化探方法在河南省新县孙庄萤石矿找矿中的应用

王晓黎，王巧玲，李玉芹，王学贞

(1. 河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016； 2. 河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南 郑州 450016)

河南省新县孙庄地区萤石矿床位于桐柏—大别褶皱带的新县岩体接触带上，新县岩体内外接触带发现多个小型萤石矿床或矿点，是大别山区重要的萤石成矿带[1]。近年来国内很多地勘单位对该地区的萤石矿床进行勘探，已发现的萤石矿床(点)有：月亮湾、毛洼、朱大店、夏屋、夏洼、上棋盘、邹湾、吴洼、吴尖山、华湾萤石矿等，多为小型矿床或矿点[2]。由于该区植被极其发育，基岩出露差，萤石矿找矿工作一直没有取得大的突破。2014-2015年河南省有色金属地质矿产局第七地质大队在该区萤石矿的找矿工作中[3]，开展“利用氟元素土壤地球化学方法找寻非金属萤石矿”新技术新方法[4]，完成矿(床)点及氟元素异常调查11个，1∶1万土壤地球化学样品(氟元素)分析五千余件，通过研究已知含矿构造与氟元素异常的关系，对未知异常进行地表槽、井探工程揭露，现已发现新的萤石矿体多条，取得了良好的找矿效果，使该区萤石矿找矿工作取得了较大突破，资源量有望达到大型矿床规模。本文系统分析研究区土壤地球化学氟元素异常与萤石矿分布特征，揭露出氟元素异常与萤石矿体分布的对应关系较为密切，表明化探土壤地球化学方法找寻萤石矿的方法可行、效果明显，值得深入研究和推广。

1 矿区地质概况

研究区位于华北地台与扬子地台之间，新县侵入花岗岩体的接触带上。大地构造位置属秦岭褶皱系，桐柏—大别褶皱带的东端。区内地质构造复杂，岩浆活动强烈，构造发育，是大别山区重要的萤石及钼多金属成矿带。

1.1 地层

出露地层(见图1)主要为中新元古界浒湾岩组(Pt2+3h)的中深变质岩，岩性为斜长角闪片麻岩、黑云斜长角闪片麻岩、二云斜长(二长)片麻岩、二云钾长片麻岩、眼球状黑云钾长混合质片麻岩等组成。为一套以中基性—酸性火山岩为主夹陆源碎屑沉积及碳酸盐岩沉积变质而成。总体走向为北西西向，片麻理产状倾向北，倾角50(°)～63(°)。此外见有第四系更新统洪冲积相(Qp3apl)和全新统洪冲积相(Qh2al)，主要为河床冲积物和洪积物，为黄土、亚砂土等，位于塔沙河两侧和坡地[5]。

1.2 构造

区内褶皱构造不发育，地层为单斜构造，总体走向北西西向，片麻理产状倾向北，倾角50(°)～63(°)。

区内构造以断裂为主，共有5条，分别为F1、F2、F3、F4、F5，走向分别为NE、EW、SN向。断裂地表残坡积物覆盖严重，沿断裂断续出露石英萤石(萤石石英)脉。区内断裂特征分如下。

F1断层：位于矿区中部，断续出露约2 000 m，北东端被F2断层所截。F1产状315(°)～345(°)∠60(°)～65(°)。正断层，北西盘为下降盘，主要为中新元古界浒湾组斜长角闪片麻岩，南东盘为上升盘，岩性为新县岩体的二长花岗岩。沿构造岩石破碎，局部形成构造角砾岩或充填萤石石英脉，带宽一般1～3 m。萤石石英脉(K3)主要位于南西端，表现为构造角砾被萤石石英胶结，萤石含量15%～20%。北东段主要以石英脉形式充填在构造带内，萤石含量10%以下。

1 第四系全新统冲积相；2 第四系全新统冲洪积相；3 中新元古界浒湾组；4 早白垩世新县二长花岗岩体；5 早白垩世周湾独立单元石英闪长岩；6 晚古生代四面山含榴混合花岗岩；7 早古生代夏洼片麻状钾长花岗岩；8 早古生代马畈杂岩群片麻状花岗闪长岩；9 中元古界周河二长花岗质片麻岩；10 榴辉岩(榴闪岩)包体；11 流纹斑岩脉；12 地质界线；13 断层及编号；14 地层片麻理产状；15 出露、工程控制及推测萤石矿脉及编号；16 见矿钻孔及编号；17 未见矿钻孔及编号；18 探槽及编号

F2断层：位于矿区中部，区内断续出露长约3 500 m，断层产状15(°)～25(°)∠57(°)～68(°)，该断层早期表现为逆断层，晚期表现为正断层，断层西部北盘为主要为早古生代夏洼片麻状钾长花岗岩，南盘为中新元古界浒湾组斜长角闪片麻岩；断层东部北盘为中新元古界浒湾组斜长角闪片麻岩，南盘为中元古界田铺花岗闪长片麻岩。构造破碎带宽2～20 m，西段充填交代萤石脉(K1)，东段萤石及硅化均不明显。

