吉林省萤石矿成因类型及成矿规律分析

孙立岩，孙嘉更，周龙祥

1.中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033；2.白山市自然资源局浑江分局，吉林 白山

134300；3.吉林省白山市易达资源投资开发有限公司，吉林 白山 134300

0 引言

萤石是列入全国矿产资源规划的24种战略性矿产之一，吉林省共发现萤石矿产地14处，其中小型矿床7处，矿点7处(表1)。主要分布在吉林市永吉县、磐石市、舒兰市，长春市九台区，四平市伊通县(图1)。成矿时代均为燕山期。

表1 吉林省萤石矿产地一览表Table 1 List of fluorite ore in Jilin Province

图1 吉林省典型萤石矿产地分布图(1)吉林省地质调查院.吉林省萤石矿矿产资源潜力评价成果报告[R].2012.Fig.1 Distribution map of typical fluorite deposits in Jilin Province

1 萤石矿石特征

吉林省萤石矿石自然类型主要为石英-萤石型及萤石型，少量方解石-萤石型。工业类型主要为建筑用萤石和冶金萤石，选矿后可获得化工用萤石。

矿石结构呈他形粒状结构、自形—半自形粒状结构，脉石呈他形粒状，致密状结构。矿石构造主要为块状构造，少量呈条带状构造，局部有角砾状、蜂窝状、葡萄状及网状构造。矿石矿物成分主要为萤石、石英和方解石。脉石矿物主要由石英、方解石组成。萤石体积分数一般为30%～70%，局部可达95%以上。石英体积分数30%～40%。

萤石矿物呈白色、浅绿色、浅紫色及无色，透明度好，他形—半自形晶，个别为自形晶，解理发育，多以不规则粒状集合体形式出现，偶见有立方体及八面体的单晶，粒度1～3 mm，个别达到6 mm。

矿石化学成分主要为CaF2，其次为Fe2O3、CaCO3、BaSO4、P、Pb、Zn、Mn、As等。

2 萤石矿成因类型

目前认为，形成萤石的氟及钙主要来自酸性岩浆，大部分钙质来自含矿围岩，地下水渗透过程中被加热，形成含矿热液。在地壳变动过程中含矿热液被压入构造破碎带中成矿。其成矿温度为中低温，成矿时代主要为燕山期，成矿方式以充填为主。据此，将吉林省萤石矿成因类型划分为热液充填交代型矿床和火山热液型矿床[1-2]。

2.1 热液充填交代型

吉林省共发现热液充填交代型萤石矿产地3处。此类矿床受上古生界石炭系、二叠系控制，与燕山期中酸性侵入岩有关。典型矿床为永吉县金家屯萤石矿床、磐石市明城镇南梨树萤石矿床。

永吉县金家屯萤石矿床赋存于上古生界二叠系上统一拉溪组上段泥质板岩夹灰岩层位中，区内侵入岩为华力西期闪长岩及脉岩，矿体主要产于层间破碎带内[3]。

磐石市明城镇南梨树萤石矿床赋存于上古生界石炭系下统鹿圈屯组海陆交互相陆源碎屑岩夹碳酸盐岩、火山岩建造中，矿体产于燕山早期石英正长斑岩与鹿圈屯组的外接触带中，受近东西向及其次一级的北西向断裂构造控制(2)苏洪举,等.吉林省磐石县明城镇南梨树萤石矿床Ⅰ号矿带详查地质报告[R].吉林省第二地质调查所,1994.。

2.2 火山热液型

吉林省共发现火山热液型萤石矿产地11处，典型矿床为长春市九台区牛头山萤石矿床，中生界白垩系营城组中酸性火山-碎屑岩为控矿、赋矿地层，与中生代四楞山花岗岩有关(3)莽东鸿.吉林省九台县牛头山萤石矿勘探最终报告[R].吉林省九台县工业局地质队,1961.，矿体主要产于近南北向的层间破碎带及裂隙中，矿床成因为酸性火山岩建造的低温热液矿床。

