彰武馬蹄山地區(qū)裂隙充填型螢石礦床地質(zhì)背景及成礦分析

董軍 王飛

(遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院,遼寧沈陽 110013)

彰武馬蹄山地區(qū)裂隙充填型螢石礦床地質(zhì)背景及成礦分析

董軍 王飛

(遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院,遼寧沈陽 110013)

彰武馬蹄山地區(qū)螢石礦成礦條件優(yōu)越,通過對該地區(qū)與螢石成礦有關(guān)的地層、巖漿巖和構(gòu)造等方面的深入研究,闡述了成礦有利地層為中元古界長城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)、有利巖漿巖為燕山期中酸性巖漿巖、有利構(gòu)造為NE向和NNE向斷裂復(fù)合部位,礦床成因類為裂隙充填中低溫?zé)嵋旱V床,找礦標(biāo)志主要為巖漿巖中的構(gòu)造破碎帶和呈紫色、綠色的螢石礦化。

螢石礦 魏家溝巖群 構(gòu)造破碎帶 找礦標(biāo)志

螢石是制取含氟化合物的主要原料，因具有熔點低的特點而被廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)，在水泥、玻璃、陶瓷、塑料行業(yè)也有重要用途。經(jīng)過幾十年的大規(guī)模開采，目前，易發(fā)現(xiàn)的露頭礦、淺部礦日趨減少，找礦難度不斷加大，螢石資源危機(jī)迫在眉睫。本文以馬蹄山地區(qū)尋找新的螢石礦床、擴(kuò)大已有礦床資源量為目的，在該地區(qū)開展螢石礦成礦地質(zhì)特征分析和成因探討。

1　區(qū)域成礦地質(zhì)背景

該地區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(Ⅰ)、內(nèi)蒙地軸(Ⅱ)、建平臺拱(Ⅲ)、舊廟斷凸(Ⅳ)東緣。

1.1地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為中元古界長城系魏家溝巖群(Ch-Jxw)和薊縣系霧迷山組(Jxw)、古生界上石炭統(tǒng)酒局子組(C3j)、中生界下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)及上白堊統(tǒng)孫家灣組(K2s)和新生界第四系(Q4)。

(1)中元古界長城系魏家溝巖群。

魏家溝巖群(Ch-Jxw):石墨大理巖、石英巖、千枚巖、片巖等;

(2)中元古界薊縣系，魏家溝巖群和霧迷山組。

霧迷山組(Jxw):巖性灰白，暗灰色燧石條帶，燧石結(jié)核白云巖、條紋狀白云巖粘土質(zhì)白云巖、夾硅質(zhì)層、燧石角礫層;

(3)古生界石炭系上統(tǒng)酒局子組(C3j):砂頁(板)巖、含煤、夾灰?guī)r透鏡體、中酸性凝灰?guī)r;

(4)中生界下堊統(tǒng)義縣組(K1y)及上白堊統(tǒng)孫家灣組(K2s)。

義縣組(K1y):廣泛分布于東部及北部，巖性以安山巖及火山碎屑巖為主，少量流紋巖，該套火山巖呈角度不整合于太古宙區(qū)域變質(zhì)深成巖之上。

孫家灣組(K2S):灰紫色復(fù)成份礫巖夾雜色砂巖粉砂巖及砂質(zhì)頁巖，與下伏地層呈角度不整合或斷層接觸。

新生界第四系(Q4):黃土、亞粘土、砂礫石、亞粘土粉砂。

1.2構(gòu)造

本區(qū)位于中國中新生代大陸邊緣活動帶，屬環(huán)太平洋構(gòu)造域一部分。經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運動的作用和改造，本區(qū)斷裂系赤峰一開原斷裂帶側(cè)支。

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要有中元古代大巴溝單元(pt2Db)和顏家溝單元(pt2Yj)。古生代早二疊世建平鎮(zhèn)超單元柴杖子單元(P1C"z)中粗粒二長花崗巖;中生代早侏羅世少冷超單元杠杠土單元(J1G)斑狀中粒二長花崗巖和少冷超單元五家子單元(J1Wj)細(xì)粒二長花崗巖;晚侏羅世閭山超單元雙泉寺單元(J3Sq)中細(xì)粒似斑狀二長花崗巖和閭山超單元望海寺單元(J3W)中細(xì)粒二長花崗巖。與成礦關(guān)系密切的為少冷超單元五家子單元(J1Wj)細(xì)粒二長花崗巖和閭山超單元望海寺單元(J3W)中細(xì)粒二長花崗巖。

1.4變質(zhì)巖

區(qū)域內(nèi)變質(zhì)巖主要為新太古代小牽馬嶺片麻巖單位(Ar3Xqgn):英云閃長質(zhì)片麻巖為主，石英閃長質(zhì)奧長花崗質(zhì)片麻巖次之;白廠門片麻巖單位(Ar3Bgn):二長花崗質(zhì)、花崗質(zhì)片麻巖，與成礦作用無關(guān)。

