邵武市新坪萤石矿床地质特征及成矿环境分析①

刘增政 张青松 栗克坤 蒋济勇

中化地质矿山总局河南地质局，河南 郑州 450000

邵武地区是福建省重要萤石产地之一，萤石矿集中分布在潜力资源评价圈出的邵武南山下-龙湖（V-3）萤石矿成矿远景区内[1]。该地区勘查程度较高，已有较多作者对该区进行过研究，如陈新立等[2]，提出矿体主要产于硅化破碎带膨大部位的观点。但对单独矿床研究的不多（仅黄卫文[3]），尤其对萤石矿的地球化学特征方面尚未进行过系统的研究。本文将从矿床地质特征，尤其地球化学特征的角度对萤石矿成因、成矿物质来源及矿床形成等成矿环境进行分析探讨，为该区萤石矿成矿规律研究及找矿工作提供借鉴。

1 研究区地质概况

1.1 区域地质背景

邵武市新坪萤石矿地区大地构造位置：I级构造单元属武夷-云开-台湾造山系（V）；Ⅱ级构造单元位于华夏陆块（V-3）；Ⅲ级构造单元位于武夷基底杂岩（V-3-1）。调查区西北部属光泽-泰宁古弧间盆地（V-3-1-2），东南部属蒲城-顺昌古弧后盆地（V-3-1-3）[4]（图1）。

图1 大地构造位置简图Fig.1 Geotectonic location map

区内岩浆岩时代为晚侏罗世（燕山期）。花岗岩岩体整体呈北东向分布，受区域北东向大断裂控制，岩性主要为晚侏罗世正长花岗岩（ξγcJ3）和晚侏罗世黑云母二长花岗岩（ηγcJ3）。另外区内也分布有白垩世花岗斑岩脉（γπK），与花岗岩岩体走向基本一致，呈北东向断续延伸，个别沿北东向呈串珠状分布。

研究区位于崇安-石城断裂带部位，区内次级构造整体与区域大断裂一致，区内大致有三组断裂构造发育：北东向、北北东向和近东西向。其中以北东向断裂为主，该组断裂数量较多，规模较大，蚀变强烈，具有压扭-旋转和多期次活动特征，该断裂为区内萤石矿的主要控矿构造，邵武一带大大小小萤石矿（点）多产于该断裂中，如张厝、大坪、新坪、俞厝墩萤石矿；次为北北东向断裂，形成时间较晚，多表现为先压后张性质；其次为近南北向和近东西向断裂，这些断裂规模较小，延伸长度不大，断层性质以拉张性断层为主。

1.2 研究区赋矿构造

1.2.1 赋矿节理

新坪北东向断裂内节理构造非常发育，垂直断裂走向从断裂最北端到最南端依次测量37组不同方向的节理构造。赋矿断裂节理走向北北东向（NNE 2°～40°）约占43.2%，北东东向（NEE 60°～90°）约占24.3%，北东向（NE 40°～60°）约占16.2%，北北西向（NNW 330°～350°）约占8%，北西向（NW 290°～320°）约占8%。倾向主要为南东向，东倾向，少量为北西向、南南东向、北东向。倾角一般55°～70°，个别近于直立。

1.2.2 赋矿断裂

新坪萤石矿处，赋矿断裂宽度3～50m，一般30m左右，走向延伸几十公里，规模大。一般规模较大的矿床，都产于较大断裂规模的构造中。断层走向北东向，断层倾向南东，局部北西向，具有压扭性旋转特征，倾角65°～85°，局部近直立，断面局部见擦痕，断面呈舒缓波状，显示左旋走滑性质，断裂内部岩石见硅化、破碎，具绿泥石化，绢云母化蚀变。

赋矿断裂性质为先压后张，左行压扭性，具有燕山期长期活动性。断裂构造规模大，具有多期次活动特性，内部岩性分带复杂，在新坪萤石矿点处测制构造地质剖面，可见断裂构造总厚度45.19m，岩性分带自上到下分布如下：裂隙蚀变带（12.9m）→蚀变花岗岩（6.37m）→硅化蚀变岩（1.67m）→蚀变花岗岩（2.43m）→闪长玢岩（0.46m）→蚀变花岗岩（2.05m）→闪长岩（0.38m）→蚀变花岗岩（4.32m）→萤石矿化带（0.46m）→蚀变花岗岩（6.95m）→萤石矿带（1.55m）→硅化带（0.55m）→无色、浅绿色萤石矿（0.55m）→白色、灰白色萤石矿（0.7m）→硅化带（1m）→蚀变花岗岩（0.6m）夹石少斑中细粒正长花岗岩萤石矿（1.05m）→硅化带（0.45m）。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

