江西五培坞萤石矿床地质特征及成因探讨

罗振辉，李淑琴，朱炜民，胡 园

(江西有色地质勘查一队，江西 鹰潭 335000）

根据《全国矿产资源规划(2016～2020年)》，萤石矿已被列入战略性矿产资源，是我国优势矿种之一。江西五培坞萤石矿民采历史悠久，后虽经地质勘查工作，提交了一处可供开采的小型矿产地，但尚欠缺系统的成矿地质研究。笔者通过收集资料、野外调查、样品采集测试及综合研究，分析其成矿地质条件、矿床地质特征，探讨了其矿床成因，认为五培坞萤石矿成矿流体为大气降水，燕山期火山岩提供了成矿物质来源，进而形成了中低温热液脉状萤石矿床。

1 区域地质背景

五培坞萤石矿区所处大地构造位置为扬子板块与华夏板块接合带，隶属钦坑成矿带江西段核部。以板块升降运动为主的燕山运动在本区表现强烈，断裂构造活动发育，并伴有多期次、大规模的岩浆喷出和侵入活动以及不同程度的陆相沉积建造，地质构造复杂。该区发育一系列北东、北北东向区域性断裂构造，并伴随剧烈的岩浆侵入和火山活动，促进了萤石矿产的形成(图1)。

区域地层出露有泥盆—二叠系、三叠—白垩系及第四系，其中北西向展布的白垩系为萤石矿的主要赋矿围岩。区域断裂构造发育，分布有北东向、近东西向、南北向和北西向四组，其中以北东向规模较大、数量较多、分布最广；南北向断裂数量较少，个别延伸较长；东西向断裂分布于中西部，具压扭性特征；北西向断裂规模小，具张扭性特征。区域岩浆岩分布广泛，主要有燕山期浅成侵入岩、火山熔岩和火山沉积岩，其中早白垩世石溪旋回火山岩与矿区中低温萤石矿化关系十分密切。

2 矿区地质

矿区地层有白垩系鹅湖岭组、石溪组和第四系(图2)。鹅湖岭组为一套河湖相灰白—灰、杂色粗、细碎屑建造和陆相火山—火山碎屑沉积建造，主要岩石为沉积碎屑岩、酸性的喷溢和火山碎屑岩类，为区域上中横溪—徐墩头沉积盆地北西缘的一部分，构造线北东向，总体倾向北西，倾角较缓。

图1 矿区大地构造位置与萤石矿产分布图

图2 矿区地质简图

石溪组为一套河湖相灰紫色、灰绿色碎屑岩建造和陆相火山—火山碎屑沉积建造，主要为泥砂质碎屑沉积及酸性火山碎屑岩、熔岩及火山碎屑沉积岩。空间上为区内萤石矿的主要赋矿围岩。

矿区断裂构造发育，规模较大的断裂构造有F1、F2、F3、F4，构成了本区主要的构造格架。其中F1位于矿区南西段，走向北西315°左右，倾向不明，延长大于1 800m，切割白垩纪地层，并错断北东向的F2、F3；F2展布于区内中部，北东45°走向，倾向南东，倾角65°，长度大于2 200m，具正断层性质；F3分布于矿区东南部，走向北东30～35°，倾向北西，倾角70°，长度大于1 600m，具逆断层性质；F4位于矿区北段，延伸近600m，呈东西走向，倾向北，倾角65°。

区内发育的次级断裂为主要的赋矿构造，呈舒缓波状展布，严格控制着萤石矿体的形态、产状及空间分布。该赋矿构造延伸长190～360m，宽2～9m，呈北东向、近南北向和北东东向，倾角65～85°，均具有张性特征，上下盘较平直，有明显断面，其中F5、F6 断裂面上可见15～30°的擦痕和阶步。断裂带内构造角砾受含矿热液的充填交代作用，发生萤石化、碳酸盐化、硅化等蚀变。断裂带两侧围岩受构造破坏作用发育次级的构造裂隙，含矿流体沿裂隙灌入，形成萤石矿细网脉分割围岩。

区内岩浆岩分布有燕山期火山碎屑岩、熔岩，构成区内赋矿围岩；另有闪长玢岩、石英二长斑岩、煌斑岩，规模均不大。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内共分布有5条萤石矿体，均为充填于白垩系火山碎屑岩断裂带中的石英—萤石脉，严格受断裂带控制，产状与其基本一致。在断裂破碎带中，石英—萤石矿呈块状、条带状分布，常呈对称状产出，有时呈现不对称性即破碎带一侧发育萤石矿体，另一侧不发育或发育较差。矿体厚约1.17～8.61m，呈尖灭再现或尖灭侧现分布。

