的找矿标志，矿床成因属中—低温热液充填型萤石矿床。