河南泌阳—确山萤石矿带地质特征及找矿方向

黄传计，赵 伟，陈少伟，张志娜，周小刚，刘天可

(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五地质大队，河南 郑州 450016)

萤石又称氟石，工业上是氟的主要来源[1-4]，广泛应用于制冷、光学、电子、新能源、新材料、冶金、建材、化工、医药、原子能工业、农药等新兴、传统产业[5-8]。由于其不可再生的稀缺性，行业内称萤石为“第二稀土”，世界上很多发达国家将其作为战略物资进行储备[9-11]。我国也将萤石列入国家战略性矿产资源[12]。因此开展萤石矿找矿及成矿规律的研究，具有重要的现实及科学意义[12]。

近几年，河南省加大了萤石找矿的资金投入，并取得了一批有影响的找矿成果，如栾川县马丢萤石矿(查明萤石资源量463.3万t)、杨山萤石矿(158.07万t)、嵩县陈楼萤石矿(278.46万t)等。本单位近几年相续开展了泌阳—确山地区多个萤石矿研究项目，收集整理了该地区的萤石矿地质资料，并且开展了野外调查研究工作。本文在前人研究成果的基础上，以泌阳—确山萤石矿带中的典型矿床为例，总结萤石矿成矿特征，并探讨了萤石矿的找矿方向。

1 成矿地质背景

研究区位于华北地台与秦岭褶皱带的接合部位[13-14]，区域上以羊册—明港断裂为界，以北地层归属于华北地台南缘区，以南地层归属于北秦岭构造区。区域上构造方向以北西、北东方向为主，构造类型以压性为主。区域内断裂主要有油房庄韧性剪切带(羊册—明港大断裂)、小董庄韧性剪切带等，萤石矿大部分与北西向、北东向断裂关系密切。构造形式复杂多样，为萤石矿产的形成，成矿物质的迁移、聚集创造了有利的空间[15]。

区域上侵入岩和火山活动强烈，岩浆活动十分频繁，其中燕山晚期侵入岩分布最广，规模较大，与萤石矿成矿关系最为密切[16]。代表性岩体有铜山岩体和天目山岩体，岩体内构造中及沿岩体的接触带普遍有萤石矿化，是寻找热液充填型萤石矿的最佳部位。

研究区内共发现水系沉积物氟异常4处(表1、图1)，氟的高含量带呈北西向展布，自祖师顶—铜山岩体—天目山岩体一带，自西北向东南氟含量逐渐增高，区内的氟异常大多发育在此带的东南端，即铜山岩体、天目山岩体及其周围附近，并且异常区多与已知的萤石矿点相吻合。研究区内各时代地层中氟含量差别较大，其高含量赋存于元古界栾川群银洞沟组和二郎坪群刘庄组中，其K值分别为1.51和1.61，氟含量沿银洞沟组和刘庄组地层出现高背景，且在高背景上形成较多形态规整、强度高、规模大的异常，这些异常反映了尖山、天目山等地的已知萤石矿床，其余各时代地层中氟的平均含量低于区域平均含量。天目山岩体中F元素平均含量8 102×10-6，在构造交汇复合部位形成复杂异常元素组合，是寻找萤石矿及贵金属、稀有、多金属矿产的有利区域。

表1 研究区氟异常登记表

2 典型矿床特征

区内已发现萤石矿床(点)50余处，其中，大型矿床1处(尖山)，中型矿床7处(大寺沟、冯刚、毛家棚、后李河—焦庄、乱马山、周庄、尚楼)，小型矿床19处，矿点20余处(图1)。研究区内萤石矿主要分布于信阳尖山、确山天目山周庄、泌阳铜山、泌阳马谷田等地。本文以信阳尖山萤石矿、确山毛家棚萤石矿为例介绍萤石成矿地质特征。

图1 泌阳—确山萤石矿带地质简图

2.1 信阳尖山萤石矿

2.1.1 矿区地质特征

信阳尖山萤石矿床位于泌阳—确山萤石矿带东南段，萤石矿体赋存于天目山花岗岩体内及接触带中，矿床处于氟异常F-4浓集中心。

矿区内出露地层有中元古界毛集岩群回龙寺岩组(Pt2h)，新元古界栾川群鱼库组(Pt3y)和新生代第四系(Q)。矿区构造断裂活动强烈，石英脉或萤石脉均沿断层充填。断层是萤石矿床生成的重要控制因素，均属高角度斜滑正断层，滑动方向为南东或北西，与走向之夹角通常在60°以上；成组成群出现时，构成阶梯状的断块及地垒、地垫等多种形式的构造。矿区岩浆岩发育，岩浆活动主要为燕山期天目山序列花岗岩及脉岩。天目山花岗岩体大面积分布于矿区中西部和东北部，与地层侵入接触线大体沿320°～340°方向展布，为燕山晚期花岗岩序列，该期是区内萤石矿的主要成矿期。