(1)V1矿体位于F5断裂带内，受断层控制，产状与F5一致，呈近南北走向，局部有弯曲，倾向西，倾角65～75°，局部陡倾可达84°。矿体呈脉状、透镜状产于带内一侧，由一条主萤石脉构成，与围岩界线清晰平直。矿脉两侧分布硅质胶结的角砾状萤石矿，控制走向长约300m(向北延伸至矿界外)，倾斜延深200m，矿体厚度1.17～5.33m，平均厚2.23m；CaF2品位31.48%～53.34%，平均品位40.18%。矿体沿走向具膨胀缩小、倾向上呈舒缓波状、上厚下薄渐趋尖灭的特点。

(2)V2矿体产于F6断裂带内，地表表现硅化破碎带，局部萤石矿化，总体产状与F6一致，呈近南北走向，局部有弯曲，倾向西，倾角65～75°。该矿体由三条萤石矿脉组成，彼此尖灭侧现、平行产出于带内，脉体界线较清楚，控制走向长约250m，倾斜延深135m。矿体厚2.00～8.61m，平均厚3.95m；CaF2品 位30.57%～57.45%，平 均 品 位41.89%。矿体沿走向膨胀缩小，倾向上产状较稳定，具上下薄、中间膨大的特点。

(3)V3矿体产于F7断裂带内，受断裂构造控制，矿体呈近东西走向，倾向南，倾角60～70°，北东端发生偏折，拐向北东。V3表生裸露为硅化破碎带，石英呈脉状分布，局部有萤石矿化。该矿体规模较小，呈较规则板状，控制走向长约60m，斜深72m。矿体厚约1.20m；CaF2品位在23.12%～39.42%之间，平均品位31.27%。

(4)V4矿体产于F8断裂带内，受断裂构造控制，矿体呈北北东走向，倾角65～80°，沿垂向产状反转，呈上西北下南东倾向，北东端发生弯折，呈近南北走向。该矿体地表裸露呈硅化破碎带，石英呈细网脉状充填于角砾间隙，局部见萤石矿化。V4主要由一条较规则板状萤石矿脉构成，靠近断裂带下盘产出，构造角砾间充填块状、细网脉状萤石矿。矿体控制走向长约150m，倾斜延深100m。矿体平均厚2.60m，CaF2品位39.39%。

(5)V5矿体位于F9断裂带内，呈规则脉状、透镜状产出，地表出露不完整，为半隐伏型。矿体北东走向，倾向南东，倾角65～79°，沿走向长约180m，厚度1.4～2.8m，厚度变化稳定，CaF2平均品位40.49%。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石矿物

区内矿石矿物主要为萤石，脉石矿物以石英、长石为主，另有少量绿泥石、方解石和黄铁矿等。其中萤石含35%～80%，呈粒状、他形，粒径2.00～4.50mm，浅绿—翠绿色、乳白色为主、少数深绿色、紫色，薄片为无色透明，呈立方体、八面体，负高突起，糙面显著，有棱形完全解理。石英15%～30%，呈粒状，他形，粒径0.3～1.5mm，无解理，主要是硅化形成的石英。长石5%～10%，主要是凝灰岩破碎角砾中的成分。

3.2.2 矿石结构、构造

矿石结构主要有他形粒状结构、碎裂结构。他形粒状结构：萤石呈他形粒状集合体，粒度较粗，一般为2.00～4.50mm；碎裂结构：萤石呈碎裂状被后期硅质充填胶结，较常见于低品位角砾状矿石中。

矿石构造以块状、角砾状构造为主，一般分布在矿脉内侧中心带；次为条带状构造，主要分布在脉体两侧边部，常呈对称状。块状构造：萤石呈他形粒状集合体，萤石含量在75%以上。其中石英呈细脉状、微粒状分布，石英粒径一般在0.03～0.05mm之间。该类构造的矿石质纯、品位较高，为矿区矿石的主要构造(图3)；条带状构造：不同颜色的萤石依次呈平行条带排列(图4)；角砾状构造：此构造有两种类型，一种是先期形成的块状矿石经后期构造挤压破碎后被硅质胶结(图5)，另一种是混有围岩角砾、硅质及早期萤石(图6)被晚期硅质胶结。

图3 块状萤石

图4 条带状萤石矿

图5 硅质胶结萤石矿

图6 萤石和围岩角砾岩

3.2.3 矿石类型及矿物生成顺序

区内矿石类型按矿石矿物组合划分为：①石英—萤石型矿石，萤石含量大于石英；②萤石型矿石，组成主要为萤石，含少量杂质。

矿物共生组合为：萤石、石英、长石，少量方解石，且萤石以浅绿、乳白色为主(绿色萤石加热时褪色温度约300℃[1]，且颜色越浅者其加热褪色温度越低)，为典型的中低温矿物组合特征。矿物生成顺序大致为：紫色萤石—深绿色萤石—绿色、浅绿色萤石—乳白色萤石—石英—长石—方解石。