F3断层：位于矿区北东部，区内断续出露长约900 m，残坡积物覆盖严重，断层产状为340(°)～350(°)∠70(°)～81(°)，该断层为正断层。断层两盘主要为早白垩世周湾独立单元的石英闪长岩、中新元古界浒湾组的斜长角闪片麻岩、早古生代夏洼片麻状钾长花岗岩。破碎带宽1～6 m不等，萤石及硅化现象不明显。

F4断层：位于区北东部，F4断层东侧与F3平行，规模相对较小，断续出露长约400 m，残坡积物覆盖严重，与F3断层基本平行，破碎带宽1 m左右，萤石及硅化现象不明显。

F5断层：位于F2的北侧600 m处，断续出露长约1 600 m，断层基本被石英、萤石交代充填，产状为357(°)～10(°)∠58(°)～62(°)，脉宽1～3 m，萤石矿化明显，是本区主要的萤石矿脉。

1.3 岩浆岩

区内出露岩浆岩较为发育，北部主要为早古生代夏洼片麻状钾长花岗岩(Pz1ξγ)大面积出露，早古生代马畈杂岩群片麻状花岗闪长岩(Pz1γδ)及早白垩世周湾独立单元石英闪长岩(K1zδo)仅有小面积出露。南部以早白垩世新县二长花岗岩(K1Xηγ)、中元古界周河二长花岗质片麻岩侵入于晚古生代四面山含榴混合花岗岩(Pz2γ)中，与中部出露的中元古界浒湾组(Pt2+3h)地层呈断层接触[6]。

区内中元古界浒湾组(Pt2+3h)地层中见一条花岗斑岩脉(λπ)和一条石英脉(q)走向都为北西西向，面积较小，与矿化关系较为密切。

1.4 矿脉地质特征

矿脉受断裂构造控制特征明显，主要产于早白垩世新县二长花岗岩体(K1Xηγ)内外接触带及其附近，部分则离岩体较远。矿体呈透镜状、脉状、网脉状产于新县岩体内外接触带及其附近的构造破碎带中，围岩主要为片岩、片麻岩、花岗岩及大理岩。

目前区内已经发现萤石矿脉6条，以K1、K2号两条脉规模最大，对矿脉特征分述如下。

K1号脉：充填于F2断层西段，通过槽探揭露及钻探工程控制，控制矿体长度1 050 m，两端第四系覆盖，矿体产状20(°)～40(°)∠56(°)～68(°)，地表由7个槽探工程控制，深部有6个钻探工程控制，控制矿体长1 050 m，斜深200 m，厚度1.00～5.84 m，平均厚2.24 m，CaF2品位20.75%～44.65%，平均品位为25.83%。通过对沿构造带分布的氟异常槽探揭露均发现有萤石矿脉存在，推断矿化带长度可达3 500 m以上，CaF2远景资源量可达50万t以上。

K2号脉：K2号矿脉沿F5充填，工程控制矿体长度1 000 m，两端第四系覆盖，矿体产状357(°)～10(°)∠58(°)～62(°)，地表有4个槽探工程工程控制，深部由9个钻孔控制，矿体厚度0.90～2.50 m，平均厚1.45 m，CaF2品位22.19%～59.99%，平均品位为36.76%，矿体控制最大斜深200 m。通过对西端的F异常槽探揭露均发现有萤石矿脉存在，由此推断矿化带长度可达3 700 m，CaF2远景资源量可达60万t以上。

1.5 萤石矿石特征

矿石矿物为萤石，脉石矿物以石英为主，另有少量方解石、玉髓等。矿石类型为萤石—石英型等。

矿石结构有压碎结构、半自形—他形粒状结构。构造以块状、角砾状构造为主，次为浸染状、网格状构造。围岩蚀变以硅化为主，伴有萤石化、高岭土化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化等。硅化是一种重要的找矿标志。

2 氟元素地球化学特征

2.1 采样布局及方法

2011年在该区开展“河南省新县孙庄钼多金属矿预查”项目时发现该区具有萤石矿找矿前景，因此本次研究工作采用该项目的土壤样副样对氟元素含量进行分析，样品采集情况如下：开展1∶1万土壤地球化学测量扫面，采用1∶1万规则测网(100 m×40 m)布设，在采样点附近一定范围内(采样位置在测定采样点周围点、线距的1/10范围内)进行多点(3～5点)采集，合并为一个样品，采样深度一般距地表20～50 cm以采集B层(或B+C层)中的细粒级物质，共采集样品5 028件[5]。

2.2 分析方法及结果

通过对这些样品进行氟元素含量分析，对氟元素含量数据进行统计计算、成图处理，其地球化学参数特征见表1～2。

表1 孙庄萤石矿区氟元素主要地球化学参数统计

表2 孙庄萤石矿区氟元素异常主要地球化学参数统计

2.3 异常特征

根据矿区氟元素样品分析结果统计的主要地球化学参数(表1)可知，该矿区中，氟元素含量变化较大，氟元素含量最高值2.123×10-2、最低值0.016×10-2，平均值0.057×10-2。具有分布不均匀性(变化系数为0.807)，及具有一定的相对富集趋势(富集系数为1.27)，属高背景而变化系数较大的元素，由此看出区内成矿的可能性较大。