新坪萤石矿的萤石颜色总体上以浅绿色、翠绿色、墨绿色为主，白色、紫色、紫红色为辅。萤石矿体赋存于北东向断裂构造破碎带中，形态整体简单，可见条带状、脉状、透镜状等（图2），矿体沿走向上具有扭转弯曲，膨大缩小、分散复合现象。

图2 新坪萤石矿床地质略图Fig.2 Geological sketch map of Xinping Fluorite deposit

新坪处矿体倾向为南东向，矿体倾角较大（70°左右）。就单个矿体而言，由于矿体基本上为陡倾矿体，矿体部分部位在走向和倾向延伸方向上出现产状翻转的现象。区内萤石矿体地表出露长度约150m；矿体倾向垂直延伸0.5～50m，平均10m左右；矿体厚度地表出露0.2～3m，平均2m左右。矿体厚度在三维立体上均有中部大、两端小，并具有尖灭再现特征。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿物组分

矿石矿物组分主要为萤石和石英，次要矿物为长石，少量为绢云母、高岭石等。矿石类型主要为石英-萤石型、萤石-石英型，少量萤石型。萤石类型矿体品位较高，一般呈脉状、致密块状分布；萤石-石英类型矿体品位较低，一般呈网脉状、条带状、角砾状；石英-萤石型达到工业品位要求，一般呈脉状、条带状、块状、透镜状分布。

2.2.2 化学组分

区内萤石矿矿石化学成分主要是CaF2和SiO2，矿石主要有害组分为SiO2。其他有害组分为铅、锌、硫、磷等，含量甚微。区内萤石矿品位最低21.19%，最高93.84%。总体品位及矿脉可采厚度达到最低工业要求。另外矿体与围岩及夹石接触或邻近的地段，矿体品位较低，一般具有强烈硅化、绢云母化蚀变，蚀变岩具有较强围岩原岩特征。

2.2.3 结构和构造

区内矿石萤石颗粒大小为中粗粒，萤石结构主要有半自形-它形粒状、它形板状，次为自形粒状、角砾状。局部少量见同心圆状、交代溶蚀结构。萤石矿构造主要为致密块状、条带状，网脉状，次为角砾状、晶洞状，个别矿石较强风化之后呈现蜂窝状构造。

2.3 矿体围岩蚀变特征

区内萤石矿围岩简单，为晚侏罗世二长花岗岩。围岩蚀变以硅化、绢云母化为主，高岭土化、绿泥石化次之。硅化、绢云母化是区内萤石矿最重要的蚀变特征，一般厚度大、品位高的萤石矿体常伴随着强烈的硅化、绢云母蚀变。另外矿体围岩是花岗（质）岩石，再加上断裂带越宽大，越破碎，蚀变就越强。

2.4 矿体地表风化特征

地表风化垂直厚度在2m以内，物理风化为主，化学风化为辅，近地表风化为蜂窝状多孔硅质蚀变岩或红褐色砂质粘土、胶泥等，部分蜂窝状硅质蚀变岩表面可见萤石颗粒流失后残留的立方形、六面体空洞，部分空洞充填有红褐色黏土。

3 矿床地球化学特征

为了研究新坪萤石矿成矿条件，在新坪萤石矿床、吴家塘萤石矿床内和闽西北典型矿点处，选择具有代表性硅质岩、蚀变岩样品14件，花岗岩（围岩）样品5件、萤石矿样品2件，进行了化学全分析（表1）；在新坪萤石矿床内选择萤石矿样品4件，在新坪萤石矿床和大坪萤石矿床内选择蚀变岩样品7件、花岗岩（围岩）样品2件进行了稀土元素分析（表2，表3）。

表1 研究区与周边典型矿床硅质岩、蚀变岩及围岩硅酸盐分析结果表（%）[2]Table 1 Silicate analysis results of siliceous rock,altered rock and surrounding rock in study area