2.1.2 矿体特征

矿区萤石矿脉已知长度在100m以上的共42条(图2)，其中规模较大的共有18条。萤石矿体赋存于天目山花岗岩体内及接触带中，其产状、形态、规模及空间分布均受断层严格控制，各矿体沿走向呈波状、脉状延伸，沿倾斜呈稳定脉状或扁豆状延深(图3)，主要矿脉特征见表2。

表2 信阳尖山萤石矿区主要矿脉特征表

图2 信阳尖山萤石矿区地质简要图

图3 尖山萤石矿区部分勘探线剖面简图

2.1.3 矿石特征

矿区主要矿石类型为萤石—石英型、石英—萤石型。矿石矿物为萤石，脉石矿物主要为石英，偶有石髓，在深部有时出现方解石。矿石结构主要为压碎结构、半自形—他形晶粒结构，次为似文象结构，偶尔有胶体结构。矿石构造以块状、角砾状构造为主，浸染状、网格状构造次之。矿石化学成分简单，主要为CaF2和SiO2，二者含量互为消长，总含量一般达90%以上。其他组分，如S、P、Pb、Zn等总含量随CaF2含量增高而减少。矿床顶、底板围岩均受强烈蚀变，花岗岩主要受到硅化绢云母化，次为高岭土化等，角闪片岩主要受到硅化、绿泥石化。

2.1.4 控矿因素

(1)构造控制：矿体的形态、产状、空间分布严格受断裂控制，断裂可作为连接矿体的控制标志。

(2)接触带控制：局部矿体上部赋存于花岗岩与基性岩(角闪岩)接触带上，接触带可作矿体上部控制标志。

(3)岩性控制：矿体分布于碎裂岩中，碎裂岩是对比连接矿体依据。

2.2 确山毛家棚萤石矿

2.2.1 矿区地质特征

矿区位于铜山岩体东侧，处于氟异常F-2北侧。矿区出露地层主要为早古生界二郎坪群刘庄组和第四系(图4)。刘庄组主要岩性为黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩，夹二云钾长片麻岩及少量片状薄层石英岩，混合岩化强烈。

图4 确山毛家棚萤石矿区地质简图

矿区内主要发育有北东向(F1)和北西向(F3和F4)两个方向断裂。北东向断裂与萤石矿关系较为密切，出露于铜山花岗岩体北缘，多呈张性。矿区岩浆活动强烈，出露的燕山期铜山花岗岩体分布广泛，与萤石矿成矿关系密切。

2.2.2 矿体特征

该区内共发现三条萤石矿脉，圈定了四个矿体，均赋存于燕山晚期铜山岩体与下古生界二郎坪群刘庄组接触带附近的断裂破碎带中，受F1断裂控制。

Ⅰ号矿体长528m，倾向延伸145m，赋存标高125.9～278.1m。矿体呈脉状，产状205°～243°∠72°～83°。矿体平均厚 3.17m；矿石品位CaF220.44%～67.32%，平均40.70%。矿体顶底板均为构造角砾岩，间接顶板为花岗岩，间接底板为黑云斜长角闪片麻岩、花岗岩。其他矿体特征见表3。

表3 确山毛家棚萤石矿区矿体特征表

2.2.3 矿石特征

该区矿石主要类型有石英—萤石型(CaF230%～65%)、萤石—石英型(CaF220%～30%)、硫化物—萤石型矿石。矿石矿物成分以萤石为主，CaF2含量20%～74.33%，其他矿物成分为石英、斜长石、角闪石、绢云母和硫化物等。矿石以粗粒结构为主，一般呈10mm左右的立方体或八面体，偶见颗粒状或胶状，胶状多分布于矿体的边缘。矿石构造以块状、条带状、角砾状构造为主。矿体顶、底板为构造角砾岩，间接顶底板分别为花岗岩和黑云斜长角闪片麻岩，与矿体界线较清楚。

矿体顶、底板分别为花岗岩和黑云斜长角闪片麻岩，顶、底板与矿体界线较清楚。矿体为构造控制，围岩蚀变主要为高岭土化、硅化。萤石多呈紫色、绿色、黄色等鲜艳色泽，为良好的找矿标志。