根据孙庄萤石矿区氟元素异常下限值，分别用氟元素含量值0.08×10-2、0.16×10-2、0.32×10-2作为划定氟元素异常外、中、内带的标准。根据矿区氟元素异常图(见图2)可知：该矿区中，氟异常数量较多(共31个，编号为HT-1～HT-31)，多具一定规模。空间展布以长条带状、不规则状及小面状为主。其中，HT-7、HT-27、HT-29等单异常规模相对较大，峰值分别为2.123×10-2、0.976×10-2、0.344×10-2，面积分别为0.056、0.085、0.031 km2，具内、中、外浓度带。

图2 矿区1∶1万土壤地球化学测量氟元素异常

3 讨 论

3.1 异常的解释

区内已知的K1萤石矿脉，通过前期地质追索及槽探工程揭露，地表长度仅1 050 m。在K1萤石脉处圈出的氟异常有HT-6、HT-7，其中规模较为显著的HT-7异常呈不规则宽带状、近东西向走向展布，面积较大、强度高，规模显著。HT-7异常面积为0.082 km2，峰值为2.123×10-2，具内、中、外浓度带。该异常出露于早古生代夏洼片麻状钾长花岗岩(Pz1ξγ)与中新元古界浒湾岩组(Pt2+3h)及早白垩世新县二长花岗岩(K1Xηγ)的接触部位。该异常分布位置、展布方向与充填萤石矿脉的近东西走向的F2分支断层、充填锌矿体的北东走向的F1断层吻合度较高，方向与断层走向一致。

通过开展异常检查及槽井探工程，对氟元素异常HT-6、HT-7及附近的HT-3、HT-12、HT-13异常进行查证，K1萤石脉东西走向延长至2 540 m，推断矿化带长度可达3 500 m以上。

K2萤石矿脉也是区内已知矿脉，通过前期地质追索及槽探工程揭露，地表长度仅1 300 m。在K2萤石脉处圈出的氟异常有HT-27、HT-31，其中规模较大的HT-27呈不规则宽带状，异常面积为0.130 km2，峰值0.976×10-2，具内、中、外浓度带，该异常出露于中新元古界浒湾岩组(Pt2+3h)中及浒湾岩组与晚古生代四面山含榴混合花岗岩(Pz1γ)的接触部位，位置与充填萤石矿脉的近东西走向断层F5关系密切。通过开展异常检查及槽井探工程，对HT-27、HT-31及附近的HT-23异常进行查证，使K2萤石脉东西走向延长至2 330 m，推断矿化带长度可达3 700 m以上。

3.2 异常的指示意义

目前，通过对氟元素异常检查及槽井探工程揭露，地表新发现萤石矿化带4条，以往发现的K1及K2两条萤石矿脉的长度也由原来的1 050，1 300 m分别增大为3 500，3 700 m，全区CaF2远景资源量达到110万t以上。

综合分析认为，该区域萤石矿床的形成多与新县岩体侵入时形成的岩浆热液有直接的关系，矿床类型多属于热液充填型萤石矿床，构造线的走向与萤石矿的形成规律密切相关。适宜的岩相和岩性往往是萤石成矿物质来源的重要基础，断裂构造为成矿溶液提供通道和有利的容矿空间。

利用化探氟异常指导本区地质找矿十分有效，矿化石英脉和萤石蚀变岩带是区内萤石矿(化)体的主要赋存形式，硅化与区内萤石矿(化)体的形成关系密切。根据本区地质特征、氟元素化探异常和围岩蚀变情况，认为土壤化探氟元素异常是本区内较好的间接找矿标志，构造石英脉带是本区重要的构造找矿标志。

3.3 建议

由于非金属矿产与金属矿产风化产物在土壤中的吸附、地表水溶解流失及粒度赋存等方面存在截然不同，利用土壤地球化学方法找寻非金属矿产时样品粒度选择应尽可能大，最好采用岩屑的方法。较细的粒度，易造成异常强度较低，对非金属矿体的指示作用相对较弱等情况。

本区土壤样品采用以往钼多金属矿勘查时的副样，样品粒度较细，故而本区氟元素异常的强度较弱，造成氟元素异常仅有极小区域具中带而无内带，部分地段与矿体吻合程度较低，这种情况应在以后的地质勘查工作中加强对比研究。

4 结 语

利用土壤地球化学方法，圈定非金属成矿元素异常区，分析异常特征，用以指示浅覆盖区非金属矿体的进一步延伸趋势，再通过槽井探工程揭露发现新的矿体，不失为一种新的地质找矿方法。通过该区实验性研究工作，表明了化探土壤地球化学方法找寻萤石矿的方法可行，效果明显。