表2 新坪矿床萤石矿、硅质岩、蚀变岩及围岩稀土元素（×10-6）和Ca（×10-2）分析结果表Table 2 Table of Ca and REE analysis results of fluorite, silicalite, altered rock and surrounding rock in Xinping deposit

表3 大坪矿床萤石矿、硅质岩、蚀变岩及围岩稀土元素分析结果表（×10-6）Table 3 REE analysis results of fluorite, siliceous rock, altered rock and surrounding rock of Daping deposit

3.1 主量元素

由于Gs7、Gs13、P5HQ11、P8HQ1四件样品中CaF2含量较高，对于硅酸盐特征不参与评价。从表1中可见：围岩及硅质岩K2O/Na2O均大于1，个别达到39.3，平均16.9，表明岩石富钾；强烈绢云母化蚀变岩SiO2含量与围岩大致相当；赋矿硅质岩SiO2含量84.83%～97.04%，平均90.25%，较围岩花岗岩（平均73.4%）高16.86%，较未发现萤石矿硅质岩（平均91.24%）低百分之一；硅质岩、蚀变岩中Fe3O2、FeO、MnO含量与围岩含量相似，Al2O3、K2O、TiO2、MgO、Na2O含量明显低于围岩；蚀变岩CaO含量较围岩略高，部分萤石含量较高的硅质岩，CaO含量明显高于围岩含量。

在Harker[5]图解中，硅化带、蚀变带围岩（新坪、吴家塘、测家山、罗家坑、羊古庵）具有相似的化学性质和演化特征，构成了较好的线性相关关系，其主要氧化物如Fe2O3、TiO2、MgO、FeO等随着SiO2含量的增加而逐渐降低，这表明他们经历了明显的结晶分异作用、部分熔融作用等演化。而断裂带硅质岩、蚀变岩（新坪、吴家塘、测家山、大坑、曹家、金垄坡、梅溪、富家坪）并没有规则的化学性质和演化特征，说明蚀变花岗岩经过了复杂的物理的或者化学的外因作用，导致主量元素图解不显示明显的连续变化趋势[5]（图3）。

图3 闽北地区10个萤石矿床中蚀变岩与围岩哈克图解Fig.3 Huck diagram of altered rock and surrounding rock in 10 fluorite deposits in northern Fujian

3.2 稀土元素

由表2可见新坪萤石矿稀土总量∑REE 76.51×10-6～115.3×10-6；轻 重 稀 土 比 值（LREE/HREE）为0.2～1，（La/Yb）N为0.38～4.68，平均2.25，(Ce/Yb)N为0.41～3.48，平均1.8，属于重稀土富集型；蚀变岩及围岩轻重稀土比值（LREE/HREE）为3.74～9.44，（La/Yb）N为8.31～63.48，平均31，(Ce/Yb)N为6.58～32.3，平均15.4，属于轻稀土富集型；研究区稀土元素δEu样品（P5XTF3、P5XTF6、P5XTF10、P5XTF11、NSX-XTF1、DP-XTF1、NZ-XTF1）：0.23～1.54，平均0.72，样品整体表现δEu值较小，岩石的分异度较大，萤石矿以及蚀变岩都进行过多次分馏、广泛交代作用及多阶段分离结晶的结果[6]。

从稀土球粒陨石标准化分布曲线图中可看出，围岩与蚀变岩整体表现为向右倾斜曲线，δEu为0.23～0.49，处于δEu负异常，曲线图并在Eu点处凹陷。萤石矿整体表现为平缓曲线，δEu为0.45，处于δEu负异常，曲线图也在Eu点处凹陷（图4）。

图4 萤石、蚀变岩与围岩稀土配分曲线Fig.4 REE Distribution pattern of fluorite of fluorite,altered rock and surrounding rock in XinPing area

4 讨论

4.1 研究区构造背景

Roser等[7]提出K2O/Na2O-SiO2的构造背景判别图解，硅质蚀变岩样品（新坪、吴家塘、测家山、大坑、曹家、金垄坡、梅溪、富家坪）投影点均落入被动大陆边缘背景区，结果反映了研究区的构造背景为被动大陆边缘[7]（图5）。