1.5區(qū)域礦產(chǎn)及分布規(guī)律

區(qū)域上礦產(chǎn)分布主要以螢石、水泥用石灰?guī)r非金屬為主。該區(qū)內(nèi)螢石礦主要有:建設(shè)鄉(xiāng)楊家店螢石礦，為一大型螢石礦;四堡子鄉(xiāng)季家窩堡螢石礦、平安地鄉(xiāng)于家梁螢石礦和少冷螢石礦等中小型礦床。

在空間上依托于華力西期閭山超單元望海寺單元(J3W)中細(xì)粒二長花崗巖為成礦母巖，并提供成礦熱液，螢石礦體主要分布在赤峰一開原超巖石圈斷裂的次級構(gòu)造單元上，方向各異，控制著螢石礦的產(chǎn)出和分布。

2　工作區(qū)地質(zhì)概況

2.1地層

礦區(qū)內(nèi)地層不太發(fā)育，見中元古界長城系薊縣系魏家溝巖群(Ch-Jxw)大理巖、綠泥石片巖，常呈捕擄體存在。

大理巖為灰黑色-灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要由方解石組成，并含有少量石英，具重結(jié)晶結(jié)構(gòu)，局部可見石英碎屑和燧石結(jié)核。

綠泥片巖為墨綠色，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要為綠泥石、綠簾石和石英。綠泥石呈細(xì)小鱗片狀，定向排列成片理，整體墨綠色，含量約65%。綠簾石粒狀，黃綠色，分布均勻，含量約20%。石英無色透明，粒狀，油脂光澤，含量約15%。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)北東向構(gòu)造發(fā)育，此構(gòu)造亦是巖漿巖活動多發(fā)區(qū)，經(jīng)過多次構(gòu)造活動，巖漿巖侵入，為螢石礦的形成與賦存創(chuàng)造良好的構(gòu)造空間條件。

2.3巖漿巖

工作區(qū)內(nèi)巖漿巖為閭山超單元望海寺單元(J3W)中細(xì)粒二長花崗巖，呈似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分:石英含量為30～35%，斜長石含量為30～45%，鉀長石含量為25～40%，黑云母含量5%左右。

3　礦床特征

3.1礦體特征

工作區(qū)內(nèi)賦存Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三條礦體。Ⅰ號礦體:位于礦區(qū)中部，北東向斷裂F1和北東東向斷裂F2交匯處，礦體圍巖為細(xì)粒二長花崗巖及綠泥片巖，沿北東走向向兩側(cè)迅速尖滅，產(chǎn)狀140°∠70°，延長長度65m，礦體厚2.65～4.24 m，平均3.24m，工程品位CaF249.50～72.43%，礦體平均品位CaF2為65.51%;Ⅱ號礦體:位于Ⅰ號礦體的西北側(cè)，礦體圍巖為細(xì)粒二長花崗巖及大理巖，延長75m，總體走向50～60°，傾向140～150°，傾角55～75°，礦體均賦存于膨大部位，礦體厚1.32～2.74m，平均2.14m，工程品位CaF225.32～57.46%，礦體平均品位CaF2為43.03%;Ⅲ號礦體:位于Ⅱ號礦體的北側(cè)200m處，礦體圍巖為正長巖及大理巖，帶長100m，傾向140°，傾角75°，礦體厚2.21～3.46m，平均2.78m，工程品位CaF225.5～47.53%，礦體平均品位CaF2為32.69%。

3.2礦石特征

礦石礦物成分簡單，主要為螢石，以紫色為主，灰白色次之，綠色少量，以大小集合體形式產(chǎn)出，集合體呈角礫狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀產(chǎn)出，以角礫狀及團(tuán)塊狀為主，角礫及團(tuán)塊一般為5～10cm，最大可達(dá)50cm，螢石晶體顆粒一般粒徑1～4mm，最大可達(dá)1cm。脈狀礦石只見于花崗巖接觸帶附近螢石呈細(xì)脈狀沿花崗巖裂隙充填，脈寬一般在0.5～5mm，局部見有細(xì)小的螢石晶體及較大的集合體。

脈石礦物以石英、石髓為主，其次見有褐鐵礦，呈星點狀分布。

礦石主要有益組份為CaF2，有害組份以SiO2為主，其次有S、P、CaCO3、Fe2O3等。其中CaF2和SiO2的含量為正消長關(guān)系。根據(jù)光譜定量分析礦石中S、Pb、Sn、Ni、Cu、Mo、Zn、Zr、Mn、Ti、Gd、V、Be含量均較低甚至沒有。Li，Rh，Bi等稀有及放射性元素的測定結(jié)果顯示含量偏高。

工作區(qū)內(nèi)的礦石類型主要為石英-螢石型礦石。

3.3圍巖蝕變

圍巖蝕變主要為硅化、螢石礦化、碳酸巖化、綠泥石化、高嶺土化等。硅化表現(xiàn)為由石英、蛋白石等物質(zhì)充填交代大理巖、花崗巖，多呈細(xì)脈狀，少量團(tuán)塊狀;螢石礦化呈角礫狀、團(tuán)塊狀、脈狀，是螢石礦的直接找礦標(biāo)志;碳酸鹽化，主要由白色方解石組成，呈脈狀、網(wǎng)脈狀，穿插各種巖石;綠泥石化是熱液與大理巖發(fā)生交代的產(chǎn)物;高嶺土化則為構(gòu)造活動及長石風(fēng)化產(chǎn)物。