3 萤石矿成矿规律

3.1 成矿地质条件

3.1.1 地层控矿因素

地层对成矿的控制作用反映在岩性特征上，已知矿体的围岩具备钙质含量较高和渗透性较差的特点，前者可为萤石形成提供钙质，后者有利于含矿热液的沉淀和富集。此外，由于围岩多具脆性，对断裂破碎带的形成较为有利，特别是在岩浆岩和沉积岩之间，其物化差异较大，既很容易形成断裂破碎带，也有利于形成地球化学障，使矿液沉淀。

吉林省萤石均赋存于不同时代的地层中，这些地层均分布在吉中—延边晚古生代陆缘构造带叠加滨太平洋构造带中[4]，最老的为奥陶系上统，最新的为白垩系下统，以古生界较重要[5-6]，主要赋矿层位有：

奥陶系上统石缝组，为一套海相中-酸性火山沉积建造，由于花岗岩侵入，致使地层零乱不全，均呈捕虏体产出，青堆子矿床产于其间的大理岩中。

石炭系下统鹿圈屯组，主要岩性特征为碎屑岩夹碳酸盐岩为主的海陆交互相沉积，并受到轻微变质，南梨树矿床产于其变质凝灰岩和灰岩中。

二叠系下统一拉溪组，为海相中酸性火山岩-沉积建造，分上下两段，下段为安山岩、流纹岩、凝灰岩夹少量板岩；上段由凝灰质硅质板岩夹大理岩及钙质砂板岩、凝灰质砂岩组成，金家屯矿床产于上段板岩和大理岩中。

白垩系营城组，为一套海相火山岩系，下部为流纹岩夹正长岩，上部为安山玄武岩，牛头山矿床产于该沉积碎屑岩中及爆破角砾岩中。

3.1.2 岩浆岩控矿因素

萤石矿多产于侵入岩和地层的接触带及其附近，有的直接产于岩体中，常见的岩石类型有花岗岩、石英正长斑岩、石英斑岩等。花岗岩呈岩基及不规则的岩株状，碱质成分较高，含有较高的放射性及稀土元素。石英正长斑岩置于花岗岩边缘相带中，石英斑岩则形成于大规模岩浆活动后期的脉岩阶段，有的具超浅成侵入特征。这些岩石在空间分布上与矿床关系极为密切。目前认为，岩石中的F及硅化蚀变中的SiO2等成分主要来自酸性岩浆活动的晚期，从这种意义上来说，各矿区中出现的与萤石矿床空间关系密切的侵入岩是萤石矿形成的母岩。

3.1.3 构造控矿因素

吉林省萤石矿都产于断裂内。在成矿过程中，断裂不仅提供了含矿热液的通道，而且为矿液沉淀乃至矿体的逐渐形成提供了必要的空间。含矿断裂往往产于区域上较大断裂附近，与之有成生联系，但规模较小，方向及性质有所变化，属次一级断裂。在地层分布区常与褶皱相伴生，产在褶皱的某一翼，与地层产状相一致。以层间破碎带产出者居多，萤石矿体直接产于破碎带中，常与侵入岩脉相伴。断裂性质压性和张性兼而有之，方向各异，但以北东向为主，一般来说，先挤压后张开，多期活动的继承性断裂对成矿较为有利。

3.2 成矿时代

吉林省萤石矿床赋存岩层的时代，从古生代至中生代都有，但比较集中地赋存在中生代地层中。从矿床成因看，萤石矿床多在成岩以后，由热液活动引起。因此，即使赋矿岩层为老变质岩，萤石的成矿时代也较晚，多数与燕山期造山运动有关，且又以燕山晚期的岩浆活动对成矿更为有利。那些产于中酸性岩浆岩及其接触带的萤石矿床，多与燕山中晚期花岗岩有成因联系。