图5 萤石矿赋矿断裂带K2O/Na2O-SiO2图解[7]Fig.5 K2O/Na2O-SiO2 Diagram of Fluorite host fault zone

4.2 新坪矿床的形成深度

Y/La值反应岩石形成深度，Y/La值与深度成正比[7]，新坪矿床内萤石矿的Y/La值为0.47～5.04，远远大于围岩与蚀变岩（Y/La值：0.03～0.11），说明萤石矿的形成深度较大。

4.3 新坪矿床的成因

Motler等[8]根据世界150多个萤石样品的测试结果，设计出Tb／Ca-Tb/La(原子比)关系图，图中分出3个萤石成因类型区：伟晶岩区、热液区和沉积区。

采集新坪萤石矿床内典型萤石矿样品4件（P5XTF11、NSX-XTF1、DP-XTF1、NZ-XTF1）萤石矿Tb/Ca值为分别为4.24E-06、1.58E-06、4.98E-06、5.03E-06，Tb/La值分别为0.16、0.06、0.09、0.72，样品投影在热液成因区（图6）。

图6 Moller的萤石矿床成因判别图Fig.6 Moller's genesis discriminative diagram of fluorite deposit

4.4 研究区成矿物质主要来源

（1）新坪矿床稀土元素配分曲线图（图4），围岩及蚀变岩个别部位有些差异，但整体形态具有相似性和同步性；显示它们之间具有较近亲缘性[9]。但萤石的稀土分布模式形态与蚀变围岩、花岗岩差别较大，稀土模式不同，不具有相似性和同步性，显示萤石矿与黑云母二长花岗岩(ηγcJ3）之间不具有亲缘性，表明新坪矿床萤石中的稀土元素可能不是来源于围岩[9]。

（2）为了进一步研究新坪矿床内萤石矿稀土元素的来源，选择附近典型大坪萤石矿床内萤石矿、蚀变岩和花岗岩（围岩）样品，进行稀土元素分析，进行对比研究。

由表2、表3可见新坪萤石矿与大坪萤石矿均属于重稀土富集型，蚀变岩及围岩属于轻稀土富集型。

在稀土元素配分曲线图中，新坪萤石矿与大坪萤石矿、围岩及蚀变岩均在Eu点处凹陷；稀土元素配分曲线图个别部位有些差异，但整体形态具有相似性和同步性；显示它们之间具有较近亲缘性。显示萤石矿与正长花岗岩(ξγcJ3）之间具有亲缘性,表明研究区萤石中的稀土元素可能来源于正长花岗岩(ξγcJ3）[9]（图7）。

图7 新坪萤石与大坪地区蚀变岩与围岩稀土元素配分曲线Fig.7 REE Distribution pattern of fluorite in Xinping and Daping area

（3）将新坪萤石矿床内萤石矿石的对应值投到La+Y-Y/La图解[10]中。由图8可见区内萤石矿落在钙碱性花岗岩分布区域内，这与大坪区内燕山期花岗岩为钙碱性花岗岩事实相符，说明新坪区内萤石矿成矿物质主要来自二长花岗岩(ξγcJ3）。

图8 新坪萤石矿床萤石La+Y-Y/La关系图[10]Fig.8 Fluorite La+Y-Y/La diagram of the Xinping fluorite deposit

5 结论

（1）新坪矿床北东向断裂内，节理构造非常发育，赋矿断裂节理走向主要是北北东向（NNE 2°～40°），次为北东东向（NEE 60°～90°）。含矿断层倾向南东，部分北西，具有压扭性旋转特征，性质为先压后张，左行压扭性，具有燕山期长期活动性。往往断裂构造规模大，内部岩性分带明显，具有蕴藏大矿的潜力。

（2）新坪萤石矿属于重稀土富集型，蚀变岩及围岩属于轻稀土富集型；新坪萤石矿稀土元素来源于附近的正长花岗岩岩体(ξγcJ3）而非围岩（二长花岗岩(ηγcJ3）），与大坪萤石矿稀土元素配分曲线图整体形态具有相似性和同步性；新坪萤石矿成矿构造背景为被动大陆边缘；萤石矿矿床的成因类型为热液成因，萤石矿成矿热液来源来自钙碱性花岗岩（正长花岗岩），成矿深度较大。