4　礦床成因類型

4.1礦床形成條件

螢石礦床的形成，一般需具備成礦作用發(fā)生的熱能、礦物質(zhì)來源、礦液通道、容儲空間。

(1)熱能。海西期以來，本區(qū)構(gòu)造活動強(qiáng)烈，在內(nèi)蒙古地軸重力梯度級帶上，地殼受到重力異常所產(chǎn)生的不平衡力的作用，在負(fù)異常區(qū)平衡力垂直向上作用于地殼，產(chǎn)生極大的擠壓應(yīng)力，從而產(chǎn)生可觀的機(jī)械能;由于機(jī)械能、放射性衰變能和化學(xué)能的疊加集中，在赤峰－開原斷裂帶內(nèi)形成高溫與流體共存的環(huán)境，松弛時，高溫?zé)嵋荷仙降貧ぶ邢虏?。重熔與混熔作用導(dǎo)致巖漿物質(zhì)形成并沿構(gòu)造薄弱地帶上侵位，形成燕山期侵入巖，在巖漿期后階段，含礦熱液沿斷裂上升，沉淀，形成螢石礦。

(2)成礦物質(zhì)來源。螢石(CaF2)由Ca元素和F元素組成，它的形成主要取決于氟的地球化學(xué)特征，氟的活動對螢石的富集具有重要意義，氟的克拉克值為0.027%，在巖漿中濃度很小，不容易聚集形成螢石礦，只在巖漿作用晚期直到熱液階段，氟才顯著增加。并通過與K+、Na+、Mg2+等離子牢固結(jié)合而富集于巖漿中。在SiO2大量存在的情況下，有些氟能夠以SiF4的形式分配到蒸氣相中去，反應(yīng)式為: 4KF+SiO→SiF4+2K2O。SiF4沿著裂隙上升到地殼上部，與原生水和雨水相接觸生成HF和SiO2，反應(yīng)式為:SiF4+2K2O→4KF+SiO2。由此就產(chǎn)生了含HF，又含SiO2的熱液，HF和SiO2沿著裂隙上升，熱液與Ca2+導(dǎo)致CaF2和SiO2的沉淀，從而形成螢石礦床。

(3)礦液通道及儲礦場所。本區(qū)的螢石礦床的形成，分布與北東向斷裂有關(guān)。斷裂的方向，性質(zhì)、形態(tài)、規(guī)模制約著螢石礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及富集。螢石礦主要分布在破碎帶最發(fā)育、硅化蝕變強(qiáng)烈的部位。因此斷裂是含礦熱液上升的通道，同時也是儲礦空間。

4.2構(gòu)造控礦條件

從本區(qū)螢石礦床空間分布情況來看，螢石礦主要分布于破碎帶內(nèi)，斷裂對成礦起控制作用。該斷裂在燕山早期第二階段侵入黑云母花崗巖體內(nèi)，傾角大，具有多期性、繼承性和轉(zhuǎn)換的特點，由于強(qiáng)烈擠壓，多次活動，形成寬大的構(gòu)造破碎帶，隨著深部巖漿后成礦熱液不斷上升，沉淀形成螢石礦床。它既是礦液流動運移通道，又是儲礦構(gòu)造。構(gòu)造作用與成礦作用在時間上和空間上密切相關(guān)，一脈相承，破裂結(jié)構(gòu)面的兩盤凹面接觸處產(chǎn)生寬厚的構(gòu)造巖和空隙，有利于礦液的上升、沉淀，而先于氟化鈣沉淀的二氧化硅(強(qiáng)烈硅化作用)造成良好的封閉條件。因而礦體規(guī)模和富集一般與構(gòu)造巖的規(guī)模和硅化強(qiáng)烈強(qiáng)度成正比關(guān)系。礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模受斷裂性質(zhì)、方向所制約。

4.3圍巖條件

本區(qū)螢石礦圍巖為燕山早期的黑云母花崗巖體，巖性為灰色細(xì)中粒、細(xì)粒黑云母花崗巖。礦體與圍巖界線清楚，近礦圍往往發(fā)生強(qiáng)烈的硅化、葉臘石化、綠泥石化，黃鐵礦化等蝕變現(xiàn)象。圍巖對礦體一般只起隔板作用，礦床類型應(yīng)為裂隙充填中低溫?zé)嵋旱V床。

5　找礦方向

根據(jù)區(qū)域成礦地質(zhì)背景、控礦條件及成礦規(guī)律，燕山期花崗巖具有較好的找礦前景。中生界二長花崗巖與中元古界長城系薊縣系魏家溝巖群灰?guī)r、千枚巖都是螢石礦形成的有利圍巖。一些構(gòu)造隆起發(fā)育的北東－北北東向壓扭性斷裂帶、陡斷層帶及呈紫色、綠色的螢石礦化，是今后找螢石礦最有利部位。

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董軍(1978—),男,工程師,碩士研究生,從事地質(zhì)找礦勘查等工作。