萤石成矿的这种趋向于与晚期岩浆活动有关的现象，符合世界萤石矿床的分布规律。有人指出，随着地质时代的变新，萤石的储量明显地增加。中国科学院地球化学研究所在对华南花岗岩类中氟的含量进行系统测试后得出结论，随着花岗岩时代的变新，不仅含F量增加，而且氟矿物的种类、含量也有规律地变化，在燕山期花岗岩中，主要以萤石和黄玉为主。显然，较新地质年代的地层，较晚期的岩浆活动，都对F的富集成矿有利。萤石矿形成时代较晚的事实，与F本身的性质也有关系，F同Cl一样，都是比较活泼的元素，在早期地质时代的沉积成岩或岩浆活动过程中形成的萤石矿，又在后来的漫长地质时代中，经历了风化、淋滤、变质、热液活动等地质作用，使F有可能重新活化、转移、成矿。因此，同目前世界范围内很少见到时代很早的含Cl的盐矿一样，也很少见到形成时代很早的萤石矿床。

我省萤石矿床在时间分布上有一定的规律。产于侵入岩和地层接触带以及地层的层间破碎带中，有的表现为两带重合，其成矿作用时间上的演化反映了古陆边缘成矿特征与滨太平洋成矿特征相互重叠的特色，基本上与地质构造运动的叠加相吻合，在成矿地质特征上有多期多阶段性，但主要成矿期属燕山期(表1)。

3.3 空间分布

从大地构造位置看，不同类型萤石矿床所处的大地构造位置不同。依据成因产于酸—中酸性岩浆岩及其接触带的矿床和产于陆相火山岩及次火山岩中的矿床，多分布于我省吉中地区中—新生代岩浆活动频繁的地区，面积大约3.5万平方千米。北东向展布，长达250 km。区内集中了所有萤石矿床和大部分矿点。矿床均分布在吉林复向斜内，矿床之间最近为5 km，最远为140 km，均为与燕山期岩浆活动有关的热液型矿床。

4 成矿物质来源

金家屯萤石矿床，矿区出露地层主要为二叠系一拉溪组上段泥质板岩夹灰岩。从矿脉产出特征看属于热液充填交代型。对围岩的依赖关系很密切，主要产于一拉溪组的灰岩中。除在断裂附近次级裂隙中见有少量沿裂隙充填的萤石脉、网状萤石脉外一般对矿化只起盖层作用。一拉溪组的泥质板岩未见萤石矿化，成为矿层底板。

在F的迁移形式中络合物是所有含F络合物中最稳定的形式之一。这是由于MgF2的溶解度远远大于CaF2，因此，当Mg/Ca值增大时，有利于F的迁移，而Ca的增加(比值减小)，则有利于F的沉淀。即成矿溶液中Mg2+的增加，强化了MgF+的形成，促进了F的迁移。因此，基底富Mg岩层或赋矿层中的富Mg岩石，成为F活化、迁移的物质基础，而赋矿层(或较上的非赋矿层)中的富Ca岩石为F的富集和萤石成矿提供了有利条件。以上这些事实，更进一步证实了产于中酸性岩浆岩及其接触带的萤石矿床，成矿溶液中的F可能来自深部或下伏岩层。

产于火山岩及次火山岩中的矿床，强烈硅化反映出成矿溶液中F与Si组成络合物(主要是SiO62-)形式迁移，在条件改变时，络合物遭到破坏，从围岩中摄取Ca，形成CaF2和SiO2，在热水沉积情况下，硅化很微弱反映出成矿作用无上述交代反应过程，在原沉积成岩过程中就有原生萤石沉积。后期形成的脉状矿体，也是由于地下热水溶液对原始沉积萤石进行再溶滤、搬运、重新沉淀结晶的结果，因此硅化不像交代(充填)型矿床那样显著。

5 找矿方向

根据分析表明，吉林省萤石矿有一定资源潜力，成矿条件比较有利，主要成因类型为热液充填交代型萤石矿、火山热液型萤石矿。成矿带位于吉黑成矿省，吉中—延边(活动陆缘)成矿带。此成矿带中应加强萤石矿床的勘查力度。