3 成矿规律

3.1 成矿规律

(1)大地构造单元与成矿：研究区位于华北地台与秦岭褶皱带的接合部位，区域经历了多期次构造运动，地质构造变形强烈，复杂多样的构造环境为各类成矿物质的迁移、聚集创造了有利的空间。河南省萤石矿绝大多数分布在华北地台与秦岭褶皱带的接合部位，萤石矿受大地构造控制作用十分明显。

(2)地层与成矿关系：研究区地层与萤石矿成矿较为密切。区内萤石矿的赋矿地层主要包括中元古界毛集岩群回龙寺岩组、新元古界栾川群煤窑沟组、下古生界二郎坪群刘庄组等地层。萤石矿虽对地层未有明显的选择性，但与地层中的碳酸盐岩关系密切，尤其以煤窑沟组中的萤石矿分布较多，多呈顺层状产出在大理岩中(如寺沟萤石矿、赵沟萤石矿等)。

(3)断裂构造的控矿作用：研究区萤石矿床(点)呈带状展布，位于盆庄断裂和油房庄韧性剪切带两侧，主要受北东东向及北东向断裂控制，具有一定方向性。萤石矿床(点)的出现常具有一定的间距。早期的断裂为成矿热液提供了通道，晚期的断裂破碎带及次一级断裂则为成矿热液的赋存提供了空间。因此，断裂对萤石矿成矿起到非常重要的作用。

(4)岩浆岩与控矿作用：岩浆活动对区内萤石矿的成矿作用尤为重要。铜山和天目山花岗岩体是由本身具有富含挥发组分的偏碱性岩石组成。岩浆期后含氟矿液常沿着岩体边缘，内外接触带附近的张性、张扭性断裂破碎带充填而形成萤石矿体及矿化，既是成矿母岩，又是成矿围岩(如铜山萤石矿、尖山萤石矿、拉车岭萤石矿等)。岩浆活动为萤石成矿提供了成矿物质和能量来源。

3.2 矿床成因探讨

区内燕山期花岗岩侵入活动极为强烈，花岗岩的副矿物中有氟磷灰石，一般氟含量在0.23%～0.47%，局部高达4%，岩浆期后的热水溶液是萤石矿床的成矿溶液。钙则来源于围岩的大理岩、角闪岩中。矿区岩石由于受到加里东构造运动和燕山期花岗岩侵入，产生一系列断裂，花岗岩后期含氟热液沿断裂运移，并与含钙地下水混合。由于热液的温度、压力、成分的改变，围岩岩性变化，导致热液化学性质改变而发生沉淀，形成萤石矿。矿床以石英—萤石脉的形式充填在裂隙和断裂破碎带中，属裂隙充填型。矿物共生组合、矿石结构、构造以及围岩蚀变具有中—低温热液矿床的特点。

4 找矿方向探讨

(1)根据正在开采的萤石矿山野外调查，发现萤石矿体沿倾向延伸趋势明显。本区萤石矿以往勘查深度不大于100m，深部还有良好的探矿空间，深部找矿潜力巨大。

(2)铜山和天目山岩体周边已发现了拉车岭萤石矿、毛家棚萤石、周庄萤石矿等矿床点；岩体内外接触带发育有大量次级断裂，并且聚集了充足的热液物质，该区为1:20万水系沉积物氟、钙元素高背景、高异常值区，萤石矿找矿条件十分有利。

(3)在野外调查过程中发现，区内属于低山丘陵区，第四系覆盖较强，区内部分含矿构造沿走向延伸有数公里，由于沿含矿构造在浅覆盖区的工作程度较低，未发现萤石矿，该区也是今后有利的找矿地段。

(4)研究区有较多萤石民采点和废弃萤石老硐发现了萤石矿露头，也是很好的找矿地段。

5 结论

(1)泌阳—确山萤石矿带是河南省重要的萤石成矿区带，萤石矿严格受构造控制，早期的断裂为矿液提供了通道，晚期的断裂破碎带及次一级断裂则为“多成因、多阶段”矿液的赋存 提供了空间，后期的构造活动和岩浆侵入对萤石矿床的矿石品位和矿体的连续性也有较大的影响。

(2)研究区已发现萤石矿床点50余处，其中大中型萤石矿床主要分布于羊册—明港断裂带两侧及铜山岩体、天目山岩体周边，表明构造和岩浆对萤石矿的重要作用。研究区萤石矿床类型主要为岩浆期后的中—低温热液充填脉状萤石矿床。

(3)研究区萤石小矿点比较多，大多为私营企业小规模开采，以往萤石矿勘查程度不高，勘查不系统。整体找矿空间仍然较大，预测区内具有良好的萤石矿找矿前景。