3.2.4 成矿阶段的划分

根据矿体特征、矿石的矿物组合、结构构造，将萤石矿中—低温成矿期划分为早、中、晚三个成矿阶段[2]：早阶段以石英为主，伴有少量萤石等，形成萤石矿化石英脉、硅化带，成矿温度以中温为主；中阶段(主成矿阶段)以萤石为主，伴随少量石英，形成块状萤石矿，为低温成矿；晚阶段以石英、方解石为主，萤石较少，石英、方解石呈网脉状穿插于破碎角砾、早期石英、萤石之间，构成网脉状，为低温成矿。

4 矿床成因

4.1 构造控矿

本区矿体受断裂构造控制，分布于白垩系火山碎屑岩的张扭性、张性断裂破碎带内，与围岩接触界线清楚，界面较平直，局部呈渐变过渡。矿体呈透镜状、脉状产出，含矿热液沿断裂带充填成矿的特征十分明显。

4.2 成矿热液来源

萤石矿成矿热液来源存在多种观点，目前被普遍公认的是由大气降水演化为地热水，进而从岩石中萃取成矿物质，变为含矿热液[3-5]。为研究五培坞萤石矿成矿热液来源与特征，采集了矿区6件萤石矿样品进行萤石气液包裹体氢氧同位素测定，测试结果见表1和图7。本区萤石矿氢、氧同位素值均位于中生代大气降水线附近，远离岩浆水和变质水分布区，与前人研究圈定的萤石成矿热液分布范围相近，表明形成本区萤石矿成矿热液的流体介质来源于当地大气降水，与变质水和岩浆水无直接关系。

表1 氢氧同位素测试结果

图7 五培坞萤石包体的δ18-δD关系图

4.3 成矿物质来源

前人多数认为，萤石矿的成矿物质主要来源于燕山期花岗岩，尤其是黑云母花岗岩[6-9]，因为黑云母花岗岩中的黑云母是氟的主要携带者，为萤石矿的形成提供了丰沛的氟来源。从表2可以看出燕山期酸性花岗岩氟含量最高，最有利于萤石矿的形成。

表2 我国不同岩性侵入岩和不同时代花岗岩中的F含量[10](单位：×10-6)

据曹俊臣[11]通过研究华南地区萤石稀土配分模式，来探讨萤石矿成矿物质来源，萤石矿床与稀土元素的关系主要体现在以下两个方面：①萤石矿中稀土含量高低与围岩稀土含量成正比，表现出成矿物质与围岩关系密切；②萤石中稀土元素分布曲线与围岩具有相似性和同步性，证明了萤石稀土元素与围岩稀土特征的一致性，表明成矿热液对围岩成矿元素的淋滤、萃取作用。

根据本区萤石矿床特征，结合上述论点，笔者认为五培坞萤石矿床是在成岩后由大气降水通过淋滤、萃取燕山期火山碎屑岩、熔岩中的成矿元素而成矿的。

4.4 成矿模式

燕山中晚期区域性深大断裂的活化作用可诱发一定规模的岩浆喷发活动。当深熔花岗质岩浆沿着有利构造部位上侵时，岩浆体系自身的结晶分异作用可促使大量挥发性组分CO2、F、Cl、H2O及SiO2和K2O等在岩浆房顶部或旁侧发生富集，进而形成富挥发性组分的火山碎屑岩、熔岩。随着成矿作用时间的推移和成矿体系的开放，大气降水在下渗过程中将不断淋滤萃取矿源岩中的成矿物质，形成含矿热液体系。在构造薄弱地带，成矿流体沿特定构造部位运移，含氟离子或氟络合物的热水溶液可通过岩(体)层粒间孔隙或原生冷凝细微裂隙进行扩散与运移，进而在构造有利地段形成微细粒和浸染状萤石和含萤石石英脉，由此形成了五培坞萤石矿。

5 结论

(1)五培坞萤石矿呈脉状赋存于系列断裂构造带中，与围岩界线平直清晰，产状与断裂带一致，受断裂构造控制明显。

(2)五培坞萤石矿成矿热液来源于大气降水，通过淋滤、萃取燕山期火山碎屑岩、熔岩中的成矿元素形成矿床。

(3)矿石具有典型的热液充填特征，为中低温热液充填型脉状萤石矿床。